Сооружения для ионообменной очистки сточных вод

9.9.1 Ионообменные установки следует применять для глубокой очистки сточных вод от минеральных и органических ионизированных соединений и их обессоливания с целью повторного использования очищенной воды в производстве и утилизации ценных компонентов.

9.9.2 Сточные воды, подаваемые на установку, не должны содержать:

- солей - свыше 3000 мг/л;

- взвешенных веществ - свыше 8 мг/л;

- ХПК не должна превышать 8 мг/л.

При большем содержании в сточной воде взвешенных веществ и большей ХПК необходимо предусматривать ее предварительную очистку.

9.9.3 Объем катионита W_kat, м³, в водород-катионитовых фильтрах следует определять по формуле:

(9.73)

 

где q_w - расход обрабатываемой воды, м³/час;

- суммарная концентрация катионов в обрабатываемой воде, г×экв/м³;

- допустимая суммарная концентрация катионов в очищенной воде, г×экв/м³;

n_reg - число регенераций каждого фильтра в сутки (выбирается в зависимости от конкретных условий, но не более двух);

- рабочая обменная емкость катионита по наименее сорбируемому катиону, г×экв/м³:

(9.74)

 

где a_k - коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации и принимаемый от 0,8 до 0,9;

- полная обменная емкость катионита, г×экв/м³, определяемая по заводским паспортным данным, по каталогу на иониты или по экспериментальным данным;

q_k - удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, м³ на 1,0 м³ катионита, принимаемый от 3 до 4;

K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита; для катионита принимается 0,5;

- суммарная концентрация катионов в отмывочной воде (при отмывке катионита ионированной водой).

9.9.4 Площадь катионитовых фильтров F_k, м², надлежит определять по формулам:

(9.75)

(9.76)

где H_k - высота слоя катионита в фильтре, принимаемая по каталогу ионообменных фильтров от 2 м до 3 м;

q_w - расход воды, м³/час;

v_f - скорость фильтрования, м/час, принимаемая по 9.9.5.

При значительных отклонениях площадей, рассчитанных по формулам (9.75) и (9.76), следует в формуле (9.73) проводить корректировку числа регенераций n_reg.

 

9.9.5 Скорость фильтрования воды v_f,, для напорных фильтров первой ступени не должна превышать при общем солесодержании воды:

- до 5 мг×экв/л – 20 м/час;

- от 5 до 15 мг×экв/л – 15 м/час;

- от 15 до 20 мг×экв/л – 10 м/час;

- свыше 20 мг×экв/л – 8 м/час.

9.9.6 Число катионитовых фильтров первой ступени следует принимать:

- не менее двух рабочих;

- один резервный.

9.9.7 Потери напора в напорных катионитовых фильтрах надлежит принимать по Таблице 9.32.

 

Таблица 9.32 - Значения потери напора в напорных катионовых фильтрах

 

Скорость фильтрования vf, м/час	Потери напора в фильтре, м, при размере зерен ионита, мм
от 0,3 до 0,8	от 0,5 до 1,2
при высоте слоя загрузки, м
2,0	2,5	4,0	2,5
	5,0	5,5	4,0	4,5
	5,5	6,0	5,0	5,5
	6,0	6,5	5,5	6,0
	6,5	7,0	6,0	6,5
	9,0	10,0	7,0	7,5

9.9.8 Интенсивность подачи воды при взрыхлении катионита следует принимать от 3 л/(сек×м²) до 4 л/(сек×м²) продолжительность взрыхления до 0,25 часа. Для взрыхления катионита перед регенерацией следует использовать последние фракции воды от отмывки катионита.

9.9.9 Регенерацию катионитовых фильтров первой ступени надлежит производить от 7% до 10%-ными растворами кислот (соляной, серной).

Скорость пропуска регенерационного раствора кислоты через слой катионита не должна превышать 2 м/час. Последующая отмывка катионита осуществляется ионированной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью от 6 м/час до 8 м/час.

Удельный расход составляет от 2,5 м до 3,0 м на 1 м³ загрузки фильтра.

Первая половина объема отмывочной воды сбрасывается в бак для приготовления регенерирующего раствора кислоты, вторая половина - в бак воды для взрыхления катионита.

9.9.10 Водород-катионитовые фильтры второй ступени следует рассчитывать согласно 9.9.3 - 9.9.7 и исходя из концентрации катионов щелочных металлов и аммония.

9.9.11 Регенерацию катионитовых фильтров второй ступени следует производить от 7% до 10 %-ным раствором серной кислоты.

Удельный расход кислоты составляет 2,5 мг×экв на 1,0 мг×экв рабочей обменной емкости катионита.

