O živicových filtroch

Kabinet

tlaková nádoba a regeneračná nádoba sú v jednom kompaktnom celku

Dvojdielne

tlaková nádoba a regeneračná nádoba sú oddelené

Princíp činnosti

Živicový filter je zariadenie naplnené účinnou látkou schopnou naviazať na seba nežiadúce látky z vody. Nežiadúce neznamená škodlivé. V závislosti od toho, na aký účel sa má voda použiť, je kvalitný živicový filter alebo sústava živicových filtrov navrhnutá tak, aby odstraňovali špecifické minerály, vybrané frakcie nečistôt, škodlivé látky alebo dokonca prvky na úrovni iónov. živicové filtre sú komplexné technologické zariadenia pozostávajúce spravidla z tlakovej nádoby naplnenej aktívnou látkou – živicou, riadiacim ventilom tzv. hlavou, regeneračnou nádobou v závislosti od typu filtra a drobným príslušenstvom.

Časti živicového filtra

Voľba správneho typu a veľkosti živicového filtra

Pre správny návrh živicového filtra je dôležité poznať:
– Zloženie vstupnej-surovej vody, požadované zloženie výstupnej-upravenej vody
– Dimenziu vstupného potrubia (v prípade studne aj spôsob čerpania – ponorka, domáca vodáreň, frekvenčný menič, tlakový spínač, objem tlakovej nádoby apod.)
– špičkový prietok a priemernú spotrebu vody v objekte (v prípade priemyselného objektu aj informáciu, či je prevádzka nepretržitá a či je požiadavka na nepretržitú dodávku upravenej vody)

Druhy živicových filtrov

Aktívne živicové filtre sú určené na odstraňovanie iónov minerálov ainých látok iónomeničovým spôsobom, adsorpciou, oxidáciou alebo inou chemickou väzbou. Najbežnejšie živicové filtre sú určené na odstraňovanie:
– vápnika a horčíka (známe ako zmäkčovače)
– železa a mangánu
– arzénu
– chlóru
– dusičnanov
– amónnych iónov
– drobných mechanických nečistôt
Moderné živicové filtre dokážu odstraňovať viacero nežiadúcich látok súčasne pri použití kombinovaných aktívnych filtračných látok v jednej tlakovej nádobe.

Čistenie a obnova aktívnej filtračnej náplne živicového filtra

V závislosti od typu filtra, od druhu aktívnej filtračnej náplne a od typu vzniknutých chemických väzieb počas filtrovania je možné živicové filtre rozdeliť na jednorazové alebo obnoviteľné.
– Jednorazové živicové filtre sa po vyčerpaní ich kapacity musia rozobrať a aktívnu filtračnú náplň je potrebné vymeniť. Po výmene náplne je filter opäť pripravený na filtrovanie. K najbežnejším jednorazovým filtrom patria odstraňovače voľného chlóru, demineralizačné filtre, odstraňovače arzénu.
– Obnoviteľné živicové filtre majú schopnosť tzv. regenerácie. Počas regenerácie sa aktívna filtračná náplň prepláchne v pripravenom regeneračnom roztoku. Tým sa uvoľnia chemické väzby aktívnej filtračnej náplne s iónmi prvkov naviazaným počas predchádzajúceho filtrovania. Vyčerpaný regenerát a nečistoty sa odplavia do odpadu. Po ukončení regeneračného procesu je filter opäť pripravený na filtrovanie. špeciálnu skupinu obnoviteľných filtrov tvoria zariadenia schopné obnovy aktívnej filtračnej náplne jednoduchým prudkým preplachom vodou. K najbežnejším obnoviteľným filtrom patria pieskové filtrácie, odželezňovače, zmäkčovače, anexové filtre, kombinované filtre.

Regeneračný proces

Regeneračný proces je podobný praniu bielizne v práčke. Namiesto pracieho prášku sa používa regeneračný roztok a bielizeň je nahradená aktívnou filtračnou náplňou. V prípade, že filter je navrhnutý ako automatický, regeneračný proces prebieha automaticky, bez rozoberania či zásahu obsluhy. Najbežnejším regeneračným činidlom je tabletovaná soľ. V praxi sa tiež používajú filtre regenerované napr. manganistanom draselným či chlórom.

