一种高盐水除硬度离子交换器的制作方法

1.本实用新型涉及环保技术设备领域，具体而言，涉及一种高盐水除硬度离子交换器。


背景技术：

2.随着国家环保排放标准的进一步提高，针对污水排放在提高排放标准的同时，往往要求重点排污企业实施零排放。零排放一般会围绕膜浓缩结合结晶蒸发工艺对水中杂质进行固化处理，而水中硬度离子成份的存在往往成为膜浓缩和结晶蒸发过程中不可逾越的障碍，即硬度离子导致膜浓缩系统和结晶蒸发系统结垢，产生污堵和安全隐患。在此基础上，为减少或冲抵环保处置成本，有的重点排污企业会分析自身污水成份构成，采用膜分离和结晶蒸发工艺回收有价值的盐类，如硫酸钠、氯化钠等，而硬度离子的存在也会影响这类盐类产品的纯度。
3.因结晶蒸发属于高投入，高耗能工艺，故最佳的工艺运行条件是最大程度进水减量和最大程度成份浓度提高，而硬度离子的存在严重影响膜浓缩的效率，硬度离子含量越高影响越大。对于普通水源中硬度离子的去除，基本工艺和手段较为丰富，但因高盐水中钠离子含量极高，加之有对产品盐纯度的预期，故传统的软化设备几乎均无用武之地。
4.目前，一般使用离子交换器对高盐污水中的硬度离子进行去除，普通的离子交换器因结构差异的原因，未进行充分的导流优化，或降低运行流速防止乱流，或保持运行流速留下运行稳定性隐患，存在以下缺点：(1)同等制水能力下，流速越低交换罐体直径越大，树脂装填量越大(而特种树脂价格昂贵)；而交换罐体直径放大，进一步导致产水工作时水流分布均匀的难度加大，外沿树脂利用率偏低，树脂填装量增加而导致一次性投入成本倍增；(2)同理，交换罐体直径放大，再生时对再生剂及转型剂的导流分布不合理，也产生无谓消耗，大大增加了再生辅助中酸碱和冲洗水消耗，增加了环保处置成本；(3)因盐酸再生用量增加，导致再生排废水量较大，废水中被置换出的硬度离子浓度降低，增加了后续处理难度；(4)因大量酸碱使用，整套装置占地面积较大，对场地面积要求较高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高盐水除硬度离子交换器，其通过系统结构的改良，大大减小交换罐的直径和树脂填量，同时大大减少酸碱使用量，控制再生排废量减量，使再生排废水中硬度离子最大程度浓缩，便于后续处置，且实现装置小型化，具备更多的现实使用条件。
6.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种高盐水除硬度离子交换器，包括交换罐、再生装置、转型装置和出水箱，所述再生装置和转型装置分别通过管道和平面多通路阀与交换罐相连通，所述出水箱通过管道和平面多通路阀与交换罐相连通。
8.进一步地，所述再生装置包括酸储存罐和计量箱，所述酸储存罐和计量箱之间通
过第一输液管相连通连接，所述计量箱通过第二输液管与平面多通路阀相连通连接，所述第一输液管上设置有第一计量泵，所述酸储存罐内设置有第一浓度计。
9.进一步地，所述转型装置包括碱溶解罐，所述碱溶解罐通过第三输液管与平面多通路阀相连通连接，所述第三输液管上设置有第二计量泵，所述碱溶解罐内设置有第二浓度计。
10.进一步地，所述碱溶解罐内设置有搅拌器，所述碱溶解罐内壁设置有加热器。
11.进一步地，所述碱溶解罐位于第三输液管口处设置有精密过滤器。
12.进一步地，所述交换罐内由上而下依次设置有上顶板、离子交换树脂层和下底板，所述离子交换树脂层由内而外包括同轴布置且内径递增的多个中空内柱，相邻所述中空内柱之间形成圆环形腔室，所述圆环形腔室内和内径最小的中空内柱内填充有具有钠离子活性基团的鳌合树脂，所述上顶板和下底板上均设置有向离子交换树脂层均匀喷布液体的多级喷淋布水器。
13.进一步地，相邻所述中空内柱之间设置有将圆环形腔室分隔成多个圆弧形腔室的隔板。
14.进一步地，所述交换罐顶部开设有第一液体进出口，所述交换罐底部开设有第二液体进出口，所述第一液体进出口和第二液体进出口均通过第四输液管与平面多通路阀相连通连接。
15.进一步地，所述交换罐、酸储存罐、碱溶解罐、第一输液管、第二输液管、第三输液管、第四输液管和平面多通路阀内部均设置有耐腐蚀层。
