CN112774737A - 软水树脂再生控制方法及软水机水路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软水树脂再生控制方法及软水机水路系统，包括以下步骤：吸盐再生步骤，将盐水从盐水箱中吸出，并注入树脂罐内与软化树脂发生反应；冲洗步骤，向树脂罐注水对软化树脂进行冲洗，冲洗废水首先经废水管排出，满足设定条件后，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。本发明的软水树脂再生控制方法基于初始的冲洗废水硬度高及含盐量高，随着冲洗过程的继续，冲洗废水的硬度降低，但是盐水浓度仍然较高，通过在冲洗步骤中将后部分冲洗废水排放至盐水箱中，既能够回收部分废水，同时充分利用了废水中的盐，达到省水省盐的目的。

Description

软水树脂再生控制方法及软水机水路系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体地说，涉及一种软水树脂再生控制方法及软水机水路系统。

背景技术

一般自来水中含有大量的钙、镁离子，水的硬度较高，在高温下容易结垢，会直接影响锅炉、热水器的使用寿命。随着人们对生活品质要求的提高，软水装置在饮用水方面也具有广泛应用。目前，软水装置中的软水树脂通过吸附置换水中的钙镁离子以对硬水进行软化，具体地说，是利用软水树脂上结合的氢离子来交换吸附水中的钙镁离子，以降低水中的钙镁离子浓度，但一定量的软水树脂上的氢离子全部被交换置换完，将无法再软化水，此时就需要对软水树脂进行还原再生。

软水树脂再生需要排出废水，根据树脂量不同，各再生步骤所排出的废水量也不同，以1T软水机为例，软水树脂进行一次再生约消耗30L-60L水量不等，造成水资源巨大浪费。

发明内容

本发明针对现有软水机软水树脂再生过程中存在费水、费盐的问题，提出了一种软水树脂再生控制方法，可以解决上述问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种软水树脂再生控制方法，包括以下步骤：

吸盐再生步骤，将盐水从盐水箱中吸出，并注入树脂罐内与软化树脂发生反应；

冲洗步骤，向树脂罐注水对软化树脂进行冲洗，冲洗废水首先经废水管排出，满足设定条件后，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。

进一步的，冲洗步骤中，还包括检测冲洗废水硬度的步骤，当冲洗废水硬度小于设定阈值时，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中；

或者，冲洗步骤中，冲洗废水首先经废水管排出，经过第一设定时间t1，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。

进一步的，第一设定时间t1的计算方法为：

检测进入盐水箱中的水流量Q;

t1=a*M/Q；

其中，M为设定的冲洗水量，a为常系数，a的取值范围为50%～80%。

进一步的，所述冲洗步骤为正向冲洗，向树脂罐的顶部注水，水流由上向下冲洗软化树脂，冲洗废水从树脂罐的底部排出。

进一步的，所述吸盐再生步骤中，盐水从树脂罐的底部注入，水流由下而上反向经过软化树脂。

进一步的，在吸盐再生步骤之前还包括反冲洗步骤，从盛放软水树脂的树脂罐底部注水，水流由下而上反向冲洗软化树脂。

本发明同时提出了一种软水机水路系统，包括：

树脂罐，其内部填充有软化树脂，所述树脂罐具有第一端口和第二端口；

盐水箱；

所述软水机水路系统包括以下水流通路：

吸盐再生水路，其进水段依次连接进水管、盐水箱以及所述第二端口，其出水段与所述第一端口连接，所述吸盐再生水路中设置有用于控制该水路的流通状态的第一控制阀；

冲洗，其进水段连接在进水管和所述第一端口之间，其出水段具有两路，其中一路连接在所述第二端口和废水管之间，另外一路连接在所述第二端口和所述盐水箱之间，所述冲洗水路中设置有控制其两路出水段流通状态的第二控制阀。

进一步的，所述第一端口位于所述树脂罐的顶部，所述第二端口位于所述树脂罐的底部。

进一步的，所述软水机水路系统还包括反冲洗水路，其进水段连接在所述进水管和所述第二端口之间，其出水段与所述第一端口连接。

进一步的，所述第一控制阀为两位三通电磁阀，所述第一控制阀的进水端与所述进水管连接，其中一出水端与所述吸盐再生水路的进水段连接，另外一出水端与所述反冲洗水路的进水段连接；

