CN2102155U

CN2102155U - 一种离子交换处理装置

Info

Publication number: CN2102155U
Application number: CN90218797U
Authority: CN
Inventors: 许文海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-22

Abstract

本实用新型公开的一种离子交换处理装置是由一个多路阀控制一个离子交换柱及设于进水总管上的稳流装置等构成。在多路阀壳体的上下部有孔洞，阀芯上有导孔，通过阀芯转动使其上的导孔与阀壳体上的孔洞对位沟通；本装置可用微机控制系统对其水处理工艺全过程进行程序自动控制及用于本装置的盐液产生装置。具有产水量高；耗水、耗盐、耗电量低；节省原材料；设备简单；制造方便；容易控制；操作简便；可使再生盐液、清洗液、产水等从离子交换柱的两端进或出等优点。

Description

本实用新型涉及一种离子交换处理装置，特别是离子交换水处理装置，该装置由一个多路阀控制一个离子交换柱和连接管路及其上的稳流装置等构成。本实用新型还涉及一种用于水处理装置中的盐液产生装置。

中国发明专利CN85100681.1审定号：（CN1004193B）公开一种连续式离子交换处理方法，其目的是提供一种利用液相切换的连续式产水的离子交换水处理方法和设备。它是由一旋转阀控制多个离子交换柱，实现各柱按流程要求进行产水，进盐再生、清洗作业，各种作业分别在不同交换柱内同时进行，各柱作业的变换是通过旋转阀芯转动一个角度同时切换。众所周知，对交换柱内已失效的树脂进行再生处理或清洗所需液体量（再生液或清洗液的需用量）远小于经再生后的树脂可处理的软水量，一般再生液需用量与可处理的软水量之比约为1：80，清洗液需用量与可处理的软水量之比约为1：40，即自耗水量（包括配盐液及清洗用量）为产水量的3－5％。而该专利所公开的设备在作业时，一个离子交换柱从开始产水到被切换为其它作业工序的这段时间内，其它的离子交换柱（根据该专利所公开的情况，至少有两个离子交换柱）一直在向外排出再生液和清洗液，因此该专利在实际使用中造成了再生剂和清洗液有较大浪费的缺点（该专利的自耗水量大于10％）。该专利的第二个缺点是几个离子交换柱总是同时处于不同工作状态，当需要停床（尤其较长时间停床）时，由于各交换柱是处于不同的工作状态，（至少有一个交换柱处于待清洗状态），这恰恰是离子交换水处理工艺所必须避免的情况。该专利第三个缺点是由于自来水的压力是变量，因此在使用时只能依据对所产软水不断进行化学分析的结果来确定处理作业的切换时间，以保证产水质量，这就给控制操作带来极大不便。该专利第四个缺点是旋转阀只能正转（顺时针），不能反转（逆时针），当确定的切换时间不合适时（或某一工作状态不合适时），则无法倒转重新进行。此外，该专利中所用的旋转阀结构较复杂，制造较困难。

现有水处理设备（包括CN85100681.1发明专利）所用的压力盐罐普遍存在的缺点是所产盐液的浓度无法始终保持稳定值，由于这一缺点，直按影响对树脂进行再生处理的效果，进而影响所产软水的质量。

本实用新型的目的在于克服上述设备及现有水处理设备技术的不足；提供一种节水、节电、节盐和节省原材料；结构更为简单；制造更容易；在使用中操作简便、容易控制；保证产水质量的离子交换水处理设备和一种始终能确保所产盐液为饱和浓度的盐液生产装置。

