CN111495438A - 软水设备的树脂再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软水设备的树脂再生方法，包括连续循环进行的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤，所述循环次数至少为两次；所述吸盐再生的步骤包括向待处理的树脂中通入流动的盐水，使所述盐水与所述待处理的树脂发生离子置换反应；所述无盐水置换步骤包括向所述吸盐再生后的树脂中通入流动的不含盐的水，对所述吸盐再生后的树脂和树脂中的液体进行冲洗，置换过程中同时带动所述吸盐再生步骤未充分利用的盐进行二次利用。

Description

软水设备的树脂再生方法

技术领域

本发明涉及软水设备技术领域，特别是涉及软水设备的树脂再生方法。

背景技术

传统的软水机的工作过程一般包括运行-反洗-再生-补水-正洗五大步骤，其中再生步骤为利用高浓度盐溶液对失效的离子交换树脂进行再生，置换导致其失效的钙、镁等离子，使其恢复工作能力。现有的软水机，其再生步骤包含吸盐再生和慢洗两个阶段，其中吸盐再生主要为对高浓度的浓盐水进行适当稀释后与失效离子树脂进行再生交换，该步骤结束后即进入慢洗步骤，作用为利用原水对未利用的残留盐溶液进行置换同时发挥该部分残留盐溶液的作用进行弱再生。吸盐再生过程的溶液为原水和浓盐水混合而成的稀盐水，此时流量为V1；浓盐水吸完后，则只有原水进入，此时流量为V2，对于传统软水机V1＞V2。

但传统的再生方法仅是依据经验设置再生和慢洗的盐量，以及确定再生终止的时间，无法根据实际情况控制再生模式，缺乏科学性，因而不可避免的会造成盐的浪费。

发明内容

基于此，有必要针对传统再生方法盐利用率低的问题，提供一种软水设备的树脂再生方法。

一种软水设备的树脂再生方法，包括连续循环进行的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤，所述循环次数至少为两次；

所述吸盐再生的步骤包括向待处理的树脂中通入流动的盐水，使所述盐水与所述待处理的树脂发生离子置换反应；

所述无盐水置换步骤包括向所述吸盐再生后的树脂中通入流动的不含盐水，对所述吸盐再生后的树脂和树脂中的液体进行冲洗，置换过程中同时带动所述吸盐再生步骤未充分利用的盐进行二次利用。

在其中一个实施例中，所述吸盐再生步骤通入的盐水中的盐量的确定方法包括：

设定所述循环次数为N；

沿所述待处理的树脂的纵向选取N+1个待测点，相邻的两个待测点之间形成一个树脂段，将所述待处理的树脂分为N个树脂段；

测定各所述待测点的树脂失效程度，所述树脂段的平均失效程度为所述相邻的两个待测点的失效程度的平均值，所述树脂段的需盐量＝N个循环周期设定的总盐量×所述树脂段的平均失效程度÷N个树脂段的平均失效程度的总和；

各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量分别对应一个树脂段的所述需盐量，所述各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量的总和为所述N个循环周期设定的总盐量。

在其中一个实施例中，所述N个树脂段的段长相同或不同。

在其中一个实施例中，靠近所述待处理树脂的进水端的树脂段的段长小于靠近所述待处理树脂的出水端的树脂段的段长。

在其中一个实施例中，所述待测点的树脂失效程度S的计算公式为：S＝(R1-R2)/R1，其中，R1为新树脂的硬度量去除率，R2为所述待处理的树脂的硬度去除率。

在其中一个实施例中，所述新树脂的硬度去除率R1的计算公式为：R1＝(m×W1-W2)/(m×W1)，其中，W1为所述新树脂单位体积的理论交换硬度量，m×W1为试验配置硬度量，1＜m≤1.5，W2为所述新树脂处理原硬度量为m×W1的水后产出水中的剩余硬度量。

在其中一个实施例中，所述待处理的树脂的硬度去除率R2的计算公式为：R2＝(m×W1-W3)/(m×W1)，其中，W3为所述待处理的树脂处理原硬度量为m×W1的水后产出水中的剩余硬度量。

