Умягчение воды
Умягчение воды, т.е. устранение из нее (или уменьшение количества) солей жесткости, применяют главным образом при обработке питательной воды для котельных установок. Оно требуется также для некоторых производств (например, на заводах искусственного волокна). Практикуется умягчение воды для прачечных. По новому ГОСТ 2874-54 вода, предназначаемая для хозяйственно-питьевых целей, должна подвергаться умягчению, если жесткость ее превышает 7 мг-экв/л, а в особых случаях 14 мг-экв/л. На заводах применяют иногда умягчение воды, служащей для питания паровозов; для этого устраивают специальный водопровод умягченной воды.
Умягчение воды можно производить одним из следующих I способов:
а) путем осаждения солей жесткости реагентами (реагентный метод);
б) путем фильтрования воды через слой материала, так называемого катионита (катионитовый метод)1.
Реагентный метод. Из реагентных методов наиболее распространен содово-известковый, при котором в воду вводят известь для устранения карбонатной (временной) жесткости и кальцинированную соду для устранения некарбонатной (постоянной) жесткости. Вследствие добавки извести соли жесткости (соли Са и Mg) переходят в другие соединения — карбонат кальция СаСОз и гидрат окиси магния Mg (OH)2, выпадающие в осадок. В результате добавки кальцинированной соды Na2C03 выпадает в осадок углекислый кальций СаСОз и образуется углекислый магний MgC03, переходящий в гидрат окиси магния Mg (OH)2 вследствие реакции с известью. Гидрат окиси магния также выпадает в осадок.
Образующиеся в результате добавки соды соли натрия (глауберова соль NaS04 и поваренная соль NaCl) остаются в воде в растворенном состоянии.
После умягчения воду направляют для осветления в отстойники или осветлители, а иногда еще и на фильтры.
С целью ускорения выпадения осадка и взвешенных веществ одновременно с смягчением производят коагулирование взвеси сернокислым алюминием A123.
Содово-известковым способом можно понизить жесткость воды не более, чем до 4-5° (1,4-1,8 мг-экв/л), так как часть образующихся СаСОз и Mg (OH)2 остается в воде в растворенном состоянии.
В состав установок для реагентного умягчения воды входят: 1) устройства для приготовления и дозирования растворов 1С агентов; 2) смесители; 3) камеры реакций; 4) осветлители; 5) фильтры.
При небольшой производительности установки известь вводят в виде насыщенного раствора, который приготовляют в цилиндрических металлических аппаратах, называемых сатураторами.
В сатуратор подают воду и известковое молоко, заготовляемое в баке с мешалками. Сатуратор устроен таким образом, что вода дважды насыщается в нем известью.
При постоянном расходе умягчаемой воды дозаторы растворов извести и соды используются такие же, как и при коагулировании. При колебаниях расхода воды применяют пропорциональные дозаторы. Имеются разнообразные конструкции таких дозаторов, в том числе и действующих автоматически.
Смеситель может быть ершовый, дырчатый или шайбовый. Если применяется коагулирование, то коагулянт вводят в отдельный смеситель (после реагентов).
При этом способе умягчения воды целесообразно применять в качестве камеры реакций вихревой реактор, представляющий собой конический резервуар с цилиндрической верхней частью, загруженный песком или мраморной крошкой. Поступающая снизу по касательной вода поддерживает загрузку во взвешенном состоянии. Реагент добавляют в трубу, подающую воду в реактор или непосредственно в нижнюю часть реактора. Выделяющийся из веды карбонат кальция отлагается на песчинках загрузки. Если производят коагулирование, то коагулянт вводят после реактора, перед осветителем.
Если необходимо более полное осветление умягчаемой воды, применяют фильтры обычной конструкции с загрузкой песком или мраморной крошкой.
Катионитовый метод. Умягчение воды путем катионирования заключается в фильтровании ее через так называемые катеониты, обладающие способностью обменивать катионы содержащегося в них натрия на катионы кальция или магния, растворенных в воде и обусловливающих жесткость воды1. Такое умягчение называют Иа-катие-нированием (натрий-катионированием). Имеются катиониты, в которых натрий замещен водородом и которые называются поэтому Н-катионитами. При фильтровании через Н-катиониты, т.е. при Н-катионировании (аш-катие-нировании), в обменную реакцию с катионами магния и кальция вступают катионы водорода.
С течением времени смягчающая способность катионитового фильтра уменьшается, и его необходимо регенерировать.
