CN1107386A - 连续离子交换设备 - Google Patents

Abstract

一种连续离子交换设备，通过使用可由酸或碱再 生的离子交换树指，在单一柱内进行离子交换和再生 两种处理。包括一个或两个由底向顶分段的吸附区、 洗涤区、和再生区的树脂柱；一个由柱底部排出离子 交换树脂并将其传送至设置在柱顶部的测量容器中 的树脂提取传送装置；一个将测量容器内的离子交换 树脂供给至柱顶部的树脂供给装置；一个可将进料水 由吸附区底部供给柱内并可由吸附区顶部将处理水 排出柱外的水通道系统；以及一个可将再生剂由再生 区底部供给至柱内并将再生剂废料由再生区顶部排 出柱外的再生剂通道系统。

Description

本发明一般地说涉及一种连续离子交换设备，更确切地是涉及一种双床型或其他连续离子交换设备，该设备例如用于生产高纯水，如去离子水，其中，进料水向上通过在充填一种离子交换树脂的单层柱内由下部至上部顺序分段的吸附区、洗涤区、树脂再生区，同时离子交换树脂向下或以与进料水通过的相反方向传送，传送的方法是使已再生和洗涤过的离子交换树脂能由下部连续供给吸附区，由此实现基本上连续离子交换处理通过吸附区的进料水。

迄今已知的用于生产高纯水，如去离子水的典型设备是固定床型离子交换设备，其中交替进行离子交换处理和通过再生剂的再生处理。然而，由于在再生处理时中断通过进料水，该设备的生产率不高，并且不适应需要连续供应水的用途。为此，连续离子交换处理而不中断的各种设备已被投入实际使用。

连续离子交换设备被分类成流化床型和移动床型，后者是工业上通常使用的并被细分成混合床和多层床型。

混合床型连续离子交换设备包括一个混合充填阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的排出（吸附）柱，一个分离柱和一对再生柱。在该设备中，进料水通过其下部被引入排出柱，压迫该混合树脂床向排出柱的顶部以形成固定床，使在该处通过的进料水经受离子交换处理。这可以使进料水通过的混合树脂床内发生离子交换的离子交换区逐渐向上移动。含有杂质离子的用过的树脂（吸附杂质离子的离子交换能力已被耗尽的树脂）以浆状通过排出柱的底部被传送至树脂分离柱，树脂浆在该处被逆流冲洗并被分离成阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，然后将其分别送至再生柱。在这些柱中再生的离子交换树脂被测量并混合，然后被送至排出柱内顶部，同时中断（通常约几十秒）通过排出柱的流动的进料水，由此实现基本上连续的离子交换。

另一方面，多层床型连续离子交换设备由没有或带有脱碳酸气塔的称之为例如双床型去离子水生产单元所代表。在没有脱碳酸气塔的双床型中，进料水通过充填阳离子交换树脂的阳离子柱（下文中也称作“柱C”），然后通过充填阳离子交换树脂的阴离子柱（下文中也称作“柱A”）。装有脱碳酸气塔的双床型连续交换设备还包括一个在柱C和A之间设备的脱碳酸气塔以减少柱A上的离子负荷。

上述多层床型连续离子交换设备，例如备有脱碳酸气塔的双床型设备，实际上可称为双床七柱型，因为除脱碳塔柱外，柱C和A各需要一个再生柱（供再生阳离子或阴离子树脂用）加一个洗涤柱（供再生后洗涤阳离子或阴离子树脂用）。这样一系列的柱要求大量额外的装备，如为树脂传送所需的管道和阀，这将增大装备成本，和大量装置空间，以及复杂的操作。

比较起来，在进料水的质量较好，弱酸组分的含量，如进料水中碳酸或二氧化硅（硅酸）较低，待处理的进料水量较大，或装置的空间受限制的场合下，混合床型连续离子交换设备具有超越多层床型的优点。然而，混合床型设备具有某些缺点，例如1）它需要比脱碳酸气塔的多层床型连续离子交换设备碱性大的再生剂，因为混合床单元所用的阴离子交换树脂吸附碳酸氢盐离子等以及其他阴离子，以及2）由于树脂分离柱内阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的分离不充分，阳离子交换树脂可混合入阴离子交换树脂再生柱，因此阳离子树脂已吸附的钙离子和镁离子在由阳离子树脂洗脱后可变得不溶于再生柱的阴离子交换树脂，从而阻塞收集器等等。

