В) Анионирование

Анионирование воды производится с. целью обмена содержащихся в ней анионов на обменные ионы анионита. На слабоосновные анионитные фильтры вода посту­пает после Н-катионитных фильтров, поэтому кислот­ность воды перед анионированием равна сумме концен­траций анионов сильных кислот SO4₂^-, CI^- и NO₃^- (мг-экв/кг) в воде, поступающей на обессоливание. Анионирование Н-катионированной воды применяется в схемах химического обессиливания воды. В этом слу­чае в качестве обменных ионов используются такие, ко­торые с катионом водорода образуют_воду или свобод­ную углекислоту, удаляемую из воды путем декарбони­зации "или термической деаэрации. К таким обменным анионам относятся ОН^-, СО₃^2- и НСО₃^-.

Слабоосновные аниониты при анионировании способны обменивать свои активные обменные анио­ны только на анионы сильных кислот ( SO4₂^-, CI^- и NO₃^- ) для удаления которых из воды они и применяются. На­пример:

SO4₂^- + → 2 R ⁺| ОН^- → R₂ ⁺| SO4₂^- + 2 ОН^-

SO4₂^- + → R₂ ⁺| СО₃^{2 -} → R₂ ⁺| SO4₂^- + СО₃^2-

SO4₂^- + → 2 R ⁺| Н СО₃^{2 -} → R₂ ⁺| SO4₂^- + 2 Н СО₃ ^-

В результате проведенных реакций анионирования Н-катионированной воды общее солесодержание ее сни­жается до 50—100 мкг/кг.

Слабоосновные аниониты характеризуются неодина­ковой способностью к поглощению различных анионов; для большинства из них справедливым является следую­щий ряд: SO₄^{2 -} > NO₃^- > Cl^-, в котором каждый преды­дущий анион поглощается более активно и в большем количестве, чем последующий. Так, например, рабочая обменная емкость по аниону SO₄^{2 -} на 40—50% больше, чем по аниону Cl^-. А это значит, что анион Cl^- проска­кивает в фильтрат раньше, чем анион SO₄^{2 -} . Поэтому в схемах полного химического обессоливания анионитные фильтры первой ступени (слабоосновные) приходит­ся выключать на регенерацию по проскоку в фильтрат аниона Cl^-. При частичном же обессоливании воды, когда в ней допускается относительно высокое остаточ­ное солесодержание, рабочую обменную емкость слабо­основного анионита можно существенно увеличить, вы­ключая анионитный фильтр на регенерацию в момент проскока в фильтрат анионов SO₄^{2 -} , если содержание аниона Cl^- в частично обессоленной воде не превышает допустимого.

Анионы слабых кислот (HSiO₃^-, HCO₃^- и др.) не вступают в обменные реакции со слабоосновными анионитами. Сильноосновные аниониты способны извлекать из воды все содержащиеся в ней анионы как сильных, так и слабых кислот. Однако сильноосновные аниониты значительно дороже слабоосновных; поэтому они при­меняются главным образом для поглощения анионов кремниевой кислоты в установках для полного химиче­ского обессоливания и обескремнивания воды:

HSiO₃^- + R⁺ | OH^- → R⁺ | HSiO₃^- + OH^-

Кремнесодержание воды, пропущенной через сильно­основный анионитный фильтр, в пересчете на SiO₃^2- сни­жается до 20 мкг/кг и ниже в зависимости от режима работы фильтра.

