Способ регенерации ионита в противоточном фильтре и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к процессам очистки воды в ионитных противоточных фильтрах и их регенерации. Целью изобретения является повышение экономичности способа регенерации ионитов, а также снижение энергозатрат и металлоемкости устройства для их регенерации. Способ включает взрыхление основного слоя ионита и блокирующего слоя промывочной во.аой, подачу раствора реагента через основной слой конита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть в направлении сверху вниз отработанного раствора реагента и отмывку ионита, которою осуществляют пропускан ием исходной воды через блокирующий слой ионита сверху вниз, после чего часть воды (10-20%) направляют в промежуточный слой ионита, а остальную часть в основной слой ионита снизу вверх, при этом отработанной раствор реагента вводят .в блокирующий слой со скоростью, меньщей или равной скорости движения раствора реагента основной слой ионита. Устройство для регенерации ионита содержит корпус, внутри которого размещены верхний, нижний и средний сборно-распределительные элементы и блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным элементом , причем пространство между средним и нижним сборно-распределительным элементами заполнено ионитом, включающим гидравлически нейтральную зону и промежуточный слой, средний сборно-распределительный элемент установлен в гидравлически нейтральной зоне, а под промежуточным слоем установлен дренаж. 2 си з. п. ф-лы, 1 ил. S СО 00 а СП сю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

„„SU„„1386579

А1 (gg4C 02 F! 42

"" -®""и

ОПИОАЙЙЕ КЗОБРЕТЕНИЯ 13

Н A BTGPCHQMV СВИДЕТЕЛМ."7ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3813859/24-26 (22) 22.11.84 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (72) Д. Л. Цырульников, Е. Б. !Орчевский, А. P. Ленский, А. В. Яковлев, Т. В. Алексеева и В. С. Глазунов (53) 663.632.18 (088.8) (56) Проспект фирмы Dia — prosim 77002А, Франция, 1977, с. 3 — 7. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ИОНИТА

В ПРОТИВОТОЧНОЫ ФИЛЬТРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к процессам очистки водь. в ионитных протчвоточных фильтрах и их регенерации. Целью изобретения является повышение экономичности способа регенерации ионитов, а также снижение энергозатрат и металлоемкости устройства для их регенерации. Способ включает взрыхление основного слоя ионита и глокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через основной слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокируюшего слоя путем ввода в его верхнюю часть в направлении сверху вниз отработанного раствора реагента и отмывку ионита, котарую осуществляют пропусканием исходной воды через блокирующий слой ионита сверху вниз„ после чего часть воды (10 — 20%) направляют в промежуточный слой ионита, а остальную часть в основной слой ионита снизу вверх, при этом отработаннЫй раствор реагента вводят в блокирующий слой со скоростью, меньшей или равной скорости движения раствора реагента через основной слой ионита. Устройство для регенерации ионита содержит корпус, внутри KGторого размещены верхний, нижний и средний сборно-распределительные элементы и блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным элементом, причем пространство между средним и нижним сборно-распределительным элементами заполнено ионитом, включающим гидравлически нейтральную зону и промежуточный слой, средний сборно-распределительный элемент установлен в гидравлически нейтральной зоне, а под промежуточным слоем установлен дренаж. 2 с и з. и. ф-JI6t, 1 ИЛ.

1386579

Изобретение относится к технике очистки воды и водных растворов от примесей, находящихся в виде ионов, с помощью ионообменных материалов и может быть использовано в ионитных фильтрах, применяющихся в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение экономичности способа при сохранении высокой степени регенерации ионита, а также снижение энергозатрат и металлоемкости устройства.

Способ регенерации ионита включает взрыхление основного слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через основной слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть в направлении сверху вниз отработанного раствора реагента. Отмывку ионита осуществляют исходной водой, которую пропускают через блокирующий слой сверху вниз, после чего часть ее (10 — 20% ) направляют в промежуточный слой, а другую часть (80—

90% — в основной слой ионита снизу вверх, затем оба потока дренируют, причем отработанный раствор реагента вводят в блокирующий слой со скоростью, меньшей или равной скорости движения раствора реагента через основной слой ионита.

Экономичность предлагаемого способа по сравнению с известным достигается за счет отмывки ионита исходной водой, а не ионированной, в результате чего отпадает необходимость в специальной емкости для ее хранения. Кроме того, для гидравлического зажатия блокирующего слоя достаточна производительность насоса, равная расходу раствора реагента, что также обеспечивает повыШение экономичности за счет уменьшения энергопотребления на осуществление регенерации ионита.

Скорость подачи отработанного раствора реагента через блокирующий слой зависит от плотности ионита, используемого в этом слое, а также особенностей регенерации и изменяется в пределах 0,4 — 1,0 от скорости подачи раствора реагента через основной слой ионита. Например, при использовании сульфоугля для натрий-катионирования скорость подачи отработанного раствора реагента составляет 0,4, а при использовании анионита А — 17 эта скорость равна

1,0, т. е. равна скорости подачи раствора реагента через основной слой ионита.

