Основные методы умягчения воды
Содержание
Теоретические основы умягчения воды, классификация методов
Термический метод умягчения воды
Реагентные методы умягчения воды
Технологические схемы и конструктивные элементы установок реагентного умягчения воды
Термохимический метод умягчения воды
Умягчение воды диализом
Магнитная обработка воды
Литература
Теоретические основы умягчения воды, классификация методов
Под умягчением воды подразумевается процесс удаления из нее катионов жесткости, т.е. кальция и магния. В соответствии с ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/л. Отдельные виды производств к технологической воде предъявляют требования глубокого ее умягчения, т.е. до 0,05.0,01 мг-экв/л. Обычно используемые водоисточники имеют жесткость, отвечающую нормам хозяйственно-питьевых вод, и в умягчении не нуждаются. Умягчение воды производят в основном при ее подготовке для технических целей. Так, жесткость воды для питания барабанных котлов не должна превышать 0,005 мг-экв/л. Умягчение воды осуществляют методами: термическим, основанным на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании; реагентными, при которых находящиеся в воде ионы Ca (II) и Mg (II) связывают различными реагентами в практически нерастворимые соединения; ионного обмена, основанного на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na (I) или Н (1) на ионы Са (II) и Mg (II), содержащиеся в воде диализа; комбинированным, представляющим собой различные сочетания перечисленных методов.
Выбор метода умягчения воды определяется ее качеством, необходимой глубиной умягчения и технико-экономическими соображениями. В соответствии с рекомендациями СНиПа при умягчении подземных вод следует применять ионообменные методы; при умягчении поверхностных вод, когда одновременно требуется и осветление воды, - известковый или известково-содовый метод, а при глубоком умягчении воды - последующее катионирование. Основные характеристики и условия применения методов умягчения воды приведены в табл. 20.1.
умягчение вода диализ термический
Для получения воды для хозяйственно-питьевых нужд обычно умягчают лишь ее некоторую часть с последующим смешением с исходной водой, при этом количество умягчаемой воды Qy определяют по формуле
(20.1)
где Жо. и. - общая жесткость исходной воды, мг-экв/л; Ж0. с. - общая жесткость воды, поступающей в сеть, мг-экв/л; Ж0. у. - жесткость умягченной воды, мг-экв/л.
Методы умягчення воды
|
Показатель |
термический |
реагентный |
ионообменный |
диализа |
|
Характеристика процесса |
Воду нагревают до температуры выше 100°С, при этом удаляется карбонатная и некарбонатная жесткости (в виде карбоната кальция, гидрокси-. да магния и гипса) |
В воду добавляют известь, устраняющую карбонатную и магниевую жесткость, а также соду, устраняющую некарбонат - иую жесткость |
Умягчаемая вода пропускается через катионито - вые фильтры |
Исходная вода фильтруется через полупроницаемую мембрану |
|
Назначение метода |
Устранение карбонатной жесткости из воды, употребляемой для питания котлов низкого н среднего давления |
Неглубокое умягчение при одновременном осветлении воды от взвешенных веществ |
Глубокое умягчение воды, содержащей незначительное количество взвешенных веществ |
Глубокое умягчение воды |
|
Расход воды на собственные нужды |
- |
Не более 10% |
До 30% и более пропорционально жесткости исходной воды |
10 |
|
Условия эффективного применения: мутность исходной воды, мг/л |
До 50 |
До 500 |
Не более 8 |
До 2,0 |
|
Жесткость воды, мг-экв/л |
Карбонатная жесткость с преобладанием Са (НС03) 2, некарбонатная жесткость в виде гипса |
5.30 |
Не выше 15 |
До 10,0 |
|
Остаточная жесткость воды, мг-экв/л |
Карбонатная жесткость до 0,035, CaS04 до 0,70 |
До 0,70 |
0,03.0,05 прн одноступенчатом и до 0,01 при двухступенчатом ка - тионировании |
0,01 и ниже |
|
Температура воды,°С |
До 270 |
До 90 |
До 30 (глауконит), до 60 (сульфоугли) |
До 60 |
Термический метод умягчения воды
Термический метод умягчения воды целесообразно применять при использовании карбонатных вод, идущих на питание котлов низкого давления, а также в сочетании с реагентными методами умягчения воды. Он основан на смещении углекислотного равновесия при ее нагревании в сторону образования карбоната кальция, что описывается реакцией
Са (НС03) 2 - > СаСО3 + С02 + Н20.
Равновесие смещается за счет понижения растворимости оксида углерода (IV), вызываемого повышением температуры и давления. Кипячением можно полностью удалить оксид углерода (IV) и тем самым значительно снизить карбонатную кальциевую жесткость. Однако, полностью устранить указанную жесткость не удается, поскольку карбонат кальция хотя и незначительно (13 мг/л при температуре 18°С), но все же растворим в воде.
При наличии в воде гидрокарбоната магния процесс его осаждения происходит следующим образом: вначале образуется сравнительно хорошо растворимый (110 мг/л при температуре 18° С) карбонат магния
Mg (НСО3) → MgC03 + С02 + Н20,
который при продолжительном кипячении гидролизуется, в результате чего выпадает осадок малорастворимого (8,4 мг/л). гидроксида магния
MgC03+H20 → Mg (0H) 2+C02.
Следовательно, при кипячении воды жесткость, обусловливаемая гидрокарбонатами кальция и магния, снижается. При кипячении воды снижается также жесткость, определяемая сульфатом кальция, растворимость которого падает до 0,65 г/л.