就这样，迄今已投入实用的连续离子交换设备，不管它们是混合床型或是多层床型的，很多地方不能令人满意。

与上述已知的连续离子交换设备无关，本申请人已提出了一种使用热再生特定离子交换树脂（参见日本专利公开No.50379/1984）的连续离子交换设备。这一连续离子交换设备利用了热再生树脂的特殊性能，该树脂的离子交换能力可通过热水再生，从而实现在单一处理柱上进行离子交换处理和再生处理。

本发明人已考虑到，由于所用树脂的特殊性，使用热再生树脂的连续离子交换设备将不能直接应用于利用其离子交换能力不能被普通酸或碱所恢复的离子交换树脂的连续离子交换设备。然而，尽管有这些缺点，例如由洗涤不充分造成的将再生剂混入被处理的水中，由洗涤水体积增加造成的洗涤效率恶化、或进料水回收减少，它仍具有显著的优点，例如1）对再生不需另外提供任何柱子，因为离子交换处理和再生可在单一柱内进行，有助于清除或减少这些缺点，例如为设置上述双床型设备所需的大量空间。因而，本发明人已继续研究了为热再生树脂所设计的离子交换设备的更得法的应用。

本发明为以上述观点出发研究和开发的一种成果。本发明的目的是为了达到以下的目标。

（1）为提供一种能在单一柱内进行离子交换处理和再生的新的连续离子交换设备，该设备通过使用其离子交换能力可由酸或碱再生的离子交换树脂，从而不需要提供任何另外的再生和洗涤柱，并保证减少装置所占空间和管道及阀门数量。

（2）为提供一种可以减少柱子高度并从而减少装置所需空间的新的连续离子交换设备。

（3）为提供一种通过将装置和运行成分降至最低，减少生产被处理水成本的连续离子交换设备。

（4）为提供一种不需任何洗涤水供应管道系统的连续离子交换设备，该设备通过利用供洗涤已在单一柱内被再生剂再生的阳离子或阴离子树脂的被处理水。

（5）为提供一种通过将离子交换树脂的传送距离和在传送管道内所需的阀门数等降至最低而使离子交换树脂的消耗减至最少的连续离子交换设备。

（6）为提供一种将流经由柱内压力变化而形成的再生和洗涤区的水量变化降至最小，从而保证稳定和可靠的再生和洗涤的连续离子交换设备。

（7）为提供一种有效地防止再生剂废料（酸或碱）流向被处理水一方，从而可靠地保证高质量处理水的连续离子交换设备。

为了达到上述目的，本发明人已完成了待批权利要求中所确定的本发明。

更确切地是，本发明的特色之一在于提供一种由一个阳离子柱-一个脱碳酸气塔（脱气器）-一个阴离柱组成的连续离子交换设备。

阳离子柱（柱C）包括一个装填阳离子交换树脂的柱体，其中以从柱体底部向顶部的次序顺序提供一个吸附区，一个洗涤区，和一个再生区;供由柱体底部排出废阳离子交换树脂并将其传送至设置在柱体顶部的测量容器的树脂排出和传送装置;如果需要，将测量容器内的阳离子交换树脂供给柱体内顶部的一个树脂供给装置;可将进料水由吸附区底部供给柱体内和将处理过的水由吸附区顶部排出柱体外的一个水通道装置;以及可将酸性再生剂由其下部供给再生区并可由再生区上部排出再生剂废料的一个再生剂通道装置。

