一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統及實現脫附液減量化的方法與流程
2023-05-31 16:26:46 2
本發明屬於粉末樹脂再生領域，更確切地說，涉及一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統及實現脫附液減量化的方法。
背景技術：
：隨著我國經濟的快速發展，環境汙染進一步加劇，在給水、各類廢水及生化尾水的深度處理中，粉末樹脂逐漸得到了應用。粉末樹脂在淨化水質時，除了能有效去除等有機物，大大降低消毒副產物的生成，還能對氨氮、總磷、氟離子、嗅離子、硝酸鹽、亞硝酸鹽等有較好的去除。由於我國水源地遭到重大汙染，很多地方水源地無法達到地表Ⅲ類水標準，許多自來水廠都採用了深度處理工藝，確保出水水質達到我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)，將各類生化尾水進行深度處理可極大減少廢水排放對自然水生生態系統的影響帶來的環境汙染，同時將深度處理後的中水進行回用可極大減少廢水排放量及工業耗水量，這些舉措均符合國家可持續性發展的要求，有利於提高高耗水工業行業的發展，對社會、經濟及自然環境的改善具有重要的意義。傳統的樹脂固定床再生系統，僅適用於大孔徑的樹脂，而對於粉末樹脂來說，由於其粒徑較小，樹脂間孔隙率小，樹脂再生液通過時樹脂床層時會由於阻力過大而導致再生液無法穿過樹脂層。目前工業應用的粉末樹脂的再生主要是將待再生的樹脂和再生液按一定體積比進行完全混合再生，然後將再生過程中產生的脫附液外排處置。在此過程中，機械混合不僅導致粉末樹脂的機械破碎，同時再生效率較低，並且外排脫附液增加了處置的難度，並且脫附液中殘留了許多沒有充分利用的再生劑。對於規模較大的飲用水和市政汙水的深度淨化過程，如何選擇更加適合的再生條件以及減少脫附液產量成為目前粉末樹脂技術廣泛應用的一個瓶頸。經檢索，中國專利申請號：2011104268701，申請日：2011年12月19日，發明名稱：一種粉體樹脂脫附再生反應器，該申請案公開了一種粉體樹脂脫附再生反應器。它包括反應器、樹脂分離器、脫附液儲槽、再生樹脂輸送系統；樹脂分離器的一端連接有脫附液排出管，所述脫附液排出管的另一端與脫附液儲槽循環管水射器的吸入口連接，所述脫附液儲槽循環管水射器安裝於脫附液儲槽循環管上，脫附液儲槽循環管上端出口與脫附液儲槽連通，下端出口通過脫附液儲槽循環泵與脫附液儲槽連通；再生樹脂輸送系統包括全混式樹脂反應器、全混式樹脂反應器循環管、全混式樹脂反應器循環管水射器和全混式樹脂反應器循環泵。本申請案可與各種針對該類樹脂的反應器相配套，充分發揮該類樹脂的優勢，並實現樹脂反應裝置的樹脂連續分離再生運行，但該申請案通過攪拌器實現樹脂再生，再生效率較低，仍需要進一步改進。對於本領域技術人員而言，如何在保證粉末樹脂再生效率以及防止機械破碎的前提下，進一步減少粉末樹脂技術在水處理過程中產生的脫附液量，成為該技術應用的一個難題。技術實現要素：1.發明要解決的技術問題針對粉末樹脂在流化床反應器中容易造成機械破碎並且再生效率不高，產生的脫附液處理困難的問題，本發明提供了一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統及實現脫附液減量化的方法，通過採用固定床再生反應器，減少了粉末樹脂在再生過程中產生的機械磨碎，還可以縮短粉末樹脂的再生時間，提高再生效率，並且通過脫附液套用方式降低脫附液產量，降低了投資運行成本，適用於粉末樹脂大規模應用的再生系統。2.技術方案為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，包括固定床主體再生反應器、脫附液儲備罐和再生液儲備罐，固定床主體再生反應器頂部設置有進氣口並與風機相連，固定床主體再生反應器內依次設置有穿孔布水管、樹脂床層、曝氣管和樹脂分離器，固定床主體再生反應器底部開設有樹脂排出口和脫附液排出口，脫附液排出口位於樹脂分離器底端；固定床主體再生反應器的側壁上設置有再生液管，再生液管的上端與穿孔布水管相連，且再生液管上還設置有清水管；再生液儲備罐底部的再生液出口管通過水泵與再生液管相連通，脫附液排出口與脫附液儲備罐上部的脫附液進口管相連，脫附液儲備罐底部的脫附液儲罐出口管通過水泵與再生液管相連。