Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекционное занятие №13.docx
Скачиваний:
17
Добавлен:
22.09.2019
Размер:
563.35 Кб
Скачать

Известкование, содоизвесткование, едконатриевое умягчение

Умягчение воды — процесс понижения ее жесткости, обусловленной наличием солей кальция и магния.

Существует несколько методов снижения жесткости воды, выбор которых производится исходя из требований к качеству умягчаемой воды (глубины умягчения) и технико-экономических обоснований.

В практике водоподготовки наибольшее распространение получили следующие методы умягчения воды:

А) реагентный, сущность которого заключается в связывании ионов кальция и магния химическими веществами в малорастворимые и легко удаляемые соединения — карбонат кальция и гидроокись магния (часто реагентный метод умягчения воды называют методом осаждения); в зависимости от применяемого реагента различают известковый, содовый, едконатриевый и фосфатный способы реагентного умягчения воды;

Б) катионитный, основанный на способности ионообменных материалов (в данном случае катионитов) обменивать присутствующие в воде катионы кальция и магния на обменные катионы натрия или водорода (не придающие воде свойства жесткости), которыми предварительно заряжается катионит; обмен ионов натрия называется Na-кати-онированием, а ионов водорода — Н-катионированием;

В) термохимический, при котором реагентное умягчение осуществляют обычно с применением извести и соды или реже едкого натра и соды при температуре воды более 100° С (до 165° С). Термохимический метод умягчения применяется в основном при подготовке воды для питания котлов. Только в этом случае утилизируется почти все тепло, затраченное на подогрев воды.

Глубина умягчения известкованием определяется растворимостью карбоната кальция и гидроокиси магния; при совместном присутствии в воде кальция и магния теоретически глубина умягчения при температуре 0°С составляет 0,55 мг-экв/л, а при температуре 80° С— 0,23 мг-экв/л. Практически вода, умягченная известковым или известко-во-содовым способом, имеет остаточную жесткость не менее 0,5— 1 мг-экв/л из-за способности карбоната кальция и гидрата окиси магния образовывать пересыщенные растворы.

Известкование реализуется при обработке исходной воды в осветлителях суспензией гашеной извести Са(ОН)2, называемой известковым молоком.

Основное назначение известкования - снижение щелочности обрабатываемой воды; при этом происходит частичное снижение Жо, солесодержания, кремнесодержания, концентрации соединений железа и одновременно из воды удаляются ГДП.

Для повышения эффекта осаждения ионов Са2+ и Mg2+ технология известкования дополняется обработкой воды кальцинированной содой Nа2СО3. При содоизвестковании ионы магния при замене его в некарбонатной жесткости на кальций по реакции удаляются практически полностью, а кальциевые соли некарбонатной жесткости осаждаются содой. В настоящее время метод содоизвесткования используют в малосточных схемах умягчения на предочистке с последующим катионированием, а также для восстановления и повторного использования сточных вод катионитных фильтров.

Осветление, катионирование, анионирование, деаэрация

Осветление - это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных источников в паводковый период, может достигать 2000-2500 мг/л (при норме для воды хозяйственно-питьевого назначения - не более 1500 мг/л).

Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры, представляющие собой наиболее распространенные водоочистные сооружения. Одним из наиболее широко применяемых на практике способов снижения в воде содержания тонкодисперсных примесей является их коагулирование(осаждение в виде специальных комплексов - коагулянтов) с последующим осаждением и фильтрованием. После осветления вода поступает в резервуары чистой воды.

Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Осветление фильтрованием с предварительным коагулированием способствуют значительному снижению бактериальной загрязненности воды. Однако среди оставшихся после водоочистки в воде микроорганизмов могут оказаться и болезнетворные (бациллы брюшного тифа, туберкулёза и дизентерии; вибрион холеры; вирусы полиомиелита и энцефалита), являющиеся источником инфекционных заболеваний. Для окончательного их уничтожения вода, предназначенная для хозяйственно-бытовых целей, должна быть в обязательном порядке подвергнута обеззараживанию.

Недостатки коагуляции, отстаивания и фильтрации: затратные и недостаточно эффективные методы водоочистки, в связи с чем требуются дополнительные методы улучшения качества.)

