IX ЭКСПЛУАТАЦИЯ АНИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ И ЩЕЛОЧНОГО ХОЗЯЙСТВА
9-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Аниониты представляют собой искусственно приготовленные ионообменные материалы. Оли обладают способностью поглощать из водных растворов анионы как минеральных, так и органических кислот. Аниониты характеризуются неодинаковой способностью к поглощению различных анионов. Для большинства анионитов справедливым является соотношение активности анионов:
показывающее, что каждый предыдущий анион поглощается сильнее, чем последующий.
Все аниониты делятся на две группы — слабоосновные и сильноосновные.
Слабоосновные аниониты поглощают анионы сильных минеральных кислот
из растворов соответствующих кислот,
образовавшихся в результате Н-катионирования обрабатываемой воды. Анионы слабых кислот
этими анионитами не поглощаются. К слабоосновным анионитам, применяемым на обессоливающих установках, относятся отечественные аниониты марок АН-2ф, АН-2фг, АН-18 и импортные - марок вофатит L-150, амберлит 1R-4B и др.
Сильноосновные аниониты поглощают анионы как сильных, так и слабых кислот. Кроме того, сильноосновные аниониты, в отличие от слабоосновных способны к обмену анионов и в нейтральной среде.
Способность анионитов к глубокому обмену анионов в нейтральной среде служит косвенным показателем их основности. Основность может быть установлена фильтрованием раствора хлористого натрия через анионит, предварительно регенерированный раствором едкого натра. Чем полнее осуществляется замена иона С1~ ионом ОН- (т. е. получается вместо NaCl эквивалентное количество NaOH), тем выше основные свойства анионита. Количество грамм-эквивалентов поглощенных анионов хлора, характеризующее силу основности анионита, называют «основным числом» и выражают в грамм- эквивалентах на кубический метр. О способности анионитов поглощать из водных растворов анионы слабых кислот, таких как кремнекислота. можно косвенно судить по их «основному числу». Зная эту величину, можно ориентировочно знать кремнеемкость того или другого анионита. Существует много марок анионитов, из них к числу сильноосновных относятся: аниониты марок АВ-17, амберлит IRA-400, леватит М-500, алласион AQ-17 и др. К числу менее сильноосновных относятся аниониты марок АВ-27, амберлит IRA-410, леватит М-600, алласион — AQ-27 и др. Анионит ЭДЭ-10П часто относят к сильноосновным, хотя по качеству и показателям он уступает приведенным выше маркам анионитов.
В отличие от импортных анионитов анионит марки АВ-17 отличается несколько большей способностью к набуханию в воде.
В настоящее время в анионитовые фильтры 1 ступени довольно часто практикуется загрузка сильноосновного анионита LRA-410 и его гомологов (некоторые специалисты относят эти аниониты к среднеосновным, но это вряд ли правильно, так как что своим свойствам они существенно не отличаются от сильноосновных, хотя их основность несколько ниже, чем у IRA-400 и его гомологов). В этом случае режим работы анионитовых фильтров 1 ступени несколько отличается от обычного, так как на анионитовых фильтрах, загруженных 1RA-410, происходит поглощение не только анионов сильных минеральных кислот, но и анионов слабых кислот — углекислоты и кремнекислоты. По мере насыщения анионита анионами SO42- и CI- начинается вытеснение ими поглощенных анионитом анионов HSiO3-- и НСО3-, которые поступают в фильтрат анионитовых фильтров I ступени вследствие чего содержание в нем кремнекислоты начинает превышать ее содержание в исходной воде. Эта кремнекислота поглощается на анионитовых фильтрах II и III ступеней. Обычно в процессе работы содержание кремнекислоты в фильтрате анионитовых фильтров I ступени (загруженных IRA-410 или его гомологами) не контролируется и фильтры отключаются на регенерацию по хлоридам. Загрузку анионитовых фильтров I ступени анионитами типа IRA-4I0 вряд ли можно рассматривать как положительное явление, так как здесь происходит смешение функций различных ступеней обработки воды и затрудняется контроль их работы, хотя работать так можно. Следует отметить, что отдельные партии анионитов одной « той же марки часто значительно отличаются друг от друга по качеству.
Важной характеристикой качества сильноосновных анионитов является их кремнеемкость. Под рабочей кремнеемкостью анионита понимается количество SlO3—, выраженное в грамм-эквивалентах, которое поглощается 1 м3 влажного анионита до момента проскока 0,1 или 0,05 мг/кг SiO| в фильтрах.
