CN110975849A - 一种连续吸附脱附树脂模块装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续吸附脱附树脂模块装置及方法，属于树脂吸附领域。该装置包括由首尾依次连接的吸附通道、顶端通道、脱附通道和底端通道构成的环形通道，所述环形通道中设置有模块传输机构和安装在所述模块传输机构上的若干树脂模块，所述模块传输机构能够在环形通道中循环移动，使树脂模块在所述环形通道内以相同方向同步移动，从而使吸附通道中吸附饱和的树脂模块能够移动到脱附通道中进行脱附。本发明在吸附通道与脱附通道之间设置可移动的树脂模块，使吸附饱和的树脂模块即时进入脱附通道进行脱附处理；能够有效地实现吸附过程与脱附过程同时连续进行；由于吸附与脱附同时进行，树脂利用率极大提升。

Description

一种连续吸附脱附树脂模块装置及方法

技术领域

本发明属于树脂吸附领域，更具体地说，涉及一种连续吸附脱附树脂模块装置及方法。

背景技术

吸附树脂由于容易再生、可以反复使用，被广泛用于废水处理、药剂分离和提纯等领域。在采用吸附树脂吸附废水或废气中的污染物时，吸附树脂除了自身的吸附作用外，往往还具备将水中的悬浮物等截留的作用，吸附饱和后，将悬浮物等颗粒污染物用水反冲洗去除，再采用酸碱对树脂进行再生处理。

现有的树脂吸附装置往往采用三个树脂塔，其中第一个树脂塔与第二个树脂塔串联吸附，当第一个树脂塔吸附饱和，第二个树脂塔吸附一定百分比时，切换管路将第一个树脂塔进行脱附处理，第二个树脂塔与第三个树脂塔串联继续吸附，待第二个树脂塔吸附饱和后，第一个树脂塔已经脱附完毕，切换管路使第三个树脂塔与第一个树脂塔串联吸附，将第二个吸附塔进行脱附处理；如此循环。采用这种吸附塔设置的优点为装置结构比较简单，模式固定，吸附脱附在时间上先后有序进行，比较容易控制，缺点为树脂每次需要达到一定周期后才会再生，且吸附和脱附交错进行，导致树脂吸附容量无法充分发挥，时空产率低下，因此吸附效率低，树脂利用率低，且树脂用量相对较大，投资成本较高。

公告号为CN202185179U的现有技术公开了一种分组式树脂吸附机组，包括多个树脂吸附分离柱，每两个树脂吸附分离柱归属于一个吸附装置组合，每个吸附装置组合还包括储罐和上行输送管，上行输送管配置有泵，上行输送管上端连接储罐下端通过管路系统连接进料分管，进料分管连接进料总管，储罐同树脂吸附分离柱上端分别通过导管连接；分组式树脂吸附机组还包括成品液或废液下行收集总管、成品液上行收集总管和抽真空管，下行收集总管分别与各吸附装置组合下端的管路系统导通，上行收集总管分别与各吸附装置组合中的储罐导通，抽真空管分别与各树脂吸附分离柱上端导通，各管路中分别安装有用于控制管路通断的阀门。该分组式树脂吸附机组的工作效率高、连续性较好，而且可通过装填不同的树脂实现分阶段、分层次、分有效成分的连贯操作。

再如公开号为CN109956514A的现有技术中公开了一种工业废水树脂吸附装置及其吸附工艺，其工业废水及树脂解析工艺包括以下步骤：S1、将废水经输送泵送入树脂吸附塔中；S2、待S1树脂吸附塔中树脂吸附饱和后，即出水不达标时，通过压缩空气阀将压缩空气通入树脂吸附塔的吸附柱中，将吸附柱内的废水压至废水缓冲罐中；S3、待S2中吸附柱中废水全部压至废水缓冲罐中后，采用解析液输送泵将解析液逆树脂吸附方向打入吸附塔，进行闭合循环，对树脂进行解析；S4、解析完成后通过压缩空气阀将压缩空气通入树脂吸附塔的吸附柱中，用压缩空气将解析液压至解析液储罐中，至无解析液流出止。