Способ осуществляют с помощью устройства для регенерации ионита, состоящего из корпуса, внутри которого размещены верхний, нижний и средний сборно-распределительные элемента и блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным элементом, причем пространство между средним и нижним сборно-распределительными элементами заполнено ио45 бы 10 и 11. Труба 12 предназначена для ввода воды при взрыхлении блокирующего слоя. Труба 13 установлена в нижней части аппарата для подачи промывочной воды при взрыхлении всего слоя ионита.

Труба 14 установлена в верхней части

50 аппарата для отвода из него загрязненных вод. Труба 1 установлена в нижней части фильтра для подачи раствора реагента.

Трубы 16 и 17 связан с насосом 18 и соединяют средний сборно-распределительный элемент 4 с верхней частью фильтра.

Трубы 16 и 19, связанные с насосом 18, соединяют средний сборно-распределительный элемент 4 с нижней частью фильтра.

40 нитом, включающим гидравлически нейтральную зону и промежуточный слой, при этом средний сборно-распределительный эле мент установлен в гидравлически нейтральной зоне, а под промежуточным слоем установлен дренаж.

Гидравлически нейтральная зона делит ионитовую загрузку по высоте на два слоя с гидравлически равным сопротивлением, Высоту блокирующего и основного слоев, а также эквивалентный диаметр зерен ионита в блокирующем и основном слоях выбирают, исходя из известных зависимостей.

После гидра вл ической классификации ионита, которая происходит при его взрыхлении, в верхней части слоя располагаются наиболее мелкие. Вследствие этого гидравлически нейтральная зона существенно смещена от середины вверх. Применительно к сульфоуглю и широко применяющимся синтетическим ионитам марки КУ-2 и АВ-17 эта зона, в зависимости от их фракционного состава, располагается на глубине, составляющей 20 — 30% от общей высоты слоя.

Высота промежуточного слоя, под которым устанавливается дренаж, зависит от диаметра фильтра. В фильтрах диаметром

1,0 — 1,5 м высота промежуточного слоя составляет 200 — 250 мм, в фильтрах диаметром 3,0 — 3,4 м — 400 мм.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого установлены верхний 2, нижний 3 и средний 4 сборно-распределительные элементы, а также дренаж 5. Причем средний сборно-распределительный элемент 4 помещен в гидравлически нейтральную зону, а дренаж 5 под промежуточным слоем 6. Основной слой 7 ионита включает промежуточный слой 6, над которым размещен блокирующий слой 8. Объем 9 над блокирующим слоем заполнен водой и предусмотрен для расширения слоя при его взрыхлении.

Для ввода исходной и отвода отработанной воды из фильтра предусмотрены тру1386579

Труба 20 предназначена для отвода избытка отработанного раствора реагента из среднего сборно-распределительного элемента 4.

Труба 21 предназначена для отвода воды при отмывке ионита от продуктов регенерации из дренажа 5.

Способ регенерации ионита осуществляют путем выполнения следующих операций.

Перед регенерацией осуществляют взрыхление основного слоя 7 ионита (периодически) и блокирующего слоя 8 промывочной водой. Затем подают раствор реагента в направлении снизу вверх и одновременно производят гидравлическое зажатие блокирующего слоя 8 путем ввода в его верхнюю часть в направлении сверху вниз отработанного раствора реагента. После этого осуществляют отмывку ионита исходной водой, которую пропускают через блокирующий слой сверху вниз, после чего часть ее (около 20@ ) направляют в промежуточный слой 6, а другую часть (около 80Я) — в основной слой ионита снизу вверх, затем оба потока дренируют.

Пример. Исходную воду в фильтр подают по трубе 10, далее вода проходит верхний сборно-распределительный элемент 2, объем 9, блокирующий 8 и основной 7 слои ионита и через нижний сборно-распределительный элемент 3 по трубе 1! направляется к потребителю. При увеличении в фильтре концентрации удаляемых ионов выше допустимого предела фильтр отключают на регенерацию. Для этого вначале производят взрыхление блокирующего слоя путем подачи по трубе 12 промывочной воды, которая, пройдя средний распределительный элемент 4, взрыхляет блокирующий слой. Воду, содержащую отмытые загрязнения и ионитовую мелочь, дренируют по трубе 14. Периодически взрыхляют весь слой ионита.

Для этого промывочную воду вводят вниз фильтра по трубе 13. По окончании взрыхления ионита осуществляют его регенерацию.

Для этой цели вначале при полностью открытой арматуре на трубе 16 и на заданную величину на трубе 17 включают насос 18 и ведут циркуляцию воды по контуру: фильтр — насос — фильтр. Затем начинают вводить раствор реагента по трубе !5, одновременно открыв на заданную величину арматуру на трубе 20 для сброса в дренаж избытка воды, равного объему поступающего на регенерацию раствора реагента. При регенерации, например, натрийкатионитного фильтра, в котором в качестве фильтруюшего материала используют катионит КУ-2, вводят 8Я-ный раствор хлористого натрия при скорости его движения в фильтре 4 м/ч. Отработанный раствор соли собирают средним сборно-распределительным элементом 4 и по трубам 16 и 17 насосом 18 подают в верхнюю часть фильтра. Скорость движения отработанного раст20

55 вора соли через блокнрую ций слой 8 поддерживают на уровне 2,5 м/ч (0,6 от скорости движения раствора реагента) путем открытия на соответствующую величину арматуры на трубе 17. Избыток отработанного раствора соли, равный объему поступающего на регенерацию раствора реагента, дренируют по трубе 20.

