一种节水安全型离子交换再生装置及方法和废水回收工艺与流程

本发明属于化工、石化、热电等行业的离子交换器再生及其废水回收领域，尤其是涉及一种节水安全型离子交换再生装置及方法和废水回收工艺。

背景技术：

1、传统的混合离子交换器再生时所有的废水均通过重力流排放到地沟内，通过地沟汇集其他污水进入污水处理装置或零排放装置统一处理，导致废水成分较为复杂。针对此废水的处理设施规模过大，能耗较高。

2、反洗、再生过程中产生的酸碱废水排入地沟、水池等地下设施，污染地下水的风险较高。

3、传统的离子交换器正常运行时存在酸碱泄露的风险，影响产水水质，酸碱具有腐蚀性，也带来一定的安全风险。

4、传统的工艺流程会将离子交换的废水与其他废水混合，经过调节池、生化池、高密度沉淀池、v型滤池、臭氧催化氧化池等装置的处理后，才能进入超滤前段的过滤系统进行过滤、除盐回收。流程长、处置过程复杂，各水处理装置的设计规模大，且与其他废水混合后导致处理效果此股废水的回收效果变差，并影响回收水的水质。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种节水安全型离子交换再生装置及方法和废水回收工艺，以解决的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种节水安全型离子交换再生装置，包括进水管道、离子交换器、进碱管道、进酸管道、进压缩空气管道、产水管道；

4、进水管道与离子交换器的顶部连接，进碱管道的一端通过进水管道与离子交换器的顶部连接；进碱管道的另一端与碱源连接；

5、产水管道设置在离子交换器的底部，进酸管道、进压缩空气管道的一端均与产水管道连接；进酸管道的另一端与酸源连接，进压缩空气管道的另一端与压缩空气源连接。

6、进一步的，所述进水管道上设有反洗进水管道和反洗出水管道，反洗进水管道与产水管道连接，反洗出水管道与回收废水管道连接；

7、回收废水管道上连接有其他同类型离子交换器回收废水管道，回收废水管道上通过排出管道设有电导率分析仪,排出管道上设有废水排放阀；

8、进一步的，还包括，离子交换器的顶部设有上排管道，上排管道是设有上排水阀门。

9、产水管道上依次设有下排管道、放净管道、第一树脂捕捉器、正洗排水管道、产水阀门；

10、下排管道设置在进酸管道和进压缩空气管道之间，下排管道上设有下排阀门；放净管道设置在进压缩空气管道和第一反洗进水管道之间，放净管道上设有放净阀门。

11、正洗排水管道一端设置在产水管道上，正洗排水管道的另一端设置在反洗出水管道上；

12、正洗排水管道上设有正洗排水阀门。

13、进一步的，所述进水管道上设有进水阀门，进水阀门设置在反洗进水管道和反洗出水管道之间；

14、反洗进水管道上设有反洗进水阀门，反洗出水管道上设有反洗出水阀门。

15、进一步的，所述离子交换器的中部设有中排管道，中排管道上依次设有中排阀门和第二树脂捕捉器，第二树脂捕捉器设置在远离离子交换器的一侧。

16、进一步的，进酸管道上设有第一进酸阀门，进酸管道上并联有第一管道和第二管道，第一管道的另一端与产水管道连接，第一管道上设有第二进酸阀门，第二管道上设有第三进酸阀门。

17、进一步的，所述进碱管道上设有第一进碱阀门，进碱管道上并连有第三管道和第四管道，第四管道的另一端与进水管道连接，

18、第四管道上设有第二进碱阀门，第三管道上设有第三进碱阀门。

19、优选的，离子交换器上设有若干个均匀分布的视镜。

20、离子交换工艺是将交换剂(树脂)放在离子交换器(或称为床)内进行，离子交换剂失效后通过再生来恢复离子交换能力。为了提高离子交换工艺的经济性和技术适用性，产生了不同树脂的组合、不同的床型以及各种离子交换系统。

