專利名稱：減少?gòu)U水排放的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)沖洗液，例如電路板沖洗液，液體除垢機(jī)沖洗液，電鍍/陽(yáng)極處理沖洗液，進(jìn)行去離子或去礦質(zhì)的離子交換床再生系統(tǒng)和自來(lái)水去離子系統(tǒng)的方法和裝置，具體地涉及那些允許高度減少?gòu)脑偕到y(tǒng)中排放的廢水的方法和裝置。
離子交換技術(shù)早已被用于從溶液中有效地去除有害離子。用途包括改變硬度如重碳酸鈉(軟化)氯化物(脫堿)，交換陽(yáng)離子和陰離子如氫和氫氧基離子(去礦質(zhì))。
離子交換技術(shù)便于通過(guò)濃縮從水中去除的雜質(zhì)使得適度減少體積。用5-10％的鹽水，酸和/或苛性堿再生，可以制得包含百分比量級(jí)雜質(zhì)的用后的再生物。當(dāng)利用離子交換從金屬電鍍沖洗液中提取出重金屬雜質(zhì)時(shí)，這是非常令人感興趣的。依賴于再生，雜質(zhì)離子，例如銅和鎳，是以百分比濃度而不是ppm濃度包含的，并相應(yīng)地減少了體積。
然而，化學(xué)再生增加了最終排出化學(xué)物質(zhì)的總固形物。事實(shí)上，總固形物可被三倍或更多倍地增加，除非采取控制措施以減少含有有害離子的化學(xué)物質(zhì)的體積。此外，經(jīng)過(guò)通常的回洗、化學(xué)提取和沖洗步驟之后再生廢物的液體體積可超過(guò)15柱床體積(BedVolumes(BV))。
已有若干可以用來(lái)減少再生物液體體積的新發(fā)展。如果廢物是不可拋棄的或危險(xiǎn)的材料如重金屬鹽的話，這是非常重要的。接近于“零”的液體排放包括隨后的固液分離。體積越小，處理費(fèi)用越低。
在傳統(tǒng)的離子交換再生中，交換床首先被回洗以松動(dòng)臟物和殘余物并重新分布樹脂以獲得更好的流而沒(méi)有溝流。陽(yáng)離子交換的回洗流在交換床范圍內(nèi)典型地為6gpm/ft2。對(duì)于制造者所推薦的典型三腿交換床的深度，其量為2gpm/ft3。對(duì)每立方英尺執(zhí)行20分鐘回洗會(huì)產(chǎn)生40加侖的廢水。對(duì)陰離子交換，因?yàn)槊芏鹊退粤鬏^小。雖然這樣，但每立方英尺的沖洗液還是要使用15加侖的廢水。
化學(xué)提取，再生的下一步驟，典型地在4-6％或接近0.501bs/gallon(有效)的濃度進(jìn)行。再生水平為6-81bs/ft3時(shí)，平均產(chǎn)生15加侖的廢水。
下一步驟是置換沖洗以沿交換床推動(dòng)再生物。該沖洗液體積典型地為2-3BV或15-20gallons/ft3。置換沖洗之后，在全流中進(jìn)行快速?zèng)_洗以便清除系統(tǒng)中的殘余再生物并為下一循環(huán)準(zhǔn)備交換床。這一步叫做精度沖洗且每次沖洗可平均地以2gpm/ft2進(jìn)行30分鐘。因此典型的循環(huán)生成成分如下的再生廢水陽(yáng)離子陰離子回洗 40gals 15gals化學(xué)提取 15gals 15gals置換 20gals 20gals精度沖洗 60gals 60gals總量 135gals110gals(1Bed Volume=7.5gals=1ft3)因此傳統(tǒng)系統(tǒng)典型的再生廢物總量達(dá)到18BV的陽(yáng)離子，和14.7BV的陰離子。
現(xiàn)有的減少?gòu)U水體積的嘗試是利用循環(huán)使用的再生物。Byszewski等的美國(guó)專利No.5,352,345公開了一種方法，其中從陽(yáng)離子或陰離子交換柱中耗盡的再生溶液被利用電滲析水分離機(jī)，酸或堿凈化單元，或它們的任意組合，轉(zhuǎn)換為新的再生溶液，因此增大了資源的恢復(fù)(在新的再生物和造水兩個(gè)方面)，并減少了必須排放的水的量。
然而，在上述方法中，僅僅設(shè)計(jì)了用來(lái)再生貴重再生物的系統(tǒng)，并不是為了減少由離子交換柱產(chǎn)生的廢水本身。為了上述目的，特殊的裝置，即，電滲析水分離機(jī)，酸或堿凈化單元，或它們的任意組合，被使用，則輸出管道系統(tǒng)變得復(fù)雜。用來(lái)電滲析的膜對(duì)污物非常敏感，如果系統(tǒng)不持續(xù)運(yùn)行，它們會(huì)被污染。此外，即使由再生物產(chǎn)生的廢水的量可以因再生貴重再生物而減少，系統(tǒng)中的全部廢水也不會(huì)顯著的減少，因?yàn)橛善渌h(huán)，如回洗循環(huán)，置換循環(huán)，和精密沖洗循環(huán)，產(chǎn)生的廢水沒(méi)有減少(事實(shí)上，再生物產(chǎn)生的廢水大約占總廢水的10％)。
Carl J.Saieva的美國(guó)專利No.4,652,352公開了一種利用離子交換與銨鹽再生溶液相結(jié)合從稀釋的溶液中再生金屬的工藝。在這一工藝中，重復(fù)進(jìn)行沖洗，繼而從離子交換系統(tǒng)中得到金屬并形成該工藝的第一環(huán)路，逆流流動(dòng)的再生溶液被再利用，繼而在電鍍室中電解再生金屬，再生的金屬在電鍍?cè)≈斜辉倮?，因此形成了該工藝的第二和第三環(huán)路。結(jié)果，基本不產(chǎn)生需要拋棄的液體或固體廢水。
然而，在上述工藝中，僅僅設(shè)計(jì)了用來(lái)提取金屬的系統(tǒng)，沒(méi)有減少由離子交換單元產(chǎn)生的廢水本身。為了上述目的，特殊的裝置，即，電解再生系統(tǒng)被使用。此外，該系統(tǒng)具有嚴(yán)重的缺陷，即，僅僅提取金屬不能使水變得可以再使用因?yàn)槿芤喊饘冫}如氯化銅，硫化銅，氯化鎳，和硫化鎳，且提取金屬之后金屬鹽的另一半繼續(xù)積累，提高了沖洗槽中不溶固體的水平，會(huì)造成嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。此外，在再生過(guò)程中，沒(méi)有提及沖洗循環(huán)，意味著再生物始終在樹脂交換床中。為了再利用樹脂，再生物必須被沖出樹脂交換床。也沒(méi)有提及如何減少?zèng)_洗液。即使由再生物產(chǎn)生的廢水的量可以因再生貴重再生物而減少，工藝中的全部廢水，如上述美國(guó)專利No.5,352,345中的方法，也不會(huì)顯著的減少，因?yàn)橛善渌h(huán)，如回洗循環(huán)，置換循環(huán)，和精密沖洗循環(huán)，產(chǎn)生的廢水沒(méi)有減少。此外，銨鹽再生物的使用因其氣味，對(duì)工人而言也是不可取的。
另外，Rohm和Haas Amber Hi-Lites的No.120描述了再生物的再利用。如其所述，第一個(gè)三分之一的再生物可被樹脂槽中和樹脂珠之間的空槽內(nèi)的水所過(guò)度稀釋。這導(dǎo)致浪費(fèi)。第二個(gè)1/3的再生物，最貴重的，也會(huì)被浪費(fèi)掉。最后1/3的再生物在接下來(lái)的化學(xué)提取循環(huán)中作為第一個(gè)三分之一被再利用。因此，再生物的再利用僅限于整個(gè)化學(xué)提取循環(huán)的1/3循環(huán)。
本發(fā)明開發(fā)了一種用來(lái)在任何去離子或去礦質(zhì)系統(tǒng)中，不論污染程度，包括電路板、液體除垢機(jī)、電鍍/陽(yáng)極電鍍和自來(lái)水去離子系統(tǒng)的沖洗系統(tǒng)，顯著減少生成的廢水總體積的技術(shù)，不要求用來(lái)再生貴重再生物的電滲析機(jī)等裝置。本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種將離子交換再生物的液體廢物體積減少到每樹脂1BV的工藝，比之傳統(tǒng)系統(tǒng)減少90％以上。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)重要方面是一種減少離子交換再生系統(tǒng)中的廢水排放的方法，包括包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床和包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該方法包括如下步驟(a)依次準(zhǔn)備陽(yáng)離子再生溶液的多個(gè)部分，這些部分被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)；(b)以上流方向以足夠?qū)ξ挥谠摻粨Q床中的樹脂復(fù)原以再生該樹脂的速率引入陽(yáng)離子再生溶液的第一部分到陽(yáng)離子交換床，回洗并再生包括該部分的該陽(yáng)離子交換床；(c)通過(guò)以上流方向，依次引入陽(yáng)離子再生溶液進(jìn)一步再生該陽(yáng)離子交換床，因此，流出的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分被從該陽(yáng)離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(d)保留除了第一部分之外流出的每一部分陽(yáng)離子再生溶液，以如下方式即，編號(hào)m的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m-1(m減去1)的部分，作為陽(yáng)離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中2≤m≤n；(e)準(zhǔn)備置換沖洗液；(f)通過(guò)以上流方向引入置換沖洗液到該陽(yáng)離子交換床中，置換該陽(yáng)離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液，并保留流出的該置換沖洗液的一部分，以用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分；(g)依次準(zhǔn)備陰離子再生溶液的多個(gè)部分，這些部分被從1到n′編號(hào)，其中n′是＞1的整數(shù)；(h)通過(guò)以上流方向以足夠?qū)ξ挥谠摻粨Q床中的樹脂復(fù)原以再生該樹脂的速率引入陰離子再生溶液的第一部分到陰離子交換床，回洗并再生包括該部分的該陰離子交換床；(i)通過(guò)以上流方向，依次引入陰離子再生溶液進(jìn)一步再生該陰離子再生交換床，因此，流出的陰離子再生溶液的第一部分被從該陰離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(j)保留流出的每一部分陰離子再生溶液，以如下方式即，編號(hào)m′的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m′-1(m′減去1)的部分，作為陰離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中2≤m′≤n′；(k)準(zhǔn)備置換沖洗液；(l)通過(guò)以上流方向引入置換沖洗液到該陰離子交換床中，置換該陰離子交換床中的陰離子再生溶液，并保留流出的該置換沖洗液的一部分，以用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分，其中步驟(a)到(f)先于，同時(shí)或遲于步驟(g)到(l)執(zhí)行；(m)在該陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中以下流方向連續(xù)地循環(huán)最終沖洗液；和(n)循環(huán)該最終沖洗液直到從陽(yáng)離子或陰離子交換床排出的沖洗液的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定的水平。在上述方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，對(duì)陰離子交換床，步驟(k)包括準(zhǔn)備置換沖洗液的多個(gè)部分，這些部分被從1到q′編號(hào)，其中q′是＞1的整數(shù)，其中編號(hào)q的部分為新沖洗液；且其中步驟(1)包括(ⅰ)通過(guò)以上流方向依次引入該置換沖洗液的各個(gè)部分到該陰離子交換床中，置換該陰離子交換床中的陰離子再生溶液，(ⅱ)保留流出的置換沖洗液的第一部分以用作下一循環(huán)陰離子再生溶液的最后一部分，該陰離子再生溶液的最后一部分的濃度被調(diào)節(jié)，和(ⅲ)保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分以如下方式，即保留編號(hào)p′的部分在下一循環(huán)中用作編號(hào)p＇-1(p′減1)的部分，其中2≤p＇≤q＇，用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分。對(duì)陽(yáng)離子交換床，步驟(e)和(f)優(yōu)選地分別以和步驟(k)和(l)相同的方式進(jìn)行。上述方法基于上流再生，即，如果工作流是下流的話是逆流的。根據(jù)上述方法，可以減少超過(guò)90％的傳統(tǒng)上由再生系統(tǒng)排放的廢水。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的方面是基于下流再生，即，如果工作流是上流的話是逆流的。