Глубокое обескремнивание и высокая кремнеемкость анионитов достигаются лишь при определенных значе­ниях рН фильтруемой воды. Лучшие результаты получаются в том случае, когда в исходной воде находится сама кремниевая кислота, а не ее соли. В результате обмена активного аниона с анионом кремниевой кисло­ты происходит полное обеокремнивание воды:

H₂SiO₃^- + R⁺ | OH^- → R⁺ | HSiO₃^- +Н₂О

Пропускание раствора соли кремниевой кислоты со­провождается появлением в фильтруемой воде гидроксильного иона (противоиона), тормозящего процесс по­глощения иона кремниевой кислоты:

Na ₂SiO₃^- + 2 R⁺ | OH^- → R₂⁺ SiO₃^2- + 2 OH^- + 2 Na⁺

Образование гидроксильного противоиона сказывает­ся как на остаточной концентрации кремниевой кислоты в фильтрате, так и на величине кремнеемкости анионита. Например, при фильтровании воды, содержащей 10 мг/кг SiO₃^2- в виде H₂SiO₃ , кремнеемкость анионита в 2,5 раза больше, чем при фильтровании раствора Na ₂SiO₃ с та­ким же содержанием SiO₃^2- . Поэтому для глубокого обескремнивания воды важно наиболее полное удаление из нее всех катионов, в том числе и катиона натрия, до поступления ее на сильноосновные анионитные фильтры.

Рабочая кремнеемкость в значительной степени за­висит также от концентрации кремниевой кислоты в исходной воде и концентрации HSiO₃^- в фильтрате в момент отключения фильтра на регенерацию, а имен­но: она тем выше, чем выше концентрация кремниевой кислоты в исходной воде перед сильноосновным анионитным фильтром и допускаемый проскок кремниевой ки­слоты в фильтрат.

После замены обменных анионов анионами раство­ренных в воде электролитов анионит истощается и теря­ет способность обменивать ионы. Регенерация анионита достигается фильтрованием через слой истощенного анионита растворов NaOH, Na₂CO₃, NаHCO₃ или NH₄OH, например:

R₂ ⁺| SO4₂^- + 2 NaОН → 2 R⁺ | OH^- + Na ₂SO₄

R₂ ⁺| SO4₂^- + Na₂CO₃ → R₂ ⁺| СО₃^{2 -} + Na ₂SO₄

R₂ ⁺| SO4₂^- +2 NаHCO₃ → 2 R ⁺| Н СО₃^{2 -} + Na ₂SO₄

R₂ ⁺| SO4₂^- +2 NH₄OH → 2 R⁺ | OH^- + ( NH₄)₂SO₄

Расход щелочи для регенерации слабоосновных анионитов достаточен в двукратном количестве против стехиометрического, т. е. 2 г-экв/г-экв. При повторном использовании щелочных отмывочных вод для регенерации анионита расход реагента можно снизить на 15— 30%. Необходимая концентрация регенерационного раствора составляет 2—4%. Отмывку анионитов и при­готовление регенерационного раствора следует произво­дить на Н-катионированной воде.

Сильноосновные аниониты регенерируются 4%-ным раствором едкого натра. Использование для этой цели бикарбоната натрия или соды невозможно вследствие недостаточно глубокой регенерации ими анио­нита и увеличения концентрации противоиона ( HCO₃^- , CO₃ ^2- ) в процессе анионирования воды.

Эффект глубокого обескремнивания достигается лишь при больших расходах едкого натра на регенерацию анионита. Для большинства сильноосновных анионитов удельный расход едкого натра на регенерацию превосхо­дит стехиометрический в несколько раз. Например, для анионита АВ-17 он составляет 500 г/г-экв или 12,5 г-экв/г-экв, а для анионита ЭДЭ-10П 76СГ г/г-экв или 19 г-экв/г-экв. Путем повторного использования регенерационных и отмывочных вод после регенерации сильно­основного анионита для регенерации слабоосновного анионита общий удельный расход щелочи на регенера­цию анионитов может быть снижен до 70—80 г/г-экв всех поглощенных анионов.

На глубину обескремнивания воды и на кремнеем­кость анионитов оказывают также влияние следующие факторы: концентрация регенерационного раствора, на­чальная концентрация HSiO₃^- в Н-катионированной во­де, скорость фильтрования воды, содержание других анионов и свободной СО₂ , а также солей в Н-катиониро­ванной воде.

