RU2462290C2 - Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts - Google Patents
Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462290C2 RU2462290C2 RU2008112939/05A RU2008112939A RU2462290C2 RU 2462290 C2 RU2462290 C2 RU 2462290C2 RU 2008112939/05 A RU2008112939/05 A RU 2008112939/05A RU 2008112939 A RU2008112939 A RU 2008112939A RU 2462290 C2 RU2462290 C2 RU 2462290C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- filter
- inert material
- cation
- salt
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims description 20
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title abstract description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 40
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 38
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 23
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 20
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 18
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 8
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 2
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 abstract description 17
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 235000015598 salt intake Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 3
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M potassium acetate Chemical compound [K+].CC([O-])=O SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 235000011056 potassium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки воды, преимущественно, от солей жесткости, с использованием метода ионного обмена с противоточной регенерацией ионитов.The invention relates to the field of water purification, mainly from hardness salts, using the ion exchange method with countercurrent regeneration of ion exchangers.
Одним из наиболее распространенных методов снижения жесткости воды для промышленного, хозяйственного и бытового водоснабжения является ионный обмен. При этом выбор ионитов. получение новых ионообменных материалов, а также разработка устройств и способов для осуществления ионного обмена являются основными задачами, решение которых приводит к повышению эффективности водоподготовки.One of the most common methods of reducing water hardness for industrial, domestic and domestic water supply is ion exchange. In this case, the choice of ion exchangers. obtaining new ion-exchange materials, as well as developing devices and methods for carrying out ion exchange, are the main tasks, the solution of which leads to an increase in the efficiency of water treatment.
Известен способ непрерывной ионообменной очистки воды в установке, содержащей контур из последовательно соединенных между собой ионитных фильтров и соединительных магистралей, путем взрыхления загрузки, умягчения воды, промывки фильтра и регенерации загрузки раствором хлорида натрия, при этом для уменьшения числа переключений запорно-регулирующей арматуры подачу в каждый фильтр воды на стадию взрыхления ионита осуществляют с входа последующего в контуре фильтра, после взрыхления воду отводят с входа фильтра на выход предыдущего фильтра по соединяющей их магистрали, а далее направляют в сливную магистраль (SU 1433902 А1, 30.10.1988).A known method of continuous ion-exchange water purification in an installation containing a circuit of ion-exchange filters and connecting lines connected in series, by loosening the load, softening the water, washing the filter and regenerating the load with a solution of sodium chloride, in order to reduce the number of switching shut-off valves each filter of water at the stage of loosening of the ion exchanger is carried out from the input of the subsequent in the filter loop, after loosening, water is taken from the input of the filter to the output of the previous по through the connecting line, and then sent to the drain line (SU 1433902 A1, 10.30.1988).
Однако известные способ и устройство не обеспечивают высокой степени очистки воды от солей жесткости.However, the known method and device do not provide a high degree of purification of water from hardness salts.
Известен способ очистки воды с использованием противоточной регенерации, в установке, содержащей фильтр, по оси которого установлена цилиндрическая перегородка, делящая объем фильтра на периферийную и центральную камеры, заполненные ионитом на высоту упомянутой перегородки, при этом в фильтре образованы основной слой ионита, вспомогательный слой ионита, слой инертного материала с гранулометрическим составом не менее 1,5 мм и плотностью менее 1 г/см3, и свободное пространство между слоем ионита и слоем инертного материала. Согласно известному способу подачу воды осуществляют двумя потоками, один из которых направляют снизу вверх во вспомогательный слой ионита, а второй поток направляют сверху вниз в основной слой ионита, при этом регенерацию осуществляют противотоком с зажатием основного слоя ионита (RU 2121873 С1, 20.11.1998).A known method of water purification using countercurrent regeneration, in an installation containing a filter along the axis of which a cylindrical partition is installed, dividing the filter volume into peripheral and central chambers filled with ion exchanger by the height of the said partition, the main layer of ion exchanger and an auxiliary layer of ion exchanger are formed in the filter , a layer of inert material with a particle size distribution of at least 1.5 mm and a density of less than 1 g / cm 3 , and free space between the ion exchanger layer and the inert material layer. According to the known method, the water supply is carried out in two streams, one of which is directed from bottom to top into the auxiliary layer of ion exchanger, and the second stream is directed from top to bottom into the main layer of ion exchanger, while regeneration is carried out countercurrently with clamping of the main layer of exchanger (RU 2121873 C1, 11/20/1998) .
Однако известное техническое решение имеет следующие недостатки: неэффективность применения способа в установках малой производительности, необходимость применения дополнительного насосного оборудования для поджатия слоя, что приводит к увеличению капитальных затрат.However, the known technical solution has the following disadvantages: inefficiency of the application of the method in low-capacity installations, the need to use additional pumping equipment for compressing the layer, which leads to an increase in capital costs.