提供脱碳酸气塔（柱D）作为由柱C中去除待排出的被处理水（酸性去阳离子水）中所含碳酸的第二柱。

阴离子柱（柱A）包括一个装填阴离子交换树脂的第三柱，其中以由柱底部向顶部的次序顺序提供一个吸附区，一个洗涤区，和一个再生区;可以从柱底部排出废阴离子树脂和可以将其传送至设置在柱顶部的测量容器中的一个排出和传送装置，为将测量容器内的阴离子交换树脂供应给柱上部的一个树脂供给装置;可以将由脱碳酸气塔内处理而得到的酸性脱碳酸水由阴离子柱的下部供至阴离子柱内并可以使处理过的水由吸附区上部排出柱外的水通道装置;以及可以将碱性再生剂由其下部供给再生区并可以将再生剂废料由再生区上部排出柱外的再生剂通道装置。

柱C、D和A以及该次序顺序连续。可理解为，阳离子柱（柱C）由柱体、与此相连的水通道系统，和树脂传送装置组成。阴离子柱与此相同。

由柱C-D-A组成生产去离子水的本发明的连续离子交换设备，以常规双床（备有脱碳酸气塔）型连续离子交换设备相同的方式按次序进行阳离子交换处理、脱碳酸处理、和阴离子交换处理。然而，本发明的设备在结构上与常规设备显著的不同在于每个柱C和A都在单一柱中进行离子交换处理和再生处理，从而免除了分别提供任何额外的再生或洗涤柱的需要。

在上述本发明连续离子交换设备的结构中，阳离子柱（柱C）和阳离子柱（柱A）可各自装备一个水流控制装置以保证b/a比等于或小于1，其中“a”是由离子交换处理进料水的吸附区上部排至柱外的被处理水的流速变化率，而“b”是由再生区上部排出时柱外的再生剂废料速变化率。

较佳的是，通过该流量控制装置保证由吸附区上部排出的被处理水的流速变化基本上与由再生区上部排出的再生剂废料的流速变化相同，或由再生区上部排出的再生剂废料流速变化小于由吸附区上部排出为被处理水的流速变化。

就柱C来说，例如当调节由阳离子柱（柱C）供给的被处理水流速以控制脱碳酸气塔（柱D）内的水量时，较佳的是以由柱C再生区上部排出的再生剂废料的流速足以抑制变化。通常，由吸附区上部排出的被处理水流速的变化将同时伴随有吸附区上部中的压力改变。在吸附区中的这一压力改变可引起由再生区上部排出的再生剂废料流速的显著变化，这可依次造成如下的麻烦。这就是，当由吸附区上部排出的被处理水的量受供应给恒定的吸附区下部的进料水压力限制时，吸附区上部受压，使得向上流入洗涤区的被处理水（酸性去离子水）的流速提高，导致减少进料水作为被处理水的回收。还有，供入再生区的再生剂可被向上流经洗涤区的大体积被处理水所稀释，这可阻止再生区内阳离子交换树脂的充分再生。因此，由再生区通过洗涤区进入吸附区中尚未完全再生的阳离子树脂的下降有可能造成被处理水纯度的降低。

另一方面，由吸附区上部排出的进料水流的增加将减低吸附区上部的压力，从而减少向上流经洗涤区的被处理水流量。这可导致保持在洗涤区中的阳离子交换树脂洗涤不充分。因此，尚未完全除去任何剩余再生剂的阳离子交换树脂可落入吸附区，依次可使再生剂混合入被处理水中，并有可能恶化待排出的被处理水的质量。

为了克服上述问题，上述的流速调节装置是有效果的。这种流速调节装置或以由具有将吸附区的上部（被处理水由吸附区排放出柱外的部分）内部压力设置的超过由吸附区上部和再生区上部（将再剂废料排出外面的部分）之间高度差形成的落差损失的装置组成。更确切地是，这种流量控制装置可通过提供一个供调节由吸附区排放的被处理水出口流速的出口阀或另外提供一个可与被处理水出口阀同时使用的供调节再生剂废料出口流速的出口阀而进行设计。然而，这些仅是非限定性的例子。更具体的是，当从吸附区上部至再生区上部的高度差等于或小于1.5米时，则可通过调节被处理水出口阀等将吸附区上部的内部压力设定为0.5公斤力/厘米²或更大，使变化率b/a比不大于1。为此，由再生剂废料出口排放的再生剂废料出口排放的再生剂废料流速可通过控制再生剂废料出口阀得以控制，例如不考虑进料水的浊度，树脂细粉可造成位于吸附区上部中收集器的堵塞，或打开或关闭柱C中水量调节流速控制阀进行调节而造成的内部压力改变。从而，可保证树脂的可靠洗涤。吸附区上部中内部压力愈高，由再生剂出口阀排放的再生剂废料流速的变化就愈小，这保证了树脂的充分洗涤。因此，变化率b/a较佳值是等于或小于1，更佳是等于或小于0.5。