這是一種減少由離子交換再生系統(tǒng)，包括裝有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床和裝有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，產(chǎn)生的廢水的排放方法，該方法包括如下步驟(a)通過(guò)在該陽(yáng)離子和陰離子交換床中以上流方向循環(huán)回洗沖洗液，回洗該陽(yáng)離子和陰離子交換床，并再循環(huán)該回洗沖洗液；(b)依次準(zhǔn)備陽(yáng)離子再生溶液的多個(gè)部分，這些部分被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)；(c)通過(guò)以下流方向從樹脂的上部引入陽(yáng)離子再生溶液的第一部分到陽(yáng)離子交換床，用該部分再生該陽(yáng)離子交換床，因此保留在該陽(yáng)離子交換床中的回洗沖洗液被從那里排出并從再生循環(huán)中分離出去(例如，送回收集池或儲(chǔ)水容器)；(d)通過(guò)以下流方向，依次引入陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分進(jìn)一步再生該陽(yáng)離子再生交換床，因此，流出的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分被從該陽(yáng)離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(e)保留流出的每一部分陽(yáng)離子再生溶液，以如下方式即，編號(hào)m的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m-1(m減去1)的部分，作為陽(yáng)離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中2≤m≤n；(f)準(zhǔn)備置換沖洗液；(g)通過(guò)以下流方向引入置換沖洗液到該陽(yáng)離子交換床中，置換該陽(yáng)離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液，并保留流出的該置換沖洗液的一部分，以用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分；(h)依次準(zhǔn)備陰離子再生溶液的多個(gè)部分，這些部分被從1到n′編號(hào)，其中n′是＞1的整數(shù)；(ⅰ)通過(guò)以下流方向從樹脂的上部引入陰離子再生溶液的第一部分到陰離子交換床，用該部分再生該陰離子交換床，因此保留在該陰離子交換床中的回洗沖洗液被從那里排出并從再生循環(huán)中分離出去；(j)通過(guò)以下流方向，依次引入陰離子再生溶液的各個(gè)部分進(jìn)一步再生該陰離子再生交換床，因此，流出的陰離子再生溶液的第一部分被從該陰離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)(例如，送回收集池或儲(chǔ)水容器)；(k)保留流出的每一部分陰離子再生溶液，以如下方式即，編號(hào)m′的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m＇-1(m′減去1)的部分，作為陰離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中2≤m′≤n′；(l)準(zhǔn)備置換沖洗液；(m)通過(guò)以下流方向引入置換沖洗液到該陰離子交換床中，置換該陰離子交換床中的陰離子再生溶液，并保留流出的該置換沖洗液的一部分，以用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分，其中步驟(b)到(g)先于，同時(shí)或遲于步驟(h)到(m)執(zhí)行；(n)在該陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中以下流方向連續(xù)地循環(huán)最終沖洗液；和(o)循環(huán)該最終沖洗液直到從陽(yáng)離子或陰離子交換床排出的沖洗液的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定的水平。在上述方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，對(duì)陽(yáng)離子交換床，步驟(f)包括準(zhǔn)備置換沖洗液的多個(gè)部分，這些部分被從1到q編號(hào)，其中q是＞1的整數(shù)，其中編號(hào)q的部分為新沖洗液；且其中步驟(g)包括(Ⅰ)通過(guò)以下流方向從樹脂的上部依次引入該置換沖洗液的各個(gè)部分到該陽(yáng)離子交換床中，置換該陽(yáng)離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液，(Ⅱ)保留流出的置換沖洗液的第一部分以用作下一循環(huán)陽(yáng)離子再生溶液的最后一部分，該陽(yáng)離子再生溶液的最后一部分的濃度被調(diào)節(jié)，和(Ⅲ)保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分以如下方式，即保留編號(hào)p的部分在下一循環(huán)中用作編號(hào)p-1(p減1)的部分，其中2≤p≤q，用作下一循環(huán)置換沖洗液的一部分。對(duì)陰離子交換床，步驟(l)和(m)優(yōu)選地分別以和步驟(f)和(g)相同的方式進(jìn)行。根據(jù)上述方法(下流再生)，可以減少接近90％的傳統(tǒng)上由再生系統(tǒng)排放的廢水。
在上述方法中，即，上流再生和下流再生，當(dāng)離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括過(guò)濾裝置以從工作流中過(guò)濾掉雜質(zhì)時(shí)，在再生循環(huán)之前，不必回洗，因此進(jìn)一步減少了廢水的量。
此外，本方法可輕易地適用于進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)如下交換床的系統(tǒng)陽(yáng)離子交換床前面的金屬選擇性樹脂交換床；陰離子交換床后面的混合型磨床；陰離子交換床前面的弱堿陰離子交換床；和陰離子交換床后面的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中再生和置換兩步在上述一個(gè)或多個(gè)交換床上進(jìn)行，且，在最終沖洗一步，該最終沖洗液在上述串接的一個(gè)或多個(gè)單元中進(jìn)一步循環(huán)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用來(lái)有效地執(zhí)行上述方法的裝置。即，本發(fā)明的另一個(gè)重要方面是用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括(a)包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床；(b)包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該陰離子交換床串接于該陽(yáng)離子交換床；(c)用于存儲(chǔ)在裝置中循環(huán)的水或沖洗液的收集池，該收集池與該陽(yáng)離子交換床和該陰離子交換床相連并可選地具有旁路管線以旁路該收集池，因此水或沖洗液可通過(guò)該收集池或該旁路管線環(huán)路循環(huán)；(d)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少編號(hào)n的容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陽(yáng)離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陽(yáng)離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(e)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少編號(hào)n的容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陰離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陰離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(f)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器與存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器并聯(lián)并與由用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陽(yáng)離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(g)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器與存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器并聯(lián)并與由用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陰離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(h)一個(gè)存儲(chǔ)室導(dǎo)向一個(gè)蒸發(fā)器容器或一個(gè)外部系統(tǒng)(如，批量處理)，該存儲(chǔ)室被安置在，陽(yáng)離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床形成的環(huán)路中；(i)一個(gè)存儲(chǔ)室導(dǎo)向一個(gè)蒸發(fā)器容器或一個(gè)外部系統(tǒng)(如，批量處理)，該存儲(chǔ)室被安置在，陰離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床形成的環(huán)路中；(j)一個(gè)氣體凈化吹風(fēng)機(jī)被連接到該陽(yáng)離子和陰離子交換床的頂端；(k)一個(gè)用來(lái)回洗和再生的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠如下控制再生循環(huán)(ⅰ)用來(lái)自該氣體凈化吹風(fēng)機(jī)的氣體凈化該陽(yáng)離子交換床中的溶液；(ⅱ)以上流方向依次從編號(hào)為1到n的容器中引入陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分到該陽(yáng)離子交換床；(ⅲ)排出從編號(hào)1的容器的流出部分到存儲(chǔ)室，并向后移動(dòng)來(lái)自編號(hào)2到n的容器的各個(gè)流出部分到編號(hào)1到n-1(n減1)的容器中，向前改變一個(gè)容器；(ⅳ)以上流方向依次引入編號(hào)1到q的新沖洗液容器中的陽(yáng)離子置換沖洗液的各個(gè)部分到陽(yáng)離子交換床中；(ⅴ)向后移動(dòng)編號(hào)為1的容器中的置換沖洗液的流出部分到編號(hào)n的陽(yáng)離子再生溶液的容器，向后移動(dòng)編號(hào)2到q的新沖洗液的各個(gè)流出部分到編號(hào)為1到q-1(q減1)的容器中，循環(huán)中向前變化1號(hào)；和(ⅵ)在陰離子交換床上執(zhí)行相應(yīng)于(ⅰ)到(ⅴ)的步驟；和(l)用于沖洗的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以如下方式控制沖洗循環(huán)(ⅶ)以下流方向在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床循環(huán)收集池中的最終沖洗液(或通過(guò)旁路管線循環(huán)最終沖洗液)。
本發(fā)明的另一個(gè)重要方面是用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括(a)包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床；(b)包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該陰離子交換床串接于該陽(yáng)離子交換樹脂；(c)用于存儲(chǔ)在裝置中循環(huán)的水或沖洗液的收集池，該收集池與該陽(yáng)離子交換床和該陰離子交換床相連并可選地具有旁路管線以旁路該收集池，因此水或沖洗液可通過(guò)該收集池或該旁路管線環(huán)路循環(huán)；(d)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少編號(hào)n的容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陽(yáng)離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陽(yáng)離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(e)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少編號(hào)n的容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陰離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陰離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(f)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器與存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器并聯(lián)并與由用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陽(yáng)離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(g)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器與存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器并聯(lián)并與由用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陰離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(h)一個(gè)存儲(chǔ)室導(dǎo)向一個(gè)蒸發(fā)器容器或一個(gè)外部系統(tǒng)(如，批量處理)，該存儲(chǔ)室被安置在，陽(yáng)離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床形成的環(huán)路中；(i)一個(gè)存儲(chǔ)室導(dǎo)向一個(gè)蒸發(fā)器容器或一個(gè)外部系統(tǒng)(如，批量處理)，該存儲(chǔ)室被安置在，陰離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床形成的環(huán)路中；(j)一個(gè)用來(lái)回洗和再生的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠如下控制再生循環(huán)(ⅰ)以上流方向在陽(yáng)離子和陰離子交換床中循環(huán)該收集池中的回洗沖洗液；(ⅱ)以下流方向依次從編號(hào)為1到n的容器中引入陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分到該陽(yáng)離子交換床；(ⅲ)保存在陽(yáng)離子交換床中的回洗沖洗液被排出到收集池后，移動(dòng)編號(hào)為1的容器中的流出部分到存儲(chǔ)室，并向后移動(dòng)編號(hào)為2到n的容器中的流出部分到編號(hào)為1到n-1(n減1)的容器中，向前改變一個(gè)容器；(ⅳ)以下流方向依次引入編號(hào)1到q的新沖洗液容器中的陽(yáng)離子置換沖洗液的各個(gè)部分到陽(yáng)離子交換床中；(ⅴ)向后移動(dòng)編號(hào)為1的容器中的置換沖洗液的流出部分到編號(hào)n的陽(yáng)離子再生溶液的容器，向后移動(dòng)編號(hào)2到q的新沖洗液的各個(gè)流出部分到編號(hào)為1到q-1(q減1)的容器中，向前改變一個(gè)容器；(ⅵ)在陰離子交換床上執(zhí)行相應(yīng)于(ⅰ)到(ⅴ)的步驟；和(k)用于沖洗的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以如下方式控制沖洗循環(huán)(ⅶ)以下流方向在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床循環(huán)收集池中的最終沖洗液(或通過(guò)旁路管線循環(huán)最終沖洗液)。
