本發(fā)明涉及離子交換樹脂再生技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化和城市化不斷推進(jìn)，我國(guó)的水資源短缺問(wèn)題日益凸顯，水污染防治工作已經(jīng)是環(huán)境治理的重中之重。

離子交換技術(shù)在飲用水源水深度處理、再生水回用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。離子交換樹脂有效去除水體有機(jī)質(zhì)的同時(shí)，對(duì)硝酸根、硫酸根、溴離子等有毒害作用的無(wú)機(jī)離子也有較好的去除效果，與此同時(shí)，能夠有效地削減水體消毒副產(chǎn)物和生物毒性。

離子交換樹脂吸附飽和之后，需要進(jìn)行脫附再生。目前使用較多的再生方法是將飽和樹脂輸送至再生系統(tǒng)，瀝干水后將樹脂和再生劑按一定比例混合，在機(jī)械攪拌的作用下完成再生?，F(xiàn)有樹脂再生方法具有以下弊端：現(xiàn)有再生方法直接將樹脂和水抽至再生反應(yīng)器，樹脂濃度一般小于20％，需要瀝干80％以上的水體，樹脂瀝干時(shí)間較長(zhǎng)，再生效率低下；機(jī)械攪拌的再生方式易破碎樹脂，降低樹脂的使用壽命，且攪拌過(guò)程中會(huì)形成死角，樹脂和再生劑接觸不充分，降低脫附效率；再生劑單次使用，產(chǎn)生較多脫附液，增加脫附液處置難度，且運(yùn)行成本較高等。

經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?011104268701，申請(qǐng)日：2011年12月19日，發(fā)明名稱：一種粉體樹脂脫附再生反應(yīng)器，該申請(qǐng)案公開了一種粉體樹脂脫附再生反應(yīng)器，包括反應(yīng)器、樹脂分離器、脫附液儲(chǔ)槽、再生樹脂輸送系統(tǒng)；樹脂分離器的一端連接有脫附液排出管，脫附液排出管的另一端與脫附液儲(chǔ)槽循環(huán)管水射器的吸入口連接，脫附液儲(chǔ)槽循環(huán)管水射器安裝于脫附液儲(chǔ)槽循環(huán)管上，脫附液儲(chǔ)槽循環(huán)管上端出口與脫附液儲(chǔ)槽連通，下端出口通過(guò)脫附液儲(chǔ)槽循環(huán)泵與脫附液儲(chǔ)槽連通；再生樹脂輸送系統(tǒng)包括全混式樹脂反應(yīng)器、全混式樹脂反應(yīng)器循環(huán)管、全混式樹脂反應(yīng)器循環(huán)管水射器和全混式樹脂反應(yīng)器循環(huán)泵。該申請(qǐng)案能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂的連續(xù)分離再生，但在反應(yīng)器內(nèi)部仍采用攪拌器攪拌的再生方式，樹脂的使用壽命和脫附效率均受到不利影響。

又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?014107002313，申請(qǐng)日：2014年11月28日，發(fā)明名稱：彈性滿室固定床逆流再生離子交換器，該申請(qǐng)案公開了一種彈性滿室固定床逆流再生離子交換器，在交換器罐體的兩端分別設(shè)有運(yùn)行進(jìn)水管和運(yùn)行出水管，罐體中部設(shè)有離子交換樹脂層，靠近運(yùn)行進(jìn)水管一端的罐體內(nèi)設(shè)置為體積補(bǔ)償層，包括密排在罐體內(nèi)的若干體積補(bǔ)償器，該申請(qǐng)案采用固定床形式避免了機(jī)械攪拌對(duì)樹脂再生的破碎影響，并采借助于體積補(bǔ)償器的作用，保持樹脂球內(nèi)外穩(wěn)定的離子濃度梯度，能保證較佳的再生和運(yùn)行流速，但該申請(qǐng)案仍存在樹脂脫附液產(chǎn)生量較大、脫附液處置難度高、反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行成本較高等不足，難以推廣使用。