9.9.12 Объем анионита W_an, м³, в анионитовых фильтрах надлежит определять по формуле:

(9.77)

 

где q_w - расход обрабатываемой воды, м³/час;

- суммарная концентрация анионов в обрабатываемой воде, мг×экв/л;

- допустимая суммарная концентрация анионов в очищенной воде, мг×экв/л;

n_reg - число регенераций каждого фильтра в сутки (не более двух);

- рабочая обменная емкость анионита, мг×экв/л:

 

(9.78)

 

где a_an - коэффициент эффективности регенерации анионита, принимаемый для слабоосновных анионитов 0,9;

- полная обменная емкость анионита, мг×экв/л, определяемая на основании паспортных данных, по каталогу на иониты или экспериментальным данным;

q_an - удельный расход воды на отмывку анионита после регенерации смолы, принимаемый равным от 3 м³ до 4 м³ на 1 м³ смолы;

K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита; для анионита принимается 0,8;

- суммарная концентрация анионов в отмывочной воде, мг×экв/м³.

9.9.13 Площадь фильтрации F_an, м², анионитовых фильтров первой ступени надлежит определять по формуле:

 

(9.79)

 

где q_w - расход обрабатываемой воды, м³/час;

n_reg - число регенераций анионитовых фильтров в сутки, принимаемое не более двух;

t_f - продолжительность работы каждого фильтра, (в часах), между регенерациями, определяемая по формуле:

(9.80)

 

где t ₁ - продолжительность взрыхления анионита, принимаемая 0,25 часа;

t ₂ - продолжительность пропускания регенерирующего раствора, определяемая исходя из количества регенерирующего раствора и скорости его пропускания от 1,5 м/час до 2,0 м/час;

t ₃ - продолжительность отмывки анионита после регенерации, определяемая исходя из количества промывочной воды и скорости отмывки от 5 м/час до 6 м/час;

v_f - скорость фильтрования воды, принимаемая в пределах от 8 м/час до 20 м/час.

9.9.14 Регенерацию анионитовых фильтров первой ступени надлежит производить 4%-6 %-ными растворами едкого натра, кальцинированной соды или аммиака; удельный расход реагента на регенерацию равен от 2,5 мг экв до 3,0 мг×экв на 1 мг×экв сорбированных анионов (на 1 мг×экв рабочей обменной емкости анионита).

В установках с двухступенчатым анионированием для регенерации анионитовых фильтров первой ступени следует использовать отработанные растворы едкого натра от регенерации анионитовых фильтров второй ступени.

9.9.15 Загрузку анионитовых фильтров второй ступени следует производить сильноосновным анионитом, высота загрузки должна быть от 1,5 м до 2,0 м.

Расчет анионитовых фильтров второй ступени следует производить согласно 9.9.7 и 9.9.8.

Скорость фильтрования обрабатываемой воды следует принимать от 12,0 м/час до 20,0 м/час.

9.9.16 Регенерацию анионитовых фильтров второй ступени надлежит производить раствором едкого натра концентрацией от 6% до 8%.

Скорость пропускания регенерирующего раствора должна составлять от 1,0 м/час до 1,5 м/час.

Удельный расход едкого натра на регенерацию от 7 г×экв на 1 г×экв до 8 г×экв на 1 г×экв сорбированных ионов (на 1 г×экв рабочей обменной емкости анионита).

9.9.17 Фильтры смешанного действия (ФСД) следует предусматривать после одно- или двухступенчатого ионирования воды для глубокой очистки воды и регулирования величины рН ионированной воды.

9.9.18 Расчет ФСД производится в соответствии с 9.9.7 и 9.9.8, 9.9.12 и 9.9.13, при скорости фильтрования до 50 м/час.

9.9.19 Регенерацию следует производить:

а) катионита:

- от 7% до 10%-ным раствором серной кислоты;

б) анионита:

- от 6% до 8%-ным раствором едкого натра.

Скорость пропускания регенерирующих растворов должна составлять от 1,0 м/час до 1,5 м/час. Отмывку ионитов в фильтрах необходимо производить обессоленной водой. В процессе отмывки иониты следует перемешивать сжатым воздухом.

9.9.20 Аппараты, трубопроводы и арматура установок ионообменной очистки и обессоливания сточных вод должны изготавливаться в антикоррозионном исполнении.

9.9.21 Регенерацию ионитов следует производить с фракционным отбором элюатов. Элюат следует делить от 2 до 3 фракций.

Наиболее концентрированные по извлекаемым компонентам фракции элюата следует направлять на обезвреживание, переработку, утилизацию, наименее концентрированные по извлекаемым компонентам фракции следует направлять на повторное использование в последующих циклах регенерации.