RU2768440C1 - Water softening method - Google Patents

Water softening method Download PDF

Info

Publication number
RU2768440C1
RU2768440C1 RU2021128390A RU2021128390A RU2768440C1 RU 2768440 C1 RU2768440 C1 RU 2768440C1 RU 2021128390 A RU2021128390 A RU 2021128390A RU 2021128390 A RU2021128390 A RU 2021128390A RU 2768440 C1 RU2768440 C1 RU 2768440C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
water
softening
stage
filters
Prior art date
Application number
RU2021128390A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Андреевич Тихонов
Филипп Валерьевич Никитин
Станислав Александрович Мятежников
Игорь Валерьевич Коврига
Original Assignee
Иван Андреевич Тихонов
Филипп Валерьевич Никитин
Станислав Александрович Мятежников
Игорь Валерьевич Коврига
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Андреевич Тихонов, Филипп Валерьевич Никитин, Станислав Александрович Мятежников, Игорь Валерьевич Коврига filed Critical Иван Андреевич Тихонов
Priority to RU2021128390A priority Critical patent/RU2768440C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2768440C1 publication Critical patent/RU2768440C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/75Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of water softeners
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/80Automatic regeneration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange

Abstract

FIELD: water Na-cationization.
SUBSTANCE: invention relates to technological processes of Na-cationization of water containing hardness ions, which are the cause of sludge and sedimentation in the main and auxiliary heat engineering and heat power equipment and technological pipelines, and can be used to obtain deeply softened water for use in various technological processes. The method consists in that the original hard water is preliminarily clarified, then sent to a block of Na-cation exchange filters, which consists of two filters. The source water is ensured to pass successively through two filters, as a result, the first N1 filter in the water direction works as the first softening stage, and the second N2 filter in the water direction works as the second softening stage. The hardness of softened water after the second filter is maintained at no more than 0.02 meq/l. After the end of the filter cycle of the N1 filter, the water flow is switched using solenoid valves and the N2 filter starts working as a first stage filter. In this case, the N1 filter is put into regeneration. During regeneration, only one filter is in operation. Due to the fact that the working filter, saturated with sodium salts, is at the beginning of the filter cycle, the hardness of softened water is maintained within 0.02 meq/l. Then, after the completion of the regeneration of the N1 filter, it is put into operation as the second stage of softening and provides deep water softening in case of depletion of the N2 filter to sodium salts. After the exhaustion of the N2 filter, which currently operates as the first stage, it goes into regeneration and the N1 filter becomes the first stage filter. Then the cycle repeats.
EFFECT: obtaining deeply softened water in a continuous mode of softening, using only two softening filters, as well as increasing the specific exchange capacity of the cation-exchange resin in the Na-form.
2 cl, 2 tbl, 1 ex, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к технологическим процессам Na-катионитового умягчения воды, и может быть использовано для получения глубоко умягченной воды, по принципу двухступенчатого Na-катионитового умягчения воды, для ее последующего использования в различных технологических процессах.The invention relates to technological processes of Na-cation exchange water softening, and can be used to obtain deeply softened water, according to the principle of two-stage Na-cation exchange water softening, for its subsequent use in various technological processes.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Известен способ опреснения воды (вариант), заключающийся в том, что воду предварительно осветляют, направляют в Na-катионитовые фильтры, при этом жесткость умягченной воды устанавливают в пределах 0,02-0,1 мг-экв/л, затем в умягченную воду дозируют раствор соляной кислоты, при этом количество кислоты выбирают эквивалентно количеству бикарбоната натрия, затем в декарбонизаторе из воды извлекают свободную углекислоту, далее воду последовательно направляют на ступени обратноосмотической системы обессоливания, причем процесс обратноосмотического обессоливания ведут по меньшей мере двухстадийно по линии рабочего концентрата, на первой ступени обратноосмотической системы обессоливания соотношение исходного потока к рабочему концентрату устанавливают в пределах 70-75%, затем рабочий концентрат направляют на вторую ступень обратноосмотической системы обессоливания, после второй ступени рабочий концентрат используют в качестве исходной воды для третьей ступени обратноосмотической системы обессоливания, при этом рабочее давление процесса обратноосмотического обессоливания повышают от первой ступени к последней, от 10 до 50 бар, рабочий концентрат после последней ступени обратноосмотической системы обессоливания направляют в бак-солерастворитель, куда добавляется поваренная соль, при этом солесодержание достаточного для регенерации Na-фильтра объема рабочего концентрата после последней ступени обратноосмотической системы обессоливания устанавливают в пределах 30-50 г/л, из бака-солерастворителя регенерационный соляной раствор прокачивают последовательно через анионит, а затем через катионит снизу вверх с отводом отработанного регенерационного раствора после фильтра на утилизацию (см. патент РФ на изобретение № 2655995, МПК C02F 9/08; C02F 1/42, C02F 1/44; B01D 61/12; C02F 103/04, опубл. 30.05.2018 г.).A known method of water desalination (option), which consists in the fact that the water is pre-clarified, sent to Na-cationite filters, while the hardness of the softened water is set in the range of 0.02-0.1 mg-eq / l, then the softened water is dosed hydrochloric acid solution, the amount of acid is chosen equivalent to the amount of sodium bicarbonate, then free carbon dioxide is removed from the water in the calciner, then the water is sequentially sent to the stages of the reverse osmosis desalination system, and the process of reverse osmosis desalination is carried out at least two stages along the line of the working concentrate, at the first stage reverse osmosis desalination system, the ratio of the initial flow to the working concentrate is set within 70-75%, then the working concentrate is sent to the second stage of the reverse osmosis desalination system, after the second stage the working concentrate is used as source water for the third stage of the reverse osmosis demineralization system pouring, while the operating pressure of the reverse osmosis desalination process is increased from the first stage to the last, from 10 to 50 bar, the working concentrate after the last stage of the reverse osmosis desalination system is sent to the brine tank, where sodium chloride is added, while the salinity is sufficient for regeneration of the Na filter the volume of the working concentrate after the last stage of the reverse osmosis desalination system is set within 30-50 g/l, from the saline tank the regeneration brine is pumped sequentially through the anion exchanger, and then through the cation exchanger from the bottom up with the waste regeneration solution drained after the filter for disposal (see Fig. RF patent for invention No. 2655995, IPC C02F 9/08; C02F 1/42, C02F 1/44; B01D61/12; C02F 103/04, publ. May 30, 2018).