21、本专利提出的一种新型的节水安全型离子交换再生方法及其废水回收工艺，尤其适用同时具备除盐水装置和零排放装置的工厂，再生方法适用于多种离子交换系统，包括强型/弱型阴、阳离子及混合离子交换系统等。

22、离子交换器在进行酸碱再生时，产生的废水仅含盐量(tds，主要为氯化钠或硫酸钠)较高，其他杂质(如cod，浊度等)含量很低。另外，用于凝液精制的离子交换器的再生废水氨氮也会较高，若收集此部分再生废水，需进行预处理脱除部分氨氮。

23、离子交换器的再生废水具备一定的余压，可以进入单独的废水收集罐，用于其他装置直接使用。

24、本专利针对再生废水回收，提出了一种可以安全、稳定的回收再生废水的工艺方法，可通过程控实现回收废水的功能，同时通过设置三阀组，消除正常运行和再生时酸碱阀门泄露，导致酸碱进入离子交换系统的风险。

25、本专利在步序中取消投加酸碱的之前的放水步骤，利用再生泵泵入酸碱和置换用水的余压，将酸碱废水和置换废水有效的收集起来。其余步骤产生的反洗废水和正洗废水本身带有余压，通过设置回收母管，将余压废水收集起来。为保证回收废水的不含树脂杂质，在中排管路上增加树脂捕捉器b。再生结束时，通过测量正洗水的电导率确定再生的效果，对于多套系统并联的情况，在回收废水母管上设计1台电导率分析仪，用于分析所有同类型离子交换器的再生效果。

26、同时，在进酸、进碱管线上增加两个气动阀门，在正常运行时，即使酸碱阀门泄露，也不会进入离子交换器中，保证了系统的产水稳定。

27、一种节水安全型离子交换再生方法，包括如下步骤：

28、s1：来水通过进水管道进入离子交换器，离子交换器产水通过产水管道上的第一树脂捕捉器进入下游储罐；

29、s2：正洗，来水通过进水管道通过正洗排水管道进入回收废水管道，回收废水管道上的电导率分析仪对产水电导进行测定；持续时间为10-20min；

30、s3：反洗分层，来水通过进水管道和第一反洗进水管道进入离子交换器，离子交换器反洗水依次通过进水管道、反洗出水管道、回收废水管道进行回收废水；持续时间为10-20min；

31、s4：碱通过进碱管道和进水管道从顶部进入离子交换器，同时，酸通过进酸管道从底部进入离子交换器，酸与阳树脂进行反应，h+将阳树脂吸附的其他阳离子置换出来，碱与阴树脂进行反应，oh-将阴树脂媳妇的其他阴离子置换出来，反应完成的酸碱通过中排管道和回收废水管道作为中和废水回收，持续时间为30-60min；

32、s5：置换，过量加入的酸碱需要用水置换出来，持续时间为60-90min；

33、s6：进压缩空气混脂，压缩空气通过进压缩空气管道从底部进入离子交换器，通过上排管道排出，持续时间为0.5-1min；

34、s7：重力流放水，上排管道上的上排阀门打开，水经过下排管道通过重力流排入地沟，持续时间为1-10min。

35、进一步的，所述步骤s4中第一进碱阀门、第二进碱阀门、第三进碱阀门处于打开状态，所述s4中第一进酸阀门、第二进酸阀门、第三进酸阀门处于打开状态。

36、所述步骤s1、步骤s2、步骤s3中第一进碱阀门、第二进碱阀门处于关闭状态，第三进碱阀门处于打开状态；所述步骤s1、步骤s2、步骤s3中第一进酸阀门、第二进酸阀门处于关闭状态，第三进酸阀门处于打开状态。

37、本专利根据回收废水的水质特点，将其直接汇入(氨氮过高时需进行预处理除氨氮)零排放系统的超滤前端，经过零排放系统的超滤装置、弱酸阳床、反渗透装置处理之后，产水直接回用至阳床前端，二次制备除盐水，浓水进入下游继续处理。按此工艺执行，综合废水回收率可达61.75％，并可有效回收中和废水中的盐分，进行二次利用。