本实用新型通过如下措施实现

本实用新型是由一个多路阀控制一个离子交换柱和连接管路等组成的离子交换水处理装置，在本装置的总进水管上设有稳流装置。多路阀是由固定不动的阀壳体、设于阀壳体中的能转动的锥形阀芯、固定在阀芯上的凸轮和固定在阀壳体上的触点开关等构成。在阀壳体和阀芯上有按工艺需要所设的对应孔洞，通过阀芯的转动使其上的孔洞分别与阀壳体上的孔洞对位沟通。用管路把一个多路阀与一个离子交换柱相连接，即由单阀控制单柱。在阀壳体的上部和下部有按工艺需要所设数目相同的两排孔洞（也可以在阀壳体的下“或上”部内侧或衬套外侧设有分别与壳体下“或上”部的一个孔相贯通的槽，且各槽之间互不相通），阀芯上有按工艺需要所设的可将阀壳体上下部两排孔洞对位沟通的导孔，进水管、再生盐液管、软水管、废水排放管和离子交换柱等分别与阀壳体上的孔洞相连接，使液流可经阀壳体上的孔洞和阀芯上的导孔进出交换柱。

在阀壳体和阀芯之间衬有衬套，衬套和阀芯是用耐腐蚀和耐磨损材料制成，如不锈钢、铜合金、工程塑料等。

在阀芯上设有凸轮，凸轮端面与阀壳体端面之间设有滚珠，阀壳体上设有与凸轮的凸出端相配合的触点开关，用凸轮随阀芯转动来操作触点开关产生相应的水处理工位的换位运行停止和显示信号。

本实用新型的装置中有晶体振荡器、微型计算机、储存器、显示器、键盘等执行机构构成控制系统。

总进水管上设置的稳流装置如自动调压阀、高位水箱、定量泵等。

本实用新型的盐液产生装置是由在一个容器内设置的隔板使其分隔成至少两个容室和连接管及在管路上设有自动调压阀、逆止阀、射流器等构成。有通道和管路把各室连通，在各容室中装满盐。水从各室的盐中串联流过，当一部分室内的盐用完时，另一部分室内的盐仍是满的，则可打开阀盖装盐。在出盐液管上设有自动调压阀，这样当水串流各室时，不会因流经一部分室的盐不断减少和阻力减少（出盐液压力增加）而使盐液浓度逐渐变稀，因此所产盐液浓度始终是饱和浓度，这就可以始终保持还原剂的浓度是稳定的。又因在饱和盐液和自来水配制还原剂处装设有射流器，介决两个压力的不同，在进盐罐和配还原剂的自来水管上，装设逆止阀、防止盐液倒流。

本实用新型的优点：

1、本实用新型的装置可以完全避免再生液和清洗液的浪费，因此本装置自耗水量很低，根据对实施例的实侧数据，其自耗水量（再生液及清洗液总和）占产水量的3－5％。

2、本实用新型由于在总进水管上装设有稳流装置即自动调压阀或高位水箱或定量泵等，使进入装置的水压稳定，流速也就稳定，因此在单位时间内流经装置的液体量基本是一恒定值，使对水处理工序的控制可简化为对作业时间的控制，所以本装置的操作控制极为简单方便，且能保证产水质量，当采用微机控制系统时，可完全实现自动控制。

3、本实用新型的装置，可随意用手工操作或微机控制避开交换柱在进盐再生和清洗阶段停床，即可以随意选择最有利的工作状态停床，而且可以在一次还原好的交换柱中根据需要可多次停床和供水。而CN85100681.1专利所公开的方法和设备是无法做到的。

4、本实用新型由于多路阀阀芯和阀壳间的衬套和阀芯是用耐腐蚀和耐磨损材料制成，因此多路阀的耐磨性大大增加。此外，当多路阀使用一段时间磨损严重时，可用更换衬套及阀芯的方式修复，因此使多路阀的使用寿命大大延长。

5、本实用新型的多路阀结构更为简单，制造更容易。

6、由于本实用新型多路阀的特殊结构，使水处理工艺的变换较容易，若将多路阀的进水、排水等管路的连接方式重新排列或将多路的孔洞重新更改。即可改变水处理工艺。当采用微机控制系统时，还可以利用改变控制程序的方法改变水处理工艺。