在这样构造的阴离子柱（柱A）中，可将加热的洗涤水供入吸附区上部和再生区下部之间。提供这一加热洗涤水供应装置不仅将保证提高去除吸附在阴离子交换树脂上的二氧化硅的效率，而且也将提高洗涤离子交换树脂的效力。

本发明的另一特色是在于提供了一种保证软水生产的充填强酸型阳离子交换树脂的单床单柱型连续离子交换设备。更确切地说，这种单床单柱型连续离子交换设备可通过包括如下装置的结合而实现，（1）一个装填离子交换树脂并具有由柱的底部顺序构成的一个吸附区、一个洗涤区和一个再生区的树脂柱，（2）使离子交换树脂由树脂柱底部排放并传送至设置在柱上部的测量容器的树脂排出和传送装置，（3）将测量容器内的离子交换树脂供应至树脂柱上部的树脂供给装置，（4）可以将进料水从吸附区下部供入树脂柱内并将被处理过的水从吸附区上部排出柱外的水通道装置，（5）可以将再生剂从其下部供入再生区并将再生剂废料从再生区上部排出柱外的再生剂通道装置，以及（6）流速控制装置，该装置的b/a比设定为不大于1，较佳的是不大于0.5，其中“a”是从吸附区上部排出柱外的被处理水流速的变化率，而“b”是从再生区上部排出柱外的再生剂废料流速的变化率。

变化速率比（b/a）超过1，将导致树脂洗涤不充分，使再生剂稀释，降低从进料水中回收被处理水的回收率或降低被处理水的纯度。

按照本发明，上述双床型（备有脱碳酸气塔）去离子水生产单元可通过将上述单元单柱（阳离子和阴离子）连续离子交换设备与脱碳酸气塔结合构成。当使用单一离子交换柱时，可构成软水生产单元或有价金属单柱回收单元。

因此，这种构造的本发明的设备，第一次使常规的连续离子交换设备能具有简单的结构并需要使用特定的热再生树脂作为构件，使得可以利用化学再生的离子交换树脂。

图1示意地描绘了本发明第一种具体实施方案的多层（双）床型连续离子交换设备的一种典型结构;以及

图2示意地描绘了本发明第二种具体实施方案的供生产软水的连续离子交换设备的一种典型结构。

现在参照示例性说明其较佳实施方案的附图来说的本发明。

实施方案1

首先参照图1，该图描绘了本实施方案的连续离子交换设备，该设备的型式类似于常规双床（备有脱碳酸气塔）去离子水生产单元，其中来自进料水槽1的进料水按次序流经阳离子柱2、脱碳酸气塔3和阴离子柱4，以分别进行阳离子交换、脱碳酸和阴离子交换处理，得到高纯去离子水，所产生的去离子水被贮存在去离子水槽5中。上述阳离子柱2和阴离子柱4具有共同的结构，所不同的是，它们装置不同的树脂并且在这一实施方案中，阴离子柱4单独装有加热洗涤水供给装置。

以下对阳离子柱2的结构给予描述。阳离子柱2包括一个高度为数米的长形柱体201，充填阳离子交换树脂的柱体内部。进料水通道系数包括分布器211和收集器212，而酸再生剂（例如盐酸）通道系统包括分布器221和收集器222。在柱体内，自下按连续次序构成吸附区202，通过该区进料水在柱的下半部中由分布器211流至收集器212、洗涤区203，通过该区一部分离子交换处理过的水（去阳离子水）由水通道系统收集器212流至再生剂通道系统分布器221、以及再生区204，其中再生剂通道系统分布器221将酸再生剂供给收集器222。