Недостатком известного способа опреснения воды является то, что умягчение воды предполагается в одну ступень, с получением жесткости воды 0,1 мг-экв/л, что снижает эффективность процесса Na-катионитового умягчения воды в непрерывном режиме умягчения.The disadvantage of the known method of water desalination is that water softening is assumed in one stage, with water hardness of 0.1 mg-eq/l, which reduces the efficiency of the process of Na-cationic water softening in continuous softening mode.

Известен способ дегазации воды, заключающийся в том, что воду предварительно осветляют, направляют в Na-катионитовые фильтры, при этом жесткость умягченной воды поддерживают в пределах 0,02-0,1 мг-экв/л, затем в умягченную воду дозируют раствор едкого натра, при этом количество едкого натра выбирают не более 10-15% количества углекислоты в воде, затем в воду дозируют раствор сульфита натрия, при этом количество сульфита натрия выбирают исходя из концентрации растворенного кислорода в подготавливаемой воде, далее воду направляют на установку обратноосмотического обессоливания воды, при этом соотношение пермеата к исходному потоку устанавливают в пределах 75-90%, далее полученный частично обессоленный и дегазированный пермеат направляют потребителю, а концентрат сливают в канализацию (см. патент РФ на изобретение № 2686146, МПК C02F 1/20; C02F 9/02; C02F 1/42; C02F 1/44; B01D 19/00; C02F 103/04, опубл. 24.04.2019 г.).A known method of degassing water, which consists in the fact that the water is pre-clarified, sent to Na-cation exchange filters, while the hardness of the softened water is maintained within the range of 0.02-0.1 mg-eq / l, then a solution of caustic soda is dosed into the softened water , while the amount of caustic soda is chosen no more than 10-15% of the amount of carbon dioxide in the water, then a solution of sodium sulfite is dosed into the water, while the amount of sodium sulfite is chosen based on the concentration of dissolved oxygen in the prepared water, then the water is sent to the reverse osmosis water desalination unit, at the same time, the ratio of permeate to the initial flow is set within 75-90%, then the resulting partially desalted and degassed permeate is sent to the consumer, and the concentrate is poured into the sewer (see RF patent for invention No. 2686146, IPC C02F 1/20; C02F 9/02 ; C02F 1/42; C02F 1/44; B01D 19/00; C02F 103/04, published 04/24/2019).

Недостатком известного способа дегазации воды является то, что умягчение воды предполагается в одну ступень, с получением жесткости воды 0,1 мг-экв/л, что снижает эффективность процесса глубокого Na-катионитового умягчения воды в непрерывном режиме умягчения.The disadvantage of the known method of water degassing is that water softening is assumed in one stage, with water hardness of 0.1 mg-eq/l, which reduces the efficiency of the process of deep Na-cationic water softening in continuous softening mode.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является известный способ контроля работы установки Na-катионирования воды, заключающийся в том, что исходная жесткая вода подается на установку Na-катионирования, при этом жесткость полученной на выходе умягченной воды поддерживают в пределах 0,02-0,2 мг-экв/л, мониторинг качества работы установки Na-катионирования воды осуществляют непрерывно по двум измеряемым параметрам, в качестве которых используют удельную электрическую проводимость (УЭП) исходной воды и УЭП умягченной воды, и одним расчетным параметром, в качестве которого используют разницу между УЭП умягченной и исходной воды, причем в процессе работы постоянно происходит измерение величины УЭП умягченной воды при помощи датчика электропроводности с трансмиттером и измеренные значения УЭП передаются при помощи программируемого логического контроллера (ПЛК) на удаленный сервер для последующего контроля, при этом трансмиттер конвертирует измеренное значение УЭП в токовый сигнал 4-20 мА, который поступает на ПЛК, затем не реже одного раза в сутки производится измерение величины УЭП исходной воды одним и тем же датчиком электропроводности, управляя направлением потока воды при помощи электромагнитных клапанов, при этом значение УЭП исходной воды также передается на удаленный сервер, затем производится постоянное определение разницы между величинами УЭП умягченной и исходной воды, при этом постоянство значений УЭП умягченной воды и постоянство разницы между УЭП умягченной воды и исходной воды позволит судить о качестве работы установки Na-катионирования (см. патент РФ на изобретение № 2744346, МПК C02F 1/42, C02F 5/00, C02F 103/04, опубл. 05.03.2021 г.).The closest in technical essence to the proposed invention is a well-known method for controlling the operation of the Na-cationization of water, which consists in the fact that the original hard water is supplied to the Na-cationization, while the hardness of the softened water obtained at the outlet is maintained within 0.02-0 ,2 mg-eq/l, monitoring of the quality of operation of the Na-cationization of water is carried out continuously according to two measured parameters, which use the specific electrical conductivity (SEC) of the source water and the SEC of softened water, and one calculated parameter, which is used as the difference between the SEC of softened and raw water, and in the process of operation, the value of the SEC of softened water is constantly measured using an electrical conductivity sensor with a transmitter, and the measured values of the SEC are transmitted using a programmable logic controller (PLC) to a remote server for subsequent control, while the transmitter converts the measured value UE P into the current signal of 4-20 mA, which is fed to the PLC, then at least once a day the value of the SEC of the source water is measured with the same electrical conductivity sensor, controlling the direction of the water flow using electromagnetic valves, while the value of the SEC of the source water is also is transmitted to a remote server, then a constant determination of the difference between the SEC values of softened and source water is made, while the constancy of the values of the SEC of softened water and the constancy of the difference between the SEC of soft water and source water will make it possible to judge the quality of the Na-cationization unit (see Fig. RF patent for invention No. 2744346, IPC C02F 1/42, C02F 5/00, C02F 103/04, publ. 03/05/2021).

