Выбор основного оборудования

При обессоливании воды ионитами действует множество конкурирующих факторов. Так, увеличение капитальных затрат приводит к уменьшению эксплуатационных расходов. И, наоборот, с увеличением последних можно добиваться снижения капитальных затрат и необходимых производственных площадей. Например, повышение скорости фильтрования позволяет использовать фильтры меньшего диаметра, или меньшее число фильтров и соответственно меньшие производственные площади. Но при этом увеличивается расход реагентов. Эти и другие конкурирующие факторы подробно исследованы в работах; для ряда конкретных случаев выбран оптимум.

При проектировании не всегда удается учесть положительное или отрицательное влияние каждого фактора на стоимость обессоленной воды из-за невозможности их выражения в едином показателе, например в рублях. Поэтому при выборе основного оборудования исходят из конструктивных особенностей механических и ионообменных фильтров и характеристик существующих ионообменных материалов.

При осветлении воды прямоточной коагуляцией скорость пропускания обработанной коагулянтами воды через механический фильтр не должна превышать 5 м/ч в стационарном и 7—8 м/ч в форсированном режимах работы. На ионитовых фильтрах Г ступени допускается скорость до 15 м/ч, на II ступени при использовании отдельных колонн — до 20 м/ч, при работе с фильтром смешанного действия — 30—50 м/ч в расчете на полное сечение фильтра. Для сорбции органических веществ анионитом ИА-1р экспериментально определена оптимальная скорость 5—7 м/ч. Исходя из этих данных, можно выбирать основное оборудование ионообменных установок на заданную производительность. Дополнительное оборудование — насосы, трубопроводы, емкости для хранения воды и реагентов — выбирают на основе требований гидравлики и производственных задач. Расчет установки и выбор фильтров проводят с учетом того, что на разных этапах очистки их производительность не одинакова из-за расхода воды на подготовку резервных фильтров к работе. Операции по подготовке анионита I ступени и ионитов в фильтре смешанного действия проводят Н-катионированной водой (20 объемов на 1 объем анионита I ступени и 30 объемов на 1 объем анионита фильтра); катионитовый фильтр подготавливают осветленной водой (10 объемов на 1 объем). В связи с этим механический и Н-катио-нитовый фильтры будут работать в двух режимах: в стационарном и форсированном, когда идет регенерация одного из фильтров системы. Средняя производительность фильтров будет отличаться от заданной производительности обессоливающей установки тем больше, чем меньше рабочий период фильтров, т. е. чем более минерализована вода. Для вод минерализован-ностью 2, 4, 6 и 10 мэкв/л повышение расхода Н-катио-нированной воды составит соответственно 7, 11, 15 и 23% от заданной производительности обессоливающей установки, а воды, осветленной с помощью механического фильтра, на 10, 15, 23 и 35% (при расчете использовали следующие значения рабочей обменной емкости: катионита КУ-2 800 экв/м3, анионита АН-31 1000 экв/м3; и для ФСД —1000 объемов воды на 1 объем анионита АВ-17).

Высота загрузки механического и анионитовых фильтров различна. Минимальной следует считать высоту слоя, равную I м. Ионитовый фильтр можно загружать на 60% высоты цилиндрической части. В фильтре смешанного действия для удобства деления слоев потоком воды снизу вверх высоту загрузки следует ограничивать 50% высоты цилиндрической части фильтра. Если содержание солей находится в пределах 4—6 мэкв/л и из них половина солей — бикарбонаты, возможен такой выбор объема (высоты) загрузки анионита I ступени, чтобы фильтр смешанного действия и анионит I ступени одновременно выходили на регенерацию. Это создает большую экономию щелочи и Н-ка-тионированной воды, идущих соответственно на регенерацию и промывку фильтра. Так как после катионита имеет место разрыв струи, выход его на регенерацию не отражается ца последующей работе фильтров. Потеря напора воды при прохождении через слой ионитов составляет 0,3—0,5 кг/см2 на 1 м загрузки. Само собой разумеется, что чем выше слой сорбента, тем меньшую относительную долю составляет та часть слоя, которая затрачивается на формирование фронта сорбции.