38、再生废水回收具体工艺流程如附图2(其中强酸阳床、强碱阴床、混床、弱酸阳床等均可参照附图1的再生方法进行废水收集)：

39、传统的工艺流程会将离子交换的废水与其他废水混合，经过调节池、生化池、高密度沉淀池、v型滤池、臭氧催化氧化池等装置的处理后，才能进入超滤前段的过滤系统进行过滤、除盐回收。流程长、处置过程复杂，各水处理装置的设计规模大，且与其他废水混合后导致处理效果此股废水的回收效果变差，并影响回收水的水质。

40、本专利提出的离子交换废水回收工艺与传统的工艺流程相比，减少了部分水处理装置，该工艺流程短，针对性强，回收水水质好，处理效果佳，是一种针对离子交换优质废水回收的新工艺方法。

41、一种节水安全型离子交换再生装置的废水回收工艺，包括如下步骤：

42、s1：用于制备除盐水的新鲜水先进入预处理的过滤器装置；

43、s2：经过过滤后的新鲜水，经过强酸阳床去除水中的阳离子，酸性产水进入脱氮塔脱除生成的二氧化碳；

44、s3：经过脱碳后，经过强碱阴床去除水中的阴离子，产水进入混床进行二次精制，制备的除盐水可外供使用；

45、s4：再生系统包括酸系统和碱系统，调整步序中加酸加碱的时间，控制阴阳床同步再生产生的废水和混床再生产生的回收废水均为中性，废水混合后监测其ph值，通过投加酸碱以确保废水保持中性；

46、s5：回收废水进入预处理装置，去除水中过量的氨氮；

47、s6：经过预处理的废水进入零排放的超滤、弱酸阳床、反渗透装置进行处理，弱酸阳床的部分再生废水可回收，与阳床、阴床和混床的回收废水混合后，作为优质废水进行回收。

48、不同的是，弱酸阳床的反洗废水和进酸废水因含有较多二价结垢型阳离子(钙、镁离子)，可直接排入地沟与其他废水混合后处理。而弱酸阳床的置换废水和正洗废水水质较好，可根据本专利提出的废水回收工艺进行回收处理。

49、s7：零排放装置反渗透的产水回收至强酸阳床前端，进行二次利用，反渗透浓水排入下游继续处理，利用后续的蒸发结晶装置制备工业盐。

50、强酸阳床、强碱阴床、混床、弱酸阳床是本工艺流程中使用离子交换的步骤，均可根据附图1针对性的回收再生废水，若系统中还有其他离子交换设备，其产生的优质废水也可参照本工艺提出的回收方法进行回收，混合后进行处理。

51、相对于现有技术，本发明所述的一种节水安全型离子交换再生装置及方法和废水回收工艺具有以下有益效果：

52、1、本专利根据回收废水的水质特点，提出了一种节水安全型的离子交换再生方法，应用范围广，可针对不同离子交换设备的再生过程，将产生的反洗废水、酸碱废水、置换废水、正洗废水等水质较好的部分收集起来，典型一次性回收率≥90％。

53、2、本专利将系统内部的离子交换回收废水直接汇入零排放系统的超滤前端，经过零排放系统的超滤装置、弱酸阳床、反渗透装置等进行处理(回收率≥65％)之后，产水直接回用至阳床前端，二次制备除盐水，浓水进入下游继续处理。综合废水回收率可达61.75％。

54、3、本专利缩短了处理该股再生废水的工艺流程，降低了对该股废水处理的运行成本和能耗，再生废水二次回收作为除盐水系统的进水，用于制备除盐水；浓水进入下游蒸发结晶装置，用于制备工业盐。

55、4、收集的优质废水进行针对性处理以回用，与传统的废水混合后进行处理相比，废水处理效果好，回用水水质优。