Недостатком известного способа контроля работы установки для подготовки умягченной воды является то, что по данной схеме неэффективно получать глубокоумягченную воду, так как предполагается ведение процесса умягчения только в одну ступень.The disadvantage of the known method for controlling the operation of the installation for the preparation of softened water is that according to this scheme it is inefficient to obtain deeply softened water, since the softening process is supposed to be carried out in only one stage.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является увеличение эффективности процесса глубокого Na-катионитового умягчения воды.The objective of the present invention is to increase the efficiency of the process of deep Na-cation exchange water softening.

Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является получение глубоко умягченной воды в непрерывном режиме умягчения, используя только два фильтра умягчения, а также увеличение удельной обменной емкости катионобменной смолы в Na-форме.The technical result achieved in solving this problem is the production of deeply softened water in a continuous mode of softening, using only two softening filters, as well as an increase in the specific exchange capacity of the cation-exchange resin in the Na-form.

Указанный технический результат достигается тем, что способ умягчения воды, включающий предварительное осветление исходной жесткой воды и направление на блок Na-катионитовых фильтров, отличающийся тем, что блок Na-катионитовых фильтров состоит из двух фильтров, при этом обеспечивают прохождение исходной воды последовательно через два фильтра, в результате первый по ходу воды фильтр N1 работает как первая ступень умягчения, а второй по ходу воды фильтр N2 работает как вторая ступень умягчения, причем жесткость умягченной воды после фильтра N2 поддерживают не более 0,02 мг-экв/л, после окончания фильтроцикла фильтра N1 при помощи электромагнитных клапанов происходит переключение потока воды и фильтр N2 начинает работать в качестве первой ступени, при этом фильтр N1 выводится в регенерацию, при проведении регенерации в работе находится только один фильтр, причем за счет того, что рабочий фильтр, насыщенный солями натрия, находится в начале фильтроцикла, жесткость умягченной воды поддерживают в пределах 0,02 мг-экв/л, затем после окончания регенерации фильтра N1, он включается в работу в качестве второй ступени умягчения и обеспечивает глубокое умягчение воды в случае истощения фильтра N2, работающего на данный момент в качестве первой ступени, по солям натрия, после истощения фильтра N2, он выходит в регенерацию и фильтр N1, работающий на данный момент в качестве второй ступени, становится в работу в качестве первой ступени, далее цикл повторяется.This technical result is achieved by the fact that the water softening method, including preliminary clarification of the source hard water and direction to the block of Na-cation exchange filters, characterized in that the block of Na-cation exchange filters consists of two filters, while ensuring the passage of the source water sequentially through two filters , as a result, the first filter N1 along the water flow works as the first stage of softening, and the second filter N2 works as the second stage of softening, and the hardness of the softened water after the N2 filter is maintained at no more than 0.02 mg-eq / l, after the end of the filter cycle filter N1 with the help of electromagnetic valves, the water flow is switched and the filter N2 starts working as the first stage, while the filter N1 is put into regeneration, during regeneration only one filter is in operation, and due to the fact that the working filter saturated with sodium salts , is at the beginning of the filter cycle, maintaining the hardness of the softened water they are within 0.02 mg-eq/l, then after the completion of the regeneration of the N1 filter, it is put into operation as the second stage of softening and provides deep water softening in case of depletion of the N2 filter, which is currently operating as the first stage, in terms of salts sodium, after the depletion of the N2 filter, it goes into regeneration and the N1 filter, currently operating as the second stage, becomes operational as the first stage, then the cycle repeats.

Целесообразно, фильтроцикл определять при помощи счетчика, установленного на линии умягченной воды.It is advisable to determine the filter cycle using a meter installed on the softened water line.