然而，上述现有技术中均存在树脂吸附、脱附交错进行，树脂利用率低，吸附效果在末期无法稳定，树脂脱附时需要对树脂塔内全部树脂进行脱附，脱附效率低且脱附剂用量较大，从而导致脱附液处置量增大，树脂吸附、脱附交错进行无法保证吸附、脱附的连续性，吸附、脱附时间周期长，处理同等废水需要的树脂量更大等问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中树脂吸附、脱附交错进行，树脂利用率低的问题，本发明提供一种连续吸附脱附树脂模块装置及方法，该方法通过树脂模块的循环移动，使吸附饱和的树脂模块实时进入脱附通道进行脱附处理，实现了连续吸附脱附的目的。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种连续吸附脱附树脂模块装置，该装置包括由首尾依次连接的吸附通道、顶端通道、脱附通道和底端通道构成的环形通道，所述环形通道中设置有模块传输机构和安装在所述模块传输机构上的若干树脂模块，所述模块传输机构能够在环形通道中循环移动，使树脂模块在所述环形通道内以相同方向同步移动至邻近的模块工位上，从而使吸附通道中吸附饱和的树脂模块能够移动到脱附通道中进行脱附。对废水进行吸附处理时，在模块传输机构带动下，吸附饱和的所述树脂模块在吸附通道中呈与废水流动方向相反的方向移动；对树脂模块进行脱附处理时，在模块传输机构带动下，所述树脂模块在脱附通道中呈与脱附剂流动方向相反的方向移动；吸附处理与脱附处理可同时进行。

优选地，所述模块传输机构为首尾连接的环形机构，所述树脂模块在模块传输机构的带动下，在所述环形通道中循环移动。

优选地，所述顶端通道和底端通道分别设置防止所述脱附通道中液体流入吸附通道的止回密封门，使吸附通道中的液体与脱附通道中的液体不接触。

优选地，所述顶端通道设置用于更换树脂模块的第一吸附模块更换门，和/或所述底端通道设置用于更换树脂模块的第二吸附模块更换门。

优选地，所述模块传输机构采用电机驱动，通过调整电机转速来控制所述树脂模块移动速率。

优选地，相邻的所述树脂模块设置间隔。相邻的树脂模块之间间隔一定距离，使通过树脂模块的水流经过二次均匀分配后再进入下一个树脂模块。

优选地，所述吸附通道上部设置用于进入废水的进水管，所述吸附通道下部设置用于排放吸附出水的出水管。

优选地，所述脱附通道下部设置用于进入脱附剂的脱附进管道，所述脱附通道上部设置用于排放脱附液的脱附出管道。

优选地，所述脱附出管道上设置脱附剂回用管，使脱附剂回用至用于存放脱附剂的脱附剂套用箱。

优选地，所述吸附通道和所述脱附通道中的树脂模块数量相等。

吸附初始状态时，废水通过进水管进入吸附通道，经位于吸附通道中的若干个树脂模块吸附后，从出水口排出；

脱附剂通过脱附进管道进入脱附通道，依次洗脱位于脱附通道内的树脂模块后，脱附液经脱附出管道排出，当在脱附出管道设置脱附剂回用管时，脱附剂回用至用于存放脱附剂的脱附剂套用箱；脱附完成后，再采用清水通过脱附进管道进入脱附通道，依次清洗再生位于脱附通道内的树脂模块后，通过脱附出管道排出，保证进入吸附通道的树脂模块均为再生后的树脂模块。

本发明中的树脂模块移动方式可以为连续移动或间歇移动。

连续移动的方式具体为：根据水质情况和树脂模块容量、吸附量设定电机转速，控制所述树脂模块移动速率，保证吸附通道内吸附饱和的树脂模块被移出吸附通道，同时，有再生树脂移至吸附通道；系统开启后，使吸附通道的树脂模块按照特定速率在所述吸附通道中向上移动，并通过所述顶端通道向脱附通道移动，位于脱附通道中的树脂模块向下移动，通过底端通道向吸附通道移动，全部树脂模块处于以一定速率循环移动的状态，保持吸附通道、脱附通道、顶端通道以及底端通道内的树脂模块数量恒定。如果发生水质波动较大的情况，可通过电机调节树脂模块移动速率，以适应水质情况。

间歇移动的方式具体为：当吸附通道中位于最上端的树脂模块吸附饱和时，模块传输机构在电机带动下将所述吸附通道中最上端的树脂模块移动至所述顶端通道，吸附通道内其它树脂模块在连接机构带动下依次向上移动，同时，位于底端通道内的树脂模块移动至吸附通道下端补位，位于脱附通道下端的树脂模块移动至底端通道补位，脱附通道内的树脂模块在模块传输机构带动下依次向下移动补位，位于顶端通道中的一个树脂模块移动至脱附通道上端补位，形成全部树脂模块的一次移动，保持吸附通道、脱附通道、顶端通道以及底端通道内的树脂模块数量恒定。

