Процес безперервної регенерації сорбентів при очищенні води - ECKER
1. Процес безперервної регенерації сорбентів при очищенні води, характеризується що,
а) вода, що підлягає очищенню, тече вертикально знизу вгору через реактор, наповнений сорбентом,
б) сорбент у нижній зоні реактора безперервно подається з реактора в блок регенерації за допомогою пневматичного транспортувального пристрою,
в) сорбент біологічно регенерується в установці регенерації,
г) регенерований сорбент промивають у шайбі,
д) регенерований сорбент транспортується у верхню зону реактора за допомогою пневматичного транспортувального пристрою.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сорбентом є активоване вугілля.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сорбент являє собою іонообмінник.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сорбент являє собою природний або синтетичний цеоліт.
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в якості сорбенту використовують суміш різних матеріалів.
6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що пневматичний транспортувальний пристрій, що використовується під b, є мамонтовим насосом.
Винахід відноситься до способу безперервної регенерації сорбентів при очищенні води.
Очищення води потрібно в багатьох областях. Прикладами є очищення питної води, очищення забруднених підземних вод, очищення промислових стічних вод або виробництво знесоленої води для певних технічних цілей.
Часто практикується метод - використання сорбентів. Зазвичай сорбенти розташовані у вигляді гранул у фільтрах, через які протікає вода, що очищається. Сорбенти - це всі матеріали, здатні фіксувати певні речовини, що містяться у воді, і таким чином виводити їх з води. Фіксація може відбуватися, наприклад, фізичною адсорбцією, хемосорбцією або іонним обміном. До сорбентів належать, наприклад, активоване вугілля, природні та синтетичні цеоліти та іонообмінники. Активоване вугілля підходить для виведення з води багатьох органічних речовин. Цеоліти використовуються для виведення багатьох різних речовин. Їх значення у видаленні амонію надзвичайне. Іонообмінники використовуються для видалення численних речовин, які є у вигляді іонів у воді. Наприклад, їх часто використовують для видалення іонів важких металів.
Що стосується речовин, що підлягають виведенню з води, сорбенти мають обмежену здатність поглинання, що означає, що через передбачуваний проміжок часу вони завантажуються речовинами, поглинутими з води, що підлягає очищенню, і подальше поглинання цих речовин вже неможливо або можливо лише в неадекватній мірі . Потім слід замінити сорбенти.
Багато сорбентів можна регенерувати, а це означає, що первісна властивість закріплювати певні речовини у воді може бути відновлена шляхом відповідної обробки. Потім регенеровані сорбенти можуть знову використовуватися для очищення води.
Відомо багато процесів регенерації. Відомий метод - це регенерація активованого вугілля шляхом термічної обробки. Термічна обробка часто проводиться в обертових печах із сухим нагріванням. Для цього фільтр зазвичай спорожняють завантаженим активованим вугіллям і наповнюють свіжим незавантаженим активованим вугіллям. Активоване вугілля, видалене з фільтра, може бути використане знову пізніше після регенерації.
Іонообмінники здебільшого регенеруються шляхом промивання кислотами або лугами. Фільтр із завантаженими іонообмінниками відокремлюється від процесу очищення води і промивається розчином для регенерації протягом певного часу. Потім промивається чистою водою і фільтр знову включається в процес очищення води.
Відомі різні методи регенерації цеолітів. Загальновідома дистиляція пари або регенерація розчином, що містить хлорид натрію та гідроксид натрію.
DE-4231328 описує процес, при якому амоній видаляється адсорбцією на цеолітах в не забиваючому іонообміннику, причому цеоліти потім очищаються в реакторі нітрифікації.
M. J. Semmens, T. S. Porter у журналі WPCF 51 No. 12 (1979) 2928 описують метод, при якому амоній адсорбується на цеолітах у колонці, а цеоліти регенеруються шляхом перекачування через колонку активного мулу, що містить нітрифікуючі бактерії та нітрат натрію. У цьому процесі регенерації необхідні високі витрати для псевдозрідження шару, щоб запобігти засміченню колони бактеріями.
Відповідно до DE-19934409, концентрацію амонію у амонійвмісних водних розчинах можна зменшити, пропускаючи їх через реактор, що містить адсорбенти. Адсорбентом може бути цеоліт. Регенерація відбувається шляхом транспортування активного мулу, що містить розчинену сіль, через реактор. Під час регенерації газ проходить через реактор знизу, таким чином запобігаючи засміченню.
DE-19747444 описує спосіб селективного виведення аміаку або іонів амонію з водного розчину, при цьому розчин пропускають на першому робочому етапі через щонайменше одну адсорбційну колону, заповнену адсорбентом. Потім завантажений адсорбент регенерується за допомогою розчину для регенерації, який циркулює над завантаженим адсорбентом. Використовуваний розчин для регенерації переважно являє собою суспензію, яка містить матеріал-носій - активний мул, заселений нітрифікуючими бактеріями. Регенерацію, а також дегазацію регенерату, збагаченого аміаком - для відокремлення аміаку - бажано проводити при підвищеній температурі. Цеоліти використовують як адсорбенти.