更進一步地，固定床主體再生反應器的高徑比3：1～5：1。更進一步地，固定床主體再生反應器的底部為倒等腰梯形結構，且該倒等腰梯形的斜邊與水平面夾角為10°～25°，倒等腰梯形的斜邊與下底的長度比為5：1～10：1。更進一步地，穿孔布水管沿固定床主體再生反應器中心向四周發散均勻布置，個數為2～6個，穿孔布水管表面間隔穿孔布水管直徑的1/10～1/20均勻開孔。更進一步地，曝氣管上均勻開孔，上部安裝微孔曝氣頭，曝氣頭個數為2～8個。更進一步地，樹脂分離器為2～4個沿固定床主體再生反應器底部斜邊平行設置的空心圓柱體，樹脂分離器並聯連接在脫附液排出口上。更進一步地，樹脂分離器的直徑為固定床主體再生反應器直徑的1/10～1/15，樹脂分離器表面均勻開孔，開孔孔眼直徑及間距均為樹脂分離器直徑的1/5～1/20，且樹脂分離器表面緊密纏繞孔徑小於粉末樹脂粒徑的篩網，篩網材質選用尼龍或腈綸或不鏽鋼。本發明的一種實現脫附液減量化的方法，包括以下步驟：步驟一、脫附液儲備罐中的脫附液通過水泵，經脫附液儲罐出口管進入固定床主體再生反應器，再生液儲備罐中的再生液通過水泵，經再生液出口管進入固定床主體再生反應器，再生液流經樹脂床層；步驟二、依靠外接風機產生的空氣壓作用，將固定床主體再生反應器內的脫附液通過水泵的水射器作用流入脫附液儲備罐中；步驟三、步驟二中產生的脫附液與再生液儲備罐中的再生液分別通過水泵、水泵循環用於下一次樹脂再生，直到樹脂再生效果不能滿足再生要求時，將脫附液外排處置。更進一步地，步驟一中再生液投加質量為上個循環產生的脫附液質量的10％～50％。更進一步地，再生液儲備罐中的再生液、脫附液儲備罐中的脫附液與樹脂床層的接觸時間均為5～30min。3.有益效果採用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下顯著效果：(1)本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，通過外加壓力的方式使再生液沿著樹脂床層從上而下流動，最後通過樹脂分離器進入脫附液儲罐，同時為了防止壓力過大導致樹脂板結，在反應器底部增加了曝氣頭進行不定時氣衝，此過程中減少了粉末樹脂在再生過程中產生的機械磨碎，同時還可以縮短粉末樹脂的再生時間，使得粉末樹脂的再生效率得到提高；(2)本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，在再生反應器底部增加了曝氣頭進行不定時氣衝，可以有效防止因壓力過大導致的樹脂板結，提高樹脂再生效果；(3)本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，採用脫附液套用方式，將上次再生產生的脫附液聯合額外投加的再生劑共同用於下一次再生過程，使再生劑得到充分利用，降低了再生過程中產生的脫附液量；(4)本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，降低了投資運行成本，使資源得到充分利用，適用於粉末樹脂大規模應用的再生系統。附圖說明圖1為本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統的結構示意圖。圖中標號為：1、固定床主體再生反應器；2、穿孔布水管；3、樹脂床層；4、樹脂分離器；5、再生液管；6、脫附液排出口；7、樹脂排出口；8、清水管；9、脫附液儲備罐；10、再生液儲備罐；11、水泵；12、脫附液儲罐出口管；13、再生液出口管；14、水泵；15、脫附液進口管；16、進氣口；17～22、閥門；23、曝氣管。具體實施方式為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作詳細描述。