Каталог продукции:


Технологии

Ионный обмен

  

Ионообменная технология – самая применяемая сегодня для умягчения и обессоливания воды. Эта технология позволяет добиться качества воды, соответствующего нормам разных промышленных и энергетических объектов.

  • Прямоточный процесс
  • Противоток-противодавление
  • Технология Швебебетт
  • Технология Лифтбед
  • Технология Ринзбед
  • Технология Мультистеп

Изначально в установках ионного обмена применялся прямоточный механизм, при котором обрабатываемая вода и регенерирующий раствор подаются в одном направлении – сверху вниз. Эта технология используется и сегодня, но рассматривается как процесс первого поколения. В этом разделе рассматривается одна из основных ветвей эволюции «ионообменников» – линейка технологий, разработанная и предлагаемая компанией Bayer.

 

«Прямоточный процесс»

 

Вплоть до конца 1950-х прямоточный процесс (рис. 1) широко использовался в установках ионного обмена.

 

 picture1 

 

Недостатки технологии:

  • большие расходы химикатов (250–400 % теоретически необходимого) и воды на собственные нужды (а значит, и большое количество сточных вод);
  • низкая эффективность использования объема фильтра (требуется 30–40 % свободного пространства для обратной промывки) ;
  • продолжительность цикла регенерации;
  • большие проскоки ионов.

Преимущества:

  • возможность обратной промывки смолы прямо в фильтре;
  • варьирование производительности фильтра в диапазоне от 0 до 100 % без ухудшения качеств очищенной воды.

 

«Противоток-противодавление»

 

Разработка противоточной технологии ознаменовала собой первый шаг к более экономичным процессам ионного обмена. В свое время таким шагом стала технология «противоток-противодавление». Направление потока в цикле фильтрации (насыщения) и основные размеры установки, реализующей данный процесс, – такие же, как при прямоточной технологии, но обработка смолы регенерирующим раствором осуществляется в противоположном направлении – снизу вверх.

Как показано на рис. 2, технологическая схема «противоток-противодавление» требует наличия коллектора примерно посередине фильтра. Коллектор покрыт слоем инертного материала (обычно – полиэтилена); толщина слоя – примерно 200 мм. Во время противоточной регенерации и промывки этот слой прижат давлением воды или воздуха, подаваемыми сверху, – для удержания слоя смолы. Финишная промывка производится полностью деминерализированной (или – в случае катионного обмена – декатионизированной) водой. Она может быть проведена на высокой скорости в том же направлении, что и насыщение (сверху вниз). Перед этой операцией важно удостовериться в том, что слой тонкой очистки не истощен и не разрушен, чтобы не снизить качество воды, получаемой в противоточном процессе. Слой тонкой очистки – это слой смолы на выходе из фильтра по ходу очищаемой воды.

 

 picture2 


Недостатки технологии:

  • во время подачи реагентов на колонну снизу, рабочий слой смолы сжимается, приводя к перемешиванию слоя тонкой очистки;
  • система коллектора может препятствовать однородности потока в процессе фильтрации;
  • после нескольких циклов насыщения слой смолы под коллектором уплотняется, что оказывает влияние на свойства потока. Таким образом, после нескольких циклов фильтрации регенерации фильтр должен подвергаться обратной промывке, что вызывает разрушение слоя тонкой очистки. Так как этот слой выполняет важные функции в процессе противотока, требуется большее количество реагентов для получения воды такого же качества после обратной промывки;
  • для подачи реагентов, имеющих высокую плотность в направлении снизу вверх, требуется усилие, то есть повышенное количество дорогой (обработанной) промывочной воды.

Система «противоток-противодавление» довольно широко распространена в США, странах Азии, Восточной Европы и используется даже на электростанциях.

 

«Швебебет» (WS)

 

В начале 1960-х фирма Bayer запатентовала противоточную технологию «Швебебет» (Schwebebett), предусматривающую направление потока в цикле фильтрации смолы снизу вверх, а при регенерации – сверху вниз (рис. 3). Смола помещается в фильтре между двумя колпачковыми тарелками. Между смолой и верхней колпачковой тарелкой находится слой инертного материала (инерта), толщина которого зависит от диаметра колонны. Его функция – предотвращение выноса смолы из фильтра и задержка примесей, засоряющих верхнюю колпачковую тарелку. Он оптимизирует и распределение реагента при регенерации. Принимая во внимание набухание смолы, предусмотрено небольшое свободное пространство.

 

picture3 

 

Основные достоинства «Швебебет»:

  • применение более узких (а следовательно, менее дорогих) фильтров;
  • высокий уровень заполнения фильтра позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла;
  • пониженное потребление воды для собственных целей (промывка или разбавление);
  • сокращенное время регенерации, то есть высокая операционная доступность;
  • отсутствие эффекта туннелирования;
  • малые потери давления, позволяющие работать с большой высотой загрузки и достигать высокой эффективности регенерации;
  • более эффективная регенерация, снижение потребности в реагентах и количества сточных вод.

 

«Комбинированный Швебебет» (VWS)

 

Данная технология в сочетании с использованием современных монодисперсных смол (например, Bayer Lewatit MonoPlus) позволяет достигать максимальной динамической емкости смолы и качества очищенной воды. Фильтры, реализующие процесс, состоят из двух камер, расположенных одна над другой и разделенных колпачковой тарелкой (рис. 4). Это позволяет использовать комбинацию сильных и слабых катионитов (анионитов) в одном фильтре, не сталкиваясь с проблемами, обусловленными смешением смол.