Некоторые аниониты с течением времени «стареют» вследствие окисления их растворенным в воде кислоро­дом и загрязнения органическими веществами. В ста­реющих анионитах изменяются их технологические ка­чества и снижается рабочая обменная емкость.

Как правило, анионит должен поглощать из воды только анионы кислот, не вступая при этом в ионный обмен с катионами. Если же в анионите в результате окисления появляются активные группы, способные к катионному обмену, анионит приобретает способность по­глощать из воды не только анионы кислот, но и катионы водорода, т. е. становится амфотерным. В этом случае вместо обычной реакции, например, с соляной кислотой

R⁺ | OH^- + HC1 → R⁺ | C1^- + Н₂О

протекает следующая реакция:

^Н+

R⁺ | OH^- + HC1 → R⁺ | + OH^-

C1^-

где символом

^Н+

R⁺ |

C1^- обозначен стареющий истощенный анионит. При регенерации его едким натром происходит обмен ионов по уравнению

^Н+ Na ⁺

R⁺ | +2 NaОН → R⁺ | + Na C1 + Н₂О

C1^- OH^-

При последующем фильтровании через анионит Н-катионированной воды происходит обогащение филь­трата солями:

Na ^{+ Н+}

R⁺ | + 2НC1 → R⁺ | + Na C1 + Н₂О

OH^- C1^-

Для того чтобы предотвратить загрязнение анионитов органическими веществами, необходимо тщатель­но очищать от них воду перед подачей ее на анионитные фильтры. Кроме коагуляции, это достигается дополни­тельным фильтрованием обессоливаемой воды через активированный уголь. Недостаток активированного угля как сорбента органических веществ состоит в малой емкости его по органическим веществам и сложности ре­генерации.

В последнее время освоено промышленное производ­ство стойких против окисления нестареющих макросетчатых анионитов, обладающих способностью поглощать органические вещества, не снижая при этом заметно ионообменной способности. Удаление сорбированных органических веществ из высокопористых анионитов до­стигается периодической промывкой их горячим раство­ром поваренной соли или другими реагентами.

9-4. ОБОРУДОВАНИЕ ИОНООБМЕННЫХ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

а) Ионитные фильтры

Основными элементами ионообменных водоподготовительных установок являются ионитные фильтры, ана­логичные по устройству осветлительным фильтрам.

Ионитные фильтры по принципу действия подразде­ляются на четыре типа:

а) катионитные;

б) анионитные;

в) смешанного;

г) непрерывного действия.

Фильтры сме­шанного действия подразделяются в свою очередь на насыпные с внутренней и с внешней регенерацией и намывные. По способу выполнения технологических операций ионитные фильтры делятся на:

а) параллельноточные, в которых обрабатываемая вода и регенерационный раствор пропускаются через фильтр в одном направлении;

б) противоточные, в которых воды и регенерационный раствор пропускаются через фильтр в противоположных направлениях.

Кроме того, различают фильтры первой, второй и третьей ступени. По конструктивному оформлению различают одно­этажные и двухэтажные ионитные фильтры. В последних в одном корпусе объединяются два филь­тра, имеющие раздельное управление. Кроме вертикаль­ных ионитных фильтров, иногда применяются горизон­тальные ионитные фильтры.

На рис. 9-5,а и б показаны типовые конструкции одноэтажных Н-катионитных фильтров- I, II и III сту­пеней.

