Декарбонізація / часткове знесолення

ВСТУП

Робота направлена на вирішення важливої науково-технічної проблеми і присвячена поліпшенню регенерації іоніту за допомогою вібрації. Вивчення нових технологій, устаткування і установок очищення природної води для промислових цілей дозволяє вирішити завдання забезпечення промислових споживачів (в основному об'єктів теплової промисловості) ефективними, конкурентоздатними на вітчизняному і світовому ринках водопідготовчими установками з високими економічними показниками і екологічними властивостями. Актуальність проблеми: в даний час водопідготовчі установки ТЕЦ в Україні щорік виробляють понад 80 млн. тонн знесоленої води і понад 200 млн. тонн зм'якшеної води. Традиційна іонообмінна технологія водопідготовки передбачає декілька рівнів фільтрування і тривалий час забезпечувала нормативні воднохимічеськие режими парових казанів ТЕЦ. Проте ця технологія, що базується на вживанні параллельноточних іонообмінних фільтрів, морально застаріла і пов'язана з щорічним витрачанням 57 тис. тонн сірчаної кислоти, 30 тис. тонн їдкого натрію і 75 тис. тонн хлористого натрію, сумарна вартість яких перевищує 30 млн. доларів США. Оскільки експлуатаційні витрати реагентів в 2 - 4 рази перевершують необхідну кількість, велика частина їх скидається із стічними водами забруднюючи гідросферу.

Два - триступінчаті схеми іонірованія води комплектуютьсякомплектуются великою кількістю параллельноточних іонообмінних фільтрів з арматурою, КИПом, фронтовими трубопроводами. Це вимагає значних капітальних вкладень, багаточисельного експлуатаційного і ремонтного персоналу, ускладнює і утрудняє автоматизацію водопідготовчих установок.

Для завантаження іонообмінних фільтрів водопідготовчих установок ТЕС щорік отримується 2-3 тис. тонн вітчизняних і 1.2-1.8 тис. тонн імпортних іонообмінних смол, вартість яких перевищує 8 млн. доларів США.

При цьому в природній воді постійно наголошується зростання забрудненості техногенними органічними сполуками: добривами, гербецидамі, нафтопродуктами і так далі. Традиційні технології водоочистки видаляють ці забруднення недостатньо ефективно, що приводить до багаточисельних фактів порушення воднохімічних режимів.

З викладеного виходить актуальність проблеми технічного переозброєння водопідготовчих установок ТЕЦ для забезпечення заданої якості живильної води казанів і зменшення часу регенерації катеонітових фільтрів ТЕЦ при використанні широкого спектру вихідних вод і мінімальних екологічних і економічних витратах.

Метою роботи є дослідження протиточних іонообмінних фільтрів, що забезпечують зниження витрати хімічних реагентів і іонообмінних матеріалів в порівнянні з параллельноточними фільтрами при істотно кращих екологічних показниках. А також обратноосмотічеських установок, що забезпечують видалення з оброблюваної води понад 96 % розчинених солей і органічних сполук.

Літературний огляд

Методи очищення води

Методи очищення води Як правило, вода, Що надається для Використання, не Може буті застосована для технічних цілей без спеціальної ОБРОБКИ. При цьому метод ОБРОБКИ води візначається, Весь спектр складу сірої води и вимоги до її ЯКОСТІ з боку віробнічніків, а кож постійністю ціх параметрів. Відповідні стадії водопідготовкі узгоджуються з конструкцією устаткування, видами матеріалів и хімією води У зв'язку з ЦІМ оптимальні Рішення Як з технічної точки зору, так и за економічнімі № сертифіката можлива Лише тоді, коли вся схема водопідготовкі Змодельовано з врахування індівідуальніх особливостях виробництва.

В основному на Практиці застосовуються наступні методи очищення води: фільтрування, знезалізнення, деманганація, нейтралізація, відалення хлору, зниженя жорсткості, знесолення (іонній Обмін и Зворотний осмос), кондіціонування, дегазація (Хімічна, фізична, термічна або холодна), а кож очищення стічніх вод. Конкретні вказівкі по вживання Конвенцію Ради Європи методів очищення води и проектування таких установок.

Фільтрування

 

Для підготовкі питної води, Що подається з суспільних водопровідніх мереж, Як правило, застосовується Тонке фільтрування з Використання фільтрів зворотнього промівання або патронних фільтрів. В окремому випадка вода має буті очищена від хлору. Вода з індівідуальніх джерел водопостачання, а кож з Поверхнево вододжерел и в циркулярних системах водопостачання Може містіті в своєму складі кож марганець, залізо и мідь. Ці шкідліві солі Важко металів необхідно відаляті за допомога селективних методів очищення води. За наявності в такій воді органічніх субстанцій необхідно застосовуваті Різні заходь, візначувані індівідуально.

