[实用新型]离子交换装置产生的浓水资源化处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种离子交换装置产生的浓水资源化处理系统。

背景技术

天然水中含有各种盐类，这些盐类溶解成各种阳离子和阴离子，主要有Ca²⁺，Mg²⁺，Na⁺和HCO₃^-，SO₁^2-，Cl^-等。含有这些盐类的水，在加热、浓缩、蒸发过程中(如锅炉用水)，Ca²⁺，Mg²⁺等离子不断的与水中某些阴离子结合成难溶物质而析出，并生成水垢(俗称水锈)，附在锅炉的受热面上。由于水垢的导热性能很差，从而阻碍了热交换，大大降低了锅炉的热效率，既浪费燃料又易烧坏部件，并危及安全，造成不良后果。为了减少和消除这种危害，就要把水中能形成水垢的硬度成分予以去除。因此就需要进行水的软化处理。常见的软化方法包括：化学软化法，离子交换软化法，热力软化法。其中，离子交换软化法最为常见，现在，被普遍使用于市政、电厂、化工、电子、医药、光伏等行业中，用于为工艺、锅炉、循环水等环节供水或者作为深度水处理系统的前处理工段。

所谓离子交换就是水中的离子和离子交换树脂上的离子所进行的等电荷摩尔量的反应。离子交换过程可以用H型阳离子交换树脂HR和水中Na⁺交换反应过程为例：

从上式可以知：在离子交换反应中，水中的阳离子(如Na⁺)被转移到树脂上去了，而离子交换树脂上的一个可交换的H⁺被转入水中。Na⁺从水中转移到树脂上的过程是离子的置换过程，而树脂上的H⁺交换到水中的过程称游离过程。因此，由于置换和游离过程的结果，使得Na⁺，H⁺互换位置，这一变化就称为离子交换。

钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca²⁺，Mg²⁺与树脂中的Na⁺相交换，从而吸附水中的Ca²⁺，Mg²⁺，达到软化水的目的。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：

2RNa+Ca²⁺＝CaR₂+2Na⁺

2RNa+Mg²⁺＝MgR₂+2Na⁺

即水通过钠型阳离子交换树脂后，水中的Ca²⁺，Mg²⁺被置换成Na⁺。

当钠型阳离子交换树脂失效后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理。再生交换过程如下：

CaR₂+2Na⁺＝2RNa+Ca²⁺

MgR₂+2Na⁺＝2RNa+Mg²⁺

再生过程中产生大量的排污，包括正洗水、大小反洗水等，在此统称为浓水。浓水中主要含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺等离子，硬度、盐分均较高，一般含盐量超过5000mg/L(以TDS计)，但是较洁净，一般不含有其他杂质。

浓水产量大，虽较洁净，但是却难以通过优化或者简单处理回用到工艺、循环水、绿化、冲厕、冲灰等用水点(使用点)，回用(回用点)、零排放、资源化的处理难度大。由于国内大部分地区新鲜水加上排污费的综合成本较低，企业环境意识较为薄弱，监管单位工作不够严格等综合因素，大部分企业选择让浓水随地沟排入下水道或者做稀释等处理后纳入市政管网，造成浪费的同时，给市政管网和后续水处理造成了较大的压力。另外，理论上来说，每除去0.5mol的硬度需要消耗1mol的NaCl，即58.5g。然而，由于操作及工艺的原因，实际运行中盐耗是上述理论值的3倍。除了理论消耗，多余的盐均残留在了浓水中，如果排放，第一，造成了盐的大量浪费；第二，污染了环境。

目前，尚没有专门针对钠离子交换树脂软化装置(即离子交换软化装置，以下简称离子交换装置)浓水资源化的技术方法。