CN1213328A - 减少废水排放的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用来减少离子交换再生系统中产生的废水的排放的方法,该离子交换再生系统具有阳离子交换床(7)和阴离子交换床(8),该方法的特征在于再生物和置换冲洗液的各段在公共环路中再循环,并向前改变一个位置,为此第一段在下一循环中被排出,下一循环的最后一段用新冲洗液,同时根据需要加入化学物质,且在最终冲洗循环中,冲洗液通过串接的阳离子交换床(7)和阴离子交换床(8),并在环路中再循环,因此减少了超过90%的废水。
Description
本发明涉及用于对冲洗液，例如电路板冲洗液，液体除垢机冲洗液，电镀/阳极处理冲洗液，进行去离子或去矿质的离子交换床再生系统和自来水去离子系统的方法和装置，具体地涉及那些允许高度减少从再生系统中排放的废水的方法和装置。
离子交换技术早已被用于从溶液中有效地去除有害离子。用途包括改变硬度如重碳酸钠(软化)氯化物(脱碱)，交换阳离子和阴离子如氢和氢氧基离子(去矿质)。
离子交换技术便于通过浓缩从水中去除的杂质使得适度减少体积。用5-10％的盐水，酸和/或苛性碱再生，可以制得包含百分比量级杂质的用后的再生物。当利用离子交换从金属电镀冲洗液中提取出重金属杂质时，这是非常令人感兴趣的。依赖于再生，杂质离子，例如铜和镍，是以百分比浓度而不是ppm浓度包含的，并相应地减少了体积。
然而，化学再生增加了最终排出化学物质的总固形物。事实上，总固形物可被三倍或更多倍地增加，除非采取控制措施以减少含有有害离子的化学物质的体积。此外，经过通常的回洗、化学提取和冲洗步骤之后再生废物的液体体积可超过15柱床体积(BedVolumes(BV))。
已有若干可以用来减少再生物液体体积的新发展。如果废物是不可抛弃的或危险的材料如重金属盐的话，这是非常重要的。接近于“零”的液体排放包括随后的固液分离。体积越小，处理费用越低。
在传统的离子交换再生中，交换床首先被回洗以松动脏物和残余物并重新分布树脂以获得更好的流而没有沟流。阳离子交换的回洗流在交换床范围内典型地为6gpm/ft2。对于制造者所推荐的典型三腿交换床的深度，其量为2gpm/ft3。对每立方英尺执行20分钟回洗会产生40加仑的废水。对阴离子交换，因为密度低所以流较小。虽然这样，但每立方英尺的冲洗液还是要使用15加仑的废水。
化学提取，再生的下一步骤，典型地在4-6％或接近0.501bs/gallon(有效)的浓度进行。再生水平为6-81bs/ft3时，平均产生15加仑的废水。
下一步骤是置换冲洗以沿交换床推动再生物。该冲洗液体积典型地为2-3BV或15-20gallons/ft3。置换冲洗之后，在全流中进行快速冲洗以便清除系统中的残余再生物并为下一循环准备交换床。这一步叫做精度冲洗且每次冲洗可平均地以2gpm/ft2进行30分钟。因此典型的循环生成成分如下的再生废水：
阳离子 阴离子回洗 40gals 15gals化学提取 15gals 15gals置换 20gals 20gals精度冲洗 60gals 60gals总量 135gals 110gals(1Bed Volume=7.5gals=1ft3)
因此传统系统典型的再生废物总量达到18BV的阳离子，和14.7BV的阴离子。
现有的减少废水体积的尝试是利用循环使用的再生物。Byszewski等的美国专利No.5,352,345公开了一种方法，其中从阳离子或阴离子交换柱中耗尽的再生溶液被利用电渗析水分离机，酸或碱净化单元，或它们的任意组合，转换为新的再生溶液，因此增大了资源的恢复(在新的再生物和造水两个方面)，并减少了必须排放的水的量。
然而，在上述方法中，仅仅设计了用来再生贵重再生物的系统，并不是为了减少由离子交换柱产生的废水本身。为了上述目的，特殊的装置，即，电渗析水分离机，酸或碱净化单元，或它们的任意组合，被使用，则输出管道系统变得复杂。用来电渗析的膜对污物非常敏感，如果系统不持续运行，它们会被污染。此外，即使由再生物产生的废水的量可以因再生贵重再生物而减少，系统中的全部废水也不会显著的减少，因为由其它循环，如回洗循环，置换循环，和精密冲洗循环，产生的废水没有减少(事实上，再生物产生的废水大约占总废水的10％)。
Carl J.Saieva的美国专利No.4,652,352公开了一种利用离子交换与铵盐再生溶液相结合从稀释的溶液中再生金属的工艺。在这一工艺中，重复进行冲洗，继而从离子交换系统中得到金属并形成该工艺的第一环路，逆流流动的再生溶液被再利用，继而在电镀室中电解再生金属，再生的金属在电镀浴中被再利用，因此形成了该工艺的第二和第三环路。结果，基本不产生需要抛弃的液体或固体废水。
然而，在上述工艺中，仅仅设计了用来提取金属的系统，没有减少由离子交换单元产生的废水本身。为了上述目的，特殊的装置，即，电解再生系统被使用。此外，该系统具有严重的缺陷，即，仅仅提取金属不能使水变得可以再使用因为溶液包含金属盐如氯化铜，硫化铜，氯化镍，和硫化镍，且提取金属之后金属盐的另一半继续积累，提高了冲洗槽中不溶固体的水平，会造成严重质量问题。此外，在再生过程中，没有提及冲洗循环，意味着再生物始终在树脂交换床中。为了再利用树脂，再生物必须被冲出树脂交换床。也没有提及如何减少冲洗液。即使由再生物产生的废水的量可以因再生贵重再生物而减少，工艺中的全部废水，如上述美国专利No.5,352,345中的方法，也不会显著的减少，因为由其它循环，如回洗循环，置换循环，和精密冲洗循环，产生的废水没有减少。此外，铵盐再生物的使用因其气味，对工人而言也是不可取的。
另外，Rohm和Haas Amber Hi-Lites的No.120描述了再生物的再利用。如其所述，第一个三分之一的再生物可被树脂槽中和树脂珠之间的空槽内的水所过度稀释。这导致浪费。第二个1/3的再生物，最贵重的，也会被浪费掉。最后1/3的再生物在接下来的化学提取循环中作为第一个三分之一被再利用。因此，再生物的再利用仅限于整个化学提取循环的1/3循环。
本发明开发了一种用来在任何去离子或去矿质系统中，不论污染程度，包括电路板、液体除垢机、电镀/阳极电镀和自来水去离子系统的冲洗系统，显著减少生成的废水总体积的技术，不要求用来再生贵重再生物的电渗析机等装置。本发明的一个目的是提出一种将离子交换再生物的液体废物体积减少到每树脂1BV的工艺，比之传统系统减少90％以上。
也就是说，本发明的一个重要方面是一种减少离子交换再生系统中的废水排放的方法，包括包有阳离子交换树脂的阳离子交换床和包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该方法包括如下步骤：(a)依次准备阳离子再生溶液的多个部分，这些部分被从1到n编号，其中n是＞1的整数；(b)以上流方向以足够对位于该交换床中的树脂复原以再生该树脂的速率引入阳离子再生溶液的第一部分到阳离子交换床，回洗并再生包括该部分的该阳离子交换床；(c)通过以上流方向，依次引入阳离子再生溶液进一步再生该阳离子交换床，因此，流出的阳离子再生溶液的第一部分被从该阳离子交换床排出，并从再生循环中分离出来；(d)保留除了第一部分之外流出的每一部分阳离子再生溶液，以如下方式即，编号m的部分被保留用于下一循环中编号m-1(m减去1)的部分，作为阳离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中2≤m≤n；(e)准备置换冲洗液；(f)通过以上流方向引入置换冲洗液到该阳离子交换床中，置换该阳离子交换床中的阳离子再生溶液，并保留流出的该置换冲洗液的一部分，以用作下一循环置换冲洗液的一部分；(g)依次准备阴离子再生溶液的多个部分，这些部分被从1到n′编号，其中n′是＞1的整数；(h)通过以上流方向以足够对位于该交换床中的树脂复原以再生该树脂的速率引入阴离子再生溶液的第一部分到阴离子交换床，回洗并再生包括该部分的该阴离子交换床；(i)通过以上流方向，依次引入阴离子再生溶液进一步再生该阴离子再生交换床，因此，流出的阴离子再生溶液的第一部分被从该阴离子交换床排出，并从再生循环中分离出来；(j)保留流出的每一部分阴离子再生溶液，以如下方式即，编号m′的部分被保留用于下一循环中编号m′-1(m′减去1)的部分，作为阴离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中2≤m′≤n′；(k)准备置换冲洗液；(l)通过以上流方向引入置换冲洗液到该阴离子交换床中，置换该阴离子交换床中的阴离子再生溶液，并保留流出的该置换冲洗液的一部分，以用作下一循环置换冲洗液的一部分，其中步骤(a)到(f)先于，同时或迟于步骤(g)到(l)执行；(m)在该阳离子交换床和阴离子交换床中以下流方向连续地循环最终冲洗液；和(n)循环该最终冲洗液直到从阳离子或阴离子交换床排出的冲洗液的质量达到预定的水平。在上述方法的一个优选实施方案中，对阴离子交换床，步骤(k)包括准备置换冲洗液的多个部分，这些部分被从1到q′编号，其中q′是＞1的整数，其中编号q的部分为新冲洗液；且其中步骤(1)包括：(ⅰ)通过以上流方向依次引入该置换冲洗液的各个部分到该阴离子交换床中，置换该阴离子交换床中的阴离子再生溶液，(ⅱ)保留流出的置换冲洗液的第一部分以用作下一循环阴离子再生溶液的最后一部分，该阴离子再生溶液的最后一部分的浓度被调节，和(ⅲ)保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分以如下方式，即保留编号p′的部分在下一循环中用作编号p＇-1(p′减1)的部分，其中2≤p＇≤q＇，用作下一循环置换冲洗液的一部分。对阳离子交换床，步骤(e)和(f)优选地分别以和步骤(k)和(l)相同的方式进行。上述方法基于上流再生，即，如果工作流是下流的话是逆流的。根据上述方法，可以减少超过90％的传统上由再生系统排放的废水。
