Работа засыпного фильтра с химической регенерацией

К данному типу регенерируемых фильтров для воды относятся, прежде всего, ионообменные фильтры, а также фильтры-обезжелезиватели на основе фильтрующей среды Greensand, удаляющие также марганец и сероводород. Все эти фильтры сходны по своему устройству и имеют одинаковый алгоритм работы, хотя в умягчителях и обезжелезивателях используется разные регенеранты – поваренная соль и перманганат калия «марганцовка» соответственно. Алгоритм работы сложнее, чем у фильтров без химической регенерации включает следующие циклы.

1. Сервис (Service)

 

Цикл очистки воды. Неочищенная вода со входа поступает внутрь фильтра,проходит через слой фильтрующей засыпки и уже очищенная через нижний дистрибьютор и центральный стояк поступает в выходную линию. Уровень концентрированного регенерирующего раствора в баке для его хранения находится на максимальной отметке.Продолжительность – зависит от параметров воды и режима расхода (как правило, от 1 суток до 6-7 дней). Если фильтр не эксплуатируется или работает с недостаточной нагрузкой, то рекомендуется не реже, чем раз в 10 дней делать принудительную регенерацию (хотя бы только обратную промывку). В некоторых фильтрах возможность такой принудительной регенерации реализована аппаратно.

2. Обратная промывка (Backwash)

Цикл интенсивной обратной промывки фильтрующей среды. Для фильтров данного типа является предварительным этапом регенерации. Неочищенная вода с входа по центральному стояку и через нижний дистрибьютор подается снизу слоя фильтрующей засыпки в направлении, противоположном току воды в Сервисе (отсюда и название промывки –обратная), взрыхляет («поднимает») её и вымывает накопленные механические загрязнения. Загрязненная вода поступает в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но она проходит через фильтр напрямую неочищенная, поэтому пользоваться ей во время регенерации не желательно.Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для его хранения – на максимальной отметке. Продолжительность – 5-20 минут

3. Химическая регенерация (Regeneration)

Основной цикл с точки зрения восстановления фильтрующих свойств засыпки. Данный цикл состоит из двух подциклов.

3.1. Подача регенерирующего раствора (Brine rinse)

Концентрат регенерирующего раствора через засасывающую линию поступает в блок управления фильтром, где разбавляется в определенной пропорции входной водой. Полученный регенерирующий раствор проходит через слой фильтрующей засыпки, химически восстанавливая её фильтрующую способность. Отработанный регенерирующий раствор, в который перешли загрязнения, через нижний дистрибьютор и центральный стояк поступают в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но все-таки пользоваться ей на этом этапе не рекомендуется, т.к. возможно попадание загрязненной воды и регенерирующего раствора в выходную линию. Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для регенерирующего раствора снижается до момента срабатывания отсечного клапана. Продолжительность – 10-60 минут.

3.2. Смещение (Slow rinse)

Этот этап начинается после срабатывания отсечного клапана. Поступление регенерирующего раствора из бака прекращается. Вода с входа медленно (отсюда и английское название этого подцикла –«медленная промывка») поступает в фильтр в том же направлении, что и в Сервисе. При этом происходит постепенное выдавливание (смещение) регенерирующего раствора из фильтра через нижний распределитель и центральный стояк в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но она может содержать повышенное количество загрязнений и регенерирующий раствор – пользоваться ей не рекомендуется. Уровень регенерирующего раствора в баке не меняется и находится на минимальном уровне. Продолжительность – 30-60 минут.

4. Прямая промывка (Rapid rinse)

Промывка осуществляется в том же направлении, что и в Сервисе, только вода подается не на выход, а сбрасывается в дренаж. Назначение данной промывки – сбросить в дренаж остаток загрязнений и первую порцию чистой воды. Кроме того, прямая промывка за счет большой скорости потока воды (отсюда и английское название –«быстрая промывка») несколько уплотняет слой фильтрующей среды, поэтому иногда называется «укладочной». Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но пользоваться ей еще не желательно. Уровень регенерирующего раствора в баке не меняется и находится на минимальном уровне. Продолжительность – 5-10 минут.

5. Наполнение бака для регенеранта (Tank fill)

В этом цикле осуществляется заполнение входной водой бака для хранения регенерирующего раствора. Уровень раствора в баке повышается до максимальной отметки. Уровень воды в баке задается либо блоком управления фильтра, либо срабатыванием запирающего поплавкового клапана. Сперва раствор слабо концентрирован, но по мере растворения регенеранта (наличие которого в баке надо постоянно поддерживать) его концентрация достигает максимума. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется и, теоретически, ей уже можно пользоваться, т.к. из фильтра на этом этапе будет поступать нормальная очищенная вода, однако лучше дождаться конца всей регенерации.Продолжительность – 5-30 минут.

