本发明属于化学水处理设备，具体地说是一种用于软化除碱离子交换器水处理设备。
背景技术：
软化除碱水处理设备是以离子交换树脂用来除去原水中的钙镁离子和碱性阴离子的设备。它主要用于中小工业锅炉的给水处理以及部分废水、污水领域中的水处理，所以它的使用范围大，目前我国已拥有工业锅炉40多万台，其中使用软化处理的较多，而使用软化又使用除碱的较少，对于未能除碱处理的给水会增加锅炉的排污率高达10-15％，因而会给锅炉带来大量的热损失和热水损失。据报导，有一台工业锅炉自改用软化除碱水处理后，一年可节省热能及热水的损失费用达45万元。
当前国内外现有的软化除碱水处理技术主要采用强酸树脂的h-na离子交换，其中h型交换器筒体内装填的树脂为强酸树脂，它可以除去水中的暂时硬度，永久硬度和中性盐等。但由于交换器结构上的原因仍导致其存在一些缺陷，例如，顺流再生固定床在再生时需要进行大反洗，树脂会乱层，因而它的出水质量最差和运行费用最高；70年代日本发明了逆流再生固定床，但它的空气顶压再生操作比较麻烦；至70年代中期德国发明了浮动床，其运行一月需要对树脂进行一次体外大反洗，不能间断运行，否则要重新再生，运行流速要>20m/h才能启动设备，需要设置树脂捕捉器和倒u型管等。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术所存在的缺陷，进而提供一种操作方便、没有反洗操作、不会发生树脂乱层的软化除碱离子交换器。
实现上述发明目的的技术方案是：所提供的软化除碱离子交换器具有一个h型交换器(氢型离子交换器)和一个na型交换器(钠型离子交换器)；
h型交换器的筒体顶部设有排气装置，筒体底部设有排水装置，筒体内从上向下依次设有与进水管连通的进水装置、弱酸树脂层、带有双头水帽的多孔板、白球填料层、强酸树脂层和底部排水装置，即筒体内腔被带有双头水帽的多孔板分隔为上室和下室；
na型交换器的筒体顶部设有排气装置，筒体底部设有排水装置，筒体内从上向下依次设有与进水管连通的进水装置、第一强酸树脂层、带有双头水帽的多孔板、第二强酸树脂层和底部排水装置，即筒体内腔被带有双头水帽的多孔板分隔为上室和下室，其中，第一强酸树脂层的装填高度小于第二强酸树脂层的装填高度；
h型交换器的进水管路通过旁路管道与h型交换器筒体底部排水装置的排水管连通后与除二氧化碳装置连通，除二氧化碳装置出水口与na型交换器的进水管连通；
h型交换器的下室白球填料层与强酸树脂层之间留有强酸树脂再生时的膨胀空间，na型交换器的多孔板与下室第二强酸树脂层之间留有第二强酸树脂再生时的膨胀空间，即所述膨胀空间的高度为下室第二强酸树脂由失效型转变为再生型膨胀的高度或由再生型转变为失效型所收缩的高度，这样作可以实现逆流压实再生树脂的目的。
本发明的h型交换器上室装填弱酸树脂，虽然只能除去水中暂时硬度中的ca、mg离子，但其工作交换容量高，容易再生，而下室装填的强酸树脂能除去永久硬度中的ca、mg离子，从而实现了强弱树脂联合应用的优势互补。本发明的na型交换器上室装填的树脂层高度小于下室树脂层的高度，当树脂失效时上室树脂就成为唯一的一种ca型失效树脂，因而就不会发生树脂乱层的问题。这是因为树脂失效时ca离子一定在上部，mg离子一定在下部，而水中所含ca离子量都是大于mg离子量，所以只要保持上室树脂层装填的高度小于下室树脂层的高度，就可以保证当树脂失效时上室树脂一定成为唯一的一种ca型失效树脂。
通常情况下上述h型交换器装填的白球填料层的高度最好为200-300mm。
为了更好地清洗树脂，本发明的h型交换器和na型交换器的上室树脂表层上方所留的树脂清洗空间高度均为上室树脂层高度的70-100％，如果树脂层较高，可倾向用高的数值(譬如90-100％)，如果树脂层较低可倾向用低的数值(譬如70-80％)。
