Спосіб двоступеневого натрій-катіонітового пом’якшення води

Реферат: Спосіб двоступеневого катіонітового пом'якшення води включає послідовну обробку води на катіонітових фільтрах першого і другого ступеня та їх регенерацію шляхом збурення катіоніту, пропускання через фільтри регенераційного розчину хлористого натрію та відмивку катіоніту пом'якшеною водою. Регенерацію фільтра першого ступеня проводять спочатку шляхом пропуску регенераційного розчину низхідним потоком, а остаточну регенерацію проводять шляхом пропуску другої частини відмивних вод від катіонітового фільтра другого ступеня висхідним потоком. UA 111153 U (12) UA 111153 U UA 111153 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів двоступеневого катіонообмінного пом'якшення води і може застосовуватися для вилучення солей жорсткості з води на станціях водопідготовки, для котельних установок, в системах оборотного водопостачання підприємств. Відомий спосіб одноступеневого натрій-катіонітового пом'якшення води, що включає фільтрування води через катіоніт зверху-вниз та наступну його регенерацією шляхом збурення, пропускання через фільтр регенераційного розчину хлористого натрію та відмивку катіоніту пом'якшеною водою. Пропускання регенераційного розчину і відмивка катіоніту проводиться в тому ж напрямку, як і фільтрування [1]. Недоліком одноступеневого пом'якшення є неможливість глибокого пом'якшення води та невисока надійність пом'якшення при високих вимогах до якості пом'якшеної води. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб двоступеневого натрійкатіонітового пом'якшення води, який включає послідовне фільтрування води зверху-вниз через катіонітові фільтри першого та другого ступеня і відповідну регенерацію катіоніту шляхом збурення, пропускання через фільтр регенераційного розчину хлористого натрію та відмивку катіоніту пом'якшеною водою низхідним потоком [2]. Цей спосіб дозволяє досягти глибокого пом'якшення води та забезпечити надійність процесу, оскільки фільтр другого ступеня створює своєрідний бар'єр, який не дозволяє проскакування затримуваних катіонів кальцію та магнію при випадкових відхиленнях у роботі фільтра першого ступеня. При застосуванні фільтрів другого ступеня спрощується експлуатація установки водоочищення, оскільки фільтр першого ступеня відключається на регенерацію не по проскакуванні іонів кальцію та магнію, які потребують жорсткого контролю, а по кількості пропущеної через нього води. Навіть невелике підвищення солей жорсткості після фільтра першого ступеня не являється небезпечним, оскільки вони будуть затримані на фільтрі другого ступеня. Недоліком даного способу є недостатньо повна регенерація катіонітового фільтра першого ступеня по відношенню до стехіометричної кількості, яка зумовлена гальмуванням регенерації по мірі переміщення регенераційного розчину до нижніх шарів катіоніту. Під час пропускання через катіоніт регенераційного розчину в ньому відбувається поступове накопичення іонів кальцію та магнію, в результаті чого регенерація нижніх шарів катіоніту відбувається менш повно і деяка кількість іонів кальцію та магнію залишається невитісненою. В результаті цього підвищується питома витрата регенераційного розчину. В основу корисної моделі поставлена задача досягнення повної регенерації катіонітового фільтра першого ступеня та зниження витрати хлористого натрію. Поставлена задача вирішується тим, що у способі двоступеневого катіонітового пом'якшення води, який включає послідовну обробку води на катіонітових фільтрах першого і другого ступеня та їх регенерацію шляхом збурення катіоніту, пропускання через фільтри регенераційного розчину хлористого натрію та відмивку катіоніту пом'якшеною водою регенерацію фільтра першого ступеня проводять спочатку шляхом пропуску регенераційного розчину низхідним потоком, а остаточну регенерацію проводять шляхом пропуску другої частини відмивних вод від катіонітового фільтра другого ступеня висхідним потоком. При цьому об'єм другої частини відмивної води від катіонітового фільтра другого ступеня повинен бути не меншим об'єму катіоніту фільтра першого ступеня, а швидкість висхідного потоку відмивної води не повинна перевищувати швидкість збурення частинок катіоніту. Застосування відмивних вод від регенерації катіонітового фільтра другого ступеня для регенерації нижніх шарів катіонітового фільтра першого ступеня дозволяє підвищити ступінь регенерації нижніх шарів катіоніту у фільтрі першого ступеня і тим самим забезпечити повноту його регенерації, а також знизити витрату хлористого натрію. Це пояснюється тим, що друга частина відмивної води вміщує значно меншу кількість іонів кальцію і магнію та деяку кількість регенераційного розчину, що надає можливість знизити питому витрату регенераційного розчину хлористого натрію і, як