Принцип работы бака для реагента

Бак представляет собой некую емкость (1) (как правило, пластиковую) с крышкой (2). В баке может устанавливаться специальная сетка (3), на которую будет насыпаться регенерант (7). Строго говоря, без этой сетки можно обойтись, существует множество моделей баков, где сетка не используется. Самым важным узлом является шахта (4) – пластиковая труба, внутри которой смонтирована засасывающая система, включающая в свой состав поплавковый запирающий клапан(5) и шариковый отсечной клапан (6) (air-check valve). Через штуцер (9) засасывающая система соединяется с блоком управления фильтра. Переливной штуцер (10) установлен на случай отказа всех систем регулировки количества воды в баке и должен быть, в идеале, соединен с дренажной линией. Система работает следующим образом:

1) Начало работы

В бак из фильтра подается определенное количество воды (8) (в некоторых моделях первую заливку воды приходится осуществлять вручную). После этого в бак насыпается химический регенерант (7), например таблетированная поваренная соль для ионообменных умягчителей или перманганат калия («марганцовка») для окислительных фильтров-обезжелезивателей. Количество воды регулируется либо настройкой поплавкового клапана (5), либо автоматическим блоком управления фильтра (в этом случае поплавковый клапан служит дополнительной защитой от перелива) и зависит от типа фильтра и его размера (производительности), но всегда на несколько сантиметров выше уровня сетки (3), (если она есть). Очень важно, чтобы бак для регенерирующего раствора заполнялся определенным количеством воды, а не «как бог на душу положит». Например, для регенерации 1 литра смолы в ионообменном умягчителе требуется вполне определенное количество поваренной соли (NaCl). В свою очередь, поваренная соль растворяется в воде также в определенных количествах (предел растворимости порядка 300 г/л). Таким образом подбирается то количество воды, в котором растворится нужное для полноценной регенерации данного фильтра-умягчителя количество таблетированной соли. Если воды будет меньше, то в ней растворится меньше соли и ионообменная смола не восстановит в достаточной степени своей ионообменной емкости – снизится эффективность умягчения и очистки воды. Если же воды будет больше, то регенерироваться смола будет даже лучше, но при этом возрастет расход соли на каждую регенерацию и увеличатся эксплуатационные расходы на обслуживание системы водоочистки. Необходимо также, чтобы между регенерациями проходило достаточно времени для образования в баке концентрированного раствора регенеранта. С этой точки кажется, что вроде бы рациональнее применять ту же соль не в форме таблеток, а обычную – россыпью. И растворится быстрее, и дешевле. Однако не случайно соль требуется именно в прессованном виде (это могут быть не только таблетки, но и соляные брикеты в форме «подушечек» или капсул и просто прессованная и затем колотая на куски в несколько сантиметров, как щебенка, поваренная соль). Дело в том, что соль россыпью не растворяется в воде мгновенно, зато очень быстро слеживается в монолитный ком. Такой ком не только будет иметь площадь поверхности, значительно меньшую, чем такое же по весу количество соли в таблетках, а значит и будет гораздо медленнее растворяться. Он может «нарасти» вокруг шахты(4) с засасывающей системой и таким образом полностью блокировать работу системы регенерации фильтра, что неизбежно приведет к его выходу из строя.

2) Регенерация

Во время цикла регенерации раствор из бака через засасывающую систему начинает поступать в блок управления фильтром. Там регенерирующий раствор в определенной пропорции разбавляется водой и используется далее в процессе химической регенерации фильтрующей среды, применяемой в данном типе засыпного фильтра. По мере засасывания регенерирующего раствора, его уровень в баке начинает понижаться. Это происходит до тех пор, пока не сработает шариковый отсечной клапан (6), т.е. шарик не сядет плотно в седло и не перекроет поток. Это сделано для того, чтобы не допустить попадания воздуха в засасывающую линию. (3) Наполнение водой В этом цикле, после окончания регенерации фильтра, в бак начинает подаваться вода из блока управления фильтром. Вода поступает через ту же засасывающую линию, только теперь «в обратном направлении» – через штуцер (9) и отсечной клапан (6). Поступление воды прекращается либо по команде блока управления фильтром, либо при срабатывании поплавкового клапана (5), который, всплыв до определенного уровня, перекрывает подачу воды в бак. Со временем в этой воде опять раствориться нужное количество соли и процесс повториться при следующей регенерации. Данная система очень проста и надежна. Надо только не забывать поддерживать в баке запас регенеранта. При этом не надо бояться «пересыпать». Насыпать можно хоть по самый край бака – все равно, больше чем надо не растворится. Однако уровень регенеранта надо периодически контролировать. Критерий прост – наверху всегда должен сухой регенерант.

3) Наполнение водой

В этом цикле, после окончания регенерации фильтра, в бак начинает подаваться вода из блока управления фильтром. Вода поступает через ту же засасывающую линию, только теперь «в обратном направлении» – через штуцер (9) и отсечной клапан (6). Поступление воды прекращается либо по команде блока управления фильтром, либо при срабатывании поплавкового клапана (5), который, всплыв до определенного уровня, перекрывает подачу воды в бак. Со временем в этой воде опять раствориться нужное количество соли и процесс повториться при следующей регенерации. Данная система очень проста и надежна. Надо только не забывать поддерживать в баке запас регенеранта. При этом не надо бояться «пересыпать». Насыпать можно хоть по самый край бака – все равно, больше чем надо не растворится. Однако уровень регенеранта надо периодически контролировать. Критерий прост – наверху всегда должен сухой регенерант.