CN113277592A - 一种树脂流动床吸附装置及基于该装置的废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理领域，涉及一种树脂流动床吸附装置及基于该装置的废水处理方法。本发明包括若干处理单元，处理单元包括由上至下设置的吸附区、脱附区和水洗区，本发明进一步在任意相邻的两个处理单元之间设置水路布置单元，水路布置单元的上部设置有旋转集水器，下部设置有旋转布水器，便于对树脂进行扰动。本发明创造性地使吸附、脱附可在同一时间内同时进行，同时解决了现有技术中树脂的吸附及脱附效果不佳的问题。

Description

一种树脂流动床吸附装置及基于该装置的废水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种树脂流动床吸附装置及基于该装置的废水处理方法。

背景技术

目前树脂吸附装置多采用固定床、流化床，固定床需要间歇运行(吸附、脱附交替进行)，树脂耗量大，利用效率低下，流化床流化速度难以控制，容易受到外界因素的干扰，可能导致流化短流跑树脂或无法流化，运行过程无法稳定，且流化床树脂需要体外再生，再生麻烦。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中的流化床使用不便的问题，本发明提供一种树脂流动床吸附装置，包括若干处理单元，处理单元包括由上至下设置的吸附区、脱附区和水洗区，在任意相邻的两个处理单元之间设置水路布置单元，水路布置单元的上部和下部均设置有旋转布水器，便于对树脂进行扰动，形成自转及上下移动，增加树脂吸附效率，防止死区。

本发明进一步提供一种基于上述装置的处理方法，通过对脱附流速和水洗流速的控制，进一步增加树脂的吸附效果。

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：

本发明提供一种树脂流动床吸附装置，其包括若干处理单元，处理单元包括由上至下设置的吸附区、脱附区和水洗区；其中：

吸附区使用可流化的树脂作为吸附剂，吸附区的上部设置有树脂进口，吸附区的下部设置有进水口，原水流动方向自下而上；

脱附区用于对树脂进行脱附；例如：脱附区使用碱液进行脱附，碱液浓度优选为质量分数4％-8％，碱液温度30-60℃；进一步说明，本发明的脱附区可以包含若干脱附步序，每个脱附步序可以设置为一个处理模块；脱附方式不局限与酸、碱，可以是蒸汽吹扫-冷却脱附，也可以是酸-盐-水洗脱附，可以适用不同的场合；

水洗区设置有至少一个，例如设置两个或三个串联连接的水洗区，用于去除树脂中吸附的污染物成分。当设置有多个水洗区时，末端的水洗区设置有树脂出口，吸附装置脱附后的树脂由树脂出口输送至吸附区的树脂进口，进而实现对树脂的循环。进一步说明，本发明的处理单元为模块化设计，不同处理单元之间可以设计为可拆卸连接方式，便于依据实际情况对装置进行调整。

本发明进一步设置有水路布置单元，水路布置单元设置于任意相邻的两个处理单元之间，水路布置单元设置有旋转集水器和旋转布水器。旋转集水器位于水路布置单元的上端，其具有上部集水腔和上部布水孔，上部布水孔用于连通上部集水腔与处理单元，利用外部水泵等抽取，使得上部集水腔产生负压，进而使进入处理单元的液体可由通过上部布水孔以A方向排出处理单元；旋转集水器上的上部布水孔的孔径至多为2mm，避免树脂进入集水腔。

旋转布水器位于水路布置单元的下端，其具有下部布水腔和下部布水孔，下部布水孔用于连通下部布水腔与处理单元，使得进入下部布水腔的液体可由通过下部布水孔以与A方向相同的B方向进入处理单元。利用布水器进、出水有利于树脂和水的均匀分配，避免偏流，使得配水均匀；同时便于对树脂进行扰动，形成自转及上下移动，增加树脂吸附效率，防止死区。

优选地，水路布置单元还包括布水管，布水管中设置有互不连通的进水腔和出水腔，进水腔连接下部布水腔，出水腔连接上部集水腔；其中，进水管与进水腔相连通，出水管与出水腔相连通。本发明的污水、脱附用水或脱附剂的方向由下至上，使得水或脱附剂得以通过树脂孔道在树脂中进行逆向流动，提高脱附效率和传质效率，同时可节约脱附剂20％-30％。

优选地，水路布置单元还包括树脂输送器，树脂输送器将树脂由上至下运输。进一步地，水路布置单元的高度为下一级处理模块的高度的1/4-1/3，即可容纳保证装置正常运行的相应体积的管道和输送器，同时最大限度缩小装置体积，提高吸附装置的集成化程度。优选地，水路布置单元的上端设置有树脂输送器，且树脂输送器具有开合功能，用于在不同处理单元之间输送树脂，同时，塔中树脂输送可连续(开)，可暂停树脂输送(合)，以此来改变脱附时间及吸附时间的控制，以适应不同的水质情况。树脂输送器优选为星型螺旋输送器，便于控制。

