高效鈉離子交換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于軟化水處理設(shè)備，具體地說是一種高效鈉離子交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]鈉離子交換器是以離子交換樹脂中的活性基團鈉離子來置換原水中的鈣鎂離子(即硬度)的軟化水設(shè)備，它應(yīng)用于工廠企業(yè)的鍋爐用水、日常生活中的供暖鍋爐的用水以及某些污水領(lǐng)域中的水處理等，所以使用的范圍廣而多。鈉浮動離子交換器(簡稱鈉浮動床)水處理軟化設(shè)備是上世紀(jì)70年代中期由德國發(fā)明的，它的出現(xiàn)解決了由美國和日本于60年代發(fā)明的鈉順流再生固定床和鈉逆流再生固定床存在的出水質(zhì)量差、再生劑量高以及需要空氣頂壓再生操作等多項缺陷，尤其是鈉浮動床提高了運行流速，由25m/h提高到了40m/h，因而鈉浮動床一直沿用至今仍被國內(nèi)外廣泛的推廣和應(yīng)用著。然而，在實際運行中還存在著一些缺陷，例如，每次再生時不能清除掉上周期進入樹脂層內(nèi)的微粒固體和破碎的細(xì)樹脂，而需要運行約20天將樹脂移至體外進行一次大反洗；另外，還需要多設(shè)置樹脂捕捉器和倒U管，為防止樹脂亂層，制水期間不能任意啟停和運行，流速要> 20m/h才能啟動，樹脂浮動運行，增加了樹脂損耗量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，而提供一種高效鈉離子交換器及其制水工藝，它在每次再生進再生液和置換水時，能夠同時清除掉上周期進入樹脂層內(nèi)的微粒固體和破碎的樹脂，且運行阻力小，運行流速高。
[0004]解決上述問題的技術(shù)方案是:所提供的高效鈉離子交換器具有一個筒體，筒體內(nèi)被一個帶雙頭水帽的多孔板分隔為上室和下室，筒體頂部設(shè)有排空氣部件，上室設(shè)有進水裝置和強酸樹脂(強酸陽離子交換樹脂)層，進水裝置包括與進水管連通的母管和與母管連通的支管，下室設(shè)有強酸樹脂(強酸陽離子交換樹脂)層和位于強酸樹脂層下面的排水裝置，排水裝置包括石英砂墊層和位于石英砂墊層下面的穹形多孔板；上室的清洗空間高度為上室強酸樹脂層高度的70?100%，所述清洗空間是指上室強酸樹脂層上表面與進水裝置支管之間的空間；當(dāng)下室強酸樹脂為失效樹脂時，下室強酸樹脂與帶雙頭水帽的多孔板之間留有樹脂膨脹空間，所述樹脂膨脹空間的體積是下室強酸樹脂為再生型樹脂時的體積的6.5?7.5%。
[0005]上室設(shè)有足夠高的清洗空間是為了實現(xiàn)樹脂的懸浮再生和懸浮清洗的良好效果；下室留有一定的樹脂膨脹空間是為了實現(xiàn)壓實再生的目的。
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有軟化水處理設(shè)備中涉及強酸樹脂因樹脂亂層帶來的出水質(zhì)量差和再生劑量高等問題，采用了上、下室結(jié)構(gòu)的交換器，且上、下室均填裝相同的強酸樹月旨。依據(jù)離子交換水處理原理，上室樹脂將成為唯一的一種Ca型失效樹脂，以此來達到徹底杜絕產(chǎn)生有二種以上失效樹脂而出現(xiàn)的樹脂亂層問題(一般原水中的Ca++含量要比Mg++高得多)。另外，筒體內(nèi)的下室樹脂的分布情況則完全不同，失效后的樹脂會出現(xiàn)自上而下三種不同形態(tài)的三層樹脂，即上層是少許的Ca型失效樹脂，中間層是全部的Mg型失效樹月旨，下層是部分再生型Na型樹脂，所以，對于已分層的下室樹脂在再生時不能亂層，采用壓實再生可以避免亂層。為了達到下室樹脂的壓實再生，本實用新型在下室失效樹脂表層上方余留一定的樹脂膨脹空間，讓再生時樹脂膨脹的體積正好為樹脂因失效而收縮的體積，即再生成為再生型強酸樹脂后，又會恢復(fù)到原來的體積，這樣就可利用樹脂收縮膨脹的特性達到壓實再生好樹脂的目的。對于新投入的鈉離子交換器，當(dāng)裝填的樹脂為失效型樹脂時，如果下室樹脂裝填得少了，就會引起再生時的樹脂亂層；如果裝填的太多，則會因樹脂膨脹導(dǎo)致其體積過大而損壞多孔板或擠碎樹脂。因此，下室樹脂的裝填量至關(guān)重要，它關(guān)系到再生的好壞及設(shè)備安全。申請人經(jīng)過大量試驗及長期的運行結(jié)果得知，強酸樹脂失效時收縮的體積是下室強酸樹脂成為再生型強酸樹脂后所膨脹的體積，再生型強酸樹脂失效時收縮的體積為再生型強酸樹脂總體積的6.5?7.5%。
