Обслуживание натрий-катионитовых фильтров

Общая часть

Умягчением воды называется более или менее полное удаление из неё катионов накипеобразователей Ca⁺² и Mg⁺² обычно с заменой их катионами или Н⁺, соли которых обладают высокой растворимостью в воде и не образуют, поэтому твёрдых отложений в паровых котлах.

Наиболее глубокое умягчение воды достигается при её натрий-катионировании. При катионировании обрабатываемая вода фильтруется через слой катионита, загруженного в фильтр.

При этом происходит обмен катионами между раствором и катионитом.

 

Ca(HCO₃) + 2NaK → CaK₂ + 2 NaHCO₃

CaCl₂ + 2NaK → CaK₂ +2NaCl

CaSO₄ + 2NaK → CaK₂ + Na₂SO₄(HCO₃) + 2NaK → MgK₂ + 2NaHCO₃

 

где: К - сложный комплекс катионита.

Как видно из уравнения из уравнения в процессе умягчения изменяется не только солевой состав воды, но и катионит, который отдаёт переходящий в воду натрий и взамен удерживает Ca⁺² и Mg⁺². Это умягчение происходит послойно. Сначала полностью насыщается кальцием и магнием верхний слой катионита, теряющий при этом свою поглотительную способность в отношении Ca⁺² и Mg⁺².

Далее насыщаются ниже расположенные слои, зона умягчения постепенно опускается, в верхний слой уже истощённого катионита жёсткая вода проходит без изменения своего состава. Через некоторое время после работы фильтра в слое катионита образуются две зоны: истощённого и работающего катионита. Таким образом, процесс умягчения воды до 15 мкг-экв/кг происходит в переделах некоторого работающего слоя катионита, высота которого зависит от жёсткости умягчаемой воды и скорости фильтрации её т обычно равно 50-100 ммю

В начале работы фильтра остаточная жёсткость умягчённой воды будет весьма малой и постоянной.

Когда нижняя граница зоны умягчения совместится с нижней границей загрузки фильтра, у умягчённой воды появляется повышенная остаточная жёсткость (более 15 мкг-экв/кг) за счёт «проскока» катионов Ca⁺⁺ и Mg⁺⁺. Тогда истощённый фильтр ставят на регенерацию.

Регенерация - восстановление обменной ёмкости истощенного катионита.

Истощенный катионит обрабатывается раствором поваренной соли, в процессе которого поглощённый ионы кальция и магния вытесняются ионами натрия и переходят в раствор.

Обогащённый обменными катионами натрия, катионит вновь получает способность умягчать воду. Реакции, происходящие при регенерации, можно условно изобразить следующими уравнениями реакций:

 

CaK₂ + NaCl → CaCl₂ + 2NaK

MgK₂ + NaCl → MgCl₂ + 2NaK

 

Избыток регенерируемого раствора и продукты реакции удаляются при отмывке фильтра.

Устройство катионитового фильтра

Катионитовый фильтр представляет собой цилиндрический сварной корпус со сферическими днищами, рассчитанный на давление 6 ати.

К нижнему днищу приварены опорные лапы для установки фильтров на фундаменте.

Внутри фильтра, в верхней части его, имеется устройство для подвода сырой воды и регенерационного раствора соли и выхода взрыхляющей воды. Это устройство служит для равномерного подвода и распределения регенерационного раствора соли и воды по всему сечению катионитового фильтра.

Фильтры имеют два люка для возможности осуществления монтажа и ремонта внутренних устройств.

В нижней части фильтра расположено дренажное устройство, представляющее собой коллектор с системой присоединённый к нему с обеих сторон трубчатых ответвлений со штуцерами и колпачками ВТИ-К. Оно служит для равномерного распределения по всей площади поперечного сечения взрыхляющей и отвода химочищенной воды.

Бетонировка нижнего днища до дренажных колпачков имеет цель уничтожения мёртвого пространства, удлиняющего операцию отмывки катионита после регенерации.

