Описание лабораторной установки.

Схема лабораторной установки приведена на рис. 3. Основным элементам установки является макет Nа-катионитового фильтра 1, соединенного трубопроводами с источником рабочей (сырой) воды (городской водопровод), баков для приготовления раствора соли, канализацией. На трубопроводах подачи воды и соляного раствора установлены вентили, позволяющие моделировать любой режим работы химводоочистки. Отводы до и после фильтра позволяют отбирать пробы воды до и после химочистки, а также в режиме взрыхления и отмывки. Для измерения расходов воды на подающем трубопрводе установлен счетчик для измерения расходов воды на различных режимах работы установки.

Указания по выполнению экспериментов.

Приступать к работе можно только с разрешения преподавателя. Работа выполняется под непосредственным наблюдением лаборанта, с соблюдением всех правил техники безопасности на участке химводоочистки.

В последовательности воспроизводятся следующие режимы работы.

Взрыхление.

Взрыхление катионита происходит сырой водой, для чего сначала открывается кран № 2 на линии подвода взрыхляющей воды. При этом вода поступает в фильтр снизу вверх, взрыхляет сульфоуголь и уходит в канализацию при плавном открытии крана №6.

Интенсивность взрыхления контролирует, отбирая в стакан пробы воды, вытекающей из фильтра через кран № 6. Пробы берут каждые 3 - 5 минут из отборного крана № 6, в случае появления крупных частиц сульфоугля, быстрооседающих на дно стакана, кран № 6 перекрывают на 0,5 - 1 оборот и снова берут пробу, проверяя ее на наличие крупных частиц сульфоугля.

Продолжительность взрыхления обычно не превышает 30 - 40 минут, если вода мутная, то взрыхление продолжается да тех пор, пока не наступит осветление воды, выходящей из фильтра.

При взрыхлении нельзя допускать чтобы прекращалась подача воды, так как эта приводит к подсосу воздуха в толщу сульфоугля и ухудшает работу фильтра.

По окончании взрыхления медленно закрывают кран № 6 затем кран № 7. После взрыхления фильтру дают постоять 10 минут, чтобы дать осесть зернам катионита.

Регенерация.

В солерастворитель наливают воды, открывая кран № 3, и засыпают поваренную соль в количестве ХХХ на 1 литр воды, чтобы получить 6 - 8 % солевой раствор. После получения солевого раствора заданной концентрации в нужном объеме, открывают кран № 5 для поступления солевого раствора в фильтр при этом кран №3должен быть закрыт. Одновременно для наблюдения за напором воды в фильтре приоткрывают кран на воздушнике и вентиль № 7для отбора проб воды, вытекающей из фильтра.

Если через воздушник перестает идти вода, то это свидетельствует о начале опорожнения фильтра, и в этом случае нужно уменьшить скорость вытекания воды из фильтра, прикрыв немного кран № 7 с таким расчетом, чтобы из воздушника снова пошла вода.

Скорость пропускания раствора через катионит должна составлять 5-7 м/ч, при такой скорости длительность пропускания солевого раствора в фильтр составляет примерно 10 - 15 минут.

Впуск солевого раствора прекращают, когда пропущено нужное количество соли для регенерации в соответствии с подсчетом.

По окончании впуска солевого раствора, закрывают последовательно кран №7 на катионитовом фильтре и затем кран № 5 на баке, после этого дают фильтру постоять в течении 15 минут под солевым раствором для того, чтобы прошел полный процесс регенерации и затем приступают к отрмывке катионита от солей жесткости.

Отмывка в дренаж.

Открывают кран № 4, подающий воду на фильтр, а затем кран № 2, подающий воду в дренаж. Скорость отмывки в дренаж поддерживается 5-8 м/ч. Продолжительность отмывки в дренаж при такой скорости фильтрования составляет до рабочей жесткости от 200 мкг*экв/л - 30-40 минут.

Умягчение.