Известна фильтрующая загрузка для комплексной очистки воды, в том числе для ее умягчения, которая содержит слой сильнокислотного катионита, два слоя низкоосновного анионита, один из которых импрегнирован гумусовыми веществами, а также нижний и верхний слои инертных материалов, каждый из используемых материалов характеризуется определенной плотностью, а слои составлены в определенной последовательности относительно прохождения потока очищаемой воды. Фильтрующая загрузка помещена в вертикальный цилиндрический корпус с трубой для подачи воды и регенерационного раствора, установленной по оси и снабженной нижним и верхним дренажными устройствами. Способ очистки, осуществляемый в известном устройстве, предусматривает подачу очищаемой воды сверху вниз через предложенную загрузку с последующей противоточной регенерацией загрузки (RU 29672, U1, 27.05.2003).Known filter media for complex water purification, including for softening it, which contains a layer of strongly acidic cation exchange resin, two layers of low-basic anion exchange resin, one of which is impregnated with humic substances, as well as the lower and upper layers of inert materials, each of the materials used is characterized by a certain density, and the layers are composed in a certain sequence relative to the passage of the flow of purified water. The filter load is placed in a vertical cylindrical body with a pipe for supplying water and a regeneration solution, installed along the axis and equipped with lower and upper drainage devices. The cleaning method, carried out in a known device, provides for the supply of purified water from top to bottom through the proposed charge, followed by countercurrent regeneration of the charge (RU 29672, U1, 05.27.2003).
Недостатками известного технического решения являются невозможность достижения требуемой глубины умягчения воды и высокий расход регенерирующего агента.The disadvantages of the known technical solutions are the inability to achieve the required depth of water softening and the high consumption of the regenerating agent.
Известны способы ионообменного умягчения воды с противоточной регенерацией, осуществляемые в установках, содержащих фильтры, заполненные ионитами, и емкости для приготовления регенерационных растворов, причем в верхней части фильтров установлены управляющие клапаны, обеспечивающие изменение направления потоков воды и регенерационного раствора по истечении заданного промежутка времени или после прохождения определенного объема воды (например, WO 01/60516 А1, 23.08.2001, WO 2007/ 036634. 05.04.2007).Known methods of ion-exchange softening of water with countercurrent regeneration, carried out in installations containing filters filled with ion exchangers, and containers for the preparation of regeneration solutions, and in the upper part of the filters are installed control valves that provide a change in the direction of flow of water and regeneration solution after a specified period of time or after passing a certain volume of water (for example, WO 01/60516 A1, 08/23/2001, WO 2007 / 036634. 04/05/2007).
Однако в известных способах и устройствах не раскрывается ни фильтрующая загрузка, ни характеристики ионитов, необходимые для обеспечения глубокой очистки от солей жесткости при небольшом расходе реагентов на регенерацию.However, in the known methods and devices, neither the filter load nor the characteristics of the ion exchangers necessary to ensure deep cleaning of hardness salts at a low consumption of regeneration reagents are disclosed.
За прототип предложенного технического решения выбраны фильтрующая загрузка, установка и способ глубокой очистки воды от солей жесткости, описанные в кн. Б.Е.Рябчиков «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования», Москва. ДеЛи принт, 2004, стр.153-163.For the prototype of the proposed technical solution, a filter load, an installation and a method for deep water purification from hardness salts, described in the book. B.E. Ryabchikov "Modern methods of water treatment for industrial and domestic use", Moscow. DeLi Print, 2004, pp. 153-163.
Известная композиция фильтрующих материалов для глубокой очистки воды от солей жесткости содержит слой сильнокислотного катионита и внизу слой инертного материала-гравия, при этом рекомендовано использовать сильнокислотный стиролдивинилбензольный катионит типа КУ-2 или его импортные аналоги.The known composition of filtering materials for deep purification of water from hardness salts contains a layer of strongly acidic cation exchanger and a layer of inert gravel material at the bottom, while it is recommended to use strongly acid styrene-divinylbenzene cation exchanger type KU-2 or its imported analogues.
Известная установка, описанная в данном источнике информации, содержит вертикально установленный фильтр с загрузкой и с расположенной по его оси центральной трубой, снабженной нижним и верхним дренажными устройствами, блок управления, снабженный эжектором и сливом, бак-солерастворитель, связанный с эжектором, счетчик очищенной воды, подводящий и отводящий трубопроводы и запорно-регулировочную арматуру.The known installation described in this information source contains a vertically mounted filter with loading and with a central pipe located along its axis, equipped with lower and upper drainage devices, a control unit equipped with an ejector and a drain, a salt-solvent tank connected to the ejector, a counter of purified water , inlet and outlet pipelines and shut-off and control valves.
