Способ регенерации n @ -катионитного фильтра

 

Изобретение относится к способам регенерации ионообменного материла, исчерпавшего свою емкость, восстановленным раствором соли и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и целлюлозно-бумажной промышленности при регенерации натрий-катионитных фильтров водоподготовительных установок, работающих в режиме умягчения воды. Цель - повышение степени регенерации NA-катионита и уменьшение степени загрязнения окружающей среды. Способ регенерации NA-катионитного фильтра, истощенного в режиме умягчения воды, осуществляют путем взрыхления ионита в три стадии: сначала раствором поваренной соли при скорости 3-4 м/ч до вытеснения из истощенного ионита частично умягченной воды, затем раствором соли при скорости в 2 - 5 раз больше первоначальной и далее вытесненной из ионита на 1 стадии взрыхления водой при скорости 5 - 14 м/ч. Далее осуществляют восстановление отработанных на 1 и 2 стадиях взрыхления растворов соли и их возврат на взрыхление, отмывку ионита, электродиализ отмывочной воды с получением дилюата и его возвратом на отмывку ионита. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 J 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4280005/23-26 (22) 29.06.87 (46) 15.01.90. Бюл. № 2 (71) Московский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт «Мосводока нал НИ И проект» (72) В. И. Харчук, О. Ю. Кузнецов и А. В. Исаев (53) 661.183.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1275003, кл. С 02 F 1/42, 1986. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ Na-КАТИОНИТНОГО ФИЛЬТРА (57) Изобретение относится к способам регенерации ионообменного материала, исчерпавшего свою емкость, восстановленным раствором соли и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и целлюлозно-бумажной промышленности при регенерации натрий-катионитных фильтров воИзобретение относится к способам регенерации ионообменных материалов восстановленным раствором соли и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и целлюлозно-бумажной промышленности при регенерации натрий-катионитных фильтров водоподготовительных установок, исчерпавших свою емкость в режиме умягчения воды.

Целью изобретения является повышение степени регенерации ионита и уменьшение степени загрязнения окружающей среды.

Способ регенерации Na-катионита включает его взрыхление, пропускание раствора поваренной соли с последующей отмывкой, восстановлением отработанного раствора соли и его возвратом на регенерацию, электродиализ отмывочной воды с получением дилюата, при этом взрыхление осуществляют

„„Я0„„1535623 А1

2 доподготовительных установок, работающих в режиме умягчения воды. Цель — повышение степени регенерации Na-катионита и уменьшение степени загрязнения окружаюгцей среды. Способ регенерации Na-катионитного филы-ра, истощенного в режиме умягчения воды, осуществляют путем взрыхления ионита в три стадии: сначала раствором поваренной соли при скорости 3 — 4 х1!ч до вытеснения кз истощенного ионита частично у.мягченной воды, затем раствором соли при скорости в 2 — 5 раз больше первоначальной и далее вытесненной из ионита на 1 стадии взрыхления водой при скорости 5 — 14 м/ч. Далее осуществляют восстановление отработанных на 1 и 2 стадиях взрыхления растворов соли и их возврат на взрыхление, отмывку ионита, электродиализ отмывочной воды с получением дилюата и его возвратом на отмывку ионита.

2 з.п. ф-лы, 1 табл. в три стадии: сначала раствором соли при скорости 3 — 4 м/ч до вытеснения из ионита умягченной воды, затем повторно раствором соли, причем скорость при повторном взрых.пении превышает первоначальную в 2 — 5 раз, после чего взрыхление проводят вытесненной из ионита частично умягченной водой, а отмывку ионита ведут дилюатом. Взрыхление ионита вытесненной из него частично умягченной водой проводят со скоростью

5 — 14 м/ч. Отработанные на 1 и 2 стадиях взрыхления растворы соли подают на восстановление и далее используют для совмещенной стадии взрыхления — регенерации.

При проведении регенерации Na-катионита по предлагаемому способу взвешенные вещества, удаляемые из загрузки, полностью попадают в наиболее концентриро1535623

3 ванную часть отработанного регенерационного раствора, который в дальнейшем обрабатывается известью и содой и затем удаляется совместно с выделенным при обработке осадком карбоната кальция и гидроксида магния, что ведет к предотвращению загрязнения окружающей среды взвешенными веществами. Взрыхление раствором соли (регенерационным раствором) в два этапа приводит к увеличению степени регенерации ионита. При этом стадия регенерация совмещена со взрыхлением ионита раствором с1зли. Кроме того, создаются оптимальные условия для работы электродиализной установки, а также значительно уменьшается разбавление отработанного регенерационног з раствора, что способствует уменьшению концентрации солей в водах, подвергаемых электродиализу и снижению энергозатрат на электродиализ. Последующее взрыхление вытесненной из ионита, водой дает возможность вытеснения из фильтра наиболее концентрированной части отработанного регенерационного раствора, содержащей взвешенные вещества в реактор во время ! проведения первого этапа отмывки, что способствует предотвращению загрязнения окружающей среды.