визначаються індивідуально.

 

Зниження жорсткості води

 

Місткість у воді Важко розчінні солі кальцію и магнію при нагріванні віклікають утворення накипу або вапняного облогу. Це приводити до Порушення хіміко-технічніх процесів. Для того, щоб усунуті ці непріємні явищем, необхідно віробіті зм'якшування води з дотримання вимоги технічної безопасности и з врахування економічності прийнято рішень. За допомога іонного обміну, тоб заміні іонів кальцію и магнію на іоні натрію, солі жорсткості переходять в легко Розчини стан. Вода при цьому стає м'якою. Кількість розчинення в ній солей, протікання, не змінюється. Регенерація катіонів досягається фільтруванням куховарської солі. При цьому відбувається нова "зарядка" іонамі натрію. Регенерація віробляється через певні проміжкі годині або в залежності від кількості зм'якшеної води і виконується автоматично. Подальша обробка зм'якшеної води часто необхідна в зв'язку з її корозійними властивостями. Необхідно проводити спеціальні заходи з метою кондиціонування живильної води для котлів, а також охолоджуючої води. З технічних і економічних міркувань у промисловій сфері нерідко перед іонообмінників проводять часткову надекарбонізації або ж (ЯКЩО необхідно усунуті Лише карбонатно жорсткість) взагалі відмовляються від іонообмінніка и обмежуються Лише декарбонізацією води, Що подається для потреб виробництва.

Метод застосовується для очищення:

- Жівільної води для казанів (нізьконапірні казани)

- Води, Що охолоджує,

- Пріготування гарячої води

- Промівної води (виробництво напоїв)

- Води в системах опалювання

 

Знесолення

 

Знесолення води означає зменшення вмісту в ній розчинених солей. Цей процес називають також деіонізації, або демінералізацією.

Для багатьох процесів у теплоенергетиці потрібна вода, що містить мінімальні кількості солей, аж до надчистої, яка практично їх не містить. [1]

Існує кілька способів знесолення:

термічний;

іонообмінний;

мембранні;

зворотний осмос;

електродіаліз;

комбіновані.

Термічні методи обробки води

Найстаршим методом отримання знесоленої води (дистиляту) є термічний метод - перегонка, дистиляція, випарки.

Термічний метод дозволяє обессоліть воду з будь-яким солевмістом.

Основою процесу є переведення води в парову фазу з наступною її конденсацією. Для випаровування води потрібно підвести, а при конденсації пара - відвести тепло фазового переходу. При утворенні пари в нього поряд з молекулами води переходять і молекули розчинених речовин відповідно їх летючість.

Найважливішою перевагою даного методу є мінімальні кількості використовуваних реагентів і обсяг відходів, які можуть бути отримані у вигляді твердих солей.

Теплова та економічна ефективність методу визначається режимом випаровування і ступенем рекуперації тепла фазового переходу при конденсації пари.

За характером використання дистиляційні установки підрозділяються на одноступінчасті, багатоступінчасті і термокомпрессіонние.

Найбільший інтерес представляє використання випарних установок в поєднанні з іонообмінними і реагентними схемами. В цих умовах можливо оптимізувати витрати реагентів, тепла і вирішити як економічні, так і екологічні проблеми.

Знесолення води іонним обміном

Найбільш часто знесолення води виробляють іонним обміном. Це найбільш відпрацьований і надійний метод.

Часткове знесолення води відбувається при її пом'якшення методами Н-Na-катіонірованія, Н-катіонірованія з холодною регенерацією, Н-катіонірованія на слабокислотних катионите. У цих процесах відбувається вилучення солей жорсткості і часткова їх заміна на катіон водню, який руйнує бікарбонат-іони з подальшим видаленням утворився газу з води. Ступінь знесолення відповідає кількості вилученого СаСО3.

При глибокому знесолюванні з розчину видаляються всі макро-і мікроелементи, тобто солі і домішки. Ступінь очищення розчину по кожному макроелементи (катіонів та аніонів) залежить від їх спорідненості до даного іоніту, тобто від розташування в рядах селективності. Підбираючи іоніти, ступінь їх регенерації і кількість ступенів очищення, можна домогтися необхідної глибини очищення води практично будь-якого вихідного складу.