如圖1所示，本發明的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，包括固定床主體再生反應器1、脫附液儲備罐9和再生液儲備罐10，固定床主體再生反應器1頂部設置有進氣口16並與外接風機相連，固定床主體再生反應器1內依次設置有穿孔布水管2、樹脂床層3、曝氣管23和樹脂分離器4，固定床主體再生反應器1底部開設有樹脂排出口7和脫附液排出口6，脫附液排出口6位於樹脂分離器4底端，且樹脂排出口7上設置有閥門17，脫附液排出口6上設置有閥門18；固定床主體再生反應器1的側壁上設置有再生液管5，再生液管5的上端與穿孔布水管2相連，且再生液管5上還設置有清水管8，清水管8上設置有閥門22；再生液儲備罐10底部的再生液出口管13通過水泵14與再生液管5相連通，且再生液出口管13上設置有閥門21，脫附液排出口6與脫附液儲備罐9上部的脫附液進口管15相連，具體為脫附液排出口6與再生液管5相連通，脫附液進口管15也與再生液管5相連通，且再生液管5上還設置有閥門20，脫附液儲備罐9底部的脫附液儲罐出口管12通過水泵11與再生液管5相連，且脫附液儲罐出口管12上設置有閥門19。本發明中固定床主體再生反應器1的高徑比3：1～5：1，且固定床主體再生反應器1的底部為倒等腰梯形結構，且該倒等腰梯形的斜邊與水平面夾角為10°～25°，倒等腰梯形的斜邊與下底的長度比為5：1～10：1，能對內部物料有效導流。穿孔布水管2沿固定床主體再生反應器1中心向四周發散均勻布置，個數為2～6個，且穿孔布水管2表面間隔穿孔布水管2直徑的1/10～1/20均勻開孔，保證布水均勻。固定床主體再生反應器1底部曝氣管23上均勻開孔，上部安裝微孔曝氣頭，曝氣頭個數為2～8個，可有效防止壓力過大導致的樹脂板結。本發明中樹脂分離器4為2～4個沿固定床主體再生反應器1底部斜邊平行設置的空心圓柱體，樹脂分離器4的直徑為固定床主體再生反應器1直徑的1/10～1/15，樹脂分離器4表面均勻開孔，開孔孔眼直徑及間距均為樹脂分離器4直徑的1/5～1/20，且樹脂分離器4表面緊密纏繞孔徑略小於粉末樹脂粒徑的篩網，篩網材質選用尼龍或腈綸或不鏽鋼，樹脂分離器4並聯連接在脫附液排出口6上，保證樹脂得到有效分離，並且減少樹脂分離器4的堵塞問題。本發明的一種實現脫附液減量化的方法，利用本發明中的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，按照以下步驟進行：步驟一、脫附液儲備罐9中的脫附液通過水泵11，經脫附液儲罐出口管12進入固定床主體再生反應器1，再生液儲備罐10中的再生液通過水泵14，經再生液出口管13進入固定床主體再生反應器1，再生液緩慢流經樹脂床層3；步驟二、依靠外接風機產生的空氣壓作用，將固定床主體再生反應器1內的脫附液通過水泵11的水射器作用流入脫附液儲備罐9中；步驟三、步驟二中產生的脫附液與再生液儲備罐10中的再生液分別通過水泵11、水泵14循環用於下一次樹脂再生，直到樹脂再生效果不能滿足再生要求時，將脫附液外排處置。本發明中的再生液儲備罐10中的再生液為氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、碳酸氫鈉溶液中的一種，再生液的質量濃度為5％～30％，再生液投加質量為上個循環剩餘的脫附液質量的10％～50％，且再生液儲備罐10中的再生液、脫附液儲備罐9中的脫附液與樹脂床層3的接觸時間均為5～30min，脫附液可循環套用2～10次。下面結合實施例對本發明作進一步的描述。實施例1本實施例的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統應用於飲用水深度處理中所用，原水經常規處理後CODMn含量為3.0mg/L左右，之後進一步經過磁性樹脂反應器，可將CODMn削減到2.0mg/L左右。本實施例中固定床主體再生反應器1為鋼製密閉結構，上部為圓柱形，外接風機進氣，圓柱直徑為1.5m，底部為倒等腰梯形結構，且下底長度為0.3m，固定床主體再生反應器1的整體高度為5m，樹脂床層3的高度約為2～2.5m，穿孔布水管2主幹管直徑為150mm，還包括四個支管，每個支管上開孔孔眼直徑為10mm，樹脂分離器4直徑為150mm，個數為4個，開孔孔眼直徑為10mm，樹脂分離器4外部包裹200目尼龍篩網，用於磁性樹脂的再生截留；脫附液儲備罐9和再生液儲備罐10均為圓柱形，且直徑為2.5m，高度為3m，再生液儲備罐10中的再生液為質量濃度為15％的氯化鈉溶液，每次再生時上次循環剩餘脫附液和再生液投加質量比為3：1，本實施例中所有閥門均為氣動閥門，水泵11、水泵14及所有閥門均通過PLC實現自動化控制，當脫附效率不能滿足要求時，將脫附液外排送至汙水廠處理。