Способ регенерации ионита в противоточном ионитном фильтре и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК B01J49/02 

2. Устройство для регенерации

ИОНИТа в ПрО7ИВОТОЧНОМ ИОНИТНОМ

фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распределительнь м средством, патрубки, для подачи и отвода промывочной воды и раствора реагента, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат, оно снабжено установленной над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикрепленными к плите под отверстиями.

3. Устройство для регенерации по п. 2« отличающееся тем, что отверстия в плите имеют круглую ппи прямоугольную форму.

4. Устройство для регенерации попп. 2иЗ, отличающееся тем, что отражатели выполнены в виде пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах.

5. Устройство для регенерации попп. 2и4, отличающеес тем, что плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала .

1. Способ регенерации ионита в противоточном ИОНИТНОМ фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности способа, отработанный раствор реагента вводят (Л локальными потоками. СХ) ел

1

Изобретение относится к технике очистки воды и водных растворов от примесей, находящихся в виде ионов, с помощью ионообменных материалов ионитов и может быть использовано во всех ионитных фильтрах, применяющихся в народном хозяйстве.

Наиболее экономичным способом удаления из воды растворенных примесей является противоточньй способ ионирования, заключающийся в том, что обрабатываемая вода и раствор реагента, вводимый для восстановления ионообменной емкости ионита, подаются в фильтр в противоположных направлениях. Применение противоток при ионообмене позволяет существенно снизить расход реагентов на регенерацию ионитов и повысить качество фильтрата.

Наибольший эффект при использовании противотока достигается тогда когда слой ионита в фильтре в процесе его регенерации находится в гидравлически зажатом состоянии. Для этого в выпускаемых промышленностью противоточных фильтрах над средним сборно-распределительным устройство которое осуществляет отвод отработанного раствора реагента, размещается блокирующий слой ионита, предназначенный для предотвращения расширения слоя ионита, расположенного ниже среднего сборно-распределительного устройства С11.

Однако даже при использовании в качестве ионообменного материала сульфоугля, масса которого в воде выше, чем у синтетических ионитов, например катионита КУ-2, в 2,5 раза, не обеспечивается надежное зажатие ионита, что в конечном счете приводит к повьшенному расходу реагентов и получению низкой ионообменной емкости катионита.

Известен способ зажатия слоя ионита, включающий одновременно с вводом раствора реагента в направлении снизу вверх подачу потока воды в направлении сверху вниз 12.

Однако в этом случае происходит существенное разбавление отработанного раствора реагента и соответственно увеличение объема перерабатываемых стоков.

Известен способ регенерации ионита в противоточном ИОНИТНОМ фильтре, включающий взрыхление слоя ионита и блокирзпощего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного раствора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента СЗ,

