ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Контроль и автоматизация процессов ионообменной очистки сточных вод из "автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленностью Издание 2" Основными достоинствами этого метода очистки являются возможность получения практически любой глубины очистки воды, необходимой для использования ее в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения, а также возможность утилизации содержащихся в стоках ценных веществ. Он характеризуется малым объемом ионообменного материала по сравнению с объемом обрабатываемых стоков, возможностью концентрирования растворов и селективностью по отношению к отдельным ионам. [c.118] Одной из основных характеристик ионитов служит обменная емкость, которая зависит от числа ионогенных групп в углеводородной матрице. Число молей ионов, которое может изъять 1 м ионита из пропускаемой через него воды до его полного насыщения характеризует полную емкость ионита. Рабочая емкость определяется числом молей ионов, поглощенных до начала их появления в обработанной воде. [c.119] Иониты можно регенерировать. Регенерация катионита в Н-форме, т. е. катионита, отдающего ионы Н+ взамен сорбированных катионов, производится раствором кислоты, регенерация катионита в Ыа-форме — раствором поваренной соли. Аниониты регенерируют водными растворами щелочей. [c.119] Процессы ионообменной очистки сточных вод осуществляются в фильтрах периодического или непрерывного действия. Стадия очистки (сорбции) в периодических фильтрах чередуется со стадией регенерации (десорбции). В непрерывных фильтрах ионит движется по замкнутому контуру, последовательно проходя стадии сорбции, регенерации и промывки. Для предварительной задержки взвешенных веществ на установках ионообменной очистки применяют механические фильтры, а для частичного удаления органики — угольные. Таким образом, в полной технологической схеме ионообменной очистки сточных вод используются пять соединенных последовательно фильтров механический, угольный, катионообменный, анионообменный слабоосновный и анионообменный сильноосновный. Кроме того, предусматриваются узел приготовления и дозирования регенерационных растворов, узел обработки элюатов (концентрированных растворов, полученных в результате регенерации ионообменных фильтров) реагентным или ионообменным способом, а также отдельные ионообменники для утилизации ценных веществ. [c.119] Измерение расходов, сигнализация уровней и потери напора не создают затруднений при выборе аппаратуры на стадии проектирования и при наладке и эксплуатации установки. Оснащение же ионообменных фильтров приборами качественного контроля и сигнализации представляет более сложную задачу, в полной мере в настоящий момент еще не решенную. [c.120] Наибольшее распространение получили рН-метры, используемые на входе установки, после катионообменных фильтров, после сильноосновных анионообменных и на обработке элюатов, а также кондуктометрические концентратомеры, устанавливаемые на входе установки и после всех ионообменников. Однако для получения точной информации о степени истощения ионитов по отношению к определенному иону необходимы средства селективного контроля содержания этого иона в фильтрате. Такие средства предоставляет потенциометрия с применением мембранных ионоселективных электродов. [c.120] Лучшими характеристиками обладают электроды для измерения концентрации одновалентных ионов. Но для многих процессов определяющими являются ионы более высоких валентностей. Примером может служить задача сигнализации проскока солей жесткости. Мембранные электроды на двух- и тем более трехвалентные ионы разработаны пока для ограниченного ряда элементов, а метрологические характеристики не позволяют рекомендовать их для широкого применения на промышленных ионообменных установках. [c.120] В помощь лабораторному контролю могут быть использованы полярографы, фотоколориметры, спектрофотометры в полуавтоматическом или даже автоматическом исполнении. Однако они сложны в эксплуатации и дороги. [c.120] На рис. 46 показана схема автоматического контроля ионообменного фильтра. [c.121] На выходе фильтра 1 установлен промышленный автоматический концентратомер 3 для измерения концентрации одновалентных ионов, имеющий датчик 2. Концентратомер 3 снабжен сигнализатором предельных значений, установленным на определенную величину концентрации, подбираемую экспериментальным путем. При срабатывании сигнализатора предельных значений запускается реле времени 4. Реле устанавливается на заданный промежуток времени, по истечении которого оно подготавливает цепь сигнализатора истощения ионита 5. Сигнал поступает в схему управления фильтрами после снижения концентрации контролируемого одновалентного иона до заданной величины. Если это снижение произойдет раньше, чем сработает реле времени, последнее возвращается в исходное положение, так как сигнал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации одновалентного иона. [c.121] Концентрация Na+( 1-) в фильтрате превышает его исходную концентрацию в течение нескольких часов. На это время и удлиняется фильтрация по сравнению с выводом на регенерацию по возрастанию