专利名称：多流式离子交换器的制作方法
技术领域：
本发明属水处理技术领域。
有些条件下的离子交换所需树脂层高度较小。但是，如果真的按该高度填装，则设备空间利用率偏低，并且，当设备直径较大时，容易出现层面偏斜并造成偏流，如果是体内再生时，层高太低也不利于再生剂的充分利用。因此，在这些条件下，往往还得增加树脂层高度。但是，这又会使投资有所增加。
为了解决上述矛盾，已经有几种双流式离子交换技术问世。如双流式混合床(见《电力建设》1982年增刊1.65～73页)、双流式弱酸性树脂氢离子交换器(见中国专利局专利号(申请号)为88203310.7的实用新型专利)、双流式单种树脂离子交换器(见中国专利局专利号(申请号)为89201873.9的实用新型专利)。在这类双流式设备中，由于有两个树脂层并联运行，所以可使出力增加一倍。
受双流式离子交换技术的启发，并注意到某些条件下的离子交换，如对凝结水、蒸馏水和一级除盐水进行精处理等，其所需树脂层高度更小些，因此有可能在一台离子交换器中容纳更多个并联运行的树脂层，从而使设备的出力和空间利用率进一步提高。于是提出多流式离子交换器的构想。
多流式离子交换器可以是三流式、四流式、五流式等等。现以三流式、四流式为例，分别用附
图1和附图2对其主要结构和工作原理加以说明。附图中，箭头所示为工作时水流的方向，[1]为上部进水装置，[14]为交换器筒体，[5]为树脂层，[6]为层中出水装置，[11]为层中进水装置，[13]为底部出水或进水装置。
多流式离子交换器树脂层各层区高度可以相等，也可以不等。当采用体内再生时，越下面的层区应越厚一点，树脂粒度越不均匀和(或)越不易再生，其厚度逐层增加值应越大一点。
多流式离子交换器树脂层中的进水或出水装置的结构，应能使该装置上、下的树脂层相互连通。以便能够反洗整个树脂层并保证各层区均能填满树脂。其具体型式可以是一般的体内母管支管式，在通水量很大，且每层树脂较薄的情况下，也可以是体外母管向体内扦支管式、体内中心垂直母管水平伸出分母管支管式、或带滤水帽的双层孔板间通水的结构型式等。在最后一种型式时，为使双层孔板上下的树脂层相连通，可采用附图3或附图4的结构。该二图中，[24]和[25]分别为体外和体内树脂连通管，[26]为双层孔板，[14]为交换器筒体，[27]为体内中心进(或出)水母管，[28]为体外进(或出)水母管，[29]为滤水帽，[5]为树脂层，[30]为进(或出)水支管。
多流式离子交换器中的树脂层可以是阳、阴混合树脂，也可以是单种树脂。在装入混合树脂的情况下，应采用体外再生;在装入单种树脂的情况下，可以采用体内再生，也可以采用部分体内再生(其余移至体外再生)或全部体外再生。采用体内再生的多流式离子交换器，可以设计成再生液向下流过树脂层或向上流过树脂层的型式，还可以设计成由树脂层中进入后，分别向上和向下流过树脂层的型式。
多流式离子交换器的结构，除附图1、2所示外，还应设有反洗、正洗、排气、送入、送出树脂等操作所需的管道、阀门等，必要时还要安装通入压缩空气的管道、阀门等。当采用体内或部分体内再生时，还应有进再生液的管道、阀门等。此外，为了在制水时监督和调节各层区的流量，还应在进、出水管道上设置阀门和数目不少于层区数的流量计。
附图5以三流式体内再生单种树脂离子交换器为例，给出其具体结构。图中[1]为上部进水装置，[2]为反洗排水阀，[3]为再生液分布装置，[4]为进再生液阀，[5]为树脂层，[6]为层中出水装置，[7]为层中出水阀，[8]为出水母管，[9]为下部层区流量计，[10]为下部层区出水阀，[11]为层中进水装置，[12]为进压缩空气装置，[13]为底部出水装置，[14]为交换器筒体，[15]为排气阀，[16]为上部层区流量计，[17]为上部进水阀，[18]为进水母管，[19]为层中进水阀，[20]为中、下部层区总流量计，[21]为反洗进水阀，[22]为进压缩空气阀，[23]为再生废液和正洗水排出阀。此外，还应设置人孔、树脂孔、窥视孔、水取样点、压力测点、以及必要时在适当部位设置启停辅助阀等。
体内再生多流式交换器如树脂层上部反洗空间不足时，可设置部分树脂体外反洗罐，该设备可为多台相同的多流式离子交换器共用。