Используя данную схему можно получить глубокоумягченную воду с жесткостью не более 0,02 мг-экв/л. в непрерывном режиме работы используя только два Na-катиоинитового фильтра. За счет отсутствия второй отдельной ступени умягчения требуется меньше катионобменной смолы для получения такого же количества глубокоумягченной воды по сравнению с традиционной двухступенчатой системой умягчения. За счет этого происходит уменьшение количества поваренной соли для процесса регенерации катионита и, соответственно, уменьшение количества высокоминерализованных сточных вод, а также уменьшение расхода воды для регенерации катионобменной смолы.Using this scheme, it is possible to obtain deeply softened water with a hardness of not more than 0.02 mg-eq / l. in continuous operation using only two Na-cationite filters. By not having a second separate softening stage, less cation exchange resin is needed to produce the same amount of deeply softened water compared to a traditional two-stage softening system. Due to this, there is a decrease in the amount of sodium chloride for the process of regeneration of the cation exchanger and, accordingly, a decrease in the amount of highly mineralized wastewater, as well as a decrease in water consumption for the regeneration of the cation exchange resin.

Краткое описание чертежей Brief description of the drawings

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показаны: на фиг. 1 - технологическая схема системы Na-катионитового умягчения воды; на фиг. 2 - график зависимости остаточной жесткости воды после первой стадии умягчения в зависимости от количества воды прошедшего через фильтр умягчения.The essence of the invention is illustrated by drawings, which show: in Fig. 1 - technological scheme of the Na-cationic water softening system; in fig. 2 - graph of the dependence of the residual hardness of water after the first stage of softening, depending on the amount of water that has passed through the softening filter.

Обозначения на чертеже (фиг. 1) показывают следующее: 1 - фильтр умягчения N1; 2 - фильтр умягчения N2; 1-1, 2-1, 3-1 - узел, состоящий из электромагнитного и обратного клапанов, относящийся к фильтру умягчения N1; 1-2, 2-2, 3-2 - узел, состоящий из электромагнитного и обратного клапанов, относящийся к фильтру умягчения N2. Черная стрелка показывает направление потока воды, когда в качестве фильтра второй ступени выступает фильтр N1. Белая стрелка показывает направление потока воды, когда в качестве второй ступени выступает фильтр N2.The designations in the drawing (Fig. 1) show the following: 1 - softening filter N1; 2 - softening filter N2; 1-1, 2-1, 3-1 - assembly consisting of electromagnetic and non-return valves, related to softening filter N1; 1-2, 2-2, 3-2 - assembly consisting of solenoid and non-return valves, related to the N2 softening filter. The black arrow shows the direction of water flow when the N1 filter is used as the second stage filter. The white arrow indicates the direction of water flow when the second stage is the N2 filter.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Предложенный способ Na-катионитового умягчения воды осуществляют следующим образом.The proposed method of Na-cationite water softening is carried out as follows.

Способ умягчения воды, содержит следующие технологические стадии (фиг. 1). Предварительно осветленная жесткая вода поступает на установку Na-катионитового умягчения воды. Умягчение воды проходит в две стадии. На первой стадии происходит основное умягчение воды. На второй стадии происходит доумягчение. В результате получается глубокоумягченная вода с остаточной жесткостью не более 0,02 мг-экв/л.The water softening method contains the following technological stages (Fig. 1). The pre-clarified hard water is fed to the Na-cationite water softening plant. Water softening takes place in two stages. At the first stage, the main softening of water takes place. The second stage is softening. The result is deeply softened water with a residual hardness of not more than 0.02 mg-eq/l.

Система работает в непрерывном режиме. Принципиальная возможность организовать непрерывное глубокое умягчение воды в две последовательные стадии используя только два, а не четыре фильтра может быть реализована исходя из процесса работы фильтра Na-катионитового умягчения воды.The system operates continuously. The fundamental possibility to organize continuous deep water softening in two successive stages using only two rather than four filters can be realized based on the operation of the Na-cationite water softening filter.

Фильтр Na-катионитового умягчения воды состоит из полого корпуса засыпанного катионобменной смолой в Na-форме. Высота катионообменной смолы выбирается таким образом, чтобы вода, проходя по катиониту сверху вниз обменивала содержащие в ней ионы двухвалентных металлов на одновалентные ионы натрия. В результате в воде на выходе из фильтра содержатся в основном ионы натрия. Тем не менее в умягченной воде остаются многовалентные ионы кальция и магния (жесткость воды) в небольших концентрациях. Поэтому для получения глубокоумягченной воды с концентрацией солей жесткости не более 0,02 мг-экв/л традиционно используют двухступенчатое умягчение. На первой ступени умягчения получают воду с жесткостью 0,1 мг-экв/л, на второй стадии, установленной после первой стадии, 0,02 мг-экв/л или менее.The filter of Na-cationic water softening consists of a hollow body filled with cation-exchange resin in Na-form. The height of the cation-exchange resin is chosen in such a way that water, passing through the cation exchanger from top to bottom, exchanges the divalent metal ions contained in it for monovalent sodium ions. As a result, the water leaving the filter contains mainly sodium ions. Nevertheless, multivalent calcium and magnesium ions (water hardness) remain in softened water in small concentrations. Therefore, to obtain deeply softened water with a concentration of hardness salts of not more than 0.02 mg-eq/l, two-stage softening is traditionally used. At the first stage of softening, water with a hardness of 0.1 meq/l is obtained, at the second stage, installed after the first stage, 0.02 meq/l or less.

