Давно известно, что нелогично пропускать регенерирующий реагент через загрузку ионообменных смол в том же направлении, что и обрабатываемую воду. Регенерационный раствор не может использоваться достаточно эффективно, если он последовательно проходит через слои ионообменного материала с убывающей степенью насыщенности.
Однако различные трудности, связанные с проектированием и технологией ионного обмена, препятствовали внедрению противоточной регенерации.
Если регенерирующий раствор пропускается снизу вверх, то его следует вводить в нижнюю часть колонны; система для сбора этого раствора должна быть смонтирована выше верхнего слоя ионообменного материала. Совершенствование технологии дает возможность регулировать степень расширения загрузки из ионообменного материала и обеспечить распределение регенерирующего раствора с максимально возможной равномерностью. Способы осуществления такого процесса можно разделить на три категории: удержание загрузки инжектированием воды, механическим удержанием и с помощью инжектирования и отсоса воздуха.
Удержание загрузки инжектированием воды. Регенерационный раствор впускается в нижнюю часть загрузки
ионообменного материала, в то время как в верхнюю часть колонны инжектируется вода. Обе жидкости удаляются в точках, расположенных в верхней части слоя загрузки.
Оценка цикла регенерации показала, что этот мегод из-за нестабильности гидравлического режима не позволяег оптимально использовать регенерирующий раствор. Тем не менее результаты исследований свидетельствуют о заметном улучшении качества обработанной воды по сравнению с системой регенерации сверху вниз, особенно если используется пульсационная система регенерации и скорость восходящего потока ограничивается пределами 2—2,5 м3/(м2*ч).
Механическое удержание загрузки. Для задержания фильтрующей загрузки могут применяться различные механические устройства, например резиновые или пластиковые диафрагмы, надуваемые во время регенерации, или инертные материалы для заполнения пустого пространства над поверхностью загрузки и т.д.
Если используют «плавающую загрузку», во время цикла фильтрования поток обрабатываемой жидкости движется снизу вверх, а во время регенерации раствор перемещается сверху вниз.
Эти процессы требуют дополнительного оборудования для задержания мелких фракций материала загрузки и взвешенных веществ, приносимых с исходной водой и регенерирующими растворами.
Удержание загрузки с помощью инжектирования или отсоса воздуха. По этому методу слой ионообменного материалу частично осушается, что удерживает его на месте в течение процесса регенерации. На первой стадии регенерации верхняя часть фильтра опорожняется до уровня, на котором расположен коллектор для элюата, вследствие чего верхняя часть слоя загрузки осушается. Воздух либо подают под давлением, либо отсасывают его вакуум-насосом в течение всего цикла подачи и удаления регенерационного раствора.
Таким образом, положение загрузки может быть стабилизировано и ее расширение предотвращено; при этом скорость инжектирования регенерирующего раствора может быть увеличена в несколько раз, т. е. до 10 м3/(м2*ч). Такие высокие скорости имеют особые преимущества, если регенерация осуществляется серной кислотой.
Использование многослойных загрузок. Иногда можно комбинировать в одном сооружении сильные и слабые ионообменные материалы одной и той же полярности, при условии, что они имеют различную плотность. В этих случаях разделение слоев осуществляется гидравлическим способом обратным потоком воды таким образом, что во время цикла фиксации обрабатываемая жидкость проходит последовательно через слабые ионообменники, а затем через сильные, в той же последовательности, как это было описано в предыдущих схемах.
Чтобы система работала с максимальной эффективностью, регенерирующий раствор, конечно, должен проходить через загрузку в направлении, противоположном, движению обрабатываемой воды, т. е. снизу вверх.
Благодаря разработанным способам обеспечения эффективной регенерации в восходящем потоке стало возможным использование ионообменных фильтров с многослойными загрузками, рассмотренных ниже.
Разница плотностей карбоксилированных и сульфированных смол невелика,, вследствие чего они разделяются менее эффективно, чем сильно- и среднеосновные аниониты. Поэтому многослойные загрузки из катионитовых ионообменных материалов применяют редко.
Работа ионообменных смол, регенерируемых обратным потоком. Качество обработанной воды изменяется в зависимости от выбранной скорости регенерации ионообменных смол. Вода со средним содержанием кремния и различных солей после первичной обработки имеет электрическую проводимость в пределах 0,5—5 мкСм на 1 см при содержании кремния в основном менее 50 мкг/л. Такая вода после предварительной обработки может быть использована, для питания котлов среднего давления без необходимости более глубокой доочистки этой воды на второй ступени на катионит-анионитовых смолах.
Если же требуется более чистая вода, то могут быть использованы системы, состоящие из нескольких катионообмеяных фильтров, работающих последовательно.
На установках глубокой очистки часто применяют технологию с использованием смешанных загрузок.
Качественные косинусные конденсаторы для компенсации реактивной мощности доступны по ссылке. Косинусные конденсаторы позволяют компенсировать реактивную мощность и подавить гармоники в цепях с низким напряжением.