Известный способ очистки воды, осуществляемый на этой установке, включает пропускание потока очищаемой воды сверху вниз через фильтрующую загрузку. взрыхление загрузки, эжекционное смешивание воды с насыщенным раствором соли с получением регенерационного раствора, противоточную регенерацию загрузки приготовленным регенерационным раствором и ее промывку. При подаче воды со скоростью 20-40 м/час этот способ позволяет умягчать воду с исходной жесткостью 5-10 мг-экв/л до жесткости 0,05-0,1 мг-экв/л. Регенерацию загрузки производят автоматически по сигналу счетчика объема очищенной воды.A known method of water purification carried out on this installation includes passing a stream of purified water from top to bottom through the filter charge. loosening of the charge, ejection mixing of water with saturated salt solution to obtain a regeneration solution, countercurrent regeneration of the charge by the prepared regeneration solution and its washing. When water is supplied at a speed of 20-40 m / h, this method allows water to be softened with an initial hardness of 5-10 mEq / L to a hardness of 0.05-0.1 mEq / L. The regeneration of the load is carried out automatically by the signal of the counter of the volume of purified water.
Недостатками технического решения, принятого за прототип, являются недостаточная степень умягчения воды, невысокая емкость фильтрующей загрузки по солям жесткости, высокий расход соли для ее регенерации, низкая производительность установки и, следовательно, высокие затраты на очистку воды.The disadvantages of the technical solution adopted for the prototype are the insufficient degree of water softening, low filter loading capacity for hardness salts, high salt consumption for its regeneration, low plant productivity and, therefore, high costs for water treatment.
Задачей настоящего изобретения является разработка технологии очистки воды от солей жесткости, обеспечивающей одностадийную очистку со снижением жесткости воды до концентрации менее 0,01 мг-экв/л, снижение расхода соли для регенерации и снижение объема образующихся сточных вод.The objective of the present invention is to develop a technology for the purification of water from hardness salts, which provides a single-stage treatment with a decrease in water hardness to a concentration of less than 0.01 mEq / l, a reduction in the consumption of salt for regeneration and a decrease in the volume of wastewater generated.
Поставленная задача решается описываемой композицией фильтрующих материалов для глубокой очистки воды от солей жесткости, которая содержит сульфокислотный стиролдивинилбензольный катионит, размещенный между слоями инертных материалов, причем катионит характеризуется содержанием дивинилбензола 6,0-7,2 мас.%, эффективным размером гранул 0,55±0,1 мм, коэффициентом однородности не более 1.3, содержанием влаги 50-60 мас.% и удельным объемом 2,5-2,9 см3/г, в качестве инертного материала, размещенного перед слоем катионита по ходу очищаемой воды, композиция содержит гранулированный материал, выбранный из полиэтилена, полипропилена, полистирола, с размером гранул 3,0-5,0 мм и плотностью не более 1,0 г/см3, а в качестве инертного материала, размещенного после слоя катионита по ходу очищаемой воды, композиция содержит материал на основе кремнезема с плотностью 1,6-4,0 г/см3, с эффективным размером зерна 2,0-4,0 мм, и коэффициентом однородности 1,3-1,7, при этом композиция содержит упомянутые материалы при следующем соотношении (об.%):The problem is solved by the described composition of filtering materials for deep water purification from hardness salts, which contains sulfonic acid styrene-divinylbenzene cation exchange resin placed between layers of inert materials, and the cation exchange resin is characterized by a content of divinylbenzene 6.0-7.2 wt.%, Effective granule size of 0.55 ± 0.1 mm, a uniformity coefficient of not more than 1.3, a moisture content of 50-60 wt.% And a specific volume of 2.5-2.9 cm 3 / g, as an inert material placed in front of a layer of cation exchange resin in the direction of purified water, the composite the cation contains granular material selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, with a granule size of 3.0-5.0 mm and a density of not more than 1.0 g / cm 3 , and as an inert material placed after the cation exchange layer along the water to be purified , the composition contains silica-based material with a density of 1.6-4.0 g / cm 3 , with an effective grain size of 2.0-4.0 mm, and a uniformity coefficient of 1.3-1.7, wherein the composition contains the aforementioned materials in the following ratio (vol.%):
инертный материал, размещенный перед катионитом, 4-6;inert material placed in front of the cation exchanger, 4-6;
катионит 82-88;cation exchange resin 82-88;
инертный материал, размещенный после катионита, 8-12.inert material placed after cation exchange resin, 8-12.