本发明还提供采用上述装置处理废水的方法，包括以下步骤：

1)废水通过进水管进入吸附通道，经位于吸附通道中的若干个树脂模块吸附后，从出水口排出；

2)当吸附通道中位于最上端的树脂模块吸附饱和时，所述吸附通道中最上端的树脂模块在模块传输机构带动下移动至所述顶端通道；同时，位于吸附通道内的其它树脂模块在所述模块传输机构带动下依次向上移动，位于底端通道内的树脂模块移动至吸附通道下端，位于脱附通道下端的树脂模块移动至底端通道，位于脱附通道内的树脂模块在模块传输机构带动下依次向下移动；位于顶端通道中的一个树脂模块移动至脱附通道上端；

3)脱附剂由脱附进管道进入脱附通道对所述树脂模块进行脱附，脱附液经脱附出管道排出；

4)采用清水通过脱附进管道进入脱附通道，依次清洗再生位于脱附通道内经步骤3)脱附后的树脂模块后，清洗出水通过脱附出管道排出。

优选地，所述步骤2)中树脂模块的移动为连续移动或间歇移动。

优选地，所述步骤1)中废水在吸附通道中流速为2-5BV/h。

优选地，所述步骤3)中采用逆流梯度脱附，所述步骤3)中脱附剂和所述步骤4)中清水在脱附通道中流速为1-2BV/h。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明在吸附通道与脱附通道之间设置可移动的树脂模块，使吸附饱和的树脂模块即时进入脱附通道进行脱附处理；经脱附再生的树脂模块再进入吸附通道进行吸附，能够有效地实现吸附过程与脱附过程同时连续进行；吸附与脱附同时进行，使树脂利用率得到极大提升；

(2)本发明通过在顶端通道和底端通道分别设置止回密封门，使吸附通道中的液体与脱附通道中的液体不接触，吸附与脱附过程各自相对独立进行，不互相干扰；

(3)本发明中在顶端通道设置用于更换树脂模块的第一吸附模块更换门，和/或底端通道设置用于更换树脂模块的第二吸附模块更换门，便于将无法继续使用的树脂模块取出并更换新的树脂模块，由于待处理废水的水质情况存在波动，各树脂模块的使用程度呈现出不同，采用该树脂模块的形式，与现有技术中处于同一吸附塔中的树脂相比，当个别树脂模块无法继续使用时，仅针对个别树脂模块进行更换，而不必将全部树脂均更换，避免了树脂的浪费；

(4)本发明装置中实现了树脂吸附模块化，组合灵活，可适应不同处理水量要求，且更换方便，装备可模块化，极大提高了安装效率；

(5)本发明的废水处理方法中脱附过程采用在此装置中逆流梯度脱附，大大增加了脱附剂脱附效率并降低了脱附剂用量；

(6)本发明装置中树脂模块的移动可以采用连续移动或间歇移动的方式，可通过调整电机转速来控制树脂模块移动速率，能够根据废水中污染物的不同浓度及树脂模块吸附饱和的情况实时调节，更加有利于对水质波动的废水的处理。

附图说明

图1为实施例1中连续吸附脱附树脂模块装置的示意图；

图中：100、吸附通道；101、树脂模块；102、脱附通道；103、模块传输机构；104、动力驱动机构；105、止回密封门；106、吸附模块更换门；107、原水箱；108、原水提升泵(变频)；109、进水管；110、出水管；111、出水箱；112、脱附剂箱；113、脱附泵；114、脱附进管道；115、脱附出管道；116、脱附液收集箱；117、脱附剂回用管；118、脱附剂套用箱；119、阀门；120、水箱。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“安装”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以两元件直接为一体；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能两元件直接为一体。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，一种连续吸附脱附树脂模块装置，包括由首尾依次连接的吸附通道100、顶端通道、脱附通道102和底端通道构成的环形通道，吸附通道100上部设置用于进入废水的进水管109，吸附通道100下部设置用于排放吸附出水的出水管110；脱附通道102下部设置用于进入脱附剂的脱附进管道114，脱附通道102上部设置用于排放脱附液的脱附出管道115，脱附出管道115上设置脱附剂回用管117，使脱附剂回用至用于存放脱附剂的脱附剂套用箱118；环形通道中设置有模块传输机构103和安装在模块传输机构103上的若干树脂模块101，在本实施例中吸附通道100和脱附通道102中的树脂模块101数量相等。