Знесолення може проводитися в одну, дві, три ступені або змішаним шаром іонітів. У кожного ступеня розчин послідовно очищається спочатку на катионите в Н-формі (при цьому витягуються все знаходяться в розчині катіони), а потім на анионите в ОН-формі (при цьому витягуються знаходяться у воді аніони).

Більш глибоке витяг аніонів може протікати тільки на сільноосновних аніоніти.

Високий ступінь очищення можна забезпечити в одному апараті з сумішшю катіоніту в Н-формі та аніоніти в ОН-формі, т.зв. фільтрі змішаної дії. В цьому випадку відсутній протівоіони ефект, і з води за один прохід через шар суміші іонітів витягуються все знаходяться в розчині іони. Очищений розчин має нейтральне рН і низьке солевміст, приблизно в 5-10 разів нижче, ніж на одному щаблі іонного обміну. Допускається робота з дуже високими швидкостями очищення розчину, залежними від його вихідного солевмісту.

Після насичення іонітів для їх регенерації суміш необхідно попередньо розділити на чисті катіонів та аніонів (вони, як правило, мають деяке розходження по щільності). Поділ може проводитися гідродинамічним методом або шляхом заповнення фільтра концентрованим 18%-ним розчином лугу.

Через складність операцій розділення суміші іонітів і їх регенерації такі апарати використовуються в основному для очищення малосолона вод, наприклад, контурних, для глибокої доочистки води, знесоленої на роздільних шарах іонітів або зворотним осмосом. Тобто в тих випадках, коли регенерація проводиться рідко, або іоніти застосовують для отримання надчистої води з опором, близьким до 18МОм/см, в енергетиці та мікроелектроніці - там, де ніякі інші способи не можуть забезпечити задану якість.

Для отримання глубокообессоленной (деіонізованої) води використовується як чисто іонообмінна технологія, так і її комбінація з різними методами очищення, що включає зворотний осмос.

Зворотний осмос і нанофільтрація

Витяг розчинених речовин з води може здійснюватися мембранними методами.

Рівень знесолення визначається селективністю мембран.

Методом нанофільтрації можна досягти часткового знесолення, видаливши солі жорсткості разом з двозарядний аніонами і частково - однозарядні катіони натрію і калію і аніони хлору.

Більш глибоке знесолення забезпечує низьконапірний зворотний осмос. Максимальна ефективність за всіма компонентами забезпечується зворотноосмотичними мембранами, що працюють при високому тиску. Сумарна ступінь знесолення залежить від катіонного та аніонного складу води і орієнтовно становить: для нанофільтрації 50-70%, для низьконапірного зворотного осмосу 80-95%, для високонапірного 98-99%.

Для забезпечення нормальної експлуатації обратноосмотічеськіх і нанофільтраційною установок необхідно, щоб вода, що подається на мембрани, відповідала певним нормам, а саме:

Подається на мембрани вода повинна містити:

Менш 0,56 мг / л зважених речовин;

Менше 2-3 мгО2 / л колоїдних забруднень;

Вільного хлору менше 0,1 мг / л для композитних поліакриламідних мембран і менш 0,6-1,0 мг / л для ацетатцелюлозних;

Малорозчинні солі (заліза, кальцію, магнію, стронцію) в концентраціях, що не викликають їх відкладення на мембранах;

Мікробіологічні забруднення мають бути відсутні;

Температура води, що подається не повинна перевищувати 35-45 С;

рН вихідної води повинен знаходитися в межах 3,5-7,2 для ацетатцелюлозних мембран і 2,5-11,0 для поліакриламідних.

Для забезпечення зазначених вимог необхідно забезпечити передочистку води перед її подачею на мембранну установку. Вона включає в себе вузли: механічної фільтрації-знезалізнення, дехлорування, пом'якшення та дозування інгібітора, знезараження ультрафіолетом.

Важливим аспектом при розрахунку мембранних установок є врахування температури живильної води. Всі показники мембран даються для температури 25 С. В реальних умовах температура, як правило, істотно нижче.

Так, якщо наприклад мембрана при температурі 25 С дає 500 л / год, то при 10 С продуктивність складає 330 л / год, а при 5 С 250 л / год.

Відповідно, при розрахунку установки необхідно встановлювати таку кількість елементів, яке забезпечить задану продуктивність при зниженні температури, причому ця кількість може знадобитися в 2 рази більше, ніж при стандартній температурі. Це істотно підвищує вартість установки. У ряді випадків, при наявності дешевого тепла, вигідніше виробляти попередній підігрів живильної води. [6, c. 213]

 

Обладнання хімводоочищення

Освітлювачі

 

Рис 1

Конструкція освітлювального фільтра.

