一种水处理用树脂流化床系统的制作方法

1.本实用新型属于水处理用树脂技术领域，特别涉及一种水处理用树脂流化床系统。


背景技术：

2.离子交换树脂在化工、医药、生化等生产过程中应用广泛，它可用于脱除混合溶液中的盐类杂质或分离部分有机杂质。在给水、各类废水及生化尾水的深度处理中，常采用离子交换与吸附树脂对水中的有机物、无机物进行富集分离，以达到对原水的脱色、脱臭、软化及去除微量有机物和重金属，进而满足给水标准或废水排放标准的目的。
3.但是离子交换树脂在使用一段时间后，由于离子交换能力或吸附有机物达到饱和需要停机进行树脂再生和清洗。离子交换树脂的再生主要是指向装有使用过的离子交换树脂的离子交换柱中通入再生液以恢复树脂的离子交换能力的过程。
4.然而普通的离子交换树脂设备通常为单体设备，离子交换树脂再生期间不能进行原水处理过程(即停机)。水处理过程中，为了达到原水净化标准，需要使水和树脂有充分的接触时间和较大的接触面积，如果采用普通离子交换树脂设备，即固定床树脂，由于树脂堆积在一起(即固定不动)，需要使树脂层保持一定的高度(即较多的树脂)，这样水在以一定的流速流过树脂层的时候才能使交换反应进行充分。上述水处理过程中不但存在预处理工序复杂、树脂用量多、设备投资大、运行费用高的问题，而且单体设备难以连续运行，同时树脂再生液使用量大，再生效率较低。
5.现行采用的离子交换树脂的再生方法中再生液以及清洗液主要都是由离子交换树脂塔顶部加入自上而下通过树脂床层的。离子交换树脂在正常投用状况下也是采用物料自上而下的加入方式。在这种加料方式下，由于流体的流动而对树脂床层产生持续的向下的作用力，在这个力的作用下，树脂颗粒间的空隙率越来越小，树脂床层也会越来越紧，从而在树脂床层内部形成板结、沟流现象，流体都会优先经过这些阻力较小的沟流缝隙而穿过床层，进而导致液体与树脂颗粒的接触时间变短，接触不充分，两者之间的传质过程作用减弱。这样会使得树脂在清洗过程中，盐类杂质及吸附的有机杂质清洗不充分，后续的再生过程中，也很容易导致离子交换树脂再生的不完全，从而使得离子交换树脂床层需要频繁切换进行再生，增大了药剂消耗、能耗以及环保的投入，同时影响了产品质量的稳定。
6.申请公布号为cn1329942a的中国发明专利申请公开了一种离子交换树脂再生的方法，该方法将使用过的离子交换树脂装填在再生塔中，重复至少两次包括下列的步骤：再生剂水溶液从再生塔顶部向下通过再生塔，之后，超纯水从再生塔底部向上通过再生塔，该方法可以较均匀地再生离子交换树脂。申请公布号为cn101224436a的中国发明专利申请公开了一种离子交换树脂的再生方法，该方法将解析液通入装有离子交换树脂的离子交换柱中以除去吸附或牢固结合在树脂上的杂质离子和将再生液逆流通入离子交换柱以恢复使离子交换树脂的离子交换能力。解析液和再生液分别采用顺流和逆流的方式先后通入离子交换柱中。该方法可使离子交换柱的柱效得到提高。
7.但上述两种方法仅在超纯水加入或再生液加入这一步采用逆流加入方式而使树脂形成流化床，使得流化床中液体与树脂间的传质效果明显改善，但是在原水处理过程中仍存在传质效率低的问题。并且，上述再生方法在离子交换树脂需要再生时，需要将原水处理设备停机，然后将待再生的离子交换树脂转移至再生塔，导致原水处理过程不能连续进行。并且现有的离子交换树脂设备属于固定床树脂，其中的树脂处于堆积状态，在运行过程中不断受到挤压，对原水中悬浮固体耐受力低，容易出现堵塞，处理能力降低等问题；现有的固定树脂床，在一定工况下对树脂工作层高度有要求，因而树脂床底部的树脂交换容量不能完全释放，存在树脂用量大、再生频率高、再生药剂消耗量大的问题；另外，在运行周期内，会随树脂吸附量不断增加，树脂逐渐趋于饱和，使产水水质不断下降。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种水处理用树脂流化床系统，以提高原水处理过程的传质效率并实现水处理过程中树脂工作、再生、清洗的连续化。
