Водород-натрий-катионитный метод умягчения воды

 

24. Водород-натрий-катионитный метод следует принимать для удаления из воды катионов жесткости (кальция и магния) и одновременного снижения щелочности воды.

Этот метод следует применять для обработки подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5—8 мг/л и цветностью не более 30°.

Умягчение воды надлежит принимать по схемам:

параллельного водород-натрий-катионирования, позволяющего получить фильтрат общей жесткостью 0,1 г-экв/м³ с остаточной щелочностью 0,4 г-экв/м³; при этом суммарное содержание хлоридов и сульфатов в исходной воде должно быть не более 4 г-экв/м³ и натрия не более 2 г-экв/м³.

последовательного водород-натрий-катионирования с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров; при этом общая жесткость фильтрата составит 0,01 г-экв/м³, щелочность — 0,7 г-экв/м³;

водород-катионирования с «голодной» регенерацией и последующим фильтрованием через буферные саморегенерирующиеся катионитные фильтры; при этом общая жесткость фильтрата будет на 0,7—1,5 г-экв/м³ выше некарбонатной жесткости исходной воды, щелочность фильтрата — 0,7—1,5 г-экв/м³. Катионитные буферные фильтры допускается не предусматривать, если не требуется поддержания остаточной жесткости, щелочности и рН в строго определенных пределах. Следует предусматривать возможность регенерации буферных фильтров раствором технической поваренной соли.

25. Соотношения расходов воды, подаваемой на водород-катионитные и натрий-катионитные фильтры при умягчении воды параллельным водород-натрий-катионированием, следует определять по формулам:

расход воды, подаваемой на водород-катионитные фильтры, м³/ч,

 

(10)

 

расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры , м³/ч,

(11)

 

где q _пол — полезная производительность водород-натрий-катионитной установки, м³/ч;

и — полезная производительность соответственно водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров, м³/ч;

Щ _о — щелочность исходной воды, г-экв/м³;

Щ _у — требуемая щелочность умягченной воды, г-экв/м³;

А — суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), г-экв/м³.

 

Примечания: 1. Водород-катионитные фильтры могут быть использованы и как натрий-катионитные, поэтому должна быть предусмотрена возможность регенерации двух-трех водород-катионитных фильтров раствором технической поваренной соли.

2. Расчет трубопроводов и фильтров следует производить на режиме при наибольшей нагрузке на водород-катионитные фильтры, наибольшей щелочности (Щ) воды и наименьшем содержании в ней анионов сильных кислот (А); при наибольшей нагрузке на натрий-катионитные фильтры, наименьшей щелочности воды и наибольшем содержании в ней анионов сильных кислот.

 

26. Объем катионита W _Н, м³, в водород-катионитных фильтрах следует определять по формуле

 

(12)

 

Объем катионита W _Na, м³, в натрий-катионитных фильтрах следует определять по формуле

(13)

 

где Ж _o — общая жесткость умягченной воды, г-экв/м³

n _p — число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое согласно п. 14;

— рабочая обменная емкость водород-катионита, г-экв/м³;

— рабочая обменная емкость натрий-катионита, г-экв/м³;

С _Na — концентрация в воде натрия, г-экв/м³, определяемая согласно п. 15.

27. Рабочую обменную емкость, г-экв/м³, водород-катионита следует определять по формуле

 

(14)

 

где a_Н — коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, принимаемый по табл. 4;

С _к — общее содержание в воде катионитов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/м³;

q _уд — удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, принимаемый равным 4—5 м³ воды на 1 м³ катионита;

Е _полн — паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/м³.

 

Таблица 4

 

Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв, рабочей обменной емкости
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, aв	0,68	0,85	0,91	0,92

 

При отсутствии паспортных данных Е _полн следует принимать согласно п. 15.

28. Площадь водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров F _Н, м², и F _Na, м², следует определять по формуле

F_н=W_нН_к; F_Na=W_NaH_к (15)

 

где Н _к — высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16.

Потерю напора в водород-катионитных фильтрах, интенсивность взрыхления и скорость фильтрования следует принимать согласно п.п. 18—20.

29. Количество рабочих водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров при круглосуточной работе должно быть не менее двух.

Количество резервных водород-катионитных фильтров надлежит принимать: один — при количестве рабочих фильтров до шести и два — при большем количестве. Резервные натрий-катионитные фильтры устанавливать не следует, но должна быть предусмотрена возможность использования резервных водород-катионитных фильтров в качестве натрий-катионитных согласно примеч. к п. 25.

30. Регенерацию водород-катионитных фильтров надлежит принимать 1—1,5 %-ным раствором серной кислоты. Допускается разбавление серной кислоты до указанной концентрации водой непосредственно перед фильтрами в эжекторе.

Скорость пропуска регенерационного раствора серной кислоты через слой катионита должна быть не менее 10 м/ч с последующей отмывкой катионита неумягченной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 10 м/ч.