Известно устройство для регенерации противоточного ионитного фильтра, содержащее корпус, верхнее. нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборнораспределительным устройством, патрубки для подвода и отвода воды, а также раствора реагента t31. Однако вследствие того, что плотность синтетических ионитов близка к плотности воды (1,1-1,2 г/см), а высота блокирующего слоя меньше высо ты слоя ионита, размещенного под средним сборно-распределительным устройством, в 5-10 раз, для обеспечения надежного гидравлического зажатия блокирующего слоя требуется установка такого насоса, производительность которого превышала бы расход реагента в 3-6 раз, Это приводит к необходимости установки громоздких насосов, высокому расходу электроэнергии и применению крупногабаритных труб и арматуры. Цель изобретения - повьшение экономичности и уменьшение расхода электроэнергии и металлоемкости устройства. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу регенерации ионита в противоточном ионитном фил тре, включающему взрыхление слоя ио нита и блокирующего слоя промывочной водой, подачу раствора реагента через слой ионита в направлении снизу вверх и гидравлическое зажатие блокирующего слоя путем ввода в его верхнюю часть отработанного рас вора реагента со скоростью, превышающей скорость движения раствора реагента, отработанный раствор реагента вводят локальными потоками. Кроме того, устройство для регенерации ионита в противоточном ионит ном фильтре, содержащее корпус, установленные в нем верхнее, нижнее и среднее сборно-распределительные средства, блокирующий слой, расположенный над средним сборно-распредели тельным средством, патрубки для пода чи и отвода промывочной воды и раствора реагента, снабжено установленно над блокирующим слоем плитой с отверстиями и отражателями, прикреплен ными к плите под отверстиями. При этом отверстия в плите имеют круглую или прямоугольную форму. Отражатели выполнены в виде пластин, форма которых повторяет форму отверстий в плитах. 154 . Причем плита с отражателями выполнена из антикоррозионного материала . Па фиг, 1 представлен фильтр, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вариант выполнения отбойников в случае прямоугольных отверстий; на фиг.5 то же, при круглых отверстиях в плитах. Устройство состоит из плиты 1, имеющей щели круглой 2 или прямоугольной 3 формы, под которыми установлены отражатели, имеюп ие также круглую 4 или прямоугольную 5 форму. Плита смонтирована над блокирующим, слоем 6, расположенным над средним сборно-распределительным устройством 7, ниже которого размещен слой 8 фильтрующего ионита. Крепление плиты осуществляется к корпусу фильтра 9, имеющего днище 10. Объем 11 над плитой 1 заполнен водой и предусматривается для расширения материала при его взрыхлении. Фильтр снабжен также верхним 12 и нижним 13 сборнораспределительными устройствами. Для ввода исходной воды в фильтр предусмотрена труба 14, для отвода отработанной воды - труба 15. Труба 16 предназначена для ввода воды в блокирующий слой, труба 17 установлена в Hi-гжней части фильтра для подачи промывочной воды при взрыхленим всего слоя ионита. Труба 18 ус-тановлена для отвода из фильтра загрязненных вод. Труба 19 установлена в нижней части фильтра для подачи раствора реагента. Трубы 20 и 21 связаны с насосом 22 и соединяют среднее сборно-распределительно.е устройство 7 с верхней частью фильтра. Труба 23 предназначена для отвода избытка отработанного раствора реагента из среднего сборно-распределительного устройства 7. Пример. Исходную воду подают по- трубе 14, она проходит верхнее сборно-распределительное устройство 12, водяную подушку - объем 11, щели в плите 1 и далее с помощью отражателей изменяет направление движения на 90 и в виде локальных потоков поступает в блокирующий слой 6. После пропускания через слои 6 1и 8 обработанную воду по трубе 15 направляют к потребителю. При появsлении в фильтрате концентрации удаляемого иона вьппе допустимого преде фильтр отключают на регенерацию. Для этого вначале производится взрыхление блокирующего слоя путем подачи по трубе 16 промывочной воды которая, пройдя среднее сборно-распределительное устройство 7, далее вытесняет часть материала блокирующего слоя 6 через щели 2 в плите 1 в пространство над плитой. Воду, со держащую отмытые загрязнения и иони ную мелочь, дренируют по трубе 18, Периодически взрыхлению подвергают весь слой ионита. В этом случае про мывочную воду вводят в фильтр по трубе 17. По окончании взрыхления осуществляют регенерацию ионита. При регенерации, например, анионита марки в нижнюю часть фильтра по трубе 19 вводят 4%-ный раствор едкого натра, который пропускают снизу вверх (противоточно) при скорости раствора 4 м/ч. Отработанный раствор щелочи собирают средним сборно-распределительным устройством 7 и через трубы 20 и 21 насосом 22 направляют в верхнюю часть фильтра. Скорость движения отработанного раствора щелочи в про странстве над плитой 1 поддерживают на уровне 4 м/ч путем открытия на соответствующую величину задвижки на трубе 23, используемой для удаления избыточного объема отработанного раствора. Далее отработанный раствор щелочи пропускают через щели в плите 1 и после отражателей вводят локальными потоками в верхню часть блокирующего слоя. При исполь зовании в качестве материала блокирующего слоя того же ионита, которьш используется для ионирования воды, скорость движения локальных потоков отработанного раствора реагента поддерживают на уровне, превьшающем значение скорости движения раствора реагента через слой ионита расположенных под средним сборнораспределительным устройством в 36 раз. В данном случае, при использовании в качестве материала блокирующего слоя анионита марки АВ-17, скорость движения локальных потоков отработанного раствора щелочи поддерживают в пределах 12-24 м/ч. В тех случаях, когда в качестве материала блокирующего слоя используют инертньй материал, удельная масса 156 в воде которого в 4-5 раз ниже удельной массы ионита, то скорость движения локальных потоков увеличивают и ее значение, по экспериментальным данным, превышает скорость движения раствора реагента в слое ионита в . 12-15 раз. Отмывка ионита от продуктов взаимодействия осуп(ествляется аналогично регенерации с той разницей, что вместо раствора реагента в нижнюю часть фильтра по трубе 17 вводят отмывочную воду. Скорость движения отмывочной воды в слое ионита увеличивают до 8 м/ч, а локальных потоков в блокирующем слое - до 24-48 м/ч. После окончания отмывки фильтр включают в работу. При обработке воды со скоростью 15-60 м/ч происходит уплотнение фильтрующего материала, в результате чего площадь входа локальных потоков воды в блокирующий слой увеличивается и скорость движения воды у входа в слой приближается к скорости ее движения в фильтре над плитой. При регенерации скорость движения отработанного раствора реагента в фильтре в 5-20 раз меньше, чем при обработке воды, и составляет 310 м/ч. В этом случае происходит меньшее, но достаточное уплотнение блокирующего слоя, обеспечивающее надежное зажатие слоя ионита за счет того, что скорость движения локальных потоков выше, чем скорость движения регенерационного раствора в 3-15 раз. Изменение направления движения воды с помощью отражателей на 90° позволяет осуществить равномерное распределение движущегося потока по сечению фильтра и исключить возможность образования участков с повышенным гидравлическим сопротивлением. При использовании для регенерации ионита 5-10%-ного раствора соляной кислоты плита со щелями и отражателями должна изготавливаться из полимерных материалов. При использовании 2-5%-ного раствора серной кислоты возможно применение нержавеющей стали. Применение углеродистой стали с противокоррозионным покрытием возможно для обоих указанных случаев. Таким образом, введение отработанного реагента в верхнюю часть

блокирующего слоя в виде локальных потоков, по сравнению с известньм способом, приводит к образованию потоков, используемых для зажатия слоя, с высокими сокростями движения, в результате чего возможно снижение

6-5

Фиг.

расхода отработанного раствора реагента в 3-6 раз, и, как следствие, это ведет к повьшению экономичности за счет уменьшения производительности насоса, экономии электроэнергии, .снижения габаритов труб и арматуры.

1 I . . 4f

, , « -j.i

Фиг2