在其中一个实施例中，所述吸盐再生步骤和无盐水置换步骤在所述软水设备中进行。

在其中一个实施例中，所述无盐水置换步骤通过所述软水设备的反洗功能实现。

在其中一个实施例中，所述软水设备具有盐阀虹吸管路，所述盐阀虹吸管路上设有阀门，在所述吸盐再生步骤，使所述阀门打开；在所述无盐水置换步骤，使所述阀门关闭。

相比于传统软水机的单个“吸盐再生-慢洗”再生步骤，本申请提供的多阶段吸盐再生-无盐水置换的方法，可以有效提升再生效率和提高盐利用率。本申请的再生模式原理为多阶段吸盐再生实现分峰减负，通过将总盐分在多个循环周期利用，能够避免一次性吸盐再生模式由于置换水置换中钙镁离子浓度过高而造成的离子返混现象，并且流动的无盐水液置换上一阶段吸盐再生产生的钙镁离子以弱化离子返混对下一再生过程的影响，提高再生效率同时达到节盐的目的。并且，本申请的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤均为动态流动接触过程，相较于静态接触过程，可有效避免置换下的钙镁离子的返混现象，同时节约再生时间。

附图说明

图1为传统树脂再生方法的过程示意图；

图2为传统树脂再生方法的再生排放液的重量与硬度曲线示意图；

图3为本申请一实施例的树脂再生方法示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。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。

针对传统的软水机再生过程(图1所示)，发明人进行了进一步的数据研究。如图2所述。图2为监测的传统再生过程再生排放液的重量和硬度的变化曲线，再生液组成包括原水、盐成分、置换下来的钙镁成分。从图2可知，传统软水机再生过程，其硬度峰与重量峰均为单峰形式，存在的问题为易造成置换下来的钙镁离子浓度局部过高，造成离子返混问题。当硬度出现峰值时，再生液重量也接近出现峰值，该结果表明此时为硬度置换下的最高值，盐利用率也是全过程最高值。然而，当硬度峰值过后，其硬度值断崖式下降，说明此时置换下的钙镁离子量已经在减少，而重量曲线没有出现相似的现象，该结果说明此时出现盐浪费问题。发明人分析，发生该现象的原因有两个，一是可能树脂已经得到充分再生(从实验数据分析可能性很低)，再生盐过量；二是可能置换下来的钙镁离子局部浓度过高存在离子返混问题，影响再生效率。

从上述分析可知，传统再生过程不可避免的存在盐浪费问题，针对该问题，本申请中提供一种软水设备的树脂再生方法，可有效提高盐利用率，实现节盐目的。

请参阅图3，本申请实施例提供一种软水设备的树脂再生方法，包括连续循环进行的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤，所述循环次数至少为两次；

所述吸盐再生的步骤包括向待处理的树脂中通入流动的盐水，使所述盐水与所述待处理的树脂发生离子置换反应；

所述无盐水置换步骤包括向所述吸盐再生后的树脂中通入流动的不含盐的水，对所述吸盐再生后的树脂和树脂中的液体进行冲洗，置换过程中同时带动所述吸盐再生步骤未充分利用的盐进行二次利用。

相比于传统软水机的单个“吸盐再生-慢洗”再生步骤，本申请提供的多阶段吸盐再生-无盐水置换的方法，可以有效提升再生效率和提高盐利用率。本申请的再生模式原理为多阶段吸盐再生实现分峰减负，通过将总盐分在多个循环周期利用，能够避免一次性吸盐再生模式由于置换水置换中钙镁离子浓度过高而造成的离子返混现象，并且流动的无盐水液置换上一阶段吸盐再生产生的钙镁离子以弱化离子返混对下一再生过程的影响，提高再生效率同时达到节盐的目的。并且，本申请的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤均为动态流动接触过程，相较于静态接触过程，可有效避免置换下的钙镁离子的返混现象，同时节约再生时间。

吸盐再生，这里指的是原水吸盐箱中浓盐水，原水与浓盐水混合后对浓盐水进行稀释达到再生需要的浓度，然后进入树脂，盐离子与钙镁离子进行离子置换，使钙镁离子从树脂上脱离。溶液组成包括盐水和原水。

无盐水置换，原水不吸收浓盐水，仅有原水经过树脂，其作用为对吸盐再生步骤未完全利用的盐进行置换清洗，同时流经树脂时对树脂进行弱再生过程。因为盐比水重，盐会有下沉，所以即使吸盐过程结束，但是还存有沉底盐，本申请的无盐水置换的优点就是置换冲洗的同时，可以对这部分盐进行再利用。

在一实施例中，所述吸盐再生步骤通入的盐水中的盐量的确定方法包括：

S120，设定所述循环次数为N；

S140，沿所述待处理的树脂的纵向选取N+1个待测点，相邻的两个待测点之间形成一个树脂段，将所述待处理的树脂分为N个树脂段；

S160，测定各所述待测点的树脂失效程度，所述树脂段的平均失效程度为所述相邻的两个待测点的失效程度的平均值，所述树脂段的需盐量＝N个循环周期设定的总盐量×所述树脂段的平均失效程度÷N个树脂段的平均失效程度的总和；