Отмывка должна заканчиваться при кислотности фильтра, равной сумме концентраций сульфатов и хлоридов в воде, поступающей на отмывку.

Первую половину объема отмывочной воды следует направлять на нейтрализацию, в накопители и т.п., вторую половину — в баки для взрыхления катионита.

 

Примечание. Для регенерации водород-катионитных фильтров при обосновании допускается применение кислот соляной и азотной (для КУ-2).

 

31. Расход 100 %-ной кислоты Р _Н, кг, на одну регенерацию водород-катионитного фильтра надлежит определять по формуле

(16)

 

где а _Н — удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, определяемый по рис. 2 в зависимости от требуемой жесткости фильтрата.

Рис. 2. График для определения общей жесткости воды,
умягченной водород-катионированием

 

32. Объемы мерника крепкой кислоты и бака для разбавленного раствора кислоты (если разбавление ее производится не перед фильтрами) надлежит определять из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех и для регенерации двух фильтров при большем количестве.

33. Аппараты и трубопроводы для дозирования и транспортирования кислот следует проектировать с соблюдением правил техники безопасности при работе с кислотами.

34. Удаление двуокиси углерода из водород-катионированной воды или из смеси водород- и натрий-катионированной воды надлежит предусматривать в дегазаторах с насадками кислотоупорными керамическими размером 25´25´4 мм или с деревянной хордовой насадкой из брусков.

Площадь поперечного сечения дегазатора следует определять исходя из плотности орошения при керамической насадке 60 м³/ч на 1 м² площади дегазатора, при деревянной хордовой насадке — 40 м³/ч.

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу 15 м³ воздуха на 1 м³ воды. Определение напора, развиваемого вентилятором, следует производить с учетом сопротивления керамической насадки, принимаемого равным 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки, сопротивления деревянной хордовой насадки — 10 мм вод. ст. Прочие сопротивления следует принимать равными 30—40 мм вод. ст.

Высоту слоя насадки, необходимую для снижения содержания двуокиси углерода в катионированной воде, следует определять по табл. 5 в зависимости от содержания свободной двуокиси углерода (СО₂)_св, г/м³, в подаваемой на дегазатор воде, определяемой по формуле

 

(CO₂)_cв=(CO₂)₀ +44 Щ₀ (17)

 

где (СО₂)_св — содержание свободной двуокиси углерода в исходной воде, г/м³;

Щ _о — щелочность исходной воды, г-экв/м³.

 

Таблица 5

Содержание (СО 2) в воде, подаваемой на дегазатор, г/м^3	Высота слоя в дегазаторе, м
кислотоупорная керамическая	деревянная хордовая
		5,2
	4,7
	5,1	6,5
	5,5	6,8
	5,7

 

35. При проектировании установок для умягчения воды последовательным водород-натрий-катионированием с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров следует принимать:

а) жесткость фильтрата, , г-экв/м³, водород-катионитных фильтров по формуле

(18)

 

где (Сl ^-) и (SO ₄^2-) — содержание хлоридов и сульфатов в умягченной воде, г-экв/м³;

Щ _ост — остаточная щелочность фильтрата водород-катионитных фильтров, равная 0,7—1,5 г-экв/м³;

(Na ⁺) — содержание натрия в умягченной воде, г-экв/м³;

б) расход кислоты на «голодную» регенерацию водород-катионитных фильтров — 50 г на 1 г-экв удаленной из воды карбонатной жесткости;

в) при «голодной» регенерации «условную» обменную емкость катионитов по иону НСО ₃^- (до момента повышения щелочности фильтрата) для сульфоугля СК-1 — 250—300 г-экв/м³ для катионита КБ-4 — 500—600 г-экв/м³.

36. Для предупреждения попадания кислой воды на натрий-катионитные фильтры установок последовательного водород-натрий-катионирования, на случай регенерации водород-катионитных фильтров избыточной дозой кислоты, следует предусматривать подачу осветленной неумягченной воды в поток фильтрата водород-катионитных фильтров перед дегазатором.

37. Аппараты, трубопроводы и арматура, соприкасающиеся с кислой водой или фильтратом, должны быть защищены от коррозии или изготовлены из антикоррозионных материалов.

38. При параллельном водород-натрий-катионировании ионитные фильтры допускается при обосновании предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного ионирования.

39. Отработавшие регенерационные растворы ионитных умягчительных установок в зависимости от местных условий следует направлять в накопители, бытовую или производственную канализацию; надлежит также рассматривать возможность обработки концентрированной части вод для их повторного использования.

Отработавшие растворы перед сбросом в канализацию после усреднения надлежит при необходимости нейтрализовать. При этом получающиеся осадки карбоната кальция и двуокиси магния следует выделять отстаиванием и направлять в накопитель.

Осветленные растворы хлорида натрия (из сточных вод от регенерации натрий-катионитных фильтров) надлежит повторно использовать для регенерации натрий-катионитных фильтров (при необходимости после нейтрализации).

 

 

Приложение 8

Рекомендуемое