當(dāng)上述裝置進(jìn)一步包括過(guò)濾裝置以過(guò)濾掉工作流、收集池的下游中的雜質(zhì)時(shí)，不必回洗。本裝置優(yōu)選地包括位于陰離子交換床下游的傳導(dǎo)監(jiān)視器，所以可以恰當(dāng)?shù)卮_定不連續(xù)的再生的計(jì)時(shí)。本裝置優(yōu)選地包括用來(lái)除掉有機(jī)物的顆粒狀活性炭交換床。此外，本發(fā)明可包括一個(gè)或多個(gè)如下交換床陽(yáng)離子交換床前面的金屬選擇性樹脂交換床；陰離子交換床后面的混合型磨床；陰離子交換床前面的弱堿陰離子交換床；和陰離子交換床后面的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中該一個(gè)或多個(gè)交換床安置在本裝置中使得再生步驟可以進(jìn)行，最終沖洗液在該串接的一個(gè)或多個(gè)交換床中進(jìn)一步循環(huán)。
在本發(fā)明的上述方法和裝置中，在再生循環(huán)中，不論再生是逆流的還是順流的，再生的各段和置換沖洗都以普通環(huán)路再次循環(huán)，并在下一循環(huán)中向前改變一個(gè)位置，為此在下一循環(huán)中第一段被排出，下一循環(huán)的最后一段使用新沖洗液，同時(shí)加入必要的化學(xué)物質(zhì)(向前到置換循環(huán))。這樣，大量減少了廢水。另外，在最終沖洗循環(huán)中，沖洗液在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中流動(dòng)，且在環(huán)路中再次循環(huán)，通過(guò)使用相反的離子在各個(gè)交換床中生成去離子水，因此在不排放任何沖洗液的情況下進(jìn)行最終沖洗(內(nèi)沖洗循環(huán))。迄今，典型的離子交換系統(tǒng)再生時(shí)生成大量廢水。通過(guò)使用本發(fā)明的再生系統(tǒng)，可減少通常生成的90％的廢水。本發(fā)明中最終排放的廢水包括工作循環(huán)中去掉的雜質(zhì)，也可通過(guò)蒸發(fā)或傳統(tǒng)的氫氧化物沉淀進(jìn)一步濃縮。蒸發(fā)或氫氧化物沉淀的剩余物由于其高的金屬含量可被送到金屬再生廠去。沉淀過(guò)程的流出物滿足環(huán)境保護(hù)局(EPA和地方政府)制定的排放規(guī)定，即廢流中各種金屬濃度的排放規(guī)定。


圖1是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)陽(yáng)離子交換床和一臺(tái)陰離子交換床串接。
圖2是顯示本發(fā)明逆流下流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)陽(yáng)離子交換床和一臺(tái)陰離子交換床串接。
圖3是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一對(duì)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床，一對(duì)強(qiáng)堿陰離子交換床，一對(duì)弱酸陽(yáng)離子交換床被串接，其中每對(duì)交換床中的一臺(tái)用來(lái)工作，另一臺(tái)用于再生過(guò)程。
圖4是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床、一對(duì)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床、和一對(duì)強(qiáng)堿陰離子交換床被串接，其中每對(duì)交換床中的一臺(tái)用來(lái)工作，另一臺(tái)用于再生過(guò)程。
圖5是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床、一臺(tái)陽(yáng)離子交換床、和一臺(tái)陰離子交換床被串接。
圖6是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床、一臺(tái)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床、一臺(tái)強(qiáng)堿陰離子交換床、和一臺(tái)弱酸陽(yáng)離子交換床被串接。
圖7是顯示本發(fā)明逆流下流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床、一臺(tái)陽(yáng)離子交換床、和一臺(tái)陰離子交換床被串接。
圖8是顯示本發(fā)明順流下流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床、一臺(tái)陽(yáng)離子交換床、和一臺(tái)陰離子交換床被串接。
可以想到許多方法來(lái)將廢水體積減少到某一程度。例如，如上所述，可通過(guò)對(duì)系統(tǒng)部分地再利用化學(xué)提取液來(lái)減少再生溶液。然而，如果不使用控制裝置的話，只有1/3的化學(xué)提取液可再利用。此外逆流再生物或與工作流相反流動(dòng)的再生物導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的低消耗，這意味著低用量(體積)。然而，需要較復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)在上流循環(huán)中縮減交換床體積以提高效率。沖洗廢水的再利用可減少?gòu)U水總體積的減少。通常這僅僅局限于當(dāng)沖洗廢水在一定質(zhì)量水平之上時(shí)的再利用?？刹捎玫V物質(zhì)的回洗或僅僅是周期性的回洗。然而，去掉回洗循環(huán)并不可行；相反，單元中的污物和殘余物不能去掉，或發(fā)生溝流。所有上面可想到的步驟相結(jié)合可減少30-40％體積的廢水。盡管如此，需要處理的廢液的體積平均地為每立方英尺沖洗液10BV或75加侖。令人驚奇的是，通過(guò)采用內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和本發(fā)明的處理廢水系統(tǒng)，廢液的體積可被容易地減少到1BV(或7.5加侖每立方英尺沖洗液)或更少，即，大約傳統(tǒng)系統(tǒng)的廢水體積的1/10。
在本發(fā)明中，再生系統(tǒng)功能上包括回洗、化學(xué)提取、置換沖洗和精密沖洗的步驟，雖然不必分步執(zhí)行這些步驟。系統(tǒng)本發(fā)明可適用于任何去離子或去礦質(zhì)系統(tǒng)，包括電路板沖洗系統(tǒng)、水凈化、電鍍/陽(yáng)極電鍍和未凈化水的去離子系統(tǒng)，無(wú)論污染的程度。本發(fā)明可應(yīng)用的系統(tǒng)典型地包括工業(yè)沖洗液或城市供水系統(tǒng)中的未凈化水流入的收集池，其中城市用水或去離子水流入再生循環(huán)，陽(yáng)離子交換單元，陰離子交換單元，用于化學(xué)提取的多個(gè)堿容器(陰離子再生溶液容器)和多個(gè)酸容器(陽(yáng)離子再生溶液容器)，用于置換沖洗的置換沖洗容器(多個(gè)部分)，氣體凈化吹風(fēng)機(jī)，存儲(chǔ)室(通過(guò)它廢水從系統(tǒng)中排出(或是到蒸發(fā)容器或是批量型沉淀系統(tǒng)))，連接到相關(guān)容器的管路系統(tǒng)，泵，和流量控制系統(tǒng)。有四個(gè)重要的環(huán)路通道第一通道用于工作循環(huán)，即，處理→收集池(→活性炭)→陽(yáng)離子交換床→陰離子交換床→處理。第二通道用于陽(yáng)離子交換床再生循環(huán)，即，(陽(yáng)離子再生溶液容器或置換沖洗液容器)→陽(yáng)離子交換床→(陽(yáng)離子再生溶液容器或置換沖洗液容器)。第三通道用于陰離子交換床再生循環(huán)，即，(陰離子再生溶液容器或置換沖洗液容器)→陰離子交換床→(陰離子再生溶液容器或置換沖洗液容器)。第四通道用于精密沖洗循環(huán)，即，收集池或再循環(huán)泵的入口(旁路收集池)→陽(yáng)離子交換床→陰離子交換床→收集池或再循環(huán)泵的入口。在上流再生(工作流為下流時(shí)為逆流再生)中，回洗，化學(xué)提取，和置換沖洗循環(huán)可在第二和第三通道中進(jìn)行。在下流再生(工作流為下流時(shí)為順流再生)中，陽(yáng)離子交換床的回洗循環(huán)可用第四通道以上流方向進(jìn)行不必通過(guò)陰離子交換床，同時(shí)陰離子交換床的回洗循環(huán)可完全使用第四通道以上流方向進(jìn)行(如果工作流是上流，可去掉回洗)。下流再生中的化學(xué)提取和置換沖洗循環(huán)可在第二和第三通道中進(jìn)行。在第二和第三通道中，理論上，所有的再生和置換沖洗是循環(huán)的，在下一循環(huán)中向前改變一個(gè)位置，第一段被移出下一循環(huán)，下一循環(huán)的最后一段為新新溶液。沖洗(最終沖洗)在第四通道中進(jìn)行，流過(guò)串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床。
在DI離子交換系統(tǒng)中，陽(yáng)離子交換床通常放在陰離子交換床的上游。原因是陰離子樹脂將所有陰離子轉(zhuǎn)換為氫氧離子形式且大多數(shù)二價(jià)金屬(包括鈣，銅，錫，鉛等)的氫氧離子形式都是不溶的。因此，如果它們被引入陰離子交換床，它們會(huì)沉淀并污染樹脂。在一些系統(tǒng)中，可先用陰離子，例如，如果鈉形陽(yáng)離子樹脂被首先使用以軟化流入的工業(yè)沖洗液以便在那里去掉了二價(jià)金屬。
為了組成時(shí)間更高效的系統(tǒng)，使用一對(duì)離子交換單元是有好處的，即，平行地?cái)[放兩個(gè)交換床。在那類系統(tǒng)中，被耗盡的一個(gè)離子交換單元去再生，同時(shí)另一個(gè)工作，這樣工業(yè)沖洗可通過(guò)轉(zhuǎn)換交換柱持續(xù)進(jìn)行。
此外，一個(gè)螯合金屬去除單元、一個(gè)吸收單元如顆粒狀活性炭單元和不同種類的聚合物吸收劑(Rohm & Haas XAD系列吸收單元)和一個(gè)過(guò)濾裝置可依此次序被安裝在陽(yáng)離子單元的上游以便進(jìn)一步更有效地減少?gòu)U水體積。
作為離子交換樹脂，統(tǒng)一的珠型的樹脂被優(yōu)選地使用以便更有效地減少?zèng)_洗液需求的體積。樹脂珠通常的尺寸是-16+50號(hào)(mesh)。統(tǒng)一的珠具有統(tǒng)一的再生特性因此減少了廢水體積，尤其是沖洗液。珠可指定尺寸且統(tǒng)一尺寸的珠是可得的。這些樹脂的典型尺寸在-30+45號(hào)的范圍。珠越統(tǒng)一，沖洗液和再生物接觸的時(shí)間越短。因此，使用更統(tǒng)一的珠，廢水體積可減到更小。例如，可優(yōu)選地使用PuroliePFC-100和PFA-400。
在再生物入口的初始部分，交換床有一些抬高以便松動(dòng)和清潔。然而，隨著再生進(jìn)行，樹脂擴(kuò)展且交換床變得被“包住”。在逆流再生的情況下，即上流再生(工作流通常是下流的)，不需要太多的空間來(lái)回洗所以使用較小的容器，其頂部基本沒(méi)有空間，因此減少了回洗和再生溶液。只有足夠樹脂松動(dòng)的空間。
此外，在陽(yáng)離子交換柱前面有一個(gè)或任意組合的金屬選擇性樹脂單元，在陰離子單元后面有一個(gè)混和交換床型磨床，陰離子單元前面有一個(gè)弱堿陰離子單元，在陰離子單元后面有一個(gè)弱酸陽(yáng)離子單元，根據(jù)工業(yè)沖洗液的質(zhì)量處理對(duì)象。
系統(tǒng)的末端是蒸發(fā)容器或外部系統(tǒng)如批量型沉淀系統(tǒng)，最終廢水流入其中。最終廢水經(jīng)過(guò)進(jìn)一步必要的處理之后被濃縮。在本發(fā)明中，廢水的體積非常小，因此只需非常小體積的蒸發(fā)容器，濃縮的效率很高。典型地，使用非加熱大氣蒸發(fā)器。工作循環(huán)被處理的工業(yè)沖洗液沒(méi)有特殊的限制。例如，留有微量重金屬的電路板沖洗液和液體凈化器沖洗液，用于金屬氫氧化物沉淀系統(tǒng)的磨床，和需去離子的未凈化水都可處理。
流速通常是4到10gpm/ft2交換床面積和1到2gpm/ft3交換床體積，雖然速度廣泛地依賴于尺寸、用途和系統(tǒng)處理的目標(biāo)水平。工作時(shí)系統(tǒng)通常下流運(yùn)行，這是通常流向。然而，可根據(jù)目標(biāo)工業(yè)沖洗液、整體處理和其它因素采用上流。
