Особенностью эксплуатации Н-катионитовых фильтров I ступени в схеме полного химического обессоливания воды является их отключение на регенерацию не η момент появления в фильтрате остаточной жесткости, а в момент проскока катиона натрия. Последний в силу специфики катионного обмена проникает в фильтрат значительно раньше, чем катионы кальция и магния. Так как прямое определение натрия представляет пока трудности (не все установки могут быть оборудованы пламяфотометрами), а момент проскока его должен совпадать с уменьшением кислотности фильтрата, то уменьшением кислотности можно руководствоваться при установлении времени отключения фильтра на регенерацию. При этом для создания благоприятных условий работы Н-катионитовых фильтров II ступени отключение «а регенерацию фильтров I ступени обычно производится при уменьшении кислотности фильтрата на 0.2—0,3 мг-экв 1кг. Средняя концентрация катиона натрия в Н-катионированной воде при таком режиме работы фильтров не превышает 0,1 мг-эгв/кг.
Подсчет рабочей емкости поглощения (£Р) сульфоугля по сумме катионов производится по формуле
где Q — количество обработанной за цикл воды, м3;
ш — щелочность исходной воды (средняя за цикл), мг-экв/кг;
к — кислотность Н-катионированной воды (средняя за цикл), мг-экв/кг:
V — объем сульфоугля. м3.
7-4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ Н-КАТИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ I СТУПЕНИ
Полный рабочий цикл состоит «з четырех операций: взрыхления, регенерации, отмывки и катиониравания.
Взрыхление. Операция взрыхления состоит в том, что подачей воды через дренаж и сбросом ее через верхнее распределительное устройство разрыхляется катионит. Кроме того, взрыхлением удаляются из фильтрующего материала занесенные с водой загрязнения и мелкие частицы катионита, образующиеся в результате постепенного измельчения его при работе.
Надлежащим образом проведенное взрыхление обеспечивает возможность наиболее полной регенерации катионита и его высокую емкость поглощения. Взрыхление обычно продолжается 15 мин.
При взрыхлении увеличение объема фильтрующего слоя должно быть порядка 40%. Вода на взрыхление подается из промывочного бака Н-катионитовых фильтров.
Операция взрыхления начинается полным открытием вентиля 3 (рис. 13, 14) на входе взрыхляющей воды После этого медленным открытием вентиля 4 по расходомеру устанавливается скорость взрыхления порядка 11—12 м/ч. На шкале расходомера целесообразно нанести метку, соответствующую скорости взрыхления.
При взрыхлении следят за выносом мелких частиц катионита. Для этого с интервалом в 2—3 мин отбирается в стеклянную колбу проба воды, в которой на глаз определяется содержание мелочи и мути. Во время взрыхления не должно быть выноса крупных рабочих зерен катионита. Появление таких зерен в сбросной воде свидетельствует о чрезмерно большом ее расходе на взрыхление Для устранения выноса катионита расход воды на взрыхление должен быть уменьшен прикрытием вентиля 4. Взрыхление производится до тех пор, пока не прекратится вынос загрязнений и мелких частиц катионита и проба сбросной воды не станет прозрачной. Взрыхление прекращают полным закрытием вентилей 4 и 3.
При взрыхлении недопустимо полностью опорожнять бак промывочной воды. Если не выполнять это правило, то неизбежно произойдет засасывание воздуха в толщу загрузки фильтра и это нарушит гидродинамику последнего. Наличие воды в промывочном баке контролируется по уровномеру. Допустимое опорожнение бака устанавливается при наладке.
Регенерация. Регенерация катионита (рис. 15) осуществляется для восстановления его обменной способности.
Регенерация катионитовых фильтров 1 ступени производится 1—2%-ным раствором серной кислоты. Повышение ее концентрации более 2% для фильтров I ступени недопустимо, так как создается опасность загипсовывания катионита и резкого снижения вследствие этого его емкости поглощения.
Регенерационный раствор готовится на воде после Н-катионитовых фильтров I ступени. Если ведется совместная регенерация фильтров I и II (III) ступеней, то режим регенерации ведется по режиму фильтров II (III) ступеней.
Операция регенерации начинается со снижения давления на фильтре до 0,2—0,3 ат открытием воздушника.
По расходомеру устанавливается скорость Н-катионированной воды, идущей на приготовление регенерационного раствора кислота, порядка 9—10 м/ч. Для этого полностью открывается (рис. 16) вентиль 7 на регенерационной линии у фильтра и вентиль подачи Н:ка- тионированной воды у эжектора кислоты.
Вентилями 7 и 5 устанавливается нужный расход воды и подпор па фильтре, равный 0,2—0,3 ат, во избежание оголения катионита и подсоса воздуха в его толщу.
После этого открывается вентиль у мерника концентрированного раствора серной кислоты. Вентилем подачи концентрированной кислоты из мерника к эжектору устанавливается нужная концентрация кислоты, которая определяется концентратором или титрованием проб, отобранных у фильтра.
Рис. 15. Схема раздельной регенерации Н-катионитовых фильтров.
I — железнодорожная цистерна; 2 — складская цистерна; 3 — эжектор для создания вакуума в складской цистерне; 4 — контрольный бачок; 5 — мерник серной кислоты; 6 — обратный клапан; 7 — эжектор для подачи регенерационного раствора на фильтр; 8. 8а — регулирующий и запорный вентили; 9 — концентратор; 10— манометр; II — мановакууметр; 12 — Н-катионитовый фильтр II или III ступени; 13 — Н-катионитовый фильтр I ступени; 14 — расходомер- М — подпол сжатого воздуха; 1ί — подвод технической воды: 17—подвод регенерационного раствора; — выход регенерационного раствора; 19 — подвод декарбонизованной воды; 20 — подвод осветленной поды.