所述第二控制阀为两位三通电磁阀，所述第二控制阀的其中一进水端与所述第一端口连接，另外一进水端与所述第二端口连接，所述第二控制阀的出水端与所述反冲洗水路的出水段连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的软水树脂再生控制方法利用对软化树脂吸盐再生后所排出的废水中含有再生盐，通过在冲洗步骤中将该部分冲洗水回收至盐水箱中，既能够回收部分废水，同时充分利用了废水中的盐，达到省水省盐的目的。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 是本发明提出的软水树脂再生控制方法的一种实施例流程图；

图2是本发明提出的软水机水路系统的一种实施例原理图；

图3是图2中软水机水路系统的各阀元件状态表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一，本实施例提出了一种软水树脂再生控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

吸盐再生步骤，将盐水从盐水箱中吸出，并注入树脂罐内与软化树脂发生反应；本步骤中盐水与软化树脂发生化学反应，使得树脂重新具备软水功能，反应后的废水含有大量的钙镁离子，硬度较高，废水排放至软水机外，本步骤结束时，不再往树脂罐内吸入盐水。

冲洗步骤，向树脂罐注水对软化树脂进行冲洗，冲洗废水首先经废水管排出，满足设定条件后，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。吸盐再生步骤结束后，树脂罐中仍残留有高浓度盐水，因此，需要将盐水冲洗掉，才能为后级的用水设备（如净水机、热水器、锅炉等）供水，传统的方式是冲洗废水直接排弃掉，以1T规格软水机为例，冲洗步骤约耗水15L左右，造成水资源浪费。通过对冲洗废水分析可知，初始排放的废水中被置换出来的钙镁离子含量较高，随着冲洗过程的继续，大部分钙镁离子随着冲洗废水排出，少部分钙镁离子被软水树脂吸收，因此树脂罐中的钙镁离子含量可降低为0，而盐水浓度仍然较高，一般情况下设置的冲洗用水量以能够将盐水全部冲洗掉为准，防止盐水进入后端用水设备腐蚀金属内胆、管路、管接件等，本方案中通过将此部分的冲洗废水（硬度低且含盐）回收至盐水箱，由于该部分的冲洗废水含盐，可以减少盐水箱的补充盐的用盐量。且避免了传统的为盐水箱补水的步骤，达到省水的目的。

回收冲洗废水至盐水箱的条件应当是硬度较低，防止高硬度的废水回收至盐水箱，当吸盐再生时再次被吸入到树脂罐，降低再生效率，可以通过多种方式进行条件设定，作为一个优选的实施例，冲洗步骤中，还包括检测冲洗废水硬度的步骤，当冲洗废水硬度小于设定阈值时，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至盐水箱中；本方案中通过直接检测冲洗废水硬度的方式确定开始回收冲洗废水的时间节点。该种控制方式最精准有效，且可以保证回收水具有较低低硬度的同时最大量的回收废水，而且回收的废水越早，含盐浓度越高，进一步减少为盐水箱的补盐量。

检测冲洗废水硬度的方式可通过检测水中的TDS值( total dissolved solids的缩写，即溶解在水里的无机盐和有机物)、电导率等方式实现。

作为另外一个实现方案，还可以根据经验值估计排放时间的方式控制切换废水排放方向，具体地说，在冲洗步骤中，冲洗废水首先经废水管排出，经过第一设定时间t1，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至盐水箱中。以1T规格软水机为例，冲洗步骤约耗水15L左右，其中后5L的冲洗废水硬度接近0，但盐水浓度较高，本方案中根据流量计算出后5L的冲洗废水排出时间，进而实现回收高盐度、低硬度的冲洗废水至盐水箱。

其中，根据排放时间的方式控制切换废水排放方向的步骤中，第一设定时间t1的计算方法为：

检测进入盐水箱中的水流量Q，可通过在进水管中设置流量传感器实现进水流量检测;

t1=a*M/Q；

其中，M为设定的冲洗水量，a为常系数，a的取值范围为50%～80%。

a取值为2/3左右时，效果最佳。

冲洗水量M可以为定值也可以计算获得，当计算获得时，其根据树脂填充量、软化树脂产水总量等有关。

冲洗步骤为正向冲洗，向树脂罐的顶部注水，水流由上向下冲洗软化树脂，冲洗废水从树脂罐的底部排出。水流由上而下将树脂压紧，这样做的技术效果是在软水过程中水流通过树脂速度会变慢，让树脂软化水的时间更加充分。