Kabinet vs. dvojdielny

Z hľadiska vonkajšieho prevedenia môže byť živicový filter skonštruovaný ako Kabinet alebo Dvojdielny. V prevedení Kabinet sú tlaková nádoba a regeneračná nádoba umiestnené v jednom kompaktnom celku, tzv. kabinete. Pri Dvojdielnych modeloch je tlaková nádoba samostatne stojaca a oddelená regeneračná nádoba je s riadiacim ventilom prepojená hadičkou. Z hľadiska prevádzky a funkcie sú obidva druhy absolútne rovnocenné. Rozdiel je iba vo vzhľade zariadenia.

Riadiaci ventil

Riadiaci ventil obsahuje mikropočítač, ktorý riadi prevádzku a regeneračný proces živicového filtra. Má za úlohu sledovať množstvo upravenej vody a podľa potreby spúšťať reg. proces, riadiť jednotlivé fázy procesu, zabezpečovať prípravu regeneračného roztoku a v závislosti od typu tiež prepúšťa alebo neprepúšťa neupravenú vodu do systému počas reg. procesu. Na displeji riadiacej jednotky zobrazuje aktuálny stav systému, aktuálny prietok, zostávajúcu kapacitu aktívnej náplne do najbližšej regenerácie, aktuálny čas a počas regenerácie aj priebeh každej fázy spolu so ostávajúcim časom do ukončenia. V závislosti od typu vie poskytnúť informácie napr. o priemernej spotrebe vody apod. Osobitné typy riadiacich ventilov sú napr. schopné funkcie aj bez pripojenia na el. prípojku alebo tiež niektoré typy sú riadené výlučne manuálnym prepínaním jednotlivých fáz. Vstup a výstup vody k riadiacemu ventilu je spravidla cez vonkajší závit G1“ alebo G3/4“.

Údržba

Živicový filter pri dobrej kvalite vstupnej vody, vhodnej predfiltrácii a pravidelnej dôkladnej regenerácii nevyžaduje mimoriadnu údržbu. Odporúčaný servisný interval je raz ročne a servisný zásah spočíva v nasledovných krokoch:
– overenie funkčnosti riadiaceho ventilu spustením manuálnej regenerácie
– overenie funkčnosti interného prietokomera (v závislosti od typu)
– overenie napúšťania a vysávania regeneračného roztoku (platí pre regeneráciu)
– overenie funkčnosti plavákového ventilu (ak je inštalovaný)
– prečistenie sady injektorov zabezpečujúcich vytváranie podtlaku pri vysávaní regeneračného ventilu (podľa potreby)
– overenie funkčnosti zmiešavacieho ventilu (ak je inštalovaný)
– meranie parametrov výstupnej upravenej vody (pri individuálnych zdrojoch aj meranie vstupnej vody)

Kombinované živicové filtre

Pre úpravu tvrdej vody so zvýšeným obsahom železa, mangánu a amónnych iónov sa používajú živicové filtre s kombinovanou náplňou. V závislosti na prevádzkových podmienkach je špeciálna živicová zmes schopná odstraňovať z vody železo až do koncentrácie 15mg/l a mangánu až do 3mg/l. Kombinovaný živicový filter upravuje tvrdosť výstupnej vody na 0dH a regenerácia živicového lôžka prebieha, rovnako ako u zmäkčovačov, nasýteným roztokom NaCl. Vzhľadom na vlastnosť kombinovanej živice upravovať viacero parametrov súčasne, je potrebné pri návrhu tohto typu filtra klásť dôraz na max. požadovaný prietok vody, pretože pri neúmerne vysokom špičkovom prietoku nemusí chemická reakcia výmeny iónov prebiehať dokonale a výstupná kvalita vody nemusí byť dostatočná. Kombinované živicové filtre majú v porovnaní so zmäkčovačmi pri rovnakom objeme len polovičnú kapacitu.

Oxidačné filtre

V špecifických prípadoch, kedy sa vo vode vyskytuje iba zvýšený obsah železa a mangánu, no ostatné parametre sú na spodných limitoch, používajú sa na elimináciu železa a mangánu tzv. filtre s oxidačnou náplňou. Sú to tlakové nádoby naplnené oxidačným pieskom a rôznymi frakciami filtračných štrkov. Pri prietoku vody s vysokým obsahom rozpusteného železa cez lôžko z oxidačného piesku dochádza k relatívne rýchlej oxidácii železa do formy „hrdze“ a následne jej filtrácii v štrkovom lôžku.

Keďže oxidácia je proces výrazne závislý od viacerých parametrov vody, je pri návrhu takého filtra potrebné poznať relatívne detailne rozbor vody. Rozhodujúcim parametrom je pH, keďže pri nízkom pH je proces oxidácie veľmi pomalý. Zároveň platí, že čím je pomalší prietok vody cez filter, tým kvalitnejšia je oxidácia a filtrácia.