附图5所例举的三流式离子交换器，其主要操作方法是1、投入运行顺序开启上部进水阀[17]、层中出水阀[7]、层中进水阀[19]和下部层区出水阀[10]，然后调节各阀门使三个流量计都达到予定值(中、下部层区总流量计[20]与下部层区流量计示数之差为中部层区的流量)。
2、再生(1)反洗逐渐开启反洗进水阀[21]和反洗排水阀[2]，使树脂层展开约50%，维持一定时间。
当设有公用的部分树脂体外反洗罐时，可先将部分树脂送至该罐反洗，在交换器内树脂也反洗完后，再送回原交换器。
(2)进再生液开进再生液阀[4]和再生废液和正洗水排出阀[23]。
(3)置换维持进再生液操作所开各阀，停止送入再生液而只送入置换水(一般为无盐水)。
(4)正洗开上部进水阀[17]和再生废液和正洗水排出阀[23]，至正洗出水水质达到规定值。
在对出水水质要求很高、正洗时间偏长时，可分步开、关相应阀门冲洗层中进、出水装置、进压缩空气装置管内死角及下部层区出水阀[10]与交换器之间管内存水，由再生废液和正洗水排出阀[23]排出。
3、空气擦洗在再生前或运行中，若树脂层积污严重，可排水将交换器内水位降到接近树脂层面，开进压缩空气阀[22]和排气阀[15]，对树脂擦洗1～2分钟，然后正洗约2分钟。如此重复多次，至基本擦洗干净。
对体外再生和部分体内再生的多流式离子交换器，其再生操作有所不同，须将全部或部分树脂移到公用的体外再生装置中进行操作。其具体装置及操作方法可参考现有各种混床体外再生装置。在体外再生、清洗后，再送回多流式离子交换器中。
多流式离子交换器的显著优点是1、因设备出力大，可减少设备台数从而减少设备投资、占地面积及再生操作次数。
2、可允许降低树脂层厚度。这不但可减少投资和树脂年损耗量，对高水温的凝结水处理，还可以减少树脂溶出物及树脂碎屑对出水的污染。
3、当采用体内再生时，因各层区一起反洗、进再生液和正洗，所以自用水率降低而再生剂利用率提高。各层区平均出水水质比单流式顺流再生时好。
多流式离子交换器在凝结水精制处理中应用有突出的优点和广阔的应用前景。因为，目前世界各国的凝结水处理一直以混床为主，我国目前采用的也几乎都是混床系统。但是，混床再生时，因难以使阴、阳树脂彻底分开，使出水水质进一步提高和实现氨化混床运行发生困难。为了解决这些问题，已有许多复杂的体外分离-再生-混合装置问世，但也随之增加了凝结水处理系统的占地面积、投资、以及操作的复杂性。尽管如此，对上述问题的解决，仍不尽人意。为此，国外已有舍弃混床的分床式凝结水处理系统问世，如英国Portals公司开发的体外再生三室床“tripol”和西德Bayer公司开发的体内再生三床串联的复床系统。这两种系统都具有出水水质好和大大简化了再生操作的优点。所不足之处是，前者在较大出力大直径设备时必须采用较高树脂层，并且没能摆脱体外再生装置及操作，后者则需更高树脂层，并因设备台数过多和占地面积较大，使其推广受到限制。现如在分床式凝结水精处理系统中，采用阳、阴串联的体内再生多流式离子交换器，并在其后设备一必要时使水通过的后置体内再生多流式阳床，则可进一步克服上述国外两种分床式凝结水处理系统的缺点。
采用多流式离子交换器，需注意选用在离子交换过程中体积改变率尽量小的树脂。交换器内的树脂层区越多，这点就越重要。
权利要求
1.一种由交换器筒体[14]及其内部自上而下设置的上部进水装置[1]、树脂层中若干出水装置[6]和进水装置[11]、以及底部出水(或进水)装置[13]所构成的多流式离子交换器，其特征在于树脂层[5]被自上而下交错设置的进水和出水装置划分为三个或更多个可以并联通水运行的树脂层区。
2.如权利要求1所述的多流式离子交换器，其特征在于所述的树脂层[5]是单种树脂层。
3.如权利要求1所述的多流式离子交换器，其特征在于所述的树脂层[5]是混合树脂层。
全文摘要
多流式离子交换器中，除上部进水和底部进(或出)水装置外，树脂层中也有若干进水和出水装置。层中装置的结构都能使其上下的树脂层连通。整个树脂层被自上而下交错设置的进、出水装置分成多个层区。制水时各层区并联运行，相邻层区中的水流方向相反。设备内可装单种树脂也可装混合树脂；其再生可设计为体内式、部分体内式或体外式。该设备有占地少、出力大、省树脂和再生效率高的优点。
文档编号B01J47/00GK1100670SQ9311741
公开日1995年3月29日 申请日期1993年9月23日 优先权日1993年9月23日
发明者张澄信 申请人:张澄信