наслідок, здійснювати повне відновлення робочої обмінної ємності катіонітового фільтра першого ступеня. Використання другої частини відмивної води від катіонітового фільтра другого ступеня у об'ємі, не меншому об'єму катіоніта фільтра першого ступеня, пояснюється тим, що нижні шари катіоніту в середньому займають одну третину від висоти катіоніту, а на регенерацію рекомендується три об'єми регенераційного розчину на один об'єм катіоніту. Оскільки швидкість висхідного потоку відмивної води не перевищує швидкість збурення частинок катіоніту, то унеможливлюється їх винос із фільтра. Спосіб пом'якшення проводиться таким чином. Пом'якшувальна вода послідовно протікає через натрій-катіонітові фільтри першого та другого ступеня, на яких відбувається глибоке вилучення іонів кальцію та магнію. Через визначений проміжок часу проводиться регенерація фільтрів, для чого спочатку проводиться збурення катіоніту водою шляхом пропуску її висхідним 1 UA 111153 U 5 10 15 20 25 30 35 потоком, потім подача регенераційного розчину хлористого натрію і відмивка катіоніту пом'якшеною водою низхідним потоком. Відмивні води від катіонітового фільтра першого ступеня скидаються в каналізацію. Перші порції відмивної води від катіонітового фільтра другого ступеня, що вміщують високі концентрації іонів кальцію та магнію, також скидаються в каналізацію. Решта відмивної води, яка має невисокі концентрації кальцію і магнію та надлишок хлористого натрію подається на фільтр першого ступеня перед його відмивкою, пропускається висхідним потоком для покращення регенерації нижніх шарів катіоніту і надалі скидається у каналізацію. Тобто проводиться додаткова протитечійна регенерація фільтра першого ступеня відмивними водами від катіонітового фільтра другого ступеня. При цьому об'єм другої частини відмивної води від катіонітового фільтра другого ступеня повинен бути не меншим об'єму катіоніту фільтра першого ступеня. Це пояснюється тим, що нижні шари катіоніту займають одну третину від висоти катіоніту, а на один об'єм катіоніту рекомендується три частини регенераційного розчину. Швидкість висхідного потоку відмивної води не повинна перевищувати швидкість збурення частинок катіоніту, що унеможливлює їх винос із фільтра. Таким чином, запропоноване технічне рішення має суттєві відмінності від відомих способів натрій-катіонітового пом'якшення води. Вони полягають в тому, що як додатковий регенераційний розчин для регенерації катіонітового фільтра першого ступеня використовується друга частина відмивної вода катіонітового фільтра другого ступеня, яку пропускають висхідним потоком у кількості, не меншій об'єму катіоніту фільтра першого ступеня. Це дозволяє досягти нового якісного ефекту, а саме - глибшої регенерації нижніх шарів катіоніту фільтра першого ступеня та зменшення кількості регенераційного розчину, а також забезпечити надійність функціонування двоступеневого пом'якшення води в умовах коливань концентрацій забруднень. Особливо ефективним є застосування запропонованого способу у тому випадку, коли фільтр першого ступеня використовують як резервний фільтр при збільшенні концентрацій солей жорсткості у вихідній воді. В цьому випадку регенерація резервного фільтра проводиться тільки промивними водами від регенерації катіонітового фільтра другого ступеня методом протитечійної регенерації без застосування свіжого регенераційного розчину. Це дозволяє значно збільшити фільтроцикл катіонітового фільтра другого ступеня і забезпечити відчутне зменшення витрати хлористого натрію при експлуатації станцій хімводоочищення. Джерела інформації: 1. Кульский Л.А. Строкач ПП. Технология очистки природных вод. - К.: Вища школа, 1986. 2. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1990 (прототип). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Спосіб двоступеневого катіонітового пом'якшення води, який включає послідовну обробку води на катіонітових фільтрах першого і другого ступеня та їх регенерацію шляхом збурення катіоніту, пропускання через фільтри регенераційного розчину хлористого натрію та відмивку катіоніту пом'якшеною водою, який відрізняється тим, що регенерацію фільтра першого ступеня проводять спочатку шляхом пропуску регенераційного розчину низхідним потоком, а остаточну регенерацію проводять шляхом пропуску другої частини відмивних вод від катіонітового фільтра другого ступеня висхідним потоком. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що об'єм другої частини відмивної води від катіонітового фільтра другого ступеня повинен бути не меншим об'єму катіоніту фільтра першого ступеня. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що швидкість висхідного потоку відмивної води не повинна перевищувати швидкість збурення частинок катіоніту. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2