Для всіх вищезазначених методів спільним є те, що або фільтри потрібно повністю спорожнити, або фільтри потрібно від’єднати від процесу очищення води з метою промивання. Для цього необхідно перервати процес очищення води або забезпечити додатковий фільтр. Регенерація також вимагає значних технічних та кадрових зусиль кожного разу.
DE-3903343 розкриває спосіб очищення стічних вод за допомогою іонообмінних смол, при якому стічна вода вертикально тече через завантажувальні контейнери, заповнені іонообмінними смолами. Для регенерації смоли виводяться з нижньої області завантажувального контейнера в контейнер для регенерації, регенеруються там, а потім подаються назад у верхню область завантажувального контейнера.
DE-2060240 описує процес безперервної обробки води за допомогою іонообмінної маси, що циркулює через завантажувальний киплячий шар, регенеруючого киплячого шару та промивного киплячого шару, при якому необроблена вода перетворюється у матеріальну воду після проходження через завантажувальний киплячий шар, розчин регенеранта після проходження через регенеруючий киплячий шар і промивання киплячого шару після проходження через промивний киплячий шар може використовуватися для транспортування іонообмінної маси.
EP-0179542 описує постійно діючий процес видалення амонійного азоту з води. Тут цеолітовий іонообмінний матеріал безперервно циркулює у твердому потоці через зону іонообміну та зону регенерації. В зоні іонообміну потік твердих речовин переходить у протилежний спосіб до рідкої води, що містить амонійний азот. Час контакту розмірено так, що амонійний азот принаймні частково видаляється з рідкої води.
В зоні регенерації завантажений цеолітовий іонообмінний матеріал нагрівається до 350 ° С-650 ° С, і через нього протікає кисневмісний газ у протитоці. Часу достатньо, щоб хоча б частково видалити амонійний азот.
US-5,614,100 описує спосіб очищення стічних вод, що містять нафту, жири, іноді іони заліза та розчинені вуглеводні, такі як BTEX. Лікування відбувається у 2 етапи. Спочатку видаляються олії та жири. Потім розчинені вуглеводні видаляють адсорбцією в протитоці порошкоподібними смолистими полімерними адсорбентами в зоні обміну, переважно за відсутності іонів заліза. Навантажені адсорбенти регенеруються і безперервно циркулюють до зони обміну.
У патенті США №27572,848 описаний спосіб змішаної регенерації іонообмінного матеріалу з іонами Н і Na. Матеріал безперервно рухається вниз самопливом через 3 взаємопов’язані зони, зону регенерації Na, зону регенерації H та зону промивання.
Вода тече в протитоці і служить промивною водою в нижній частині, потім безперервно змішується з концентрованим кислим розчином для регенерації на шляху вгору і стає розчином для регенерації кислоти середньої концентрації, проходячи через зону регенерації Н На подальшому шляху розчин постійно змішують з розчином для регенерації солі і таким чином кондиціонують як розчин для регенерації солі.
Іонообмінний матеріал може циркулювати між зоною очищення води та зоною регенерації.
Завданням винаходу є створення способу, при якому сорбенти можуть постійно регенеруватися під час процесу очищення води. Слід уникати дорогого спорожнення фільтрів або промивання та повторного промивання фільтрів для регенерації. Метод повинен бути економічним та надійним у здійсненні.
Завдання досягається наступним способом згідно винаходу:
- а) вода, що підлягає очищенню, протікає через реактор, що містить сорбент, знизу вгору
- б) сорбент у нижній частині реактора безперервно подається з реактора в блок регенерації за допомогою пневматичного транспортувального пристрою
- в) сорбент біологічно регенерується в установці регенерації
- г) регенерований сорбент промивають у шайбі
- д) регенерований сорбент транспортується у верхню зону реактора за допомогою пневматичного транспортувального пристрою.
Під реактором слід розуміти всі контейнери, які можна заповнити сорбентом і через які вода може рівномірно протікати. Під пневматичними транспортувальними пристроями слід розуміти транспортні пристрої, які здійснюють транспортування матеріалу за допомогою газового потоку. Наприклад, це може бути мамонтський насос або інжекторний вентилятор. Під постійним транспортуванням слід розуміти безперебійне транспортування або транспортування в певній паузі та інтервали транспортування.
Блок регенерації повинен бути пристроєм, в якому сорбенти регенеруються за допомогою біологічного процесу і таким чином відновлюють свою первісну властивість фіксувати певні речовини з води. Це можна використовувати, наприклад, для видалення амонію з насичених амонієм цеолітів.