本发明的另一个重要的方面是基于下流再生，即，如果工作流是上流的话是逆流的。这是一种减少由离子交换再生系统，包括装有阳离子交换树脂的阳离子交换床和装有阴离子交换树脂的阴离子交换床，产生的废水的排放方法，该方法包括如下步骤：(a)通过在该阳离子和阴离子交换床中以上流方向循环回洗冲洗液，回洗该阳离子和阴离子交换床，并再循环该回洗冲洗液；(b)依次准备阳离子再生溶液的多个部分，这些部分被从1到n编号，其中n是＞1的整数；(c)通过以下流方向从树脂的上部引入阳离子再生溶液的第一部分到阳离子交换床，用该部分再生该阳离子交换床，因此保留在该阳离子交换床中的回洗冲洗液被从那里排出并从再生循环中分离出去(例如，送回收集池或储水容器)；(d)通过以下流方向，依次引入阳离子再生溶液的各个部分进一步再生该阳离子再生交换床，因此，流出的阳离子再生溶液的第一部分被从该阳离子交换床排出，并从再生循环中分离出来；(e)保留流出的每一部分阳离子再生溶液，以如下方式即，编号m的部分被保留用于下一循环中编号m-1(m减去1)的部分，作为阳离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中2≤m≤n；(f)准备置换冲洗液；(g)通过以下流方向引入置换冲洗液到该阳离子交换床中，置换该阳离子交换床中的阳离子再生溶液，并保留流出的该置换冲洗液的一部分，以用作下一循环置换冲洗液的一部分；(h)依次准备阴离子再生溶液的多个部分，这些部分被从1到n′编号，其中n′是＞1的整数；(ⅰ)通过以下流方向从树脂的上部引入阴离子再生溶液的第一部分到阴离子交换床，用该部分再生该阴离子交换床，因此保留在该阴离子交换床中的回洗冲洗液被从那里排出并从再生循环中分离出去；(j)通过以下流方向，依次引入阴离子再生溶液的各个部分进一步再生该阴离子再生交换床，因此，流出的阴离子再生溶液的第一部分被从该阴离子交换床排出，并从再生循环中分离出来(例如，送回收集池或储水容器)；(k)保留流出的每一部分阴离子再生溶液，以如下方式即，编号m′的部分被保留用于下一循环中编号m＇-1(m′减去1)的部分，作为阴离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中2≤m′≤n′；(l)准备置换冲洗液；(m)通过以下流方向引入置换冲洗液到该阴离子交换床中，置换该阴离子交换床中的阴离子再生溶液，并保留流出的该置换冲洗液的一部分，以用作下一循环置换冲洗液的一部分，其中步骤(b)到(g)先于，同时或迟于步骤(h)到(m)执行；(n)在该阳离子交换床和阴离子交换床中以下流方向连续地循环最终冲洗液；和(o)循环该最终冲洗液直到从阳离子或阴离子交换床排出的冲洗液的质量达到预定的水平。在上述方法的一个优选实施方案中，对阳离子交换床，步骤(f)包括准备置换冲洗液的多个部分，这些部分被从1到q编号，其中q是＞1的整数，其中编号q的部分为新冲洗液；且其中步骤(g)包括：(Ⅰ)通过以下流方向从树脂的上部依次引入该置换冲洗液的各个部分到该阳离子交换床中，置换该阳离子交换床中的阳离子再生溶液，(Ⅱ)保留流出的置换冲洗液的第一部分以用作下一循环阳离子再生溶液的最后一部分，该阳离子再生溶液的最后一部分的浓度被调节，和(Ⅲ)保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分以如下方式，即保留编号p的部分在下一循环中用作编号p-1(p减1)的部分，其中2≤p≤q，用作下一循环置换冲洗液的一部分。对阴离子交换床，步骤(l)和(m)优选地分别以和步骤(f)和(g)相同的方式进行。根据上述方法(下流再生)，可以减少接近90％的传统上由再生系统排放的废水。
在上述方法中，即，上流再生和下流再生，当离子交换再生系统进一步包括过滤装置以从工作流中过滤掉杂质时，在再生循环之前，不必回洗，因此进一步减少了废水的量。
此外，本方法可轻易地适用于进一步包括一个或多个如下交换床的系统：阳离子交换床前面的金属选择性树脂交换床；阴离子交换床后面的混合型磨床；阴离子交换床前面的弱碱阴离子交换床；和阴离子交换床后面的弱酸阳离子交换床，其中再生和置换两步在上述一个或多个交换床上进行，且，在最终冲洗一步，该最终冲洗液在上述串接的一个或多个单元中进一步循环。
本发明的另一个目的是提供一种用来有效地执行上述方法的装置。即，本发明的另一个重要方面是用于去离子和再生系统的装置，包括：(a)包有阳离子交换树脂的阳离子交换床；(b)包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该阴离子交换床串接于该阳离子交换床；(c)用于存储在装置中循环的水或冲洗液的收集池，该收集池与该阳离子交换床和该阴离子交换床相连并可选地具有旁路管线以旁路该收集池，因此水或冲洗液可通过该收集池或该旁路管线环路循环；(d)多个用来存储阳离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少编号n的容器具有化学注射器，每个容器与该阳离子交换床通过公共管线相连所以阳离子再生溶液可在环路中循环；(e)多个用来存储阴离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少编号n的容器具有化学注射器，每个容器与该阴离子交换床通过公共管线相连所以阴离子再生溶液可在环路中循环；(f)至少一个用来存储阳离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器与存储阳离子再生溶液的容器并联并与由用来存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阳离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；(g)至少一个用来存储阴离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器与存储阴离子再生溶液的容器并联并与由用来存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阴离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；(h)一个存储室导向一个蒸发器容器或一个外部系统(如，批量处理)，该存储室被安置在，阳离子交换床的下游，由存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床形成的环路中；(i)一个存储室导向一个蒸发器容器或一个外部系统(如，批量处理)，该存储室被安置在，阴离子交换床的下游，由存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床形成的环路中；(j)一个气体净化吹风机被连接到该阳离子和阴离子交换床的顶端；(k)一个用来回洗和再生的流控制系统，该系统能够如下控制再生循环：
(ⅰ)用来自该气体净化吹风机的气体净化该阳离子交换床中的溶液；(ⅱ)以上流方向依次从编号为1到n的容器中引入阳离子再生溶液的各个部分到该阳离子交换床；(ⅲ)排出从编号1的容器的流出部分到存储室，并向后移动来自编号2到n的容器的各个流出部分到编号1到n-1(n减1)的容器中，向前改变一个容器；(ⅳ)以上流方向依次引入编号1到q的新冲洗液容器中的阳离子置换冲洗液的各个部分到阳离子交换床中；(ⅴ)向后移动编号为1的容器中的置换冲洗液的流出部分到编号n的阳离子再生溶液的容器，向后移动编号2到q的新冲洗液的各个流出部分到编号为1到q-1(q减1)的容器中，循环中向前变化1号；和(ⅵ)在阴离子交换床上执行相应于(ⅰ)到(ⅴ)的步骤；和(l)用于冲洗的流控制系统，该系统能够以如下方式控制冲洗循环
(ⅶ)以下流方向在串接的阳离子交换床和阴离子交换床循环收集池中的最终冲洗液(或通过旁路管线循环最终冲洗液)。
本发明的另一个重要方面是用于去离子和再生系统的装置，包括：(a)包有阳离子交换树脂的阳离子交换床；(b)包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该阴离子交换床串接于该阳离子交换树脂；(c)用于存储在装置中循环的水或冲洗液的收集池，该收集池与该阳离子交换床和该阴离子交换床相连并可选地具有旁路管线以旁路该收集池，因此水或冲洗液可通过该收集池或该旁路管线环路循环；(d)多个用来存储阳离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少编号n的容器具有化学注射器，每个容器与该阳离子交换床通过公共管线相连所以阳离子再生溶液可在环路中循环；(e)多个用来存储阴离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少编号n的容器具有化学注射器，每个容器与该阴离子交换床通过公共管线相连所以阴离子再生溶液可在环路中循环；(f)至少一个用来存储阳离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器与存储阳离子再生溶液的容器并联并与由用来存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阳离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；(g)至少一个用来存储阴离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器与存储阴离子再生溶液的容器并联并与由用来存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阴离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；(h)一个存储室导向一个蒸发器容器或一个外部系统(如，批量处理)，该存储室被安置在，阳离子交换床的下游，由存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床形成的环路中；(i)一个存储室导向一个蒸发器容器或一个外部系统(如，批量处理)，该存储室被安置在，阴离子交换床的下游，由存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床形成的环路中；(j)一个用来回洗和再生的流控制系统，该系统能够如下控制再生循环：