7、本实用新型的装置可使再生液、清洗液及软水从离子交换柱的不同方向进入柱内以及多路阀设有零工位，因此可随意根据需要进行松床，从而避免影响清洗效果的弊病。

8、本实用新型的多路阀芯可以正反转以及有所设的零工位，因此当产水、进盐、正洗、反洗等所预定的时间不合适时，可任意按需要正反转到零工位停机或进行更改，更改后从新运行，而CN85100681.1专利则做不到。

9、本实用新型可以用于现有全部旧的水处理设备上，以便改造现有的旧设备、而CN85100681.1专利所公开的方法和设备是无法实现的。

10、本实用新型的装置所用盐液产生装置可确保始终产生饱和浓度的盐液，利用这种盐液可以很方便的根据水处理工艺要求配置始终符合要求的还原剂，从而保证了树脂还原再生的效果。

本实用新型以下结合实施例和附图作进一步说明

图1为实施例中多路阀、离子交换柱和连接管路等的示意图。

图2为多路阀的D－D剖面示意图

图3为图2的A－A剖面图

图4为图2的B－B剖面图

图5为图2C－C剖面的凸轮示意图

图6为微机控制系统电气原理总图

图6_A为图6的X－X部分

图6_B为图6的Z－Z部分

图7、8为微机控制程序示意图

图9为盐液产生装置示意图

图10为盐液产生装置示意图的A－A剖面图

由图1可见，在进水管1上设有自动调压阀2，进水管1、盐液管3、软水管5和排水管6与阀4上部的孔相接，离子交换柱7用管路与阀4下部的孔相接，阀4上有减速器15和电机D。

图2、3、4、5为多路阀4的结构图，阀4是由阀芯9、衬套14、阀壳8、凸轮17和触点开关18构成。阀4的壳体8的上部开有序号为21－28的八个工位孔洞，并在孔21和28之间、孔22和23之间、孔24和25之间、孔26和27之间分别设有四个无孔零工位31，共12个工位，在阀壳体8的下部设两个孔洞29和30，并在其内侧（或衬套14的外侧）有两个互不相通的半环槽12和13，其中槽12和孔29沟通，槽13和孔30沟通，阀芯9上设有导孔10和11，在阀芯9和阀壳体8之间有固定在阀壳体8上的铜合金衬套14，衬套14上部有与阀壳体8上部完全重合的8个孔及4个无孔零工位，衬套14下部有与上部一一对应的8个孔及4个无孔零工位，并且其中四个孔与阀壳体8上的槽13沟通，另四个孔与槽12沟通。当然，衬套下部也可开成与阀壳体8内侧所设的半环槽完全对应重合的半环槽，但是采用本图示的衬套结构可提高阀芯和衬套间的密封性。利用阀芯的转动，其上的导孔10和11可将阀壳体上下部的孔和孔（或槽）分别一一对应沟通。阀4上所设的固定在阀芯9上的凸轮17，其凸起端19、20的位置分别与阀壳体上的工位一一对应、且数量相同，共12个。当这些凸起端分别与固定在阀壳体8上的一组触点开关18相接触时，可使多路阀的换位运行停止和显示多路阀所处的工作位置。阀壳体8的下端面与凸轮17上的端面之间有滚珠，且滚珠在凸轮17和阀壳体8的环形槽16内。当凸轮随阀芯转动时，则凸轮与阀壳体之间是滚动摩擦。

进水管1与多路阀阀壳体8上的孔22、23、24相接，盐管3与孔21相连接，排水管6与孔25、26、27相连接，软水管5与孔28相连接；离子交换柱7的上下管分别与阀壳体8下部孔29和30相连接。

