Главная   Техническая информация   Современные технологии ионного обмена (Upcore).   

Современные технологии ионного обмена (Upcore).

Процесс ионообменного умягчения и обессоливания относится к наиболее распространенным и отработанным методам очистки воды. Активное промышленное использование ионообменных материалов для умягчения воды происходило в конце XIX - начале XX века. Ионообменная технология совершенствовалась как в направлении синтеза более эффективных ионитов, так и путем создания более прогрессивных конструкций фильтров.

В последнее время процесс ионного обмена усовершенствован на всех его стадиях, что позволяет получать максимальное качество очищенной воды при минимальных расходах регенерирующих реагентов. Это так называемые «противоточные» технологии ионного обмена.

Сравнивая традиционные прямоточные и противоточные технологии регенерации, можно убедиться, что последние, в которых предусмотрено введение регенерационного раствора в слой ионита в направлении, противоположном рабочему потоку, обладают рядом неоспоримых преимуществ. Одним из них является тот факт, что наиболее глубоко отрегенерированный ионит находится в той части ионообменного слоя, которая расположена в зоне выхода очищенной воды. Поэтому, когда во время рабочего цикла вода проходит через ионообменный слой, она последовательно вступает в контакт с ионитом со все более увеличивающейся глубиной регенерации. Таким образом обеспечивается высокое качество обессоливания, уменьшается проскок ионов и максимально используется рабочая ёмкость смолы. Регенерация может осуществляться быстрее и эффективнее, с более низким расходом реагентов, меньшим количеством промывных вод, пониженным объёмом стоков и низкой общей себестоимостью.

Применяют следующие способы регенерации ионнообменных смол:

 


Рассмотрим различия в процессах регенерации более подробно.

Преимущества

  • Проверенный процесс - Оптимальный расход реагентов
  • Надежность - Высокая производительность
  • Слой смолы очищается каждый фильтроцикл - Высокое качество фильтрата

Недостатки

  • Высокие расходы реагентов - Возможна более сложная конструкция
  • Низкое качество фильтрата
  • Низкая производительность

Регенерация ионитов в восходящем потоке становится всё более распространённой вследствие высокой эффективности и экономичности. При этом обычно на 50% уменьшается количество стоков и примерно вдвое расход реагентов и промывных вод, по сравнению с прямотоком. Кроме того, регенерация в противотоке проводится примерно вдвое быстрее, чем в прямотоке, и обеспечивает более высокие показатели качества обработанной воды.

Процесс UPCORE в технологическом отношении превосходит уже известные противоточные технологии регенерации ионитов во взвешенном слое, а также технологии с блокировкой (зажатием) слоя смолы воздухом или водой. К недостаткам последних относятся высокая чувствительность к изменению параметров процесса (нагрузки), неполное использование объёма фильтра, необходимость установки дополнительного оборудования и сложность контроля.

Процесс UPCORE

Процесс UPCORE - это современная технология, разработанная специалистами американского концерна DOW Chemical, предполагающая очистку воды в нисходящем потоке с применением ионообменных смол и регенерацию в восходящем потоке в зажатом слое ионитов. Эта усовершенствованная технология обладает всеми преимуществами противоточного процесса регенерации, что обеспечивает значительную производительность и экономичность, и в то же время свободна от недостатков, присущих противоточным технологиям предшествующих поколений.

 

Преимущества технологии UPCORE перед остальными противоточными технологиями:

  • Оптимальная эффективность регенерации;
  • Отличное качество воды;
  • Высокая производительность;
  • Нечувствительность к скоростям фильтрования;
  • Самоочищение;
  • Нет дополнительной емкости для взрыхления;
  • Хорошо подходит для реконструкции прямоточных систем.

Кроме того, уже имеющиеся противоточные и прямоточные установки могут быть реконструированы для перевода на технологию UPCORE. Этот процесс отвечает самым передовым требованиям и служит основой как для новых проектных разработок, так и для модернизации и усовершенствования существующих ионообменных установок.

Преимущества реконструкции UPCORE:

  • Снижается потребление реагентов до 50%;
  • Время фильтроцикла увеличивается почти в 2 раза;
  • Улучшается качество фильтрата ( < 2 мкСм/см, < 20 мкг/л кремнекислоты).

UPCORE – самоочищающаяся система

Процесс UPCORE характеризуется самоочисткой ионита, поэтому при его применении нет нужды в ловушках или взрыхлении смолы для решения проблемы уноса ионитной мелочи и иных взвесей. В процессе UPCORE взвеси и ионитная мелочь мигрируют вверх и накапливаются в верхнем слое ионита при проведении операции оседания слоя смолы в конце регенерационного цикла. Взвеси аккумулируются над верхней кромкой зажатого слоя ионита слоя во время всего последующего рабочего цикла, который проводится в нисходящем потоке, а затем удаляются, при проведении очередной регенерации восходящим потоком. При этом гидравлическое сопротивление слоя (перепад давления на нем) остается постоянным, а не возрастает непрерывно, как это происходит в других противоточных технологиях. Постоянство перепада давления снижает риск каналообразования в слое смолы, которое может приводить к уменьшению рабочей ёмкости и избыточному истиранию ионита.