Поставленная задача решается также описываемой установкой для глубокой очистки воды от солей жесткости, которая содержит вертикально установленный фильтр с зернистой загрузкой и расположенной по его оси центральной трубой, снабженной нижним и верхним дренажными устройствами, блок управления, выполненный в виде управляющего клапана, обеспечивающего автоматическое переключение потоков жидкости, связанного с микропроцессором, и снабженного эжектором и сливом, связанным с канализационным коллектором, бак-солерастворитель, связанный с эжектором, счетчик очищенной воды, подводящий и отводящий трубопроводы и запорно-регулировочную арматуру, при этом фильтр содержит загрузку, охарактеризованную в п.1, размещенную таким образом, что нижнее дренажное устройство центральной трубы погружено в слой нижнего инертного материала на 1/12-1/15 от общей длины центральной трубы фильтра, а над слоем верхнего инертного материала образовано свободное пространство, составляющее 10-40% от объема фильтра.The problem is also solved by the described installation for deep water purification from hardness salts, which contains a vertically mounted filter with a granular load and a central pipe located along its axis, equipped with lower and upper drainage devices, a control unit made in the form of a control valve that provides automatic switching of flows liquid associated with the microprocessor, and equipped with an ejector and a drain associated with the sewer collector, a salt-solvent tank associated with an ejector, a counter of purified water, inlet and outlet pipelines and shut-off and control valves, while the filter contains a load described in paragraph 1, placed in such a way that the lower drainage device of the central pipe is immersed in the layer of lower inert material by 1 / 12-1 / 15 of the total length of the central filter pipe, and a free space of 10-40% of the filter volume is formed above the layer of the upper inert material.
Предпочтительно, установка содержит от двух до четырех параллельно соединенных между собой фильтров и соответствующее им количество баков-солерастворителей, при этом каждый фильтр соединен с одним баком-солерастворителем с помощью гибкого трубопровода.Preferably, the installation comprises from two to four filters connected in parallel with each other and the corresponding number of salt-solvent tanks, each filter being connected to one salt-solvent tank using a flexible pipe.
Предпочтительно, на подводящем и отводящем трубопроводах установлены электромагнитные клапаны.Preferably, solenoid valves are installed on the inlet and outlet pipes.
Предпочтительно, управляющий клапан установлен в верхней части фильтра и выполнен с обеспечением переключения потоков жидкости сверху-вниз и снизу-вверх по центральной трубе, эжекционного смешивания потоков солевого раствора из бака-солерастворителя с исходной или умягченной водой и слива стоков в канализационный коллектор.Preferably, the control valve is installed in the upper part of the filter and is configured to switch the liquid flows from top to bottom and from bottom to top along the central pipe, ejectively mix the brine flows from the salt-solvent tank with the source or softened water, and drain the drains into the sewer.
Поставленная задача решается также описываемым способом глубокой очистки воды от солей жесткости, который включает пропускание потока очищаемой воды сверху вниз через фильтрующую загрузку, взрыхление загрузки, эжекционное смешивание воды с насыщенным раствором соли с получением регенерационного раствора, противоточную регенерацию загрузки приготовленным регенерационным раствором и ее промывку, причем процесс осуществляют при использовании композиции фильтрующих материалов, охарактеризованной в п.1, на установке, охарактеризованной в пунктах 2-5, при этом очищаемую воду пропускают сверху вниз через фильтрующую загрузку с линейной скоростью 30-50 м/час, регенерационный раствор подают снизу вверх через фильтрующую загрузку со скоростью 2-3 м/час, промывку фильтрующей загрузки осуществляют в два этапа, вначале подают воду снизу вверх со скоростью 2-3 м/час, а затем сверху вниз со скоростью 30-50 м/час.The problem is also solved by the described method of deep water purification from hardness salts, which includes passing a stream of purified water from top to bottom through a filter charge, loosening the load, ejectively mixing water with saturated salt solution to obtain a regeneration solution, countercurrent regeneration of the load with the prepared regeneration solution and washing it, moreover, the process is carried out using a composition of filtering materials, described in paragraph 1, on the installation, characterized oh in paragraphs 2-5, while the purified water is passed from top to bottom through the filter charge with a linear speed of 30-50 m / h, the regeneration solution is fed from the bottom up through the filter charge at a speed of 2-3 m / h, the filter load is washed in two stage, first feed water from the bottom up at a speed of 2-3 m / h, and then from top to bottom at a speed of 30-50 m / h.
Регенерацию можно осуществлять водным раствором, содержащим соли натрия и/или калия, или аммония, выбранные из хлоридов, нитратов, ацетатов или цитратов, при их концентрации 5-8 мас.%, при этом регенерационный раствор готовят на воде с содержанием солей жесткости не более 5 мг-экв/л.Regeneration can be carried out with an aqueous solution containing sodium and / or potassium or ammonium salts selected from chlorides, nitrates, acetates or citrates, at a concentration of 5-8 wt.%, While the regeneration solution is prepared in water with a hardness salt content of not more than 5 mEq / L.