9.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种水处理用树脂流化床系统，所述系统包括树脂流化工作罐、树脂流化再生罐以及树脂流化清洗罐；所述树脂流化工作罐，用于水处理，水从树脂流化工作罐底部进入，使树脂流化工作罐中的树脂床呈流化状态；所述树脂流化再生罐，与所述树脂流化工作罐连接，用于接收并再生来自树脂流化工作罐且脱水后的树脂，用于再生树脂的再生液从树脂流化再生罐底部进入，使树脂流化再生罐内的树脂呈流化状态；所述树脂流化清洗罐，与所述树脂流化再生罐连接，用于接收并清洗来自树脂流化再生罐且脱再生液后的树脂，用于清洗树脂的清洗水从树脂流化清洗罐底部进入，使树脂流化清洗罐内的树脂呈流化状态；所述树脂流化清洗罐的树脂排出口与所述树脂流化工作罐的树脂进口连接，用于将清洗后的树脂回用至树脂流化工作罐。
11.优选地，所述树脂流化工作罐的顶部设有第一树脂进口和产水出口，底部设有原水进口和第一流化床树脂出口；所述树脂流化再生罐的顶部设有第二树脂进口和再生液出口，底部设有再生液进口和第二流化床树脂出口；所述树脂流化清洗罐的顶部设有第三树脂进口和清洗水出口，底部设有清洗水进口和第三流化床树脂出口；所述第一流化床树脂出口通过第一固液分离器与第二树脂进口相连；所述第二流化床树脂出口通过第二固液分离器与第三树脂进口相连，所述第三流化床树脂出口通过流体输送装置与第一树脂进口相连。
12.优选地，所述树脂流化工作罐、树脂流化再生罐以及树脂流化清洗罐的内部均设置有下凹形树脂筛网，所述树脂筛网的横截面上端大、下端小，所述树脂筛网分别与第一流化床树脂出口、第二流化床树脂出口、第三流化床树脂出口通过管道连接。
13.优选地，所述第一固液分离器、第二固液分离器为旋流分离器，所述第一流化床树脂出口与第一固液分离器之间连接有流体输送装置，所述第二流化床树脂出口与第二固液分离器之间连接有流体输送装置。
14.优选地，所述流体输送装置为泵；优选地，所述泵为隔膜输送泵。
15.优选地，所述系统还包括再生液储存装置，其中，所述再生液出口与所述再生液储存装置连接，以将所述树脂流化再生罐中的再生液回收至再生液储存装置中。
16.优选地，所述第一固液分离器的液体出口与清洗水进口相连。
17.优选地，所述第二固液分离器的液体出口与再生液进口相连；优选地，所述第二固液分离器的液体出口与再生液储存装置连接，以将来自第二固液分离器的液体回流至再生液储存装置。
18.优选地，所述第一树脂进口、第二树脂进口、第三树脂进口中的一个或两个或三个通过向罐内延伸的管道连接有树脂分布器。
19.所述原水进口、再生液进口、清洗水进口中的一个或两个或三个通过向罐内延伸的管道连接有布水器。
20.优选地，所述泵与第一树脂进口之间的管道上设置有止回阀；优选地，所述树脂筛网为锥形、漏斗形或半球形。
21.与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：