На фиг. 2 представлен график зависимости остаточной жесткости воды после первой стадии умягчения в зависимости от количества воды, прошедшего через фильтр умягчения. Как видно из графика первая треть получаемой умягченной воды имеет жесткость не более 0,02 мг-экв/л. Затем катионит начинает истощаться по ионам натрия и жесткость умягченной воды начинает возрастать. Для того чтобы использовать полностью потенциал катионита по ионам жесткости и при этом получить воду с остаточной жесткостью не более 0,02 мг-экв/л используют вторую ступень умягчения. На первой ступени умягчения процесс ведут до жесткости 0,5 мг-экв/л. Затем воду с жесткостью не более 0,5 мг-экв/л направляют на вторую ступень и умягчают до жесткости менее 0,02 мг-экв/л.In FIG. 2 shows a graph of the dependence of the residual hardness of water after the first stage of softening, depending on the amount of water that has passed through the softening filter. As can be seen from the graph, the first third of the resulting softened water has a hardness of not more than 0.02 mg-eq / l. Then the cation exchanger begins to deplete in sodium ions and the hardness of the softened water begins to increase. In order to use the full potential of the cation exchanger for hardness ions and at the same time obtain water with a residual hardness of not more than 0.02 mg-eq / l, the second stage of softening is used. At the first stage of softening, the process is carried out to a hardness of 0.5 meq/l. Then water with a hardness of not more than 0.5 meq/l is sent to the second stage and softened to a hardness of less than 0.02 meq/l.

После истощения катионита по ионам натрия производят его регенерацию концентрированным раствором поваренной соли 6-8%. Для регенерации фильтр выводят из работы.After the depletion of the cation exchanger by sodium ions, it is regenerated with a concentrated solution of sodium chloride 6-8%. For regeneration, the filter is taken out of service.

Для того, чтобы процесс умягчения воды проходил в непрерывном режиме необходимо устанавливать два фильтра на первой ступени умягчения и два фильтра на второй ступени умягчения (один в регенерации, второй в работе по каждой ступени). В результате для того, чтобы получить глубокоумягченную воду в непрерывном режиме требуется установить четыре фильтра умягчения.In order for the water softening process to take place in a continuous mode, it is necessary to install two filters at the first stage of softening and two filters at the second stage of softening (one in regeneration, the second in operation for each stage). As a result, in order to obtain deeply softened water in continuous mode, it is required to install four softening filters.

Данное изобретение позволяет получать глубокоумягченную воду, используя только два фильтра умягчения.This invention makes it possible to obtain deeply softened water using only two softening filters.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема ведения процесса умягчения воды, использующая только два фильтра. При этом жесткость полученной воды будет не более 0,02 мг-экв/л, что позволит ее использовать, например, для теплоэнергетических целей.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a water softening process using only two filters. In this case, the hardness of the resulting water will not exceed 0.02 mg-eq/l, which will allow it to be used, for example, for heat and power purposes.

Поток исходной воды разделяется на две линии. На каждой линии установлен один фильтр умягчения. В начале исходная жесткая вода при помощи системы электромагнитных клапанов направляется на фильтр N1 (1) (цифры в скобках означают номер фильтра умягчения). Клапан 1-1 открыт, клапан 1-2 закрыт. Затем вода проходит фильтр умягчения N1 и направляется на фильтр умягчения N2 (2). Клапан 3-1 закрыт, клапан 2-2 открыт. В данном случае фильтр N2 выполняет роль второй ступени умягчения. Затем вода поступает потребителю. Клапан 3-2 открыт, клапан 3-1 закрыт. Расход умягченной воды определяется при помощи импульсного расходомера, установленного на общем трубопроводе умягченной воды.The source water flow is divided into two lines. One softening filter is installed on each line. At the beginning, the original hard water is directed to filter N1 (1) by means of a system of solenoid valves (numbers in brackets indicate the number of the softening filter). Valve 1-1 is open, valve 1-2 is closed. The water then passes through the N1 softening filter and is directed to the N2 softening filter (2). Valve 3-1 is closed, valve 2-2 is open. In this case, the N2 filter acts as the second softening stage. Then the water goes to the consumer. Valve 3-2 is open, valve 3-1 is closed. The flow rate of softened water is determined using a pulse flow meter installed on the common softened water pipeline.

После того как количество воды, прошедшее через фильтр N1, станет равным установленному заранее фильтроциклу, данный фильтр выйдет в регенерацию. Регенерация фильтра в зависимости от размера может продолжаться до 2-х часов. Так как фильтр N1 не может производить умягченную воду, когда находится в процессе регенерации, то исходная вода сразу направляется на фильтр N2. Клапаны 1-1, 2-1, 3-1 закрыты. Клапаны 1-2, 3-2 открыты. В период регенерации фильтра N1 вода умягчается только в одну ступень через фильтр N2.After the amount of water that has passed through the N1 filter becomes equal to the filter cycle set in advance, this filter will go into regeneration. Filter regeneration, depending on the size, can take up to 2 hours. Since the N1 filter cannot produce softened water when it is in the process of regeneration, the raw water is immediately sent to the N2 filter. Valves 1-1, 2-1, 3-1 are closed. Valves 1-2, 3-2 are open. During the regeneration of the N1 filter, the water is softened only in one step through the N2 filter.