借助进料水供给泵101，进料水由进料水槽1经过水通道系统入口阀102被供入水通道系统分布器211。然后使进料水在通过吸附区202时用阳离子交换树脂的离子交换处理，大部分处理过的水经收集器212由水通道系统出口阀213排放到柱外。标明214的流速控制阀设置在水通道系统出口的阀214的下游处并根据由水平传感器LS测得的水平信息来控制由阳离子柱2出来的被处理水流速，从而控制将述及的脱碳酸气塔3中的水量。要注意，进料水的流动将柱内的阳离子交换树脂压撞整个顶部，在柱中形成固定树脂床。随着进料水的流动，在吸附区202中吸附杂质离子阳离子交换树脂区逐渐地向上移动。

通过入口阀223供应再生器通道系统分布器221由来自未示出的再生剂槽的浓盐酸和来自去离子水槽5的去离子水制得的再生剂溶液。使所供应的再生剂溶液与再生区204中的阳离子交换树脂接触以使树脂再生，同时通过出口阀224经由收集器222排走酸性再生剂废液。对本实施方案的设备来说必需的是保证用再生剂进行的可靠的再生处理（恢复离子交换能力）并防止再生剂移动到吸附区。从而，从如下所述将间歇进行的树脂降落工艺阶段实际观点出发，较佳的是供给高浓度盐酸作为在一次树脂下降到下一次树脂下降的前半周期中可靠再生的再生剂，而在后半周期中供给稀盐酸或仅供给来自洗涤区的洗涤水而不供给任何盐酸。这种盐酸浓度的变化可以通过例如开放/关闭（节流）设置在来自去离子水槽5的供水系统上的控制阀501（对阴离子柱4标明为502）而实现。

在洗涤区203中，当一部分通过吸附区202得到的离子交换处理后的水（酸性去阳离子水）作为洗涤水向上流动，以洗涤和去除再生后树脂中的再生剂。该洗涤水进一步向上流动并与再生区204中的再生剂混合。因而，使用洗涤水稀释流动中的再生剂，而后通过再生剂出口阀224排出柱外。

以上是在阳离子柱2中的水通道系统和再生剂通道系统中的液体流动。

以下将说明在阳离子柱中的树脂流动（运动）。已经吸附杂质离子的树脂通过树脂排放管道231由柱底部排出，而后通过传送管道232被传送至设置在柱顶部的测量容器233。当测量容器盛满树脂时，树脂传送停止。树脂的传送通过由分布器211引入的进料水的水压进行。在树脂传送时，柱内的树脂固定地保持对柱顶部加压。由测量容器233测量的树脂降落至漏斗234，而后随时可以通过常规密闭型树脂供给阀235供给柱体201的顶部。此处应提及，漏斗234可用于去除树脂细粉或补充新的树脂。

在这样构成的阳离子柱2中，在经过预定的水通过时间时，经以下将述及的短时树脂下降工艺阶段传送树脂。即，入口阀102关闭，而排放阀241暂时开启以使柱中的水部分排出柱外。这可使柱内的树脂通过重力下降，而同时开启树脂供给阀235以使树脂由漏斗234供入柱的上部。以后，这些阀转向其各自的正常状态以恢复能使水通过水通道系统进行流动。

这样，预定时间通过的水和短时使树脂降落的操作在阳离子柱2中循环重复以使水的通过和再生能在单一柱中连续进行。

在本实施方案中，水通道系统的外流流速的变化率“a”和再生剂通道系统的排出流速变化率“b”之间的“b/a”比可以在上述范围内，即通过合适地设定开启水通道系统出口阀213和再生剂通道系统出口阀224，b/a＜1。

现在将说明阴离子柱4的结构。阴离子柱4具有与阳离子柱2相同的基本结构，其中由水通过进行的离子交换处理和由再生剂进行的树脂的再生处理可在单床单柱结构的单柱中进行。因此，相应于阳离子柱的阴离子柱的结构元件由分别对阳离子柱相应元件的编号增加200而得到的参照编号所标明。省略掉对共同元件的说明，而仅说明那些不同的元件。