Н-катионитный фильтр представляет собой цилиндрический корпус со сферическими днищами, рассчи­танный на рабочее давление 6 кгс/см² и пробное давле­ние 9 кгс/см². Внутри фильтра на нижнем днище из кислотостойкого бетона расположено щелевое дренаж­ное устройство, служащее для равномерного отвода воды по всему сечению фильтра. Дренажное устройство вы­полняется из нержавеющей стали в виде трубок, отходя­щих от центрального сборного коллектора, отверстия в которых сверху прикрыты полукожухами. Трубки на половину своего диаметра залиты бетоном. Вверху фильтра расположено тарельчатое распределительное устройство, выполненное из нержавеющей стали. Вну­тренняя поверхность фильтра имеет кислотостойкое по­крытие. Все трубопроводы, работающие в условиях кислой среды, выполнены из нержавеющей стали или

представляют собой кислотостойкие винипластовые тру­бы либо стальные гуммированные или покрытые изнутри кислотостойкими лаками трубы. Кислотоупорные мем­бранные вентили также покрываются перхлорвиниловым лаком или гуммируются резиной, а вся мелкая армату­ра выполняется из нержавеющей стали.

Фильтр имеет верхний и нижний люки для установ­ки и монтажа внутренних устройств, ремонта и ревизии состояния фильтра в условиях эксплуатации, а также воздушник для удаления воздуха и снятия давления с фильтра.

Фильтр загружен катионитом, высота слоя которого составляет в фильтрах I ступени 2—2,5 м, в фильтрах II и III ступеней 1,5 м. Размер рабочих зерен составляет для фильтров I ступени 0,5—1,2 мм и для фильтров II и III ступеней 1—1,5 мм.

Со стороны фронта фильтра имеются трубопроводы для подвода и отвода обрабатываемой воды, подвода и спуска промывочной воды, спуска первых порций филь­трата и подвода регенерационного раствора. Фильтр снабжен контрольно- измерительными приборами: расхо­домером со счетчиком на трубопроводе подачи воды в фильтр и двумя манометрами на входе и выходе воды из фильтра.

Конструкции одноэтажных натрий-катионитных и анионитных фильтров аналогичны рас­смотренным.

Двухэтажный катионитный фильтр явля­ется одним из возможных вариантов вертикального катионитного фильтра большой производительности. Он представляет собой два фильтра диаметром 3,4 м, объ­единенных в одном корпусе с внутренним сферическим днищем, разделяющим оба фильтра. Ввиду ограничения габаритов высота слоя катионита в каждой части филь­тра уменьшается до 2 м. Применение двухэтажных катионитных фильтров позволяет снизить расход металла на изготовление оборудования водоподготовительных установок и получить экономию в объеме помещения для размещения фильтров.

Противоточный катионитный фильтр (рис. 9-6) отличается от параллельноточного тем, что он оборудован двумя дренажными системами: верхней и нижней. Верхняя дренажная система располагается в слое ионита на глубине 150—300 мм. Такое заглубление делается в целях устранения «заклеивания» щелей дренажной системы мелочью, скапливающейся на самом верху фильтрующего слоя. Регенерирующий раствор по­дается через распределительную систему под верхним днищем в виде звезды из труб со щелями и пропускается сверху вниз. Через эту же систему производится сброс воды после взрыхления ионита.

Фильтрование исходной воды производится снизу вверх, в результате чего покидающая фильтр через верхнюю дренажную систему обработанная вода приходит в соприкосновение с наиболее хорошо отрегенерированным слоем ионита (возможно и противоположное направление потоков, т. е. регенерационного раствора снизу вверх, а обрабатываемой воды сверху вниз). При этом достигается более глубо­кий ионный обмен и, что особенно важно, заметно сни­жается удельный расход реагента на регенерацию иони­та до значений, близких к стехиометрическому (теорети­ческому) количеству, без ухудшения глубины ионирования, но с некоторым понижением (примерно на 20%) обменной емкости ионитов.

9-6. Противоточный катионитный фильтр.

а — продольный разрез; б — схе­ма фронта; 1 — вход обрабатываемой воды; 2 — подвод регенерационного раствора и воды для взрыхляющей промывки; 3 — выход обработанной воды; 4-отвод регенерационного рас­твора; б —дренаж.