(ⅰ)以上流方向在阳离子和阴离子交换床中循环该收集池中的回洗冲洗液；(ⅱ)以下流方向依次从编号为1到n的容器中引入阳离子再生溶液的各个部分到该阳离子交换床；(ⅲ)保存在阳离子交换床中的回洗冲洗液被排出到收集池后，移动编号为1的容器中的流出部分到存储室，并向后移动编号为2到n的容器中的流出部分到编号为1到n-1(n减1)的容器中，向前改变一个容器；(ⅳ)以下流方向依次引入编号1到q的新冲洗液容器中的阳离子置换冲洗液的各个部分到阳离子交换床中；(ⅴ)向后移动编号为1的容器中的置换冲洗液的流出部分到编号n的阳离子再生溶液的容器，向后移动编号2到q的新冲洗液的各个流出部分到编号为1到q-1(q减1)的容器中，向前改变一个容器；(ⅵ)在阴离子交换床上执行相应于(ⅰ)到(ⅴ)的步骤；和(k)用于冲洗的流控制系统，该系统能够以如下方式控制冲洗循环
(ⅶ)以下流方向在串接的阳离子交换床和阴离子交换床循环收集池中的最终冲洗液(或通过旁路管线循环最终冲洗液)。
当上述装置进一步包括过滤装置以过滤掉工作流、收集池的下游中的杂质时，不必回洗。本装置优选地包括位于阴离子交换床下游的传导监视器，所以可以恰当地确定不连续的再生的计时。本装置优选地包括用来除掉有机物的颗粒状活性炭交换床。此外，本发明可包括一个或多个如下交换床：阳离子交换床前面的金属选择性树脂交换床；阴离子交换床后面的混合型磨床；阴离子交换床前面的弱碱阴离子交换床；和阴离子交换床后面的弱酸阳离子交换床，其中该一个或多个交换床安置在本装置中使得再生步骤可以进行，最终冲洗液在该串接的一个或多个交换床中进一步循环。
在本发明的上述方法和装置中，在再生循环中，不论再生是逆流的还是顺流的，再生的各段和置换冲洗都以普通环路再次循环，并在下一循环中向前改变一个位置，为此在下一循环中第一段被排出，下一循环的最后一段使用新冲洗液，同时加入必要的化学物质(向前到置换循环)。这样，大量减少了废水。另外，在最终冲洗循环中，冲洗液在串接的阳离子交换床和阴离子交换床中流动，且在环路中再次循环，通过使用相反的离子在各个交换床中生成去离子水，因此在不排放任何冲洗液的情况下进行最终冲洗(内冲洗循环)。迄今，典型的离子交换系统再生时生成大量废水。通过使用本发明的再生系统，可减少通常生成的90％的废水。本发明中最终排放的废水包括工作循环中去掉的杂质，也可通过蒸发或传统的氢氧化物沉淀进一步浓缩。蒸发或氢氧化物沉淀的剩余物由于其高的金属含量可被送到金属再生厂去。沉淀过程的流出物满足环境保护局(EPA和地方政府)制定的排放规定，即废流中各种金属浓度的排放规定。
图1是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台阳离子交换床和一台阴离子交换床串接。
图2是显示本发明逆流下流再生的一个实施方案的示意图，其中一台阳离子交换床和一台阴离子交换床串接。
图3是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一对强酸阳离子交换床，一对强碱阴离子交换床，一对弱酸阳离子交换床被串接，其中每对交换床中的一台用来工作，另一台用于再生过程。
图4是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床、一对强酸阳离子交换床、和一对强碱阴离子交换床被串接，其中每对交换床中的一台用来工作，另一台用于再生过程。
图5是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床、一台阳离子交换床、和一台阴离子交换床被串接。
图6是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床、一台强酸阳离子交换床、一台强碱阴离子交换床、和一台弱酸阳离子交换床被串接。
图7是显示本发明逆流下流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床、一台阳离子交换床、和一台阴离子交换床被串接。
图8是显示本发明顺流下流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床、一台阳离子交换床、和一台阴离子交换床被串接。
可以想到许多方法来将废水体积减少到某一程度。例如，如上所述，可通过对系统部分地再利用化学提取液来减少再生溶液。然而，如果不使用控制装置的话，只有1/3的化学提取液可再利用。此外逆流再生物或与工作流相反流动的再生物导致化学物质的低消耗，这意味着低用量(体积)。然而，需要较复杂的机械系统在上流循环中缩减交换床体积以提高效率。冲洗废水的再利用可减少废水总体积的减少。通常这仅仅局限于当冲洗废水在一定质量水平之上时的再利用。可采用矿物质的回洗或仅仅是周期性的回洗。然而，去掉回洗循环并不可行；相反，单元中的污物和残余物不能去掉，或发生沟流。所有上面可想到的步骤相结合可减少30-40％体积的废水。尽管如此，需要处理的废液的体积平均地为每立方英尺冲洗液10BV或75加仑。令人惊奇的是，通过采用内循环系统和本发明的处理废水系统，废液的体积可被容易地减少到1BV(或7.5加仑每立方英尺冲洗液)或更少，即，大约传统系统的废水体积的1/10。
在本发明中，再生系统功能上包括回洗、化学提取、置换冲洗和精密冲洗的步骤，虽然不必分步执行这些步骤。系统
本发明可适用于任何去离子或去矿质系统，包括电路板冲洗系统、水净化、电镀/阳极电镀和未净化水的去离子系统，无论污染的程度。本发明可应用的系统典型地包括工业冲洗液或城市供水系统中的未净化水流入的收集池，其中城市用水或去离子水流入再生循环，阳离子交换单元，阴离子交换单元，用于化学提取的多个碱容器(阴离子再生溶液容器)和多个酸容器(阳离子再生溶液容器)，用于置换冲洗的置换冲洗容器(多个部分)，气体净化吹风机，存储室(通过它废水从系统中排出(或是到蒸发容器或是批量型沉淀系统))，连接到相关容器的管路系统，泵，和流量控制系统。有四个重要的环路通道：第一通道用于工作循环，即，处理→收集池(→活性炭)→阳离子交换床→阴离子交换床→处理。第二通道用于阳离子交换床再生循环，即，(阳离子再生溶液容器或置换冲洗液容器)→阳离子交换床→(阳离子再生溶液容器或置换冲洗液容器)。第三通道用于阴离子交换床再生循环，即，(阴离子再生溶液容器或置换冲洗液容器)→阴离子交换床→(阴离子再生溶液容器或置换冲洗液容器)。第四通道用于精密冲洗循环，即，收集池或再循环泵的入口(旁路收集池)→阳离子交换床→阴离子交换床→收集池或再循环泵的入口。在上流再生(工作流为下流时为逆流再生)中，回洗，化学提取，和置换冲洗循环可在第二和第三通道中进行。在下流再生(工作流为下流时为顺流再生)中，阳离子交换床的回洗循环可用第四通道以上流方向进行不必通过阴离子交换床，同时阴离子交换床的回洗循环可完全使用第四通道以上流方向进行(如果工作流是上流，可去掉回洗)。下流再生中的化学提取和置换冲洗循环可在第二和第三通道中进行。在第二和第三通道中，理论上，所有的再生和置换冲洗是循环的，在下一循环中向前改变一个位置，第一段被移出下一循环，下一循环的最后一段为新新溶液。冲洗(最终冲洗)在第四通道中进行，流过串接的阳离子交换床和阴离子交换床。
在DI离子交换系统中，阳离子交换床通常放在阴离子交换床的上游。原因是阴离子树脂将所有阴离子转换为氢氧离子形式且大多数二价金属(包括钙，铜，锡，铅等)的氢氧离子形式都是不溶的。因此，如果它们被引入阴离子交换床，它们会沉淀并污染树脂。在一些系统中，可先用阴离子，例如，如果钠形阳离子树脂被首先使用以软化流入的工业冲洗液以便在那里去掉了二价金属。
为了组成时间更高效的系统，使用一对离子交换单元是有好处的，即，平行地摆放两个交换床。在那类系统中，被耗尽的一个离子交换单元去再生，同时另一个工作，这样工业冲洗可通过转换交换柱持续进行。
此外，一个螯合金属去除单元、一个吸收单元如颗粒状活性炭单元和不同种类的聚合物吸收剂(Rohm & Haas XAD系列吸收单元)和一个过滤装置可依此次序被安装在阳离子单元的上游以便进一步更有效地减少废水体积。
作为离子交换树脂，统一的珠型的树脂被优选地使用以便更有效地减少冲洗液需求的体积。树脂珠通常的尺寸是-16+50号(mesh)。统一的珠具有统一的再生特性因此减少了废水体积，尤其是冲洗液。珠可指定尺寸且统一尺寸的珠是可得的。这些树脂的典型尺寸在-30+45号的范围。珠越统一，冲洗液和再生物接触的时间越短。因此，使用更统一的珠，废水体积可减到更小。例如，可优选地使用PuroliePFC-100和PFA-400。
在再生物入口的初始部分，交换床有一些抬高以便松动和清洁。然而，随着再生进行，树脂扩展且交换床变得被“包住”。在逆流再生的情况下，即上流再生(工作流通常是下流的)，不需要太多的空间来回洗所以使用较小的容器，其顶部基本没有空间，因此减少了回洗和再生溶液。只有足够树脂松动的空间。
此外，在阳离子交换柱前面有一个或任意组合的金属选择性树脂单元，在阴离子单元后面有一个混和交换床型磨床，阴离子单元前面有一个弱碱阴离子单元，在阴离子单元后面有一个弱酸阳离子单元，根据工业冲洗液的质量处理对象。
系统的末端是蒸发容器或外部系统如批量型沉淀系统，最终废水流入其中。最终废水经过进一步必要的处理之后被浓缩。在本发明中，废水的体积非常小，因此只需非常小体积的蒸发容器，浓缩的效率很高。典型地，使用非加热大气蒸发器。工作循环
被处理的工业冲洗液没有特殊的限制。例如，留有微量重金属的电路板冲洗液和液体净化器冲洗液，用于金属氢氧化物沉淀系统的磨床，和需去离子的未净化水都可处理。
流速通常是4到10gpm/ft2交换床面积和1到2gpm/ft3交换床体积，虽然速度广泛地依赖于尺寸、用途和系统处理的目标水平。工作时系统通常下流运行，这是通常流向。然而，可根据目标工业冲洗液、整体处理和其它因素采用上流。