Filtračné a oxidačné piesky sú omnoho ťažšie ako živicové náplne a hoci nepotrebujú na svoju regeneráciu žiadne činidlo (preplachujú sa len prúdom vody), je potrebné relatívne silné čerpadlo a veľký objemový prietok vody na ich preplach a regeneráciu. Starostlivo navrhnutý oxidačný filter funguje spoľahlivo mnoho rokov.

Pri veľmi vysokých hodnotách rozpusteného železa a mangánu sa používa oxidačný filter v kombinácii s dávkovačom pomocného oxidačného činidla. V závislosti od konkrétnej aplikácie sa používa chlór, ozón alebo aj stlačený vzduch. V takýchto prípadoch je ideálnym riešením viacstupňová filtrácia a dezinfekcia vody.

Zmäkčovacie živicové filtre – Zmäkčovače
Princíp činnosti

Zmäkčovač je najrozšírenejším a najjednoduchším typom živicového filtra používaného na aktívnu úpravu vody, v odbornej literatúre tiež nazývaného iónomeničový filter. Zmäkčovač vody je zariadenie s tlakovou nádobou, ktorá je naplnená účinnou látkou schopnou naviazať na seba vápnik a horčík z vody, základné stavebné prvky vodného kameňa. Ióny vápnika a horčíka sa prietokom vody zamieňajú iónmi sodíka. Hovoríme, že pracuje v sodíkovom cykle. Zariadenie je vybavené prietokomerom a riadiacou hlavou so sústavou ventilov. Vyžaduje si pripojenie na odpadové potrubie a na el. prípojku 230V. Po odčerpaní nastaveného objemu vody a po nasýtení sa aktívna náplň musí preprať spätným prepláchnutím v roztoku chloridu sodného (NaCl). Počas fázy regenerácie sa spotrebuje príslušné množstvo regeneračnej soli a vypustí sa do odpadu vyčerpaný regenerát. Celá činnosť zariadenia a regenerácia ionexovej náplne sú plne automatické, riadené riadiacou jednotkou pripojenou k elektrickej sieti 230V a samotný regeneračný cyklus prebieha najčastejšie v nočných hodinách medzi 1:00 – 3:00 hodinou resp. v inom nastavenom čase. Aj keď je činnosť celého zmäkčovača automatická, obsluha má za povinnosť pravidelne kontrolovať a dosypávať regeneračnú soľ do soľnej nádoby a kontrolovať čas na riadiacom paneli. V závislosti na použitom type riadiaceho ventilu, počas regeneračného procesu je alebo nie je do objektu dodávaná voda. Počas prevádzky je na ovládacom paneli riadiacej jednotky možné odčítať zostávajúce množstvo vody, ktorú je ešte možné odobrať do spustenia regenerácie. Regeneráciu je možné spustiť kedykoľvek aj manuálne z ovládacieho panelu riadiacej jednotky. Spotreba soli a interval regenerácie sú závislé od skutočnej spotreby vody nameranej bezkontaktným vodomerom v úpravni a od skutočnej tvrdosti vody.

Návrh zmäkčovača a oblasť použitia

Pre správny návrh zmäkčovača je dôležité poznať:
– Tvrdosť vstupnej vody (ak sa jedná o studničnú vodu, tak je ideálne mať rozbor vody)
– Dimenziu vstupného potrubia (v prípade studne aj spôsob čerpania – ponorka, domáca vodáreň,
frekvenčný menič, tlakový spínač, objem tlakovej nádoby apod.)
– špičkový prietok a priemernú spotrebu vody v objekte (v prípade priemyselného objektu aj informáciu, či je prevádzka nepretržitá a či je požiadavka na nepretržitú dodávku mäkkej vody)
Zmäkčovač je možné použiť všade tam, kde je požiadavka na dodávku trvalo mäkkej vody. Je potrebné si uvedomiť, že zmäkčovačom upravená voda si zachováva svoje vlastnosti natrvalo, keďže je natrvalo ochudobnená o vápnik a horčík. Správnym nastavením zmäkčovača resp. zmiešavacieho ventilu je možné tvrdosť výstupnej vody nastaviť podľa požiadaviek zákazníka s istou toleranciou. Veľkosť zmäkčovača je určená objemom aktívnej látky a teda veľkosťou tlakovej nádoby.

Schématické pripojenie automatického živicového filtra k rozvodu vody