Сравнительные исследования эффективности регенерации ионообменного фильтра различными способами

Часть 3.

  Часть1, Часть 2

 

Наибольшее различие этих трех режимов состоит в возможности получения минимального объема регенерата. На рис.5 показан вид выходных кривых по общему солесодержанию для прямоточного и противоточных режимов. Видно, что из-за наличия большой водяной подушки над слоем ионита в прямоточном фильтре происходит существенное разбавление и увеличение объема регенерата. Реальная разница может составить 1,5 - 2,0 раза.

Другим важным преимуществом исследованных вариантов противоточной регенерации является то, что фильтр почти полностью заполнен сорбентом и продолжительность фильтроцикла у них почти вдвое больше.

Выбор способа регенерации определяется режимом работы установки. При частых остановках подачи раствора и при наличии в питающей воде взвесей предпочтительнее АПКОРЕ. Его основной недостаток заключается в необходимости иметь дополнительный насос большой производительности для поднятия слоя ионообменной смолы в первой стадии регенерации, и емкость с соответствующем запасом очищенной воды.

Этот способ регенерации обеспечивает максимальное заполнение сорбентом объема фильтра (примерно 90%), т.е. его высокую емкость, высокое насыщение ионита, минимальный проскок ионов, от которых осуществляется очистка, в фильтрат при высокой степени регенерации минимальным количеством регенерирующего агента (120-150% от стехиометрического), и при минимальном объеме регенерата. При фракционировании регенерата удается получить существенно больший коэффициент концентрирования, чем при прямоточной регенерации.

Исследования экспериментального фильтра диаметром 700 мм с производительностью до 10-12 м3/ч показало, что при степени умягчения воды более 100, объем регенератов составил не более 0,5%. На рис.6 приведены выходные кривые процесса регенерации в режиме АПКОРЕ фильтров с загрузками катионита объемом 13 л и 600 л.

 

Рис.5. Выходные кривые регенерации при работе фильтра в режимах АПКОРЕ, ПЬЮРОПАК и прямоток.

Рис.6. Сравнение выходных кривых регенерации в режиме АПКОРЕ фильтров с объемом загрузки 13 л и 600 л.

Вид выходных кривых в обоих случаях одинаков, результаты экспериментов очень хорошо сопоставимы друг с другом.

Была проведена серия экспериментов по исследованию зависимости степени регенерации катионита от концентрации соли. Регенерацию проводили в режиме АПКОРЕ из расчета 1,3-1,4 г-экв NaCl на л смолы, с различными концентрациями регенерационного раствора - 10, 15, 26%. Выходные кривые представлены на рис.7.

Теоретически при увеличении концентрации и одновременном уменьшении объема регенерационного раствора объем вторичных отходов должен уменьшиться. На практике действительно десорбция начинается немного раньше, фронт получается уже, однако при высоких концентрациях регенерационного раствора отмыть ионообменную смолу становится сложнее и так называемый «хвост» тянется довольно долго, поэтому выгода от регенерации с повышенной концентрацией соли очень незначительна.

Рис.7. Зависимость вида выходной кривой регенерации (солесодержания) от концентрации регенерационного раствора.

Кроме того, существуют технические сложности в осуществлении такого решения, например в обеспечении достаточного времени контакта регенерационного раствора со смолой при небольшом объеме этого раствора, неизвестно насколько устойчив катионит к постоянному воздействию на него концентрированных регенерационных растворов.

Выводы.

1. При сравнении противоточных и прямоточного способов работы фильтра установлено, что по таким показателям как - средняя остаточная жесткость фильтрата и динамическая обменная емкость катионита, противоточная регенерация в режиме АПКОРЕ предпочтительнее регенерации в режиме ПЬЮРОПАК и в режиме прямотока.
Продолжительность фильтроцикла при работе в противоточных режимах в 1,5 раза больше, чем при прямотоке. Объем вторичных отходов при использовании противоточной регенерации в режиме АПКОРЕ в 1,5 раза меньше, чем при работе в других режимах.

2.  Увеличение концентрации регенерационного раствора при одновременном уменьшении его объема дает незначительные преимущества в виде небольшого снижения объема вторичных отходов, которые не оправдываются из-за возникающих трудностей по организации процесса регенерации концентрированными реагентами. Оптимальной концентрацией NaCl для регенерации катионита является 10-15%.

3.  При исследовании режима АПКОРЕ на фильтре диаметром 700 мм все описанные выше преимущества подтвердились.

ЛИТЕРАТУРА.

•  Е.И.Захаров, Б.Е.Рябчиков, В.С.Дьяков. Ионообменное оборудование атомной промышленности. - М.: Энергоатомиздат, 1987.-248 с.

•  Б.Е.Рябчиков. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования.- М.: ДеЛи принт, 2004.- 327 с.

•  Я.Е.Резник. Оптимизация ионообменной технологии: фильтрование с противоточной регенерацией // Аква-терм, 2003, №4.-с.42-44.

•  Б.Брингс. Технологические схемы ионообменной очистки воды // Экология производства, 2004, №4.- с.55-61.

•  Материалы семинара фирмы « Rohm and Haas », 2001.-209 с.

•  Ионообменные смолы и технологии Rohm and Haas . Повышение технических и экономических показателей работы водоподготовительных установок / Материалы семи­наров фирмы « Rohm and Haas », 2001.- 179 с.

•  Система с обратной промывкой уплотненного слоя. Амберпак / Проспект фирмы « Rohm and Haas ». INF 9303 R, Dec. 1994.- 28 s.

•  Puropack. Packed bed technology / Purolite engineer­ing manual. - PSB/101/5.96, 1999.- 188 s.

•  Технология UP . CO . RE . Противоточная регенерация ионообменных смол / Проспект фирмы « Dow Chemical ». -СН 171-280- R -300.- 12 с.

10.S.D.Strauss. Consider upflow regeneration as demineralization alternative // Power, 1995, №7.- p.43-44.

11.Э.Г.Амосова, П.И.Долгополов, Р.И.Гутникова. Опыт применения технологии противоточного натрий-катионирования в промышленной котельной // Энергосбе­режение и водоподготовка, 2003, №2.- с.48.

12.И.С.Балаев, Б.К.Кусманов, Н.Т.Бондарев. Водоподготовка: новая противоточная технология // Акватерм, 2001, Июль.-с.46-47.

13.И.А.Малахов, В.И.Сосинович, А.Ф.Голуб и др. Вне­дрение противоточной технологии химобессоливания UP - CORE на ВПУ Новгородской ТЭЦ // Энергосбережение и водоподготовка, 2005, №4.- с.3-5.

14.И.С.Балаев, О.Б.Яковенко, И.И.Боровкова. Десятилетний опыт внедрения технологии АПКОРЕ // Энергосбе­режение и водоподготовка, 2005, №4.- с.6-7.

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