模块传输机构103为首尾连接的环形机构，树脂模块101在模块传输机构103带动下能够在环形通道中循环移动，使树脂模块101在环形通道内以相同方向同步移动至邻近的模块工位上，从而使吸附通道100中吸附饱和的树脂模块101能够移动到脱附通道102中进行脱附。相邻的树脂模块101之间间隔一定距离，使通过树脂模块101的水流经过二次均匀分配后再进入下一个树脂模块101。

模块传输机构103可采用电机驱动，当处理不同水质的废水或水质波动较大的废水时，通过调整电机转速来控制树脂模块101移动速率。

顶端通道和底端通道分别设置防止脱附通道102中液体流入吸附通道100的止回密封门105，使吸附通道100中的液体与脱附通道101中的液体不接触；顶端通道设置用于更换树脂模块101的第一吸附模块更换门，底端通道设置用于更换树脂模块的第二吸附模块更换门，本实施例中将一对止回密封门105设置在第一吸附模块更换门的左右两侧，将另一对止回密封门105设置在第二吸附模块更换门的左右两侧。

对废水进行吸附处理时，废水由原水箱107中通过原水提升泵108经由上方进水管109进入，在吸附通道100中经树脂模块101进行吸附后由出水管110流出至出水箱111；

树脂模块101可以采用连续移动的方式循环运行：根据水质情况和树脂模块101容量、吸附量设定电机转速，控制树脂模块101移动速率，保证吸附通道100内吸附饱和的树脂模块101被移出吸附通道100，同时，有再生树脂模块101移至吸附通道100；系统开启后，使吸附通道100的树脂模块101按照特定速率在吸附通道100中向上移动，并通过顶端通道向脱附通道102移动，位于脱附通道102中的树脂模块向下移动，通过底端通道向吸附通道100移动，全部树脂模块101处于以一定速率循环移动的状态，保持吸附通道100、脱附通道102、顶端通道以及底端通道内的树脂模块101数量恒定；如果发生水质波动较大的情况，可通过电机调节树脂模块101移动速率，以适应水质情况。

树脂模块101除了采用上述的连续移动方式之外，还可以设置为采用间歇式循环移动的方式：当吸附通道100最上方的树脂模块101吸附饱和后，在模块传输机构103带动下，吸附饱和的树脂模块101在环形通道中逆时针移动至顶端通道；相应地，如图1所示，所有的树脂模块101均逆时针移动一个工位；当吸附饱和的树脂模块101移动至脱附通道102时，即可对脱附通道102中的树脂模块101进行脱附处理，脱附剂由脱附剂箱112中通过脱附进管道114进入脱附通道，自下而上依次通过树脂模块101后，从脱附出管道115排出至脱附液收集箱116；脱附可采用浓度逐渐降低的脱附剂，实现梯度脱附，如可采用将水箱120中的水以逐渐提高的比例与脱附剂一通泵入脱附通道102中；脱附完毕后，将水箱120中的水通过脱附进管道114泵入脱附通道102对树脂模块101进行再生，再生出水通过脱附出管道115排出至脱附液收集箱116。在模块传输机构103在环形通道中逆时针循环移动时，位于脱附通道102最下端再生后的树脂模块101被传输至底端通道，位于底端通道中的再生后的树脂模块101被传输至吸附通道100最下端进行吸附。即在模块传输机构103带动下，环形通道中的全部的树脂模块101均逆时针移动了一个工位。当下一个吸附模块吸附饱和时，再进行下一次的移动。

吸附初始状态时，废水通过进水管进入吸附通道100，经位于吸附通道100中的若干个树脂模块101吸附后，从出水口排出；

脱附剂通过脱附进管道114进入脱附通道102，依次洗脱位于脱附通道102内的树脂模块101后，脱附液经脱附出管道115排出，当在脱附出管道115设置脱附剂回用管117时，脱附剂回用至用于存放脱附剂的脱附剂套用箱118；脱附完成后，再采用清水通过脱附进管道114进入脱附通道102，依次清洗再生位于脱附通道102内的树脂模块101后，通过脱附出管道115排出，保证进入吸附通道100的树脂模块101均为再生后的树脂模块101。