綜上所述，目前關(guān)于離子交換樹脂的再生技術(shù)雖然已有公開，但仍缺乏對(duì)樹脂再生過(guò)程的全面調(diào)控，導(dǎo)致在樹脂再生過(guò)程中仍存在多方面不足，如何在保證離子交換樹脂再生使用壽命的前提下，全面提高樹脂的再生效率，并同時(shí)減少脫附液產(chǎn)生是樹脂在飲用水、市政污水深度處理領(lǐng)域的一個(gè)難題，有必要開發(fā)一種全面系統(tǒng)化、高效化、低機(jī)械化以及減量化的樹脂再生裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)傳統(tǒng)流化床樹脂再生裝置再生效率低、機(jī)械磨損大、脫附液產(chǎn)量大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置及其使用方法，可以對(duì)樹脂再生過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)全面性調(diào)控，減少樹脂磨損，提高樹脂的再生效率，并同時(shí)有效減少脫附液產(chǎn)生，節(jié)約處置成本。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，包括旋流分離器、再生反應(yīng)器、全混式樹脂反應(yīng)器、脫附液儲(chǔ)罐和再生劑儲(chǔ)罐，旋流分離器置于再生反應(yīng)器頂部，旋流分離器上部通過(guò)進(jìn)料口與全混式樹脂反應(yīng)器連通，旋流分離器底部設(shè)置有樹脂進(jìn)口；再生反應(yīng)器內(nèi)由上向下依次設(shè)置有樹脂床和樹脂過(guò)濾器，樹脂過(guò)濾器的兩端分別與清水出口、脫附液儲(chǔ)罐相連通，再生反應(yīng)器底部設(shè)置有樹脂排口和再生劑入口，樹脂排口與全混式樹脂反應(yīng)器連通，再生劑入口分別與脫附液儲(chǔ)罐、再生劑儲(chǔ)罐相連通，再生反應(yīng)器的一側(cè)還設(shè)置有再生劑出口，該再生劑出口與脫附液儲(chǔ)罐相連通。

更進(jìn)一步地，所述脫附液儲(chǔ)罐與樹脂過(guò)濾器相連通的管道上設(shè)置有脫附液儲(chǔ)罐水射器。

更進(jìn)一步地，樹脂排口與全混式樹脂反應(yīng)器相連通的管道上設(shè)置有全混式反應(yīng)器水射器。

更進(jìn)一步地，所述旋流分離器上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，且該圓錐體的錐角為10°～45°。

更進(jìn)一步地，所述再生反應(yīng)器為頂部敞口的圓柱體結(jié)構(gòu)，該圓柱體的高徑比不超過(guò)3:1。

更進(jìn)一步地，所述再生反應(yīng)器底部為倒錐體結(jié)構(gòu)，該倒錐體結(jié)構(gòu)的母線與水平面之間的夾角為10°～15°。

更進(jìn)一步地，所述樹脂過(guò)濾器為2～4個(gè)兩端封閉的中空?qǐng)A柱體，且樹脂過(guò)濾器與再生反應(yīng)器徑向平行，樹脂過(guò)濾器外部沿周向緊密纏繞有篩網(wǎng)。

更進(jìn)一步地，所述再生劑出口上設(shè)置有過(guò)濾篩網(wǎng)，該過(guò)濾篩網(wǎng)的材質(zhì)為不銹鋼繞絲網(wǎng)。

一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置的使用方法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一、將全混式樹脂反應(yīng)器中吸附飽和的樹脂和水的混合物排入旋流分離器，樹脂富集后進(jìn)入再生反應(yīng)器內(nèi)，剩余水分通過(guò)樹脂過(guò)濾器并從清水出口排出；

步驟二、向再生反應(yīng)器內(nèi)注入再生劑儲(chǔ)罐中的再生劑或脫附液儲(chǔ)罐內(nèi)的脫附液，再生劑逆流通過(guò)樹脂床完成樹脂再生；

步驟三、樹脂再生完成后，將再生反應(yīng)器中剩余的脫附液瀝干，向樹脂床注入清水清洗樹脂，利用樹脂過(guò)濾器將清水瀝干；

步驟四、將再生反應(yīng)器產(chǎn)生的樹脂排出送入全混式樹脂反應(yīng)器內(nèi)，完成整個(gè)再生過(guò)程。

更進(jìn)一步地，所述樹脂床與再生劑的接觸時(shí)間為10～30min。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，包括相互配合的旋流分離器、再生反應(yīng)器、全混式樹脂反應(yīng)器、脫附液儲(chǔ)罐和再生劑儲(chǔ)罐，通過(guò)各部件的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樹脂再生效率、使用壽命、脫附液高效處理等方面的全面調(diào)控，保障了樹脂再生的全面高效應(yīng)用，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，適宜廣泛推廣。