Так как фильтр N2 находится в самом начале своего фильтроцикла, то даже в одну ступень умягчения получается вода с жесткостью не более 0,02 мг-экв/л. После завершения процесса регенерации фильтр N1 становится в работу в качестве второй ступени умягчения, тем самым позволяя полностью использовать потенциал катионита по ионам натрия фильтра N2. Для этого режима клапаны 1-2, 2-1, 3-1 открыты, а клапаны 1-1, 2-2, 3-2 закрыты.Since the N2 filter is located at the very beginning of its filter cycle, even in one softening stage, water with a hardness of no more than 0.02 mg-eq / l is obtained. After the completion of the regeneration process, the N1 filter becomes operational as the second softening stage, thereby allowing the full use of the potential of the cation exchanger in terms of sodium ions of the N2 filter. For this mode, valves 1-2, 2-1, 3-1 are open and valves 1-1, 2-2, 3-2 are closed.

После того как завершится фильтроцикл для фильтра N2 цикл повторится. Только фильтр N2 будет выведен в регенерацию, а фильтр N1 будет производить умягченную воду в начале своего фильтроцикла, так как работая в качестве второй ступени уже на умягченной воде практически не истратит ионообменной емкости катионита. После завершения регенерации фильтра N2 он становится в работу в качестве второй ступени. И так далее.After the filter cycle for the N2 filter is completed, the cycle will repeat. Only the N2 filter will be put into regeneration, and the N1 filter will produce softened water at the beginning of its filter cycle, since working as a second stage already on softened water will practically not consume the ion exchange capacity of the cation exchanger. After completion of the regeneration of the N2 filter, it becomes operational as the second stage. Etc.

Алгоритм процесса организован таким образом, что когда работает только один фильтр (второй находится в регенерации), то этот фильтр всегда находится в начале своего фильтроцикла и позволяет получать глубокоумягченную воду.The process algorithm is organized in such a way that when only one filter is operating (the second is in regeneration), this filter is always at the beginning of its filter cycle and allows you to get deeply softened water.

В результате возможно получение глубокоумягченной воды методом Na-катионирования в непрерывном режиме, используя два, а не четыре фильтра. Сокращается использование соли за счет более полноценного использования обменной емкости катионита. Система начинает работать более эффективно, за счет того, что требуется регенерация только двух, а не четырех фильтров. Причем для регенерации используется исходная вода. В традиционных схемах для регенерации второй ступени используется вода, прошедшая через первую ступень, что уменьшает полезный фильтроцикл первой ступени. В случае, если вода имеет повышенную мутность и цветность, рекомендуется производить частное взрыхление катионита. В двухступенчатых схемах с четырьмя фильтрами вторая ступень регенерируется относительно редко и срок годности катионита в таких ступенях может быть значительно ниже, чем в первой постоянно взрыхляемой ступени. Данная схема легко автоматизируется.As a result, it is possible to obtain deeply softened water by Na-cationization in continuous mode, using two rather than four filters. The use of salt is reduced due to a more complete use of the exchange capacity of the cation exchanger. The system begins to work more efficiently, due to the fact that only two filters are required to regenerate, rather than four filters. Moreover, source water is used for regeneration. Traditional schemes regenerate the second stage using water that has passed through the first stage, which reduces the useful filter cycle of the first stage. If the water has increased turbidity and color, it is recommended to make a partial loosening of the cation exchanger. In two-stage schemes with four filters, the second stage is regenerated relatively rarely, and the shelf life of the cation exchanger in such stages can be significantly lower than in the first stage, which is constantly loosened. This scheme is easily automated.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

Пример. Применение системы Na-катионирования воды по предложенному способу водоподготовки для глубокого умягчения воды хозяйственно-питьевого водопровода. Умягченная вода подготавливается для использования в паровом котле низкого давления. Состав исходной воды представлен в таблице 1.Example. Application of the system of Na-cationization of water according to the proposed method of water treatment for deep softening of water in domestic and drinking water supply. Softened water is prepared for use in a low pressure steam boiler. The composition of the source water is presented in table 1.

Таблица 1Table 1 ПоказательIndicator Единица измеренияunit of measurement ЗначениеMeaning Общая жесткостьGeneral hardness мг-экв/лmg-eq/l 4,24.2 Общая щелочностьtotal alkalinity мг-экв/лmg-eq/l 2,52.5 Хлоридыchlorides мг/лmg/l 4848 Сульфаты sulfates мг/лmg/l 50fifty Натрий+калий sodium+potassium мг/лmg/l 1616 СолесодержаниеSalinity мг/лmg/l 341341 Железо растворенное iron dissolved мг/лmg/l 0,10.1 ОкисляемостьOxidability мг O2mg O 2 /l 4,84.8 Значение рНpH value ед. рНunits pH 6,8-7,06.8-7.0