本发明的h型离子交换器和na型离子交换器在树脂再生时，再生液都是从下而上由底部排水装置一直流通到上部排出废液的，所以本发明的进水装置在再生时又作为排液装置使用，交换器底部的排液装置在再生时又作为进再生液装置使用。
本发明与现有技术相比还具有如下优点：
1、当前软化除碱水处理的顺流再生固定床、逆流再生固定床和浮动床等的现有工艺需要在再生时进行一次或二次小反洗或需要运行约一月进行一次体内或体外大反洗，而应用本发明进行软化除碱水处理不需要单独的反洗操作，就能够清除掉上周期运行时进入树脂层内的微粒杂质和破碎的树脂，因而本发明的清洗效果好，树脂孔隙率好，树脂压实程度小，液流均匀，没有偏流和死角，阻力小，运行流速可高达40m/h；本发明操作程序少，仅运行、再生、置换、正洗4个步序，而现有工艺操作程序分别为5个、8个、6个程序。
2、由于应用本发明进行水处理时没有反洗操作，因而消耗的自用水率少，仅5％，比现有工艺节省5-10％；应用本发明进行水处理时消耗的年树脂量也是最低，仅2％，比现有工艺节省8-13％的树脂消耗量。
3、由于本发明多孔板与下室强酸树脂层之间均留有下室强酸树脂再生时的膨胀空间，利用树脂具有收缩膨胀的性能即可达到逆流压实再生好树脂的目的，不会出现悬浮再生、树脂乱层带来的问题，同时又能清洗好树脂。由于树脂再生时是逆流再生，新鲜的数倍理论量的再生剂首先会通过下室树脂，因而下室树脂可以取得最好的树脂再生度和良好的出水质量。
4、h型交换器使用的强酸树脂能够除去水中所有的钠离子，可以以泄漏na离子作为失效终点；而本发明所使用的强酸树脂，由于工艺要求不同，它可以以泄漏ca、mg离子作为失效终点，这样不但可以增加树脂的工作交换容量，而且不会影响中和水中碱度的作用，也有利于运行监督的控制。
5、本发明h型交换器不但可以除掉原水中的ca、mg离子而制出软化水，又可以通过离子交换产生强酸，排出的酸性水与来自旁路管道的原水混合后中和掉原水中的碱度，然后再一起通过除二氧化碳装置进入na型交换器进行第二次的na离子交换软化水处理，又一次的提高了出水质量，起到了二级钠离子交换器的作用。
6、本发明可以任意启动，不需要像浮动床那样>20m/h才能启动，也不需要设置树脂捕捉器和倒u型管。
附图说明
图1是本发明的运行系统结构示意图；
图2是本发明h型交换器结构示意图；
图3是本发明na型交换器结构示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的内容加以详细描述。
如图1所示，本发明主要由h型交换器2、na型交换器3及除二氧化碳装置1组成。除二氧化碳装置1主要由依次串联的混合器101、除碳器102和水箱103组成，h型交换器2的进水管路又通过旁路管道与h型交换器底部的排水管连通后与混合器101的底部连通，水箱底部通过泵104和管道与na型交换器3的进水口连接，水箱与泵104之间有出水阀105，旁路管道上设有旁路进水阀106，除碳器底部设有风机107。
如图2所示，本发明的h型交换器2的筒体有一块带双头水帽的多孔板201将筒体分割为上下两室，上室装填弱酸树脂202，下室装填强酸树脂203，筒体顶部装设有排气装置和空气阀204。上室的进水装置205为支母管式布水分配装置，它同时也是再生排废液装置。多孔板201下方为白球填料层210，筒体底部排水装置206为石英砂垫层布水分配装置，它同时也是再生液的分配装置。与h型交换器2的相关的主要构件有进水装置的进水阀207、与排水装置相连的出水阀208和进hcl再生液阀209。另外，多孔板201下方还留有供下室强酸树脂由失效型转变为再生型时的膨胀空间(图中未画出)。