(2)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，樹脂再生采用固定床的方式，樹脂是固定不動(dòng)的，沒(méi)有機(jī)械磨損，且樹脂輸送借助水力實(shí)現(xiàn)，有效地避免了樹脂攪拌再生過(guò)程中的機(jī)械磨損。

(3)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，通過(guò)旋流分離器實(shí)現(xiàn)了樹脂和水的快速分離，有效地提高了樹脂的再生效率。

(4)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，將樹脂脫附液進(jìn)行套用，實(shí)現(xiàn)脫附液減量化，節(jié)約了運(yùn)行成本。

(5)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，采用逆流再生的方式，有效地提升了樹脂再生效果。

(6)本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可配套大規(guī)模離子交換樹脂應(yīng)用工程。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)為：1、旋流分離器；2、再生反應(yīng)器；3、全混式樹脂反應(yīng)器；4、脫附液儲(chǔ)罐；5、再生劑儲(chǔ)罐；6、樹脂床；7、清水入口；8、清水出口；9、樹脂過(guò)濾器；10、進(jìn)料口；11、溢流口；12、樹脂進(jìn)口；13、再生劑出口；14、再生劑入口；15、脫附液儲(chǔ)罐水射器；16、脫附液儲(chǔ)罐循環(huán)泵；17、再生劑泵；18、全混式反應(yīng)器水射器；19、全混式反應(yīng)器循環(huán)泵；20、樹脂排口。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，包括旋流分離器1、再生反應(yīng)器2、全混式樹脂反應(yīng)器3、脫附液儲(chǔ)罐4和再生劑儲(chǔ)罐5，旋流分離器1置于再生反應(yīng)器2頂部，旋流分離器1頂部設(shè)置有溢流口11，旋流分離器1上部通過(guò)進(jìn)料口10與全混式樹脂反應(yīng)器3下端相連通，進(jìn)料口10與旋流分離器1相切，利用水壓將全混式樹脂反應(yīng)器3內(nèi)的樹脂和水輸送至旋流分離器1，利用離心力實(shí)現(xiàn)固液分離。旋流分離器1底部設(shè)置有樹脂進(jìn)口12，樹脂即是通過(guò)樹脂進(jìn)口12進(jìn)入再生反應(yīng)器2內(nèi)，剩余水體從溢流口11排出。