S180，各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量分别对应一个树脂段的所述需盐量，所述各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量的总和为所述N个循环周期设定的总盐量。

传统的再生吸盐过程吸盐量多少没有指导性，存在盲目性。相比于传统的树脂吸盐再生方案，本实施例的多阶段再生方案，对每一个阶段的吸盐量多少提供了一个计算方法，可以更好的发挥多阶段再生的效果和提高盐利用率。相比于现有软水机单个吸盐再生-慢洗步骤，本实施例中提出的多阶段再生模式在盐耗一致时可以获得更大的再生效率(体现为高周期制水量)，确保高效再生的同时达到提升盐利用率的目的。

步骤S120中，设定的循环次数N根据实际要求确定，可以认为设定，例如设定为2个、3个、4个、5个或更多个循环周期。

步骤S140中，确定的待测点数与循环次数相关。相邻的待测点之间形成一个树脂段。每一树脂段的需盐量分别对应一个循环周期的需盐量。N+1个待测点，将所述待处理的树脂分为N个树脂段，代表N个循环周期的需盐量。

步骤S160中，一个循环周期的需盐量依据一个树脂段纵向失效程度决定。树脂段的失效程度越大，树脂再生所需的盐量越多。失效程度的确定需要通过对不同高度的树脂段取样测试其剩余交换容量确定。

剩余交换容量的测试原理见下表1，在一实施例中，测定点的测试方法为将取样的树脂放入锥形瓶中，放于摇床中振荡反应一定时间，再按照表1测试计算。

表1剩余交换容量测定

其中，Qe为树脂体积交换容量，依据树脂的种类确定。

待测点的树脂失效程度S的计算公式为：S＝(R1-R2)/R1，其中，R1为新树脂的硬度去除率，R2为所述待处理的树脂的硬度去除率。这里的新树脂指的是与待处理的树脂在未使用前的材料和结构基本相同的树脂，新树脂与未使用前的待处理的树脂具有基本相同的树脂去除性能。

新树脂的硬度去除率R1的计算公式为：R1＝(m×W1-W2)/(m×W1)，其中，W1为所述新树脂的理论交换硬度量，(m×W1)为试验配置硬度量，也就是采用硬度为(m×W1)的水对新树脂的硬度去除率进行测定。

新树脂的理论交换硬度量计算公式为：W1＝V×Qe。V为新树脂的体积，Qe为新树脂体积交换容量。在一实施例中，1＜m≤1.5，也就是说mW1大于W1的数值，保证新树脂的树脂去除性能不会过剩，也不会造成过多的硬度剩余。

W2为所述新树脂处理原硬度为mW1的水后产出水中的剩余硬度量，也就是，W2为硬度为mW1的水流经新树脂后产水的硬度。mW1-W2为被新树脂去除的硬度值。mW1-W2与mW1的比值即代表新树脂的硬度去除能力。

待处理的树脂的硬度去除率R2的计算公式为：R2＝(m×W1-W3)/(m×W1)，其中，W1为所述新树脂的理论交换硬度量，(m×W1)为试验配置硬度量。W3为所述待处理的树脂处理原硬度为(m×W1)的水后产出水中的剩余硬度量。在一实施例中，1＜m≤1.5。此处的m值与R1计算中的m值相同。也就是，R2检测的试验配置硬度量与R1检测的试验配置硬度量相同，保证试验的单一变量仅为树脂的使用程度不同。

所述树脂段的需盐量＝N个循环周期设定的总盐量×所述树脂段的平均失效程度÷N个树脂段的平均失效程度的总和。

即，M_i＝M总×(S_i+S_i+1)/2/{(S₁+S₂)/2+……(S_N+S_N+1)/2}。

具体来说，在一实施例中，设定有2个循环周期。将待处理的树脂在纵向取2+1＝3个待测点。S₁、S₂、S₃分别代表待测点1、待测点2和待测点3位置的树脂失效程度。3个待测点将待处理的树脂分为2个树脂段，待测点1和待测点2之间形成第一树脂段，待测点2和待测点3之间形成第二树脂段。(S₁+S₂)/2代表第一树脂段的树脂平均失效程度，(S₂+S₃)/2代表第二树脂段的树脂平均失效程度。第一树脂段的树脂再生所需盐量为M₁＝M总×(S₁+S₂)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2}，即，第一循环周期中的吸盐再生步骤使用的盐量为M₁。第二树脂段的树脂再生所需盐量为M₂＝M总×(S₂+S₃)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2}，即，第二循环周期中的吸盐再生步骤使用的盐量为M₂。M总为人为规定的处理该树脂的N个循环周期所用的总盐量。