Принцип роботи апарату:

Вихідна вода, підігріта до t = 30-35 oC, подається через трубопровід 1 в воздухоотделітель 2. Далі по спускний трубі 3 через тангенціальний введення 4 з регулятором 5 в нижню частину апарата, де здійснюється її змішання з реагентами. Тангенціальний введення забезпечує обертальний рух води і, як наслідок, більш ефективне змішання. Вапняне молоко, розчин коагулянту і флокулянта (ПАА), надходить трубопроводами (радіально спрямованим 6, 7 і 8 відповідно), розташованим вище введення вихідної води в змішувач. Передбачається також підведення коагулянту 7.Хіміческое взаємодія завершується в нижній частині освітлювача 9. Процес утворення у воді пластівців, їх агрегація і затримування протікають у висхідному потоці води. Придане тангенціальним введенням обертальний рух води гаситься вертикальної 10 і горизонтальній 11 перегородками з отворами d = 100 - 150 мм.

Верхня межа зваженого шламу, що утворює в освітлювачі контактну зону 12 знаходиться на рівні кромки шлакопріемних вікон 13, шламоуплотнітеля 14, через зниження швидкості висхідного потоку води і за рахунок відбору через вікна 13 частини води (відсічення) в шламоуплотнітель. В освітлювачах продуктивністю 60 - 250 м3/год шламопріемние вікна можуть бути прорізані безпосередньо в корпусі шламоуплотнітеля 14.

З контактної зони 12 вода подається в зону освітлення 15, розподільну решітку 16, в кільцевої жолоб 17 з отворами 18. Потім вода надходить в приймальний пристрій 19, де змішується з освітленої в шламоуплотнітеле 14 водою, що надходить через збірний колектор 20 і трубопровід 21, с вентилем 22, винесеним за обечайку.

З розподільного пристрою 19 освітлена вода через трубопровід 23 відводиться в ємність або на подальшу очистку.

Шлам осідає в нижній частині ущільнювача 14 і відводиться через трубопровід 23 при періодичній "продувці", здійснюваної по трубопроводу 27.Для збору піску і крупного шламу передбачений грязьовик 25 і трубопровід 26.

Тонкошарові відстійники.

Рис 2

Відстійник-флокулятор:

1- корпус, 2 - жолоб; 3 - отвори для видалення освітленої води;

4 - воздухоотделітель; 5 - центральна труба, 6 - розподільні труби.

 

Для збільшення ефективності відстоювання використовують тонкошарові відстійники. Вони можуть бути вертикальними, радіальними або горизонтальними; складаються з водорозподільної, водозбірної і відстійної зон. В таких відстійниках відстійна зона ділиться трубчастими або пластинчастими елементами на ряд шарів невеликої глибини (до 150 мм). При малій глибині відстоювання протікає швидко, що дозволяє зменшити розміри відстійників.

Тонкошарові відстійники класифікуються за такими ознаками: по конструкції похилих блоків - на трубчасті і поличні; по режиму роботи - періодичного (циклічного) і безперервної дії; за взаємною руху освітленої води і витісняється осаду - з прямоточним, протитечійним і змішаним (комбінованим) рухом.

Поперечний перетин трубчастих секцій може бути прямокутним, квадратним, шестикутним або круглим. Поличкові секції монтуються з плоских або гофрованих листів і мають прямокутний перетин. Елементи відстійника виконують зі сталі, алюмінію та пластмаси (поліпропілену, поліетилену, склопластиків).

Нахил блоків у відстійниках періодичної (циклічного) дії невеликий. Накопичився осад віддаляється промиванням зворотним струмом освітленої води. Нахил елементів у відстійниках безперервної дії становить 45-60 °. Ефективність трубчастих і поличних відстійників практично однакова.

Осадові жолоби відстійників глибиною 1,2-1,5 м і з нахилом стінок 50 ° мають донні щілини шириною 0,15 м, через які осад надходить у септичну камеру. Осадові жолоби розраховують так само, як і горизонтальні відстійники. Швидкість води приймають рівною 5-10 мм / с. Ефективність очищення 40-50%. Обсяг септичній камери встановлюють залежно від середньої температури стічних вод в зимовий період. При зброджуванні активного мулу обсяг камери збільшують на 30-70%.