22.本实用新型的水处理用树脂流化床系统采用树脂流化床设计，使树脂完全实现流态化，使树脂在树脂流化工作罐、树脂流化再生罐和树脂流化清洗罐之间进行依次连续的转移，实现树脂床运行、树脂再生和树脂清洗等工作过程的连续进行，避免系统周期性停机，提高设备工作效率；本实用新型的水处理用树脂流化床系统中，树脂形成流态化运行，使树脂利用率大大提高，同时树脂能够及时再生、清洗，保证产水水质在运行过程中始终保持稳定；并且，本实用新型无需设置备用树脂床，树脂床内无树脂堆积，大大减少了树脂用量，节约了药剂消耗；另外，对于水质较差的原水(例如悬浮物较多时)，使用树脂固定床处理会使固定床的工作压力上升较快(即引起树脂固定床堵塞)，而树脂流化床的设计对原水进水要求大大降低，减少了树脂清洗的频率和清洗水量，减少了废水的排放，具有明显的经济、环保效益。
23.可以理解的是，可用通过树脂流化工作罐、树脂流化再生罐和树脂流化清洗罐之间的落差实现树脂从树脂流化工作罐流向树脂流化再生罐，以及树脂从树脂流化再生罐流向树脂流化清洗罐。
24.优选采用泵送装置实现树脂在树脂流化工作罐、树脂流化再生罐和树脂流化清洗罐之间的连续运移，并采用旋流分离器实现树脂与液体的固液分离，旋流分离器的结构简单紧凑、无需外加动力、处理量大、操作费用低。由于旋流分离器是靠离心力将密度稍大的树脂短暂滞留在分离器内，而液体在压力作用下快速通过分离器，从而实现固液分离的，因此，进入旋流分离器的流体需要具有一定的流速，当使用旋流分离器进行固液分离时，在树脂与液体进入旋流分离器之前，泵送装置能够为流体提供一定的动力，即对其进行加速。
25.优选采用隔膜自吸泵实现树脂在工作罐、再生罐和清洗罐之间的运移，隔膜自吸泵具有自吸能力强、扬程高的特点，尤其是隔膜自吸泵无旋转部件，通过性能好，允许通过最大颗粒直径达10毫米，流体无剪切流动，对输送物损伤小，可大大避免树脂流态化过程中对树脂的机械损伤。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
27.图1是本实用新型的水处理用树脂流化床系统的结构示意图；
28.图1中，1：原水泵；2：树脂流化工作罐；3：原水进口；4：布水器；51、52、53：树脂筛网；6：树脂分布器；71：第一树脂进口；72：第二树脂进口；73：第三树脂进口；8：产水出口；91：第一流化树脂出口；92：第二流化树脂出口；93：第三流化树脂出口；101：第一固液分离器；102：第二固液分离器；11：再生液储存装置；12：再生液泵；13：再生液出口；14：树脂流化再生罐；15：树脂清洗输送泵；16：止回阀；17：清洗水出口；18：树脂流化清洗罐；19：树脂返回输送泵；20：树脂再生输送泵；21：再生液进口；22：清洗水进口；a：原水；b：产水；c：清洗废水。
具体实施方式
29.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，比如管道、设备等，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.参见图1，本实用新型提供一种水处理用树脂流化床系统，包括用于原水处理的树脂流化工作罐2，用于再生树脂的树脂流化再生罐14，以及用于清洗再生后的树脂的树脂流化清洗罐18，三者结构相似，均具有位于罐底部的原水进口3、布水器4、流化树脂出口以及树脂筛网(具体为第一流化树脂出口91与树脂筛网51、第二流化树脂出口92与树脂筛网52、第三流化树脂出口93与树脂筛网53)。