工作循環(huán)中的預(yù)過(guò)濾可減少但不能取消再生循環(huán)中所需的回洗。即，進(jìn)行預(yù)過(guò)濾以減少到達(dá)樹脂交換床的顆粒負(fù)載并因此減少所需的回洗。對(duì)預(yù)過(guò)濾，顆粒狀活性炭是適合的。然而，顆粒過(guò)濾器如多媒質(zhì)或過(guò)濾筒也可被使用。顆粒狀活性炭還可用于減少有機(jī)物負(fù)載，它會(huì)給陰離子樹脂帶來(lái)問(wèn)題。如果執(zhí)行預(yù)過(guò)濾，回洗被調(diào)整以僅僅完成再分類的目的，因此最終減少了廢水體積。再生循環(huán)系統(tǒng)中工作循環(huán)中止之后(如果平行地安裝了兩對(duì)陽(yáng)離子和陰離子交換床，一對(duì)用完的交換床接受再生循環(huán)同時(shí)另一對(duì)交換床順次進(jìn)入工作)，再生循環(huán)開始。去離子系統(tǒng)再生的功能性途徑有兩個(gè)，一個(gè)指逆流再生，其中工作流的方向和再生流的方向相反，另一個(gè)指順流再生，其中工作流的方向和再生流的方向相同。去離子系統(tǒng)再生的執(zhí)行途徑也有兩個(gè)，一個(gè)指上再生，其中再生以上流方向進(jìn)行，另一個(gè)指下再生，其中再生以下流方向進(jìn)行。上流和下流再生方法都可應(yīng)用于上流和下流工作系統(tǒng)中，即，不考慮工作流的方向。然而，逆流再生通常比之順流再生效率更高，因?yàn)殡x子交換速率從入口到出口的積分通常在逆流再生中大于在順流再生中的情況。如果上流再生和下流再生相比較，下流再生通常是優(yōu)選的因?yàn)閮煞N不同密度的液體(如回洗沖洗液和再生溶液)在邊界上不易溶合，再生物可借助于重力輕易地流下來(lái)。因此，顯著性按遞減順序排列可以是1)上流工作循環(huán)和下流再生(逆流下流再生)，2)下流工作循環(huán)和上流再生(逆流上流再生)，3)下流工作循環(huán)和下流再生(順流下流再生)，4)上流工作循環(huán)和上流再生(順流上流再生)。然而，考慮到下流工作循環(huán)比上流工作循環(huán)更普遍的現(xiàn)實(shí)，上述2)在工業(yè)中更重要。雖然再生的相對(duì)方向(逆流或順流)比再生的絕對(duì)方向(上流或下流)更重要，但是本發(fā)明再生的運(yùn)行將基于絕對(duì)方向解釋，因?yàn)槟媪魃狭髟偕晚樍魃狭髟偕\(yùn)行是基本相同的，且逆流下流再生和順流下流再生的運(yùn)行也是基本相同的。
再生過(guò)程典型地包括回洗，化學(xué)提取，和最終沖洗。每個(gè)過(guò)程可獨(dú)立控制。例如，回洗是順流(總是上流)而其它過(guò)程是逆流的，化學(xué)提取是逆流而其它過(guò)程是順流，等等。然而，各流相匹配是有好處的。在典型的實(shí)施方案中，回洗是上流的，化學(xué)提取和置換沖洗或是上流或是下流，最終沖洗是下流。最終沖洗通常以全流進(jìn)行以沖凈來(lái)自系統(tǒng)的殘余再生物并為下一循環(huán)準(zhǔn)備交換床，因此最終沖洗在不同的通道中進(jìn)行。工作循環(huán)的部分通道通常用于最終沖洗循環(huán)。雖然在方向方面的任意組合都可使用，但是兩個(gè)典型的實(shí)施方案，即，上流再生和下流再生，將在下面解釋。上流再生在上流再生的優(yōu)選實(shí)施方案中，回洗，化學(xué)提取，置換沖洗和最終沖洗以上流方向進(jìn)行(最終沖洗后面再討論)。在減少?gòu)U水方面，逆流上流再生通常優(yōu)于順流上流再生；比之于后者，前者可輕易地達(dá)到超過(guò)90％的節(jié)省。由于作為很短的回洗步驟的沖洗“松動(dòng)”通過(guò)上流再生物流實(shí)現(xiàn)，上流再生是高效的。松動(dòng)使交換床變高因此沖洗可自行調(diào)節(jié)以消除空白區(qū)并壓縮區(qū)段。這改進(jìn)了流分布，因此防止流的沖突。在上流再生中，回洗可與化學(xué)提取同時(shí)進(jìn)行，即，回洗和化學(xué)提取可結(jié)合起來(lái)，都通過(guò)單一循環(huán)進(jìn)行。通過(guò)在工作循環(huán)中在離子交換床的上游使用過(guò)濾裝置，減少了對(duì)冗長(zhǎng)回洗的需要。這種情況下，回洗的主要功能是“松動(dòng)”離子交換床。
減少?gòu)U水的一種方法是在再生之前使用氣體凈化以減少對(duì)總廢水體積的稀釋作用。迄今為止，在DI系統(tǒng)中，回洗僅在工作循環(huán)的間斷處開始，意味著保留在交換床中的全部未凈化水被回洗水排出，回洗水通常是自來(lái)水，二者一同排出。使用本系統(tǒng)，由氣體凈化的水被推回收集池然后處理。通過(guò)進(jìn)行氣體凈化，變得易于分離二者，即，水被再利用且再生物被排出，因此減少了廢水體積。1．再生物的第一部分在本實(shí)施方案中，回洗和化學(xué)提取被合并。離子交換床空出以后，再生物(稀釋的化學(xué)物質(zhì))的第一部分被從底部以交換床可同時(shí)再分類和再生的速率引入交換床。換句話說(shuō)，回洗結(jié)合再生進(jìn)行。通過(guò)松動(dòng)沖洗液以再分類交換床，由工作流形成的物質(zhì)傳輸區(qū)重新分布，因此重新得到樹脂的全部交換能力。雖然對(duì)回洗和再生的再生流速根據(jù)交換床密度而不同，但是陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床的流速典型地分別為1.5到2.5gpm/ft2交換床面積。對(duì)典型的三英尺交換床深度，其值為0.33到0.66gpm/ft3。當(dāng)樹脂交換床被回洗時(shí)，較小的珠到達(dá)頂部而較粗糙的珠到達(dá)底部。通過(guò)將全部一種尺寸的珠聚在一起，沿交換床下降的壓力減小且分布得到改進(jìn)。當(dāng)交換床很緊湊使得樹脂在回洗注入步驟不環(huán)形移動(dòng)時(shí)再生更高效。為了在上流再生中對(duì)交換床壓縮，必須使用機(jī)械的或水力的裝置通過(guò)向相反方向推動(dòng)以壓縮交換床。對(duì)“壓縮”交換床的清洗，通過(guò)將交換床幾乎添滿，媒質(zhì)被“鎖定”。由于樹脂在再生過(guò)程中擴(kuò)展，滿足平衡，因此壓縮了它并消除了樹脂的活動(dòng)性確保了再生物的效用。在這種考慮中，斷續(xù)流(脈沖流)是有利的，特別當(dāng)上流再生時(shí)，迄今為止要采用必要的固定交換床的機(jī)械裝置，因?yàn)槊}沖流傾向于不移動(dòng)離子交換樹脂。在這種方法中，固定交換床的復(fù)雜的機(jī)械裝置可被去掉。此外，通過(guò)使用脈沖流，再生物的總量可減少，意味著最終系統(tǒng)中的廢水體積將會(huì)顯著減少。由于陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床的脈沖流典型地分別為在30-60秒間隔內(nèi)1.5到2.5gpm/ft3和0.5到1.5gpm/ft3交換床體積。
在本發(fā)明中，上述用于回洗和再生的再生物的第一部分是上一循環(huán)的再生物的第二部分。再生物的第一部分富含化學(xué)物質(zhì)并被從系統(tǒng)中排出。在優(yōu)選實(shí)施方案中，只有系統(tǒng)中再生物的第一部分將會(huì)被排出，通常是1BV。2．再生物的保留部分和置換沖洗部分再生物的第一部分被引入后，再生物的第二部分被從底部導(dǎo)入。再生物的第二部分被使用后，被保留用作接下來(lái)的化學(xué)提取循環(huán)的再生物的第一部分。如果再生物包括兩部分，即，第一半和第二半，再生物的第二半被保留用作下一化學(xué)提取的第一半。再生物的第二半是前一置換循環(huán)的置換沖洗液的第一部分，意味著下面描述的置換沖洗液的第一部分被保留以用作組成化學(xué)提取的再生化學(xué)物質(zhì)。簡(jiǎn)而言之，一次循環(huán)如下進(jìn)行(a)依次準(zhǔn)備再生物的多個(gè)部分，這些部分被從1到n編號(hào)(其中n是＞1的整數(shù)，通常2≤n≤4，典型地n=2，如果n增大，系統(tǒng)變得復(fù)雜且效率下降)；(b)通過(guò)以上流方向以足夠?qū)ξ挥谠摻粨Q床中的樹脂再分類以再生該樹脂的速率引入再生物的第一部分到該離子交換床，回洗并再生包括該部分的離子交換床；(c)通過(guò)以上流方向，依次引入陽(yáng)離子再生溶液進(jìn)一步再生離子交換床，因此，流出的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分被從該陽(yáng)離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)，即，排到存儲(chǔ)室進(jìn)行蒸發(fā)；(d)保留除了第一部分之外流出的每一部分陽(yáng)離子再生溶液，以如下方式即，流出的編號(hào)#m(2≤m≤n)的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)#(m-1)的部分，作為陽(yáng)離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中；
(e)準(zhǔn)備置換沖洗液，優(yōu)選地置換沖洗液的多個(gè)部分，這些部分被從1到q編號(hào)(其中q是＞1的整數(shù)，通常2≤q≤4，典型地q=3，如果q增大，系統(tǒng)變得復(fù)雜且效率下降)，其中編號(hào)為q的部分是新沖洗液；(f)通過(guò)以上流方向依次引入各個(gè)部分到該離子交換床中，用置換沖洗液置換離子交換床中的再生物；(g)保留流出的置換沖洗液的一部分，優(yōu)選地用置換沖洗液的第一部分作為下一循環(huán)再生物的最后一部分(#n)，該再生物的最后一部分的濃度被調(diào)節(jié)(該第一部分富含化學(xué)物質(zhì)，用來(lái)組成下一化學(xué)提取的再生物化學(xué)物質(zhì))；(h)優(yōu)選地保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分以如下方式用于下一循環(huán)置換沖洗液的一部分，即流出的第#p(2≤p≤q)部分被保留用作下一循環(huán)的第#(p-1)部分；(i)對(duì)其它離子交換床執(zhí)行對(duì)應(yīng)于(a)到(h)的步驟。如果一個(gè)陽(yáng)離子交換床和一個(gè)陰離子交換床同時(shí)處理，可顯著減少處理時(shí)間。
在上面，一個(gè)部分通常等于1BV。通過(guò)執(zhí)行上述循環(huán)，廢水體積顯著降低，即，優(yōu)選地總量為1BV。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，不采用置換沖洗液的再循環(huán)，因?yàn)樗脚K，占用容積越大，樹脂凈化效率越低。本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)解決了上述問(wèn)題。
在傳統(tǒng)加工中化學(xué)提取典型地在濃度4-6％或近似0.50lbs(有效)每加侖條件下進(jìn)行。在本發(fā)明中，再生物的濃度提高，例如，6-8％。這一濃度借助于濃度監(jiān)視儀和用來(lái)加入適量再生化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)注入泵被保持在精確的水平。因此每一單元化學(xué)物質(zhì)的濃度保持均勻并適合于再生。典型的離子交換系統(tǒng)采用4-5％的再生化學(xué)物質(zhì)。增加濃度有助于減少?gòu)U水體積。雖然6％的濃度代表本發(fā)明的恰當(dāng)控制的濃度，然而再生物濃度可以一直提高到15到20％。但是，濃度越高，再生物體積越小。適合再生所需的最小接觸時(shí)間是一定的。如果體積太小，即使在高濃度，接觸時(shí)間太短，再生結(jié)果不好。使用非常高濃度的系統(tǒng)也要使用非常大的體積并產(chǎn)生大量水。通常應(yīng)用的限制是下限2％上限12.5％。例如，作為化學(xué)提取的化學(xué)物質(zhì)，可使用HCl,H2SO4,NaOH,和NaCl。再生典型地以流速0.25到1.09pm/ft3進(jìn)行。
在最終置換沖洗中使用自來(lái)水。然而，由于存在一些和未凈化水和NaOH的基本不相容性，采用去陽(yáng)離子水再生陰離子。
由于對(duì)回洗和化學(xué)提取有利，斷續(xù)流(脈沖流)對(duì)置換循環(huán)是有利的，特別當(dāng)采用上流再生時(shí)。下流再生前述方法可應(yīng)用于下流再生。在下流再生中，在離子交換床中以下流方向進(jìn)行化學(xué)提取和置換沖洗?；叵纯瑟?dú)立地以上流方向使用不同的通道進(jìn)行，以環(huán)路循環(huán)。陽(yáng)離子交換床的回洗環(huán)路如下收集池→陽(yáng)離子交換床→收集池。陰離子交換床的回洗環(huán)路如下收集池→陽(yáng)離子交換床→陰離子交換床→收集池，所以二價(jià)陽(yáng)離子可被除去?；叵纯苫趥鹘y(tǒng)的回洗進(jìn)行，即，典型的流速對(duì)陽(yáng)離子交換床為6gpm/ft3，對(duì)陰離子交換床為2gpm/ft3?；叵粗螅粨Q床中剩余的水被從化學(xué)提取循環(huán)中的流出液推出并帶回收集池。
化學(xué)提取和置換沖洗可以類似于上流再生方式進(jìn)行。再生物和置換沖洗液被從交換床的上部引入到交換床，例如，剛好在交換床中容納的樹脂上面，因?yàn)榻粨Q床中樹脂上面有許多自由空間，充滿未處理水。再生物剛好從樹脂上面引入可自動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)而言之，類似于上流再生，下流再生可如下進(jìn)行(a)通過(guò)以上流方向在陽(yáng)離子和陰離子交換床循環(huán)回洗沖洗液回洗陽(yáng)離子和陰離子交換床，并再循環(huán)該回洗沖洗液；(b)依次準(zhǔn)備陽(yáng)離子再生溶液的多個(gè)部分，這些部分被從1到n編號(hào)(其中n是＞1的整數(shù)，通常2≤n≤4，典型地n=2，如果n增大，系統(tǒng)變得復(fù)雜且效率下降)，其中陽(yáng)離子和陰離子交換床中的回洗沖洗液從那里排出，并從再生循環(huán)中分離出去，例如，移入下一工藝的收集池；(c)通過(guò)以下流方向從位于其中的樹脂的上部引入再生物的第一部分到離子交換床再生該離子交換床；(d)通過(guò)以下流方向依次引入陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分進(jìn)一步再生該離子交換床；(e)保留除了第一部分之外流出的每一部分再生物，以如下方式即，流出的編號(hào)#m(2≤m≤n)的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)#(m-1)的部分，作為再生物的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中；(f)準(zhǔn)備置換沖洗液，優(yōu)選地置換沖洗液的多個(gè)部分，這些部分被從1到q編號(hào)(其中q是＞1的整數(shù)，通常2≤q≤4，典型地q=3，如果q增大，系統(tǒng)變得復(fù)雜且效率下降)，其中編號(hào)為#q的部分是新沖洗液；
