Новые режимы регенераций

В связи с усилением в последние годы борьбы с загрязнением окружающей среды, в том числе сбросными водами и твердыми отходами ТЭС и ВПУ, возросла необходимость сокращения расхода соли на регенерацию Na-катионитных фильтров.

Первые успешные попытки в этом направлении были сделаны в 1950—1955 гг. П. И. Зуевым на ВПУ ЦЭС Новотульского металлургического завода, предложившим повторное использование второй части отработавшего раствора соли для предварительной регенерации следующего фильтра. Взрыхления при этом должны быть редкими.

Это позволило снизить удельный расход соли с 3,5—4-кратного до 2-кратного (100—120 г/г-экв). Затем В. С. Гочев и М. Т. Молчадский, а также Г. К. Фейзиев предложили последовательную, одновременную регенерацию двух фильтров, что позволяет сократить расход соли на 25% и более.

Центроэнергочермет, В. А. Апасов, Г. К. Фейзиев предложили противоточные и смешанные регенерации в обычных фильтрах с повторным использованием второй части отработавшего раствора. Центроэнергочермет, кроме того, предложил расчленить регенерацию Na-катионитного фильтра на отдельные операции по объемам пропускаемого раствора и удалять отработавший раствор соли из водяной подушки через специальное сборное устройство, расположенное над слоем катионита.

Исследования Центроэнергочермета, опыты В. А. Апасова, Г. К. Фейзиева и др. показали, что при подаче регенерационных растворов снизу со скоростью 3,5—4,0 м/ч, т. е. на 20—30% ниже обычной 5 м/ч, применяемой при подаче растворов сверху, слой сульфоугля лежит неподвижно и хорошо регенерируется. Это позволяет при противотоке избежать применения подповерхностного дренажа и организовать противоточные регенерации в обычных фильтрах, т. е. на всех ВПУ.

Схемы регенераций по этим методам приводятся ниже:

по П. И. Зуеву: подача отработавшего раствора соли сверху, подача свежего раствора сверху, отмывка сверху со сбросом I части отработавшего раствора в канализацию, сбором II части в сборный бак и окончательной отмывкой в канализацию. Взрыхление производится через четыре-пять регенераций и реже, для чего необходимо полное отсутствие взвеси в свежем растворе соли и в умягчаемой воде;

Рисунок 6. Схема повторного использования отработавшего раствора соли (по П. И. Зуеву):

а — умягчение, обессоливание; б — взрыхление; в' — подача ОРС сверху; в — подача регенерационного раствора; г' — отмывка - вытеснение ОРС в бак; г"— отмывка в бак взрыхляющей воды; г —отмывка.

БВВ —бак взрыхляющей воды, БОРС — бак отработавшего раствора соли.

по Гочеву и Молчадскому: взрыхление каждого фильтра в отдельности, подача свежего раствора соли сверху вниз последовательно через оба фильтра, отмывка, вытеснение соленого раствора из обоих фильтров также последовательно, как и при подаче раствора соли, дополнительная регенерация второго по ходу регенерации фильтра половинным количеством раствора соли (минуя первый фильтр), окончательная последовательная отмывка обоих фильтров и включение их в параллельную работу. Первая порция соли равна количеству, необходимому для обычной регенерации одного фильтра, т. е. с 3,5—4-кратным избытком против стехиометрического, вторая (для второго фильтра) — в 2 раза меньше. Возможна подача и второй порции соли также последовательно через первый фильтр по ходу растворов. Экономия соли составляет 25%;

Рисунок 7. Схема групповой сдвоенной регенерации ионитных фильтров (по Гочеву и Молчадскому):

а — умягчение, обессоливание; б — взрыхление; в' — сдвоенная регенерация обоих фильтров (100% соли, требуемой для одного фильтра); в" — дорегенерация второго фильтра (50% соли, необходимой для одного фильтра); суммарный расход соли на два фильтра составляет 75% нормы; г — отмывка.

комбинированный метод Центроэнергочермета заключается в том, что перед обычной регенерацией через фильтр снизу вверх со скоростью 3,0—4 м/ч пропускают отработавший раствор соли от предыдущей регенерации (II часть), затем производится обычное взрыхление, отмывка снизу отмывочной водой от предыдущей регенерации со скоростью 10— 12 м/ч, после чего следует подача в фильтр свежего раствора соли сверху, как обычно со сбросом в канализацию первых порций пресной воды из слоя катионита, далее следует отмывка сверху со сбором отработавшего раствора соли в бак для предварительной регенерации следующего фильтра, а отмывочной воды — в другой бак для взрыхления следующего фильтра. После заполнения обоих баков, если необходимо, производится окончательная отмывка в канализацию, а если фильтр уже отмыли от жесткости и хлоридов, его включают в работу.

Рисунок 8. Комбинированная схема Центроэнергочермерта (пропуск ОРС снизу с w=3 м/ч):

а — умягчение, обессоливание; ж — пропуск снизу вверх ОРС от предыдущей регенерации; б — взрыхление; в — подача регенерационного раствора; г' — отмывка - вытеснение ОРС в бак; г"— отмывка в бак взрыхляющей воды;

ОРС -отработавший раствор соли; ВВ - взрыхляющая вода; СРС - свежий раствор соли; БОРС — бак отработавшего раствора соли; БВВ —бак взрыхляющей воды.