原水从树脂流化工作罐2底部进入，使树脂流化工作罐2中的树脂床呈流化状态；树脂流化再生罐14，与所述树脂流化工作罐2连接，用于接收并再生来自树脂流化工作罐2且脱水后的树脂，用于再生树脂的再生液从树脂流化再生罐14底部进入，使树脂流化再生罐14内的树脂呈流化状态；树脂流化清洗罐18，与树脂流化再生罐14连接，用于接收并清洗来自树脂流化再生罐14且脱再生液后的树脂，用于清洗树脂的清洗水从树脂流化清洗罐18底部进入，使树脂流化清洗罐18内的树脂呈流化状态；树脂流化清洗罐18的树脂排出口与所述树脂流化工作罐2的树脂进口连接，用于将清洗后的树脂回用至树脂流化工作罐2。
33.具体的，树脂流化工作罐2的顶部设置有产水出口8，树脂流化再生罐14的顶部设置有再生液出口13，树脂流化清洗罐18的顶部设置有清洗水出口17。在上述三个罐设备中，树脂颗粒均从罐体顶部注入罐内，自上而下运行，液体均从罐体底部注入罐中，自下而上流动，在罐体内树脂形成流化态。
34.树脂筛网51、52、53安装于树脂流化工作罐2、树脂流化再生罐14和树脂流化清洗
罐18的下部，并分别与第一流化树脂出口91、第二流化树脂出口92、第三流化树脂出口93通过管道相连接。树脂筛网51、52、53的形状可以是便于树脂收集的任何形状，比如锥形、漏斗形或半球形等，在本实用新型的实施例中，树脂筛网51、52、53采用锥形，当流化状态的树脂落入锥形的树脂筛网后，在重力作用下沿锥形的坡面下沉，通过管道流向流化树脂出口，分别在具有吸力的树脂再生输送泵20、树脂清洗输送泵15和树脂返回输送泵19的作用下进行转移，而自下而上流动的液体可以自由通过锥形的树脂筛网而不受阻碍。优选地，树脂再生输送泵20、树脂清洗输送泵15和树脂返回输送泵19使用隔膜自吸泵。
35.第一固液分离器101、第二固液分离器102用于流化树脂的固液分离，本实施例中具体选用旋流分离器，流化树脂在输送泵的压力下由旋流分离器切向入口进入旋流分离器，并在旋流器分离器内部的锥形空间内做加速螺旋形流动，产生离心力，液相部分由旋流分离器顶部出口排出，树脂颗粒由旋流分离器的底部树脂排放口排出。
36.第一固液分离器101、第二固液分离器102分别安装于树脂流化再生罐14和树脂流化清洗罐18的顶部，第一固液分离器101的底部树脂排放口与第二树脂进口72相连通，第一固液分离器101的液体出口与清洗水进口22相连通；第二固液分离器102的底部树脂排放口与第三树脂进口73相连通，第二固液分离器102的液体出口与再生液进口21相连通，经过固液分离器分离的树脂颗粒由第二树脂进口72、第三树脂进口73进入相应的罐体。
37.树脂返回输送泵19通过管道与树脂流化工作罐2上的第一树脂进口71相连接，在这段管道上安装有止回阀16，防止产出水通过管道逆向混入树脂返回输送泵19。
38.本实用新型的水处理用树脂流化床系统将用于原水处理的树脂流化工作罐2、用于再生树脂的树脂流化再生罐14、以及用于清洗再生后树脂的树脂流化清洗罐18通过管道连接，形成循环回路，在实现高效的原水处理的同时，同步进行树脂的再生与清洗，即采用树脂流化床设计，使树脂床运行、再生和清洗连续进行，避免系统周期性停机，提高设备工作效率。
39.本实用新型的水处理用树脂流化床系统在对原水处理时的具体步骤如下：
40.(1)原水a通过安装在进水管道上的原水泵1的提升作用，由树脂流化工作罐2底部的原水进口3进入，经过布水器4的布水分配作用，使原水自下而上均匀流动，与罐体内流化状态的树脂进行离子交换反应，产水b由树脂流化工作罐2顶部的产水出口8通过产出水管道排出；
