Общие сведения об умягчении воды.

Общие сведения об умягчении воды.

Выбор методов водоподготовки в системах технического водоснабжения зависит от качества воды в источнике водоснабжения и требований к качеству очищаемой воды, которые определяются регламентом технологических процессов и разрабатываются отраслевыми НИИ. Для технического водоснабжения используются воды поверхностных источников. В редких случаях, по согласованию с соответствующими органами, разрешают использовать подземные воды. Как правило, вода, используемая в техническом водоснабжении по таким показателям как мутность, цветность, запахи, привкусы, бактериологическим показателям не регламентируются. Чаще всего требуется реализовывать специальные методы водоподготовки (умягчение, обессоливание, обескремнивание, дегазация).

Умягчение – процесс приводящий к удалению из воды катионов жесткости Са²⁺, Mg²⁺.

В подземной воде жесткость составляет 1,5-15 мг-экв/л. В соответствии с требованиями СанПиНа 10-124РБ99 общая жесткость воды для хозяйственно-питьевых целей Ж_общ ≤ 7 мг-экв/л, для воды, используемой в технологических процессах в промышленности – 0,05-0,1 мг-экв/л.

Понятие карбонатной, некарбонатной и общей жесткости связаны с тем, какие анионы соединены в водном растворе с катионами Са²⁺, Mg²⁺.

 

Са²⁺ НСО₃^- Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂ → Ж_к

                        гидрокарбонаты Са²⁺, Mg²⁺.

и

 

Mg²⁺   SO₄^2-; Cl^-

                    МgSO₄; СаSO₄; MgCl₂; CaCl₂ → Ж­_нк

Ж­_общ = Ж_к + Ж_нк

Ж_к = Ж_общ – Ж_нк = Щ

20, 12 – эквивалентные массы.

Т.е. Ж_к обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Са²⁺и Mg²⁺.

Ж_нк обусловлена наличием в воде хлоридов и сульфатов.

Кроме того, жесткость карбонатная или щелочность обусловлена наличием в воде: ОН^-; СО₃^2-; НSiO₃^-_; SiO₃^2-; HPO­₄^2-.

Чтобы установить какая жесткость преобладает в воде строят диаграммы гипотетического состояния воды. Для этого в верхней части в масштабе откладывают концентрации содержащихся в воде катионов по мере возрастания их щелочности слева направо. А в нижней части – откладываются содержащиеся в воде анионы по мере возрастания кислотности слева направо, в мг/л.

Классификация методов

Различают следующие методы умягчения:

1) Термический метод применяется для устранения карбонатной жесткости воды, употребляемой для питания котлов;

2) Реагентный метод применяется для неглубокого умягчения при одновременном удалении из воды взвешенных веществ (известковый метод, известково-содовый, едко-натриевый, фосфатный, бариевый).

3) Ионообменный метод применяется для глубокого умягчения;

4)Диализ – фильтрование воды через полупроницаемую мембрану, применяется для глубокого умягчения.

Область применения различных методов умягчения.

Наименование метода	Условия применения		Остаточная жесткость, мг-экв/л	Температура воды, °С
	Мутность исходной воды, мг/л	Жесткость исходной воды, мг-экв/л
Термический	до 50	Жк с преобладанием Са(НСО3)2, Жнк в виде гипса (СaSO4)	Жк до 0,035   СаSO4 до 0,7	До 270
Реагентный	до 500	Жобщ =5-35	Жобщ до 0,7	До 90
Ионообменный	5 - 8	Жобщ до 15	При одноступенчатой схеме: Жобщ=0,1-0,2; При двухступенчатой схеме: Жобщ=0,01-0,05	До 30
Диализ	до 2	Жобщ до 10	Жобщ до 0,01	До 60

 

Умягчение воды реагентны методом основано на обработке ее реагентами, анионы которых образуют с катионами Са²⁺и Mg²⁺ нерастворимые соединения СаСО₃↓, Mg(OH)₂↓,Са(РО₄)₂, Мg(РО₄)₂ и др.