Взрыхление

Взрыхление производится перед каждой регенерацией, благодаря чему удаляются из катионита накопившееся в нём загрязнения, мелкие частицы его (образовавшиеся вследствие частичного измельчения в процессе работы) и создаётся возможность лучшей обработки катионита регенерационным раствором. Взрыхление катионита производится обратным током воды из трубопровода через нижнюю дренажную систему с отводом воды через верхнее распределительное устройство в дренажный лоток.

Для осуществления стадии взрыхления необходимо открыть верхний дренаж задвижки №5 (5’) и задвижки подачи воды на взрыхление №4 (4’). Во время взрыхления воздушник должен быть открыт. Интенсивность взрыхления должна быть равно примерно 3-5 л/сек. м², общая продолжительность взрыхления 30 мин. Интенсивность взрыхления наращивается путём постепенного увеличения подачи воды на взрыхление.

При проведении взрыхления через каждые 2-3 минуты производится отбор пробы сливной воды, в которой на глаз определяется содержание мелочи. При выносе крупных частиц интенсивность взрыхления следует уменьшить, прикрыв соответственно задвижку №5 (5'). Присутствие в отбираемой пробе мути, мелких и весьма медленно оседающих на дно сосуда зёрнышек катионита допустимо и даже желательно. По окончании взрыхления все выше указанные задвижки закрываются.

Регенерация

Регенерация катионита осуществляется раствором поваренной соли. Для проведения регенерации необходимо открыть задвижки №2 (2'). Отработанный регенерационный раствор сбрасывается через нижнюю дренажную систему открытием задвижек №6 (6').

Во время регенерации необходимо следить за тем, чтобы в фильтрах был подпор воды, который проверяется с помощью воздушника. Скорость пропуска регенерационного раствора через фильтр должна находиться в пределах 3-5 м/час.

После окончания регенерации, что контролируется по вкусу пробы, взятой из пробоотборной точки на выходе из фильтра (проба имеет солёный вкус), все солевые задвижки закрываются.

Отмывка

Отмывка катионита от продуктов регенерации и избытков соли производится пропуском промывочной воды сверху вниз со скоростью 6-8 м/час.

Для отмывки фильтров открываются задвижки №1 (1'). Отмывочная вода сбрасывается в дренаж открытием задвижек №6 (6').

При проведении отмывки необходимо следить за наличием подпора на фильтре, о чём свидетельствует вытекание воды из открытого воздушника.

Отмывку ведут до тех пор, пока вода, вышедшая из фильтров, не станет пресной, после чего она проверяется на жёсткость. Если фильтр после регенерации вводиться в работу, его надо отмыть для фильтров 1 ступени и до 15 мкг-экв/л. Если же фильтр ставится в резерв, то во избежание пептизации катионита (растворения) отмыть его следует частично, т.е. до 500 мкг-экв/л. Окончательная отмывка его делается перед включением в работы.

Умягчение

Во время умягчения необходимо следить, чтобы в фильтрах был подпор. Он проверяется методом открытия воздушника до появления из него воды. Создаётся подпор величиной открытия задвижки на выходе воды из фильтра.

При двухступенчатом катионировании, сырая вода проходит через два фильтра. На фильтре 1 ступени на вход подают сырую воду, выходящая частично умягчённая вода подаётся через подогреватель в деаэратор, часть на распыление в конденсаторный бак. Для фильтров 1 ступени, при умягчении, открывают задвижки №1 (1'); 3 (3'). Скорость умягчения должна соответствовать 5-20 м/час.

Химический контроль за работой фильтра производится согласно графика периодичности.

К концу работы фильтра химконтроль учащается.

Выключение фильтров из работы производится закрытием вышеуказанный задвижек. Во время умягчения воды нужно проверять воду на вынос сульфоугля, Появление сульфоугля на выходе из фильтра свидетельствует о срыве колпачков дренажной системы, фильтр аварийно останавливается, чульфоуголь из него выгружается и производится осмотр и ремонт дренажной системы.