Для ступенчато-противоточного ионирования применяется двухэтажный фильтр с глухой по­перечной перегородкой, в котором требуемый объем ионита разделен на две неравные части; в верхнюю сек­цию фильтра загружается 70—75% ионита, в нижнюю 25—30%. Регенерация обеих секций осуществляется одновременно при истощении ионита в нижней части. При этом все количество реагента, необходимое для регенерации обеих секций, пропускается сверху вниз через нижнюю секцию, а затем, после сброса первых регенерационных вод в канализацию, через верхнюю секцию. При этих условиях удельный расход регенерирующего реаген­та в нижней секции превышает в 4—5 раз стехиометрический, что обеспечивает достаточно полное удаление ионов, задержанных при фильтровании обрабатываемой воды. Ионирование воды осуществляется путем последо­вательного фильтрования воды сначала через верхнюю секцию с большим количеством ионита снизу вверх, а за­тем через нижнюю секцию с меньшим количеством иони­та сверху вниз. Аналогично противоточным фильтрам покидающая нижнюю секцию вода соприкасается с наи­более отрегенерированным ионитом, что значительно улу­чшает эффект ионирования и снижает расход регенери­рующего реагента на 40—50%. Применение ступенчато-противоточного принципа для анионирования позволяет значительно уменьшить потребность в дорогостоящей и дефицитной гидроокиси натрия.

Ионитный фильтр смешанного действия (ФСД) (рис. 9-7) загружается катионитом и анионитом, которые после их раздельной регенерации соответственно кисло­той и щелочью тщательно перемешиваются путем подачи в фильтр снизу вверх сжатого воздуха. При пропуска­нии через ФСД воды происходит глубокое обессоливание и обескремнивание воды благодаря наличию в нем огромного числа ступеней Н- и ОН-ионирования. Чтобы осуществить регенерацию истощенного ФСД, необходимо произвести разделение ионитов путем взрыхляющей про­мывки водой снизу вверх.

ФСД применяются при обессоливании и обескремнивании конденсатов, а также в качестве барьерных филь­тров на установках, обессоливающих природные воды. Периодическое разделение ионитов для регенерации и последующее перемешивание их предъявляют особые требования к физической характеристику загруженных в эти фильтры ионитовых материалов (механическая прочность, различие в плотностях ионитов, форма ча­стиц и пр.). Наиболее подходящими для загрузки ФСД являются катионит КУ-2 и анионит АВ-17. В фильтре установлены три распределительных устройства: верх­нее, среднее и нижнее. Верхнее распределительное устройство служит для подвода исходной воды, подачи регенерационного раствора щелочи и воды на отмывку, а также для отвода в дренаж воды при взрыхлении за­грузки. Среднее распределительное устройство служит для подачи регенерационного раствора кислоты и выво­да отработанного регенерационного раствора щелочи. Нижнее распределительное устройство предназначается для вывода обессоленной воды и отработанного раствора кислоты, а также для подачи в фильтр воды для разде­ления ионитов и воздуха для их перемешивания. Коммуникация фронта фильтра позволяет во время регенера­ции одного из ионитов пропускать через другой (нерегенерируемый в это время) ионит «блокирующую» воду с малым расходом для предотвращения по­падания раствора щелочи в катионит или кислоты в анионит.

Рис. 9-7. Ионитный фильтр смешанного действия.

а - продольный разрез; б — схема фронта; 1 — вход обрабатываемой во­ды; 2 —выход обрабо­танной воды; 3 - подвод раствора щелочи; 4 — подвод раствора кисло­ты; 5 — подвод осветлен­ной воды; 6 — подвод сжатого воздуха; 7 — выход отмывочной во­ды: 8 — отвод воздуха

В последние годы широкое применение получили ФСД с выносной («внешней») регенерацией в особом регенерационном аппарате 6 (рис. 9-8). Наличие готовой загрузки отрегенерированных ионитов в запасном бун­кере 1 значительно сокращает продолжительность выво­да ионитных фильтров на регенерацию. В то время как при «внутренней» регенерации ФСД выводятся из рабо­ты на 4—5 ч, при «внешней» регенерации истощенные иониты заменяются путем гидроперегрузки заранее отрегенерированной смесью катионитов и анионитов в тече­ние не более 1 часа, что увеличивает долю рабочего време­ни ФСД. Кроме того, упрощаются конструкции внутренних устройств и наружных коммуникаций на фронте этих фильтров, что облегчает обслуживание и ремонт аппара­туры и повышает степень ее готовности.