Відстійники-освітлювачі застосовують при підвищеному вмісті в стічних водах труднооседающіх речовин. В результаті поєднання процесів осадження, хлопьеобразования і фільтрації стічної води через шар зваженого осаду ефективність очищення досягає 70%. Є конструкції освітлювачів як з попередньою коагуляцією і агрегацією вод, так і без таких, з суміщенням цих процесів в одному апараті. Широко застосовують відстійник-флокулятор (рис. 3). Усередині відстійника є камера флокуляції, в яку через центральну трубу надходить стічна вода. У камері флокуляції відбувається ежекції повітря, часткове окислення органічних речовин, хлопьеобразования і сорбція забруднень. В відстійної зоні вода проходить через шар зваженого осаду, де затримуються дрібнодисперсні домішки. Випав осад віддаляється під дією гідростатичного напору.

Осветлители ТУ 34-10-10544

 

Рис. 5

Освітлювач води типу СКБ ОТІ

Освітлювач є апаратом, в якому одночасно протікають хімічні реакції, пов'язані з введенням реагентів, а також фізичні процеси формування шламу в об'ємі води освітлювача фільтрування оброблюваної води через шлаковий фільтр. Гідравлічні процеси в освітлювачі включають:

підтримання в підвішеному стані твердих частинок, що утворюють шлаковий фільтр, висхідним потоком води

видалення цих надлишку частинок із зони шлакового фільтра в шламоуплотнітель

режими руху води в різних зонах по висоті освітлювача

 

Механічні фільтра

Магнітні фільтри

Рис.9

освітлювачі (далі по тексту МФО) призначені для очищення води в системах водопостачання та теплопостачання від нерозчинних домішок, які представляють собою магнітні частинки (продукти корозії), а також від часток піску, глини, накипу, органіки, які потрапили з природного джерела або утворилися в результаті використання води в технологічному процесі.

Дані пристрої дозволяють істотно зменшити грязьову навантаження на котельне і теплообмінне обладнання, автоматику, контрольно-вимірювальні прилади, насоси і т. п., і як наслідок максимально ефективно їх експлуатувати.

МФО встановлюються в прямоточних системах водопостачання і в циркуляційних контурах з метою захисту котлоагрегатів, теплообмінників, насосів, датчиків контрольно-вимірювальної апаратури, теплових мереж. Можливий монтаж, як в нових, так і у вже існуючі системи.

Не вимагають регенерації, витрат енергії, хімічних реагентів, абсолютно нешкідливі для здоров'я і навколишнього середовища.

МФО працює таким чином: вода по вхідному патрубку 3 потрапляє в корпус освітлювача 2, де відбувається різке зменшення швидкості руху води і великі частинки під дією сил тяжіння осідають на дні шламозбірника 1. Під впливом поля магнітної системи 4 дрібні слабомагнітні частинки намагнічуються, притягуються, укрупнюються, осідають під дією сил тяжіння або затримуються на магнітній системі. Наявність декількох перегородок 6 в камері осадження 5 забезпечує різку зміну напрямку потоку, при цьому частки забруднень в результаті інерційного руху вдаряються в перегородки, втрачають свою швидкість і, накопичуючись на її поверхні, під дією сил гравітації «сповзають» на дно шламозбірника 1. Великі легкі частинки (р <1,0 г/см3) затримуються на поверхні фільтру 7.

Технологическая схема

Химводоочистки

Рис.13

Вихідна вода, підігріта до t = 30-35 C, подається по трубопроводу в воздухоотделітель освітлювача 1. Далі по спускний трубі через тангенціальний введення потрапляє в нижню частину апарата, де здійснюється її змішання з реагентами. Тангенціальний введення забезпечує обертальний рух води і, як наслідок, більш ефективне змішання. Вапняне молоко і розчин коагулянту надходять по трубопроводах, розташованим вище введення вихідної води в смесітель.Хіміческое взаємодія завершується в нижній частині освітлювача. Придане тангенціальним введенням обертальний рух води гаситься вертикальної і горизонтальнойперегородками з отворами d = 100 - 150 мм.

Потім вода надходить в приймальний пристрій, де змішується з освітленої водою. Ізраспределітельного пристрої освітлена вода через трубопровід відводиться на подальшу механічну очистку.