吸盐再生步骤中，盐水从树脂罐的底部注入，水流由下而上反向经过软化树脂。由于树脂罐底部的软水树脂总是和新汇入的盐水相接触，所以该部分软水树脂可以达到很高的再生程度，正常制软水时，原水由上而下穿过软水树脂，最后出水与位于底部再生程度高的软水树脂接触，保证了出水水质。此外，通过控制盐水由下而上反向经过软化树脂，将树脂冲散，在盐水流经过程中可以与位于上层的软水树脂充分作用，实现了对上层软水树脂的再生。

由于在制软水过程中水流自上而下，水压长期作用将软水树脂压的较实，为了进一步增强吸盐再生步骤中盐水与软水树脂的充分接触，在吸盐再生步骤之前还包括反冲洗步骤，反冲洗的注水方向与正常制软水的水流方向相反，也即从盛放软水树脂的树脂罐底部注水，水流由下而上反向冲洗软化树脂。该步骤注入的是原水，其主要作用是将树脂冲散，为下一步吸盐做准备，让盐水与树脂能够更充分的接触。

冲洗步骤包括慢冲洗再生步骤和快冲洗步骤，其中，慢冲洗再生步骤是用水缓慢冲洗软水树脂以将盐去除并置换，具体地说，可以通过控制进水的水流速度，慢慢地将软水树脂中的盐进行冲洗。同时，在慢冲洗过程中仍有大量的功能基团的钙镁离子被盐水中的钠离子交换，因此，此步骤仍然可以对软水树脂进行再生，确保软水树脂更加充分地再生。

快冲洗步骤，其主要用于冲洗少量的钙镁离子和盐水。由此，可以充分地将残留在软水树脂上的盐水冲洗干净，使软水树脂可以再次被应用于水软化场合，避免残留盐水的软水树脂污染待软化的水。优选地，本步骤的进水速度大于慢冲洗再生步骤中的进水速度，可以采用与实际工作接近的流速将水流过树脂进行冲洗。由此，可以节约用水，确保冲洗效果和冲洗效率。优选地，本步骤的快冲洗次数为1-3次，具体而言，可以根据洗出水的水质参数值决定原水冲洗软化树脂的次数。由此，可以确保软水树脂冲洗干净，提高整体再生效率。

由于钙镁离子，快冲洗步骤中主要用于冲洗少量的钙镁离子和盐水，优选切换冲洗废水排放方向的节点应设置在快冲洗步骤中。

为了防止注入盐水箱中的冲洗废水过多导致溢出，还包括检测盐水箱水位的步骤，当其水位超过设定值时，停止向盐水箱排放冲洗废水，可通过切换排放方向，另其通过废水管排放掉。

实施例二，本实施例同时提出了一种软水机水路系统，如图2所示，该软水机水路系统包括树脂罐10以及盐水箱16，树脂罐10内部填充有软化树脂，且树脂罐10具有第一端口101和第二端口102；盐水箱16中盛放有用于对软化树脂进行再生的盐水。本实施例的软水机水路系统包括以下水流通路：

吸盐再生水路20，其依次连接进水管17、盐水箱16、第二端口102以及第一端口101，吸盐再生水路20中设置有用于控制该水路的流通状态的第一控制阀11。吸盐再生过程中，第一控制阀11控制该水路流通，进水管17中的原水经第一控制阀11进入吸盐再生水路20，在经过盐水箱16时，将盐水从盐水箱中吸出并从第二端口102注入树脂罐10内，与软化树脂发生反应。盐水与软化树脂发生化学反应，使得树脂重新具备软水功能，反应后的废水含有大量的钙镁离子，硬度较高，废水通过第一端口101、废水管18排放至软水机外，本步骤结束时，第一控制阀11控制吸盐再生水路20断开流通。

正冲洗水路30，其依次连接进水管17、第一端口101、第二端口102以及废水管18，第二端口102和废水管102之间设置有其流通状态的第二控制阀12。正冲洗过程中正冲洗水路30流通，进水管17中的原水经第一端口101进入树脂罐10中，对软化树脂进行冲洗，冲洗废水首先经废水管排出。

盐水箱补水水路40，其连接在第二端口102和盐水箱16之间，盐水箱补水水路40中设置有控制该水路的流通状态的第五控制阀15。

在对软化树脂正冲洗过程中，冲洗废水首先经废水管排出，第五控制阀15不导通，满足设定条件后，切换冲洗废水排放方向，第五控制阀15导通，冲洗废水经盐水箱补水水路40排放至盐水箱16中。吸盐再生步骤结束后，树脂罐中仍残留有高浓度盐水，因此，需要将盐水冲洗掉，才能为后级的用水设备（如净水机、热水器、锅炉等）供水，传统的方式是冲洗废水直接排弃掉，以1T规格软水机为例，冲洗步骤约耗水15L左右，造成水资源浪费。