本发明还提供采用上述装置处理废水的方法，包括以下步骤：

1)废水通过进水管109进入吸附通道100，以2-5BV/h的流速经位于吸附通道100中的若干个树脂模块101吸附后，从出水管110排出；

2)当吸附通道100中位于最上端的树脂模块101吸附饱和时，吸附通道中最上端的树脂模块101在模块传输机构103带动下移动至所述顶端通道；同时，位于吸附通道100内的其它树脂模块101在模块传输机构103带动下依次向上移动，位于底端通道内的树脂模块101移动至吸附通道100下端，位于脱附通道102下端的树脂模块101移动至底端通道，位于脱附通道102内的树脂模块101在模块传输机构103带动下依次向下移动；位于顶端通道中的一个树脂模块101移动至脱附通道102上端；该步骤可以根据树脂模块101处于连续移动或间歇移动而对电机的转速或运转方式进行相应设置；

3)所述吸附饱和的树脂模块101以步骤2)中方式移动至位于脱附通道102后，使脱附剂由脱附进管道114进入脱附通道102，以1-2BV/h的流速对树脂模块101进行脱附，脱附液经脱附出管道115排出；

4)采用清水通过脱附进管道114进入脱附通道102，依次清洗再生位于脱附通道102内经步骤3)脱附后的树脂模块101后，清洗出水通过脱附出管道115排出。

树脂模块101厚度可以为30-50cm，直径可以为300-1000cm，吸附通道100和脱附通道102的高径比可以设置为4-6，移动速率设置为10-25cm/h，树脂模块101之间间隙设置为10-20cm，可根据实际情况调节。

以上内容是对本发明及其实施方式进行了示意性的描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，该装置包括由首尾依次连接的吸附通道(100)、顶端通道、脱附通道(102)和底端通道构成的环形通道，所述环形通道中设置有模块传输机构(103)和安装在所述模块传输机构上的若干树脂模块(101)，所述模块传输机构(103)能够在环形通道中循环移动，使树脂模块(101)在所述环形通道内以相同方向同步移动，用于使吸附通道(100)中吸附饱和的树脂模块(101)能够移动到脱附通道(102)中进行脱附。

2.根据权利要求1所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，所述模块传输机构(103)为首尾连接的环形机构，所述树脂模块(101)在模块传输机构(103)的带动下，在所述环形通道中循环移动。

3.根据权利要求2所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，所述顶端通道和底端通道分别设置防止所述脱附通道(102)中液体流入吸附通道(100)的止回密封门(105)，使吸附通道(100)中的液体与脱附通道(102)中的液体不接触。

4.根据权利要求3所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，所述顶端通道设置用于更换树脂模块的第一吸附模块更换门，和/或所述底端通道设置用于更换树脂模块的第二吸附模块更换门。

5.根据权利要求1所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，所述模块传输机构(103)采用电机驱动，通过调整电机转速来控制所述树脂模块(101)移动速率。

6.根据权利要求1所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，相邻的所述树脂模块(101)设置间隔。

7.根据权利要求1所述的连续吸附脱附树脂模块装置，其特征在于，所述吸附通道(100)上部设置用于进入废水的进水管(109)，所述吸附通道(100)下部设置用于排放吸附出水的出水管(110)；所述脱附通道(102)下部设置用于进入脱附剂的脱附进管道(114)，所述脱附通道(102)上部设置用于排放脱附液的脱附出管道(115)；所述脱附出管道(115)上设置脱附剂回用管(117)，使脱附剂回用至用于存放脱附剂的脱附剂套用箱(118)。

8.采用权利要求1～7中任意一项所述装置处理废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)废水进入吸附通道(100)，经位于吸附通道(100)中的若干个树脂模块(101)吸附后，从出水口排出；

2)当吸附通道(100)中位于最上端的树脂模块(101)吸附饱和时，所述吸附通道(100)中最上端的树脂模块(101)在模块传输机构(103)带动下移动至所述顶端通道；同时，位于吸附通道(100)内其它树脂模块(101)在所述模块传输机构(103)带动下依次向上移动，位于底端通道内的树脂模块(101)移动至吸附通道(100)下端，位于脱附通道(102)下端的树脂模块(101)移动至底端通道，位于脱附通道(102)内的树脂模块(101)在模块传输机构(103)带动下依次向下移动；位于顶端通道中的一个树脂模块(101)移动至脱附通道(102)上端；

3)脱附剂由脱附进管道(114)进入脱附通道(102)对所述树脂模块(101)进行脱附，脱附液经脱附出管道(115)排出；

4)采用清水通过脱附进管道(114)进入脱附通道(102)，依次清洗再生位于脱附通道(102)内经步骤3)脱附后的树脂模块(101)后，清洗出水通过脱附出管道(115)排出。

9.根据权利要求8所述的处理废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中树脂模块(101)的移动为连续移动或间歇移动。

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