图6为本实施例的微机控制原理图，它是由微型计算机（本例中采用单片机8039）、存储器EPROM2732和273）、接口电路（74LS373）、晶体振荡器（4MHZ）、显示器、10位键盘、控制继电器J_A和J_B、驱动继电器J₁和J₂及供电电路、隔离电路等构成。用电感（L₁、L₂）、变压器（B₁、B₂、B₃）和电容等构成交流泸波电路，用直流稳压器（7812、7805）输出直流，并使用了单片机的掉电方式，以避免应用中突然断电丢失数据。系统中的G₁和G₂为控制电机正反转的光电隔离元件，G₃、G₄和G₅分为起始位、工位和水位（软水贮罐的水位显示装置在图中没有涉及）的光电隔离元件。采用这些手段可以避免因受干扰而误动作。单片机8039使用晶体振荡器，工作时将在A／D（地址／数据）上分时输出地址和输入程序，并按输入的程序运行。通过接口4向微机送入阀4的起始位、工位、水位开关信号。通过接口8和光隔离元件控制驱动继电器J₁和J₂的通或断，并通过J₁和J₂控制J_A和J_B使电机D正转、反转或停止。接口1用于输入程序，接口2用于显示状态及作业时间。

图7和图8为程序控制示意图，在图中、A为进盐工位21的工作时间，B为进盐浸泡（松床）的循环次数，C为进盐浸泡（松床）在零工位的停留时间；D为正洗工位22的工作时间，E为正洗松床循环次数，F为正洗松床在零工位的停留时间；G为反洗工位23的工作时间，H为反洗松床循环次数，I为反洗松床在零工位的停留时间；J为产水工位24的工作时间，K为软水供水次数。L为每次供水后在零工位的停留时间，M为供完软水一个循环周期在零工位的停止时间。

以上是全功能各工位的工作程序，若在运行中不需要全功能时，可在不需要的程序工位上（时间和次数）输入0，即可越过不需要的工位。

图9和图10是为了配置始终保持稳定浓度的还原剂的盐液产生装置，是由隔离板33把盐罐32隔成了容积相等的两室及其上的两阀座36、38、两阀盖37、39和连接管路及其上的射流器65、逆止阀63、阀门等构成。管52把室35下部孔57与阀座36的孔41接通，管53把室34下部孔56与阀座38的孔47接通，进水管55分别与阀座36的孔40和阀座38的孔46接通，饱和盐液出液管54分别与阀座36的孔42和阀座38的孔48接通，两阀盖37和39上分别开有槽43、45、49、51和孔44、50，其孔44和50分别与两室34和35相通，两阀盖37和39上的槽43、45和49、51根据需要分别与两阀座36和38上的孔40、41、42和46、47、48相沟通，两排污阀58和59分别设在两室34和35的底部，在连接管路1、54、55、3上分别装有逆止阀63、自动调压阀64、射流器65、阀门60、61、62、66。

由图1可见，在进水管1上装设有自动调压阀2，使进入系统中或从系统中出的液体的压力始终是稳定值，因此液体的流速也是稳定值，不受供水管网中压力变化的影响，所以离子交换柱中树脂可进行处理的水量和进行还原再生所需的再生液量以及进行清洗所需的水量也都始终是稳定值，可根据各工序确定的流量（或流速）换算为相应的时间，这就可以用控制各种工序所需时间来控制水处理的全部水处理过程，（即当某一工序的处理时间等于由试验所确定的处理时间时，便进入下一工序）。又由于采用了微机控制系统可把各工序的时间程序输入计算机，所以能实现全自动控制。

本实施例所采用的一种水处理工艺和工作原理及其控制方法如下：

水处理工艺安排如下：

A、进盐再生

D、正洗（顺向冲洗）

G、反洗（逆向冲洗）

J、产水（供给软水）

1、进盐再生：

当本装置阀4的阀芯9的导孔10转到阀壳8的孔21工位时，则配好的再生盐液（浓度为8％）经管3、孔21、10入槽12，经孔29进入交换柱7内，由交换柱7中排出的废液经孔30入槽13，经孔11、25和管6排出。