工作循环中的预过滤可减少但不能取消再生循环中所需的回洗。即，进行预过滤以减少到达树脂交换床的颗粒负载并因此减少所需的回洗。对预过滤，颗粒状活性炭是适合的。然而，颗粒过滤器如多媒质或过滤筒也可被使用。颗粒状活性炭还可用于减少有机物负载，它会给阴离子树脂带来问题。如果执行预过滤，回洗被调整以仅仅完成再分类的目的，因此最终减少了废水体积。再生循环
系统中工作循环中止之后(如果平行地安装了两对阳离子和阴离子交换床，一对用完的交换床接受再生循环同时另一对交换床顺次进入工作)，再生循环开始。去离子系统再生的功能性途径有两个，一个指逆流再生，其中工作流的方向和再生流的方向相反，另一个指顺流再生，其中工作流的方向和再生流的方向相同。去离子系统再生的执行途径也有两个，一个指上再生，其中再生以上流方向进行，另一个指下再生，其中再生以下流方向进行。上流和下流再生方法都可应用于上流和下流工作系统中，即，不考虑工作流的方向。然而，逆流再生通常比之顺流再生效率更高，因为离子交换速率从入口到出口的积分通常在逆流再生中大于在顺流再生中的情况。如果上流再生和下流再生相比较，下流再生通常是优选的因为两种不同密度的液体(如回洗冲洗液和再生溶液)在边界上不易溶合，再生物可借助于重力轻易地流下来。因此，显著性按递减顺序排列可以是：1)上流工作循环和下流再生(逆流下流再生)，2)下流工作循环和上流再生(逆流上流再生)，3)下流工作循环和下流再生(顺流下流再生)，4)上流工作循环和上流再生(顺流上流再生)。然而，考虑到下流工作循环比上流工作循环更普遍的现实，上述2)在工业中更重要。虽然再生的相对方向(逆流或顺流)比再生的绝对方向(上流或下流)更重要，但是本发明再生的运行将基于绝对方向解释，因为逆流上流再生和顺流上流再生运行是基本相同的，且逆流下流再生和顺流下流再生的运行也是基本相同的。
再生过程典型地包括回洗，化学提取，和最终冲洗。每个过程可独立控制。例如，回洗是顺流(总是上流)而其它过程是逆流的，化学提取是逆流而其它过程是顺流，等等。然而，各流相匹配是有好处的。在典型的实施方案中，回洗是上流的，化学提取和置换冲洗或是上流或是下流，最终冲洗是下流。最终冲洗通常以全流进行以冲净来自系统的残余再生物并为下一循环准备交换床，因此最终冲洗在不同的通道中进行。工作循环的部分通道通常用于最终冲洗循环。虽然在方向方面的任意组合都可使用，但是两个典型的实施方案，即，上流再生和下流再生，将在下面解释。上流再生
在上流再生的优选实施方案中，回洗，化学提取，置换冲洗和最终冲洗以上流方向进行(最终冲洗后面再讨论)。在减少废水方面，逆流上流再生通常优于顺流上流再生；比之于后者，前者可轻易地达到超过90％的节省。由于作为很短的回洗步骤的冲洗“松动”通过上流再生物流实现，上流再生是高效的。松动使交换床变高因此冲洗可自行调节以消除空白区并压缩区段。这改进了流分布，因此防止流的冲突。在上流再生中，回洗可与化学提取同时进行，即，回洗和化学提取可结合起来，都通过单一循环进行。通过在工作循环中在离子交换床的上游使用过滤装置，减少了对冗长回洗的需要。这种情况下，回洗的主要功能是“松动”离子交换床。
减少废水的一种方法是在再生之前使用气体净化以减少对总废水体积的稀释作用。迄今为止，在DI系统中，回洗仅在工作循环的间断处开始，意味着保留在交换床中的全部未净化水被回洗水排出，回洗水通常是自来水，二者一同排出。使用本系统，由气体净化的水被推回收集池然后处理。通过进行气体净化，变得易于分离二者，即，水被再利用且再生物被排出，因此减少了废水体积。1．再生物的第一部分
在本实施方案中，回洗和化学提取被合并。离子交换床空出以后，再生物(稀释的化学物质)的第一部分被从底部以交换床可同时再分类和再生的速率引入交换床。换句话说，回洗结合再生进行。通过松动冲洗液以再分类交换床，由工作流形成的物质传输区重新分布，因此重新得到树脂的全部交换能力。虽然对回洗和再生的再生流速根据交换床密度而不同，但是阳离子交换床和阴离子交换床的流速典型地分别为1.5到2.5gpm/ft2交换床面积。对典型的三英尺交换床深度，其值为0.33到0.66gpm/ft3。当树脂交换床被回洗时，较小的珠到达顶部而较粗糙的珠到达底部。通过将全部一种尺寸的珠聚在一起，沿交换床下降的压力减小且分布得到改进。当交换床很紧凑使得树脂在回洗注入步骤不环形移动时再生更高效。为了在上流再生中对交换床压缩，必须使用机械的或水力的装置通过向相反方向推动以压缩交换床。对“压缩”交换床的清洗，通过将交换床几乎添满，媒质被“锁定”。由于树脂在再生过程中扩展，满足平衡，因此压缩了它并消除了树脂的活动性确保了再生物的效用。在这种考虑中，断续流(脉冲流)是有利的，特别当上流再生时，迄今为止要采用必要的固定交换床的机械装置，因为脉冲流倾向于不移动离子交换树脂。在这种方法中，固定交换床的复杂的机械装置可被去掉。此外，通过使用脉冲流，再生物的总量可减少，意味着最终系统中的废水体积将会显著减少。由于阳离子交换床和阴离子交换床的脉冲流典型地分别为在30-60秒间隔内1.5到2.5gpm/ft3和0.5到1.5gpm/ft3交换床体积。
在本发明中，上述用于回洗和再生的再生物的第一部分是上一循环的再生物的第二部分。再生物的第一部分富含化学物质并被从系统中排出。在优选实施方案中，只有系统中再生物的第一部分将会被排出，通常是1BV。2．再生物的保留部分和置换冲洗部分
再生物的第一部分被引入后，再生物的第二部分被从底部导入。再生物的第二部分被使用后，被保留用作接下来的化学提取循环的再生物的第一部分。如果再生物包括两部分，即，第一半和第二半，再生物的第二半被保留用作下一化学提取的第一半。再生物的第二半是前一置换循环的置换冲洗液的第一部分，意味着下面描述的置换冲洗液的第一部分被保留以用作组成化学提取的再生化学物质。简而言之，一次循环如下进行：
(a)依次准备再生物的多个部分，这些部分被从1到n编号(其中n是＞1的整数，通常2≤n≤4，典型地n=2，如果n增大，系统变得复杂且效率下降)；
(b)通过以上流方向以足够对位于该交换床中的树脂再分类以再生该树脂的速率引入再生物的第一部分到该离子交换床，回洗并再生包括该部分的离子交换床；
(c)通过以上流方向，依次引入阳离子再生溶液进一步再生离子交换床，因此，流出的阳离子再生溶液的第一部分被从该阳离子交换床排出，并从再生循环中分离出来，即，排到存储室进行蒸发；
(d)保留除了第一部分之外流出的每一部分阳离子再生溶液，以如下方式即，流出的编号#m(2≤m≤n)的部分被保留用于下一循环中编号#(m-1)的部分，作为阳离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中；
(e)准备置换冲洗液，优选地置换冲洗液的多个部分，这些部分被从1到q编号(其中q是＞1的整数，通常2≤q≤4，典型地q=3，如果q增大，系统变得复杂且效率下降)，其中编号为q的部分是新冲洗液；
(f)通过以上流方向依次引入各个部分到该离子交换床中，用置换冲洗液置换离子交换床中的再生物；
(g)保留流出的置换冲洗液的一部分，优选地用置换冲洗液的第一部分作为下一循环再生物的最后一部分(#n)，该再生物的最后一部分的浓度被调节(该第一部分富含化学物质，用来组成下一化学提取的再生物化学物质)；
(h)优选地保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分以如下方式用于下一循环置换冲洗液的一部分，即流出的第#p(2≤p≤q)部分被保留用作下一循环的第#(p-1)部分；
(i)对其它离子交换床执行对应于(a)到(h)的步骤。如果一个阳离子交换床和一个阴离子交换床同时处理，可显著减少处理时间。
在上面，一个部分通常等于1BV。通过执行上述循环，废水体积显著降低，即，优选地总量为1BV。在传统系统中，不采用置换冲洗液的再循环，因为水越脏，占用容积越大，树脂净化效率越低。本发明的循环系统解决了上述问题。
在传统加工中化学提取典型地在浓度4-6％或近似0.50lbs(有效)每加仑条件下进行。在本发明中，再生物的浓度提高，例如，6-8％。这一浓度借助于浓度监视仪和用来加入适量再生化学物质的化学注入泵被保持在精确的水平。因此每一单元化学物质的浓度保持均匀并适合于再生。典型的离子交换系统采用4-5％的再生化学物质。增加浓度有助于减少废水体积。虽然6％的浓度代表本发明的恰当控制的浓度，然而再生物浓度可以一直提高到15到20％。但是，浓度越高，再生物体积越小。适合再生所需的最小接触时间是一定的。如果体积太小，即使在高浓度，接触时间太短，再生结果不好。使用非常高浓度的系统也要使用非常大的体积并产生大量水。通常应用的限制是下限2％上限12.5％。例如，作为化学提取的化学物质，可使用HCl,H2SO4,NaOH,和NaCl。再生典型地以流速0.25到1.09pm/ft3进行。
在最终置换冲洗中使用自来水。然而，由于存在一些和未净化水和NaOH的基本不相容性，采用去阳离子水再生阴离子。
由于对回洗和化学提取有利，断续流(脉冲流)对置换循环是有利的，特别当采用上流再生时。下流再生
前述方法可应用于下流再生。在下流再生中，在离子交换床中以下流方向进行化学提取和置换冲洗。回洗可独立地以上流方向使用不同的通道进行，以环路循环。阳离子交换床的回洗环路如下：收集池→阳离子交换床→收集池。阴离子交换床的回洗环路如下：收集池→阳离子交换床→阴离子交换床→收集池，所以二价阳离子可被除去。回洗可基于传统的回洗进行，即，典型的流速对阳离子交换床为6gpm/ft3，对阴离子交换床为2gpm/ft3。回洗之后，交换床中剩余的水被从化学提取循环中的流出液推出并带回收集池。
化学提取和置换冲洗可以类似于上流再生方式进行。再生物和置换冲洗液被从交换床的上部引入到交换床，例如，刚好在交换床中容纳的树脂上面，因为交换床中树脂上面有许多自由空间，充满未处理水。再生物刚好从树脂上面引入可自动向下运动，简而言之，类似于上流再生，下流再生可如下进行：
(a)通过以上流方向在阳离子和阴离子交换床循环回洗冲洗液回洗阳离子和阴离子交换床，并再循环该回洗冲洗液；
(b)依次准备阳离子再生溶液的多个部分，这些部分被从1到n编号(其中n是＞1的整数，通常2≤n≤4，典型地n=2，如果n增大，系统变得复杂且效率下降)，其中阳离子和阴离子交换床中的回洗冲洗液从那里排出，并从再生循环中分离出去，例如，移入下一工艺的收集池；