 

picture4 

 

Технология обладает всеми преимуществами обычного «Швебебета», обеспечивая более эффективную и экономичную регенерацию: низкооосновная (слабокислотная) смола полностью использует избыток реагентов, подаваемых на высокоосновную (сильнокислотную) смолу.

Выбор одиночной (WS) или комбинированной (VWS) системы зависит от свойств исходной воды: если её щелочность (среднее значение HCO3-) превышает 40 % общей концентрации солей, лучше использовать систему VWS на стадии катионирования. Высота слоя высокоосновного анионита на стадии анионирования должна быть не менее 1000 мм, вне зависимости от ионной нагрузки.

 

«Лифтбед»

 

Еще одна технология, разработанная специалистами компании Bayer, – «Лифтбед» (Liftbed). Каждый фильтр системы состоит из двух камер одинакового объема, разделенных колпачковой тарелкой (рис. 5). Верхний отсек полностью заполнен смолой; её объем составляет две трети общего объема загруженной смолы и действует как фиксированный слой во время насыщения и регенерации. Нижний отсек наполнен смолой на одну треть и обеспечивает 100 % свободного пространства, требуемого для обратной промывки. Отсеки фильтра соединены патрубком, который используется для переноса смолы из одного отсека в другой. Смола в верхнем отсеке может подвергаться обратной промывке только после того, как половина ее количества будет перенесена в нижний отсек. Верхняя колпачковая тарелка каждого отсека защищена слоем инерта.

 

picture5 

 

Технология имеет те же достоинства, что и «Швебебет». Кроме того, её отличают:

  • возможность обратной промывки внутри рабочего фильтра;
  • пригодность для периодических операций;
  • очень низкое потребление реагентов на регенерацию;
  • пригодность для обработки воды с особенно высоким содержанием солей, а также воды, не прошедшей оптимизированную предочистку.

Фильтры, сконструированные по технологии «Лифтбед», могут иметь третий отсек – для низкоосновных (слабокислотных) смол, если качество исходной воды (содержание солей и органических веществ) делает это необходимым.

Возможно комбинирование технологий «Лифтбед» и WS/VWS в одной цепочке.

 

«Ринзбед»

 

Технология «Ринзбед» (Rinsebed) применима к малым и средним (диаметром до 2000 мм) фильтрам. Фильтры имеют коллектор, расположенный чуть выше середины фильтра (рис. 6). Через него удаляется обработанная вода. Сразу над коллектором находится перфорированная пластина. Диаметр отверстий на этой пластине должен быть достаточным для прохождения зерен смолы. Колонна заполнена смолой до перфорированной пластины. Поверх неё имеется дополнительный слой смолы высотой 200–350 мм. Перфорированная пластина и верхний слой способствуют удержанию смолы на месте во время прохождения потока на стадии насыщения (снизу вверх).

 

picture6 

 

Регенерация также проводится подачей раствора снизу вверх. Это регенерирует смолу в колонне. Регенерированный верхний (над перфорированной пластиной) слой служит для удаления ионов во время промывки (сырой водой для катионообменной смолы или декатионированной водой для анионообменника), предотвращая загрязнение зоны тонкой очистки ионами. При обратной промывке зернам смолы позволяется подниматься через перфорированную пластину.

Преимущества процесса – такие же, как для системы «Швебебет». Дополнительные достоинства:

  • внутренняя обратная промывка;
  • возможность использования исходной воды для промывки катионообменных смол, а декатионированной – для промывки анионообменных смол;
  • технология подходит для малых одиночных фильтров.

 

«Мультистеп»

 

В зависимости от задачи, фильтры для процесса «Мультистеп» (Multistep) состоят из двух или более отсеков, расположенных один над другим и разделенных колпачковой тарелкой (рис. 7). Каждый отсек, начиная с верхнего, имеет систему распределения регенерирующего раствора, которая также служит дренажной системой для вытекающего «регенеранта» в верхнем отсеке. Направление регенерирующего потока – сверху вниз. Отсеки, находящиеся ниже регенерируемого, защищены от попадания реагентов блокирующей водой. Требуемый избыток реагента – такой же, как для процесса «Швебебет» (115–130 % теоретически необходимого). Это на 50 % меньше, чем в фильтрах смешенного действия.

 

picture7 

 

В системе из трех отсеков, заменяющей фильтры смешанного действия, буферная (верхняя) катионообменная смола регенерируется через длительные (более 6 мес.) промежутки времени. Таким образом, работа системы может быть начата практически сразу после регенерации. Остаток NaOH после регенерации анионообменных смол нейтрализуется буферным фильтром, поэтому эта система требует меньшего количества промывочной воды.

Достоинства системы:

  • низкий расход регенерирующего раствора;
  • отсутствие необходимости во вспомогательных устройствах (удерживания смолы воздухом/водой);
  • малый расход реагентов для нейтрализации;
  • небольшое количество сточных вод;
  • низкая стоимость;
  • возможность отдельной регенерации смолы в отсеках;
  • легкая автоматизация;
  • использование смол стандартных типов;
  • экономия пространства.

Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» №5(39) 2007

 

Катионит для умягчения

Lewatit® S 1567 (Леватит S1567) - новый монодисперсный сильнокислотный катионит пищевого класса, предназначенный для использования в промышленных и бытовых установках умягчения воды. Lewatit® S 1567 является аналогом Lewatit® S 1467 с улучшенными характеристиками.

Подробнее
 



 

Купить таблетированную соль от 350 рублей/мешок

 

 

Мембранные технологии водоочистки

 

 

Фильтрующие картриджи

 

 

Мембранные технологии водоочистки