当进盐再生时间等于输入计算机内的预定时间时，微机8039发出指令，令电机D顺时针带动阀芯9使其孔10转到阀壳22工位，同时凸轮17相应凸起端与触点开关18相接触、产生信号使电机停转、装置转入正洗工序。

2、正洗

正洗液体（或水）经管1、孔22、10入槽12、经管孔29进入交换柱7内，由交换柱7中排出的废液经孔30入槽13、经孔11、26和管6排出。

当正洗时间等于输入计算机内的预定时间时，微机8039发出指令，令电机D顺时针带动阀芯9使其孔10转到阀壳23工位，同时凸轮17相应的凸起端与触点开关18接触，产生信号使电机停转，装置转入反洗工序。

3、反洗：

反洗液体（或水）经管1、孔23、10入槽13，经孔30进入交换柱7内，由交换柱7中排出的废液经孔29入槽12，经孔11、27和管6排出。

当反洗时间等于输入计算机内的预定时间时，微机8039发出指令，令电机D顺时针带动阀芯9使其孔10转到阀壳24工位，同时凸轮17相应的凸起端与触点开关18相接触，产生信号使电机停转，装置转入产水工序。

产水：

被处理液体（或水）经管1、经孔24、10入槽13，经孔30进入交换柱7内，由交换柱7中出来的软水经孔29入槽12，经孔11、 28和管5对外供应合格软水（或进入贮水箱中）。

当产水时间等于输入计算机内的予定时间时，微机8039发出指令，令电机D顺时针带动阀芯9使其孔10转到阀壳25工位，同时凸轮17相应的凸起端与触点开关18相接触，产生信号使电机停转，装置进入进盐再生工序（或进入零工位等待命令）。如此完成一个循环周期。

如果工艺中需要有多次（二次以上）进盐浸泡、正洗松床、反洗松床等作业和调整某一作业工序的予定时间，可按需要，正或反转到四个零工位中的一个相邻的零工位上停机，然后根据需要和工艺要求重新输入修改后的新程序，则微机控制系统可按新程序执行，装置按新程序运行。

此外，本实用新型还可改变阀4上各孔的位置和数量以及不同的排列方法或与管路的不同连接方式，实现更改水处理工艺的目的。

本实施例的一种盐液产生装置的工作程序如下：

关闭阀60和61，打开阀盖37和39，把盐装满两室34和35，把阀盖37的槽43与阀座上的孔40和槽45与阀座上的孔41、42对应相沟通，再把阀盖39的槽49、51与阀座38上的孔47、48对应沟通，然后压紧阀盖，打开阀60和61，调整自动调压阀64和阀62及66（一次性调整），使盐液浓度达到工艺要求8％（5——10％），自来水由管1经阀60、管55、阀座孔40（阀座孔46被堵死）、阀盖37的槽43、孔44进入室34，穿过室34盐层的盐液由室34下部孔56、管53经阀座38的孔47、阀盖39的槽49、孔50进入室35，穿过盐层的饱和盐液由室35下部孔57、管52经阀座36的孔41、阀盖37的槽45、阀座36的孔42、管54（阀盖槽51被堵死）、调压阀64、阀61、66进入射流器65与来自管1经阀62的自来水混合为符合要求的（调整阀62和66）还原剂（盐液浓度为5－10％）进入管3。当室34内的盐用完（室35的盐仍为满的）时，关闭阀60和61，打开阀盖37和39，把盐装满室34，然后把阀盖37和39在原来位置上同时顺时针转90°，使阀盖37的槽43、45分别与阀座36的孔41、42对位沟通，阀盖39的槽49、51分别与阀座38的孔46、47、48对位沟通，然后压紧阀盖，打开阀60和61，自来水由管1经阀60、管55、阀座孔46（阀座孔40被堵死）、阀盖39的槽49、孔50进入室35，穿过室35的盐层的盐液经室35下部孔57、管52阀座36的孔41、阀盖37的槽43、孔44进入室34，穿过室34盐层的盐液经室34下部孔56、管53、阀座38的孔47、阀盖39的槽51、阀座38的孔48、管54（阀座孔42被堵死）、调压阀64、阀61、66进入射流器与管1经阀62来的自来水混合为符合要求的还原剂进入管3。当室35的盐用完时，关闭阀60和61，打开阀盖37和39，把盐装满室35，然后把阀盖37和39在原来位置上同时逆时针转90°后压紧。打开阀60和61。重复上述过程，这样使盐液至少穿过一室的盐层，故始终保持饱和浓度，且在管54上装设有自动调压阀，使其进入射流器65的饱和盐液压力始终保持稳定，故流速也是稳定的，因此其流量是一稳定值，与管1来的稳定流量的自来水混合后的还原剂的流量也是一稳定值。这就能始终保证离子交换处理装置的还原效果。本盐产生装置的另一实施例也可以把一罐两室改为两个盐罐。

