1.3.4. Катіонітовий фільтр та його підготовка до роботи.
Катіонітовий фільтр – це вертикальний циліндричний резервуар зі сферичним днищем і кришкою. Дно фільтра до дренажного обладнання заповнене бетоном. Дренажне обладнання з корозійностійкого матеріалу, його призначення полягає у рівномірному розподілі води при її пом’якшені і при промиванні катіоніту. Для запобігання винесення зерен катіоніту пом’якшеною водою над дренажним обладнанням залишають кварцовий пісок трьох фракцій (розмір зерен від 5-10 … до 1,0-2,5 мм).
Рис. 4. Катіонітовий фільтр та його підготовка до роботи.
На шар кварцового піску насипають катіоніт висотою не < 1,5 м. Над поверхнею катіоніту залишають вільний простір. Матеріал у фільтри завантажують через боковий люк або через кришку. При завантаженні фільтра раціонально засипати сульфовугілля через фільтр частково затоплений водою. Завантажене сульфовугілля промивають водопровідною водою знизу вверх з невеликою швидкістю для видалення дрібних част. і сторонніх малих домішок.
У воді сульфовугілля набухає і злягається. Коеф. набухання – 1,55. Промивання ведуть до моменту виходу чистої води. Промите після завантаження сульфовугілля для відновлення обмінної здатності 10% іноді 15-20% р-ном кухонної солі і промивають водою. В солерозчинник завантажений розрахованою к-тю солі, подають воду і одержаний сольовий р-н протягом 8-10хв пропускають через катіоніт. Після цього шар сульфовугілля відмивають від продуктів регенерації і залишку кухонної солі до того часу, поки промивна вода, виходячи з фільтра не буде розорою, з твердістю > 0,05-0,07 мг-екв/л.
Солерозчинник і його підготування до роботи.
Солерозчинник – це закритий циліндричний резервуар зі звареним сферичним дном і зйомкою кришкою. Сіль засипають через лійку, повітря випускають через трубки. На дренажне обладнання насипають такий самий шар піску, як і в катіонітовому фільтрі. Великий опір солерозчинника при проходженні через нього води вказує на забруднення шару домішками, що знаходиться в солі. Для видалення цих домішок пісок промивають у вихідному струмені води.
Рис. 5. Солерозчинник та його робота.
Солерозчинник промивають після кожної регенерації катіоніту, тобто після вимивання з нього кожного засипу солі. Промивання ведуть 10 хв. Після завершення промивання воду з солерозчинника випускають і засипають його зваженою порцією солі, яка відповідає ГОСТ 13830-84 “Сіль кухонного харчова”. При великому об’ємі (пом’якшеної води раціонально використовувати солерозчинник, який являє собою закритий чотирьох граний резервуар вимощений цеглою і викладений метлаською плиткою, розрахований на об’єм 5-6 разового витрачання розчину кухонної солі. Р-н солі готують, використовуючи гарячу воду з t˚=50-60˚C, перемішуючи повітрям під тиском.
Готовий р-н солі перекачують у відповідний збірник водоочищення насосом встановленим у цеху. Труба для забору розчину солі повинна бути обладнана металевою сіткою. Подання води у цей солерозчинник автоматично регулюється за допомогою поплавка.
Очищення розчину кухонної солі.
Перед поданням на Na-катіонітові фільтри розчин кухонної солі спрямовують на попередню, потім – контрольну фільтрацію. Для цього застосовують насосні фільтри з розміром зерен кварцового піску 3-5 мм при попередній і 1-3 мм при кінцевій фільтрації і висота шару піску600-700 мм. Регенерацію фільтрів попереднього очищення проводять кожної заміни, фільтрів кінцевої фільтрації – щомісячно. Солерозчинник для зберігання концентрованого розчину слід очищати не < ніж 1 раз у квартал.
Експлуатація Na-катіонітової установки.
Повний цикл установки складається з наступних операцій:
Пом’якшення води;
Промивання та розпушування катіоніту;
Регенерація катіоніту р-ном солі і відмивання солей твердості та надлишку кухонної солі.
Пом’якшення води.
Тверда вода поступає у катіонітовий фільтр 1 з напірного баку або безпосередньо з водогону по трубах 2 і 3 при відкритому крані 4, проходить шар катіоніту і відводиться з дренажної с-ми через кран 5 та трубі у збірник пом’якшеної води 6. Лінійна швидкість води при фільтрації через шар кат-ту ≈ 3-20 м/год.
Катіоніт насипають іонами солі Mg не рівномірно по всій його товщині, а пошарово. Тому протягом тривалого часу твердість пом’якшеної води, що виходить з фільтра, залишається досить настійною. При роботі на сульфовугілля твердість = 0,03-0,05 мг-екв/л. коли через катіоніт перейде певна кількість води і буде досягнута певна ступінь насичення, що (відповідає робочій ємності кат-ту, твердість пом’якшеної води поступово зросте.