Согласно предложенному способу, взрыхление и промывку загрузки осуществляют исходной очищаемой водой, если концентрация ионов жесткости в ней не превышает 5 мг-экв/л, либо взрыхление и промывку загрузки осуществляют умягченной водой, если концентрация ионов жесткости в исходной воде превышает 5 мг-экв/л.According to the proposed method, the loosening and washing of the charge is carried out with the source purified water if the concentration of hardness ions in it does not exceed 5 mEq / l, or the loosening and washing of the charge is carried out with softened water if the concentration of hardness ions in the source water exceeds 5 mEq / l
Для иллюстрации изобретения на фигуре 1 приведена схема очистки воды на установке, содержащей два параллельно соединенных фильтра.To illustrate the invention, figure 1 shows a diagram of water purification in an installation containing two parallel connected filters.
Представленная на фигуре 1 установка содержит следующие элементы: 1- подводящий трубопровод; 2, 2-а - электромагнитный клапан; 3, 3-а - управляющий клапан; 4, 4-а - корпус фильтра; 5 - верхнее дренажное устройство; 6 - инертный материал, размещенный перед слоем катионита; 7 - катионит; 8 - инертный материал, размещенный после слоя катионита; 9 - нижнее дренажное устройство; 10 - центральная труба; 11 - отводящий трубопровод; 12 - регулировочный клапан; 13 - канализационный коллектор: 14, 14-а - бак-солерастворитель; 15 - свободное пространство, находящееся над слоем верхнего инертного материала в статике (заполняется водой и соответственно перемещается под этот слой при заполнении установки водой); 16, 16-а, 16-б, 16-в, 16-г - краны шаровые; 17, 17-а - манометры; 18, 18-а - пробоотборники; 19 - микропроцессор (блок согласования управляющих клапанов); 20 - соль таблетированная.Presented in figure 1, the installation contains the following elements: 1 - inlet pipe; 2, 2-a - the electromagnetic valve; 3, 3-a - control valve; 4, 4-a - filter housing; 5 - upper drainage device; 6 - inert material placed in front of the cation exchanger layer; 7 - cation exchange resin; 8 - inert material placed after a layer of cation exchanger; 9 - lower drainage device; 10 - the central pipe; 11 - discharge pipe; 12 - control valve; 13 - sewer collector: 14, 14-a - tank salt-solvent; 15 - free space located above the layer of the upper inert material in the static (filled with water and, accordingly, moves under this layer when the installation is filled with water); 16, 16-a, 16-b, 16-c, 16-g - ball valves; 17, 17-a - pressure gauges; 18, 18-a - samplers; 19 - microprocessor (block matching control valves); 20 - tableted salt.
Установка, описанная выше, снабжена управляющими клапанами, изготовленными в соответствии с патентами US 6776901; 6444127; 6402944.The installation described above is equipped with control valves manufactured in accordance with US Pat. No. 6,776,901; 6,444,127; 6402944.
Процесс очистки воды на установке осуществляют следующим образом. Очищаемая вода поступает по подводящему трубопроводу (1) через открытый электромагнитный клапан (2) в управляющий клапан (3) фильтра (4), который направляет поток очищаемой воды через верхнее дренажное устройство (5), инертный материал (6), размещенный перед слоем катионита, катионит (7), инертный материал (8), размещенный после слоя катионита, и нижнее дренажное устройство (9) по центральной трубе (10) обратно в управляющий клапан (3), и затем умягченная вода поступает по отводящему трубопроводу (11) через регулировочный клапан (12) потребителю.The water purification process at the installation is as follows. The purified water enters through the inlet pipe (1) through the open solenoid valve (2) to the control valve (3) of the filter (4), which directs the flow of purified water through the upper drainage device (5), an inert material (6) placed in front of the cation exchanger layer , cation exchange resin (7), inert material (8) placed after the cation exchange layer, and the lower drainage device (9) through the central pipe (10) back to the control valve (3), and then softened water enters through the discharge pipe (11) through control valve (12) to the consumer.