本實(shí)施例中旋流分離器1上部為圓柱體結(jié)構(gòu)，下部為圓錐體結(jié)構(gòu)，且該圓錐體的錐角為10°，便于對(duì)內(nèi)部物料的流動(dòng)導(dǎo)向，利于樹脂的富集，旋流分離器1的內(nèi)襯為橡膠等耐磨材質(zhì)。再生反應(yīng)器2的上部和下部還分別設(shè)置有清水入口7和清水出口8，再生反應(yīng)器2內(nèi)由上向下依次設(shè)置有樹脂床6和樹脂過(guò)濾器9，樹脂過(guò)濾器9的兩端分別與清水出口8、脫附液儲(chǔ)罐4相連通，再生反應(yīng)器2底部設(shè)置有樹脂排口20和再生劑入口14，樹脂排口20與全混式樹脂反應(yīng)器3連通，再生劑入口14分別與脫附液儲(chǔ)罐4、再生劑儲(chǔ)罐5相連通，其中再生劑入口14通過(guò)再生劑泵17與再生劑儲(chǔ)罐5相連通。再生反應(yīng)器2的一側(cè)還設(shè)置有再生劑出口13，該再生劑出口13與脫附液儲(chǔ)罐4相連通。具體地，如圖1中管道連接所示，本實(shí)施例中全混式樹脂反應(yīng)器3的一側(cè)設(shè)置有第一循環(huán)管道，進(jìn)料口10與第一循環(huán)管道相連通，該第一循環(huán)管道的上端通過(guò)全混式反應(yīng)器循環(huán)泵19與全混式樹脂反應(yīng)器3上部相連通，該第一循環(huán)管道的下端與全混式樹脂反應(yīng)器3下部相連通，該第一循環(huán)管道上還安裝有全混式反應(yīng)器水射器18，且樹脂排口20與全混式反應(yīng)器水射器18相連。再生反應(yīng)器2內(nèi)產(chǎn)生的樹脂在全混式反應(yīng)器循環(huán)泵19和全混式反應(yīng)器水射器18的作用下，輸送至全混式樹脂反應(yīng)器3內(nèi)，此處的循環(huán)設(shè)置可以對(duì)全混式樹脂反應(yīng)器3內(nèi)底部淤積的樹脂進(jìn)行反沖洗，使樹脂呈蓬松狀態(tài)，加強(qiáng)樹脂的循環(huán)效果。同理，脫附液儲(chǔ)罐4的一側(cè)設(shè)置有第二循環(huán)管道，再生劑出口13、再生劑入口14分別與該第二循環(huán)管道相連通，該第二循環(huán)管道的上端與脫附液儲(chǔ)罐4上部相連通，該第二循環(huán)管道的下端通過(guò)脫附液儲(chǔ)罐循環(huán)泵16與脫附液儲(chǔ)罐4下部相連通，該第二循環(huán)管道上還安裝有脫附液儲(chǔ)罐水射器15，樹脂過(guò)濾器9的一端即與脫附液儲(chǔ)罐水射器15相連。再生劑通過(guò)再生劑泵17的作用自下而上緩慢經(jīng)過(guò)樹脂床6，再由再生劑出口13排出。脫附液在脫附液儲(chǔ)罐循環(huán)泵16的作用下，從脫附液儲(chǔ)罐4底部流出，從脫附液儲(chǔ)罐4頂部流入，形成內(nèi)循環(huán)，在脫附液儲(chǔ)罐水射器15出產(chǎn)生負(fù)壓，利用樹脂過(guò)濾器9將再生反應(yīng)器2中剩余再生劑瀝干至脫附液儲(chǔ)罐4中，脫附液儲(chǔ)罐4中的脫附液可循環(huán)使用。

本實(shí)施例中再生反應(yīng)器2為頂部敞口的圓柱體結(jié)構(gòu)，該圓柱體的高徑比不超過(guò)3:1，防止產(chǎn)生較大的柱壓，避免樹脂在再生反應(yīng)器2內(nèi)板結(jié)，避免影響再生效果。再生反應(yīng)器2底部為倒錐體結(jié)構(gòu)，該倒錐體結(jié)構(gòu)的母線與水平面之間的夾角為10°～15°，能對(duì)樹脂進(jìn)行有效導(dǎo)流，且再生反應(yīng)器2底部?jī)?nèi)壁采用光滑材料，進(jìn)一步便于樹脂流動(dòng)。樹脂過(guò)濾器9為4個(gè)兩端封閉的中空?qǐng)A柱體，且樹脂過(guò)濾器9與再生反應(yīng)器2徑向平行，樹脂過(guò)濾器9外部沿周向緊密纏繞有篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)的孔徑略小于所再生的樹脂，起到截留樹脂與透水的作用，篩網(wǎng)的材質(zhì)可選用不銹鋼繞絲網(wǎng)。同樣地，再生劑出口13上設(shè)置有過(guò)濾篩網(wǎng)，該過(guò)濾篩網(wǎng)的孔徑略小于所再生樹脂，且材質(zhì)也可采用為不銹鋼繞絲網(wǎng)。

本實(shí)施例的再生裝置通過(guò)旋流分離器、再生反應(yīng)器、全混式樹脂反應(yīng)器、脫附液儲(chǔ)罐和再生劑儲(chǔ)罐的相互協(xié)同配合，對(duì)樹脂再生過(guò)程進(jìn)行全面性、系統(tǒng)性調(diào)控，在樹脂再生效率、樹脂使用壽命、脫附液循環(huán)套用處理等方面均有顯著提高，更適宜在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣應(yīng)用；且本實(shí)施例的各部件設(shè)置互為依托，結(jié)構(gòu)分布精巧明確，最大化地減少了空間占用，使用過(guò)程行云流水一氣呵成，極大地便利了生產(chǎn)操作，具體的使用方法如下：

本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置的使用方法，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一、利用水壓將全混式樹脂反應(yīng)器3中吸附飽和的樹脂和水的混合物沿切線方向排入旋流分離器1，在離心力作用下，樹脂富集后進(jìn)入再生反應(yīng)器2內(nèi)，剩余少量水分通過(guò)樹脂過(guò)濾器9并從清水出口8排出；