阴离子柱4内部充填一种阴离子交换树脂，由脱碳酸气塔出来的酸性脱碳酸水经由入口阀302被供入分布器411。还有，以来自未示出的再生剂槽的氢氧化钠溶液（NaOH）和来自去离子水槽5的去离子水的混合液经由入口阀423供给再生剂通道系统，再生区404中的该混合液被引入与阴离子交换树脂接触，在那里进行再生，使咸性再生剂废料由收集器422经出口阀424排出柱外。

在本实施方案中，为促进使阴离子交换树脂再生的效率，另外提供了加热洗涤水供给装置。更确切地是，加热洗涤水系统分布器451被设置在水通道系统收集器412和再生剂通道系统分布器421之间并经由入口阀452被供给由蒸汽加热的洗涤水。由于提供这一加热洗涤水供应装置，可以将全部量的吸附区中的处理过的水（去离子水）通过出口阀413供入去离子水槽5而不会将任何部分处理过的水（去离子水）从吸附区转移到洗涤区。此外，使用去离子水作为加热洗涤水将会很方便，因为甚至当水由加热洗涤水系统流入水通道系统收集器412时，也不会产生任何污染的问题。

还是在该阴离子柱中，水通道系统的外流流速变化率“a”和再生剂通道系统排出流速的变化率“b”之间的“b/a”比，可在上述范围内，即通过合适地设定开启水通道系统出口阀413和再生剂通道系统出口阀424，即b/a≤1。

尽管阴离子柱中的树脂降落和阳离子柱中的树脂降落可同时进行，但考虑到有助于保持，如调节被循环的树脂量，以及考虑到根据进料水技师的任何变化而保证最佳和有效的操作，较佳的是将这些树脂的降落交错开。

脱碳酸气塔（柱3）可以是与用于常规双床（备有脱碳酸气塔）连续离子交换设备所用的相同类型。脱碳酸气塔底槽中的水量可通过水平开关（LS）测得以使来自阳离子柱2水通道系统的流速可通过流速调节阀214调节。

具有上述结构的连续离子交换设备将减少为装置所需的空间和柱（容器）及阀门，与管道的数量，并将组成易控制操作和减少去离子水生产成本的装置。

实施方案2

参照图2，该图描绘了装载阳离子交换树脂作为单床单柱型软水生产单元的本实施方案的连续离子交换设备。该设备可基本上由与实施例1的阳离子柱2相同的结构组成。从而用相同的参考编号标明共有的元件并省去说明。使用氯化钠溶液作为再生剂。

按照本实施方案，提供了一种能基本上连续供给可用作，例如低压锅炉水、清洗水或处理水的连续离子交换设备，该设备需较小的装置空间并减少柱（容器）和阀门及管道的数量，并能构成易于控制操作并减少软水生产成本的装备。