表1為脫附液套用次數對再生液吸附水體CODMn濃度的影響。表1樹脂再生時脫附液連續套用時CODMn濃度套用次數脫附液CODMn(mg/L)12235218893161241416從表1中可以看出，脫附液經過四次套用後，脫附液吸附的CODMn含量由原來的2235mg/L降為1416mg/L，仍可達到純鹽溶液再生效率的63％，說明使用脫附液套用方法是實現脫附液減量化是一個很好的途徑。實施例2本實施例的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，應用於印染廢水經生化處理後尾水，樹脂可將生化尾水中的CODCr由8mg/L降至約6.5mg/L，去除率維持在12-25％；將TN由10.6mg/L降至約9.4mg/L，去除率維持在9-16％；將TP由0.35mg/L降至約0.3mg/L，去除率維持在12-15％；將氨氮由0.26mg/L降至0.11mg/L，去除率維持在55-65％；將色度由8度降至2度，去除率達75％。本實施例的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，基本結構同實施例1，所不同的是，本實施例中固定床主體再生反應器1的高徑比為5：1，固定床主體再生反應器1的底部為倒等腰梯形結構，且該倒等腰梯形的斜邊與水平面夾角為10°，倒等腰梯形的斜邊與下底的長度比為5：1。穿孔布水管2個數為6個，穿孔布水管2表面間隔穿孔布水管2直徑的1/10均勻開孔。曝氣管23上安裝6個微孔曝氣頭，樹脂分離器4設置為2個，樹脂分離器4的直徑為固定床主體再生反應器1直徑的1/10，樹脂分離器4表面開孔孔眼的直徑及間距均為樹脂分離器4直徑的1/5，樹脂分離器4表面篩網材質選用腈綸。本實施例中再生液為氫氧化鈉溶液，且質量濃度為20％，再生液投加質量為上個循環剩餘的脫附液質量的10％，表2為樹脂再生時脫附液連續套用時CODCr濃度。從表2中可以看出，脫附液經過四次套用後，脫附液吸附水中CODCr、TN、TP和氨氮的含量仍可達到純鹽溶液再生時的52％、62％、57％和52％，因此增加套用次數可以成為降低脫附液產量的重要方法。表2脫附液套用次數對再生液吸附水體物質濃度的影響套用次數脫附液CODCr(mg/L)脫附液TN(mg/L)脫附液TP(mg/L)脫附液氨氮(mg/L)130992412104308223591982892393200318557520141605150359159實施例3本實施例的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，基本同實施例1，所不同的是，本實施例中固定床主體再生反應器1的高徑比為3：1，固定床主體再生反應器1的底部為倒等腰梯形結構，且該倒等腰梯形的斜邊與水平面夾角為25°，倒等腰梯形的斜邊與下底的長度比為10：1。穿孔布水管2個數為2個，穿孔布水管2表面間隔穿孔布水管2直徑的1/20均勻開孔。曝氣管23上安裝2個微孔曝氣頭，樹脂分離器4設置為3個，樹脂分離器4的直徑為固定床主體再生反應器1直徑的1/15，樹脂分離器4表面開孔孔眼的直徑及間距均為樹脂分離器4直徑的1/20，樹脂分離器4外部包裹的篩網為不鏽鋼絲網。本實施例中再生液為鹽酸溶液，且質量濃度為30％，再生液投加質量為上個循環剩餘的脫附液質量的50％。實施例4本實施例的一種適用於粉末樹脂再生的固定床系統，基本同實施例1，所不同的是，本實施例中固定床主體再生反應器1的高徑比為4：1，固定床主體再生反應器1的底部為倒等腰梯形結構，且該倒等腰梯形的斜邊與水平面夾角為20°，倒等腰梯形的斜邊與下底的長度比為8：1。穿孔布水管2個數為6個，穿孔布水管2表面間隔穿孔布水管2直徑的1/15均勻開孔。曝氣管23上安裝8個微孔曝氣頭，樹脂分離器4設置為3個，樹脂分離器4的直徑為固定床主體再生反應器1直徑的1/12，樹脂分離器4表面開孔孔眼的直徑及間距均為樹脂分離器4直徑的1/10，樹脂分離器4外部包裹篩網的材質為腈綸。本實施例中再生液為碳酸氫鈉溶液，且質量濃度為5％，再生液投加質量為上個循環剩餘的脫附液質量的20％。以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3