优选地，旋转布水器的进水口与布水管相连通，布水管中的原水、碱洗用水或脱附用水先进入布水管，再通过旋转布水器进入各处理模块，进一步提高装置的集成化程度。

优选地，吸附装置的底部设置有树脂回流口，吸附装置的顶部设置有树脂进口，循环使用树脂。

本发明进一步提供利用上述吸附装置处理废水的处理方法，水洗区的脱附流速为1-2BV/h，脱附区的脱附流速为1-5BV/h。脱附流速和脱附剂用量都会对脱附效果产生不同的影响，脱附剂用量越大，脱附效果会更好，但脱附剂用量大，脱附流速太低且脱附时间长，相同处理时间，脱附剂对树脂脱附效果会变差；若脱附流速过大，阻力加大，还会造成脱附剂用量过大，脱附时间过短等问题。进一步地，脱附区的脱附流速大于或等于水洗区的脱附流速，可提高脱附效果。不仅如此，脱附洗水可进行逐级套用，降低脱附液量，增加树脂浓缩比。

优选地，考虑到塔结构的适用性及制作难易，确保与树脂的一定的接触时间，提高吸附效果，吸附区的吸附流速为1-5BV/h。

优选地，旋转布水器的转速为10-50r/min，树脂在树脂输送器正常输送流速下不流化。若转速太低不足以对树脂产生充分扰动；转速太高会磨损树脂。

优选地，树脂的装填量为500-2000L，且树脂的输送速率为100-1000L/h，同时不同处理阶段中，树脂流通速率可以根据输送器的转速进行调节，从而可适用进水水质波动的情况。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明创造性地使吸附、脱附可在同一时间内同时进行，树脂实时更新再生，树脂流通速率可以根据输送器的转速进行调节，从而可适应进水水质波动的条件，解决了现有技术中的流化床容易跑树脂、流化速率难控制等缺点，同时也解决了现有技术中固定床需要间歇操作的问题，本发明在一个塔体就能同时实现树脂的吸附和再生，无需再在体外再生或在不同时间段进行吸附和脱附。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的旋转布水器示意图；

图中：

100、吸附塔体；101、吸附剂；102、旋转集水器；103、旋转布水器；104、树脂输送器；105、三次洗水箱；106、三次洗水泵；107、二次洗水箱；108、二次洗水泵；109、一次洗水箱；110、一次洗水泵；111、碱洗箱；112、碱洗泵；113、原水箱；114、原水提升泵；115、吸附剂返回通道；116、脱附液箱；117、转动轴；118、驱动电机；119、布水管；120、出水收集箱。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例，其中本发明的特征由附图标记标识。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

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。

实施例

本发明提供一种树脂流动床吸附装置，在本实施例中，吸附装置具有吸附塔体100，其包括由上至下设置的吸附区、脱附区和水洗区，在本实施例中，如图1所示，吸附装置包括五个处理单元，分别包括由上向下依次设置的吸附区、脱附区、一次洗水区、二次洗水区、三次洗水区，任意两个相邻的处理单元之间设置有水路布置单元。在实施例中，脱附区使用碱洗脱附。

水路布置单元设置有旋转集水器102和旋转布水器103，其中，旋转集水器102位于水路布置单元的上端，其具有上部集水腔和上部布水孔，上部布水孔用于连通上部集水腔与处理单元，使得进入处理单元的液体可由通过上部布水孔以A方向排出处理单元；旋转布水器103位于水路布置单元的下端，其具有下部布水腔和下部布水孔，下部布水孔用于连通下部布水腔与处理单元，使得进入下部布水腔的液体可由通过下部布水孔以与A方向相同的B方向进入处理单元。

进一步说明，处理水量150m³/d，吸附区的吸附流速为2.5BV/h，吸附温度30℃。吸附周期50h，采用双柱串联吸附，单塔脱附的2+1工艺，单个树脂塔的装填树脂量为2.5m³。脱附区使用的脱附液为5％的碱液，用量为2BV，脱附流速2BV/h。水洗区的水洗流速为1BV/h，水洗用量2BV。同时，在本实施例中，水路布置单元的高度为下一级处理模块的高度的1/4。

第一个处理单元为吸附区，水从原水箱113经原水提升泵114，通过旋转布水器103分配均匀后进入吸附区。原水通过吸附区中的吸附剂101进行吸附，净化后的水再经由旋转集水器102出水。旋转集水器102和旋转布水器103安装于驱动转动轴117上，通过驱动电机118驱动转动轴117进行旋转，转速为10-50r/min。净化后的水通过旋转集水器102后进入布水管119，随后通过管道排入出水收集箱120。

