Модернизация оборудования водоподготовки ликероводочных производств
Б. Е. РЯБЧИКОВ , М. Р. ПЕТРОВ , В. В. ТУГОЛУКОВ
Многие предприятия используют установки водоподготовки, основанные на устаревших фильтрах отечественного производства с ручным управлением. Механическая фильтрация и частичное обезжелезивание воды осуществляют на песке, а для умягчения воды часто применяют сульфоуголь. Иногда, при работе на водопроводной воде для упрощения и понижения стоимости конструкций эти операции совмещают. Такие аппараты с трудом обеспечивают необходимое качество воды, потребляют большое количество соли на регенерацию, требуют больших затрат ручного труда.
Специалисты наших компаний использовали отдельные узлы существующего оборудования и создали высокоэффективные автоматизированные установки водоподготовки.
На водочном заводе в г. Железнодорожный Московской области вода из городского водопровода поступает низкого качества (см. таблицу). Ранее для умягчения воды на предприятии использовали оборудование, состоящее из фильтра диаметром 1000 мм, высотой 2450 мм и обеспечивающего объем загрузки сульфоугля 1,2 м3; емкость - солерастворитель 700 x 2500 x 1500 мм. Фильтр регенерировали вручную переключением вентилей, соль растворяли также перемешиванием вручную. Качество очищенной воды по жесткости, щелочности и содержанию железа было нестабильным и не соответствовало ТИ 10-04-03-09-88. Это было связано с неточным подбором производительности насосов и режима регенерации сульфоугля .
Чтобы обеспечить предприятия водой высокого качества, была разработана установка, которая состояла из узлов обезжелезивания, умягчения воды и корректировки щелочности с использованием высокоэффективных современных загрузок (см. рис. 1). Функционирование водоподготовительного аппарата осуществляли автоматическими контроллерами и блоками управления без обслуживающего персонала.
Рис . 1. Схема установки водоподготовки :
1 — установка обезжелезивания ; 2 — блок управления фильтром обезжелезивания с выводом на регенерацию в заданное время ; 3,4,5 — установка умягчения воды ; 4 — блок управления процессом регенерации фильтра умягчения со счетчиком воды , включающим фильтр на регенерацию ; 6 — насос - дозатор соляной кислоты ; 7 — расходная емкость с кислотой ; 8 — реле протока ; 9 — блок управления насосом , компрессором и подачей воздуха в трубопровод исходной воды ; 10 — компрессор с ресивером и с системой автоматики ; 11 — стабилизатор давления воды в водопроводе ; 12 — контрольные манометры ; шаровые краны для отключения отдельных аппаратов ; 13 — пробоотборники .
Основные характеристики установки
Режим работы .......................................................................................... Автоматический
Производительность , м3/ч :
номинальная .............................................................................................................. 7,5
максимальная ..............................................................................................................12
Рабочее напряжение электрической сети ..........................................220 ± 10 % В , 50 Гц
Давление воды на входе в установку , атм ......................... не менее 2,5 и не более 8,0
Занимаемая площадь, м2 .....................................................................................2,0 x 3,5
Техническая характеристика установки механической фильтрации и обезжелезивания BF -1000Т
Режим работы .......................................................................................... Автоматический
с включением регенерации по таймеру Линейная скорость фильтрации
при номинальном режиме , м/ч ...................................................................................10
Потери напора, атм ..................................................................................................0,6-1,0
Габариты фильтра (диаметр, высота ), мм ...................................................... 1000, 2780
Объем фильтрующей загрузки, л ..................................................................................800
Техническая характеристика ионообменной установки SF -2469 M -285 S
Режим работы ......................................... Автоматический с включением регенерации
по счетчику расхода воды скорость раствора
при номинальном режиме :
линейная , м/ч ................................................................................................................25
объемная, м3/ м3ч ...........................................................................................................40
Потери напора, атм ..................................................................................................0,6-1,0
Габариты ( диаметр , высота ), мм :
фильтра ............................................................................................................... 610, 2030
бака - солерастворителя ......................................................................................740, 1110
Загрузка ........................................................ сильнокислотный катионит Purolite - C -100 E
Объем загрузки , л ...........................................................................................................300
Масса в сборе, кг ............................................................................................................ 410
Рабочая обменная емкость фильтра при дозе соли на регенерацию
80-150 г / л смолы, г - экв .....................................................................................280-340
Низкое качество питательной воды и нестабильность давления на входе в водоподготовительную установку потребовали тщательного расчета ее узлов и введения стабилизатора давления. Создавая оптимальный вариант реконструкции системы водоподготовки по стоимости и эффективности, выбрали эксплуатируемый на предприятии корпус фильтра для узла обезжелезивания воды с соответствующей переобвязкой и установкой блока автоматической регенерации. Узлы ионообменного умягчения воды и корректировки щелочности устанавливали заново. Для трубопроводов и запорной арматуры использовали материалы ПВХ, рабочих шаровых кранов и автоматических головок фильтров — латунь , корпуса фильтра обезжелезивания — ст -3, корпуса ионообменного фильтра - стеклопластик, плакированный пищевым ПЭ, солерастворитель - ПЭ. Все материалы сертифицированы и предназначены для применения в питьевом водоснабжении и пищевой промышленности.