(c)通过以下流方向从位于其中的树脂的上部引入再生物的第一部分到离子交换床再生该离子交换床；
(d)通过以下流方向依次引入阳离子再生溶液的各个部分进一步再生该离子交换床；
(e)保留除了第一部分之外流出的每一部分再生物，以如下方式即，流出的编号#m(2≤m≤n)的部分被保留用于下一循环中编号#(m-1)的部分，作为再生物的一部分用于接下来的循环中；
(f)准备置换冲洗液，优选地置换冲洗液的多个部分，这些部分被从1到q编号(其中q是＞1的整数，通常2≤q≤4，典型地q=3，如果q增大，系统变得复杂且效率下降)，其中编号为#q的部分是新冲洗液；
(g)通过优选地以下流方向从位于其中的树脂的上部依次引入置换冲洗液的各个部分到该离子交换床中，利用置换冲洗液置换离子交换床中的阳离子再生溶液；
(h)保留流出的置换冲洗液的一部分，优选地用流出的置换冲洗液的第一部分作为下一循环中再生物的最后一部分，该再生物的最后一部分的浓度被调节(该第一部分富含化学物质，用来组成下一化学提取的再生物化学物质)；
(i)优选地保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分以如下方式用于下一循环置换冲洗液的一部分，即第#p(2≤p≤q)部分被保留用作下一循环的第#(p-1)部分；
(j)对其它离子交换床执行对应于(b)到(i)的步骤。如果一个阳离子交换床和一个阴离子交换床同时处理，可显著减少处理时间。最终冲洗
在上流再生和下流再生中，在上述置换冲洗之后，离子交换床都将经历最终冲洗或精密冲洗以从系统中净化残余再生物并为下一循环准备交换床。这也指快速冲洗并对每个树脂以2-3gpm/ft3平均进行10-30分钟。最终冲洗可在串接的阳离子和阴离子交换床中如下进行：
(A)以下流方向在串接的阳离子交换床和阴离子交换床中循环最终冲洗液；和
(B)再循环该最终冲洗液直到从阳离子或阴离子交换床中排出的冲洗液的质量达到预定的水平。部分用于工作循环的通道可被指定用于最终冲洗。该冲洗是内部冲洗，所有一切都再循环。
置换之后的过量剩余化学物质被冲掉并被相反的树脂吸附，导致树脂容量的耗尽。然而，减小水体积的优点超过了上述缺点。即，由于冲洗液再循环而有一些容量的损失。阳离子冲洗液中过量的酸变成阴离子的消耗剂。过量的碱变成阳离子的消耗剂。如果树脂的容量大约等于2lbs的再生物，且置换冲洗后树脂中剩余2％的再生物(等于0.16lbs)，则当冲洗液体积减少30-40加仑(4-6BV)时将损失8-10％的总容量。相对于减少总废水体积的巨大优点这不算显著的损失。去离子水能容易地吸附苛性酸并能有效地中和来自离子交换床的冲洗液。当冲洗液的电导率低于预定的水平时，再生完成，工作循环终止。过程的组合
每一个特性都对一定程度地减少废水作出贡献。主要的节省来自于循环的回洗和内部冲洗。阳离子比之于阴离子在回洗中要使用大量的水。然而，阴离子要更多次冲洗。采用再循环的冲洗液可大约减少70％的废水体积，同时大约25-75％的水体积可通过部分地再利用再生物而减掉。当一些过程组合起来时，由于协同作用，减少得更显著。在下流再生中，通过采用再循环的回洗，递进的化学提取置换循环和置换冲洗，和再循环的最终冲洗，可以实现减少大约85-90％废水体积。在上流再生中，通过采用压缩交换床，化学提取结合回洗，递进的化学提取置换循环和置换冲洗，和再循环的最终冲洗，可以实现减少大约88-93％废水体积。以递减顺序考虑全部减少的重要性可如下认为：
1．再循环回洗或回洗结合化学提取
2．再循环的最终冲洗
3．气体净化
4．再生物的再利用或递进的化学提取置换循环和置换冲洗
5．统一的珠
6．预过滤
7．压缩交换床
8．逆流再生
9．递进的置换冲洗
10．增加的再生物浓度其它过程
金属选择性树脂单元，混合型磨床单元，弱碱阴离子单元，弱酸阳离子单元和其它单元可以用于系统中，取决于什么在流中，什么需要排出及最终要达到什么质量。如果系统包含螯合的铜，镍和锌，通常有必要使用选择性树脂断开螯合。复杂金属的其它形式不需要它，如果金属选择性树脂用来起一些“粗化”作用，去离子系统可能就没有难的工作了。通常装备颗粒状活性炭交换床以去除有机物。
如果需要超高纯度的水，通常使用混合交换床。优选地通常回避混合交换床，因为它们不易再生并使用大量水。作为替换，可使用弱酸性阳离子磨床来吸附漏过的任何阳离子。
弱酸性阳离子磨床可用来去除传统阳离子系统可能漏过的微量的钠。钠可被选择性使用的重金属“碰撞”成阳离子。在这种情形下磨床吸附大量的钠。然而，如果阳离子载荷过多，磨床可被仅仅用作储备容器。
弱碱树脂可仅仅与阳离子一同或在强碱阴离子单元之前使用。实施方案1：逆流上流再生系统
图1是管道系统示意图，显示了本发明采用的一个基本去离子和再生系统的离子，其中采用了逆流上流再生。虽然碳单元被优选地安装在阳离子交换床的上流，但是本系统中略去了它。工作循环
在像电镀系统等过程中使用的冲洗液在去离子系统中去离子并在过程中再循环，再利用。这里去离子流叫做工作流。过程中使用的冲洗水进入冲洗容器1并被倒入收集池2。这是系统的入口。系统的出口是工作出口，从那里去离子冲洗液被排出并返回过程中。去离子的冲洗液通过泵5和过滤器3，从顶部通过阀门C1进入强酸阳离子交换床7。流速由流速表4监视。阳离子交换冲洗液从强酸阳离子交换床排出，并从顶部通过阀门A1进入强碱阴离子交换床8。阴离子交换冲洗液从强碱阴离子交换床8的底部排出，经过工作出口27穿过阀门A13和W7返回过程中。预处理
泵5关闭之后工作循环中止，再生循环开始。再生循环的第一步是气体净化。打开气泵10，打开阀门01。气体进入阳离子交换床7然后通过阀门A1进入阴离子交换床，推动剩余的工作循环冲洗液通过阀门A13和A9到交换床7和8之外，为此冲洗液返回收集池2。交换床中所有冲洗液在再生处理之前排出，因此减少了接下来用作再生物的化学物质的稀释。阳离子交换床再生循环
再生循环的下一步是化学提取循环，它还起到回洗的作用。阀门H4,H7，和E1打开，泵21工作，于是酸溶液(HCl)的第一半，存储在第一酸容器18中，从底部流入强酸阳离子交换床7中。酸溶液如后面所述是前面使用的酸溶液的一部分(酸溶液的第二半)。流速足够地慢以再生含H+的树脂，但又足够地快以浮起树脂并使其再分类以去吸附可能存在的污物。在最后，流起到用酸溶液回洗的作用。当第一酸容器18中酸溶液中水的水平低到预定水平时，阀门H5打开且阀门H4关闭。酸溶液的第二半开始流动并经过泵21和阀门H7进入阳离子交换床7。作为一个附加方面，酸溶液可经过阀门H0，容器19，和泵21循环。由于酸溶液是第一溶液，酸溶液吸附树脂中金属的较大部分，因此酸溶液经过阀门E1流入存储室11，然后经过阀门E3进入蒸发器所在的容器12。上述流作为酸溶液的第二半进入阳离子交换床并将那里剩余的酸溶液的第一半排出。存储室11中废水体积被安装在存储室11中的一个水平开关控制，如下所述，于是体积近似等于1个交换床体积，即，酸溶液第一半的体积。
第二酸容器19中溶液的酸浓度被通过引入浓缩于第二酸容器19的酸调节(调节的浓度大约为8％)。当第二酸容器19中酸溶液中水的水平低到预定水平时，阀门H5关闭且阀门R3打开，循环进入置换冲洗循环。
在置换冲洗容器20(阳离子冲洗容器)的“B”室的预定低水平下，阀门R3关闭且阀门R1打开。系统，如，交换床7和管路，中的酸溶液不断排出并传输到蒸发器存储容器11。当蒸发器存储容器11中用过的酸溶液的水平达到预定的水平时，阀门E1关闭，流转向第一酸容器18且阀门H1打开。第一酸容器18中的酸溶液将被用于下一循环，即，酸溶液的第二半被保留，不必添加化学物质，用作下一酸溶液的第一半，因为酸溶液的第二半仍然富含酸。在第一酸容器18的预定高水平下，阀门H1关闭且阀门H2打开，因此流转向第二酸容器19。在容器19预定的高水平下，阀门H2关闭且H3打开，流进入置换冲洗容器20。置换冲洗循环
当B区中置换冲洗液的第二个1/3的水平低到预定的水平时，从收集池2提供未净化水到交换床7作为经过阀门C3的置换冲洗液的第三个1/3，因此排出保留在系统中的置换冲洗液的第二个1/3并将其移动至置换冲洗容器20的B区。用过的B区中的置换冲洗液的第二个1/3溢出到A区，并被保留作为下一置换循环的置换冲洗液的第一个1/3。使用过后，置换冲洗液(未净化水)的第三个1/3流入置换冲洗容器20的B区，且当低到A区的预定水平时，阀门H3关闭。用这种方法，置换冲洗液的第三个1/3被保留用作下一置换循环的置换冲洗液的第二个1/3。
简而言之，酸溶液的第一半，酸溶液的第二半，置换冲洗液的第一个1/3，置换冲洗液的第二个1/3，和置换冲洗液的第三个1/3，在下一循环中分别向前改变一个位置。即，酸溶液的第一半被排出；酸溶液的第二半被保留用作下一个酸溶液的第一半；置换冲洗液的第一个1/3被用作下一个酸溶液的下一个第二半；置换冲洗液的第二个1/3被保留用作下一个置换冲洗液的第一个1/3；置换冲洗液的第三个1/3被保留用作下一个置换冲洗液的第二个1/3；且未净化水用作置换冲洗液的第三个1/3。该系统称作“递进置换”。结果，只有酸溶液的第一半，即，1交换床体积，被从系统排出。
上述阳离子交换床的再生优选地与阴离子交换床的再生同时进行，因此提高了效率。阴离子交换床再生循环
阴离子交换床的再生可以与阳离子交换床的再生相同的方式进行。即，阀门N4打开，导通泵25，阀门N7和E2打开。碱溶液(NaOH)从容器22流入阴离子交换床8，从顶端推出阴离子交换床中的气体。当容器22中碱溶液的水平低到预定的水平时，阀门N4关闭且阀门N5打开，容器23中的碱溶液开始经过阀门N5流动。碱溶液的第二半开始流动并经过泵25和阀门N7进入阴离子交换床8。作为一个附加的方面，碱溶液可经过阀门N0，容器23，和泵25循环。交换床8充满碱溶液，然后交换床8中的第一交换床体积被经过阀门E2如下排出到存储室28：在容器23中的预定低水平下，阀门N5关闭且阀门R2打开，置换冲洗液开始流入交换床8，推动交换床8中的碱溶液流出系统。流出系统的碱溶液对应于碱溶液的第一部分。在蒸发器存储容器28中的预定的高水平下，阀门E2关闭且阀门N1打开，因此碱溶液转向流入容器22(存储容器28中的溶液将经过阀门E4进入蒸发器所在的容器12)。在容器22预定的高水平下，阀门N1关闭且阀门N2打开，弱碱溶液/冲洗液被保留在容器23中。在容器23预定的高水平下，阀门N2关闭且流进入容器24。置换冲洗液的第三部分为未净化水，它流入交换床7和容器8，并推动剩余的置换冲洗液经过阀门N3到置换冲洗液容器24中用作下一循环置换冲洗液的第一部分。置换冲洗液的第三部分被保留用作下一循环置换冲洗液的第二部分。精密冲洗(最终冲洗)循环
