Умягчение воды катионированием
Вода на взрыхляющую промывку должна подаваться насосами из бака, объем которого выбирается в зависимости от диаметра и числа фильтров, подлежащих одновременной промывке; кроме того, этот объем должен обеспечивать одну дополнительную промывку сверх расчетной. Насос, подающий воду в промывочный бак, должен обеспечивать его наполнение за время, меньшее, чем интервалы между промывками фильтров.
Допускается взрыхляющая промывка из трубопровода осветленной воды, если расход на взрыхление не превышает 50% общего расхода фильтрата. Промывка может осуществляться из бака осветленной воды, емкость которого должна предусматривать расход воды на промывку и дополнительную промывку сверх расчетного их числа. Скорости в трубопроводах, подающих и отводящих промывную воду, принимаются равными 1,5—2 м/с. Должны быть исключены возможность подсоса воздуха промывочным трубопроводом, а также подпор воды в отводящих трубопроводах.
2 Число регенераций каждого натрий — катионитного фильтра первой ступени в сутки принимается от одного до трех.
3 При производительности установки менее 20 м3/ч целесообразно при проектировании рассмотреть вариант промывки и регенерации только в дневную смену.
Объем катионита, м3, в фильтрах первой ступени
(20.19)
где Q — расход умягченной воды, м3/ч; Жи — общая жесткость исходной воды, г-экв/м3; epNa — рабочая обменная емкость катионита при натрий-катионировании, г-экв/м3; п— 1 .3 — число регенераций каждого фильтра в сутки.
Рабочая обменная емкость катионита при натрий-катионировании
(20-20)
где αэNа — коэффициент эффективности регенерации (зависит от удельного расхода соли на регенерацию); βNa — коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по катионам Са(П) и Mg(II) вследствие частичного задержания катионов Na+; Еп — полная обменная емкость катионита, определяемая по паспортным данным; qy=4 . 6 — удельный расход воды на отмывку катионита, м3/м3 (табл. 20.4).
Площадь катионитовых фильтров первой ступени
(20.21)
где hK — 2 . 3 — высота слоя катионита в фильтре, м.
Скорость фильтрования воды на катионитовых фильтрах первой ступени принимают в зависимости от жесткости исходной воды
Общая жесткость воды, мг-экв/л . . . . до 5 5 . 10 10 .15
Скорость фильтрования, м/ч 25 15 10
Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10 м/ч по сравнению с указанными выше значениями при выключении фильтров на регенерацию или ремонт.
Количество катионитовых фильтров первой ступени принимают: рабочих — не менее 2, резервных — 1.
Таблица 20.5
Потеря напора (м) в катнонитных фильтрах (включены потери в коммуникациях фильтра, в дренажной системе и катионите)
Примечание. В скобках даны потери иапора для мелкого катионита (зер- на крупностью 0,3—0,8 мм).
Водород-натрий-катионитовое умягчение воды
Обработка воды водород-катионированием (Н-катионированием) основана на фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода. Процесс описывается следующими реакциями:
При Н-катионировании воды (табл. 20.6) значительно снижается ее рН из-за кислот, образующихся в фильтрате. Выделяющийся при Н-катионировании оксид углерода (IV) можно удалить дегазацией, и в растворе останутся минеральные кислоты в количествах, эквивалентных содержанию сульфатов и хлоридов в исходной воде.
Таблица 20.6
Н-катионирование в различных схемах обработки воды
|
Технологическая схема обработки воды |
Показатель отключения Н-катнонитного фильтра на регенерацию |
Результат обработки воды |
Рекомендации к применению |
|
Н-катиоиирование с «голодной» регенерацией фильтров и последующим фильтрованием через буферные саморегенерирующиеся фильтры |
Повышение щелочности фильтрата |
Що< 0,7-4-1,5 мг-экв/л; Жо = Жн + +(0,7-f-l,5) мг-экв/л; снижение солесодержания |
рис. 20.15 |
|
Последовательное H-Na- катионирование с «голодной» регенерацией Н-ка- тионитных фильтров |
То же |
Що < 0,7 мг-экв/л; Жо = 0>01 мг-экв/л; снижение ссшесодер- жания |
Схема используется при подготовке добавка к питательной воде паровых котлов, испарителей и т. п. |
|
Параллельное Н- Nа-катионирование |
Повышение общей жесткости фильтрата |
Жо = 0>1 мг-экв/л; Щ0 = 0,4 мг-экв/л; снижение солесо держания. При наличии Na-катионитного фильтра второй ступени Жо = 0,01 мг-экв/л |
Применяется, когда по составу исходной воды невозможно осуществить схему с «голодной» регенерацией. Пригодна для обработки мало- и средне- минерализованных вод при содержании (С1—— < 4 мг-экв/л; Na+ < 2 мг-экв/л |
|
Частичное химическое обессоливание |
«Проскок» жесткости |
0,1 мг-экв/л; снижение щелочности; снижение ссшесодержания |
рис. 20.15, а. Схема используется, когда ие требуется удалять из воды ионы натрия |
|
Частичное химическое обессоливание |
Снижение кислотности фильтрата |
Снижение солесодер- жания, удаление углекислоты; удаление части Na+ в соответствии с необходимым снижением солесодержания |
рис. 20.15, б, в. |
|
Полное химическое обессоливание |
«Проскок» ионов натрия |
Полное удаление катионов, анионов и кремниевой кислоты |
В котельных низкого и среднего давления не применяется |
Из приведенных выше реакций для натрий-катионитового умягчения воды видно, что щелочность воды в процессе ионного обмена не изменяется. Следовательно, пропорционально смешивая кислый фильтрат после Н-катионитовых фильтров со щелочным фильтратом после Na-катионитовых фильтров, можно получить умягченную воду с различной щелочностью. В этом заключается сущность и преимущество Н—Na-катионитового метода умягчения воды. Применяют параллельное, последовательное и смешанное (совместное) Н—Nа-катионирование,
При параллельном Н—Nа-катионировании (рис. 20.15, а) одна часть воды пропускается через Na-катионитовые фильтры, другая — через Н-катионитовые фильтры, а затем оба потока смешивают. Образующиеся щелочные и кислые воды смешивают в такой пропорции, чтобы их остаточная щелочность не превышала 0,4 мг-экв/л. Для получения устойчивого и глубокого умягчения (до 0,01 мг-экв/л) воду после дегазатора пропускают через барьерный натрий-катионитовый фильтр.