Рабочая емкость поглощения по аниону SiOg” определяется маркой анионита, а также зависит от концентрации SiO4- в обрабатываемой воде, скорости фильтрации, температуры обрабатываемой воды и степени истощения анионита.
Сильноосновные аниониты при обессоливании воды по полной схеме применяются для загрузки фильтров II и III ступеней. Все аниониты подвержены явлениям так называемого старения, в результате которого более или менее значительно снижается их обменная емкость.
Для сильноосновных анионитов в качестве одной из причин старения работники Донецкого отделения ОРГРЭС (Фошко Л. С. и др.) указывают на необратимое поглощение кремнекислоты зернами анионита. «Старение» поглощенного кремнекислого геля проявляется, очевидно, тем сильнее, чем дольше находится поглощенная кремнекислота на анионите, т. е. чем дольше продолжительность межрегенерационного периода. Вследствие этого не рекомендуется чрезмерно увеличивать продолжительность межрегенерационного периода (не"более двух суток, уточняется при наладке).
Опыты по выявлению зависимости кремнеемкости анионита от суммы -концентрации SO<2-+CI- ионов, содержащихся® исходной воде, показали целесообразность и возможность использования сильно-основного анионита в схеме одноступенчатого анионирования (обессоливания по упрощенной схеме), В этом случае кремнекислота, растворенная -в воде, поступает на анионит вместе с аннонами сильных минеральных кислот (SO42-+С1~). причем толща загруженного анионита условно делится на три как бы подвижные зоны; в верхней зоне происходит поглощение имеющих наибольшую активность поглощения сульфат- и хлор-ионов, ниже располагается зона поглощения кремнекислоты HSiO3-, под ней —зона анионита, находящегося в ОН-форме. При работе высота первых двух зон все время увеличивается, причем зона поглощения силикат-нона все время смещается вниз, в связи с чем кремнекислота, как полагают, не успевает «стареть» и поэтому способность сильноосновного анионита к глубокому поглощению кремнекислоты сохраняется на длительное время.
Наряду с этой причиной старение анионитов может быть также вызвано поглощением анионитом органических веществ, содержащихся в обрабатываемой воде. Органические вещества поглощают как сильноосновные, так и слабоосновные аниониты, причем если о сильноосновных анионитах можно сказать, что проведение восстановительных регенераций раствором поваренной соли дает более или менее заметный эффект, то со слабоосновными анионитами дело обстоит значительно хуже и очень часто восстановление утерянной ими обменной емкости оказывается невозможным.
9 2. КОНСТРУКЦИЯ АНИОНИТОВЫХ ФИЛЬТРОВ I, II И III СТУПЕНЕЙ
Анионитовый фильтр представляет собой цилиндрический сварной корпус со сферическими днищами, рассчитанный на рабочее давлен не до 6 от 8 ат.
Внутри фильтра на нижнем забетонированном днище расположено дренажное устройство, выполненное из нержавеющей стали в виде коллектора с отходящими от него ответвлениями, отверстия которых закрывают сверху полу- кожухом. Ответвления (трубы) примерно на половину их диаметра заливаются бетоном.
Рис. 21. Разрез анионитового фильтра I, II и III ступеней.
В верхней части фильтра находится устройство для подачи и распределения Н-катионированной воды и регенерационного раствора, выполненное в виде отбойных щитков. Устройство для подачи воды и регенерационного раствора иногда служит для отвода взрыхляющей воды (в этом случае на линии подачи регенерационного раствора устраивается дополнительное дренажное устройство для сброса взрыхляющей воды).
Внутренняя поверхность фильтра покрывается антикоррозийным покрытием. В фильтрах предусматривается устройство подстилочных слоев из дробленого антрацита (§ 3-3).
Для фильтров I ступени можно допускать высоту загрузки до 2 м, для I и 11 ступеней — 0,8-Ί.6 м (с учетом предельно допустимых скоростей фильтрации).
В корпусе имеются люки, один из которых предназначен для осмотра и ремонта фильтра, а другой — для гидравлической выгрузки фильтрующего материала.
Фильтр оборудован манометрами на входе и выходе воды и расходомером на входе (или выходе) воды в фильтр. Имеются пробоотборные точки на линиях подачи воды на фильтр, «а линии отвода воды из фильтра и на линии подачи регенерационного раствора.