Рідина подається через приймальний штуцер. Фільтрація відбувається через дрібнопористий сітку, залишаючи на її поверхні осад. Для очищення фільтруючої сітки від осаду використовується ультразвукове поле створюване хвилеводом, приєднаним до перетворювача. Виникаюча при цьому кавітація і вихрові потоки очищають фільтроелементи, і під дією гравітаційних сил і мікропотоків частинки осаду потрапляють в приймач осаду. Таким чином, відбувається фільтрація рідини і регенерація (очищення) стінок і сітки фільтроелемента. Після механічного очищення направляється на знесолення в катеонітний фільтр. Вода надходить під напором і проходить через шар катіоніту в напрямку зверху вниз. При цьому відбувається пом'якшення води шляхом обміну іонів. Після знесолення вода відводиться в резервуар, де в подальшому подається в тепломережу. Регенерація фільтру відбувається знизу вгору. Цикл роботи фільтра складається з наступних операцій: пом'якшення, розпушування, регенерація, відмивання. Робочий цикл фільтра закінчується, коли жорсткість фільтра почне перевищувати 0,1 мг-екв / л.

 

 

Механічний розрахунок

ВСТУП

Робота направлена на вирішення важливої науково-технічної проблеми і присвячена поліпшенню регенерації іоніту за допомогою вібрації. Вивчення нових технологій, устаткування і установок очищення природної води для промислових цілей дозволяє вирішити завдання забезпечення промислових споживачів (в основному об'єктів теплової промисловості) ефективними, конкурентоздатними на вітчизняному і світовому ринках водопідготовчими установками з високими економічними показниками і екологічними властивостями. Актуальність проблеми: в даний час водопідготовчі установки ТЕЦ в Україні щорік виробляють понад 80 млн. тонн знесоленої води і понад 200 млн. тонн зм'якшеної води. Традиційна іонообмінна технологія водопідготовки передбачає декілька рівнів фільтрування і тривалий час забезпечувала нормативні воднохимічеськие режими парових казанів ТЕЦ. Проте ця технологія, що базується на вживанні параллельноточних іонообмінних фільтрів, морально застаріла і пов'язана з щорічним витрачанням 57 тис. тонн сірчаної кислоти, 30 тис. тонн їдкого натрію і 75 тис. тонн хлористого натрію, сумарна вартість яких перевищує 30 млн. доларів США. Оскільки експлуатаційні витрати реагентів в 2 - 4 рази перевершують необхідну кількість, велика частина їх скидається із стічними водами забруднюючи гідросферу.

Два - триступінчаті схеми іонірованія води комплектуютьсякомплектуются великою кількістю параллельноточних іонообмінних фільтрів з арматурою, КИПом, фронтовими трубопроводами. Це вимагає значних капітальних вкладень, багаточисельного експлуатаційного і ремонтного персоналу, ускладнює і утрудняє автоматизацію водопідготовчих установок.

Для завантаження іонообмінних фільтрів водопідготовчих установок ТЕС щорік отримується 2-3 тис. тонн вітчизняних і 1.2-1.8 тис. тонн імпортних іонообмінних смол, вартість яких перевищує 8 млн. доларів США.

При цьому в природній воді постійно наголошується зростання забрудненості техногенними органічними сполуками: добривами, гербецидамі, нафтопродуктами і так далі. Традиційні технології водоочистки видаляють ці забруднення недостатньо ефективно, що приводить до багаточисельних фактів порушення воднохімічних режимів.

З викладеного виходить актуальність проблеми технічного переозброєння водопідготовчих установок ТЕЦ для забезпечення заданої якості живильної води казанів і зменшення часу регенерації катеонітових фільтрів ТЕЦ при використанні широкого спектру вихідних вод і мінімальних екологічних і економічних витратах.

Метою роботи є дослідження протиточних іонообмінних фільтрів, що забезпечують зниження витрати хімічних реагентів і іонообмінних матеріалів в порівнянні з параллельноточними фільтрами при істотно кращих екологічних показниках. А також обратноосмотічеських установок, що забезпечують видалення з оброблюваної води понад 96 % розчинених солей і органічних сполук.

Літературний огляд

Методи очищення води

Методи очищення води Як правило, вода, Що надається для Використання, не Може буті застосована для технічних цілей без спеціальної ОБРОБКИ. При цьому метод ОБРОБКИ води візначається, Весь спектр складу сірої води и вимоги до її ЯКОСТІ з боку віробнічніків, а кож постійністю ціх параметрів. Відповідні стадії водопідготовкі узгоджуються з конструкцією устаткування, видами матеріалів и хімією води У зв'язку з ЦІМ оптимальні Рішення Як з технічної точки зору, так и за економічнімі № сертифіката можлива Лише тоді, коли вся схема водопідготовкі Змодельовано з врахування індівідуальніх особливостях виробництва.