При использовании в качестве фильтрующего материала сульфоугля скорость движения отработанного раствора хлористого натрия через блокирующий слой поддерживают равной 1 6 м/ч (О 4 от скорости движения раствора реагента).

В фильтрах, в которых в качестве фильтруюшего материала используют анионит

АВ-17, скорость движения отработанного раствора щелочи через блокирующий слой поддерживают равной скорости движения раствора шелочи в основном слое ионита.

По экспериментальным данным в водород-катионитных фильтрах, загруженных катионитом КУ-2, скорость движения отработанного раствора кислоты в блокирующем слое поддерживают равной 0,9 — 1,0 от скорости движения раствора реагента в основном слое ионита.

Отмывку ионита от продуктов регенерации осушествляют путем пола и ис. олной воды по трубе !О в верхнюю часть фильтра. В начале отмывают блокирующий слой ионита при скорости 10 м/ч. Отмывочные воды дренируют через средний сборно-распределительный элемент 4 по трубе 20.

После отмывки блокирующего слоя при полностью открытой арматуре на трубе 6 и на заданную величину на трубе 19 включают насос 18. При этом 80О ионированной воды (в данном случае натрий-катионированной) пропускают через низ фильтра снизу вверх со скоростью 8 ч/ч, остальные 20 пропускают через промежуточный слой 6 сверху вниз со скоростью 2,0 м/ч. Ооа потока через дренаж 5 по требе 21 направляют в канализацию.

При обшей высоте слоя сульфоугля, катионита КУ-2 и анионита ЛВ-17, равной

2,5 м, глубина расположения гилравлически нейтральной зоны, в которой устанавливают среднее сборно-распределительное устройство, соответственно составляет 0,5, 0,6 и 0,7 м.

В противоточном фильтре лля ионирования воды может быть использована однородная загрузка, состоящая из сильнокислотного катионита или сильноосновного анионита, либо двухслойная загрузка, состояшая из сильно- и слабокислотных катионитов или сильно- и слабоосновных анионитов.

В качестве фильтруюшего материала блокирующего слоя наиболее целесообразно применение слабокислотных или слабоосновных ионитов, которые достаточ но полно могут быть отрегенерированы отработанным раст13865?9

Составитель В. Вклинскаи

Редактор Н. Бобкова Техред И, Верес Корректор М. Полно

Заказ 12!. 9/27 Тираж 854 Подписное

ВНИЦПИ Государственного комитета CCCP:ì делам изобретений и открытий

t 1Зоаб, Москва, Ж вЂ” 35, Раусвская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, Г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вором реагента, используемым для гидравлического зажатия блокирующего слоя.

Таким образом, снижение скорости движения отработанного раствора реагента в 1,5 — 2,5 раза за счет установки среднего сборно-распределительного элемента в гидравлически нейтральной зоне позволяет по сравнению с известным в 1,5 — 2,5 раза снизить производительность насоса и во столько же раз сократить энергопотребление, а также уменьшить диаметры трубо- 10 проводов и арматуры. Проведение отмывки ионита от продуктов регенерации ионированной водой, получаемой в фильтре, за счет создания промежуточного слоя и установки под ним дренажного устройства позволяет снизить габариты и металлоемкость установок за счет уменьшения емкости баков хранения иснированной воды.

Формула изобретения

1. Способ регенерации ионита в противоточном фильтре, включающий взрыхление основного слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через основной слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в 25 его верхнюю часть в направлении сверху вниз отработанного раствора реагента и отмывку ионита, отличающийся тем, что, с

1д целью повышения экономичности спс; оба при сохранении высокой степени реге:;ерации ионита, отмывку ионита осуществляют пропусканием исходной воды через блокирующий слой ионита сверху вниз, после чего часть ее направляют в промежуточный слой ионита, а другую часть — в основной слой ионита снизу вверх, а отработанный раствор реагента вводят в блокирующий слой со скоростью, меньшей или равной скорости движения раствора реагента через основной слой ионита.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в промежуточный слой направляют

10 — 20%, а в основной — 80 — 90% воды.

3. Устройство для регенерации ионита в противоточном фильтре, содержащее корпус, внутри которого размещены верхний, нижний и средний сборно-распределительные элементы и блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительным элементом, причем пространство между средним и нижним сборно-распределительными элементами заполнено ионитом, включающим гидравлически нейтральную зону и промежуточный слой, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат и металлоемкости устройства, средний сборно-распределительный элемент установлен в гидравлически нейтральной зоне, а под промежуточным слоем установлен дренаж.