试验例

使用实施方案1的设备，进行生产去离子水的试验，该试验在如下条件下进行：

设备尺寸

阳离子柱：总高度4200mm

柱体：2400mm×200直径

（吸附区：1200mm

洗涤区：500mm

再生区：300mm）

漏斗：15升

测量容器：2.5升

阴离子柱：总高度4200mm

柱体：2400mm×200直径

（吸附区：1200mm

洗涤区：500mm

再生区：300mm）

漏斗：15升

测量容器：2.5升

脱碳酸气塔：高度，2500mm

直径，250mm

（底槽容积，500升）

离子交换树脂：

阳离子交换树脂：Ambelite    200    85升

（由Rohm    &    Haas公司生产）

阴离子交换树脂：Amberlite    IRA-910    84升

（由Rohm    &    Haas公司生产）

试验条件

处理水量：2.56m³/h

处理水质量：

总阳离子，视作CaCO₃/升 100mg（阳离子负荷：5.11当量/小时）

总阴离子，视作CaCO₃/升 120mg

碳酸氢盐离子，视作CaCO₃/升 26mg

游离二氧化碳，视作CaCO₃/升 10mg

二氧化硅，视作CaCO₃/升 10mg

负荷阴离子以CaCO₃/升 计为90mg（阴离子负荷：4.6当量/小时）

阳离子柱树脂循环数：6.4升/小时

阴离子柱树脂循环数：6.0升/小时

阳离子柱树脂下降高度：8.0cm

阴离子柱树脂下降高度：8.0cm

盐酸消耗：6.7当量/小时（约560ml-35%Hcl/h）

再生水平：1.3倍化学计算值

氢氧化钠消耗：6.0当量/小时（约720ml-25%NaOH/h）

再生水平：1.3倍化学计算值

阳离子柱中流速变化率：

b/a=0.5

阴离子柱中流速变化率：

b/a=0.5

试验结果

所得去离子水量：2.50m³/h（回收率，97.7%）

所得水的质量：

传导率0.5μs/cm，

二氧化硅以SiO²计18μg

由这些试验结果可见，实施方案1的连续离子交换设备能构成双床（备有脱碳酸气塔）连续离子交换设备，该设备与常规需要各自再生和洗涤柱等的双床（备有脱碳酸气塔）连续离子交换设备比较时，只需较小装置空间并能连续供应高质量的去离子水。

如上所述，本发明的连续离子交换设备显示出如下效果：

[1]使用能被酸或碱再生的一种阳离子或一种阴离子交换树脂，可在单一柱中进行离子交换和再生两种处理。因此，不需要提供常规单独的再生和洗涤柱，导致减少装置面积并减少有助于控制操作的管道和阀门的数量。

[2]在常规连续离子交换设备中，典型地是，再生剂流通速率（直线速度）被设定为10m/h以固定再生柱上部的树脂层进行有效的再生，而再生柱被设定为约500cm或更高以保证树脂和再生剂之间足够时间的接触。在本发明的连续离子交换设备中，进料水流动通过进行离子交换处理的柱内将树脂压向柱的上部，形成一个固定床，因此所需再生区的高度只要为了保证再生剂开始与树脂接触时的足够时间就能确定。结果，柱高度与常规设备比较可减至约3/4-1/2（在再生区的1/10下），并且所需的装置空间可大大减少。

[3]在相同的柱内，利用流动通过单一柱的处理过的水作为洗涤水，从而免除了提供对常规洗涤柱必不可少的洗涤水供应管道的必要性。从而，与常规设备比较，柱的高度可减低，组件如管道和阀门的数量可大大减少。

[4]上述[1]-[3]由于要控制的阀门数量减少，故不仅降低设备成本，而且也降低了运行成本，从而实现减少处理和生产成本。

[5]离子交换树脂较短的传送距离、减少树脂传送频率、以及减少在传送时树脂流动通过的阀门数量，这些将有助于将离子交换树脂的摩擦损失降至最低并延长树脂寿命，从而有效的利用原料和减少废料。

[6]可减少由于柱内压力改变而造成的洗涤和再生流速的变化以保证利用酸或碱进行稳定和可靠的化学再生处理。

[7]上述[6]将导致有效的防止再生剂向处理后的水方向（吸附区）方向外流，从而保证可靠和高质量的处理水。

Claims (16)

1、一种多层床型连续离子交换设备，该设备包括一个供阳离子交换处理进料水的装填阳离子交换树脂的阳离子柱、一个去除在已经受阳离子交换处理后的水中所含碳酸的脱碳酸气塔、和一个供处理来自脱碳酸气塔的酸性脱碳酸水的装填阴离子交换树脂的阴离子柱，

