Фильтр смешанного действия

Все фильтры смешанного действия применяются с целью получения полностью обессоленной, деминерализованной, умягчённой качественной воды, которая отвечает особо жёстким, самым строгим требованиям, предъявляемым на производствах, в сфере теплоэнергетики.

Установки данного типа предназначены для удаления из прошедшей первичную обработку воды анионов (ионов с отрицательными зарядами) кремниевой кислоты, а также катионов (положительно заряженных ионов) калия и натрия – K и Na.

В качестве фильтрующего материала применяется специальная зернистая загрузка, называемая ионитом. Это особая ионообменная смола, которая представляет собой смесь катионита и анионита, имеющих искусственное, то есть синтетическое либо естественное, природное происхождение.

Фильтр ФСД обычно устанавливается в качестве последней или второй ступени в многокомпонентной водоподготовительной системе и монтируется после установок обратного осмоса (стандартного либо двухступенчатого) либо после устройств первичного ионного обмена H-OH. В многоступенчатые схемы при их проектировании также могут включаться другие способы водоочистки, например, ФСУ, что расшифровывается «фильтры сорбционные угольные».

Важно знать! Фактически один фильтр ФСД выполняет функции двух OH- и H-ионитных установок, используемых последовательно, то есть заменяет две ступени подготовки.

Назначение ФСД – это полное умягчение, глубокое обессоливание, обескремнивание, качественная деминерализация воды (как правило, предварительно умягчённой и частично обессоленной).

Применение обрабатываемой воды, проходящей очистку в фильтрах смешанного действия, довольно широкое. Оно включает промышленность, теплоэнергетику, исследовательскую деятельность, разные производства. Такая вода используется в следующих сферах:

• фармацевтика – получение фармацевтической продукции, например, медикаментозных препаратов, очищенных растворов для инъекций или капельных вливаний;
• производства, которые требуют применения воды с определёнными значениями электропроводности;
• лаборатории – подготовка водных чистых сред, используемых для анализов, выращивания культур, проведения испытаний и опытов;
• теплоснабжение многоквартирных домов, промышленных предприятий: фильтрация или доочистка турбинного конденсата на электростанциях, подготовка добавочной воды для питания паровых мощных котлов, вырабатывающих пар высокого либо среднего давления;
• прочие промышленные, теплоэнергетические или иные технологии, для реализации которых требуются большие объёмы сверхчистой обессоленной воды.

Полезная информация! Практически в таких же областях применяют ФИПА. Данная аббревиатура обозначает фильтры ионитные параллельно-точные, которые в процессе натрий-водород-катионирования извлекают из входящих водных потоков катионы магния и кальция, провоцирующие высокую жидкость. Схожие сферы применения имеют ФОВ – фильтры осветлительные вертикальные, удаляющие механические, органические и иные примеси разных размеров и степеней дисперсности.

Принцип действия ФИСД основан на ионном замещении, которое происходит при напорной фильтрации исходной воды. Она во время работы фильтра под определённым давлением, поддерживаемым в водопроводной системе или дополнительно создаваемым насосом, пропускается через слой зернистой ионообменной загрузки. В роли последней используются тщательно отсортированные иониты. Это зёрна, которые имеют небольшую разницу гравиметрического состава, то есть являются монодисперсными.

При этом частицы катионита по размеру должны быть больше фрагментов анионита. Это необходимо для сохранения оптимального положения слоёв. При взрыхлении и дальнейшем ослаблении водного потока катионит должен осаждаться и располагаться внизу. А вверху должен находиться анионит.

В фильтрах смешанного действия, в отличие от классических анионитных и катионитных, катионит и анионит действуют одновременно, так как расположены внутри одной ёмкости. Две эти смолы перед стартом очистки смешиваются подаваемым в корпус сжатым воздухом. С помощью такого воздействия все зёрна сближаются и работают так, как бесконечное количество идущих друг за другом катионитовых и анионитовых отдельных небольших установок.

В конструкции предусмотрены подающие обрабатываемую воду распределительные устройства, находящийся на границе катионита и анионита промежуточный коллектор, а также дренажная система. Иониты подбираются с учётом необходимости сохранения их соразмерности и объёма. Пребывая во влажном состоянии, засыпанная в корпус катионитная масса должна быть больше анионитной.