(g)通過(guò)優(yōu)選地以下流方向從位于其中的樹脂的上部依次引入置換沖洗液的各個(gè)部分到該離子交換床中，利用置換沖洗液置換離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液；(h)保留流出的置換沖洗液的一部分，優(yōu)選地用流出的置換沖洗液的第一部分作為下一循環(huán)中再生物的最后一部分，該再生物的最后一部分的濃度被調(diào)節(jié)(該第一部分富含化學(xué)物質(zhì)，用來(lái)組成下一化學(xué)提取的再生物化學(xué)物質(zhì))；(i)優(yōu)選地保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分以如下方式用于下一循環(huán)置換沖洗液的一部分，即第#p(2≤p≤q)部分被保留用作下一循環(huán)的第#(p-1)部分；(j)對(duì)其它離子交換床執(zhí)行對(duì)應(yīng)于(b)到(i)的步驟。如果一個(gè)陽(yáng)離子交換床和一個(gè)陰離子交換床同時(shí)處理，可顯著減少處理時(shí)間。最終沖洗在上流再生和下流再生中，在上述置換沖洗之后，離子交換床都將經(jīng)歷最終沖洗或精密沖洗以從系統(tǒng)中凈化殘余再生物并為下一循環(huán)準(zhǔn)備交換床。這也指快速?zèng)_洗并對(duì)每個(gè)樹脂以2-3gpm/ft3平均進(jìn)行10-30分鐘。最終沖洗可在串接的陽(yáng)離子和陰離子交換床中如下進(jìn)行(A)以下流方向在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中循環(huán)最終沖洗液；和(B)再循環(huán)該最終沖洗液直到從陽(yáng)離子或陰離子交換床中排出的沖洗液的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定的水平。部分用于工作循環(huán)的通道可被指定用于最終沖洗。該沖洗是內(nèi)部沖洗，所有一切都再循環(huán)。
置換之后的過(guò)量剩余化學(xué)物質(zhì)被沖掉并被相反的樹脂吸附，導(dǎo)致樹脂容量的耗盡。然而，減小水體積的優(yōu)點(diǎn)超過(guò)了上述缺點(diǎn)。即，由于沖洗液再循環(huán)而有一些容量的損失。陽(yáng)離子沖洗液中過(guò)量的酸變成陰離子的消耗劑。過(guò)量的堿變成陽(yáng)離子的消耗劑。如果樹脂的容量大約等于2lbs的再生物，且置換沖洗后樹脂中剩余2％的再生物(等于0.16lbs)，則當(dāng)沖洗液體積減少30-40加侖(4-6BV)時(shí)將損失8-10％的總?cè)萘?。相?duì)于減少總廢水體積的巨大優(yōu)點(diǎn)這不算顯著的損失。去離子水能容易地吸附苛性酸并能有效地中和來(lái)自離子交換床的沖洗液。當(dāng)沖洗液的電導(dǎo)率低于預(yù)定的水平時(shí)，再生完成，工作循環(huán)終止。過(guò)程的組合每一個(gè)特性都對(duì)一定程度地減少?gòu)U水作出貢獻(xiàn)。主要的節(jié)省來(lái)自于循環(huán)的回洗和內(nèi)部沖洗。陽(yáng)離子比之于陰離子在回洗中要使用大量的水。然而，陰離子要更多次沖洗。采用再循環(huán)的沖洗液可大約減少70％的廢水體積，同時(shí)大約25-75％的水體積可通過(guò)部分地再利用再生物而減掉。當(dāng)一些過(guò)程組合起來(lái)時(shí)，由于協(xié)同作用，減少得更顯著。在下流再生中，通過(guò)采用再循環(huán)的回洗，遞進(jìn)的化學(xué)提取置換循環(huán)和置換沖洗，和再循環(huán)的最終沖洗，可以實(shí)現(xiàn)減少大約85-90％廢水體積。在上流再生中，通過(guò)采用壓縮交換床，化學(xué)提取結(jié)合回洗，遞進(jìn)的化學(xué)提取置換循環(huán)和置換沖洗，和再循環(huán)的最終沖洗，可以實(shí)現(xiàn)減少大約88-93％廢水體積。以遞減順序考慮全部減少的重要性可如下認(rèn)為1．再循環(huán)回洗或回洗結(jié)合化學(xué)提取2．再循環(huán)的最終沖洗3．氣體凈化4．再生物的再利用或遞進(jìn)的化學(xué)提取置換循環(huán)和置換沖洗5．統(tǒng)一的珠6．預(yù)過(guò)濾7．壓縮交換床8．逆流再生9．遞進(jìn)的置換沖洗10．增加的再生物濃度其它過(guò)程金屬選擇性樹脂單元，混合型磨床單元，弱堿陰離子單元，弱酸陽(yáng)離子單元和其它單元可以用于系統(tǒng)中，取決于什么在流中，什么需要排出及最終要達(dá)到什么質(zhì)量。如果系統(tǒng)包含螯合的銅，鎳和鋅，通常有必要使用選擇性樹脂斷開螯合。復(fù)雜金屬的其它形式不需要它，如果金屬選擇性樹脂用來(lái)起一些“粗化”作用，去離子系統(tǒng)可能就沒(méi)有難的工作了。通常裝備顆粒狀活性炭交換床以去除有機(jī)物。
如果需要超高純度的水，通常使用混合交換床。優(yōu)選地通?；乇芑旌辖粨Q床，因?yàn)樗鼈儾灰自偕⑹褂么罅克Ｗ鳛樘鎿Q，可使用弱酸性陽(yáng)離子磨床來(lái)吸附漏過(guò)的任何陽(yáng)離子。
弱酸性陽(yáng)離子磨床可用來(lái)去除傳統(tǒng)陽(yáng)離子系統(tǒng)可能漏過(guò)的微量的鈉。鈉可被選擇性使用的重金屬“碰撞”成陽(yáng)離子。在這種情形下磨床吸附大量的鈉。然而，如果陽(yáng)離子載荷過(guò)多，磨床可被僅僅用作儲(chǔ)備容器。
弱堿樹脂可僅僅與陽(yáng)離子一同或在強(qiáng)堿陰離子單元之前使用。實(shí)施方案1逆流上流再生系統(tǒng)圖1是管道系統(tǒng)示意圖，顯示了本發(fā)明采用的一個(gè)基本去離子和再生系統(tǒng)的離子，其中采用了逆流上流再生。雖然碳單元被優(yōu)選地安裝在陽(yáng)離子交換床的上流，但是本系統(tǒng)中略去了它。工作循環(huán)在像電鍍系統(tǒng)等過(guò)程中使用的沖洗液在去離子系統(tǒng)中去離子并在過(guò)程中再循環(huán)，再利用。這里去離子流叫做工作流。過(guò)程中使用的沖洗水進(jìn)入沖洗容器1并被倒入收集池2。這是系統(tǒng)的入口。系統(tǒng)的出口是工作出口，從那里去離子沖洗液被排出并返回過(guò)程中。去離子的沖洗液通過(guò)泵5和過(guò)濾器3，從頂部通過(guò)閥門C1進(jìn)入強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7。流速由流速表4監(jiān)視。陽(yáng)離子交換沖洗液從強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床排出，并從頂部通過(guò)閥門A1進(jìn)入強(qiáng)堿陰離子交換床8。陰離子交換沖洗液從強(qiáng)堿陰離子交換床8的底部排出，經(jīng)過(guò)工作出口27穿過(guò)閥門A13和W7返回過(guò)程中。預(yù)處理泵5關(guān)閉之后工作循環(huán)中止，再生循環(huán)開始。再生循環(huán)的第一步是氣體凈化。打開氣泵10，打開閥門01。氣體進(jìn)入陽(yáng)離子交換床7然后通過(guò)閥門A1進(jìn)入陰離子交換床，推動(dòng)剩余的工作循環(huán)沖洗液通過(guò)閥門A13和A9到交換床7和8之外，為此沖洗液返回收集池2。交換床中所有沖洗液在再生處理之前排出，因此減少了接下來(lái)用作再生物的化學(xué)物質(zhì)的稀釋。陽(yáng)離子交換床再生循環(huán)再生循環(huán)的下一步是化學(xué)提取循環(huán)，它還起到回洗的作用。閥門H4,H7，和E1打開，泵21工作，于是酸溶液(HCl)的第一半，存儲(chǔ)在第一酸容器18中，從底部流入強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7中。酸溶液如后面所述是前面使用的酸溶液的一部分(酸溶液的第二半)。流速足夠地慢以再生含H+的樹脂，但又足夠地快以浮起樹脂并使其再分類以去吸附可能存在的污物。在最后，流起到用酸溶液回洗的作用。當(dāng)?shù)谝凰崛萜?8中酸溶液中水的水平低到預(yù)定水平時(shí)，閥門H5打開且閥門H4關(guān)閉。酸溶液的第二半開始流動(dòng)并經(jīng)過(guò)泵21和閥門H7進(jìn)入陽(yáng)離子交換床7。作為一個(gè)附加方面，酸溶液可經(jīng)過(guò)閥門H0，容器19，和泵21循環(huán)。由于酸溶液是第一溶液，酸溶液吸附樹脂中金屬的較大部分，因此酸溶液經(jīng)過(guò)閥門E1流入存儲(chǔ)室11，然后經(jīng)過(guò)閥門E3進(jìn)入蒸發(fā)器所在的容器12。上述流作為酸溶液的第二半進(jìn)入陽(yáng)離子交換床并將那里剩余的酸溶液的第一半排出。存儲(chǔ)室11中廢水體積被安裝在存儲(chǔ)室11中的一個(gè)水平開關(guān)控制，如下所述，于是體積近似等于1個(gè)交換床體積，即，酸溶液第一半的體積。
第二酸容器19中溶液的酸濃度被通過(guò)引入濃縮于第二酸容器19的酸調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)的濃度大約為8％)。當(dāng)?shù)诙崛萜?9中酸溶液中水的水平低到預(yù)定水平時(shí)，閥門H5關(guān)閉且閥門R3打開，循環(huán)進(jìn)入置換沖洗循環(huán)。
在置換沖洗容器20(陽(yáng)離子沖洗容器)的“B”室的預(yù)定低水平下，閥門R3關(guān)閉且閥門R1打開。系統(tǒng)，如，交換床7和管路，中的酸溶液不斷排出并傳輸?shù)秸舭l(fā)器存儲(chǔ)容器11。當(dāng)蒸發(fā)器存儲(chǔ)容器11中用過(guò)的酸溶液的水平達(dá)到預(yù)定的水平時(shí)，閥門E1關(guān)閉，流轉(zhuǎn)向第一酸容器18且閥門H1打開。第一酸容器18中的酸溶液將被用于下一循環(huán)，即，酸溶液的第二半被保留，不必添加化學(xué)物質(zhì)，用作下一酸溶液的第一半，因?yàn)樗崛芤旱牡诙肴匀桓缓帷Ｔ诘谝凰崛萜?8的預(yù)定高水平下，閥門H1關(guān)閉且閥門H2打開，因此流轉(zhuǎn)向第二酸容器19。在容器19預(yù)定的高水平下，閥門H2關(guān)閉且H3打開，流進(jìn)入置換沖洗容器20。置換沖洗循環(huán)當(dāng)B區(qū)中置換沖洗液的第二個(gè)1/3的水平低到預(yù)定的水平時(shí)，從收集池2提供未凈化水到交換床7作為經(jīng)過(guò)閥門C3的置換沖洗液的第三個(gè)1/3，因此排出保留在系統(tǒng)中的置換沖洗液的第二個(gè)1/3并將其移動(dòng)至置換沖洗容器20的B區(qū)。用過(guò)的B區(qū)中的置換沖洗液的第二個(gè)1/3溢出到A區(qū)，并被保留作為下一置換循環(huán)的置換沖洗液的第一個(gè)1/3。使用過(guò)后，置換沖洗液(未凈化水)的第三個(gè)1/3流入置換沖洗容器20的B區(qū)，且當(dāng)?shù)偷紸區(qū)的預(yù)定水平時(shí)，閥門H3關(guān)閉。用這種方法，置換沖洗液的第三個(gè)1/3被保留用作下一置換循環(huán)的置換沖洗液的第二個(gè)1/3。
簡(jiǎn)而言之，酸溶液的第一半，酸溶液的第二半，置換沖洗液的第一個(gè)1/3，置換沖洗液的第二個(gè)1/3，和置換沖洗液的第三個(gè)1/3，在下一循環(huán)中分別向前改變一個(gè)位置。即，酸溶液的第一半被排出；酸溶液的第二半被保留用作下一個(gè)酸溶液的第一半；置換沖洗液的第一個(gè)1/3被用作下一個(gè)酸溶液的下一個(gè)第二半；置換沖洗液的第二個(gè)1/3被保留用作下一個(gè)置換沖洗液的第一個(gè)1/3；置換沖洗液的第三個(gè)1/3被保留用作下一個(gè)置換沖洗液的第二個(gè)1/3；且未凈化水用作置換沖洗液的第三個(gè)1/3。該系統(tǒng)稱作“遞進(jìn)置換”。結(jié)果，只有酸溶液的第一半，即，1交換床體積，被從系統(tǒng)排出。
上述陽(yáng)離子交換床的再生優(yōu)選地與陰離子交換床的再生同時(shí)進(jìn)行，因此提高了效率。陰離子交換床再生循環(huán)陰離子交換床的再生可以與陽(yáng)離子交換床的再生相同的方式進(jìn)行。即，閥門N4打開，導(dǎo)通泵25，閥門N7和E2打開。堿溶液(NaOH)從容器22流入陰離子交換床8，從頂端推出陰離子交換床中的氣體。當(dāng)容器22中堿溶液的水平低到預(yù)定的水平時(shí)，閥門N4關(guān)閉且閥門N5打開，容器23中的堿溶液開始經(jīng)過(guò)閥門N5流動(dòng)。堿溶液的第二半開始流動(dòng)并經(jīng)過(guò)泵25和閥門N7進(jìn)入陰離子交換床8。作為一個(gè)附加的方面，堿溶液可經(jīng)過(guò)閥門N0，容器23，和泵25循環(huán)。交換床8充滿堿溶液，然后交換床8中的第一交換床體積被經(jīng)過(guò)閥門E2如下排出到存儲(chǔ)室28在容器23中的預(yù)定低水平下，閥門N5關(guān)閉且閥門R2打開，置換沖洗液開始流入交換床8，推動(dòng)交換床8中的堿溶液流出系統(tǒng)。流出系統(tǒng)的堿溶液對(duì)應(yīng)于堿溶液的第一部分。在蒸發(fā)器存儲(chǔ)容器28中的預(yù)定的高水平下，閥門E2關(guān)閉且閥門N1打開，因此堿溶液轉(zhuǎn)向流入容器22(存儲(chǔ)容器28中的溶液將經(jīng)過(guò)閥門E4進(jìn)入蒸發(fā)器所在的容器12)。在容器22預(yù)定的高水平下，閥門N1關(guān)閉且閥門N2打開，弱堿溶液/沖洗液被保留在容器23中。在容器23預(yù)定的高水平下，閥門N2關(guān)閉且流進(jìn)入容器24。置換沖洗液的第三部分為未凈化水，它流入交換床7和容器8，并推動(dòng)剩余的置換沖洗液經(jīng)過(guò)閥門N3到置換沖洗液容器24中用作下一循環(huán)置換沖洗液的第一部分。置換沖洗液的第三部分被保留用作下一循環(huán)置換沖洗液的第二部分。精密沖洗(最終沖洗)循環(huán)置換沖洗之后，泵21和25關(guān)閉。少量的堿溶液仍舊保留在交換床7中，因此精密沖洗以全流進(jìn)行來(lái)從系統(tǒng)中凈化殘余的再生物并為下一循環(huán)準(zhǔn)備交換床。泵5開動(dòng)，來(lái)自收集池2的精密沖洗用的水經(jīng)過(guò)工作流通路(下流再生)流經(jīng)串接的過(guò)濾器3，流速表4，閥門C1，陽(yáng)離子交換床7，閥門A1，陰離子交換床8，閥門A13和A9，精密沖洗再循環(huán)直到從陰離子交換床8排出的沖洗液的電導(dǎo)率充分地低以啟動(dòng)工作流。沖洗液的電導(dǎo)率可由電導(dǎo)率監(jiān)視儀26測(cè)量。
當(dāng)從交換床8排出的沖洗液的電導(dǎo)率到達(dá)預(yù)定水平時(shí)，再生結(jié)束，系統(tǒng)返回工作狀態(tài)。在上述精密沖洗循環(huán)中，不產(chǎn)生廢水。全部沖洗液在系統(tǒng)中再循環(huán)。實(shí)施方案2逆流下流再生系統(tǒng)圖2是管路系統(tǒng)的示意圖，顯示了本發(fā)明采用的基本去離子和再生系統(tǒng)的一個(gè)例子，其中采用的是逆流下流再生。再生循環(huán)與前面所述的上流再生基本上是相同的，因此略去詳細(xì)的解釋。然而，工作流以上流方向進(jìn)行，這與圖1所示的上流再生中的方向相反。此外，安裝了閥門A11和C8用來(lái)在再生之前從交換床7和8中推動(dòng)存在的水(回洗液)到收集池2。