Различают два метода умягчения - Na+ - катионирование и H+ - катионирование в зависимости от того какие обменные ионы имеет в своем составе катионит. Условия применения этих методов различны. Иногда их применяют последовательно и/или проводят умягчение воды в несколько ступеней. Наибольшее распространение получило Na+ -катионирование, настолько, что именно этот метод стали называть умягчением. Ниже мы будем рассматривать именно Na+ -катионирование.

В процессе пропускания воды через слой катионита его емкость истощается, и, наконец, наступает момент, когда весь катионит содержит на своей поверхности ионы Ca2+ и Mg2+, связанные с полимерной матрицей. В этом случае необходимо выполнить регенерацию катионита (восстановление ионообменной способности). При Na+-катионировании катионит регенерируют раствором хлорида натрия (поваренной соли). При регенерации происходит обратный обмен.

Расход соли на одну регенерацию зависит от жесткости исходной воды, но, как правило, варьируется в пределах 120-180 грамм на 1л катионита. Поэтому не всегда применение этого метода является экономически целесообразным, так как расход соли на регенерацию при высокой жесткости исходной воды (и следовательно высокие эксплуатационные затраты на приобретение соли) могут стать определяющим фактором для использования других методов водоподготовки. Например, в зависимости от целей применения умягченной воды таким методом может быть дозирование комплексонов, использование обратного осмоса с предварительным дозированием комплексонов или периодическое подкисление воды перед подачей на установку обратного осмоса.

Следует отметить, что при Na+ - катионировании общее солесодержание или минерализация воды снижается или незначительно, или наоборот может повышаться - в зависимости от соотношения ионов магния и кальция в исходной воде.

В некоторых случая (например для котельного оборудования) применяют двухступенчатое Na+ - катионирование. При этом умягченную воду после первой ступени подают на вход второй ступени. За счет использования двухступенчатой схемы возможно достичь общей жесткости не более 10 мкг/л.

Анионирование — процесс обработки воды методом ионного обмена на анионообменнике (анионите). На практике анионирование нашло широкое применение для деминерализации (обессоливания) воды, а также удаления из воды загрязнителей анионного типа (бор, сульфаты, нитраты).

Различают два типа анионитов:

  • слабоосновные;

  • сильноосновные.

Обычно слабоосновные аниониты являются третичными аминами. Как правило, матрица ионита образована полистиролом. Сильнокислотные аниониты являются четвертичными аминами. При этом матрица таких ионитов образована либо полистиролом, либо полиакрилом. Обычно аниониты находятся либо в хлоридной, либо в гидрооксильной форме. Регенерацию анионитов проводят растовором хлористого натрия, либо, соответственно, раствором гидроокиси натрия.

В воде всегда много воздуха, а кислород вреден для качества и уменьшает его стойкость к старению. Вода контактирует на стадиях технологического процесса и если она содержит растворенный кислород, то это оказывает неблагоприятное воздействие.

Для деаэрации воды применяют следующие способы:

·          промывку CO2;

·          вакуумную деаэрацию;

·          восстановление водородом;

·          термическую деаэрацию;

·          деаэрацию с использованием мембран в виде полных волокон.

Вакуумная деаэрация

При вакуумной деаэрации вода закачивается в емкость с вакуумом. Чтобы получить полное удаление кислорода, следует комбинировать данный способ с промывкой CO2.

Восстановление водородом

Если добавлять водород, то содержащийся кислород с ним соединяется, образуя воду.

Для реакции всегда необходим катализатор, в качестве которого используются шарики палладия.

Термическая деаэрация

Воду при применении данного способы нагревают до 85 °С. Затем вода распыляется, и содержащийся в ней воздух отгоняется с паром. Преимуществом здесь является одновременное обеззараживание воды.

Деаэрация с использованием мембран в виде полых волокон

Содержащая газы вода обтекает волокна, внутри которых движется в противотоке диоксид углерода в качеств промывающего газа. Для перемещения кислорода к CO2 движущей силой является разность концентраций воды и CO2, чем и обеспечивается удаление кислорода из полых волокон. Этот способ можно применять без постоянного контроля.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]