ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области промышленной обработки воды для технических целей, в частности, для водонагревательного оборудования котельных н теплоэлектроцентралей. Обработка заключается в химической очистке воды ионообменным способом.
Известен способ очистки воды [1], включающий комплекс технологических процессов. Конечная цель операций заключается в доведении качества воды, поступающей в водопроводную сеть из источника водоснабжения, до установленных нормами показателей.
Известна также технология очистки воды в водоподготовительных установках, предназначенных для умягчения воды [2]. На установках осуществляется химическая очистка воды ионообменным способом. Водоподготовительная установка состоит из Na-катионитных фильтров, соединенных с трубопроводами подвода воды из источника водоснабжения и отвода умягченной воды к потребителю.
За счет ионного обмена в фильтрах происходит умягчение прокачиваемой через них воды. Периодически требуется проводить регенерацию фильтров, т.к. ухудшается ионообменный процесс и теряются фильтрующие свойства. Регенерацию фильтров осуществляют раствором поваренной соли (NaCl), прокачивая его через фильтры. Типовой процесс химической очистки воды в Na-катнонитном фильтре состоит из следующих повторяющихся операций: умягчение воды, взрыхление фильтрующего материала, регенерация фильтрующего материала и отмывка фильтрующего материала.
3
Расход соли для приготовления регенерационного раствора может составлять 150-375 кг/м воды [2] в зависимости от степени минерализации очищаемой воды. Известны различные методы сокращения расхода соли на регенерацию Na-катиоиитных фильтров водоподготовительных установок: противоточная и ступенчато-противоточная регенерации, повторное использование отработанного регенерационного раствора соли, подогрев регенерационного раствора соли н умягченной воды, регенерация катионита раствором соли нарастающей концентрации.
Задача заявляемой полезной модели состоит в удешевлении процесса регенерации за счет сокращения расхода соли и объема прокачиваемого раствора.
Для решения задачи в конструкцию водоподготовительной установки внесены изменения, позволяющие использовать отмывочный раствор одного фильтра для операции взрыхления фильтрующего материала в другом фильтре.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Водоподготовнтельная установка содержит Na-катионитные фильтры, соединенные с трубопроводами подвода и отвода воды, и систему регенерации фильтров.
Новое заключается в том, что в системе регенерации фильтры соединены между собой перемычками с задвижками таким образом, чтобы отмывочные воды одного фильтра можно было подать на взрыхление другого фильтра. Система регенерации содержит бак-мерник с водным раствором реагента, соединенный трубопроводами с фильтрами. Бак-мерник установлен выше уровня фильтров и снабжен указателем уровня, проградуированным в виде шкалы. Шкала содержит метки, соответствующие порциям подаваемого раствора при различной его концентрации, например, при концентрации реагента 8, 9, 10 мас.% в растворе.
На чертеже представлена заявляемая Водоподготовнтельная установка с системой регенерации фильтров.
1
1
1
Установка состоит из фильтров 1 и 2 и соединенных с ними трубопроводов с задвижками 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13. Над фильтрами установлен бак-мерник 14 с водомерной трубкой 15. Стрелками А и A указано направление подачи неочищенной воды. Стрелками В и Bуказано направление сброса воды, использованной для взрыхления фильтрующего материала. Стрелками С и С указано направление выхода химически очищенной воды или выхода промывочного раствора после регенерации фильтра.
Установка работает следующим образом.
Рабочий процесс химической очистки воды может происходить на фильтре 1 или фильтре 2 или одновременно на обоих фильтрах. В первом случае открыты задвижки 4, 10 и 12, остальные - закрыты. Во втором случае открыты задвижки 7, 11 и 13, остальные - закрыты В третьем случае открыты задвижки 4, 7, 10, 11, 12 и 13, остальные - закрыты.
Регенерация фильтров осуществляется следующим образом.
Процесс начинаем с фильтра 1. Первая операция - взрыхление фильтрующего материала. Для этого открывают задвижки 7, 11, 9, 10 и 3, остальные должны быть
1
закрыты. По стрелке A подается вода, которая последовательно проходит через открытую задвижку 7, фильтр 2, задвижки 11, 9, 10 и противотоком движется вверх по фильтру 1. Пройдя фильтр, вода сбрасывается через задвижку 3 из трубопровода по стрелке В.
После взрыхления приступают непосредственно к регенерации. Все задвижки закрывают и открывают одну задвижку 5. При этом из бака-мерника 14 в фильтр 1 самотеком поступает раствор поваренной соли (регенерационный раствор). Поскольку из фильтра должна уйти вода, подававшаяся для взрыхления, открывают задвижку 12 на время, необходимое для полного заполнения фильтра регенерационным раствором. Раствор оставляют в фильтре 1 на несколько часов до полного восстановления фильтрующих свойств.
На следующем этапе выполняют одновременно две операции: отмывку фильтрующего материала в фильтре 1 и взрыхление в фильтре 2. Для этого открывают задвижку 4 для подачи в фильтр 1 отмывочной воды (по стрелке А). Открывают также задвижки 10, 11, 8 и задвижку 9, находящуюся на перемычке между фильтрами. При этом отмывочная вода вытесняет регенерационный раствор в фильтр 2. Регенерационный раствор имеет еще достаточно высокую концентрацию соли. Он поступает в фильтр 2 снизу вверх противотоком, взрыхляя фильтрующий материал. Одновременно с взрыхлением происходит регенерация фильтрующего материала ионами NaCl. Экономический эффект обусловлен тем, что отработанный регенерационный раствор не выбрасывается из установки наружу, как это предусмотрено действующими типовыми правилами, а продуктивно применяется еще раз. Раствор подается в другой фильтр, где он не только взрыхляет фильтрующий материал, но и осуществляет частичную его регенерацию. Это позволяет получать значительную экономию соли при регенерации фильтров..
Таким образом заканчивается процесс регенерации фильтра 1. При открытых задвижках 4, 10 и 12 на фильтре происходит штатный процесс химической очистки воды. В трубопровод по стрелке А поступает неочищенная вода, а на выходе из фильтра из трубопровода по стрелке С выходит химически очищенная вода, готовая к применению.
В это время на фильтре 2 при закрытых задвижках 5 и 9 продолжается процесс регенерации, аналогичный вышеописанному процессу на фильтре 1: из бака-мерника 14 в фильтр 2 заливается регенерационный раствор (сначала открыты
задвижки 6, 11 и 13, а 7 и 8 - закрыты; затем при закрытых задвижках идет обработка фильтра регенерационным раствором). После регенерации раствор подается дли взрыхления другого фильтра. Чтобы обеспечить непрерывность процесса химической очистки воды необходимо иметь на установке блок из нескольких фильтров, соединенных перемычками. Тогда будет можно обеспечить непрерывную очистку воды и последовательно осуществлять регенерацию фильтров, эффективно используя регенерационный раствор.
Установка заявленной конструкции была изготовлена и проверена в эксплуатации на котельной крупного промышленного предприятия. За год было сэкономлено более 700 тонн соли.
Источники информации:
1. Советский энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1983, с.232.
2. Быч Е.С. Повторное использование растворов соли для регенерации фильтров. Журнал «Промышленная энергетика» №1, 1987 г., с.21-22 - прототип.