所述阳离子柱包括分别装填阳离子交换树脂，基本上由柱底部向其顶部分段的一个吸附区、一个洗涤区、和一个再生区，

所述阴离子柱包括分别装填阴离子交换树脂、基本上由柱底部向其顶部分段的一个吸附区、一个洗涤区、和一个再生区。

2、如权利要求1的连续离子交换设备，其中，

所述阳离子柱包括为将进料水通过所述吸附区底部供给和将已经过阳离子交换处理过的水通过所述吸附区排出的一个第一水流通道装置，以及其中，

供给所述进料水压力迫使一部分已经过阳离子交换处理的水向上流入所述洗涤区。

3、如权利要求2的连续离子交换设备，其中，

所述阳离子柱另外还包括可以将所述阳离子树脂再生剂通过再生区底部供给并将再生剂废料通过再生区顶部排出的一个第一再生剂通道装置。

4、如权利要求3的连续离子交换设备，其中，

所述阳离子柱包括可以使一部分阳离子树脂通过柱的底部排出并将其供给至柱的顶部的一个第一树脂传送装置。

5、如权利要求4的连续离子交换设备，其中，

所述第一树脂传送装置由以下组件构成：

可以将一部分阳离子交换树脂由柱的底部排出并将其传送至在所述阳离子顶部提供的第一测量容器的一个第一传送装置;以及

将所述测量容器内的阳离子交换树脂供给至所述阳离子柱顶部的一个第一树脂供给装置。

6、如权利要求4的连续离子交换设备，其中，

所述阴离子包括可以供给酸性脱碳酸水并由所述吸附区顶部将由阴离子交换处理得到的去离子水排出的一个第二水通道装置，

供给所述处理水的压力迫使已经受阴离子交换处理的一部分处理水向上流至所述洗涤区。

7、如权利要求6的连续离子交换设备，其中，

所述阴离子柱包括可以由所述再生区底部供给阴离子树脂再生剂并由所述再生区顶部排出再生剂废料的一个第二再生剂通道装置。

8、如权利要求7的连续离子交换设备，其中，

所述阴离子柱包括可以将一部分阴离子交换树脂通过柱底部排出并将其供给至柱顶部的一个第二树脂传送装置。

9、如权利要求8的连续离子交换设备，其中，

所述第二树脂传送装置由可以将一部分树脂由柱底部排出并将其传送至设置在所述阴离子柱顶部的第二测量容器的第二传送装置;以及将所述第二测量容器内的阴离子交换树脂供给至所述阴离子柱的第二树脂供给装置构成。

10、如权利要求8的连续离子交换设备，其中，所述阳离子柱包括一个保证b/a比等于或小于1的第一流速控制装置，

其中“a”是已经过阳离子交换处理，由所述阳离子柱中吸附区顶部排放的处理水流速变化率，而“b”是由所述阴离子柱中再生区顶部排放的再生剂废料流速变化率。

11、如权利要求10的连续离子交换设备，其中，

所述阴离子柱包括一个保证b/a比等于或小于1的第二流速控制装置，

其中“a”是已经过阴离子交换处理，由所述阴离子柱中吸附区顶部排放的去离子水流速变化率，而“b”是由所述阴离子柱中再生区顶部排放的再生剂废料流速变化率。

12、如权利要求10的连续离子交换设备，其中，

所述第一流速控制装置包括一个调节由所述阳离子柱供给至所述脱碳酸气塔以调节所述脱碳酸气塔中水量的，已经过阳离子交换处理的处理水流速的流速调节装置。

13、如权利要求11的连续离子交换设备，该设备另外还包括一个将加热洗涤水供给至所述阴离子柱洗涤区的加热洗涤水供给装置。

14、一种连续离子交换设备，该设备包括：

一个树脂柱，该柱包括各自装填阴离子交换树脂、基本上由树脂柱底部向顶部分段的一个吸附区、一个洗涤区、和一个再生区;

一个由所述树脂柱底部排出并将其供给至所述树脂柱顶部的树脂传送装置;

一个可以由所述吸附区底部供给进料水并排出已经过离子交换处理的处理水，供给进料水压力迫使一部分所述处理水向上流至所述洗涤区的水通道装置;以及

一个可以由再生区底部供给再生剂并由所述再生区顶部排出再生剂废料的再生剂通道装置。

15、如权利要求14的连续离子交换设备，其中，

所述树脂柱装载生产软水的强酸型阳离子交换树脂。

16、如权利要求15的连续离子交换设备，其中，

所述树脂传送装置由以下组件构成：

一个可以由柱底部排出一部分离子交换树脂并将其传送至设置在所述树脂柱顶部的测量容器的传送装置;以及

一个将所述测量容器内离子交换树脂供给至所述树脂柱顶部的树脂供给装置。