工作流以上流方向流經(jīng)收集池2，泵5，過(guò)濾器3，流速表4，閥門C9，陽(yáng)離子交換床7，閥門C11和A14，陰離子交換床8，閥門A13和W7，工作出口27。
陽(yáng)離子和陰離子交換床7和8的回洗以上流方向在環(huán)路中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)泵5，過(guò)濾器3，流速表4，閥門C9，陽(yáng)離子交換床7，閥門C11和A14，陰離子交換床8，閥門A13和A9，和收集池2，其間閥門C10,C7,A12,A10和W7關(guān)閉，其中二價(jià)陽(yáng)離子在進(jìn)入陰離子交換床之前被除去。遞進(jìn)的化學(xué)提取置換循環(huán)(陽(yáng)離子)和置換沖洗以下流方向在環(huán)路中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)泵21，閥門H7，陽(yáng)離子交換床7，閥門C7，容器18/19/20。遞進(jìn)的化學(xué)提取置換循環(huán)(陰離子)和置換沖洗以下流方向在環(huán)路中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)泵25，閥門N7，陰離子交換床8，閥門A10，和容器22/23/24。由于下流再生中不進(jìn)行氣體凈化，在上述再生循環(huán)在環(huán)路中開始之前，來(lái)自交換床7和8的第一交換床體積，它是剩余在交換床7和8中的回洗液，經(jīng)過(guò)閥門C8和A11轉(zhuǎn)向進(jìn)入收集池2。閥門C8和A11的打開和關(guān)閉的時(shí)間可被PCL計(jì)算和控制。最終沖洗以下流方向在環(huán)路中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)泵5，過(guò)濾器3，流速表4，閥門C9，陽(yáng)離子交換床7，閥門C11和A14，陰離子交換床8，閥門A13和A9，和收集池2。陰離子交換床8下游的最終沖洗液的電導(dǎo)率可由電導(dǎo)率監(jiān)視儀26測(cè)定。實(shí)施方案3逆流上流再生雙管線系統(tǒng)圖3是管道系統(tǒng)的示意圖，顯示了本發(fā)明采用的去離子和再生系統(tǒng)的一個(gè)例子，其中采用逆流上流再生。再生循環(huán)基本上與前面所述的上流再生(圖1)相同，因此略去詳細(xì)的解釋。在本實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括兩個(gè)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7和13，兩個(gè)強(qiáng)堿陰離子交換床8和14，兩個(gè)弱酸陽(yáng)離子交換床9和15，和一個(gè)顆粒狀活性炭交換床6。采用兩對(duì)強(qiáng)酸陽(yáng)離子和強(qiáng)堿陰離子交換床，因此當(dāng)一對(duì)耗盡時(shí)，另一對(duì)進(jìn)入工作狀態(tài)，且耗盡的一對(duì)經(jīng)受再生循環(huán)。例如，當(dāng)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7和強(qiáng)堿陰離子交換床耗盡時(shí)，閥門G5關(guān)閉，閥門G6打開。工作流中要處理的水流經(jīng)閥門C2，強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床13，閥門A2，強(qiáng)堿陰離子交換床14，閥門A8和W1，弱酸陽(yáng)離子交換床9，和閥門W7。弱酸陽(yáng)離子交換床9和15的運(yùn)行可獨(dú)立于一對(duì)交換床7和8，或另一對(duì)交換床13和14的運(yùn)行進(jìn)行。即，交換床7,8，和9的組合；交換床7,8和15的組合；交換床13,14，和9的組合；或交換床13,14，和15的組合都可用于工作和再生。以這種方法，去離子處理可持續(xù)進(jìn)行。帶有弱陰離子交換床的本系統(tǒng)適用于處理電鍍或其它加工中使用的沖洗液，其中可能有期望的高阻抗和不能忍受的高pH。再生循環(huán)可以與實(shí)施方案1(圖1)相同的方式進(jìn)行。最終沖洗加工可經(jīng)過(guò)串接的強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7和強(qiáng)堿陰離子交換床8，或強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床13和強(qiáng)堿陰離子交換床14，和弱酸陽(yáng)離子交換床9或15進(jìn)行。例子利用圖3所示的系統(tǒng)，電鍍中使用的沖洗液被去離子。5ft3的“PFC-100-H”(Purolite Co.,Philadelphia的產(chǎn)品名)被用作強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂。5ft3的“PFA-400-OH”(Purolite Co.,Philadelphia的產(chǎn)品名)被用作強(qiáng)堿陰離子樹脂。5ft3的“C-105-H”(Purolite Co.,Philadelphia的產(chǎn)品名)被用作弱酸陽(yáng)離子樹脂。6ft3基于酸洗的8×3煤(ATOCHEM,Oklahoma)被用作顆粒狀活性炭。AmetekTM4“×20”-旋轉(zhuǎn)束縛聚丙烯(AMETEK,Connecticut)被用作過(guò)濾器。要去離子的沖洗液的電導(dǎo)率為1,700μS.cm。工作流經(jīng)過(guò)泵5，過(guò)濾器4，流速表3，閥門G1，碳交換床7，閥門G5，閥門C1，交換床7，閥門A1，交換床8，閥門A7，閥門W1，交換床9，和閥門W7進(jìn)行。用強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7，強(qiáng)堿陰離子交換床8，和弱酸陽(yáng)離子交換床9運(yùn)行10個(gè)小時(shí)以后，由強(qiáng)堿陰離子交換床8排出的去離子水的電導(dǎo)率變高(電導(dǎo)率監(jiān)視儀26測(cè)定為10μS·cm)，意味著交換床7和8耗盡了。因此，工作流通路改變穿過(guò)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床13，強(qiáng)堿陰離子交換床14，和弱酸陽(yáng)離子交換床9，而不通過(guò)交換床7和8，它們經(jīng)受再生循環(huán)。通過(guò)關(guān)閉閥門G5和A7，并打開閥門G6和A8，改變經(jīng)過(guò)交換床7和8的工作管線為經(jīng)過(guò)交換床13和14的工作管線，于是處理水開始通過(guò)交換床13和14而不是交換床7和8流動(dòng)?；趫D3的管路，工作流和再生流可同時(shí)運(yùn)行，沒(méi)有任何障礙。交換床7和8的再生如下進(jìn)行首先，氣體凈化吹風(fēng)機(jī)10打開且氣體被經(jīng)過(guò)閥門01引入強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7，由此系統(tǒng)中剩余的水被排出經(jīng)過(guò)閥門A1,A9,和S8返回收集池2。氣體的壓力為60psig。然后遞進(jìn)的置換循環(huán)開始。第一酸容器18和第二酸容器19中每一個(gè)里，裝有37.5加侖8％的HCl溶液。置換沖洗容器20的A區(qū)和B區(qū)中的每一個(gè)里，裝有52加侖的溶液。第一堿容器22和第二堿容器23中的每一個(gè)里，裝有37.5加侖6％的NaOH溶液。置換沖洗容器24的A區(qū)和B區(qū)中的每一個(gè)里，裝有37.5加侖的溶液。
第一容器18中的酸溶液的第一部分(第一陽(yáng)離子再生溶液)經(jīng)過(guò)閥門H4，泵21，和閥門H7(閥門E1打開)以2.5gpm/ft3的速率注入強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床7。當(dāng)容器18的水平開關(guān)打開時(shí)，閥門H4關(guān)閉且閥門H5打開，第二酸容器19中的酸溶液(第二陽(yáng)離子再生溶液)以2.5gpm/ft3的速率持續(xù)地注入系統(tǒng)。當(dāng)容器19中的水平開關(guān)作用時(shí)，閥門H5關(guān)閉且閥門R3打開。容器20的B室中的置換沖洗液(第一置換沖洗液)以2.5gpm/ft3的速率持續(xù)地注入系統(tǒng)。當(dāng)B室中的水平開關(guān)打開時(shí)，閥門R3關(guān)閉且閥門R1打開，這樣將容器20的A室中的置換沖洗液(第二置換沖洗液)注入交換床7。作為第三置換沖洗液，收集池2中的新的沖洗液從底部以2.5gpm/ft3的速率經(jīng)泵5′，過(guò)濾器3′，流速表4′，和閥門S3和C3注入交換床7。同時(shí)，從交換床7頂端經(jīng)過(guò)閥門C5和E1流出的流出物被排出，當(dāng)存儲(chǔ)室11中的水平開關(guān)打開時(shí)，即，存儲(chǔ)室中對(duì)應(yīng)于第一陽(yáng)離子再生溶液的體積的溶液被排出到存儲(chǔ)室，閥門E1關(guān)閉，流經(jīng)過(guò)閥門H1轉(zhuǎn)向第一酸容器18，由此引入第二陽(yáng)離子再生溶液到第一酸容器18中。當(dāng)容器18的水平開關(guān)被打開時(shí)，這樣引入第一置換沖洗液流出物到第二酸容器19中，其中化學(xué)物質(zhì)濃度通過(guò)從容器16向那里添加酸被連續(xù)調(diào)整到大約8％。當(dāng)容器19中的水平開關(guān)打開時(shí)，閥門H2關(guān)閉且閥門H3打開，這樣引入第二置換沖洗液的流出物到容器20的B室中。B室的流出液溢出到A室，這樣引入流出的第三置換沖洗液到A室。以同樣的方式，再生強(qiáng)堿陰離子交換床8。流速為1.25gpm/ft3。存儲(chǔ)室11和28中的溶液被傳輸?shù)秸舭l(fā)器所在的容器12中，其中溶液的pH是調(diào)節(jié)后的且溶液是濃縮的。
在最終沖洗循環(huán)中，水在系統(tǒng)中以3gpm/ft3的速率經(jīng)過(guò)泵5′，過(guò)濾器3′，流速表4′和閥門S3和C1，交換床7，閥門A1，交換床8，電導(dǎo)率監(jiān)視儀26，和閥門A9和S7，在系統(tǒng)中循環(huán)10分鐘。由電導(dǎo)率監(jiān)視儀26測(cè)量的電導(dǎo)率由一開始的1,000μS·cm改變到2μS·cm。這一水平表示交換床已經(jīng)再生。
交換床7和8處于再生循環(huán)時(shí)，交換床13,14,和9處于工作中。通過(guò)比較由電導(dǎo)率監(jiān)視儀30測(cè)量的表示最終電導(dǎo)率的電導(dǎo)率，和電導(dǎo)率監(jiān)視儀29測(cè)量的表弱酸陽(yáng)離子交換床9之前的電導(dǎo)率的電導(dǎo)率，可確定弱酸陽(yáng)離子交換床9的再生時(shí)間。進(jìn)行弱酸陽(yáng)離子交換床9和15的再生，獨(dú)立于處于工作的一對(duì)交換床(7和8，或13和14)。弱酸陽(yáng)離子交換床9的再生，例如，如下進(jìn)行關(guān)閉閥門W1和W7并打開W8使弱酸陽(yáng)離子交換床15工作。閥門03和W9打開推動(dòng)剩余在交換床9中的處理水到收集池2中。交換床9的再生過(guò)程基本上于交換床7的再生過(guò)程相同。閥門H9用于取代閥門H7。再生經(jīng)過(guò)容器18/19/20，泵21，閥門H9，交換床9，和閥門W5在環(huán)路中進(jìn)行。最終沖洗利用正在進(jìn)行的工作流通過(guò)交換床15進(jìn)行，打開閥門W1經(jīng)過(guò)一段確定的足夠于沖洗交換床9中的剩余再生物的時(shí)間。沖洗流通過(guò)交換床9，閥門W9和S8。弱酸陽(yáng)離子交換床15以同樣的方式進(jìn)行再生。閥門W2,W4,W6,W8,W0,04,和H8分別對(duì)應(yīng)于W1,W3,W5,W7,W9,03,和H9。
最后，經(jīng)歷蒸發(fā)的廢水的體積為75加侖，它等于1BV。比之于傳統(tǒng)系統(tǒng)，該值估計(jì)有92％的減少。在上面，顆粒狀活性炭交換床6分別用經(jīng)過(guò)泵5′，過(guò)濾器3′，流速表4′，和閥門S1和G2，交換床6，閥門G3，和收集池2的沖洗液沖洗。當(dāng)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床13和強(qiáng)堿陰離子交換床14耗盡時(shí)，再生以和上面相同的方式進(jìn)行，其中與交換床13和14相關(guān)聯(lián)的閥門如下對(duì)應(yīng)于與交換床7和8相關(guān)聯(lián)的閥門02/01,04/03,S4/S3,G6/G5,C2/C1,C4/C3,C6/C5,A2/A1,A4/A3,A6/A5,A8/A7,A0/A9,和H6/H7。實(shí)施方案4-8其它再生系統(tǒng)圖4-8顯示了本發(fā)明實(shí)施方案4-8。圖4是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一對(duì)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床，一對(duì)強(qiáng)堿陰離子交換床串接排列，其中每一個(gè)成對(duì)交換床中的一臺(tái)處于工作另一臺(tái)處于再生過(guò)程。圖5是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一臺(tái)陽(yáng)離子交換床，一臺(tái)陰離子交換床串接排列。圖6是顯示本發(fā)明逆流上流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一臺(tái)強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換床，一臺(tái)強(qiáng)堿陰離子交換床和一臺(tái)弱酸陽(yáng)離子交換床串接排列。在上面，再生循環(huán)的運(yùn)行可以與實(shí)施方案1-3中相同的方式進(jìn)行。圖7是是顯示本發(fā)明逆流下流再生的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一臺(tái)陽(yáng)離子交換床，一臺(tái)陰離子交換床串接排列。本實(shí)施方案在功能上與實(shí)施方案2(圖2)相同，雖然管路系統(tǒng)有稍許不同。工作循環(huán)經(jīng)過(guò)閥門C3，交換床7，閥門C5,C5A,和A3，交換床8，和閥門A5和A7進(jìn)行。在引入的再生物推動(dòng)剩余在交換床7中的回洗液經(jīng)過(guò)閥門C5C返回收集池2之后(即，幾分鐘之后)，交換床7的再生經(jīng)過(guò)閥門H7，交換床7和閥門C5B進(jìn)行。閥門A5B和A5C對(duì)應(yīng)于閥門C5B和C5C。圖8是顯示本發(fā)明順流下流再生的示意圖，其中一臺(tái)顆粒狀活性炭交換床，一臺(tái)陽(yáng)離子交換床，和一臺(tái)陰離子交換床串接排列。在上述順流下流再生中，對(duì)陽(yáng)離子交換床7的再生，在回洗之后，通過(guò)經(jīng)由閥門H7引入再生物到交換床7，溶液被從交換床7經(jīng)過(guò)閥門C5C推動(dòng)到收集池2，而閥門C5C打開一段時(shí)間。從交換床7出來(lái)的流在閥門C5A和閥門C5B之間切換。陰離子交換床8的再生以與陽(yáng)離子交換床7的再生相同的方式進(jìn)行，其中閥門A5B和A5C對(duì)應(yīng)于閥門C5B和C5C。