На дне установки имеется подающее сжатый воздух оборудование, которое после завершения регенерации рыхлит и активно перемешивает смолу. При восстановлении рабочего ресурса загрузки кислотный или щелочной регенерирующий раствор направляется из нижнего дренажного устройства. Отводится он посредством распределительной промежуточной системы. В это же время для исключения попадания активных химических веществ в анионит через его слой сверху вниз пропускают обессоленный обработанный водный поток, который после окончания промывки выводится тоже через участок промежуточного коллектора.

После регенерации катионит подвергается отмывке, сочетаемой с одновременно проходящим восстановлением анионита. Щелочной раствор подаётся из верхнего распределительного устройства, находящегося вверху над анионитной зернистой засыпкой. Отводится данный раствор распределительной промежуточной системой.

С целью отмывки катионита раствором кислоты последний направляется снизу вверх. Далее раствором щёлочи отмывается и анионит. Затем аниониты сжатым воздушным потоком перемешиваются и полностью освобождаются от остаточных продуктов восстановления.

Для полноценной регенерации загрузка разделяется гидравлическим способом благодаря различающимся плотностям тяжёлого катионита и более лёгкого анионита. Иониты восстанавливаются раздельно. Для катионита используют раствор на основе соляной кислоты. А анионит подвергается обработке раствором едкого натрия. Когда регенерация окончена, слои отмываются очищенной деминерализованной водой и подаваемым под давлением сжатым воздухом смешиваются.

ФСД по наличию цикла регенерации делятся на регенерируемые и нерегенерируемые. Первые могут регенерироваться: смолы в них после промывок восстанавливающими растворами снова готовы к работе и могут служить много лет. В нерегенерируемых установках срок службы анионитов ограничен, так как они не восстанавливаются, а после исчерпания рабочего ресурса утилизируются.

По особенностям регенерации выделяют два типа:

• ФИСДНР. Это фильтры с наружной, то есть выносной регенерацией. Они функционируют с отдельными регенераторами, бывают двух- и трёхпоточными.
• ФИСДВР. Фильтр смешанного действия с внутренней регенерационной системой имеет сборно-распределительное среднее устройство. В такой установке растворы для регенерации готовятся и подаются на смолу непосредственно в станции.

Фильтр внутреннего действия с внутренней регенерационной системой функционирует со сменой следующих рабочих циклов:

1. Фильтрация. В этот основной период происходит обессоливание, при котором водный поток направляется с давлением, не превышающим 0,6 мПа, и пропускается по направлению сверху вниз через перемешанные гранулы катионита и анионита. В раствор переходят и связываются в молекулы H2O положительные ионы водорода (H) и ионы гидроксида OH с отрицательными зарядами. В ходе такой подготовки воды осуществляется удаление кремния с глубоким, полным обессоливанием.
2. Взрыхление шихты, то есть смеси катионита и анионита. Загрузка разрыхляется снизу вверх. При этом происходит разделение нижнего катионитного слоя и верхнего анионитного.
3. Регенерация. Она, в зависимости от вида фильтра, наружная либо внешняя. На данном этапе через загрузку проходят восстанавливающие жидкости. Для анионита это раствор NaOH, а для катионита – H2SO Регенерация может осуществляться как поочерёдно, так и в одно время.
4. Отмывка. Ей подвергается и катионит, и анионит. Отмывание одномоментно или поочерёдно по направлению пропуска выполняется для удаления продуктов регенерации, которые не должны подаваться потребителям.
5. Перемешивание загрузки. Оно осуществляется снизу вверх воздушной подаваемой под давлением смесью входящих в состав воздуха газов (кислорода, азота, некоторых других).
6. Сброс первого образовавшегося фильтрата. Выполняется подача первой порции прошедшей фильтрование воды.

