Способ регенерации ионита в противоточном фильтре и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК C02F1/42 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/00 C02F103/32 C02F103/34 

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 АВ-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 ионитом, включающим гидравлически нейтральную зону и промежуточный слой, при этом средний сборно-распределительный элемент 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 гидравлической классификации

5 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 син0 тетическим 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.

5 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.

0 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

5 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 тру5 бы 10 и П. 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

0 аппарата для отвода из него загрязненных вод. Труба 15 установлена в нижней части фильтра для подачи раствора реагента.

Трубы 16 и 17 связан с насосом 18 и соединяют средний сборно-распределитель5 ный элемент 4 с верхней частью фильтра. Трубы 16 и 19, связанные с насосом 18, соединяют средний сборно-распределительный элемент 4 с нижней частью фильтра.

0

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 80%) - 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 1 направляется к потребителю. При увеличении в фильтре концентрации удаляемых ионов вы- ще допустимого предела фильтр отключают на регенерацию. Для этого вначале производят взры.хление блокирующего слоя путем подачи по трубе 12 промывочной воды, которая, пройдя средний распределительный элемент 4, взрыхляет блокирующий слой. Воду, содержащую отмытые загрязнения и ио- нитовую 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 15, одновременно открыв на заданную величину арматуру на трубе 20 для сброса в дренаж избытка воды, равного объему поступающего регенерацию раствора реагента. При регенерации, например, натрий- катионитного фильтра, в котором в качестве фильтрующего материала используют катио- нит КУ-2, вводят 8%-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 раствора соли через блокирующий с.чой 8 поддерживают на уровне 2,5 м/ч (0,6 от скорости движения раствора реагента) путем открытия на соответствующую величину ар- матуры 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 (0,4 от скорости движения раствора реагента).

В фильтрах, в которых в качестве фильт- 5 рующего материала используют анионит АВ-17, скорость движения отработанного раствора щелочи через блокирующий слой поддерживают равной скорости движения раствора щелочи в основном слое ионита.

0 По экспериментальным данным в водо- род-катионитных фильтрах, загруженных ка- тионитом КУ-2, скорость движения отработанного раствора кислоты в блокирующем слое поддерживают равной 0,9-1,0 от ско5 рости движения раствора реагента в основном слое ионита.

Отмывку ионита от продуктов pei-енера- ции осуществляют путем подачи исходной воды по трубе 10 в верхнюю часть фильтра. В начале от.мывают блокирующий слой

0 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 16 и на заданную величину на трубе 19 включают

5 насос 18. При этом 80% ионированной воды (в данном случае натрий-катионирован- ной) 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. Оба потока через дренаж 5 по требе 21 направляют в канализацию.

При общей высоте слоя сульфоугля, катионита КУ-2 и анионита АВ-17, равной 2,5 м, глубина расположения гидравличес5 ки нейтральной зоны, в которой устанавливают среднее сборно-распределительное устройство, соответственно составляет 0,5, 0,6 и 0,7 м.

В про тивоточном фильтре для ионирова- ния воды может быть использована одно0 родная загрузка, состоящая из сильнокислотного катионита или сильноосновного анионита, либо двухслойная загрузка, состоящая из сильно- и слабокислотных катиони- тов или сильно-и слабоосновных анионитов. В качестве фильтрующего материала блоки рующего слоя наиболее целесообразно применение слабокислотных или слабоосновных ионитов, которые достаточно полно могут быть отрегенерированы отработанным растцелью повышения экономичности способа при сохранении высокой степени pere.iepa- ции 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

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 или равной скорости движения раствора проводов и арматуры. Проведение отмывкиреагента через основной слой ионита. ионита от продуктов регенерации иониро-2. Способ по п. 1, отличающийся тем, ванной водой, получаемой в фильтре, зачто в промежуточный слой направляют счет создания промежуточного слоя и уста-Ю -20%, а в основной - 80-90% воды, новки под ним дренажного устройства поз-3. Устройство для регенерации ионита в воляет снизить габариты и металлоемкость 5 противоточном фильтре, содержащее корпус, установок за счет уменьшения емкости ба-внутри которого размещены верхний, нижний ков хранения иснированной воды.и средний сборно-распределительные элементы и блокирующий слой, расположенный

Формула изобретения д средним сборно-распределительным эле1. Способ регенерации ионита в противо-20 ментом, причем пространство между сред- точном фильтре, включающий взрыхлениеним и нижним сборно-распределительными основного слоя ионита и блокирующегоэлементами заполнено ионитом, включаю- слоя промывочной водой, подачу растворащим гидравлически нейтральную зону и про- реагента через основной слой ионита в на-межуточный слой, отличающееся тем, что, правлении снизу вверх и гидравлическоес целью снижения энергозатрат и метал- зажатие блокирующего слоя путем ввода в25 лоемкости устройства, средний сборно-рас- его верхнюю часть в направлении сверхупределительный элемент установлен в гид- вниз отработанного раствора реагента и от-равлически нейтральной зоне, а под промывку ионита, отличающийся тем, что, смежуточным слоем установлен дренаж.

целью повышения экономичности способа при сохранении высокой степени pere.iepa- ции 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 , 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 эле

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

гд