另一实施例中，设定有3个循环周期。将待处理的树脂在纵向取3+1＝4个待测点。S₁、S₂、S₃、S₄分别代表待测点1、待测点2、待测点3和待测点4位置的树脂失效程度。4个待测点将待处理的树脂分为3个树脂段，待测点1和待测点2之间形成第一树脂段，待测点2和待测点3之间形成第二树脂段，待测点3和待测点4之间形成第三树脂段。(S₁+S₂)/2代表第一树脂段的树脂平均失效程度，(S₂+S₃)/2代表第二树脂段的树脂平均失效程度，(S₃+S₄)/2代表第二树脂段的树脂平均失效程度。第一树脂段的树脂再生所需盐量为M₁＝M总×(S₁+S₂)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2+(S₃+S₄)/2}，即，第一循环周期中的吸盐再生步骤使用的盐量为M₁。第二树脂段的树脂再生所需盐量为M₂＝M总×(S₂+S₃)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2(S₃+S₄)/2}，即，第二循环周期中的吸盐再生步骤使用的盐量为M₂。第三树脂段的树脂再生所需盐量为M₃＝M总×(S₃+S₄)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2(S₃+S₄)/2}，即，第三循环周期中的吸盐再生步骤使用的盐量为M₃。

更多个循环周期的情况下的吸盐再生步骤通入的盐水中的盐量的计算方法同上，不再赘述。

在一实施例中，所述N个树脂段的段长相同或不同。也就是说，各待测点可以是均匀分布的，或者是非均匀分布的。在一实施例中，靠近所述待处理树脂的进水端的树脂段的段长小于靠近所述待处理树脂的出水端的树脂段的段长。也就是说，在靠近树脂的进水端的位置的待测点的间隔较小，进水端的位置的树脂的消耗量较大，树脂的失效程度应较大，因此，在进水端设置间隔较小的树脂段，出水端设置间隔较大的树脂段能够使得N个循环周期相互配合，达到较佳的再生效果和较高的盐利用率。

在一实施例中，所述吸盐再生步骤和无盐水置换步骤在所述软水设备中进行。

在一实施例中，吸盐再生步骤的流量以实际软水设备再生流量为准。吸盐再生的时间以实际软水设备吸完M_i盐量时间为准。在一实施例中，无盐水置换步骤的时间大于吸盐再生步骤的时间。在一实施例中，最后一个循环周期的无盐水置换步骤的时间以再生废水排放液硬度与原水一致时为结束点。

在一实施例中，所述无盐水置换步骤通过所述软水设备的反洗功能实现。在不增加零部件情况下，可利用具有反洗功能的多路阀通过改变电控程序实现，具体的树脂再生工作程序为：吸盐再生1→反洗1(以反洗作为无盐水置换)→吸盐再生2→反洗2(以反洗作为无盐水置换)……→吸盐再生N→反洗N(以反洗作为无盐水置换)。该方法的优点为不增加零部件。在一实施例中，该软水设备的工作程序可包括：正常工作→到再生时间→反洗→吸盐再生1→反洗1→吸盐再生2→反洗2……→吸盐再生N→反洗N→补水→正洗→正常工作。

在一实施例中，所述软水设备具有盐阀虹吸管路，所述盐阀虹吸管路上设有阀门，在所述吸盐再生步骤，使所述阀门打开；在所述无盐水置换步骤，使所述阀门关闭。在一实施例中，阀门可选自电磁阀和电动球阀中的至少一种。在一实施例中，在盐阀虹吸管路上增加进水电磁阀或电动球阀，并在多路阀电控版上预留进水电磁阀或电动球阀程序控制接口，同时设置相应电控程序逻辑，具体的树脂再生工作程序为：反洗→吸盐再生1(控制虹吸管路上进水电磁阀或电动球阀打开)→无盐水置换1(控制虹吸管路上进水电磁阀或电动球阀关闭)→吸盐再生2(控制虹吸管路上进水电磁阀或电动球阀打开)→无盐水置换2(控制虹吸管路上进水电磁阀或电动球阀关闭)……→吸盐再生N→无盐水置换N。在一实施例中，该软水设备的工作程序可包括：正常工作→到再生时间→反洗→反洗→吸盐再生1→无盐水置换1→吸盐再生2→无盐水置换2……→吸盐再生N→无盐水置换N→补水→正洗→正常工作状态。该方法的优点为无盐水置换可对吸盐再生过程的剩余盐进一步利用，同时由于流量小，具有节水优势。