В зависимости от используемых реагентов методы реагентного умягчения классифицируются:

1)известковый;

2)известково-содовой;

3)едко-натриевый;

4)фосфатный; 5)бариевый.

Известково-содовый метод.

Основан на введении в воду извести (Са(ОН)₂) и соды (Na₂CO₃). Принимается для карбонатной и некарбонатной жесткости.

Механизм процесса:

1. По реакции (1-4) предыдущего метода при введении извести удаляется карбонатная жесткость и одновременно карбонатная магниевая жесткость переходит в карбонатную кальциевую жесткость.

2. По следующим уравнениям (5) и (6) удаляется кальциевая некарбонатная жесткость.

СаCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl                                  (5)

СаSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + Na₂SO₄                               (6)

Доза извести и соды определяется По СНиП 2.04.02-84, стр.108, п.6, приложение 7.

Остаточная жесткость после умягчения (т.е. после применения извести и соды) должна быть:

Ж_общ = 0,5-1,0 мг-экв/л, а щелочность - Щ = 0,8-1,2 мг-экв/л.

Процесс умягчения этим методом проводят в две стадии:

1) Удаляют из воды органические примеси и большую часть карбонатной жесткости, применяя соли алюминия или железа и извести, тем самым создавая оптимальные условия для протекания процесса коагуляции;

2) Затем вводят в оду соду и остальную часть извести при рН >10,2 (эта среда необходима для удаления магниевой жесткости). Соли алюминия в качестве коагулянта не применяют, т.к. эта соль (Al₂(SO₄)₃) образует растворимые алюминаты, не обеспечивая выделение из воды солей жесткости в виде осадка. Если органические примеси удаляют из воды совместно с умягчением, то в качестве коагулянтов применяют исключительно соли железа (FeSO₄, FeCl₂).Соль алюминия применяют, если устраняется жесткость только карбонатная при условии [Ca²⁺] > [HCO₃^-].

Доза коагулянта определяется по формуле:

 

 

Аниониты и их свойства.

Аниониты- естественные или искусственно синтезированные вещества, как правило органического происхождения, содержащие активную группу, способную обмениваться на анионы.

На стадии пуско-наладночных работ путем применения различных регенерационных растворов анионитовые загрузки могут переводится в ОН форму(регенерационный раствор NaOН), НCO₃^—форму(регенерационный раствор NaНCO₃), CO₃^—форму(регенерационный раствор Na₂CO₃)

Аниониты могут быть сильноосновными и слабоосновными. Слабоосновные способны к реакции обмена лишь в кислой среде и лишь с анионитами сильных кислот, те хлориды и сульфаты. Сильноосновные- способны к реакции обмена в любой среде, но лишь с анионитами сильных кислот угольной и кремневой кислоты.

Основные характеристики некоторых анионитов.

Наименование анионита	внешний вид, насыпная масса набухшего продукта т/м3	размер зерен, мм	обменная емкость,г-экв/м3
слабоосновные аниониты
АН-1	матовые зерна неправильной формы,0,31	0,4-2,0	Е полн=1500
АН-2Ф	красно-коричневые зерна, 0,4	0,3-0,5	Ераб=450-550
смльноосновные аниониты
ЭДЭ-10П	светло-коричневые зерна, 0,35	0,3-1,5	Ераб=800
АВ-17	прозрачно-желтые зерна,0,39	0,2-1,6	Ераб=650

Аниониты так же как и ониониты характеризуются полной и рабочей обменной емкостью Анионитовая загрузка имеет пределенную производительность, межрегенерационные переиоды, по истечению которого загрузка регенирируется в таком же режиме, как и катионитовая. При регенирации имеют место следущие реакции:

[An] Cl+NaOH→[An]OH+ NaCl

[An] SO₄+2NaHCO₃→[An]HCO₃+ Na₂SO₄

 

Общие сведения об умягчении воды.