Осветлительные и ионитовые фильтры защищают от коррозии гуммированием (оклейкой листовой: невулканизированной резиной с последующей вулканизацией), оклейкой винипластовой фольгой или пластиком, многократной окраской перхлорвиниловым или бакелитовым лаком за несколько раз с промежуточной горячей сушкой каждого слоя, во время которой бакелитовый лак полимеризуется. Описание технологии получения покрытий дано в работе.

Многие промышленные предприятия самостоятельно изготавливают фильтры или модернизируют выпускаемые ионитовые фильтры (модернизация заключается в изготовлении окон для наблюдения за происходящими в фильтре процессами, в частности, за взрыхлением насадки). Фильтры смешанного действия небольшой производительности (2—25 м3/ч) серийно не выпускают.

Конструкция фильтров и схема фронтовых трубопроводов позволяет разделять и регенерировать иониты внутри аппарата. Фронтовый трубопровод изготавливается из винипластовых или полиэтиленовых труб. Запорная арматура — чугунная, футерованная полиэтиленом, или винипластовая из массы холодного формования. Опытный образец фильтра смешанного действия прошел длительное испытание в промышленных условиях. Полученные при этом положительные результаты позволили включить его в технологическую схему установки по получению особо чистой воды.

Фильтр имеет сварной металлический корпус 4 диаметром 1000 мм с разъемными на фланцах эллиптическими верхним и нижним днищами. Внутри корпус гуммирован полуэбонитом марки 1751. На корпусе имеется три смотровых окна из оргстекла. Загружают фильтр катионитом КУ-2 и аиионитом АВ-17 (соотношение 1:2) высотой слоя 1800 мм. С помощью распределительных устройств иониты регенерируют внутри аппарата с использованием соляной кислоты.

Верхнее устройство предназначено для равномерного распределения по площади фильтрования исходной воды, воды на отмывку, раствора щелочи и вывода отработанного регенерационного раствора кислоты: оио изготовлено из винипласта и состоит из приемного коллектора и радиальных распределительных труб с ответвлениями. Среднее распределительное устройство, расположенное на границе раздела смол и служащее для отвода через дренажные трубы отработанного регенерационного раствора щелочи, — комбинированное трубчато-щелевое. В предлагаемой конструкции выносной коллектор изготовлен из винипласта, а дренажные трубы, равномерно расположенные по площади поперечного сечения фильтра — из нержавеющей стали, армированной изнутри винипластом. По всей длине трубы из нержавеющей стали и винипласта нарезаны совмещающиеся поперечные щели соответственно шириной 3 и 0,3 мм. Растворы протекают через щели в винипластозых трубах. Для соединения труб используют эпоксидный клей, которым покрыта и наружная поверхность труб из нержавеющей стали.

Для нижнего распределительного устройства предлагается два варианта: «ложное дно», в котором дренажный диск изготовлен из углеродистой стали, гуммированной полуэбонитом марки 1751, а щелевые колпачки — из винипласта, и комбинированное трубчато-щелевое, которое представляет собой коллектор с боковыми ответвлениями. Коллектор из нержавеющей стали с внутренней и наружной сторон покрыт эпоксидным клеем. Боковые ответвления по конструкции аналогичны дренажным трубам среднего распределительного устройства. Нижнее днище фильтра заливается кислотостойким бетоном. В качестве «подстилочного> материала под иониты используют полиэтиленовые гранулы размером 4—5 мм.

В нижнем и среднем распределительных устройствах описанной конструкции, как показал опыт эксплуатации, устраняется недостаток трубчато-щелевого распределительного устройства из нержавеющей стали, в котором вследствие коррозии размер щелей увеличивается и становится возможным унос ионитов.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>