В это же время осуществляют регенерацию ранее отработавшего фильтра (4а) водой с жесткостью менее 5 мг-экв/л из отводящего трубопровода (11), когда электромагнитный клапан (2а) закрыт.Вода с жесткостью менее 5 мг-экв/л из отводящего трубопровода (11) поступает в управляющий клапан (3а) фильтра (4а), далее в центральную трубу и нижнее дренажное устройство, взрыхляет фильтрующую загрузку и отводится через верхнее дренажное устройство и управляющий клапан (3а) в канализационный коллектор (13). Процесс регенерации осуществляют аналогично процессу взрыхления за исключением того, что воду с жесткостью менее 5 мг-экв/л подают через блок эжекции управляющего клапана (3а), который закачивает насыщенный раствор соли из бака-солерастворителя (14а) и смешивает его с водой для регенерации. Процесс отмывки фильтрующей загрузки от соли на первой стадии осуществляют аналогично процессу регенерации, за исключением закачки раствора соли из бака-солерастворителя (14а). На второй стадии процесс отмывки фильтрующего слоя производят сверху вниз: вода с жесткостью менее 5 мг-экв/л из отводящего трубопровода (11) направляется в управляющий клапан (3а) фильтра (4а), через верхнее дренажное устройство, фильтрующую загрузку и нижнее дренажное устройство по центральной трубе в сливной блок управляющего клапана (3а), а оттуда уже в канализационный коллектор (13).At the same time, the previously used filter (4a) is regenerated with water with a hardness of less than 5 mEq / L from the discharge pipe (11) when the solenoid valve (2a) is closed. Water with a hardness of less than 5 mEq / L from the discharge pipe (11) enters the control valve (3a) of the filter (4a), then into the central pipe and the lower drainage device, looses the filter load and is discharged through the upper drainage device and the control valve (3a) into the sewer (13). The regeneration process is carried out similarly to the loosening process, except that water with a hardness of less than 5 mEq / l is supplied through the ejection unit of the control valve (3a), which pumps a saturated salt solution from the salt-solvent tank (14a) and mixes it with water for regeneration . The process of washing the filter load from salt in the first stage is carried out similarly to the regeneration process, except for the injection of a salt solution from the salt-solvent tank (14a). In the second stage, the washing process of the filter layer is carried out from top to bottom: water with a hardness of less than 5 mEq / l from the outlet pipe (11) is sent to the control valve (3a) of the filter (4a), through the upper drainage device, the filter charge and the lower drainage device through the central pipe to the drain block of the control valve (3a), and from there to the sewer (13).
Далее аналогичным образом регенерируют фильтр (4), а очистку воды проводят на фильтре (4а).Next, the filter (4) is regenerated in a similar manner, and the water is purified on the filter (4a).
Композиция материалов для фильтрующей загрузки подобрана нами экспериментально.The composition of the materials for filter loading was selected by us experimentally.
Изучение ионообменной способности по отношению к ионам жесткости, а также способности к регенерации сильнокислотных стиролдивинилбензольных катионитов с различным содержанием дивинилбензола показало, что катиониты разных производителей, содержащие дивинилбензол в количестве от 6,0 до 7,2 мас.%, обладают максимальной эффективностью в циклах сорбция-регенерация. При этом другие заявленные характеристики гранул катионита являются необходимыми и достаточными для эффективного осуществления циклов сорбция-регенерация в режиме противотока. Характеристики инертных материалов и оптимальный состав фильтрующей загрузки подобраны экспериментально с учетом характеристик выбранного катионита.The study of ion-exchange ability with respect to stiffness ions, as well as the ability to regenerate strongly acid styrene-divinylbenzene cation exchangers with various divinylbenzene contents, showed that cation exchangers of different manufacturers containing divinylbenzene in an amount of 6.0 to 7.2 wt.% Have maximum efficiency in sorption cycles -regeneration. At the same time, the other declared characteristics of cation exchange granules are necessary and sufficient for the effective implementation of sorption-regeneration cycles in countercurrent mode. The characteristics of inert materials and the optimal composition of the filter media are selected experimentally taking into account the characteristics of the selected cation exchange resin.
Заявленные скорости подачи воды и регенерационного раствора выбраны нами из расчета обеспечения максимальной производительности установки при высокой емкости фильтра и минимальном расходе соли на регенерацию.The declared water and regeneration solution feed rates were chosen by us on the basis of ensuring maximum plant performance with a high filter capacity and minimum salt consumption for regeneration.
Ниже приведен пример с использованием оптимальной композиции фильтрующих материалов, а также результаты по умягчению воды при конкретных параметрах заявленного способа.The following is an example using the optimal composition of filtering materials, as well as the results of water softening with specific parameters of the claimed method.
Пример 1Example 1
Вода, содержащая 3,4 мг-экв/л ионов жесткости, поступает для умягчения в установку, схема которой приведена на фиг.1. Процесс осуществляют в соответствии с вышеприведенным описанием при следующих параметрах:Water containing 3.4 mEq / L of hardness ions is supplied to the plant for softening, the circuit of which is shown in FIG. The process is carried out in accordance with the above description with the following parameters:
количество параллельно соединенных фильтров - 2 шт.the number of filters connected in parallel - 2 pcs.