В основному на Практиці застосовуються наступні методи очищення води: фільтрування, знезалізнення, деманганація, нейтралізація, відалення хлору, зниженя жорсткості, знесолення (іонній Обмін и Зворотний осмос), кондіціонування, дегазація (Хімічна, фізична, термічна або холодна), а кож очищення стічніх вод. Конкретні вказівкі по вживання Конвенцію Ради Європи методів очищення води и проектування таких установок.

Фільтрування

 

Для підготовкі питної води, Що подається з суспільних водопровідніх мереж, Як правило, застосовується Тонке фільтрування з Використання фільтрів зворотнього промівання або патронних фільтрів. В окремому випадка вода має буті очищена від хлору. Вода з індівідуальніх джерел водопостачання, а кож з Поверхнево вододжерел и в циркулярних системах водопостачання Може містіті в своєму складі кож марганець, залізо и мідь. Ці шкідліві солі Важко металів необхідно відаляті за допомога селективних методів очищення води. За наявності в такій воді органічніх субстанцій необхідно застосовуваті Різні заходь, візначувані індівідуально.

визначаються індивідуально.

 

Зниження жорсткості води

 

Місткість у воді Важко розчінні солі кальцію и магнію при нагріванні віклікають утворення накипу або вапняного облогу. Це приводити до Порушення хіміко-технічніх процесів. Для того, щоб усунуті ці непріємні явищем, необхідно віробіті зм'якшування води з дотримання вимоги технічної безопасности и з врахування економічності прийнято рішень. За допомога іонного обміну, тоб заміні іонів кальцію и магнію на іоні натрію, солі жорсткості переходять в легко Розчини стан. Вода при цьому стає м'якою. Кількість розчинення в ній солей, протікання, не змінюється. Регенерація катіонів досягається фільтруванням куховарської солі. При цьому відбувається нова "зарядка" іонамі натрію. Регенерація віробляється через певні проміжкі годині або в залежності від кількості зм'якшеної води і виконується автоматично. Подальша обробка зм'якшеної води часто необхідна в зв'язку з її корозійними властивостями. Необхідно проводити спеціальні заходи з метою кондиціонування живильної води для котлів, а також охолоджуючої води. З технічних і економічних міркувань у промисловій сфері нерідко перед іонообмінників проводять часткову надекарбонізації або ж (ЯКЩО необхідно усунуті Лише карбонатно жорсткість) взагалі відмовляються від іонообмінніка и обмежуються Лише декарбонізацією води, Що подається для потреб виробництва.

Метод застосовується для очищення:

- Жівільної води для казанів (нізьконапірні казани)

- Води, Що охолоджує,

- Пріготування гарячої води

- Промівної води (виробництво напоїв)

- Води в системах опалювання

 

Декарбонізація / часткове знесолення

При декарбонізації або частковому знесолюванні води іони кальцію і магнію, що утворюють карбонатну жорсткість, замінюються на водневі іони (Н-катіонірованіе). Некарбонатная жорсткість - звана також "залишкова" жорсткість - при цьому залишається, а це означає: якщо порушення відбуваються тільки через карбонатної жорсткості, досить зробити лише надекарбонізації води. Якщо ж необхідно отримати повністю обессоленную воду, після декарбонізації вона додатково проходить через іонообмінну смолу (видалення залишкової жорсткості). В процесі декарбонізації води карбонатна жорсткість (на відміну від іонного обміну) не перетвориться в нейтральні солі. З карбонатів утворюється вуглекислота, вміст солі у воді внаслідок цього знижується на величину, відповідну карбонатної жорсткості.

Вуглекислота потім або видаляється з води (на вуглекислотних зрошувача або методом термічної дегазації), або ж в іншому випадку необхідно виробляти надійну антикорозійний захист обладнання та установок, що вступають в контакт з виробничою водою. Разом з тим хорошою корозійною захисту можна домогтися, проводячи відповідне кондиціонування. Регенерування Н-катіоновий фільтрів проводиться, як правило, розведеною соляною кислотою. При цьому іонообмінна смола знову "заряджається" водневими іонами. Регенерація здійснюється вручну або в автоматизованому режимі за заздалегідь заданому витраті води або при зміні її якісного складу. Елюатів і промивна вода мають слабокислую реакцію і повинні, як правило, перед скиданням у каналізаційну мережу пройти нейтралізацію.