Выбор методов водоподготовки в системах технического водоснабжения зависит от качества воды в источнике водоснабжения и требований к качеству очищаемой воды, которые определяются регламентом технологических процессов и разрабатываются отраслевыми НИИ. Для технического водоснабжения используются воды поверхностных источников. В редких случаях, по согласованию с соответствующими органами, разрешают использовать подземные воды. Как правило, вода, используемая в техническом водоснабжении по таким показателям как мутность, цветность, запахи, привкусы, бактериологическим показателям не регламентируются. Чаще всего требуется реализовывать специальные методы водоподготовки (умягчение, обессоливание, обескремнивание, дегазация).

Умягчение – процесс приводящий к удалению из воды катионов жесткости Са²⁺, Mg²⁺.

В подземной воде жесткость составляет 1,5-15 мг-экв/л. В соответствии с требованиями СанПиНа 10-124РБ99 общая жесткость воды для хозяйственно-питьевых целей Ж_общ ≤ 7 мг-экв/л, для воды, используемой в технологических процессах в промышленности – 0,05-0,1 мг-экв/л.

Понятие карбонатной, некарбонатной и общей жесткости связаны с тем, какие анионы соединены в водном растворе с катионами Са²⁺, Mg²⁺.

 

Са²⁺ НСО₃^- Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂ → Ж_к

                        гидрокарбонаты Са²⁺, Mg²⁺.

и

 

Mg²⁺   SO₄^2-; Cl^-

                    МgSO₄; СаSO₄; MgCl₂; CaCl₂ → Ж­_нк

Ж­_общ = Ж_к + Ж_нк

Ж_к = Ж_общ – Ж_нк = Щ

20, 12 – эквивалентные массы.

Т.е. Ж_к обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Са²⁺и Mg²⁺.

Ж_нк обусловлена наличием в воде хлоридов и сульфатов.

Кроме того, жесткость карбонатная или щелочность обусловлена наличием в воде: ОН^-; СО₃^2-; НSiO₃^-_; SiO₃^2-; HPO­₄^2-.

Чтобы установить какая жесткость преобладает в воде строят диаграммы гипотетического состояния воды. Для этого в верхней части в масштабе откладывают концентрации содержащихся в воде катионов по мере возрастания их щелочности слева направо. А в нижней части – откладываются содержащиеся в воде анионы по мере возрастания кислотности слева направо, в мг/л.

Классификация методов

Различают следующие методы умягчения:

1) Термический метод применяется для устранения карбонатной жесткости воды, употребляемой для питания котлов;

2) Реагентный метод применяется для неглубокого умягчения при одновременном удалении из воды взвешенных веществ (известковый метод, известково-содовый, едко-натриевый, фосфатный, бариевый).

3) Ионообменный метод применяется для глубокого умягчения;

4)Диализ – фильтрование воды через полупроницаемую мембрану, применяется для глубокого умягчения.

Область применения различных методов умягчения.

Наименование метода	Условия применения		Остаточная жесткость, мг-экв/л	Температура воды, °С
	Мутность исходной воды, мг/л	Жесткость исходной воды, мг-экв/л
Термический	до 50	Жк с преобладанием Са(НСО3)2, Жнк в виде гипса (СaSO4)	Жк до 0,035   СаSO4 до 0,7	До 270
Реагентный	до 500	Жобщ =5-35	Жобщ до 0,7	До 90
Ионообменный	5 - 8	Жобщ до 15	При одноступенчатой схеме: Жобщ=0,1-0,2; При двухступенчатой схеме: Жобщ=0,01-0,05	До 30
Диализ	до 2	Жобщ до 10	Жобщ до 0,01	До 60

 

Умягчение воды реагентны методом основано на обработке ее реагентами, анионы которых образуют с катионами Са²⁺и Mg²⁺ нерастворимые соединения СаСО₃↓, Mg(OH)₂↓,Са(РО₄)₂, Мg(РО₄)₂ и др.

В зависимости от используемых реагентов методы реагентного умягчения классифицируются:

1)известковый;

2)известково-содовой;

3)едко-натриевый;

4)фосфатный; 5)бариевый.