Технологическая схема системы водоподготовки представлена на фиг. 1. Исходная вода данного состава после установки осветления воды поступает на установку глубокого Na-катионитового умягчения воды состоящую из двух фильтров. Система обеспечивает прохождение воды последовательно через два фильтра. В начале исходная вода поступает на фильтр умягчения N1, который работает как фильтр умягчения первой ступени. Затем, вода после фильтра умягчения N1 поступает на фильтр умягчения N2, который работает в данный момент как фильтр умягчения второй ступени. Положения электромагнитных клапанов: 1-1, 2-2, 3-2 открыто, 1-2, 2-1, 3-1 закрыто. После окончания фильтроцикла фильтра N1 происходит регенерация фильтра N1. Фильтр N2 начинает работать как первая ступень умягчения. После окончания регенерации фильтра N1 при помощи электромагнитных клапанов происходит переключение потока воды и фильтр N1 начинает работать как вторая ступень умягчения. Положения клапанов: 1-2, 2-1, 3-1 открыто, 1-1, 2-2, 3-2 закрыто. После окончания фильтроцикла фильтра N2 фильтр N2 выходит в регенерацию и цикл повторяется.The technological scheme of the water treatment system is shown in Fig. 1. The source water of this composition, after the installation of water clarification, enters the installation of deep Na-cationic water softening, consisting of two filters. The system ensures the passage of water through two filters in series. At the beginning, the source water enters the softening filter N1, which works as a softening filter of the first stage. Then, the water after the softening filter N1 enters the softening filter N2, which currently works as a softening filter of the second stage. Solenoid valve positions: 1-1, 2-2, 3-2 open, 1-2, 2-1, 3-1 closed. After the end of the filter cycle of the N1 filter, the N1 filter is regenerated. The N2 filter starts working as the first softening stage. After the completion of the regeneration of the N1 filter, the water flow is switched using solenoid valves and the N1 filter starts to work as the second softening stage. Valve positions: 1-2, 2-1, 3-1 open, 1-1, 2-2, 3-2 closed. After the end of the filter cycle of the N2 filter, the N2 filter goes into regeneration and the cycle repeats.

Колонны фильтров умягчения наполнены ионообменной смолой на 70% от их объема. Ионообменная смола находится изначально в Na+-форме. Ионы кальция и магния, содержащиеся в исходной воде, обмениваются в колонне в объеме катионита на ионы натрия.The softening filter columns are filled with ion-exchange resin by 70% of their volume. The ion exchange resin is initially in the Na + -form. The calcium and magnesium ions contained in the source water are exchanged in the column in the volume of the cation exchanger for sodium ions.

В таблице 2 представлен состав глубокоумягченной воды.Table 2 shows the composition of deeply softened water.

Таблица 2table 2 ПоказательIndicator Единица измеренияunit of measurement ЗначениеMeaning Общая жесткостьGeneral hardness мг-экв/лmg-eq/l 0,020.02 Общая щелочностьtotal alkalinity мг-экв/лmg-eq/l 2,52.5 Хлоридыchlorides мг/лmg/l 4848 Сульфаты sulfates мг/лmg/l 50fifty Натрий+калий sodium+potassium мг/лmg/l 112112 СолесодержаниеSalinity мг/лmg/l 363363 Железо растворенное iron dissolved мг/лmg/l менее 0,1less than 0.1 ОкисляемостьOxidability мг O2mg O 2 /l 4,84.8 Значение рНpH value ед. рНunits pH 6,8-7,06.8-7.0

Настоящее изобретение не ограничено описанным выше примером, приведенным лишь в качестве иллюстрации конкретного варианта его осуществления.The present invention is not limited to the example described above, given only as an illustration of a particular embodiment.

Предложенная простая технология глубокого Na-катионитового умягчения исходной природной воды позволяет получить значительное уменьшение стоимости водоподготовительного оборудования, повысить надежность системы умягчения, а также значительно более полное использовать потенциал ионообменной емкости катионита, соответственно, с уменьшением расхода поваренной соли на регенерацию и уменьшением количества образующихся сточных вод.The proposed simple technology of deep Na-cationite softening of the original natural water allows you to get a significant reduction in the cost of water treatment equipment, increase the reliability of the softening system, and also significantly more fully use the potential of the ion-exchange capacity of the cationite, respectively, with a decrease in the consumption of table salt for regeneration and a decrease in the amount of wastewater generated. .

Claims (2)

