25 Умягчение воды

Умягчение воды - это процесс, приводящий к понижению ее жесткости (уменьшение концентрации ионов кальция Са⁺² и магния Mg⁺² в воде).

Такая всем известная проблема как накипь образуется из солей кальция и магния под воздействием высоких температур. По статистике, 90% всех аварий с электронагревателями, чайниками, кипятильниками происходит именно из-за накипи. Она существенно сокращает срок службы бытового оборудования.

Умягчают воду специальные фильтры.

Методы умягчения воды

Существует несколько методов умягчения воды.

• Tермическое умягчение, основанное на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании.

• Реагентное умягчение, при котором находящиеся в воде ионы Са⁺² и Mg⁺²связываются различными реагентами в практически нерастворимые соединения.

• Ионный обмен, основанный на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na⁺ и Н⁺ на ионы Са⁺² или Mg⁺², содержащиеся в воде.

• Комбинированный метод умягчения, представляющий собой различные сочетания перечисленных способов.

Выбор того или иного метода умягчения воды главным образом определяется следующими факторами:

• глубиной умягчения (предельной величиной остаточной жесткости);

• качеством исходной воды;

• экономическими соображениями.

Термическое умягчение воды

Кипячением воды можно полностью удалить оксид углерода и, следовательно, намного снизить карбонатную и кальциевую жесткость. Однако полностью устранить указанную жесткость не удается, так как СаСО₃ хотя незначительно (13 мг/л при температуре 13°С), но все же растворим в воде. Кипячением устраняется также частично жесткость, обусловленная наличием сульфата кальция СаSO₄, растворимость которого падает до 0,65 г/л при температуре 100°C. В основе реагентного умягчения воды лежит обработка ее веществами, которые связывают находящиеся в воде ионы Са⁺² и Mg⁺² в практически нерастворимые соединения. В качестве реагентов для умягчения воды применяют известь Са(ОН)₂, кальцинированную соду Na₂CO₃, едкий натр NaOH и др.

Реагентное умягчение воды

Существует также несколько способов реагентного умягчения воды.

• Известковый способ умягчения воды. Целесообразен для умягчения воды с высокой карбонатной жесткостью и невысокой некарбонатной жесткостью. При этом способе кроме извести в воду добавляют коагулянты.

• Известково-содовый способ умягчения воды. Применяется лишь для относительно неглубокого умягчения до 1,4-1,8 мг-экв/л.

• Содо-натриевый способ умягчения воды. Применяется для умягчения вод, в которых карбонатная жесткость немного больше некарбонатной.

Умягчение воды методом ионного обмена

Умягчение воды методом ионного обмена основано на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na⁺ и H⁺ на ионы Са⁺² или Mg⁺², которые определяют ее жесткость. Для этого применяются специально разработанные мелкозернистые ионообменные смолы, не подверженные залипанию оксидированным железом, типа AMBERLITE SR 1L, AMBERJET 1200 Na.

Основным технологическим показателем качества смол является обменная емкость. В процессе работы ионообменная загрузка (катиониты) умягчителей воды истощается. Для восстановления способности отработанного катионита к обмену проводят регенерацию. Регенерацию выполняют путем пропуска регенерационного раствора через слой отработанного и взрыхленного катионита.

Фильтры умягчения воды

Конструктивно фильтр умягчения воды (серия RFS) состоит из фильтрующей колонны, автоматического или ручного управляющего механизма и регенерационного бака для соли. Фильтрующие колонны выполнены из стекловолокна, без швов и обеспечивают максимальную коррозийную стойкость. Они более удобны при монтаже и установке, так как значительно легче металлических баков. Выполненный из высокопрочного пластика и бронзы управляющий механизм с регулируемыми рабочими циклами уменьшает проблемы, связанные с изменением давления воды, и обеспечивает возможность простой регулировки. Узел обратной промывки не требует дополнительной регулировки при значительных перепадах давления воды.

Такие фильтры способны умягчать воду и одновременно эффективно удалять соединения железа (содержание в исходной воде до 4 мг/л).

26 Водозаборы руслового типа применяют при пологих береге и дне реки, когда требуемые для забора воды глубины находятся на большом расстоянии от берега. Схема компоновки насосной станции с водоприемным сооружением может быть раздельной или совмещенной. Степень совмещения водоприемника и насосной станции зависит от тех же причин, что и для береговых водозаборов. Русловые водозаборные сооружения имеют один или несколько водоприемников расположенных в водоисточнике на некотором расстоянии от берега. Водоприемники соединяются с береговым сеточным колодцем 7, оборудованным сетками для процеживания воды, самотечными линиями 2, сифонным трубопроводом 4 или всасывающими водоводами. Из берегового колодца вода насосами, расположенными в насосной станции 5, по напорным водоводам 6 подается к месту дальнейшего ее потребления. Водозаборные сооружения оборудуются камерой переключения и напорными трубопроводами 8 для возможности подачи воды для промывки водоприемников и самотечных линий обратным током воды. На водозаборах I и II категорий могут предусматриваться системы подачи горячей воды, воздуха, хлора или медного купороса для предотвращения закупорки решеток водоприемника шугой и обрастания креплений берегов откоса 3. В водозаборных сооружениях III категории береговой водоприемный колодец может отсутствовать. В этом случае всасывающие трубопроводы насосов напрямую соединяют с водоприемниками. Строительство и эксплуатация русловых водозаборных сооружений сложнее, чем береговых, а надежность в работе меньше, так как водоприемник и расположенные в нем решетки труднодоступны для осмотра и очистки. Самотечные или сифонные линии могут в процессе эксплуатации заиливаться, забиваться шугой и засоряться. Сооружения этого типа используют при подаче малых и средних расходов. Рис. Схема руслового водозабора раздельного (а) и совмещенного (б) типов