высота фильтра - 1370 ммfilter height - 1370 mm
объем загрузки - 59 лloading volume - 59 l
высота слоя загрузки - 1176 ммloading layer height - 1176 mm
высота слоя катионита - 1000 ммcation exchanger layer height - 1000 mm
объем свободного пространства - 14%free space - 14%
линейная скорость очищаемой воды - 50 м/часlinear speed of the purified water - 50 m / h
линейная скорость регенерационного раствора - 2,5 м/часlinear speed of the regeneration solution - 2.5 m / h
линейная скорость промывной воды, подаваемой сверху вниз, - 50 м/час linear speed of washing water supplied from top to bottom - 50 m / h
линейная скорость промывной воды, подаваемой снизу вверх, - 2,5 м/чlinear speed of washing water supplied from the bottom up - 2.5 m / h
направление подачи очищаемой воды - сверху внизdirection of supply of purified water - from top to bottom
направление подачи регенерационного раствора - снизу вверхregeneration solution flow direction - from bottom to top
давление в отводящем трубопроводе 3,2 атм discharge pressure 3.2 atm
Состав загрузки:Boot Composition:
сульфокислотный катионит - 85%sulfonic acid cation exchanger - 85%
инертный материал, размещенный перед катионитом, - 5%inert material placed in front of the cation exchanger - 5%
инертный материал, размещенный после катионита, - 10% inert material placed after cation exchange resin - 10%
Характеристики компонентов загрузки:Characteristics of download components:
- катионита:- cation exchanger:
содержание дивинилбензола - 6,6%divinylbenzene content - 6.6%
эффективный размер гранул - 0,55 ммeffective granule size - 0.55 mm
коэффициент однородности - 1,23uniformity coefficient - 1.23
содержание влаги - 55,2%moisture content - 55.2%
удельный объем - 2,62 см3/гspecific volume 2.62 cm 3 / g
- инертного материала, размещенного после слоя катионита, по ходу очищаемой воды:- inert material placed after a layer of cation exchange resin in the direction of the water to be purified:
плотность - 4 г/см3 density - 4 g / cm 3
эффективный размер зерна - 2 ммeffective grain size - 2 mm
коэффициент однородности -1,5uniformity coefficient -1.5
- инертного материала, размещенного перед слоем катионита:- inert material placed in front of the cation exchanger layer:
полиэтиленpolyethylene
эффективный размер гранул - 4 ммeffective granule size - 4 mm
плотность - 0,8 г/см3 density - 0.8 g / cm 3
Состав регенерационного раствора:The composition of the regeneration solution:
хлорид натрия - 6%sodium chloride - 6%
ионы жесткости - 3,4 мг-экв/лhardness ions - 3.4 mEq / l
жесткость воды для взрыхления и промывки - 3,4 мг-экв/лhardness of water for loosening and washing - 3.4 mEq / l
При проведении процесса очистки по примеру 1 получены следующие результаты.When carrying out the cleaning process according to example 1, the following results were obtained.
Производительность - 2,5 м3/часProductivity - 2.5 m 3 / hour
Расход хлорида натрия - 100 г/л ионита (5 кг на одну регенерацию)Consumption of sodium chloride - 100 g / l of ion exchanger (5 kg per regeneration)
Время фильтроцикла - 466 минутFilter cycle time - 466 minutes
Жесткость умягченной воды - менее 0.01 мг-экв/лHardness of softened water - less than 0.01 mEq / l
Емкость слоя катионита- 66 г-эквThe capacity of the cation exchanger is 66 geq.
Приведенный расход хлорида натрия - 0,272 кг NaCl/м3 воды (0,08 кг NaCl/г-экв ионов жесткости).The reduced consumption of sodium chloride is 0.272 kg of NaCl / m 3 of water (0.08 kg of NaCl / g-equivalent of hardness ions).
Проведение процесса очистки воды от солей жесткости при других заявленных параметрах способа и других заявленных составах фильтрующей загрузки привело к получению аналогичных результатов.The process of purification of water from hardness salts with other declared parameters of the method and other claimed compositions of the filter charge led to similar results.
Наиболее перспективными реагентами для противоточной регенерации являются хлорид натрия как наиболее дешевый и доступный и ацетет калия как приносящий минимальный экологический ущерб.The most promising reagents for countercurrent regeneration are sodium chloride as the cheapest and most affordable, and potassium acetate as causing minimal environmental damage.