Из существовавшего на предприятии водоподготовительного оборудования был использован только корпус фильтра диаметром 1000 мм c дренажной системой. Все старые стальные трубопроводы были демонтированы и заменены трубопроводами из ПВХ. Для управления режимами регенерации фильтра смонтирована система гидроклапанов с программатором барабанного типа Fleck -3150 F. Для улучшения очистки исходной воды от железа фильтрующую загрузку (сульфоугль) сменили специальным каталитическим материалом Birm и ввели предварительную аэрацию исходной воды в потоке.
В процессе работы установки вода из водопровода через стабилизатор давления поступает в блок управления 2. В трубопровод под давлением от компрессора 10 вводится сжатый воздух. При реакции, содержащегося в воздухе кислорода с двухвалентным железом в воде, оно окисляется до трехвалентного состояния. В результате гидролиза образуется нерастворимое соединение - гидроокись железа. Воздух от ресивера компрессора вводят через электромагнитный клапан, который управляется реле протока в тот момент, когда отбирают воду из установки.
В блоке 2 автоматического управления работой фильтра расположены программно - временное устройство, обеспечивающее необходимую продолжительность работы фильтра в режиме фильтрации, проведение в заданное время регенерации (взрыхления) загрузки и ее отмывки, многоходовой гидроклапан с электроприводом.
В процессе фильтрации вода с окисленным железом из блока управления 2 поступает в верхнюю часть фильтра 1, где проходит сверху вниз через слой каталитической загрузки Birm, очищаясь от железа и взвешенных частиц, и по расположенному внизу дренажу выходит через блок управления 2.
Нерастворившийся в воде воздух собирается в верхней части фильтра и удаляется из него через автоматический воздухоотделительный клапан .
Далее воду через запорные краны подают в блок управления 4 фильтра умягчения воды 3. Здесь расположены счетчик расхода очищенной воды, программно - временное устройство, обеспечивающее проведение регенерации катионита, его отмывки и взрыхления, а также многоходовой клапан с электроприводом.
При работе оборудования в режиме умягчения вода из блока управления 4 поступает в корпус фильтра 3, где ее очищают сверху вниз через слой сильнокислотного катионита в Na - форме, избавляя от солей жесткости. Вода выходит через расположенный внизу фильтра дренаж, а далее поступает в цеховые сборники воды. После фильтра установлен пробоотборник для отбора проб воды. Насыщенный раствор соли готовят автоматически в солерастворителе 5 .
После насыщения емкости ионообменного материала катионами кальция и магния, необходима его регенерация. При выполнении пуско - наладочных работ был определен объем воды с заданной жесткостью, который можно пропустить через фильтр умягчения. В блоке управления 4 ввели норму, при увеличении которой фильтр автоматически переключается в режим регенерации катионита. Операция включает взрыхление с подачей воды снизу вверх для удаления задержанных взвесей и измельченных частиц катионита; пропуск регенерационного раствора 7-10%- ного NaCl, полученного в эжекторе подсосом из бака - солерастворителя концентрированного 26% раствора; медленную и быструю отмывку сверху вниз; подачу в бак - растворитель заданного объема умягченной воды .
Управление водоподготовительной установкой полностью автоматизировано. Все входные краны открыты, аппараты находятся под давлением и задача персонала в процессе работы - открыть краны для заполнения емкостей. При движении очищенной воды через реле протока 8 подается сигнал на блок управления 9, где смонтирована система включения насоса - дозатора 6 и компрессора 10, а также клапан подачи сжатого воздуха в трубопровод исходной воды и регулировки давления воздуха на перемешивание раствора в солерастворителе .
Для корректировки щелочности очищенной воды подают соляную кислоту насосом - дозатором 6 , расход которой определяют при наладке. Компрессор 10 снабжен ресивером и автоматическим поддержанием давления воздуха 4 – 6 атм .
Четырехлетняя эксплуатация установки показала ее высокую надежность и грамотное решение технических задач. Качество воды всегда удовлетворяло требования технических инструкций. Жесткость воды не превышала 0,1 мг·экв/л, содержание железа — 0,1 мг / л.
Высокая надежность работы оборудования в дальнейшем позволила внедрить установку обратного осмоса, которая способствовала снижению солесодержания и тем самым обеспечила выпуск высококачественной продукции, соответствующей требованиям экспортируемых напитков .
Данный подход к модернизации водоподготовительной техники показал возможность использования корпуса устаревшего технологического оборудования для создания современной высокоэффективной автоматизированной установки водоподготовки, обеспечивающей стабильно высокое качество технологической воды, монтаж и запуск которой проведен без остановки производства.
Такие работы требуют больших затрат времени, чем монтаж нового оборудования, что выгодно заказчику, а не изготовителю. Наши специалисты готовы воспользоваться накопленным опытом для реконструкции устаревших цехов водоподготовки.