Пример.

Исходную воду жесткостью 3 — 4 мг-экв/л

Пропускают через натрий-катионитный фильтр диаметром 2,0 м, загруженный сульфоуглем на высоту 2 0 м. После истощения загрузки натрий-катионитного фильтра осуществляют его взрыхление сначала раствором NaCl концентрацией ЗЯ со скоростью N, равной 3 — 4 м/ч до полного вытеснения умягченной воды из фильтра.

9оду в объеме 6,3 м", вытесненную из фильтра, собирают в отдельную емкость. Затем осугцествляют повторное взрыхление фильтра тем же раствором поваренной соли, но со скоростью N в 2 — 5 раз больше первоначальной. Отработанный раствор соли (ОРР), вытесняемый из фильтра после этой операции, собирают в реактор. После этого взрых.ление проводят умягченной водой, собран ной в емкости, со скоростью V, равной

5 в 14 м/ч. Отработанный раствор соли, вытесненный из фильтра после указанной операции, также подают в реактор. Затем проводят отмывку фильтра сверху вниз дилюатом и вытесняют его исходной водой в количестве 10 м . Отмывочные воды подвергают электродиализу с получением рассола и дилюата, рассол направляют в реактор. Затем в реактор добавляют стехиометрические количества извести и соды.

После умягчения отстоенный осветленный раствор из реактора подают на взрыхление и регенерацию фильтра.

Влияние параметров обработки Na-катионита на степень его регенерации, а также сравнительый анализ полученных резуль5

35 татов с данными по способу-прототипу, представлены в таблице.

Из сравнения результатов следует, что осуществление процесса регенерации по предлагаемому способу обеспечивает вынос взвешенных веществ в объем ОРР, дает возможность поддерживать в данных условиях концентрацию солей в отмывочной воде

5,3 — 5,5 г/л за счет невысокой степени разбавления OPP — 6,4 — 11,2Я и рабочую обменную емкость Ер 230 — 240 г — экв/м .

Кроме того, степень регенерации ионита по прототипу составляет 83Я, в предлагаемом способе при Vq=5 м/ч степень регенерации составляет 92Я, при Уз=3 м/ч—

96О, но при этом происходит увеличение общего времени регенерации: при Уз=14 м/ч и при V>=15 м/ч степень регенерации составляет 88О, однако в последнем случае происходит активный вынос загрузки.

Следовательно, наиболее оптимальной величиной является скорость пропускания умягченной воды при взрыхлении ионита на 111 стадии в пределах 5 — 14 м/ч.

На первом этапе взрыхления катионита раствором соли происходит полное удаление из фильтра частично умягченной воды, По мере вытеснения воды начинается процесс регенерации катионита с одновременным образованием отработанного регенерационного раствора. Скорость первого этапа взрыхления подобрана таким образом, чтобы из катионита в частично умягченную воду не происходило попадание механических включений и продуктов разрушения катионита. При скорости взрыхления ионита на первой стадии меньше 3 м/ч происходит увеличение общего времени на процесс регенерации Na-катионитового фильтра, но степень регенерации фильтра при этом остается высокой — 96О4.

При высоких скоростях движения регенера ционного раствора, на первом этапе взрыхления происходит его интенсивное смешение с водой, заключенной в порах ионита, а также вынос взвешенных частиц в водяную подушку фильтра, что приводит к необходимости отбирать в реактор, помимо ОРР, воду водяной подушки фильтра, загрязненную взвешенными веществами. В результате, для обеспечения сохраыения постоянного объема восстановленного раствора соли последние порции OPP смешивают с отмывочными водами, что приводит к значительному (— в 2 раза) увеличению расхода электроэнергии на электродиадиз. В предлагаемом способе электродиализу подвергают отработанный регенерационный раствор, содержащий 16 — 18 g> соли (по прототипу этот раствор содержит 20 — 45Я соли) .

Первый этап взрыхления завершают после полного удаления воды из пор катионита и всего фильтра в целом. По завершении первого этапа над катионитом в фильтре

1.535623

5 содержится только отработанный регенерационный раствор соли.

При повторном взрыхлении ионита раствором соли со скоростью, в 2 — 5 раз превы шающей первоначальную, продолжается процесс регенерации и начинается удаление механических включений и продуктов разрушения катионита. Поскольку в фильтре над катионитом содержится только отработанный регенерационный раствор соли, то все механические включения могут попасть только в 10 последний. По завершении этой операции над катионитом сосредоточится неразбавленный отработанный регенерационный раствор соли, содержащий взвешенные вещества.