在碱洗过程中，树脂通过树脂输送器104将树脂从上(碱洗区)往下(一次洗水区、二次洗水区、三次洗水区)缓慢输送，树脂流通速率可以根据树脂输送器104的转速进行调节，从而可适用进水水质波动的条件；树脂输送速率一般为100-1000L/h，单个模块装填树脂量以500-2000L为宜，吸附流速控制在1-5BV/h为宜；其中，BV为床容积(Bed Volume，BV)，即装置中装载树脂的体积；

在脱附过程中，碱液从碱洗箱111经碱洗泵112进入一次碱洗区，通过旋转布水器103分配均匀后的碱液通过吸附剂101层，旋转布水器103通过驱动电机118驱动转动轴117进行旋转，转速10-50r/min，脱附后的碱液进入旋转集水器102后进入布水管119，随后通过管道排入脱附液箱116；

在一次洗水过程中，一次洗水从一次洗水箱109经一次洗水泵110进入一次洗水区，通过旋转布水器103分配均匀后的一次洗水通过吸附剂101层，旋转布水器103通过驱动电机118驱动转动轴117进行旋转，转速10-50r/min；脱附后的一次洗水进入旋转集水器102后进入布水管119，随后通过管道排入碱洗箱111，脱附后的一次洗水可用来配碱，节约用水量，增加脱附液浓度。

在二次洗水过程中，二次洗水从二次洗水箱107经二次洗水泵108进入二次洗水区，通过旋转布水器103分配均匀后的二次洗水通过吸附剂101层，脱附后的二次洗水进入旋转集水器102后进入布水管119，随后通过管道排入一次洗水箱109，作为下次一次洗水用，节约用水量，增加脱附液浓度；

在三次洗水过程中，三次洗水从三次洗水箱105经三次洗水泵106，通过旋转布水器103分配均匀后的一次洗水通过吸附剂101层，脱附后的二次洗水进入旋转集水器102后进入布水管119，随后通过管道排入二次洗水箱107，作为下次二次洗水用，节约用水量，增加脱附液浓度。

脱附干净的树脂通过吸附剂返回通道115进入吸附塔体100顶部为吸附区补充树脂，形成树脂的从上到下、再从下到上的循环流动，树脂经过不同的功能区完成吸附、脱附功能，在同一塔内就可完成，且吸附、脱附在时间上连续进行，在空间实现不同的功能。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。质量、浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。

Claims (10)

1.一种树脂流动床吸附装置，其包括若干处理单元，所述处理单元包括由上至下设置的：

使用树脂作为吸附剂的吸附区，所述吸附区的原水流动方向自下而上；

脱附区，所述脱附区用于对树脂进行脱附；以及

至少一个水洗区；其特征在于，

还包括水路布置单元，所述水路布置单元设置于任意相邻的两个处理单元之间；所述水路布置单元设置有旋转集水器和旋转布水器；

所述旋转集水器位于水路布置单元的上端，其具有上部集水腔和上部布水孔，所述上部布水孔用于连通上部集水腔与处理单元，使得进入处理单元的液体可由通过上部布水孔以A方向排出处理单元；

所述旋转布水器位于水路布置单元的下端，其具有下部布水腔和下部布水孔，所述下部布水孔用于连通下部布水腔与处理单元，使得进入下部布水腔的液体可由通过下部布水孔以与所述A方向相同的B方向进入处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种树脂流动床吸附装置，其特征在于：所述水路布置单元设置有布水管、进水管和出水管；

所述布水管中设置有互不连通的进水腔和出水腔，所述进水腔连接所述下部布水腔，所述出水腔连接所述上部集水腔；

所述进水管的一端与进水腔相连通，所述出水管的一端与出水腔相连通。

3.根据权利要求1所述的一种树脂流动床吸附装置，其特征在于：所述水路布置单元设置有树脂输送器，所述树脂输送器用于将树脂由上至下运输。

4.根据权利要求2所述的一种树脂流动床吸附装置，其特征在于：所述旋转布水器的进水口与所述布水管相连通。

5.根据权利要求3所述的一种树脂流动床吸附装置，其特征在于：所述树脂输送器为星型螺旋输送器。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种树脂流动床吸附装置，其特征在于：所述吸附装置的底部设置有树脂回流口，所述吸附装置的顶部设置有树脂进口。

7.利用权利要求1-6任意一项吸附装置处理废水的处理方法，其特征在于：所述水洗区的水洗流速为1-5BV/h，所述脱附区的脱附流速为1-2BV/h。

8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于：所述吸附区的吸附流速为1-5BV/h。

9.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于：所述旋转集水器和旋转布水器的转速均为10-50r/min。

10.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于：树脂的装填量为500-2000L，且所述树脂的输送速率为100-1000L/h。

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