Применение «внешней» регенерации исключает возможность попада­ния регенерационных растворов кислоты или щелочи в конденсат, сокращает количество арматуры, устраняет надобность в кислотостойких материалах и покрытиях для рабочих фильтров, упрощает конструкцию последних, дает возможность повысить скорость фильтрования конденсатов (до 125 м/ч), снижает потребность в контроль­но-измерительной аппаратуре и т. д.

Рис. 9-8. Схема установки для обессоливания конденсата с внешней регенера­цией ИОНИТОВ.

1 —бункер для смеси отрегенерированных ионитов; 2 — гидроперегруэка отрегенерированных ионитов, 3 —ловушки для ионитов; 4 — осветлительные фильтры; 5 — фильтры смешанного действия; б—внешний регенера­тор; 7 — ВХОД ВОДЫ.

9-8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИОНИТНЫХ УСТАНОВОК

Эксплуатация ионитного фильтра сводится к последо­вательному проведению следующих операций: взрых­ление, регенерация, отмывка и умягчение.

Задачей эксплуатации ионитных фильтров является пра­вильное проведение указанных операций, обеспечиваю­щее максимальную рабочую обменную емкость фильтров при заданном качестве химически обработанной воды.

Операция взрыхляющей промывки имеет целью устранить уплотнение слежавшейся массы ионита и тем самым обеспечить более свободный доступ регенераци-онного раствора к зернам ионита. Кроме того, при этом осуществляется удаление из фильтра накапливающихся в слое ионита мелких частиц, вносимых недостаточно ос­ветленной умягчаемой водой и раствором реагентов, а также образующихся вследствие постепенного разру­шения ионита в процессе эксплуатации фильтра. Взрых­ление ионита производится отмывочной водой, собранной при предыдущей регенерации фильтров. Вода для взрыхления подается самотеком из бака, расположен­ного выше фильтра, или с помощью специального насо­са из бака, расположенного внизу. Интенсивность взрых­ления, обеспечивающая приведение во взвешенное со­стояние всей массы ионитного материала, зависит от вида ионита и диаметра его зерен. Поэтому для каждо­го ионита в процессе эксплуатации устанавливается оптимальная интенсивность взрыхления. Для органических ионитов интенсивность взрыхления колеблется в пре­делах 2,8—3 л/ сек*м²). По окончании операции взрых­ления в ионитный фильтр подается регенерационный раствор, который проходит сверху вниз сквозь слой ионита. Продукты регенерации направляются в дренаж.

Режим регенерации истощенного катионита может тогда считаться оптимальным, когда при минимальных расходах регенерирующего вещества обеспечивается глубокое умягчение воды при достаточно высокой рабо­чей емкости катионита. Обычно при регенерации Na-катионитногофильтра через него пропускается 5—10%-ный раствор поваренной соли со скоростью 3—4 м/ч. При этом оптимальный расход соли принимается в 3,5 раза больше теоретически потребного количества ее.

Восстановление обменной способности истощенного Н-катионита производится регенерацией его серной кис­лотой с концентрацией раствора 1 —1,5%. При концент­рации H₂SO₄, превышающей 2%, создается опасность загипсования зерен катионита. Регенерационный раствор кислоты пропускается через фильтр со скоростью 9— 10 м/ч. Следует отметить, что при малых скоростях про­пускания I—1,5%-ного раствора серной кислоты также создается опасность отложения гипса на зернах катио­нита.