以下为具体实施例。

实施例

实验对象(待处理的树脂)：跑1000t水后的12L旧树脂。

总盐耗M总＝3L(饱和浓盐水，浓度26.5wt％)。

待测点分布：

待测点1：树脂低端，

待测点2：树脂中间，

待测点3：树脂上部。

(S₁+S₂)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2}＝30％，

(S₂+S₃)/2/{(S₁+S₂)/2+(S₂+S₃)/2}＝70％，

第一循环周期：盐量M₁＝3×30％＝0.9L，吸盐再生步骤时间t1＝3min，

第二循环周期：盐量M₂＝3×70％＝2.1L，吸盐再生步骤时间t3＝7min，

第一循环周期无盐水置换步骤时间t2以大于t1为出发点，选择t2＝4min，

第二循环周期无盐水置换步骤时间t4实测值为25min，即t4＝25min。

再生总时间t＝t1+t2+t3+t4＝39min。

再生后周期制水量1.3t(原水硬度250mg/L)。

对比例

控制单因素变量-再生模式，利用传统再生模式，即吸盐再生步骤-慢洗的一次性再生模式，总盐耗M总＝3L(饱和浓盐水，浓度26.5wt％)与实施例相同。

再生后周期制水量1t(原水硬度250mg/L)。

本申请实施例的再生方法与对比例相比，性能提升：(1.3-1)/1＝30％。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种软水设备的树脂再生方法，其特征在于，包括连续循环进行的吸盐再生步骤和无盐水置换步骤，所述循环次数至少为两次；

所述吸盐再生的步骤包括向待处理的树脂中通入流动的盐水，使所述盐水与所述待处理的树脂发生离子置换反应；

所述无盐水置换步骤包括向所述吸盐再生后的树脂中通入流动的不含盐的水，对所述吸盐再生后的树脂和树脂中的液体进行冲洗，置换过程中同时带动所述吸盐再生步骤未充分利用的盐进行二次利用。

2.根据权利要求1所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述吸盐再生步骤通入的盐水中的盐量的确定方法包括：

设定所述循环次数为N；

沿所述待处理的树脂的纵向选取N+1个待测点，相邻的两个待测点之间形成一个树脂段，将所述待处理的树脂分为N个树脂段；

测定各所述待测点的树脂失效程度，所述树脂段的平均失效程度为所述相邻的两个待测点的失效程度的平均值，所述树脂段的需盐量＝N个循环周期设定的总盐量×所述树脂段的平均失效程度÷N个树脂段的平均失效程度的总和；

各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量分别对应一个树脂段的所述需盐量，所述各循环周期的吸盐再生步骤中通入的盐水中的盐量的总和为所述N个循环周期设定的总盐量。

3.根据权利要求2所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述N个树脂段的段长相同或不同。

4.根据权利要求3所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，靠近所述待处理树脂的进水端的树脂段的段长小于靠近所述待处理树脂的出水端的树脂段的段长。

5.根据权利要求2所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述待测点的树脂失效程度S的计算公式为：S＝(R1-R2)/R1，其中，R1为新树脂的硬度去除率，R2为所述待处理的树脂的硬度去除率。

6.根据权利要求5所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述新树脂的硬度去除率R1的计算公式为：R1＝(m×W1-W2)/(m×W1)，其中，W1为所述新树脂的理论交换硬度量，m×W1为试验配置硬度量，1＜m≤1.5，W2为所述新树脂处理原硬度量为m×W1的水后产出水中的剩余硬度量。

7.根据权利要求6所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述待处理的树脂的硬度去除率R2的计算公式为：R2＝(m×W1-W3)/(m×W1)，其中，W3为所述待处理的树脂处理原硬度量为m×W1的水后产出水中的剩余硬度量。

8.根据权利要求1-7任一项所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述吸盐再生步骤和无盐水置换步骤在所述软水设备中进行。

9.根据权利要求8所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述无盐水置换步骤通过所述软水设备的反洗功能实现。

10.根据权利要求8所述的软水设备的树脂再生方法，其特征在于，所述软水设备具有盐阀虹吸管路，所述盐阀虹吸管路上设有阀门，在所述吸盐再生步骤，使所述阀门打开；在所述无盐水置换步骤，使所述阀门关闭。

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