通过对冲洗废水分析可知，初始排放的废水中被置换出来的钙镁离子含量较高，随着冲洗过程的继续，大部分钙镁离子随着冲洗废水排出，少部分钙镁离子被软水树脂吸收，因此树脂罐中的钙镁离子含量可降低为0，而盐水浓度仍然较高，一般情况下设置的冲洗用水量以能够将盐水全部冲洗掉为准，防止盐水进入后端用水设备腐蚀金属内胆、管路、管接件等，本方案中通过将此部分的冲洗废水（硬度低且含盐）回收至盐水箱，由于该部分的冲洗废水含盐，可以减少盐水箱的补充盐的用盐量。且避免了传统的为盐水箱补水的步骤，达到省水的目的。

在本实施例中，水流方向从第一端口101至第二端口102为正向，从第二端口102至第一端口101为反向，优选第一端口101位于树脂罐10的顶部，第二端口102位于树脂罐10的底部。如此，正冲洗步骤中为正向冲洗，也即向树脂罐的顶部注水，水流由上向下冲洗软化树脂，冲洗废水从树脂罐的底部排出。水流由上而下将树脂压紧，这样做的技术效果是在软水过程中水流通过树脂速度会变慢，让树脂软化水的时间更加充分。

此外，在吸盐再生步骤中，盐水从树脂罐10的底部注入，水流由下而上反向经过软化树脂。由于树脂罐10底部的软水树脂总是和新汇入的盐水相接触，所以该部分软水树脂可以达到很高的再生程度，正常制软水时，原水由上而下穿过软水树脂，最后出水与位于底部再生程度高的软水树脂接触，保证了出水水质。而且，通过控制盐水由下而上反向经过软化树脂，将树脂冲散，在盐水流经过程中可以与位于上层的软水树脂充分作用，实现了对上层软水树脂的再生。

由于在制软水过程中水流自上而下，水压长期作用将软水树脂压的较实，为了进一步加强吸盐再生步骤中盐水与软水树脂的充分接触，本实施例的软水机水路系统还包括反冲洗水路50，其依次连接进水管17、第二端口102、第一端口101以及废水管18，反冲洗水路50的流通状态受控制模块的控制。在吸盐再生步骤之前还包括反冲洗步骤，反冲洗的注水方向从盛放软水树脂的树脂罐第二端口102（也即底部）注水，水流由下而上反向冲洗软化树脂。该步骤注入的是从进水管17进入的原水，其主要作用是将树脂冲散，为下一步吸盐再生做准备，让盐水与树脂能够更充分的接触。

本实施例中优选第一控制阀11为两位三通电磁阀，第一控制阀的进水端110与进水管17连接，其中一出水端111与吸盐再生水路20连接，另外一出水端112与反冲洗水路50连接。由于反冲洗步骤和吸盐再生步骤无法同时进行，也即反冲洗水路50和吸盐再生水路20无法同时导通，因此，本方案中通过设置第一控制阀11为两位三通电磁阀，其可以分别控制反冲洗水路50和吸盐再生水路20与进水管17的流通状态。有利于简化系统水路，节约控制阀的使用，当然，也可以分别在反冲洗水路50和吸盐再生水路20中设置一电磁阀，同样可以实现上述控制逻辑。

正冲洗水路30中，第二控制阀12用于控制第二端口102和废水管18的流通状态，同时，反冲洗水路50中第一端口101和废水管18之间的流通状态同时需要控制，由于两者都与废水管18连接，且正冲洗水路30和反冲洗水路50不同时导通，本实施例中优选第二控制阀12为两位三通电磁阀，第二控制阀12的其中一进水端120与第一端口101连接，另外一进水端122与第二端口102连接，第二控制阀12的出水端121与废水管18连接。通过一个两位三通电磁阀可以同时控制两路水路的通断状态，有利于节约电控器件的使用数量，以及降低控制逻辑的繁琐性。

吸盐再生水路20中设置有射流器19，射流器19的吸水端插入至盐水箱16中，当吸盐再生水路20流通时，进水管17中的水进入吸盐再生水路20中，射流器19根据文丘里管原理，能够将盐水箱16中的盐水吸入至吸盐再生水路20中，进而随着进水注入至树脂罐10中。

由于吸盐再生水路20同样与第二端口102连接，为了防止回收通路202流通时，回收废水进入吸盐再生水路20，吸盐再生水路20中设置有第三电磁阀13，用于控制该水路的流通状态。