Удельный расход серной кислоты на регенерацию Н-катионитных фильтров зависит от суммарного содер­жания хлоридного и сульфатного ионов в умягчаемой воде и составляет 75—225 г/г-экв для фильтров первой ступени и 70 г/г-экв для фильтров второй ступени.

По окончании регенерации катионита производится отмывка катионита от регенерирующего вещества и про­дуктов регенерации, оставшихся в жидкости, заполняю­щей поры между зернами катионита. Отмывка обычно производится прозрачной коагулированной или артези­анской водой.

В целях снижения расхода воды на собственные нуж­ды катионитных фильтров, а также уменьшения расхо­да соли или кислоты на регенерацию отмывочная вода вначале спускается в дренаж, а затем часть ее, содер­жащая известное количество еще не использованной во­ды или кислоты, направляется в специальный бак, из ко­торого отмывочная вода в дальнейшем повторно исполь­зуется для взрыхления слоя при очередной регенерации

фильтра. Отмывка катионита заканчивается, когда об­щая жесткость отмывочной воды не превышает 50 мкг-экв/кг, а концентрация хлоридов превышает со­держание их в умягчаемой воде не более чем на 30— 50 мг/кг.

При повторном использовании отмывочной воды удельный расход воды на регенерацию Na-катионитных фильтров составляет 4,3—5 м³, а на регенерацию Н- катионитных фильтров 6,2—7 м³ на каждый кубометр за­груженного материала против соответственно 5,1—6,5 и 7—7,8 м³/м³ без использования отмывочной воды для взрыхления.

После окончания отмывки фильтр включается в ра­боту по умягчению воды. Для полноты использования рабочей емкости катионита целесообразно придержи­ваться линейной скорости фильтрования умягчаемой во­ды в пределах 15—20 м/ч. Временное увеличение скоро­сти фильтрования допускается до 25—40 м/ч в основных и до 50 м/ч в барьерных фильтрах.

Катионитные фильтры отключаются на регенерацию, когда в умягченной воде появляется жесткость, превы­шающая 35 мкг-экв/кг. Обычно стремятся обеспечить продожительность рабочего цикла катионитного фильт­ра не меньше 6—8 ч.

В процессе эксплуатации катионитных установок иногда наблюдаются уменьшение рабочей обменной ем­кости катионита и ухудшение показателей работы фильтров. Снижение рабочей обменной емкости может происходить вследствие отложения карбоната кальция на зернах катионита на установках с предварительным известкованием с нестабильной после известкования во­дой. Для восстановления рабочей обменной емкости фильтра необходимо удалить отложения, образовавшиеся на зернах катионита путем промывки его раствором со­ляной кислоты. В некоторых случаях обменная емкость катионита снижается вследствие неравномерного фильт­рования воды по площади фильтра из-за образования в слое катионита местных уплотнений или неравномерно­го скопления загрязнений, ухудшающих гидродинамику фильтрующего слоя.

В условиях эксплуатации как ионитных, так и освет­лительных фильтров иногда возникает необходимость выгрузки фильтрующего материала для осмотра или ре­монта дренажного устройства, после чего необходимо снова загружать фильтр. Эти процессы механизированы с применением гидроперегрузки. Для этой цели на водоподготовительных установках предусматривается уста­новка пустого резервного фильтра, который предназна­чается для использования при гидроперегрузках ионит­ных и осветлительных фильтров в качестве свободной емкости.

Эксплуатация Н-катионитных фильтров обессоливаю­щих установок производится так же, как и в Н—Na-катионитных водоумягчительных установках, но с отключе­нием на регенерацию не по проскоку жесткости, как в умягчительных установках, а по проскоку ионов нат­рия; так как появление их в фильтрате совпадает с по­нижением кислотности Н-катионированной воды, то Н-катионитные фильтры первой ступени отключаются на регенерацию в момент понижения кислотности фильтра­та, Н-катионитные фильтры второй ступени отключаются на регенерацию по объему фильтрата, т. е. после про­пуска ими заданного количества воды.