熟悉本領(lǐng)域的人可以理解可以做不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的許多變化和改進(jìn)。因此，需要清楚理解的是本發(fā)明的形式僅僅是說(shuō)明性的并非限制了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種用來(lái)減少離子交換再生系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水排放的方法，該離子交換再生系統(tǒng)包括包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床和包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該方法包括如下步驟(a)通過(guò)以上流方向且以足夠于再分類(reclassify)在該交換床中的該樹脂并再生該溶液的速率引入包括從1到n編號(hào)的多個(gè)部分的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分，回洗并再生該陽(yáng)離子交換床，其中n是＞1的整數(shù)；(b)通過(guò)以上流方向，依次引入陽(yáng)離子再生溶液的剩余部分進(jìn)一步再生該陽(yáng)離子交換床，流出的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分被從該陽(yáng)離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(c)保留除了第一部分之外流出的每一部分陽(yáng)離子再生溶液作為陽(yáng)離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中編號(hào)m的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m-1(m減去1)的部分，其中2≤m≤n；(d)通過(guò)以上流方向依次引入包括從1到q編號(hào)的多個(gè)部分的置換沖洗液置換位于該陽(yáng)離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液，其中q是＞1的整數(shù)，編號(hào)為q的部分用新沖洗液；保留流出的置換沖洗液的第一部分用作下一循環(huán)的置換沖洗液的最后一部分，該最后一部分陽(yáng)離子再生溶液的濃度被調(diào)節(jié)；保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分用作下一循環(huán)置換沖洗液的一個(gè)部分，其中編號(hào)為p的部分被保留作為下一循環(huán)的編號(hào)為p-1(p減去1)的部分，其中2≤p≤q；(e)通過(guò)以上流方向且以足夠于再分類在該交換床中的該樹脂并再生該溶液的速率引入包括從1到n′編號(hào)的多個(gè)部分的陰離子再生溶液的第一部分，回洗并再生該陰離子交換床，其中n′是＞1的整數(shù)；(f)通過(guò)以上流方向，依次引入陰離子再生溶液的剩余部分進(jìn)一步再生該陰離子交換床，流出的陰離子再生溶液的第一部分被從該陰離子交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(g)保留除了第一部分之外流出的每一部分陰離子再生溶液作為陰離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中編號(hào)m′的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m＇-1(m′減去1)的部分，其中2≤m′≤n′；(h)通過(guò)以上流方向依次引入包括從1到q′編號(hào)的多個(gè)部分的置換沖洗液置換位于該陰離子交換床中的陰離子再生溶液，其中q′是＞1的整數(shù)，編號(hào)為q′的部分用新沖洗液；保留流出的置換沖洗液的第一部分用作下一循環(huán)的置換沖洗液的最后一部分，該最后一部分陰離子再生溶液的濃度被調(diào)節(jié)；保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分用作下一循環(huán)置換沖洗液的一個(gè)部分，其中編號(hào)為p′的部分被保留作為下一循環(huán)的編號(hào)為p＇-1(p′減去1)的部分，其中2≤p′≤q′；(i)在串接的該陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中以下流方向循環(huán)最終沖洗液，其中該陽(yáng)離子交換床位于上游而該陰離子交換床位于下游；和(j)再循環(huán)該最終沖洗液直到從陽(yáng)離子或陰離子交換床排出的沖洗液的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定水平。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中步驟(a)到(d)與步驟(e)到(h)同時(shí)進(jìn)行。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，進(jìn)一步包括，在步驟(a)到(e)的每一步之前，用氣體以下流方向凈化在工作循環(huán)中剩余在系統(tǒng)中的水。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中該離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括在再生循環(huán)之前從工作流中過(guò)濾出雜質(zhì)的過(guò)濾裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中該離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括從如下一組中選出的一臺(tái)交換床在該陽(yáng)離子交換床之前的金屬選擇性樹脂交換床；在該陰離子交換床之后的混和交換床型磨床；在該陰離子交換床之前的弱堿陰離子交換床；在該陰離子交換床之后的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中對(duì)應(yīng)于步驟(a)到(d)或步驟(e)到(h)的步驟在該交換床上進(jìn)行，且，在步驟(m)中，最終沖洗液通過(guò)該交換床進(jìn)一步循環(huán)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的減少?gòu)U水排放的方法，其中該離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)該交換床，在步驟(m)中，最終沖洗液通過(guò)這些串接的交換床循環(huán)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中，在步驟(a)和(b)，步驟(e)和(f)，及步驟(d)和(h)中，該陽(yáng)離子再生溶液，該陰離子再生溶液，和該置換沖洗液的引入，分別用脈沖流進(jìn)行。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中，在步驟(b)中，排出的第一部分的體積近似等于該陽(yáng)離子交換床的體積，且在步驟(f)中，排出的第一部分的體積近似等于該陰離子交換床的體積。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的減少?gòu)U水排放的方法，其中，在步驟(c)中，排出的第一部分的體積近似等于該陽(yáng)離子交換床的體積，且在在步驟(g)中，排出的第一部分的體積近似等于該陰離子交換床的體積。
10．一種用來(lái)減少離子交換再生系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水的排放的方法，該離子交換再生系統(tǒng)包括裝有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床和裝有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該方法包括如下步驟(a)通過(guò)在該串接的陽(yáng)離子和陰離子交換床中以上流方向循環(huán)回洗沖洗液，回洗該陽(yáng)離子和陰離子交換床，并再循環(huán)該回洗沖洗液；(b)通過(guò)以下流方向從樹脂的上部引入包括從1到n編號(hào)的多個(gè)部分的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分再生該陽(yáng)離子交換床，其中n是＞1的整數(shù)，保留在該陽(yáng)離子交換床中的回洗沖洗液被從那里排出；(c)通過(guò)以下流方向依次引入陽(yáng)離子再生溶液的剩余部分，進(jìn)一步再生該陽(yáng)離子再生交換床，流出的陽(yáng)離子再生溶液的第一部分被從該交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(d)保留除了第一部分之外的每一部分陽(yáng)離子再生溶液作為陽(yáng)離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中編號(hào)m的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m-1(m減去1)的部分，其中2≤m≤n；(e)通過(guò)以下流方向依次引入包括從1到q編號(hào)的多個(gè)部分的置換沖洗液置換位于該陽(yáng)離子交換床中的陽(yáng)離子再生溶液，其中q是＞1的整數(shù)，編號(hào)為q的部分用新沖洗液；保留流出的置換沖洗液的第一部分用作下一循環(huán)的置換沖洗液的最后一部分，該最后一部分陽(yáng)離子再生溶液的濃度被調(diào)節(jié)；保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分用作下一循環(huán)置換沖洗液的一個(gè)部分，其中編號(hào)為p的部分被保留作為下一循環(huán)的編號(hào)為p-1(p減去1)的部分，其中2≤p≤q；(f)通過(guò)從下流方向從樹脂的上部引入包括從1到n′編號(hào)的多個(gè)部分的陰離子再生溶液的第一部分，再生該陰離子交換床，其中n′是＞1的整數(shù)，剩余在該陰離子交換床中的回洗沖洗液被從那里排出；(g)通過(guò)以下流方向，依次引入陰離子再生溶液的剩余部分進(jìn)一步再生該陰離子交換床，流出的陰離子再生溶液的第一部分被從該交換床排出，并從再生循環(huán)中分離出來(lái)；(h)保留每一部分陰離子再生溶液作為陰離子再生溶液的一部分用于接下來(lái)的循環(huán)中，其中編號(hào)m′的部分被保留用于下一循環(huán)中編號(hào)m′-1(m′減去1)的部分，其中2≤m′≤n′；(i)通過(guò)以下流方向依次引入包括從1到q′編號(hào)的多個(gè)部分的置換沖洗液置換位于該陰離子交換床中的陰離子再生溶液，其中q′是＞1的整數(shù)，編號(hào)為q′的部分用新沖洗液；保留流出的置換沖洗液的第一部分用作下一循環(huán)的置換沖洗液的最后一部分，該最后一部分陰離子再生溶液的濃度被調(diào)節(jié)；保留流出的置換沖洗液的各個(gè)剩余部分用作下一循環(huán)置換沖洗液的一個(gè)部分，其中編號(hào)為p′的部分被保留作為下一循環(huán)的編號(hào)為p′-1(p′減去1)的部分，其中2≤p′≤q′；(j)在串接的該陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床中以下流方向循環(huán)最終沖洗液，其中該陽(yáng)離子交換床位于上游而該陰離子交換床位于下游；和(k)再循環(huán)該最終沖洗液直到從陽(yáng)離子或陰離子交換床排出的沖洗液的質(zhì)量達(dá)到預(yù)定水平。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的減少?gòu)U水排放的方法，其中步驟(b)到(e)與步驟(f)到(i)同時(shí)進(jìn)行。
12．根據(jù)權(quán)利要求10的減少?gòu)U水排放的方法，其中該離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括在再生循環(huán)之前從工作流中過(guò)濾出雜質(zhì)的過(guò)濾裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求10的減少?gòu)U水排放的方法，其中，在步驟(b)和(f)中，從回洗液中分離出來(lái)的流出物被保留用作部分最終沖洗液。
14．根據(jù)權(quán)利要求10的減少?gòu)U水排放的方法，其中該離子交換再生系統(tǒng)進(jìn)一步包括從如下一組中選出的一臺(tái)或多臺(tái)交換床在該陽(yáng)離子交換床之前的金屬選擇性樹脂交換床；在該陰離子交換床之后的混和交換床型磨床；在該陰離子交換床之前的弱堿陰離子交換床；在該陰離子交換床之后的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中對(duì)應(yīng)于步驟(b)到(f)或步驟(f)到(i)的步驟在該一臺(tái)或多臺(tái)交換床上進(jìn)行，且，在步驟(j)中，最終沖洗液通過(guò)該串接的一臺(tái)或多臺(tái)交換床進(jìn)一步循環(huán)。