На початку роботи установки твердість води у збірнику контролюють через кожні 2 год, а під кінець фільтрації – кожну годину. Фільтр переключають на регенерацію, коли середня твердість пом’якшеної води у збірнику досягає 0,10-0,14 мг-екв/л.
Спушування катіоніту.
Перед регенерацією катіоніту змушують для видалення попередження злежування, видалення дрібних часток, принесених водою і тих, що утворилися від руйнування гранул катіоніту.
Спушування проводять соленою промивною водою одержаною від попереднього промивання катіоніту, з напірного баку 7. Цей розчин по трубі 8 (при відкритому крані 9) поступає в дренажну систему, підіймається через шар катіоніту і по трубі 10 скидається в каналізацію.
Лінійна швидкість води при спушуванні 8-12 м/год, що відповідає 2,2-3,3 л/с на 1 м3 (в розрахунку на поперечний переріз фільтра) і (температурі промивної води від 4 до 35 ˚С).
Спушують тільки шар катіоніту, прошарок кварцового піску залишають у спокої.
Розчин, що виходить з апарату, повинен бути прозорим і не містити дрібних частинок катіоніту. Не допускається повне спорожнення напірного баку для запобігання засмоктування у фільтр повітря. Після завершення подання у фільтр солоної промивної води відкривають кран 11 на повітряній трубі (12, кран 13 на трубі 14 і через зливну лійку і трубу у каналізацію.
Регенерація катіоніту.
Після завершення попер. операції у фільтр подається 8-10% р-н NaCl з солерозчинника 16. У нього попередньо завантажують зважену к-ть солі і пускають непом’якшену воду з окремого напірного бака або безпосередньо з водогону по трубі 17 через кран 18. Р-н солі перепускають у фільтр через кран 22 по трубі 10. Для видалення повітря краник 11 на трубі 12 фільтр тримають відкритим. Коли з цього крана почне витікати рідина, його закривають і відкривають кран 19 з дренажної с-ми у каналізацію.
Лінійна швидкість руху сольового р-ну у фільтрі повинна знаходитися в межах 3-4 м/год, контролюється вона за водоміром, встановленим на лінії води перед солерозчинником.
Регенерація катіоніту струменем сольового розчину зверху вниз продовжується до повного розчинення солі у солерозчиннику. Протягом усієї регенерації р-н солі повинен вкривати поверхню катіоніту. Оголення поверхні є небажаним, оскільки в товщу катіоніту засмоктується повітря і утворюється повітряні мішки.
Відмивання солей твердості та надлишку кухонної солі.
Для видалення солей твердості (CaCl2, MgCl2 та ін.) і залишків кухонної солі катіоніт промивають непом’якшеною водою, що подається по трубах 2 і 3. Перші фракції промивної води зливають у каналізацію зі швидкістю 4-5 м/год.
Коли проба води з 5% розчином NaCO3 показує відсутність помутнінь утворення важкорозчинних вуглекислих солей Ca і Mg), воду спрямовують у збірник оборотних промислових вод зі швидкістю 6-8 м/год. Відмивання катіоніту припиняють після досягнення загальної твердості води 0,05-0,07 мг-екв/л і вміст хлор-іонів на 50 мг/л більшому, ніж у вихідній воді. З цього моменту пом’якшену воду збирають у збірник і використовують із технолог. метою. Оскільки при кожній регенерації частина зерен кат-ту виноситься з промивними водами фільтр періодично довантажують свіжим катіонітом.
Одночасно з промиванням кат-ту промивають від забруднень шар кварцового піску у солерозчиннику, з цією метою через кран 20 подається воду, яка рухається по насадці з кварцового піску знизу вгору і через кран 21 виводиться в каналізацію.
Тривалість окремих операцій в катіонітовомй фільтрі є наступними:
Спушування катіоніту – 10-15 хв;
Виведення промивної води – 3-5 хв;
Регенерація кат-ту р-ном кухонної солі – 15-20 хв;
Відмивання від кат-ту солей твердості і збирання промивної води – 25-30 хв;
Відмивання катіонітуту від слідів кухонної солі і видалення промивної води у каналізацію – 20-25 хв;
пом’якшення твердої води – 12-18 год;
повний оборот фільтра – 13,5-19,5 год.
При використанні нової партії Na-катіоніту його детально промивають водою (до одержання прозорої промивної води).
Свіжий кварцовий пісок обробляють розчином соляної к-ти і промивають. Кожен шар вкладають окремо, поверхню вирівнюють, звільняють від дрібних домішок, застосовуючи повільний струмінь води знизу вгору і знову вирівнюють.
Розчинник солі підбирають таких розмірів. щоб завантаженої в нього кількості солі вистачило на одну регенерацію кат-ту у фільтрі.
Дослідження обмінної ємкості кат-ту залежно від питомої витрати солі показало, що для сульфовугілля необхідно брати 280 г NaCl на 1 г-екв солей твердості, що у 3,5 до 3,8 р. > від теоретичної необхідності. Використання солених промивних вод на зношування кат-ту на 10-15%.