При включенні в мережу питного водопостачання установки щодо зниження карбонатної жорсткості води необхідно провести поділ трубопровідної системи.

Метод застосовується для очищення:

- Охолоджуючої води

- Живильним води для котлів

- Води в пивоварінні

- Води в фарбувальній виробництві

- Зрошувальній води (садівництво)

Знесолення

 

Знесолення води означає зменшення вмісту в ній розчинених солей. Цей процес називають також деіонізації, або демінералізацією.

Для багатьох процесів у теплоенергетиці потрібна вода, що містить мінімальні кількості солей, аж до надчистої, яка практично їх не містить. [1]

Існує кілька способів знесолення:

термічний;

іонообмінний;

мембранні;

зворотний осмос;

електродіаліз;

комбіновані.

Термічні методи обробки води

Найстаршим методом отримання знесоленої води (дистиляту) є термічний метод - перегонка, дистиляція, випарки.

Термічний метод дозволяє обессоліть воду з будь-яким солевмістом.

Основою процесу є переведення води в парову фазу з наступною її конденсацією. Для випаровування води потрібно підвести, а при конденсації пара - відвести тепло фазового переходу. При утворенні пари в нього поряд з молекулами води переходять і молекули розчинених речовин відповідно їх летючість.

Найважливішою перевагою даного методу є мінімальні кількості використовуваних реагентів і обсяг відходів, які можуть бути отримані у вигляді твердих солей.

Теплова та економічна ефективність методу визначається режимом випаровування і ступенем рекуперації тепла фазового переходу при конденсації пари.

За характером використання дистиляційні установки підрозділяються на одноступінчасті, багатоступінчасті і термокомпрессіонние.

Найбільший інтерес представляє використання випарних установок в поєднанні з іонообмінними і реагентними схемами. В цих умовах можливо оптимізувати витрати реагентів, тепла і вирішити як економічні, так і екологічні проблеми.

Знесолення води іонним обміном

Найбільш часто знесолення води виробляють іонним обміном. Це найбільш відпрацьований і надійний метод.

Часткове знесолення води відбувається при її пом'якшення методами Н-Na-катіонірованія, Н-катіонірованія з холодною регенерацією, Н-катіонірованія на слабокислотних катионите. У цих процесах відбувається вилучення солей жорсткості і часткова їх заміна на катіон водню, який руйнує бікарбонат-іони з подальшим видаленням утворився газу з води. Ступінь знесолення відповідає кількості вилученого СаСО3.

При глибокому знесолюванні з розчину видаляються всі макро-і мікроелементи, тобто солі і домішки. Ступінь очищення розчину по кожному макроелементи (катіонів та аніонів) залежить від їх спорідненості до даного іоніту, тобто від розташування в рядах селективності. Підбираючи іоніти, ступінь їх регенерації і кількість ступенів очищення, можна домогтися необхідної глибини очищення води практично будь-якого вихідного складу.

Знесолення може проводитися в одну, дві, три ступені або змішаним шаром іонітів. У кожного ступеня розчин послідовно очищається спочатку на катионите в Н-формі (при цьому витягуються все знаходяться в розчині катіони), а потім на анионите в ОН-формі (при цьому витягуються знаходяться у воді аніони).

Більш глибоке витяг аніонів може протікати тільки на сільноосновних аніоніти.

Високий ступінь очищення можна забезпечити в одному апараті з сумішшю катіоніту в Н-формі та аніоніти в ОН-формі, т.зв. фільтрі змішаної дії. В цьому випадку відсутній протівоіони ефект, і з води за один прохід через шар суміші іонітів витягуються все знаходяться в розчині іони. Очищений розчин має нейтральне рН і низьке солевміст, приблизно в 5-10 разів нижче, ніж на одному щаблі іонного обміну. Допускається робота з дуже високими швидкостями очищення розчину, залежними від його вихідного солевмісту.

Після насичення іонітів для їх регенерації суміш необхідно попередньо розділити на чисті катіонів та аніонів (вони, як правило, мають деяке розходження по щільності). Поділ може проводитися гідродинамічним методом або шляхом заповнення фільтра концентрованим 18%-ним розчином лугу.

Через складність операцій розділення суміші іонітів і їх регенерації такі апарати використовуються в основному для очищення малосолона вод, наприклад, контурних, для глибокої доочистки води, знесоленої на роздільних шарах іонітів або зворотним осмосом. Тобто в тих випадках, коли регенерація проводиться рідко, або іоніти застосовують для отримання надчистої води з опо