При включении фильтра на умягчение открывают кран № 4, затем кран № 7. Степень открытия крана меняют в зависимости от того, какая требуется производительность фильтра. Производительность фильтра определяется по расходомеру. Скорость фильтрования воды через сульфоуголь (смолу) может колебаться в пределах от 5 до 25 м/ч. Большая скорость фильтрации нежелательна, т. к. возможно сильное уплотнение слоев катионита. Кроме того, при большой скорости фильтрации и большой жесткости исходной воды возможен проскок солей жесткости в умягченную воду. При повышенной жесткости исходной воды скорость фильтрования не должна превышать 10-12 м/ч особенно для установок малой производительности. Также нежелательно фильтрование воды со скоростью меньше 5 м/ч, т. к. в этом случае возможно увеличение жесткости умягченной воды и частичная пептизация сульфоугля, т. е. переход угля в коллоидное состояние.

При включении в работу фильтра, стоящего в резерве не под солевым раствором, также необходимо сначала произвести отливку в дренаж и только после этого, как анализ воды покажет, что жесткость не превышает 200 мкг-экв/л фильтр можно включить в работу.

Процесс умягчения заканчивается, когда жесткость умягченной воды достигает 200 мкг-экв/л. В этом случае фильтр отключают закрыв последовательно краны № 7, № 1т. к. фильтр ставят на регенерацию.

При эксплуатации катионитових фильтров необходимо следить за тем, чтобы в толщу сульфоугля (смолы) не попал воздух, т. к. при засасывании воздуха в толщу катионита падает производительность фильтра. Воздух препятствует доступу воды и регенерационного раствора к частицам катионита. Поэтому в процессе умягчения следует периодически 1 - 2 раза в смену открывать задвижку "воздушник" для того, чтобы удалить скопившейся в фильтре воздух. Если по каким либо обстоятельствам воду из фильтра спустили, то заполнить фильтр водой нужно снизу через задвижку № 1 при открытом воздушнике, заполнение фильтра водой ведут очень медленно, чтобы воздух успел выйти из слоя катионита.

11. Обработка результатов измерений

Объём катионита, требующийся для заполнения фильтров, определяется по формуле:

где расчётный расход исходной воды, м³/ч.

период между регенерациями, ч.

общая жесткость исходной воды

объёмная способность катионита

Пример: Расход исходной воды через химводоочистку составляет Q_vp = 116118 кг/ч,

период между регенерациями составляет j = 8 часов (14, с. 135), общая жесткость исходной воды составит: Жо = 6,65 мг*экв/кг, обменная способность катионита Е = 300 г*экв/м^З .

Фактический межрегенерационный период можно определить, зная Q_VP - расчетный расход исходной воды, м³/ч, перепад напора на фильтре, ионообменная способность катионита, площадь рабочего слоя катионита.

Число регенераций в сутки определяется: ,

где 1,5 - продолжительность процесса регенерации, ч.(14, с. 136).

Количество соли, израсходованное на одну регенерацию, кг:

где удельный расход соли,

Необходимый объем раствора соли (объем солерастворителя), м³:

Содержание отчета

1. Краткое описание лабораторной установки и основные теоретические положения.

2. Технические характеристики оборудования и метрологические характеристики средств измерений.

Результаты опытов и расчетов, таблицы, рисунки.

Выводы по работе.

Вопросы для защиты выполненной работы

1. Теоретические сведения о сущности вопроса химводоочистки катионитовым способом.

2. Как определить, что катионит потерял свою способность к замещению ионов.

3. Изложите принцип работы катионитового фильтра, уравнения ионозамещения при работе Na-катионитового фильтра.

4. Объясните, как производится регенерация Na-катионитового фильтра.

5. Какая вода называется сырой, химочищенной, питательной, подпиточной, котловой.

6. Что называется общей жесткостью воды и как она измеряется.

Литература.

1. Порецкий Л. Я. Справочник зкспалуатационных газифицированных котельных. - Л.: Недра. 1988.- 608с : ил.

2. Раддатис К. Ф., Полтарецкий А. И. Справочник по котельным установкам малой производительности.

3. Балан Ф. И., Водоподготовка. И.:.Госэнергоиздат, 1958.

4. Руководящие указания по водоподготовке и водно-химическому режиму тепловых сетей. / СЦНТИ, 1973

Приложение 1

Внешний вид Na-катионитовых фильтров