置换冲洗之后，泵21和25关闭。少量的碱溶液仍旧保留在交换床7中，因此精密冲洗以全流进行来从系统中净化残余的再生物并为下一循环准备交换床。泵5开动，来自收集池2的精密冲洗用的水经过工作流通路(下流再生)流经串接的过滤器3，流速表4，阀门C1，阳离子交换床7，阀门A1，阴离子交换床8，阀门A13和A9，精密冲洗再循环直到从阴离子交换床8排出的冲洗液的电导率充分地低以启动工作流。冲洗液的电导率可由电导率监视仪26测量。
当从交换床8排出的冲洗液的电导率到达预定水平时，再生结束，系统返回工作状态。在上述精密冲洗循环中，不产生废水。全部冲洗液在系统中再循环。实施方案2：逆流下流再生系统
图2是管路系统的示意图，显示了本发明采用的基本去离子和再生系统的一个例子，其中采用的是逆流下流再生。再生循环与前面所述的上流再生基本上是相同的，因此略去详细的解释。然而，工作流以上流方向进行，这与图1所示的上流再生中的方向相反。此外，安装了阀门A11和C8用来在再生之前从交换床7和8中推动存在的水(回洗液)到收集池2。
工作流以上流方向流经收集池2，泵5，过滤器3，流速表4，阀门C9，阳离子交换床7，阀门C11和A14，阴离子交换床8，阀门A13和W7，工作出口27。
阳离子和阴离子交换床7和8的回洗以上流方向在环路中进行，经过泵5，过滤器3，流速表4，阀门C9，阳离子交换床7，阀门C11和A14，阴离子交换床8，阀门A13和A9，和收集池2，其间阀门C10,C7,A12,A10和W7关闭，其中二价阳离子在进入阴离子交换床之前被除去。递进的化学提取置换循环(阳离子)和置换冲洗以下流方向在环路中进行，经过泵21，阀门H7，阳离子交换床7，阀门C7，容器18/19/20。递进的化学提取置换循环(阴离子)和置换冲洗以下流方向在环路中进行，经过泵25，阀门N7，阴离子交换床8，阀门A10，和容器22/23/24。由于下流再生中不进行气体净化，在上述再生循环在环路中开始之前，来自交换床7和8的第一交换床体积，它是剩余在交换床7和8中的回洗液，经过阀门C8和A11转向进入收集池2。阀门C8和A11的打开和关闭的时间可被PCL计算和控制。最终冲洗以下流方向在环路中进行，经过泵5，过滤器3，流速表4，阀门C9，阳离子交换床7，阀门C11和A14，阴离子交换床8，阀门A13和A9，和收集池2。阴离子交换床8下游的最终冲洗液的电导率可由电导率监视仪26测定。实施方案3：逆流上流再生双管线系统
图3是管道系统的示意图，显示了本发明采用的去离子和再生系统的一个例子，其中采用逆流上流再生。再生循环基本上与前面所述的上流再生(图1)相同，因此略去详细的解释。在本实施方案中，系统包括两个强酸阳离子交换床7和13，两个强碱阴离子交换床8和14，两个弱酸阳离子交换床9和15，和一个颗粒状活性炭交换床6。采用两对强酸阳离子和强碱阴离子交换床，因此当一对耗尽时，另一对进入工作状态，且耗尽的一对经受再生循环。例如，当强酸阳离子交换床7和强碱阴离子交换床耗尽时，阀门G5关闭，阀门G6打开。工作流中要处理的水流经阀门C2，强酸阳离子交换床13，阀门A2，强碱阴离子交换床14，阀门A8和W1，弱酸阳离子交换床9，和阀门W7。弱酸阳离子交换床9和15的运行可独立于一对交换床7和8，或另一对交换床13和14的运行进行。即，交换床7,8，和9的组合；交换床7,8和15的组合；交换床13,14，和9的组合；或交换床13,14，和15的组合都可用于工作和再生。以这种方法，去离子处理可持续进行。带有弱阴离子交换床的本系统适用于处理电镀或其它加工中使用的冲洗液，其中可能有期望的高阻抗和不能忍受的高pH。再生循环可以与实施方案1(图1)相同的方式进行。最终冲洗加工可经过串接的强酸阳离子交换床7和强碱阴离子交换床8，或强酸阳离子交换床13和强碱阴离子交换床14，和弱酸阳离子交换床9或15进行。例子：
利用图3所示的系统，电镀中使用的冲洗液被去离子。5ft3的“PFC-100-H”(Purolite Co.,Philadelphia的产品名)被用作强酸阳离子树脂。5ft3的“PFA-400-OH”(Purolite Co.,Philadelphia的产品名)被用作强碱阴离子树脂。5ft3的“C-105-H”(Purolite Co.,Philadelphia的产品名)被用作弱酸阳离子树脂。6ft3基于酸洗的8×3煤(ATOCHEM,Oklahoma)被用作颗粒状活性炭。AmetekTM4“×20”-旋转束缚聚丙烯(AMETEK,Connecticut)被用作过滤器。要去离子的冲洗液的电导率为1,700μS.cm。工作流经过泵5，过滤器4，流速表3，阀门G1，碳交换床7，阀门G5，阀门C1，交换床7，阀门A1，交换床8，阀门A7，阀门W1，交换床9，和阀门W7进行。用强酸阳离子交换床7，强碱阴离子交换床8，和弱酸阳离子交换床9运行10个小时以后，由强碱阴离子交换床8排出的去离子水的电导率变高(电导率监视仪26测定为10μS·cm)，意味着交换床7和8耗尽了。因此，工作流通路改变穿过强酸阳离子交换床13，强碱阴离子交换床14，和弱酸阳离子交换床9，而不通过交换床7和8，它们经受再生循环。通过关闭阀门G5和A7，并打开阀门G6和A8，改变经过交换床7和8的工作管线为经过交换床13和14的工作管线，于是处理水开始通过交换床13和14而不是交换床7和8流动。基于图3的管路，工作流和再生流可同时运行，没有任何障碍。交换床7和8的再生如下进行：
首先，气体净化吹风机10打开且气体被经过阀门01引入强酸阳离子交换床7，由此系统中剩余的水被排出经过阀门A1,A9,和S8返回收集池2。气体的压力为60psig。然后递进的置换循环开始。第一酸容器18和第二酸容器19中每一个里，装有37.5加仑8％的HCl溶液。置换冲洗容器20的A区和B区中的每一个里，装有52加仑的溶液。第一碱容器22和第二碱容器23中的每一个里，装有37.5加仑6％的NaOH溶液。置换冲洗容器24的A区和B区中的每一个里，装有37.5加仑的溶液。
第一容器18中的酸溶液的第一部分(第一阳离子再生溶液)经过阀门H4，泵21，和阀门H7(阀门E1打开)以2.5gpm/ft3的速率注入强酸阳离子交换床7。当容器18的水平开关打开时，阀门H4关闭且阀门H5打开，第二酸容器19中的酸溶液(第二阳离子再生溶液)以2.5gpm/ft3的速率持续地注入系统。当容器19中的水平开关作用时，阀门H5关闭且阀门R3打开。容器20的B室中的置换冲洗液(第一置换冲洗液)以2.5gpm/ft3的速率持续地注入系统。当B室中的水平开关打开时，阀门R3关闭且阀门R1打开，这样将容器20的A室中的置换冲洗液(第二置换冲洗液)注入交换床7。作为第三置换冲洗液，收集池2中的新的冲洗液从底部以2.5gpm/ft3的速率经泵5′，过滤器3′，流速表4′，和阀门S3和C3注入交换床7。同时，从交换床7顶端经过阀门C5和E1流出的流出物被排出，当存储室11中的水平开关打开时，即，存储室中对应于第一阳离子再生溶液的体积的溶液被排出到存储室，阀门E1关闭，流经过阀门H1转向第一酸容器18，由此引入第二阳离子再生溶液到第一酸容器18中。当容器18的水平开关被打开时，这样引入第一置换冲洗液流出物到第二酸容器19中，其中化学物质浓度通过从容器16向那里添加酸被连续调整到大约8％。当容器19中的水平开关打开时，阀门H2关闭且阀门H3打开，这样引入第二置换冲洗液的流出物到容器20的B室中。B室的流出液溢出到A室，这样引入流出的第三置换冲洗液到A室。以同样的方式，再生强碱阴离子交换床8。流速为1.25gpm/ft3。存储室11和28中的溶液被传输到蒸发器所在的容器12中，其中溶液的pH是调节后的且溶液是浓缩的。
在最终冲洗循环中，水在系统中以3gpm/ft3的速率经过泵5′，过滤器3′，流速表4′和阀门S3和C1，交换床7，阀门A1，交换床8，电导率监视仪26，和阀门A9和S7，在系统中循环10分钟。由电导率监视仪26测量的电导率由一开始的1,000μS·cm改变到2μS·cm。这一水平表示交换床已经再生。
交换床7和8处于再生循环时，交换床13,14,和9处于工作中。通过比较由电导率监视仪30测量的表示最终电导率的电导率，和电导率监视仪29测量的表弱酸阳离子交换床9之前的电导率的电导率，可确定弱酸阳离子交换床9的再生时间。进行弱酸阳离子交换床9和15的再生，独立于处于工作的一对交换床(7和8，或13和14)。弱酸阳离子交换床9的再生，例如，如下进行：关闭阀门W1和W7并打开W8使弱酸阳离子交换床15工作。阀门03和W9打开推动剩余在交换床9中的处理水到收集池2中。交换床9的再生过程基本上于交换床7的再生过程相同。阀门H9用于取代阀门H7。再生经过容器18/19/20，泵21，阀门H9，交换床9，和阀门W5在环路中进行。最终冲洗利用正在进行的工作流通过交换床15进行，打开阀门W1经过一段确定的足够于冲洗交换床9中的剩余再生物的时间。冲洗流通过交换床9，阀门W9和S8。弱酸阳离子交换床15以同样的方式进行再生。阀门W2,W4,W6,W8,W0,04,和H8分别对应于W1,W3,W5,W7,W9,03,和H9。
最后，经历蒸发的废水的体积为75加仑，它等于1BV。比之于传统系统，该值估计有92％的减少。在上面，颗粒状活性炭交换床6分别用经过泵5′，过滤器3′，流速表4′，和阀门S1和G2，交换床6，阀门G3，和收集池2的冲洗液冲洗。当强酸阳离子交换床13和强碱阴离子交换床14耗尽时，再生以和上面相同的方式进行，其中与交换床13和14相关联的阀门如下对应于与交换床7和8相关联的阀门：02/01,04/03,S4/S3,G6/G5,C2/C1,C4/C3,C6/C5,A2/A1,A4/A3,A6/A5,A8/A7,A0/A9,和H6/H7。实施方案4-8：其它再生系统