Фильтр ионитный, работающий по принципу смешанного действия (ФИСД), в зависимости от комплектации, включает в себя следующие части и элементы:

• Корпус фильтра. Он может быть выполнен из сваренного листа металла, как правило, нержавеющей стали – сплава железа с легирующими и антикоррозионными добавками типа углерода. Другой вариант – обечайка цилиндрической формы с днищами. В последнее время часто используются корпусы из комбинированных, полимерных материалов, например, полипропилена, стеклопластика, армированного полиэстера. Резервуар имеет смотровые окна для контроля процесса. Внутренняя поверхность корпуса для защиты от коррозии может покрываться резиной, полиуретаном, эпоксидной смолой, консервирующим грунтом.
• Опоры для устойчивого монтажа на фундаменте.
• Верхнее распределительное устройство и нижнее. Оборудование смешанного действия с внутренней регенерацией также включает распределительное среднее устройство.
• Различные датчики: электропроводности, манометр, расхода.
• Накопительный бак, оснащаемый датчиками фактического уровня.
• Элементы регулирующей и запорной арматуры.
• Зона подготовки восстанавливающих реагентов, то есть регенерационных растворов.
• Трубопровод, входящий в обвязку.
• Отборники проб для их анализа.
• Насосные станции для создания и поддержания постоянного давления.

Чтобы заказать подходящий фильтрующий аппарат смешанного действия в компании, занимающейся поставкой такого оборудования, нужно знать несколько важных рабочих параметров, а именно:

• Производительность, то есть скорость подачи. Это объём обессоленной воды, выдаваемый за определённый промежуток времени. Обычно параметр измеряется в кубических метрах или литрах в час. Он зависит от объёмов потребления. На промышленных предприятиях он гораздо больше, чем в домашних условиях.
• Объём загрузки. Он в технических документах указывается отдельно для катионита и анионита.
• Обменная рабочая ёмкость. Иными словами, это рабочий ресурс, который следует определять с учётом состава воды, в частности общего солесодержания.
• Расход регенерирующего реагентного раствора. Он зависит от щёлочности воды, кислотности среды (pH), уровня содержания удаляемых веществ.
• Габариты установки. Это высота и диаметр корпуса.

Важно! От всех этих параметров напрямую зависит цена фильтра. Так, чем более производительная фильтрующая установка, тем выше стоимость.

Чтобы результаты эксплуатации фильтра смешанного действия соответствовали проектным расчётам и ожидаемому эффекту, нужно соблюдать и поддерживать некоторые условия:

• Давление воды до её обработки должно находиться в диапазоне от 1,5 атмосфер до максимальных 4.
• Электрические характеристики. Напряжение составляет 380 вольт, мощность – от 1 кВт до 45, а частота равна 50 Гц.
• Температура в помещении, в котором выполнен монтаж оборудования, составляет от 5 градусов Цельсия до 35℃.
• Наличие организованной дренажной системы, а также подходящего накопительного резервуара.
• Первичное обессоливание воды до её входа в установку ФСД. Оно необходимо для достижения нужных параметров и снижения частоты выполнения восстановления смолы.

Фильтрующие установки смешанного действия с внутренней регенерацией или с выносной имеют несколько достоинств:

• Долговечность. На некоторых объектах установки эффективно работают до 20-25 лет даже в активном, интенсивном режиме без поломок и аварийных ситуаций.
• Прочность. Оборудование выдерживает высокие механические нагрузки.
• Производительность, эффективность. Водоподготовительное оборудование смешанного действия обеспечивает готовой водой, которая на 100% соответствует техническим условиям, действующим нормам или требованиям заказчика.
• Сервисное обслуживание без сложных манипуляций и специальных навыков.
• Автоматизированная работа. Она возможна благодаря современным решениям. Актуальные модели способны функционировать автономно, так как многие процессы очистки воды и регенерации смолы проходят без участия пользователя, по предварительно установленным настройкам и командам, подаваемым с блока управления главным узлам и механизмам.
• Относительно небольшие габариты. Они меньше размеров многоступенчатых ионообменных установок, которые состоят из нескольких больших колонн.

Низкое качество воды может спровоцировать множество негативных последствий, особенно если важно соответствие высоким требованиям. Чтобы эффективно организовать водоподготовку, используют фильтры смешанного действия. Они хорошо справляются с задачами деминерализации и обессоливания, подходят для промышленного и бытового применения, демонстрируют высокое качество очистки.