противоточный способ Центроэнергочермета: подача отработавшего раствора соли снизу вверх со сбросом дважды отработавшего раствора из верхней части водяной подушки, подача снизу свежего раствора соли также со сбросом отработавшего раствора в канализацию из верхней части водяной подушки, вытеснение раствора соли из водяной подушки в бак для повторного использования через специальное сборное устройство, устанавливаемое над слоем катионита, чтобы избежать пропуска дважды отработавшего жесткого раствора через уже отрегенерированный катионит. Затем следует вытеснение однократно отработавшего раствора соли из слоя катионита в сборный бак для повторного использования и отмывка сначала в бак для отмывочной воды, а затем в канализацию. Отмывка должна производиться сначала отмывочной водой из бака, а затем исходной умягчаемой водой.

Рисунок 9. Противоточная схема Центроэнергочермета

а — умягчение, обессоливание; б — взрыхление; в" — дорегенерация второго фильтра (50% соли, необходимой для одного фильтра); з— вытеснение ОРС из водяной подушки в бак; г' — отмывка - вытеснение ОРС в бак; г"— отмывка в бак взрыхляющей воды.

ОРС — отработавший раствор соли; СРС — свежий раствор соли; БОРС — бак отработавшего раствора соли; БВВ — бак взрыхляющей воды.

При осуществлении всех этих схем необходимо полное осветление исходной воды и свежего раствора соли (прозрачность их более 40 см по шрифту).

Осветление может быть достигнуто только путем отстаивания насыщенного раствора соли (иногда с коагуляцией, флокуляцией, электрокоагуляцией) .

Интересными и перспективными являются практически бессточные (кроме сброса продувочной воды паровых котлов) схемы подготовки воды, предложенные Г. К. Фейзиевым. Особенностью и новизной этих схем являются: содоизвестковое умягчение смеси исходной воды с отработавшими растворами соли и кислоты и отмывочной водой после регенерации Н- или Na-катионитных фильтров с удалением всей жесткости в твердом виде CaCО₃+Mg(OH)₂; удаление растворимых солей, внесенных с исходной водой и реагентами, происходит с продувочной водой паровых котлов или с утечками сетевой воды; дистилляция Na-катионированной воды в испарителях-паропреобразователях с использованием концентрата после подкисления НС1 для регенерации Na-катионитных фильтров.

При осуществлении этих схем общее солесодержание содоизвесткованной и Na-катионированной воды по сравнению только с Na-катионированной водой практически не увеличивается, а часто даже и уменьшается, но вместо NаНСОз (более 1 мг-экв/л) в Na-катионированной воде присутствует NaCl.

Содержание NaCl в содоизвесткованной и Na-катионированной воде увеличивается на 70—75 мг/л. При наличии в схеме испарителей практически исчезает потребность в свежей соли для регенерации Na-катионита, так как затраченная соль возвращается в цикл вместе с концентратом испарителей.

Подготовка подпиточной воды для теплосети по схеме Фейзиева наименее сложна (рис. 10).

Основной сложностью при их осуществлении является необходимость усреднения сбросных вод после Na-катионитных фильтров и равномерная подача их в осветлители, чтобы качество смеси их с исходной водой было постоянным и не требовалось частого изменения дозировки реагентов.

Рисунок 10. Схема бессточной водоподготовительной установки для подготовки добавочной воды для питания паровых котлов НД и СД и подпитки теплосети (по Г. К. Фейзиеву):

НСВ - насос сырой воды, П - подогреватель, Ф - флокулянт, С - сода, И - известь, К - коагулянт, О - осветлитель, Шсб - шламосборник, ФПАКМ - фильр-пресс автоматический, ТШ - твердый шлам, БОВ - бак отстоенной воды, ОШВ - отстойник шламовой воды, НОВ - насос отстоенной воды, БОРС и ОВ - бак отработавшего раствора соли и отстоенной воды, МФ - механический фильтр, НПВ - насос промывочной воды, БСРС - бак свежего раствора соли, БОРС - бак отработавшего раствора соли, БВВ - бак взрыхляющей воды, БПВ - бак промывочной воды, Na₁ и Na₂ - Na-катионитные фильтры, ДВ или ДА - деаэратор вакуумный или атмосферный, ПН - питательный насос.

Рисунок 11. Схема бессточной водоподготовительной установки с испарителями для подготовки дистиллята для питания паровых котлов В и СВ давления (по Г. К. Фейзиеву):

ШН - шламовый насос, Ок - теплообменник, Ис - испаритель, Р - расширитель конденсата, КН - конденсатный насос.

Рисунок 12. Схема бессточной ионитной обессоливающей установки для паровых котлов ВД и СВД:

БОЩР - бак отработавшего щелочного раствора, АВ и АН - анионит высоко- и низкоосновный, М-Н-Na-Ф - катионитные фильтры, исполняющие функции и механического фильтра, Б_уср - бак-усреднитель для сточных вод обессоливающих фильтров