在废水管18中设置有盐度检测元件21，其用于检测冲洗废水的硬度，具体地，可通过检测水中的TDS值( total dissolved solids的缩写，即溶解在水里的无机盐和有机物)、电导率等方式实现，并根据检测原理设置相应的传感器。

进水管17中设置有过滤组件22，用于滤除掉进水中的杂质，防止堵塞射流器22，保证射流器22可靠运行。而且，还可以为后端用水器件提供净化的软水。

本实施例的软水机水路系统还包括软水水路，其依次连接进水管17、第一端口101、第二端口102以及出水管60。当制软水时，吸盐再生水路20、正冲洗水路30均断开，进水管17中的原水从第一端口101进入树脂罐10中，进行软化后从第二端口102排出，经出水管60进入至后端的用水设备62，进水管17和第一端口101之间设置有用于控制该段管路流通状态的第四电磁阀14，在制软水步骤和冲洗步骤中，均需要将第四电磁阀14开启，其他步骤中，需要将第四电磁阀14断开，防止形成不必要的水流循环。

出水管60中设置有单向阀61，该单向阀61为出水管60至后级用水设备62方向单向导通，防止用水设备62为热水器时，热水器中的存储的水倒流至本软水机水路系统中。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种软水树脂再生控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

吸盐再生步骤，将盐水从盐水箱中吸出，并注入树脂罐内与软化树脂发生反应；

冲洗步骤，向树脂罐注水对软化树脂进行冲洗，冲洗废水首先经废水管排出，满足设定条件后，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。

2.根据权利要求1所述的软水树脂再生控制方法，其特征在于，冲洗步骤中，还包括检测冲洗废水硬度的步骤，当冲洗废水硬度小于设定阈值时，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中；

或者，冲洗步骤中，冲洗废水首先经废水管排出，经过第一设定时间t1，切换冲洗废水排放方向，冲洗废水排放至所述盐水箱中。

3.根据权利要求2所述的软水树脂再生控制方法，其特征在于，第一设定时间t1的计算方法为：

检测进入盐水箱中的水流量Q;

t1=a*M/Q；

其中，M为设定的冲洗水量，a为常系数，a的取值范围为50%～80%。

4.根据权利要求1所述的软水树脂再生控制方法，其特征在于，所述冲洗步骤为正向冲洗，向树脂罐的顶部注水，水流由上向下冲洗软化树脂，冲洗废水从树脂罐的底部排出。

5.根据权利要求1-4任一项所述的软水树脂再生控制方法，其特征在于，所述吸盐再生步骤中，盐水从树脂罐的底部注入，水流由下而上反向经过软化树脂。

6.根据权利要求1-4任一项所述的软水树脂再生控制方法，其特征在于，在吸盐再生步骤之前还包括反冲洗步骤，从盛放软水树脂的树脂罐底部注水，水流由下而上反向冲洗软化树脂。

7.一种软水机水路系统，其特征在于，包括：

树脂罐，其内部填充有软化树脂，所述树脂罐具有第一端口和第二端口；

盐水箱；

所述软水机水路系统包括以下水流通路：

吸盐再生水路，其依次连接进水管、所述盐水箱、第二端口以及第一端口，所述吸盐再生水路中设置有用于控制该水路的流通状态的第一控制阀；

正冲洗水路，其依次连接进水管、所述第一端口、所述第二端口以及废水管，所述第二端口和所述废水管之间设置有其流通状态的第二控制阀；

盐水箱补水水路，其连接在所述第二端口和所述盐水箱之间，所述盐水箱补水水路中设置有控制该水路的流通状态的第五控制阀。

8.根据权利要求7所述的软水机水路系统，其特征在于，所述第一端口位于所述树脂罐的顶部，所述第二端口位于所述树脂罐的底部。

9.根据权利要求8所述的软水机水路系统，其特征在于，所述软水机水路系统还包括反冲洗水路，其依次连接所述进水管、第二端口、第一端口以及废水管，所述反冲洗水路的流通状态受所述控制模块的控制。

10.根据权利要求9所述的软水机水路系统，其特征在于，所述第一控制阀为两位三通电磁阀，所述第一控制阀的进水端与所述进水管连接，其中一出水端与所述吸盐再生水路连接，另外一出水端与所述反冲洗水路连接；

所述第二控制阀为两位三通电磁阀，所述第二控制阀的其中一进水端与所述第一端口连接，另外一进水端与所述第二端口连接，所述第二控制阀的出水端与所述废水管连接。

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