图4-8显示了本发明实施方案4-8。图4是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一对强酸阳离子交换床，一对强碱阴离子交换床串接排列，其中每一个成对交换床中的一台处于工作另一台处于再生过程。图5是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一台阳离子交换床，一台阴离子交换床串接排列。图6是显示本发明逆流上流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一台强酸阳离子交换床，一台强碱阴离子交换床和一台弱酸阳离子交换床串接排列。在上面，再生循环的运行可以与实施方案1-3中相同的方式进行。图7是是显示本发明逆流下流再生的一个实施方案的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一台阳离子交换床，一台阴离子交换床串接排列。本实施方案在功能上与实施方案2(图2)相同，虽然管路系统有稍许不同。工作循环经过阀门C3，交换床7，阀门C5,C5A,和A3，交换床8，和阀门A5和A7进行。在引入的再生物推动剩余在交换床7中的回洗液经过阀门C5C返回收集池2之后(即，几分钟之后)，交换床7的再生经过阀门H7，交换床7和阀门C5B进行。阀门A5B和A5C对应于阀门C5B和C5C。图8是显示本发明顺流下流再生的示意图，其中一台颗粒状活性炭交换床，一台阳离子交换床，和一台阴离子交换床串接排列。在上述顺流下流再生中，对阳离子交换床7的再生，在回洗之后，通过经由阀门H7引入再生物到交换床7，溶液被从交换床7经过阀门C5C推动到收集池2，而阀门C5C打开一段时间。从交换床7出来的流在阀门C5A和阀门C5B之间切换。阴离子交换床8的再生以与阳离子交换床7的再生相同的方式进行，其中阀门A5B和A5C对应于阀门C5B和C5C。
熟悉本领域的人可以理解可以做不背离本发明实质的许多变化和改进。因此，需要清楚理解的是本发明的形式仅仅是说明性的并非限制了本发明的范围。
Claims (26)
1．一种用来减少离子交换再生系统中产生的废水排放的方法，该离子交换再生系统包括包有阳离子交换树脂的阳离子交换床和包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该方法包括如下步骤：
(a)通过以上流方向且以足够于再分类(reclassify)在该交换床中的该树脂并再生该溶液的速率引入包括从1到n编号的多个部分的阳离子再生溶液的第一部分，回洗并再生该阳离子交换床，其中n是＞1的整数；
(b)通过以上流方向，依次引入阳离子再生溶液的剩余部分进一步再生该阳离子交换床，流出的阳离子再生溶液的第一部分被从该阳离子交换床排出，并从再生循环中分离出来；
(c)保留除了第一部分之外流出的每一部分阳离子再生溶液作为阳离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中编号m的部分被保留用于下一循环中编号m-1(m减去1)的部分，其中2≤m≤n；
(d)通过以上流方向依次引入包括从1到q编号的多个部分的置换冲洗液置换位于该阳离子交换床中的阳离子再生溶液，其中q是＞1的整数，编号为q的部分用新冲洗液；保留流出的置换冲洗液的第一部分用作下一循环的置换冲洗液的最后一部分，该最后一部分阳离子再生溶液的浓度被调节；保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分用作下一循环置换冲洗液的一个部分，其中编号为p的部分被保留作为下一循环的编号为p-1(p减去1)的部分，其中2≤p≤q；
(e)通过以上流方向且以足够于再分类在该交换床中的该树脂并再生该溶液的速率引入包括从1到n′编号的多个部分的阴离子再生溶液的第一部分，回洗并再生该阴离子交换床，其中n′是＞1的整数；
(f)通过以上流方向，依次引入阴离子再生溶液的剩余部分进一步再生该阴离子交换床，流出的阴离子再生溶液的第一部分被从该阴离子交换床排出，并从再生循环中分离出来；
(g)保留除了第一部分之外流出的每一部分阴离子再生溶液作为阴离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中编号m′的部分被保留用于下一循环中编号m＇-1(m′减去1)的部分，其中2≤m′≤n′；
(h)通过以上流方向依次引入包括从1到q′编号的多个部分的置换冲洗液置换位于该阴离子交换床中的阴离子再生溶液，其中q′是＞1的整数，编号为q′的部分用新冲洗液；保留流出的置换冲洗液的第一部分用作下一循环的置换冲洗液的最后一部分，该最后一部分阴离子再生溶液的浓度被调节；保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分用作下一循环置换冲洗液的一个部分，其中编号为p′的部分被保留作为下一循环的编号为p＇-1(p′减去1)的部分，其中2≤p′≤q′；
(i)在串接的该阳离子交换床和阴离子交换床中以下流方向循环最终冲洗液，其中该阳离子交换床位于上游而该阴离子交换床位于下游；和
(j)再循环该最终冲洗液直到从阳离子或阴离子交换床排出的冲洗液的质量达到预定水平。
2．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中步骤(a)到(d)与步骤(e)到(h)同时进行。
3．根据权利要求1的减少废水排放的方法，进一步包括，在步骤(a)到(e)的每一步之前，用气体以下流方向净化在工作循环中剩余在系统中的水。
4．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中该离子交换再生系统进一步包括在再生循环之前从工作流中过滤出杂质的过滤装置。
5．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中该离子交换再生系统进一步包括从如下一组中选出的一台交换床：
在该阳离子交换床之前的金属选择性树脂交换床；
在该阴离子交换床之后的混和交换床型磨床；
在该阴离子交换床之前的弱碱阴离子交换床；
在该阴离子交换床之后的弱酸阳离子交换床，
其中对应于步骤(a)到(d)或步骤(e)到(h)的步骤在该交换床上进行，且，在步骤(m)中，最终冲洗液通过该交换床进一步循环。
6．根据权利要求5的减少废水排放的方法，其中该离子交换再生系统进一步包括多个该交换床，在步骤(m)中，最终冲洗液通过这些串接的交换床循环。
7．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中，在步骤(a)和(b)，步骤(e)和(f)，及步骤(d)和(h)中，该阳离子再生溶液，该阴离子再生溶液，和该置换冲洗液的引入，分别用脉冲流进行。
8．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中，在步骤(b)中，排出的第一部分的体积近似等于该阳离子交换床的体积，且在步骤(f)中，排出的第一部分的体积近似等于该阴离子交换床的体积。
9．根据权利要求1的减少废水排放的方法，其中，在步骤(c)中，排出的第一部分的体积近似等于该阳离子交换床的体积，且在在步骤(g)中，排出的第一部分的体积近似等于该阴离子交换床的体积。
10．一种用来减少离子交换再生系统中产生的废水的排放的方法，该离子交换再生系统包括装有阳离子交换树脂的阳离子交换床和装有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该方法包括如下步骤：
(a)通过在该串接的阳离子和阴离子交换床中以上流方向循环回洗冲洗液，回洗该阳离子和阴离子交换床，并再循环该回洗冲洗液；
(b)通过以下流方向从树脂的上部引入包括从1到n编号的多个部分的阳离子再生溶液的第一部分再生该阳离子交换床，其中n是＞1的整数，保留在该阳离子交换床中的回洗冲洗液被从那里排出；
(c)通过以下流方向依次引入阳离子再生溶液的剩余部分，进一步再生该阳离子再生交换床，流出的阳离子再生溶液的第一部分被从该交换床排出，并从再生循环中分离出来；
(d)保留除了第一部分之外的每一部分阳离子再生溶液作为阳离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中编号m的部分被保留用于下一循环中编号m-1(m减去1)的部分，其中2≤m≤n；
(e)通过以下流方向依次引入包括从1到q编号的多个部分的置换冲洗液置换位于该阳离子交换床中的阳离子再生溶液，其中q是＞1的整数，编号为q的部分用新冲洗液；保留流出的置换冲洗液的第一部分用作下一循环的置换冲洗液的最后一部分，该最后一部分阳离子再生溶液的浓度被调节；保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分用作下一循环置换冲洗液的一个部分，其中编号为p的部分被保留作为下一循环的编号为p-1(p减去1)的部分，其中2≤p≤q；
(f)通过从下流方向从树脂的上部引入包括从1到n′编号的多个部分的阴离子再生溶液的第一部分，再生该阴离子交换床，其中n′是＞1的整数，剩余在该阴离子交换床中的回洗冲洗液被从那里排出；
(g)通过以下流方向，依次引入阴离子再生溶液的剩余部分进一步再生该阴离子交换床，流出的阴离子再生溶液的第一部分被从该交换床排出，并从再生循环中分离出来；
(h)保留每一部分阴离子再生溶液作为阴离子再生溶液的一部分用于接下来的循环中，其中编号m′的部分被保留用于下一循环中编号m′-1(m′减去1)的部分，其中2≤m′≤n′；
(i)通过以下流方向依次引入包括从1到q′编号的多个部分的置换冲洗液置换位于该阴离子交换床中的阴离子再生溶液，其中q′是＞1的整数，编号为q′的部分用新冲洗液；保留流出的置换冲洗液的第一部分用作下一循环的置换冲洗液的最后一部分，该最后一部分阴离子再生溶液的浓度被调节；保留流出的置换冲洗液的各个剩余部分用作下一循环置换冲洗液的一个部分，其中编号为p′的部分被保留作为下一循环的编号为p′-1(p′减去1)的部分，其中2≤p′≤q′；
