Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для обессоливания и умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.
В большинстве случаев ионообменные методы обработки воды обеспечивают необходимые параметры качества деминерализации в промышленных условиях. В рамках этих технологий исключительно важным является процесс регенерации ионообменных смол, периодически осуществляемый при эксплуатации.
Ключевыми факторами, характеризующими эффективность процесса деминерализации в целом, являются:
- объёмы потребляемых при регенерации химических реагентов и воды на собственные нужды
- проблемы утилизации стоков (особенно в тех случаях, когда их решение требует существенных затрат)
- продолжительность регенерации, которая обычно эквивалентна времени простоя оборудования.
Всё это относится как к традиционным прямоточным, так и к устаревшим противоточным технологиям регенерации.
В настоящее время существует технология, обеспечивающая более эффективное использование химических реагентов, значительное уменьшение объёма сточных вод и снижение затрат на их обработку. Это процесс "UPCORE" ("АПКОРЕ"), представляющий собой технологию противоточной регенерации ионитов в восходящем потоке, разработанный компанией "Dow Chemical Company".
Применение технологии "UPCORE" обеспечивает следующие преимущества:
- Эффективность, экономичность и высокое качество воды при одновременном отсутствии проблем, свойственных предыдущим поколениям противоточных технологий
- Пониженный уровень капитальных затрат по сравнению с технологиями регенерации в нисходящем потоке благодаря отсутствию дополнительных емкостей, трубопроводов и арматуры
- Более полное использование объёма фильтра для обеспечения максимальной обменной ёмкости посредством загрузки большего объема ионита, т.к. доля свободного пространства значительно ниже, чем в фильтрах с блокировкой слоя воздухом и водой
- Продление срока службы ионитов, повышение эффективности регенерации и качества обессоленной воды, как следствие возможности применения послойной загрузки.
Ионитовые противоточные фильтры для обессоливания
Фильтры ионитовые противоточные типа ФИПР-А-О предназначены для обработки воды методом ионного обмена при проведении противоточной регенерации по технологии "UPCORE". Применяются на установках обессоливания.
Требования к качеству воды, подаваемой на фильтры "ФИПР", определяются ограничениями, существующими для ионитов:
- Железо и его соединения - до 0,3 мг/дм3;
- Аллюминий и его соединения - до 0,1 мг/дм3;
- Хлор (и др. сильные окислители)
для катионитов - до 0,1 мг/дм3
для анионитов - до 0,05 мг/дм3
- Нефтепродукты - до 0,5 мг/дм3;
- Взвешенные вещества - до15 мг/дм3(в зависимости от фильтроцикла)
В случае, если при эксплуатации будет возрастать перепад давления на фильтре, то, возможно, потребуется проведение дополнительных операций в процессе регенерации (без гидроперегрузки материала).
Применяемые регенерационные растворы: 1-5% растворы кислот, 2-4% растворы щелочи.
Применяемые ионообменные материалы: высококачественные ионообменные смолы компании "Dow" и "Rohm and Haas".
Применение фильтров "ФИПР" позволит обеспечить:
- сокращение расхода реагентов;
- уменьшение числа ступеней обработки воды (экономия фильтров, арматуры, расходов на иониты и др.);
- повышение качества обессоленной воды на выходе с установки;
- снижение расхода воды на собственные нужды и объема сточных вод.
Ионитовые противоточные фильтры для умягчения
Фильтры ионитовые противоточные типа "ФИПР-А-У", предназначенные для умягчения воды методом ионного обмена при проведении противоточной регенерации по технологии "UPCORE", Применяются на установках умягчения
Требования к качеству воды, подаваемой на фильтры "ФИПР", определяются ограничениями, существующими для ионитов:
- Железо и его соединения - до 0,3 мг/дм3;
- Аллюминий и его соединения - до 0,1 мг/дм3;
- Хлор (и др. сильные окислители) - до 0,1 мг/дм3
- Нефтепродукты - до 0,5 мг/дм3;
- Взвешенные вещества - до 15 мг/дм3(в зависимости от фильтроцикла)
В случае, если при эксплуатации будет возрастать перепад давления на фильтре, то, возможно, потребуется проведение дополнительных операций в процессе регенерации (без гидроперегрузки материала).
Применяемые регенерационные растворы: 8-12% раствор хлористого натрия.
Применяемые ионообменные материалы: высококачественные ионообменные смолы компании Dow и Rohm and Haas.
Применение фильтров "ФИПР" позволит обеспечить:
- сокращение расхода соли на регенерацию;
- уменьшение числа ступеней обработки воды (экономия фильтров, арматуры, расходов на иониты и др.);
- повышение качества умягченной воды на выходе с установки;
- снижение расхода воды на собственные нужды и объема сточных вод.
Технология "АПКОРЕ"
Технология «UpCoRe» ("АПКОРЕ") предполагает очистку воды в нисходящем потоке с применением монодисперсных ионитов и регенерацию в восходящем потоке в зажатом слое ионита. Фильтр для процесса загружен плавающим зернистым инертным материалом , прижимающимся к верхнему распределительному устройству, далее по высоте фильтра остается небольшое свободное пространство, ниже которого располагается ионит. Размер зерен «инерта» выбран таким образом , что через него при восходящем потоке свободно проходит ионитная мелочь и другие взвеси, тогда как целые зерна ионита будут задерживаться. Поскольку рабочий цикл осуществляется в нисходящем потоке, то слой ионита остается нечувствительным к изменениям нагрузки и исключается возможность внутрислойного перемешивания.
Процесс регенерации в восходящем потоке можно разбить на 4 цикла.
В первом цикле (операция «зажатие») ионит прижимается в течении нескольких минут к инерту восходящим потоком воды, скорость которого зависит от гранулометрического состава ионита, его плотности , объема свободного пространства и температуры воды. Во время этой операции из верхней части слоя вымываются взвеси, задержанные во время рабочего цикла , и ионитная мелочь . На стадии регенерации процесс самоочистки ионитного слоя заканчивается. Зажатый слой ионита не разуплотняется даже при некотором снижении скорости несущего потока (регенерационного раствора). Эффект очистки усиливается за счет изменения объема зерна смолы при регенерации.
Во втором цикле осуществляется собственно регенерация прижатого ионита в восходящем потоке регенерационного раствора.
В третьем цикле ведется отмывка или медленное вытеснение продуктов регенерации по направлению и со скоростью раствора при регенерации. При завершении отмывки в режиме вытеснения подача потока воды прерывается и слой свободно оседает в течении 5-10 мин.
Во время оседания (4 цикл) ионит опускается на дно послойно. Внутри движущегося вверх свободного пространства происходит классификация зерен, и вся ионитная мелочь переходит по окончании осаждения в верхнюю часть слоя, удаляясь из фильтра в операции «зажатие». Наиболее отрегенерированная часть слоя в неизменном состоянии в процессе его оседания.
Таким образом, технология «UpCoRe» характеризуется простотой конструкции оборудования при высоких его технологических показателях.