1. Способ умягчения воды, включающий предварительное осветление исходной жесткой воды и направление на блок Na-катионитовых фильтров, отличающийся тем, что блок Na-катионитовых фильтров состоит из двух фильтров, при этом обеспечивают прохождение исходной воды последовательно через два фильтра, в результате первый по ходу воды фильтр N1 работает как первая ступень умягчения, а второй по ходу воды фильтр N2 работает как вторая ступень умягчения, причем жесткость умягченной воды после фильтра N2 поддерживают не более 0,02 мг-экв/л, после окончания фильтроцикла фильтра N1 при помощи электромагнитных клапанов происходит переключение потока воды и фильтр N2 начинает работать в качестве первой ступени, при этом фильтр N1 выводится в регенерацию, при проведении регенерации в работе находится только один фильтр, причем за счет того, что рабочий фильтр, насыщенный солями натрия, находится в начале фильтроцикла, жесткость умягченной воды поддерживают в пределах 0,02 мг-экв/л, затем после окончания регенерации фильтра N1, он включается в работу в качестве второй ступени умягчения и обеспечивает глубокое умягчение воды в случае истощения фильтра N2, работающего на данный момент в качестве первой ступени, по солям натрия, после истощения фильтра N2, он выходит в регенерацию и фильтр N1, работающий на данный момент в качестве второй ступени, становится в работу в качестве первой ступени, далее цикл повторяется.1. Method of water softening, including preliminary clarification of the source hard water and direction to the block of Na-cation exchange filters, characterized in that the block of Na-cation exchange filters consists of two filters, while ensuring the passage of the source water sequentially through two filters, as a result, the first filter N1 works as the first stage of softening, and the second filter N2 works as the second stage of softening, and the hardness of the softened water after the N2 filter is maintained at no more than 0.02 mg-eq / l, after the end of the filter cycle of the N1 filter using electromagnetic valves, the water flow is switched and the N2 filter starts to work as the first stage, while the N1 filter is put into regeneration, during regeneration only one filter is in operation, and due to the fact that the working filter saturated with sodium salts is at the beginning of the filter cycle , the hardness of softened water is maintained within 0.02 mg-eq / l, then after I regenerate the N1 filter, it is included in the work as the second stage of softening and provides deep water softening in case of depletion of the N2 filter, which currently operates as the first stage, by sodium salts, after the depletion of the N2 filter, it goes into regeneration and the N1 filter , which is currently operating as the second stage, becomes operational as the first stage, then the cycle repeats. 2. Способ умягчения воды по п.1, отличающийся тем, что фильтроцикл определяют при помощи счетчика, установленного на линии умягченной воды.2. The method of softening water according to claim 1, characterized in that the filter cycle is determined using a meter installed on the softened water line.
RU2021128390A 2021-09-28 2021-09-28 Water softening method RU2768440C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021128390A RU2768440C1 (en) 2021-09-28 2021-09-28 Water softening method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021128390A RU2768440C1 (en) 2021-09-28 2021-09-28 Water softening method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2768440C1 true RU2768440C1 (en) 2022-03-24

Family

ID=80819440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021128390A RU2768440C1 (en) 2021-09-28 2021-09-28 Water softening method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768440C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1433902A1 (en) * 1986-03-06 1988-10-30 Ставропольский политехнический институт Method of controlling the process of continuous ion-exchange water treatment
SU1629253A1 (en) * 1988-05-25 1991-02-23 Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" Process for preconditioning water for heat-supply systems
RU45995U1 (en) * 2005-02-02 2005-06-10 Рагинов Николай Михайлович WATER TREATMENT PLANT
US7871523B2 (en) * 2005-10-17 2011-01-18 Ockert Tobias Van Niekerk Purification of water
EP2481713A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-01 Judo Wasseraufbereitung GmbH Method for operating a water softening assembly and water softening assembly for executing the method
RU2744346C1 (en) * 2020-09-15 2021-03-05 Иван Андреевич Тихонов Method for monitoring the operation of the na-cationization plant

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1433902A1 (en) * 1986-03-06 1988-10-30 Ставропольский политехнический институт Method of controlling the process of continuous ion-exchange water treatment
SU1629253A1 (en) * 1988-05-25 1991-02-23 Среднеазиатское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектно-Конструкторского Института "Внипиэнергопром" Process for preconditioning water for heat-supply systems
RU45995U1 (en) * 2005-02-02 2005-06-10 Рагинов Николай Михайлович WATER TREATMENT PLANT
US7871523B2 (en) * 2005-10-17 2011-01-18 Ockert Tobias Van Niekerk Purification of water
EP2481713A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-01 Judo Wasseraufbereitung GmbH Method for operating a water softening assembly and water softening assembly for executing the method
RU2744346C1 (en) * 2020-09-15 2021-03-05 Иван Андреевич Тихонов Method for monitoring the operation of the na-cationization plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8679347B2 (en) Multi-use high water recovery process
US9199866B2 (en) High recovery drinking water process
CN105565569A (en) Intensified deep concentration system for high-salt-content industrial wastewater and technology thereof
Čuda et al. Reverse osmosis in water treatment for boilers
CN108996791B (en) Novel process for seawater desalination and comprehensive utilization
CN104761076A (en) Reverse osmosis water purification machine-intelligent pure water forward/reverse-alternate flushing water-saving system and method
CN105439341A (en) Salt-containing wastewater treatment system and treatment method
CN104773859A (en) Reverse osmosis water purifier as well as intelligent pure water back-flushing water-saving system and intelligent pure water back-flushing water-saving method
CN103964610B (en) A kind of advanced treatment of industrial waste water method
Wittmann et al. Water treatment
RU2768440C1 (en) Water softening method
RU2686146C1 (en) Water degassing method
RU2671538C1 (en) Hydrogen water and method for producing hydrogen water
Asadi et al. An investigation on boiler feed water treatment using reverse osmosis and ion exchange by WAVE software
CN108341527B (en) High-recovery removal bitter and fishiness
Ghulaigah et al. Riyadh's reverse osmosis water treatment plants-the largest demineralization complex in the world
RU2281257C2 (en) Method of production of highly demineralized water
RU2322403C2 (en) System to prepare make-up water to be added to heat supply system
RU51996U1 (en) WATER PREPARATION SYSTEM FOR HEATING SYSTEMS
Asadi et al. The effect of HCl and H2SO4 injection to reverse osmosis on TDS and LSI for reducing fouling
Aguinaldo Application of integrated chemical precipitation and ultrafiltration as pre-treatment in seawater desalination
RU2286840C2 (en) Method for producing partially demineralized water
CN215559735U (en) Wastewater treatment system in factory
RU62923U1 (en) WATER TREATMENT PLANT
RU2246448C1 (en) Process water for production of vodka, method and plant for producing process water