15．一種用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括(a)包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床；(b)包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該陰離子交換床串接于該陽(yáng)離子交換樹脂；(c)用于存儲(chǔ)在裝置中循環(huán)的水或沖洗液的收集池，該收集池與該陽(yáng)離子交換床和該陰離子交換床相連并可選地具有旁路管線以旁路該收集池，因此水或沖洗液可通過(guò)該收集池或該旁路管線環(huán)路循環(huán)；(d)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少編號(hào)n的容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陽(yáng)離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陽(yáng)離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(e)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少一個(gè)容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陰離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陰離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(f)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器被與存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器并聯(lián)并與用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陽(yáng)離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(g)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器被與存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器并聯(lián)并與用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陰離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(h)用于連接外部系統(tǒng)的一個(gè)存儲(chǔ)室，該存儲(chǔ)室被安置在，陽(yáng)離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床形成的環(huán)路中；(i)用于連接外部系統(tǒng)的一個(gè)存儲(chǔ)室，該存儲(chǔ)室被安置在，陰離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床形成的環(huán)路中；(j)一個(gè)氣體凈化吹風(fēng)機(jī)，被連接到該陽(yáng)離子和陰離子交換床的頂端；(k)一個(gè)用來(lái)回洗和再生的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠如下控制再生循環(huán)(ⅰ)用來(lái)自該氣體凈化吹風(fēng)機(jī)的氣體凈化該陽(yáng)離子交換床中的溶液；(ⅱ)以上流方向依次將從編號(hào)為1到n的容器中的陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分引入到該陽(yáng)離子交換床；(ⅲ)排出從編號(hào)1的容器的流出部分到存儲(chǔ)室，并向后移動(dòng)來(lái)自編號(hào)2到n的容器的各個(gè)流出部分到編號(hào)1到n-1(n減1)的容器中，向前改變一個(gè)容器；(ⅳ)以上流方向依次引入編號(hào)1到q的新沖洗液容器中的陽(yáng)離子置換沖洗液的各個(gè)部分到陽(yáng)離子交換床中；(ⅴ)向后移動(dòng)編號(hào)為1的容器中的置換沖洗液的流出部分到編號(hào)n的陽(yáng)離子再生溶液的容器，向后移動(dòng)編號(hào)2到q的新沖洗液的各個(gè)流出部分到編號(hào)為1到q-1(q減1)的容器中，循環(huán)中向前變化1號(hào)；和(ⅵ)在陰離子交換床上執(zhí)行相應(yīng)于(ⅰ)到(ⅴ)的步驟；和(l)用于沖洗的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以如下方式控制沖洗循環(huán)(ⅶ)以下流方向在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床循環(huán)收集池中的最終沖洗液。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的用于去離子和再生統(tǒng)的裝置，其中陽(yáng)離子交換床位于上游且陰離子交換床位于下游。
17．根據(jù)權(quán)利要求15的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，進(jìn)一步包括收集池下游的從工作流中過(guò)濾出雜質(zhì)的過(guò)濾裝置。
18．根據(jù)權(quán)利要求15的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，其中流控制系統(tǒng)(1)包括陰離子交換床下游的一個(gè)電導(dǎo)率監(jiān)視儀，用來(lái)測(cè)量最終沖洗的中斷時(shí)序。
19．根據(jù)權(quán)利要求15的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，進(jìn)一步包括該陰離子交換床上游的顆粒狀活性炭交換床。
20．根據(jù)權(quán)利要求15的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括下述交換床中的一臺(tái)或多臺(tái)在該陽(yáng)離子交換床之前的金屬選擇性樹脂交換床；在該陰離子交換床之后的混和交換床型磨床；在該陰離子交換床之前的弱堿陰離子交換床；在該陰離子交換床之后的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中該一臺(tái)或多臺(tái)交換床安置在裝置中，可進(jìn)行對(duì)應(yīng)于步驟(ⅰ)到(ⅵ)的步驟，且，在步驟(ⅶ)中，最終沖洗液通過(guò)該串接的一臺(tái)或多臺(tái)交換床進(jìn)一步循環(huán)。
21．一種用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括(a)包有陽(yáng)離子交換樹脂的陽(yáng)離子交換床；(b)包有陰離子交換樹脂的陰離子交換床，該陰離子交換床串接于該陽(yáng)離子交換樹脂；(c)用于存儲(chǔ)在裝置中循環(huán)的水或沖洗液的收集池，該收集池與該陽(yáng)離子交換床和該陰離子交換床相連并可選地具有旁路管線以旁路該收集池，因此水或沖洗液可通過(guò)該收集池或該旁路管線環(huán)路循環(huán)；(d)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少一個(gè)容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陽(yáng)離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陽(yáng)離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(e)多個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器，該容器被放置成行并被從1到n編號(hào)，其中n是＞1的整數(shù)，至少一個(gè)容器具有化學(xué)注射器，每個(gè)容器與該陰離子交換床通過(guò)公共管線相連所以陰離子再生溶液可在環(huán)路中循環(huán)；(f)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器被并接于存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器，并與用來(lái)存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陽(yáng)離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(g)至少一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)陰離子置換沖洗液的容器，和一個(gè)新沖洗液源；這些容器被并接于存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器，并與用來(lái)存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床一起形成環(huán)路，這些容器和上述新沖洗液源被連到該陰離子交換床的底部并被從1到q編號(hào)，其中新沖洗液源被編號(hào)為＞1的整數(shù)q；(h)用于連接外部系統(tǒng)的一個(gè)存儲(chǔ)室，該存儲(chǔ)室被安置在，陽(yáng)離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陽(yáng)離子再生溶液的容器和陽(yáng)離子交換床形成的環(huán)路中；(i)用于連接外部系統(tǒng)的一個(gè)存儲(chǔ)室，該存儲(chǔ)室被安置在，陰離子交換床的下游，由存儲(chǔ)陰離子再生溶液的容器和陰離子交換床形成的環(huán)路中；(j)一個(gè)用來(lái)回洗和再生的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠如下控制再生循環(huán)(ⅰ)通過(guò)該陽(yáng)離子和陰離子交換床以上流方向循環(huán)位于該收集池中的回洗沖洗液；(ⅱ)以下流方向依次從編號(hào)為1到n的容器中引入陽(yáng)離子再生溶液的各個(gè)部分到該陽(yáng)離子交換床；(ⅲ)在剩余在該陽(yáng)離子交換床中的回洗沖洗液被推回該收集池之后，移動(dòng)從編號(hào)1的容器流出的部分到該收集池中，并向后移動(dòng)來(lái)自編號(hào)2到n的容器的各個(gè)流出部分到編號(hào)1到n-1(n減1)的容器中，向前改變一個(gè)容器；(ⅳ)以下流方向依次引入編號(hào)1到q的新沖洗液容器中的陽(yáng)離子置換沖洗液的各個(gè)部分到陽(yáng)離子交換床中；(ⅴ)向后移動(dòng)編號(hào)為1的容器中的置換沖洗液的流出部分到編號(hào)n的陽(yáng)離子再生溶液的容器，向后移動(dòng)編號(hào)2到q的容器中的新沖洗液的各個(gè)流出部分到編號(hào)為1到q-1(q減1)的容器中，向前變化1號(hào)；(ⅵ)在陰離子交換床上執(zhí)行相應(yīng)于(ⅰ)到(ⅴ)的步驟；和(k)用于沖洗的流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以如下方式控制沖洗循環(huán)(ⅶ)以下流方向在串接的陽(yáng)離子交換床和陰離子交換床循環(huán)收集池中的最終沖洗液。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，其中陽(yáng)離子交換床(a)位于上游且陰離子交換床位于下游。
23．根據(jù)權(quán)利要求21的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，進(jìn)一步包括收集池下游的從工作流中過(guò)濾出雜質(zhì)的過(guò)濾裝置；
24．根據(jù)權(quán)利要求21的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，其中流控制系統(tǒng)(k)包括陰離子交換床下游的一個(gè)電導(dǎo)率監(jiān)視儀，用來(lái)測(cè)量最終沖洗的中斷時(shí)序。
25．根據(jù)權(quán)利要求21的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，進(jìn)一步包括該陰離子交換床上游的顆粒狀活性炭交換床。
26．根據(jù)權(quán)利要求21的用于去離子和再生系統(tǒng)的裝置，包括下述交換床中的一臺(tái)或多臺(tái)在該陽(yáng)離子交換床之前的金屬選擇性樹脂交換床；在該陰離子交換床之后的混和交換床型磨床；在該陰離子交換床之前的弱堿陰離子交換床；在該陰離子交換床之后的弱酸陽(yáng)離子交換床，其中該一臺(tái)或多臺(tái)交換床安置在裝置中，可進(jìn)行對(duì)應(yīng)于步驟(ⅱ)到(ⅵ)的步驟，且，在步驟(ⅶ)中，最終沖洗液通過(guò)該串接的一臺(tái)或多臺(tái)交換床進(jìn)一步循環(huán)。
全文摘要
一種用來(lái)減少離子交換再生系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢水的排放的方法,該離子交換再生系統(tǒng)具有陽(yáng)離子交換床(7)和陰離子交換床(8),該方法的特征在于再生物和置換沖洗液的各段在公共環(huán)路中再循環(huán),并向前改變一個(gè)位置,為此第一段在下一循環(huán)中被排出,下一循環(huán)的最后一段用新沖洗液,同時(shí)根據(jù)需要加入化學(xué)物質(zhì),且在最終沖洗循環(huán)中,沖洗液通過(guò)串接的陽(yáng)離子交換床(7)和陰離子交換床(8),并在環(huán)路中再循環(huán),因此減少了超過(guò)90%的廢水。
文檔編號(hào)C02F1/42GK1213328SQ97193049
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月26日
發(fā)明者J·楊巴瓦拉, C·F·米曹德 申請(qǐng)人:海德羅美蒂克斯公司