41.(2)第一树脂进口71通过管道与树脂返回输送泵19相连接，经过再生和清洗的新鲜树脂返回树脂流化工作罐2，树脂流化工作罐2内部安装有树脂分布器6，并通过管道与第一树脂进口71相连接，返回的新鲜树脂在重力作用下，通过树脂分布器6的分配作用，使树脂均匀下落，与步骤(1)中自下而上流动的原水进行离子交换反应；
42.(3)安装在树脂流化工作罐2底部的锥形的树脂筛网与第一流化树脂出口91通过管道相连接，完成离子交换反应的树脂被筛网拦截，在重力作用下沿锥形的坡面下沉，经过第一流化树脂出口91，并在具有吸力的树脂再生输送泵20的作用下进入第一固液分离器101；
43.(4)上述步骤(3)中完成离子交换反应的流化态树脂和少量产出水在第一固液分离器101内被分离，产出水由第一固液分离器101顶部的出口排出，树脂颗粒则由第一固液分离器101的底部树脂排放口排出；
44.(5)第一固液分离器101的底部树脂排放口与树脂流化再生罐14的第二树脂进口72相连通，上述步骤(4)中被分离的树脂在压力和树脂重力作用下，自上而下落入树脂流化再生罐14，与自下而上流动的再生液作用，树脂完成再生，落入锥形的树脂筛网并被拦截，在重力作用下沿锥形的坡面下沉，经过流化树脂出口，并在具有吸力的树脂清洗输送泵15的作用下进入第二固液分离器102；
45.(6)上述步骤(5)中的再生液储存在再生液储存装置11中，在再生液泵12的作用下，由树脂流化再生罐14底部的再生液进口21进入，自下而上流动，由再生液出口13排出并返回再生液储存装置11，循环利用；
46.(7)上述步骤(5)中进入第二固液分离器102的完成再生的流态化树脂和少量再生液，在第二固液分离器102内被分离，再生液由旋流分离器顶部的出口排出，并返回再生液储存装置11，循环利用，树脂颗粒则由底部树脂排放口排出；
47.(8)上述步骤(4)中被分离出的产出水，被继续用作树脂清洗水，由树脂流化清洗罐18底部的清洗水进口22进入，自下而上流动，清洗废水c由清洗水出口17排出；
48.(9)第二固液分离器102的底部树脂排放口与树脂流化清洗罐18的第三树脂进口73相连通，上述步骤(7)中被分离的完成再生的树脂在压力和重力作用下，自上而下落入树脂流化清洗罐18，与步骤(8)中自下而上流动的清洗水作用，洗去树脂残留的再生液，完成树脂清洗过程；
49.(10)上述步骤(9)中完成清洗过程的树脂，落入锥形的树脂筛网并被拦截，在重力作用下沿锥形的坡面下沉，经过流化树脂出口，并在具有吸力的树脂返回输送泵19的作用下返回树脂流化工作罐2，继续进行离子交换反应，实现连续循环工作。
50.本实用新型的实施例中，再生液储存装置11是再生液药箱，在其他实施例中可以是再生液药罐等其他常用的液体储存设备。
51.本实用新型的水处理用树脂流化床系统在运行时，树脂在各个罐设备中的排出是持续进行的，可以理解的是，为了使三个罐设备中的树脂均达到流化状态，并且满足再生和清洗的要求，需要控制各个罐设备中树脂的进、出流速。
52.对于再生液，可以采用现有的再生过程用于离子交换的常用试剂，例如酸、碱或者盐溶液。
53.在其他实施例中，可以在清洗水进入树脂流化清洗罐18之前设置泵送装置以提高清洗水的速度使清洗过程的传质效率更高。
54.在其他实施例中，树脂流化再生罐14及树脂流化清洗罐18的内部也可安装树脂分布器，并通过管道与树脂进口相连通。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。