16.进一步地，所述出水箱顶部开设有第一进出口，所述出水箱底部开设有第二进出口，所述第一进出口和第二进出口均通过管道与平面多通路阀相连通连接。
17.进一步地，所述交换罐、复合酸罐盐罐和出水箱均固定于水泥地基上，所述水泥地基上开设有排水沟。
18.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
19.1.本实用新型设置的交换罐的特定结构，并联合使用再生装置和转型装置对再生剂和转型剂进行计量控制输入，实现对水流、再生剂和转型剂的充分导流优化，从而减小交换罐直径和树脂填量，降低投入成本，相应的减少酸碱和冲洗水消耗，降低环保处置成本。
20.2.本实用新型通过在交换罐中使用具有钠离子活性基团的鳌合树脂作为工作介质，避免使用氢离子活性基团的树脂，避免氢离子吸附水中存有的钠离子而消耗离子交换树脂的有效交换容量。
21.3.本实用新型通过再生装置和转型装置，对离子交换树脂先使用准确计量的酸再生，再使用准确计量的碱转型，使离子交换树脂最后重新具有钠离子活性基团，从而有效提高离子交换树脂对硬度离子的有效交换容量；同时，酸碱中和后，也避免产生酸性废水，有效控制再生排废量减量，使再生排废水中硬度离子最大程度浓缩，便于后续处置。
22.4.本实用新型通过准确计量酸和碱的使用量，有效减少酸碱的使用量，避免大量使用酸碱，从而实现装置小型化，具备更多的现实使用条件。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用
的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的高盐水除硬度离子交换装置的示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的碱溶解罐的剖面图；
26.图3为本实用新型实施例提供的交换罐的剖面图；
27.图4为图3中a-a的剖面图。
28.图标：1-交换罐，11-上顶板，12-离子交换树脂层，121-中空内柱，122-圆环形腔室，123-隔板，124-具有钠离子活性基团的鳌合树脂，13-下底板，14-多级喷淋布水器，15-第一液体进出口，16-第二液体进出口，2-再生装置，21-酸储存罐，22-第一输液管，221-第一计量泵，23-计量箱，24-第二输液管，25-第一浓度计，3-转型装置，31-碱溶解罐，32-第三输液管，321-第二计量泵，33-第二浓度计，34-搅拌器，35-加热器，36-精密过滤器，4-出水箱，5-平面多通路阀。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.实施例1
31.请参照图1～4，本实施例提供了一种高盐水除硬度离子交换器，包括交换罐1、再生装置2、转型装置3和出水箱4，所述再生装置2和转型装置3分别通过管道和平面多通路阀5与交换罐1相连通，所述出水箱4通过管道和平面多通路阀5与交换罐1相连通。
32.在树脂的吸附效果降低后，先使用再生装置2对树脂再生，以充分释放树脂吸附的硬度离子，再通过转型装置3对树脂进行转型，使树脂在后续吸附硬度离子时可以提高对硬度离子的选择性吸附能力，也即有效交换容量；交换罐1联合再生装置2和转型装置3对再生剂和转型剂进行控制输入，实现对水流、再生剂和转型剂的充分导流优化，从而减小交换罐1直径和树脂填量，降低投入成本，相应的减少酸碱和冲洗水消耗，降低环保处置成本。
33.本实施例中，所述再生装置2包括酸储存罐21和计量箱23，所述酸储存罐21和计量箱23之间通过第一输液管22相连通连接，所述计量箱23通过第二输液管24与平面多通路阀5相连通连接，所述第一输液管22上设置有第一计量泵221，所述酸储存罐21内设置有第一浓度计25；通过第一计量泵221准确计量输送相应体积的酸溶液至计量箱23内，再将计量箱23内准确计量的酸溶液通过第二输液管24输送进交换罐1内对树脂进行再生，有效控制酸溶液的流速和导流，且有效减少酸溶液的大量使用，从而实现装置小型化，降低环保处置成本。