При скорости взрыхления на второй стадии меньше 3 м/ч происходит неполный вынос взвешенных веществ нз загрузки фильтра, что со временем приводит к заработке загрузки фильтра, т.е. к снижению его обменной емкости, например, при скорости

Vs=7 м/ч содержание взвешенных веществ в ОРР составляет 5 — 6 мг-л, при Ч)8 м/ч содержание взвешенных веществ в OPP—

10 — 11 мг/л. Это показывает, что при скорости взрыхления 7 м/ч часть взвешенных веществ остается в загрузке.

Последующее взрыхление катионита вытесненной иэ фильтра водой, содержащей

0,05 — 0,10 мг — экв/л солей жесткости, предназначено для удаления без разбавления отработанного регенерационного раствора соли, содержащего взвешенные вещества, в реактор. Это обеспечивается тем, что вода прежде всего вытесняет OPP иэ пор фильтра, не вступая в контакт с той его частью, в которой содержатся взвешенные ве.цества.

Таким образом, предложенный способ позволяет сосредоточить все механические примеси в наиболее концентрированной неразбавленной части отработанного регенерационного раствора и затем удалить их в реакторе с осадком.

Возврат дилюата в фильтр для его отмыв- 40 ки является существенным с точки зрения поставленной цели — уменьшения загрязнения окружающей среды по следующим причинам. Количество солей в единицу времени, которое несет в своем составе дилюат, составляет Q. С:, где Q.. и Сл — соответственно расход и концентрация солей в дилюате. Это количество значительно превышает содержащееся в исходной воде. Например, при содержании хлористого натрия в исходной воде 60 г/м и в дилюате б

500 г/м (меньшую концентрацию в дилюате получать электродиализом экономически нецелесообразно) это превышение составляет 440 г/м . При количестве отмывочных вод 200 м /сут они несут в своем составе

88 кг/сут избытка хлористого натрия. Утилизация дилюата известными путями, например, смешение с исходной водой, приводит к попаданию избытка в умягченную воду, а затем в окружающую среду с продувкой парового котла или потерями сетевой воды в случае водогрейных котлов. Указанному количеству отмывочных вод соответствует суточный расход хлористого натрия на регенерацию 900 кг/сут. В известном способе около 100 соли, используемой для регенерации, попадает в окружающую среду с отмывочными водами. В предложенном способе возврат дилктата на отмывку катионита позволяет этого избежать, Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды, повысить степень регенерации ионита на 5 — 10Я и уменьшить энергозатраты на процесс электродиализа в 2 раза.

Формула изобретения

1. Способ регенерации Na-катионитного фильтра истощенного в режиме умягчения воды, включающий взрыхление ионита, пропускание раствора поваренной соли, отмывку ионнта, восстановление отработанного раствора соли и его возврат на регенерацию, электродиализ отмывочной воды с получением дилюата, отличающийся тем, что, с целью повышения степени регенерации ионита и уменьшения степени загрязнения окружающей среды, взрыхление ионита осуществляют в три стадии: сначала раствором соли при скорости 3 — 4 м/ч до вытеснения из истощенного ионита частично умягченной воды, затем раствором соли при скорости в 2 — 5 раз больше первоначальной и далее вытесненной из ионита на первой стадии взрыхления водой, при этом отмывку ионита ведут дилюатом.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что взрыхление ионита вытесненной из него на первой стадии частично умягченной водой ведут при скорости 5 — 14 м/ч.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что отработанные на первой н второй стадиях взрыхления растворы соли подают на восстановление.

1535623

Опыт

v м/ч ч„ м/ч

Концентрация взвешенных веществ, мг-л

v, м/ч

Концентрация солей в

Степень

Степень раэбавл

ОРР, Примечание

Е Паь г-эквlмз регенев умяг- в OPP ченной воде в отмывочной отмывочной рации, воде, г/л воде

3 8 7 1-2

2 . 4 8 7 1-2

3 3 15 7 1-2

4 3 18 7 1-2

6 4 230 92

7 5 240 96

11,7 230 92

7,1 220 88

1-2

1-2

1-2

1-2

5,5

5,5

5,3

5,3

5 5 8 15 1-2

7-8 6,0

220

7 8

i1poтотип

Составитель В. Вилинская

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 71 Тираж 40) Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская на 6., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

10-11

10-11

10-11

Вынос сульфоугля

6-11

4 8 6 1-2 10-11

4 8 5 1-2 10-11

4 8 3 1-2 10-11

4 8 14 1-2 10-11

1-2

1-2

1-2

1 и

1-2

1-2

5,3

5,3

5,5

6,0

6,5

7,1

6,4

6,5

18

210

88 Происходит вынос загрузки

96

92

96

88

Концентрация хлоридов в умягченной воде составляет

3,0 мг-зкв/л