步驟二、通過(guò)再生劑泵17向再生反應(yīng)器2內(nèi)注入再生劑儲(chǔ)罐5中的新鮮再生劑(質(zhì)量濃度為15％的NaCl溶液)或脫附液儲(chǔ)罐4內(nèi)的脫附液，再生劑逆流緩慢通過(guò)樹脂床6完成樹脂再生；樹脂床6與再生劑的接觸時(shí)間為10～30min，再生劑逆流速度為4BV/h；

步驟三、樹脂再生完成后，開啟脫附液儲(chǔ)罐循環(huán)泵16，利用脫附液儲(chǔ)罐水射器15產(chǎn)生的負(fù)壓將再生反應(yīng)器2中剩余的脫附液瀝干，然后向樹脂床6注入清水清洗樹脂，利用樹脂過(guò)濾器9將清洗后的水分瀝干；

步驟四、向再生反應(yīng)器2內(nèi)注入少量清水，開啟全混式反應(yīng)器循環(huán)泵19，利用全混式反應(yīng)器水射器18產(chǎn)生的負(fù)壓將再生反應(yīng)器2產(chǎn)生的樹脂排出送入全混式樹脂反應(yīng)器3內(nèi)，完成整個(gè)再生過(guò)程。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，基本同實(shí)施例1，進(jìn)一步地，再生反應(yīng)器2為直徑1.5m，高2m的玻璃鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)；旋流分離器1的內(nèi)徑為250mm，旋流分離器1下部圓錐體的錐角為20°，進(jìn)料口10直徑為75mm，溢流口11直徑為100mm，樹脂進(jìn)口12直徑為35mm；樹脂過(guò)濾器9為2個(gè)兩端封閉的中空?qǐng)A柱體，樹脂過(guò)濾器9外圍緊密纏繞的篩網(wǎng)孔徑為150μm，再生劑出口13距離再生反應(yīng)器2上沿60cm。

離子交換樹脂經(jīng)過(guò)該裝置再生后，再生后樹脂的吸附平衡量大于新樹脂吸附平衡量的95％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，基本同實(shí)施例2，所不同的是，本實(shí)施例中再生反應(yīng)器2為直徑2.0m，高2.5m的玻璃鋼材質(zhì)結(jié)構(gòu)；旋流分離器1的內(nèi)徑為300mm，旋流分離器1下部圓錐體的錐角為45°，進(jìn)料口10直徑為50mm，樹脂進(jìn)口12直徑為38mm；樹脂過(guò)濾器9為3個(gè)兩端封閉的中空?qǐng)A柱體，樹脂過(guò)濾器9外圍緊密纏繞的篩網(wǎng)孔徑為150μm，再生劑出口13距離再生反應(yīng)器2上沿60cm。

本實(shí)施例使用時(shí)，通過(guò)再生劑泵17向再生反應(yīng)器2內(nèi)注入再生劑儲(chǔ)罐5中的新鮮再生劑(質(zhì)量濃度為15％的NaCl+質(zhì)量濃度為1％的NaOH溶液)或脫附液儲(chǔ)罐4內(nèi)的脫附液，再生劑逆流緩慢通過(guò)樹脂床6完成樹脂再生；再生劑逆流速度為4BV/h。

離子交換樹脂經(jīng)過(guò)該裝置再生后，再生后樹脂的吸附平衡量大于新樹脂吸附平衡量的98％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，基本同實(shí)施例2，所不同的是，本實(shí)施例中再生劑采用26％NaCl溶液，離子交換樹脂經(jīng)過(guò)該裝置再生后，再生后樹脂的吸附平衡量大于新樹脂吸附平衡量的98％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的一種離子交換樹脂固定床逆流再生裝置，基本同實(shí)施例4，所不同的是，本實(shí)施例中，對(duì)再生劑進(jìn)行重復(fù)利用，使用前向脫附液儲(chǔ)罐4內(nèi)補(bǔ)充5％的NaCl粉末，脫附液重復(fù)使用4次后，再生后樹脂的吸附平衡量大于新樹脂吸附平衡量的70％，脫附液產(chǎn)量?jī)H為傳統(tǒng)再生方式的1/4，且節(jié)約大量的鹽。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。