концентрации. Заданное значение концентрации назначают несколько выше номинальной исходной (в зависимости от ее абсолютного значения) для предотвращения ложных сигналов при кратковременных повышениях концентрации на входе. С этой же целью устанавливают минимальное время лиежду переходами концентрации Na+( 1 ) через заданное значение. Оно должно быть не меньше продолжительности пиковых повышений концентрации соответствующих одновалентных ионов на входе фильтра с учетом его усред-нительной способности. [c.122] ВОДИТЬ процесс нецелесообразно из-за повышенного расхода ре-агента. Поэтому процесс прекращается несколько раньше, когда выходная концентрация возрастает до устанавливаемой опытным путем определенной части исходной концентрации. В зависимости от конструкции фильтра, свойств ионита и характера загрязнений эта часть лежит в диапазоне 0,1—0,8 входной концентрации. Поскольку последняя стабилизируется, сигнал об окончании регенерации возникает при достижении фиксированной концентрации на выходе. [c.123] Схема автоматического управления регенерацией показана на рис. 47. На выходе фильтра 1 установлен датчик 2 концентратомера 3, снабженного позиционным регулятором. На трубе, после смешения концентрированного реагента с водой, установлен датчик 4 концентратомера 5, подающего непрерывный сигнал на вход регулятора 6, который управляет клапаном 7 на линии подачи концентрированного реагента. Позиционный регулятор концентратомера 3 также связан с входом регулятора 6. [c.123] По достижении заданной удельной проводимости элюата позиционный регулятор концентратомера 3 своим сигналом на вход регулятора 6 закрывает клапан 7, в результате чего процесс регенерации заканчивается и начинается отмывка фильтра. [c.124] Процесс отмывки включает две стадии медленную и быструю. Степень загрязненности отмывочной воды различна, поэтому выходяший из фильтра поток переключается на разные баки-накопители. В начальный период быстрой отмывки (с повышенным расходом) отмывочная вода настолько загрязнена, что ее повторное использование недопустимо, и она направляется на реагентную очистку. Переключение клапанов при коммутации потоков, отмывочной воды осушествляется по сигналу кондуктометров, установленных на выходе фильтров. Остальные стадии отмывки проводятся по заданному времени или объему воды. [c.124] Подача на ионообменные фильтры сточной воды с повышенным содержанием загрязнений приводит к быстрому истощению ионита и необходимости преждевременной регенерации. Для предотвращения этого размещенный на входе установки кондуктометр снабжается позиционным регулятором, направляющим при необходимости поступающий поток сточной воды на узел реагентной очистки, который должен иметь накопители достаточной емкости. [c.124] Из приведенных здесь примеров видно, что основной задачей автоматизации установок ионообменной очистки сточных вод является управление операциями, связанными преимущественно с переходом от режима очистки воды к режиму регенерации фильтров. САР применяют немного — в основном для стабилизации расходов и концентрации реагентов. Исключение составляет узел реагентной очистки элюатов и концентрированных сточных вод, если они поступают на установку. Реакторы периодического или непрерывного действия оборудуют приборами качественного контроля и САР подачи реагентов. Вопросы построения таких систем рассмотрены в главе VI. [c.124] Выводить фильтры на регенерацию можно целыми цепочками, включающими все виды ионообменников, либо по отдельности по мере их истощения с заменой на свежий резервный. Второй вариант обеспечивает полное использование обменной емкости каждого фильтра. Однако в этом случае к оснащенности установки средствами автоматического контроля и управления предъявляются более высокие требования. В первую очередь каждый фильтр должен быть оборудован системой автоматической сигнализации истощения ионита. [c.124] Примером компоновки узла ионообменной очистки сточных вод и оснащения его комплексом аппаратуры контроля и управления служит принципиальная схема, изображенная на рис. 48. Установка предназначена для очистки сточных вод от металлов и приготовления обессоленной воды, годной для повторного использования в технологических циклах. [c.125] Из отстойника осветленная сточная вода закачивается в механический фильтр 2, загруженный несколькими слоями гравия разной крупности, слоем кварцевого песка и слоем антрацита. Освобожденная от механических примесей вода направляется в угольный фильтр 3, содержащий тонкий слой гравия и заполненный активным углем КАД-Э. Здесь из воды удаляется большая часть содержащихся в ней органических веществ. Затем по напорному трубопроводу вода поступает в катионообменный фильтр 4. Он загружен сульфополистирольным катионитом КУ-23, сорбирующим ионы тяжелых металлов и другие катионы. После этого вода проходит очистку от анионов сильных кислот в слабоосновном анионообменнике 5, содержащем смолу АН-18-Юп. Заканчивается цикл очистки в сильноосновном анионообменном фильтре 6, загруженном смолой АВ-17-8. Обессоленная вода с удельной проводимостью не более 50—100мкСм/см возвращается в производство. [c.126] Вернуться к основной статье