При регенерации категорически запрещается:
а) прекращать пропуск кислоты пли воды через фильтр, так как это приводит к загипсовыванию катионита;
б) создавать три подаче кислоты на фильтр давление больше 0,2—0,3 ат, так как три большом давлении вода может поступать в мерник крепкой серной кислоты;
в) изменять скорость пропускания регенерационного раствора больше или меньше 9—10 м/ч, так как при значительном превышении оптимальной скорости регенерационный раствор не сможет надлежащим образом «отработаться», при слишком малой скорости слишком увеличится продолжительность регенерации и возникает возможность загипсовывания катионита.
После пропуска нужного количества кислоты вентиль у мерника закрывается. Вентили 7 и 5 остаются открытыми, и в продолжении 10—15 мин ведется промывка всей регенерационной линии.
По истечении 10—15 мин закрываются вентили 7 и 5 и вентиль подачи воды на эжектор. Воздушник на фильтре закрывается.
Отмывка.
Отмывка катионита производится для удаления из него остатков продуктов регенерации и избыло кислоты. Она должна проводиться сразу же после проведения регенерации во избежание опасности загипсовывания катионита.
Скорость при отмывке устанавливается равной 10 м/ч. Увеличение скорости отмывки катионита более 13 м/ч приводит к увеличению расхода воды на эту операцию. При скорости менее 8 м/ч имеется опасность загипсовывания катионита.
Отмывка Н-катионитовых фильтров I ступени производится Н-катионированной водой после фильтров I ступени. Если велась совместная регенерация фильтров I и 11 (III) ступеней, то отмывка ведется по режиму отмывки фильтра II (III) ступени.
Для проведения отмывки полностью открывается вентиль 1 на подводе воды в фильтр и приоткрывается вентиль 5. Закрывается воздушник. На фильтре создается рабочее давление порядка 1—1.5 ат. что соответствует нормальным условиям для его работы.
Вентилем 5 устанавливается по расходомеру скорость отмывки 10 м/ч.
Контроль отмывки катионита после регенерации ведется по двум показателям — жесткости и кислотности отмывочной воды. При отмывке фильтров, регенерируемых со значительными удельными расходами кислоты (более 70 г/г-экв), катионит, как правило, обмывается от солей жесткости быстрее, чем от избытка кислоты.
Н-катионитовые фильтры I ступени независимо от режима регенерации и схемы обессоливающей установки отмываются до кислотности, превышающей суммарное содержание сульфатов и хлоридов в исходной воде не более чем на 0.1—0,2 мг-экв/кг.
После отмывки до допустимой кислотности вентиль 5 закрывается и открывается вентиль 3 и заполняется промывочный бак.
Если после заполнения бака взрыхления кислотность не удовлетворяет заданным условиям, то отмывку продолжают, причем сброс отмывочной воды в дренаж производится через перелив бака для взрыхления.
По окончании отмывки отрегенерированный фильтр включается в работу или ставится в резерв. Если фильтр ставится в резерв, отмывку его можно прекращать при более высоких величинах жесткости и кислотности (уточняется при наладке, обычно отмывают до жесткости 200—500 мкг-экв/кг).
Катионирование.
Если фильтр перед включением в работу находился в резерве, его следует предварительно отмыть до кислотности отмывочной годы, превышающей исходное содержание хлоридов и сульфатов на 0,1—0,2 мг-экв/кг и жесткости фильтрата не выше 100 мкг-экв/кг. Для этого открывается вентиль 1 на входе осветленной воды в фильтр и вентиль 5 спуска в дренаж отмывочной воды и устанавливается по расходомеру скорость отмывки 10 м/ч. Пробы на анализ отбираются через 10 мин. По окончании отмывки закрываются вентили 5 и 1.
Для включения фильтра в работу открываются вентиль 1 на входе обрабатываемой воды и вентиль 2 на выходе обработанной воды на величину требующейся производительности по расходомеру.
Скорость фильтрации при высоте слоя катионита 2,5—4 м считается нормальной порядка 10—12 м/ч.
Во время работы фильтра следует 2—3 раза в смену открывать воздушник для спуска воздуха из фильтра. Невыполнение этой операции может привести к оголению катионита. Химический контроль за работой фильтра производится отбором проб и определением в них жесткости и кислотности с занесением результатов анализа в журнал. К концу фильтроцикла контроль учащается.
При содержании в исходной воде сульфатов и хлоридов свыше 4 мг-экв/кг получить после фильтров I ступени Н-катионированную воду с низкой остаточной жесткостью обычно не удается даже при высоких удельных расходах кислоты на регенерацию.
При суммарном содержанта сульфатов и хлоридов в исходной воде менее 2 мг-экв/кг Н-катионитовые фильтры 1 ступени выдают умягченную воду с жесткостью не более 8—10 мкг-экв/кг.
Н-катионитовые фильтры 1 ступени отключаются на регенерацию при снижении кислотности фильтрата (т. е. повышении содержания натрия в фильтрате) на 0,2—0,3 мг-экв/кг по сравнению с первоначальной. Точное значение этой величины устанавливается при наладке. Если проводится совместная регенерация Н-катионитовых фильтров 1 и фильтров II (III) ступеней, то они отключаются одновременно.
Для выключения фильтра из работы закрывают вентили 2 и I.
