16. Водоподготовка. Схемы обработки воды.

Основными критериями выбора схем обработки воды для паровых котлов являются: величина продувки котлов, содержание углекислоты в паре и относительная щелочность котловой воды.

Определение величины продувки ведется для режима максимальных потерь пара и конденсата, выраженных в процентах от паропроизводительности котельной. Для снижения величины продувки рекомендуется: а) улучшение сепарационных устройств котла — внутрибарабанные циклоны, ступенчатое испарение, ступенчатое испарение с выносными циклонами; б) усложнение схемы водоподготовки, обеспечивающее снижение солесодержания. Выбор схемы обработки воды для паровых котлов осуществляется в соответствии с рекомендациями, изложенными в § 4-1 и учитывающими вопросы стоков от водоподготовительной установки. Для приготовления питательной воды для паровых котлов рекомендуются следующие схемы обработки воды: а) натрий-катионирование — при водоснабжении котельной от хозяйственно-питьевого водопровода и если эта схема допустима по величине продувки котлов, концентрации углекислоты в паре, относительной щелочности; для экранированных котлов, требующих глубокого умягчения, применяют, как правило, двухступенчатое натрий-катионирование; б) натрий-катионирование с дозировкой нитратов в обработанную воду или натрий-катионирование после схем, снижающих щелочность исходной воды; в) водород-натрий-катионирование (параллельное или последовательное с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров) — для обработки воды из хозяйственно-питьевого водопровода, когда требуется снижение щелочности, солесодержания и углекислоты в паре; г) натрий-хлор-ионирование — для обработки воды хозяйственно-питьевого водопровода, когда требуется снижение щелочности и концентрации углекислоты в паре и величина продувки котлов не превышает нормы; д) аммоний-натрий-катионирование — для обработки воды из хозяйственно-питьевого водопровода, когда требуется снижение щелочности, солесодержания котловой воды и концентрации углекислоты в паре и одновременно допускается наличие в паре аммиака; е) схемы, перечисленные в пп. «а»—«г», с предварительным осветлением и коагуляцией — для поверхностных вод; ж) известкование в осветлителях и фильтрование на механических фильтрах — для поверхностных вод, когда требуется осветление, коагуляция, снижение щелочности (удаление связанной углекислоты), обезжелезивание известкование с дозировкой соды в осветлителях при t=50-70°С (схема экспериментальная) — для максимального удаления солей жесткости в виде нерастворимых осадков. 17. Водоподготовка. Анионы и катиониты. Назначение.

Иониты разделяются по материалу матрицы на неорганические и органические. Те, в свою очередь, подразделяются на природные и синтетические. Неорганические иониты В основном являются катионитами. Могут быть природными и синтетическими.

Природные неорганические иониты

Ряд природных материалов обладает ионообменными свойствами.

Поскольку химическая стойкость в кислотах и щелочах таких минералов незначительна, они используются только в солевой форме и не регенерируются. Наибольшую сорбционную способность имеют алюмосиликаты: глины, цеолиты (вермикулит, клиноптилолит, бентонит и др.).

Цеолиты – кристаллические алюмосиликаты с трехмерной «каркасной» решеткой. Объем каналов и пустот, пронизывающих весь кристалл, может достигать 50% его объема. Цеолиты – типичные макропористые сорбенты.

Глины имеют слоистую решетку, состоящую из кремнекислородных тетраэдров и алюмокислородных октаэдров, наложенных друг на друга и образующих элементарный пакет.

Для повышения обменной емкости природных материалов они часто подвергаются дополнительной обработке кислотой, паром, обжигу. Благодаря своей структуре цеолиты и глины обладают свойствами селективности.

Полная обменная емкость неорганических сорбентов существенно ниже, чем у синтетических. Однако их доступность и низкая стоимость дает возможность применять их однократно на водоподготовительных станциях для очистки от радионуклидов, коррекции солевого состава и умягчения воды.

Синтетические неорганические иониты

Синтетические неорганические иониты производятся либо путем синтеза нового материала, либо модификацией природного материала путем прививки к нему функциональных групп. Основное направление – создание высокоселективных ионитов. Так, прививкой ферроцианидных групп к различным носителям (цеолиты, угольные волокна и т. п.) получают иониты, высокоселективные к радионуклидам Cs 134,137 . Для извлечения радионуклидов Sr 90 синтезированы сорбенты на основе фосфатов или гидроксидов титана и циркония, гидратированной двуокиси марганца и т. д.

В настоящее время опытно-промышленными партиями выпуска ются сорбенты НЖА и НЖС (они же под названием «Феникс») на основе цеолитов, FM на основе угольных волокон, а также серия сорбентов «Термоксид» на основе оксидов и фосфатов циркония.

При обработке вод с солесодержанием около 0,5 г/л, типа природной, содержащих радионуклиды Cs 134,137 , они обеспечивают очистку 30000–150000 объемов на 1 объем сорбента до норм СанПиН 2.1.4.10749-01 и НРБ-99.

Катиониты

В зависимости от силы ионогенной группы различаются сильно-, средне- и слабокислотные катиониты, которые могут работать в различных условиях .

Сильнокислотные сульфокатиониты сорбируют все катионы металлов из раствора, поэтому их называют универсальными – марка КУ. Они работают при рН раствора от 0 до 14, но наиболее эффективны при рН раствора от 2 до 14.

Соответственно с рядом селективности для вытеснения из катионита сорбированных катионов из правой части ряда, т.е. для их регенерации, необходимо использовать только достаточно концентрированные растворы либо кислот, либо солей натрия и калия, взятых с большим избытком по сравнению со стехиометрическим количеством.

К сульфокислотным катионитам относится и сульфоуголь, представляющий собой продукт обработки дробленых частиц угля концентрированной серной кислотой. Поскольку сульфированию подвергаются разные органические группы, составляющие каркас угля, он имеет свойства сильно- и среднекислотного катионита. Сульфоуголь – это первый промышленный катионит. По сравнению с современными синтетическими катионитами он обладает низкими емкостью (порядка 500–700 мг-экв/л), прочностью и требует больших расходов регенерационных агентов и промывной воды. Единственное его достоинство – низкая цена, за которую расплачиваются большими эксплуатационными расходами. Выпускается только в РФ и КНР.