Рабочий и регенерационные циклы процесса UPCORE

Процесс UPCORE предполагает наличие слоя плавающего инертного материала непосредственно под верхним распределительным устройством. Этот материал способен свободно пропускать уплотняющий или регенерирующий поток, взвешенные твёрдые частицы и ионитную мелочь и задерживать целые зерна ионита нормальных размеров. Это резко уменьшает потери ионообменных смол, особенно если в процессе используются иониты DOWEX UPCORE.

Обрабатываемая вода поступает в верхнюю часть фильтра через распределительное устройство и затем проходит через слой ожиженного инертного материала. Для проведения регенерации сначала поток воды направляют вверх от нижнего распределительного устройства, в результате чего слой ионита прижимается к инерту в верхней части фильтра. Сразу по окончании этой стадии через фильтр пропускают восходящий поток регенерирующего раствора со скоростью, достаточной для того, чтобы сохранить слой ионита в зажатом состоянии. Затем осуществляется промывка в режиме вытеснения и в финальной стадии – свободное осаждение слоя.

Цикл регенерации

Сначала слой ионита прижимается к инерту восходящим потоком воды. Скорость потока зависит от гранулометрии ионита и его плотности, объёма свободного пространства и температуры воды. Для зажатия слоя требуется всего несколько минут.

С целью предотвращения ионного загрязнения полировочной зоны используемая при этом вода должна быть обессолена (или декатионирована, если речь идёт о фильтре с катионитом).

Во время операции по зажатию слоя благодаря активной гидродинамике несущей среды из слоя в значительной степени уносятся взвеси (намываемые на поверхности во время рабочего цикла), а также ионитная мелочь (операция 1).

 

За регенерацией по технологии UPCORE следует операция вытеснения или медленной промывки (операция 2/3). При этом вода подается в фильтр снизу вверх со скоростью, равной скорости раствора при регенерации. После промывки в режиме вытеснения подача потока воды прерывается и слой ионита свободно оседает. Оседание зажатого слоя продолжается от 5 до 10 минут (операция 4).

 

Во время осаждения ионит опускается на дно послойно. Внутри движущегося вверх свободного пространства происходит его классификация, и вся ионитная мелочь переходит во взвешенное состояние. По окончании осаждения слой разрыхляется, мелочь мигрирует вверх и далее удаляется во время очередной операции по зажатию слоя перед регенерацией. Таким образом, предотвращается унос мелочи в другие фильтры во время рабочего цикла. Полировочная зона сохраняется в неизменном состоянии в процессе осаждения слоя.

Цикл регенерации завершается окончательной быстрой промывкой или рециркуляцией промывной воды между анионитным и катионитным фильтрами (операция 5). Во время окончательной промывки вода движется через слой ионита сверху вниз со скоростью, равной скорости рабочего потока.

Вода для окончательной промывки может быть сырой, если промывается катионит, но для промывки анионита она должна быть декатионирована или обессолена.

 

Таким образом, внедрение технологии UPCORE позволяет получить следующие преимущества перед остальными противоточными технологиями:

  • Эффективность, экономичность и высокое качество воды при одновременном отсутствии проблем, свойственных предыдущим поколениям противоточных технологий;
  • Отсутствие чувствительности к изменению рабочей нагрузки и полное исключение риска загрязнения полировочной зоны отработанным ионитом;
  • Пониженный уровень капитальных затрат по сравнению с технологиями регенерации в нисходящем потоке благодаря отсутствию дополнительных емкостей, трубопроводов и арматуры, обеспечивающих выносное взрыхление;
  • Почти полное отсутствие проблем, связанных с накоплением мелочи ионита и других взвесей, поскольку при UPCORE слой, в отличие от технологий с рабочим циклом в условиях восходящего потока, самоочищается и мелкие частицы могут накапливаться только в той части ионита, которая удалена от зоны вывода очищенной воды из фильтра
  • Более полное использование объёма фильтра для обеспечения максимальной обменной ёмкости посредством загрузки большего объема ионита, т.к. доля свободного пространства значительно ниже, чем в фильтрах с блокировкой слоя воздухом и водой;
  • Продление срока службы ионитов, повышение эффективности регенерации и качества обессоленной воды, как следствие возможности применения послойной загрузки.

Реконструкция прямоточного оборудования под процесс UPCORE с минимальными затратами позволяет получить:

  • Уменьшение затрат на химические реагенты до 55%;
  • Почти удвоенная общая обменная ёмкость;
  • Уменьшение простоя оборудования почти на 50%;
  • Улучшение качества воды (<2 мS/ cm для обессоливания и <5 мкг-экв/л для установок умягчения);
  • Уменьшение объёма стоков до 50%;
  • Сокращение времени регенерации и затрат;
  • Почти 50%-ая экономия воды на собственные нужды.

ЗАО «Гидрогаз» имеет лицензию фирмы DOW на разработку и производство ионообменного оборудования с использованием технологии UPCORE.

 
 
 

Россия, 394033, г. Воронеж
Ленинский пр-т, 160
Тел.: (473) 223-15-89
E-mail: water@hydrogas.ru

 
   
 
Главная | О компании | Контакты Разработка сайта в Воронеже +7 473 228-71-97