34.本实施例中，所述转型装置3包括碱溶解罐31，所述碱溶解罐31通过第三输液管32与平面多通路阀5相连通连接，所述第三输液管32上设置有第二计量泵321，所述碱溶解罐31内设置有第二浓度计33；碱液通过第二计量泵321精确计量加入交换罐1内对树脂进行转型，有效控制碱溶液的流速和导流，且有效减少碱液的大量使用，降低环保处置成本。
35.本实施例中，所述碱溶解罐31内设置有搅拌器34，所述碱溶解罐31内壁设置有加热器35；提高碱溶解的效率。
36.本实施例中，所述碱溶解罐31位于第三输液管32口处设置有精密过滤器36；碱溶液在通过第三输液管32排出时被精密过滤，避免未溶解碱排出造成浪费，有效节约碱的用量，从而实现装置降耗。
37.本实施例中，所述交换罐1内由上而下依次设置有上顶板11、离子交换树脂层12和下底板13，所述离子交换树脂层12由内而外包括同轴布置且内径递增的多个中空内柱121，相邻所述中空内柱121之间形成圆环形腔室122，所述圆环形腔室122内和内径最小的中空内柱121内填充有具有钠离子活性基团的鳌合树脂124，所述上顶板11和下底板13上均设置有向离子交换树脂层12均匀喷布液体的多级喷淋布水器14；所述交换罐1顶部开设有第一液体进出口15，所述交换罐1底部开设有第二液体进出口16，所述第一液体进出口15和第二液体进出口16均通过第四输液管与平面多通路阀5相连通连接；再生装置2和转型装置3排出的液体通过平面多通路阀5和第一液体进出口15进入交换罐1内，通过上顶板11的多级喷淋布水器14自上而下喷入离子交换树脂层12内，以对具有钠离子活性基团的鳌合树脂124进行再生和转型；污水通过平面多通路阀5和第二液体进出口16进入交换罐1内，通过下顶板的多级喷淋布水器14自下而上喷入离子交换树脂层12内，以对污水进行离子交换处理。
38.若采用活性基团为氢离子的离子交换树脂，因水中存有大量钠离子，则氢离子会吸附钠离子而消耗离子交换树脂的有效交换容量；本实用新型采用具有钠离子活性基团的鳌合树脂124，避免消耗离子交换树脂的有效交换容量；在使用酸溶液对离子交换树脂再生后，离子交换树脂即释放出氢离子，此时，再使用准确计量的碱对其进行转型，使等量的氢氧根与释放出的氢离子进行中和，消耗掉氢离子的同时，带入钠离子，使离子交换树脂再重新具有钠离子活性基团，从而有效提高离子交换树脂对硬度离子的有效交换容量；同时，氢氧根与释放出的氢离子中和后，也避免产生酸性废水排放，使再生排废水中硬度离子最大程度浓缩，便于后续处置。
39.本实用新型使用特定结构的交换罐1，并联合使用再生装置2和转型装置3对再生剂和转型剂进行计量控制输入，实现对水流、再生剂和转型剂的充分导流优化，从而减小交换罐1直径和树脂填量，降低投入成本，相应的减少酸碱和冲洗水消耗，降低环保处置成本。
40.本实施例中，相邻所述中空内柱121之间设置有将圆环形腔室122分隔成多个圆弧形腔室的隔板123；既避免了具有钠离子活性基团的鳌合树脂124在水力作用下出现喷涌乱层，又不会阻碍具有钠离子活性基团的鳌合树脂124正常的上下浮动，同时中空内柱121起到对液体均匀分布的作用，隔板123避免了具有钠离子活性基团的鳌合树脂124在圆环形腔室122内沿周向运动。
41.本实施例中，所述交换罐1、酸储存罐21、碱溶解罐31、第一输液管22、第二输液管24、第三输液管32、第四输液管和平面多通路阀5内部均设置有耐腐蚀层；在酸再生和碱转型过程中，整个装置避免被腐蚀。
42.本实施例中，所述出水箱4顶部开设有第一进出口，所述出水箱4底部开设有第二进出口，所述第一进出口和第二进出口均通过管道与平面多通路阀5相连通连接；污水经交换罐1处理后从第一液体进出口15排出，并经过平面多通路阀5和第一进出水口进入出水箱4内，对出水箱4内的水进行氨氮值检测，若出水箱4内的水氨氮值未达标，则将出水箱4内的
水从第二进出水口排出，经平面多通路阀5和第二液体进出口16进入交换罐1内，进行再次处理。
43.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，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。