(j)在串接的该阳离子交换床和阴离子交换床中以下流方向循环最终冲洗液，其中该阳离子交换床位于上游而该阴离子交换床位于下游；和
(k)再循环该最终冲洗液直到从阳离子或阴离子交换床排出的冲洗液的质量达到预定水平。
11．根据权利要求10的减少废水排放的方法，其中步骤(b)到(e)与步骤(f)到(i)同时进行。
12．根据权利要求10的减少废水排放的方法，其中该离子交换再生系统进一步包括在再生循环之前从工作流中过滤出杂质的过滤装置。
13．根据权利要求10的减少废水排放的方法，其中，在步骤(b)和(f)中，从回洗液中分离出来的流出物被保留用作部分最终冲洗液。
14．根据权利要求10的减少废水排放的方法，其中该离子交换再生系统进一步包括从如下一组中选出的一台或多台交换床：
在该阳离子交换床之前的金属选择性树脂交换床；
在该阴离子交换床之后的混和交换床型磨床；
在该阴离子交换床之前的弱碱阴离子交换床；
在该阴离子交换床之后的弱酸阳离子交换床，
其中对应于步骤(b)到(f)或步骤(f)到(i)的步骤在该一台或多台交换床上进行，且，在步骤(j)中，最终冲洗液通过该串接的一台或多台交换床进一步循环。
15．一种用于去离子和再生系统的装置，包括：
(a)包有阳离子交换树脂的阳离子交换床；
(b)包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该阴离子交换床串接于该阳离子交换树脂；
(c)用于存储在装置中循环的水或冲洗液的收集池，该收集池与该阳离子交换床和该阴离子交换床相连并可选地具有旁路管线以旁路该收集池，因此水或冲洗液可通过该收集池或该旁路管线环路循环；
(d)多个用来存储阳离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少编号n的容器具有化学注射器，每个容器与该阳离子交换床通过公共管线相连所以阳离子再生溶液可在环路中循环；
(e)多个用来存储阴离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少一个容器具有化学注射器，每个容器与该阴离子交换床通过公共管线相连所以阴离子再生溶液可在环路中循环；
(f)至少一个用来存储阳离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器被与存储阳离子再生溶液的容器并联并与用来存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阳离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；
(g)至少一个用来存储阴离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器被与存储阴离子再生溶液的容器并联并与用来存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阴离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；
(h)用于连接外部系统的一个存储室，该存储室被安置在，阳离子交换床的下游，由存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床形成的环路中；
(i)用于连接外部系统的一个存储室，该存储室被安置在，阴离子交换床的下游，由存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床形成的环路中；
(j)一个气体净化吹风机，被连接到该阳离子和阴离子交换床的顶端；
(k)一个用来回洗和再生的流控制系统，该系统能够如下控制再生循环：
(ⅰ)用来自该气体净化吹风机的气体净化该阳离子交换床中的溶液；
(ⅱ)以上流方向依次将从编号为1到n的容器中的阳离子再生溶液的各个部分引入到该阳离子交换床；
(ⅲ)排出从编号1的容器的流出部分到存储室，并向后移动来自编号2到n的容器的各个流出部分到编号1到n-1(n减1)的容器中，向前改变一个容器；
(ⅳ)以上流方向依次引入编号1到q的新冲洗液容器中的阳离子置换冲洗液的各个部分到阳离子交换床中；
(ⅴ)向后移动编号为1的容器中的置换冲洗液的流出部分到编号n的阳离子再生溶液的容器，向后移动编号2到q的新冲洗液的各个流出部分到编号为1到q-1(q减1)的容器中，循环中向前变化1号；和
(ⅵ)在阴离子交换床上执行相应于(ⅰ)到(ⅴ)的步骤；和(l)用于冲洗的流控制系统，该系统能够以如下方式控制冲洗循环
(ⅶ)以下流方向在串接的阳离子交换床和阴离子交换床循环收集池中的最终冲洗液。
16．根据权利要求15的用于去离子和再生统的装置，其中阳离子交换床位于上游且阴离子交换床位于下游。
17．根据权利要求15的用于去离子和再生系统的装置，进一步包括收集池下游的从工作流中过滤出杂质的过滤装置。
18．根据权利要求15的用于去离子和再生系统的装置，其中流控制系统(1)包括阴离子交换床下游的一个电导率监视仪，用来测量最终冲洗的中断时序。
19．根据权利要求15的用于去离子和再生系统的装置，进一步包括该阴离子交换床上游的颗粒状活性炭交换床。
20．根据权利要求15的用于去离子和再生系统的装置，包括下述交换床中的一台或多台：
在该阳离子交换床之前的金属选择性树脂交换床；
在该阴离子交换床之后的混和交换床型磨床；
在该阴离子交换床之前的弱碱阴离子交换床；
在该阴离子交换床之后的弱酸阳离子交换床，
其中该一台或多台交换床安置在装置中，可进行对应于步骤(ⅰ)到(ⅵ)的步骤，且，在步骤(ⅶ)中，最终冲洗液通过该串接的一台或多台交换床进一步循环。
21．一种用于去离子和再生系统的装置，包括：
(a)包有阳离子交换树脂的阳离子交换床；
(b)包有阴离子交换树脂的阴离子交换床，该阴离子交换床串接于该阳离子交换树脂；
(c)用于存储在装置中循环的水或冲洗液的收集池，该收集池与该阳离子交换床和该阴离子交换床相连并可选地具有旁路管线以旁路该收集池，因此水或冲洗液可通过该收集池或该旁路管线环路循环；
(d)多个用来存储阳离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少一个容器具有化学注射器，每个容器与该阳离子交换床通过公共管线相连所以阳离子再生溶液可在环路中循环；
(e)多个用来存储阴离子再生溶液的容器，该容器被放置成行并被从1到n编号，其中n是＞1的整数，至少一个容器具有化学注射器，每个容器与该阴离子交换床通过公共管线相连所以阴离子再生溶液可在环路中循环；
(f)至少一个用来存储阳离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器被并接于存储阳离子再生溶液的容器，并与用来存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阳离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；
(g)至少一个用来存储阴离子置换冲洗液的容器，和一个新冲洗液源；这些容器被并接于存储阴离子再生溶液的容器，并与用来存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床一起形成环路，这些容器和上述新冲洗液源被连到该阴离子交换床的底部并被从1到q编号，其中新冲洗液源被编号为＞1的整数q；
(h)用于连接外部系统的一个存储室，该存储室被安置在，阳离子交换床的下游，由存储阳离子再生溶液的容器和阳离子交换床形成的环路中；
(i)用于连接外部系统的一个存储室，该存储室被安置在，阴离子交换床的下游，由存储阴离子再生溶液的容器和阴离子交换床形成的环路中；
(j)一个用来回洗和再生的流控制系统，该系统能够如下控制再生循环：
(ⅰ)通过该阳离子和阴离子交换床以上流方向循环位于该
收集池中的回洗冲洗液；
(ⅱ)以下流方向依次从编号为1到n的容器中引入阳离子
再生溶液的各个部分到该阳离子交换床；
(ⅲ)在剩余在该阳离子交换床中的回洗冲洗液被推回该
收集池之后，移动从编号1的容器流出的部分到该收集池中，
并向后移动来自编号2到n的容器的各个流出部分到编号1到
n-1(n减1)的容器中，向前改变一个容器；
(ⅳ)以下流方向依次引入编号1到q的新冲洗液容器中的
阳离子置换冲洗液的各个部分到阳离子交换床中；
(ⅴ)向后移动编号为1的容器中的置换冲洗液的流出部分到
编号n的阳离子再生溶液的容器，向后移动编号2到q的容器
中的新冲洗液的各个流出部分到编号为1到q-1(q减1)的容器
中，向前变化1号；
(ⅵ)在阴离子交换床上执行相应于(ⅰ)到(ⅴ)的步骤；和(k)用于冲洗的流控制系统，该系统能够以如下方式控制冲洗循环
(ⅶ)以下流方向在串接的阳离子交换床和阴离子交换床
循环收集池中的最终冲洗液。
22．根据权利要求21的用于去离子和再生系统的装置，其中阳离子交换床(a)位于上游且阴离子交换床位于下游。
23．根据权利要求21的用于去离子和再生系统的装置，进一步包括收集池下游的从工作流中过滤出杂质的过滤装置；
24．根据权利要求21的用于去离子和再生系统的装置，其中流控制系统(k)包括阴离子交换床下游的一个电导率监视仪，用来测量最终冲洗的中断时序。
25．根据权利要求21的用于去离子和再生系统的装置，进一步包括该阴离子交换床上游的颗粒状活性炭交换床。
26．根据权利要求21的用于去离子和再生系统的装置，包括下述交换床中的一台或多台：
在该阳离子交换床之前的金属选择性树脂交换床；
在该阴离子交换床之后的混和交换床型磨床；
在该阴离子交换床之前的弱碱阴离子交换床；
在该阴离子交换床之后的弱酸阳离子交换床，
其中该一台或多台交换床安置在装置中，可进行对应于步骤(ⅱ)到(ⅵ)的步骤，且，在步骤(ⅶ)中，最终冲洗液通过该串接的一台或多台交换床进一步循环。
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