Таким образом, предложенное изобретение обладает следующими преимуществами перед прототипом:Thus, the proposed invention has the following advantages over the prototype:
- снижение жесткости ниже 0,01 мг-экв/дм3 за одну стадию;- a decrease in stiffness below 0.01 mEq / dm 3 per stage;
- снижение образующихся сточных вод в 2,8 раза;- a decrease in wastewater by a factor of 2.8;
- снижение минерализации сточных вод в 1,6 раза;- decrease in wastewater mineralization by 1.6 times;
- снижение расхода соли на регенерацию в 1,5 раза;- reduction of salt consumption for regeneration by 1.5 times;
- снижение приведенных затрат на глубокую очистку 1 м3 воды в 1,5 раза.- reduction of the above costs for deep cleaning of 1 m 3 of water by 1.5 times.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200803275 | 2008-03-14 | ||
| UAA200803275A UA96131C2 (en) | 2008-03-14 | 2008-03-14 | Composition of filtering materials, installation and method for deep purification of water from hardness salts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008112939A RU2008112939A (en) | 2009-10-10 |
| RU2462290C2 true RU2462290C2 (en) | 2012-09-27 |
Family
ID=41260466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008112939/05A RU2462290C2 (en) | 2008-03-14 | 2008-04-03 | Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2462290C2 (en) |
| UA (1) | UA96131C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637331C2 (en) * | 2016-04-19 | 2017-12-04 | Акционерное общество "Конверсия" | Method and equipment for purifying water from strontium |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2206520C1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-06-20 | Балаев Игорь Семенович | Method of cleaning water to remove dissolved and undissolved impurities |
| KR20040106171A (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-17 | 주식회사 천우아쿠아 | Soft water maker which is possible to be exchanged with a filter and apparatus for salt water |
| UA53167C2 (en) * | 2002-03-27 | 2006-05-15 | Tetiana Yevhenivna Mitchenko | Filtering load for complex water purifying |
| RU2305070C2 (en) * | 2005-07-28 | 2007-08-27 | Игорь Семенович Балаев | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites |
| US7285220B2 (en) * | 2003-04-21 | 2007-10-23 | Seung Gwang Co., Ltd. | Water softener |
-
2008
- 2008-03-14 UA UAA200803275A patent/UA96131C2/en unknown
- 2008-04-03 RU RU2008112939/05A patent/RU2462290C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA53167C2 (en) * | 2002-03-27 | 2006-05-15 | Tetiana Yevhenivna Mitchenko | Filtering load for complex water purifying |
| RU2206520C1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-06-20 | Балаев Игорь Семенович | Method of cleaning water to remove dissolved and undissolved impurities |
| US7285220B2 (en) * | 2003-04-21 | 2007-10-23 | Seung Gwang Co., Ltd. | Water softener |
| KR20040106171A (en) * | 2003-06-12 | 2004-12-17 | 주식회사 천우아쿠아 | Soft water maker which is possible to be exchanged with a filter and apparatus for salt water |
| RU2305070C2 (en) * | 2005-07-28 | 2007-08-27 | Игорь Семенович Балаев | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЯБЧИКОВ Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛи принт, 2004, с.153-163. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637331C2 (en) * | 2016-04-19 | 2017-12-04 | Акционерное общество "Конверсия" | Method and equipment for purifying water from strontium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA96131C2 (en) | 2011-10-10 |
| RU2008112939A (en) | 2009-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018203162A1 (en) | Water treatment process | |
| JPH0286849A (en) | Ion exchange method and apparatus for especially regenerating aqueous solution after softening/demineralization | |
| US4088563A (en) | Process for the treatment of water solution by ion exchange | |
| JPH05208189A (en) | Water purifying plant | |
| RU2449951C2 (en) | Method and device for water demineralisation | |
| US5232953A (en) | Method and apparatus for waste brine management in water conditioners | |
| US20120175308A1 (en) | Method for removing alkalinity, hardness, and dissolved solids from waste water | |
| RU2462290C2 (en) | Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts | |
| RU2125105C1 (en) | Method of nickel recovery from sheet solutions of electroplating | |
| CN110560182B (en) | Advanced treatment resin regeneration device for drinking water | |
| EP0497632A1 (en) | Ion exchange apparatus and process | |
| JP2867906B2 (en) | Water softener | |
| CN206156911U (en) | Soft chemical water treatment device on -line regeneration system of reverse osmosis water purification machine | |
| CN211999186U (en) | Purified water preparation system | |
| CN204151160U (en) | The removal device of nickel in waste electroplating water ion | |
| CN102815805A (en) | Treatment process method of waste water containing nickel and copper ions | |
| KR101674216B1 (en) | Apparatus for purifying and ionizing water | |
| CN100534921C (en) | Method for treating wastewater containing metal ion by modified resin and desorption device thereof | |
| CN207986894U (en) | A kind of water sofening treatment system | |
| CN208302795U (en) | A kind of flat bed as ion-exchange unit | |
| KR200203209Y1 (en) | Soft water making device | |
| CN221071235U (en) | Water softener | |
| CN201923860U (en) | Water softening purifier | |
| CN2550352Y (en) | Integrated small water softener | |
| CN222613024U (en) | An ion exchange resin device that is easy to regenerate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190911 |