本实施例的有关参数及其在实际使用运行中测试的有关数据如下：

电机功率：400瓦；转速：1450转／分

减速箱速比：1：1225

离子交换柱：直径为159毫米；高1600毫米。

占地面积：0.6平方米

总重量（包括盐罐）：160公斤

产水量：2T／时

被处理水硬度：6——12毫克当量／升

被处理水压力：2——2.5公斤力／厘米²

装置自耗水量：3——5％（包括配盐液和清洗用水）

耗盐量：70——120克／毫克当量／升

树脂用量：25公斤

产水质量：硬度≤0.04毫克当量／升

做为本实用新型的另一实施例，也可使用上述实施例中图1、2、3、4、5、9、10的多路阀、离子交换柱及盐罐等装置，而不使用微机控制系统。采用人工手动操作或者采用时间继电器等来实现操作控制。

Claims

1、本实用新型是一种离子交换处理装置，其特征在于由一个多路阀控制一个离子交换柱和连接管路组成，多路阀由固定不动的阀壳体和设于阀壳体中可转动的锥形阀芯，在阀壳体和阀芯上有按工艺需要开设的对应孔洞，通过阀芯的转动使其上的孔洞与阀壳体上的孔洞对位沟通，在进水总管上设有稳流装置，阀壳体上下部有按需要开设的孔洞及无孔零工位，阀芯上设有按需要可将阀壳体上下部孔洞对位沟通的导孔，液流可经阀壳体上的孔洞和阀芯上的导孔进入和排出离子交换柱。

2、根据权利要求1所述的离子交换处理装置，其特征在于其中的多路阀的阀壳体和阀芯之间衬有耐腐蚀和耐磨损材料制成的衬套，且固定在阀壳体内。

3、根据权利要求2所述的离子交换处理装置，其特征在于其中的多路阀的阀壳体有按需要开设的孔洞，并在阀壳体内侧（或衬套外侧），有按需要开设的分别与阀壳体下（或上）部的一个孔相贯通的槽，且各槽互不相通。

4、根据权利要求3所述的离子交换处理装置，其特征在于其中的多路阀的阀芯上设有凸轮，凸轮上设有与阀壳体上所设的工位相对应的凸起端及环形滚珠槽。凸轮与阀壳体端之间有滚珠，阀壳体上有环形滚珠槽及与凸轮凸起端相配合的触点开关。

5、根据权利要求1、2、3、4所述的离子交换处理装置，其特征在于装置中有晶体振荡器、微型计算机、存储器、显示器、键盘构成的控制系统。

6、一种用于离子交换水处理装置的盐液产生装置，其特征在于在一容器内设有隔板，使其隔成至少两个室，盐液产生装置的进水、出盐液及各室间的相通是用管路和阀盖上的槽连接，上端设有阀座，其上设有分别与进水管、出盐液管及各室串联沟通管相连接的孔，阀盖上设有与阀座及室相沟通的槽及孔，其连接管路上设有射流器和逆止阀及自动调压阀。