如图3所示，本发明的na型交换器3的筒体有一块双头水帽的多孔板301，将筒体分隔为上下两室，并分别都装填强酸树脂，即上室装填第一强酸树脂302，下室装填第二强酸树脂303，筒体顶部设有排气装置和空气阀304。上室的进水装置305为支母管式布水分配装置，它同时也是再生排废液装置。筒体底部排水装置306为石英砂垫层布水分配装置，它同时也是再生液的分配装置。其它相关的主要构件有进水装置的进水阀307、与排水装置相连的出水阀308和进nacl再生液阀309。另外，多孔板301下方还留有供下室强酸树脂由失效型转变为再生型时的膨胀空间(图中未画出)。
本发明的h型交换器2和na型交换器3的上室树脂表层与进水装置之间的空间高度为上室树脂高度的80-90％。
结合图1对本实例的制水过程描述如下：
1、制水：先开h型离子交换器进水阀207和空气阀204，使原水进入h型离子交换器，当有水流出空气阀204后再关闭空气阀，然后水流通过进水装置205的布水由上而下流动，调整所需的运行速度(最高运行流速为40m/h)，水流依次通过上室弱酸树脂层、多孔板201、下室白球填料层210、强酸树脂层，最后通过底部排水装置206由出水阀208流出。流出的酸性水再与来自旁路进水阀106的原水合流进入混合器101(管式混合器)和除碳器102，由风机107去除二氧化碳，再进入水箱103，由泵104运行进入na型交换器3。同样，进入na型交换器3的水流经进水装置305的布水，再调整所需的运行流速(最高运行流速为40m/h)，再依次通过上室第一强酸树脂层、多孔板、下室第二强酸树脂层，最后通过底部排水装置306由出水阀308流出。当运行至出水水质接近或超过标准时，h型离子交换器和na型离子交换器同时停止运行，准备再生。
2、再生：h型和na型交换器同时再生。当再生h型交换器时先关进水阀207和出水阀208，开空气阀204，开进hcl再生液阀209，进2.5-3.0％重量百分比浓度的hcl再生液，以4-5m/h的再生流速由下而上流动，依次通过底部排水装置、下室强酸树脂层、多孔板和上室弱酸树脂层，再生废液由进水装置205排出，当进完给定的再生液量后停止进再生液，进行下一步的置换操作。
na型交换器再生的阀门操作过程与h型交换器相同，此时，由进nacl再生液阀309进5-8％浓度的nacl再生液，再生液以4-5m/h的再生流速由下而上流动，依次通过第二强酸树脂层和第一强酸树脂层，最后由排废液阀排出废液。当进完给定的再生液量后停止进再生液，进行下一步的置换操作。
3、置换：h型和na型交换器同时进行置换。进行h型交换器时，先关计量箱出口的再生液阀(图中未画出)，仍保持以4-5m/h流速进软化水，由进hcl再生液阀209进入，软化水由下而上流动，依次通过下室强酸树脂层203、多孔板201、上室弱酸树脂层202，最后由进水装置205的排废液阀排出废液，达到规定指标后停止进软化水。
进行na型交换器置换时的操作与h型交换器相同。先关闭出口的再生阀(图中未画出)，仍保持以4-5m/h流速进软化水，由进nacl再生液阀309进入，由下而上依次通过下室第二强酸树脂层303、上室第一强酸树脂层302，最后由进水装置305的排废液阀排出废液，达到规定指标后停止进软化水。
4、正洗：h型和na型交换器同时进行正洗，其操作过程与制水过程相同，即原水进入交换器的进水装置，由上而下流动，依次通过上室树脂和下室树脂，最后由交换器底部的排水装置和排水阀排出，直到出水水质达到规定的指标，正洗结束后交换器可作备用或投入运行。