регенерацию Na-катионитового фильтра производят путем мропуска через него концентрированного раствора хлористого натрия (поваренной соли). При регенерации получаются хлористые соли кальция и магния. Н-катионитовые фильтры регенерируют путем пропуска через них раствора серной кислоты.
Умягчающую способность катионитов, или, как говорят, их обменную способность, или емкость поглощения, ранее выражали в кубо-градусах (тонно-градусах). Число кубо-градусов (тонно-градусов), выражающее обменную способность единицы объема катеонита, соответствует числу кубических метров воды, которая может быть умягчена этой единицей объема на 1° жесткости.
При Na-катионировании увеличивается щелочность воды (увеличивается рН); поэтому, если должна быть обеспечена стабильность воды, то ее нужно подкислять. При Н-катионировании, напротив, увеличивается кислотность воды (уменьшается рН), и для придания воде стабильности нужно ее подщелачивать.
Если применить фильтрование воды через Na-катиониты и через Н-катиониты, т.е. так называемое Н — Na-катионирование. (аш-натрий-катионирование), то можно получить воду с требуемым рН и без подщелачивания или подкисления.
В зависимости от соотношения между величинами карбонатной и общей жесткости применяют параллельное или последовательное Н-Na-катионирование. В первом случае часть воды пропускают через Н-катионитовый, а другую часть через Na-Ka-тионитовый фильтры, а затем обе части смешивают. Во втором случае часть воды пропускают через Н-катионитовый фильтр, затем смешивают ее с остальной частью и после удаления углекислоты пропускают через На-катионитовый фильтр.
Наконец, при допустимой щелочности умягченной воды не более 4-5° применяют совместное Н-Na-катионирование, т.е. фильтрование воды через фильтры, в которых верхний слой имеет в основном обменные катионы водорода, а нижний слой- обменные катионы натрия. Такое распределение обменных катионов достигается регенерацией катеонита сначала раствором кислоты, а затем раствором поваренной соли.
Катеониты могут быть естественные и искусственные.
Из искусственных катионитов можно указать сульфинированный уголь (сульфоуголь) и сульфофенольный катионит.
Схема установки для Ыа-катионирования показана на рис. 3. Умягчаемая вода подается по трубе 1 в загруженный катионитом напорный фильтр (примерно такого же устройства, как и песочный напорный вертикальный фильтр, а), где она проходит сверху вниз слой катеонита и поддерживающий слой гравия, а затем выходит через дренажную систему в отводящий трубопровод 2. После фильтрования производят промывку (взрыхление) фильтрующего материала. Для этого в дренажную систему фильтра подают в течение 10-15 мин. воду из промывного бака, расположенного на высоте около 7 м.
Промывная вода проходит фильтр снизу вверх, взрыхляет слой катеонита, вымывает из него загрязнения и выходит и фильтра по трубе. После промывки производят регенерацию катеонита, для чего в фильтр подают в течение 15 мин. по трубе раствор соли из солерастворителя. Раствор соли, как и сырая вода, проходит фильтр сверху вниз и выходит по трубе. Затем производят отмывку фильтра от рассола. С этой целью в него подают по трубе в течение 40-60 мин. сырую воду, которая проходит фильтр сверху вниз. Первые порции этой воды сбрасывают по трубе, а остальную часть подают по трубе в промывной бак, а после наполнения его также сбрасывают по трубе.
Скорость фильтрования в зависимости от жесткости воды составляет от 5 до 25 м/час.
Солерастворитель представляет собой стальной цилиндрический резервуар с песочным фильтром. Над песком загружают соль в количестве, необходимом для одной регенерации, и пропускают через солерастворитель воду под напором сверху вниз.
Приготовление раствора соли возможно и в открытых баках.
Расход чистой соли составляет в среднем 200 г. на 1 г-экв удаленных солей.
При катионитовом умягчении около 25% воды расходуется на собственные нужды установки (промывку фильтров от загрязнений, отмывку от рассола и др.).
При Н-На-катионировании устанавливают отдельные промывные баки для Н-катионитовых и Na-катионитовых фильтров. Кроме того, устанавливают бак для 1-2%-ного раствора серной кислоты и мерник для крепкой серной кислоты.
Для удаления из воды получающейся при Н-На-катионировании углекислоты устанавливают специальные дегазеры.
Очистка сточных вод - Умягчение воды
Остались вопросы по теме - "Умягчение воды", задайте их на