3.1.2. Обезжелезивание

Обезжелезивание воды поверхностных источников про­водится путем аэрации, введения реагентов-окислителей с аэрацией или без нее и путем катионирования. Одновременно происходит ее осветление и обесцвечивание.

Установка обезжелезивания методом аэрации состоит из аэрационного устройства, контактного резервуара и фильт­ра. В аэрационном устройстве вода насыщается кислородом, частично удаляется углекислота, двухвалентное железо окисля­ется до трехвалентного состояния.

В контактном резервуаре завершается окисление двухвалентного железа и образуется осадок гидрата окиси железа. Фильтры служат для извлечения из воды гидрата окиси железа.

Аэрация воды может осуществляться следую­щими способами: нагнетанием воздуха через дырчатые трубы или пористые пластины; подачей воздуха во всасывающий пат­рубок насоса; разбрызгиванием воды; пропуском воды через контактные или вентиляторные градирни. Наиболее распро­странены контактные градирни.

Установка для реагентного (с помощью коагулирования и известкования) обезжелезивания воды состоит из устройств для растворения и дозирования реагента, аэратора-смесителя, осветлителя и фильтра.

Аэратор-смеситель обычно совмещается с осветлителем и располагается над ним. Он представляет собой систему дырчатых днищ расположенных одно над другим.

Обезжелезивание катионированием производят на катионитных фильтрах, загруженных сульфоуглем. Фильтр регенерируют раствором поваренной соли.

3.1.3. Стабилизационная обработка воды

Стабилизация воды заключается в придании ей свойств, при которых она теряет способность вызывать коррозию и от­кладывать соли, препятствует биологическому обрастанию.

Стабилизация воды необходима в промышленных системах оборотного водоснабжения, когда из-за испарения воды в ох­ладительных сооружениях в ней повышается концентрация солей. Стабилизация воды в таких системах предотвращает образование накипи и развитие коррозии в теплообменных аппаратах и охладительных устройствах. Для стабилизации во­ды применяют подкисление, рекарбонизацию, фосфатирование.

Подкисление воды заключается в добавке в нее соляной или серной кислоты. При рекарбонизации в воду вводят углекислоту для стабилизации содержащихся в ней карбонатов. Для этого обычно используют дымовые газы, в состав которых входит углекислота.

При фосфатировании в воду добавляют фосфаты (гексаметафосфат натрия, тринатрийфосфат и суперфосфат). Фосфаты препятствуют образованию отложений в трубопроводах и, кроме того, образу­ют на поверхности металла пленку, которая предотвращает развитие коррозии.

Для борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов и оборудования в системах оборотного водоснабжения перио­дически применяют купоросование или хлорирование воды.

Обессоливание воды заключается в удалении из нее раст­воренных солей. Полное обессоливание необходимо, например, при подготовке питательной воды для котлов высокого давле­ния. Частичное удаление растворенных солей называется опрес­нением.

Опреснение вод с солесодержанием до 2-3 г/л произво­дится путем ионного обмена, вод с солесодержанием 3-15 г/л – методом электродиализа или гиперфильтрации и вод с солесодержанием более 10 г/л – путем замораживания, дистил­ляции или гиперфильтрации.

Ионный обмен применяют для опреснения или обессоливания воды при количестве взвешенных частиц в ней не более 8 мг/л и цветности ее не более 8 градусов. Опреснение воды путем ион­ного обмена обычно проводится по одноступенчатой схеме фильтрованием через катионит и слабоосновный анионит.

Пре­дусматривается удаление углекислоты из фильтрата катионитных фильтров. Применяют также двух- и трехступенчатые схемы. При дистилляции в специальных поверхностных теплообменниках (испарителях) вода нагревается до кипения, полученный при этом пар конденсируется в другом теплообменнике и в виде конденсата подается на подпитку котлов. Следует отметить, что последний метод является самым энергоемким.

На следующем этапе обработки из воды удаляются (десорбируются) коррозионно-активные газы. Причем равновесная концентрация газа в воде зависит от рода этого газа, температуры, давления и его содержания в газовой фазе над раствором.

Количественно состояние равновесия характеризуется константой фазового равновесия, являющейся отношением концентрации распределяемого компонента в газовой фазе к его концентрации в жидкости в условиях равновесия. Для идеальных растворов, к которым относятся и растворы СO₂, и O₂ в воде (при всех характерных режимах водоподготовки), равновесие описывается известным законом Генри.

Как уже отмечалось, при Н⁺- и Nа⁺-катионитном умягчении и ионитном обессоливании воды в ней накапливается избыточное по сравнению с исходной водой содержание СO₂.

Поэтому первой ступенью удаления из воды растворенных газов является так называемая декарбонизация, т. е. десорбция СО₂. Сравнительно низкая концентрация этого компонента в воздухе позволяет использовать его в качестве газовой фазы. При контакте обрабатываемой воды с воздухом содержание в ней углекислого газа снижается до равновесного.