Сравнительные исследования эффективности регенерации ионообменного фильтра различными способами

Часть 2.

  Часть1, Часть 3

Наряду с большей эффективностью регенерации ионитов в противотоке преимуществом такой конструкции является существенно большее количество ионита в одном корпусе, что позволяет либо увеличить продолжительность фильтроцикла, либо применять фильтры меньших размеров, либо при больших производительностях сократить количество фильтров.

Этой технологии присущи принципиальные недостатки: слой ионита очень чувствителен к изменению расхода обрабатываемой воды и перерывам в работе, необходимо регулярно проводить взрыхляющие промывки, чтобы избежать попадания измельченной смолы или механических загрязнений в фильтрат [2].

3. Фильтры с очисткой воды сверху вниз, а регенерацией снизу вверх [9-12].

Около 10 лет назад фирма Dow Chemical разработала технологию UP.CO.RE. (Upflow Coun - tercurrent Regeneration : противоточная регенерация восходящим потоком) [2,3]. Эта технология обладает всеми преимуществами противотока и в то же время лишена недостатков описанных выше технологий.

Конструкция фильтра аналогична конструкции фильтров АМБЕРПАК и ПЬЮРОПАК.

Очистка воды производится сверху вниз и не вызывает трудностей. При наличии в воде взвесей они задерживаются в верхнем слое сорбента. Так как во время рабочего цикла вода движется сверху вниз, то слой ионита остается зажатым при любых колебаниях потока.

Принцип работы системы АПКОРЕ

Рис.2. Принцип работы системы АПКОРЕ [2]. а - режим сорбции; б - подъем слоя и его отмывка от взвесей; в - регенерация; г - осаждение. 1 - корпус; 2 - верхний дренаж; 3 - слой инерта; 4 - ионит; 5 - нижний дренаж.

Перед подачей в фильтр регенерационного раствора слой смолы в течение 3-5 минут большим потоком воды (со скоростью 40-50 м/ч) поднимается вверх - до соприкосновения с инертным материалом. Через этот слой и верхнее дренажно-распределительное устройство, которое имеет щели большой ширины, свободно проходит вода, взвешенные примеси, ионитная «мелочь», а целые гранулы ионообменной смолы задерживаются. Затем скорость уменьшается до 5-10 м/ч и начинается подача регенерирующего раствора. При этом поднятый в предыдущей операции слой ионита остается прижатым к слою инертного материала. Две эти операции, помимо своих прямых функций, заменяют операцию взрыхляющей промывки.
По окончании регенерации слой промывают, после чего подача воды прекращается, и слою смолы дают свободно осесть. При этом происходит его послойное движение вниз, при котором измельченные фракции оказываются в верхней части слоя и при последующей регенерации удаляются из него (рис.2) [2,3].

В соответствии с поставленными целями работа предусматривала исследование и сравнение эффективности прямоточной регенерации, противоточной по способу АПКОРЕ и противоточной по способу ПЬЮРОПАК.

Для проведения испытаний была создана опытная установка (рис.3).

Установка для исследования и сравнения технологических характеристик прямоточной и вариантов противоточной регенерации ионитов

Рис.3. Установка для исследования и сравнения технологических характеристик прямоточной и вариантов противоточной регенерации ионитов. - емкость для исходной воды; 2 - фильтр диаметром 200 мм; 3 - монжус; 4 - сборная емкость объемом 1000 л; 5 - насос; 6,7 - ротаметры; 8 - водосчетчик.

Вода из емкости 1 подается насосом 5 через ротаметр 6 на фильтр 2 диаметром 200 мм и высотой 900 мм. Для наблюдения за работой фильтра он выполнен из оргстекла. Подача воды и регенерационного раствора может производиться как сверху, так и снизу. Этим обеспечивается возможность проведения сорбции и регенерации как в прямотоке, так и в любых известных вариантах противотока. Обьем пропущенной воды контролируется по водосчетчику 8. Подача регенерирующего раствора на фильтр 2 производится через ротаметр 7 из монжуса 3 давлением воздуха.

Для исследования противоточных режимов фильтр был загружен сильнокислотным монодисперсным катионитом PUROFINE С-100 на 90% от объема фильтра, объем загрузки составил 13 л, высота загрузки 0,7 м. Для исследования прямоточного режима 3 л смолы из фильтра отгружали. Регенерация производилась раствором NaCI .

Исследования проводились на водопроводной воде со средней исходной жесткостью 4,0 - 4,8 мг-экв/л. Во всех циклах сорбция осуществлялась в одинаковых условиях, расход исходной воды составлял 500 л/ч, отбирались пробы для анализа на остаточную жесткость. Сорбция велась до проскока по жесткости 0,2 мг-экв/л.

Проведенные длительные сравнительные технологические испытания показали, что при производительности фильтра 500 л/ч очистка от солей жесткости лучше всего происходит при работе фильтра в режиме АПКОРЕ, поскольку остаточная жесткость фильтрата в данном случае не превышает 20 мкг-экв/л. Тогда как при работе в режиме ПЬЮРОПАК средняя остаточная жесткость фильтрата находится на уровне 40 мкг-экв/л, а в режиме прямотока - 65 мкг-экв/л (рис.4).

Изменение остаточной жесткости в фильтрате при работе фильтра в режимах АПКОРЕ, ПЬЮРОПАК и прямотока.

Рис.4. Изменение остаточной жесткости в фильтрате при работе фильтра в режимах АПКОРЕ, ПЬЮРОПАК и прямотока.

При регенерации в режиме ПЬЮРОПАК и прямотока такая жесткость обеспечивалась при расходе соли на регенерацию 1,8-2,0 г-экв/л катионита. В режиме АПКОРЕ она достигалась при расходе соли 1,3 г-экв/л катионита .

Наиболее высокое значение обменной емко­сти катионита было достигнуто при регенерации фильтра в режиме АПКОРЕ - 1200-1400 мг-экв/л, в режиме ПЬЮРОПАК емкость составила 1200-1300 мг-экв/л, при прямоточной регенерации -1050 мг-экв/л.

(c) 2010 НПК "Медиана - фильтр"
Все права защищены.