Анионитные фильтры первой ступени, загруженные слабоосновными анионитами, могут регенерироваться любой натровой щелочью NaOH, Na₂CO₃, NaHCO₃. Если для регенерации применяются Na₂CO₃ или NаНСОз, то фильтрат будет содержать углекислоту:

R₂ ⁺| СО₃^{2 -} + H₂SO₄ → R₂ ⁺| SO₄^2- + Н₂О + CO₂.

Поэтому анионитные фильтры первой ступени в схе­мах полного химического обессоливания в этом случае должны включаться перед декарбонизатором, чтобы обеспечить удаление СО₂ из обработанной воды. При условии регенераций этих фильтров едким натром они могут включаться и после декарбонизатора. Обескремнивающие аниониты должны регенерироваться только едким натром. При замене последнего другими щелочными реагентами снижается кремнеемкость анионита, так как в растворе появляется более сильная кислота, чем крем­ниевая:

R ⁺| СО₃ ^- + H₂SiO₃ ↔ R⁺ | HSiO₃^- + Н⁺ + Н СО₃ ^- ,

в результате чего начинает действовать противоионный эффект. Раствор аммиака также непригоден для реге­нерации обескремнивающих анионитов вследствие не­достаточности его щелочных свойств. Но если анионит предназначен только для удаления анионов сильных кислот (в анионитных фильтрах третьей ступени), реге­нерация его раствором аммиака оказывается эффектив­ной.

Расход реагентов на регенерацию анионитных фильт­ров существенно влияет на экономику химического обессоливания воды. Для уменьшения расхода регенери­рующих реагентов применяется последовательная регене­рация двух фильтров: одного — загруженного сильноос­новным анионитом (например, АВ-17), другого — слабоос­новным (AH-I8), с использованием в этом случае только едкого натра. Все количество реагента, необходимое для регенерации двух фильтров, в виде 3—4%-ного раствора при температуре 20—40°Спропускается вначале через сильноосновный, а затем слабоосновный аниониты со скоростью 3—4 м/н. Отмывка их производится в таком же порядке. При невозможности последовательной регенера­ции анионитные фильтры первой и второй ступеней регене­рируются раздельно, но с повторным использованием ще­лочного регенерационного раствора и отмывочной воды после регенерации сильноосновного анионитного фильт­ра, собираемых в специально установленных баках для регенерации слабоосновного анионитного фильтра.

Удельный расход едкого натра на последовательную регенерацию двух фильтров при противоточном анионировании в обоих фильтрах составляет 60 г/г-экв всех анионов, поглощенных анионитами ( SO₄^2-, Cl^-, HSiO₃^- , НСОз^- и др.). Длительность регенерации и отмывания двух последовательно регенерируемых фильтров состав­ляет 5 ч. Удельный расход воды на собственные нужды анионитных фильтров составляет около 10 м³ на 1 м³ анионита.

Рис. 9-17 . Схема нейтрализа­ции кислых вод.

В процессе эксплуатации H-Na-катионитных и обессо­ливающих установок встре­чается необходимость в ней­трализации кислых промы­вочных вод Н-катионитных фильтров для защиты источ­ников водоснабжения от за­грязнения и дренажных ка­налов от разрушения. На рис. 9-17 изображена одна из схем сбора и нейтрализа­ции отмывочных вод. В баке 1 собираются кислые воды, а в баке 2 — щелочные. Пройдя через смеситель 3, они поступают в канализацию. Степень нейтрализации конт­ролируется рН-метром 4. При недостатке щелочных вод для нейтрализации регулятор 5 путем открытия вентиля 6 подает необходимое количество концентрированной щелочи из бака 7 с постоянным уровнем в смеситель 3. Регулятор 8 поддерживает постоянный уровень в баках 1 и 2.

,