[0007]上述的上室強酸樹脂和下室強酸樹脂最好均為同型號的樹脂；進一步的優(yōu)選是:上室強酸樹脂和下室強酸樹脂的粒徑相同，這樣，如果上室的樹脂因操作或其它原因進入到下室，也不會影響正常的運行。
[0008]本申請人經(jīng)過大量試驗得出了以下的優(yōu)選方案:上室強酸樹脂和下室強酸樹脂的粒徑相同，為0.6?1.25mm，上室強酸樹脂裝填的高度為0.8?1.4m，下室強酸樹脂裝填的高度為0.9?2.2m,上下兩室強酸樹脂的總裝填高度為2.3?3.4m。
[0009]現(xiàn)有的軟化水離子交換器在進再生液和置換水時，要關(guān)閉頂部的空氣閥，而本實用新型須開啟空氣閥，為此，本實用新型的排空氣部件包括排氣管和與排氣管聯(lián)接的篩管，排氣管與空氣閥連接。打開空氣閥，空氣通過篩管進入排氣管，再通過空氣閥排出，而篩管可保證樹脂不會漏出，從而達到同時懸浮再生、懸浮清洗的良好效果。另外，為了保證運行效果，頂部設(shè)置的排氣管接口直徑至少為120mm。
[0010]因為本實用新型的上下兩室裝填的樹脂都是相同型號、相同粒徑的強酸樹脂，即使有少許上室的細(xì)樹脂漏入下室的樹脂層或少許下室的細(xì)樹脂漏入上室的樹脂層，也是不會對運行有影響的，因此，本實用新型沒有設(shè)置白球?qū)?，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，方便了操作，同時又可以防止樹脂和白球的可能相混而帶來運行上的不利和影響出水質(zhì)量。
[0011]本實用新型提供的制水工藝如下:
[0012]步驟1.運行:先開空氣閥，原水由進水裝置進入鈉離子交換器內(nèi)，當(dāng)有水流出空氣閥后再關(guān)空氣閥，然后水流由上而下通過進水裝置的支管布水，以所需運行流速依次通過上室強酸樹脂層、多孔板、下室強酸樹脂層，最后通過底部排水裝置從出水閥流出，當(dāng)運行至出水質(zhì)量接近超過標(biāo)準(zhǔn)時，停止運行，準(zhǔn)備再生；
[0013]步驟2.再生:關(guān)閉進水裝置的進水閥，關(guān)閉出水閥，打開空氣閥，打開再生液來液閥，質(zhì)量濃度為5?8%的NaCl再生液以4?5m/h的再生流速經(jīng)底部排水裝置由下而上依次通過下室強酸樹脂層、多孔板、上室強酸樹脂層、進水裝置，由再生液排液閥排出，當(dāng)進完規(guī)定的再生液量后，停止進再生液；
[0014]步驟3.置換:關(guān)閉計量箱出口的再生液閥，以4?5m/h流速的軟化水經(jīng)再生液進液閥由下而上依次通過底部排液裝置、下室強酸樹脂層、多孔板、上室強酸樹脂層，然后通過進水裝置和再生液排液閥排出，清洗出水達到規(guī)定指標(biāo)后停止進軟化水；
[0015]步驟4.正洗:原水由進水裝置進入鈉離子交換器內(nèi)，當(dāng)有水流出空氣閥后關(guān)閉空氣閥，然后水流以35?40m/h的流速依次通過上室強酸樹脂層、多孔板、下室強酸樹脂層，最后通過底部排液裝置和排水閥排出，當(dāng)出水水質(zhì)達到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后關(guān)閉排水閥，設(shè)備作備用或投入運行。
[0016]本實用新型與其它類鈉離子交換器相比，還具有如下優(yōu)點:
[0017]1、具有最佳的運行再生工藝，由于上室樹脂是唯一的一種Ca型失效樹脂，而且在該樹脂的上部已留有足夠的清洗樹脂的空間以及進再生液和置換水時筒體頂部的空氣門通著大氣，有了這三項舉措就能同時實現(xiàn)樹脂的懸浮再生和懸浮清洗，就可以實現(xiàn)再生時筒體直通大氣、液流均勻、阻力小、不會發(fā)生偏流和死角，重要的是在進再生液和置換水時能夠清洗掉上周期進入樹脂層內(nèi)的微粒固體和破碎的細(xì)小樹脂。加上為了保持下室樹脂能夠壓實再生，如前所述利