|
Умягчение воды заключается в
снижении концентрации солей кальция и магния, обусловливающих жесткость воды.
Существуют следующие методы умягчения воды: реагентные (химические),
катионитовый, термический, а также комбинированные из перечисленных методов
(термохимический, реагентно-катионитовый)
Из реагентных методов наибольшее распространение получил
известково-содовый метод. При взаимодействии извести Са(ОН2) с солями жесткости
образуются малорастворимые соединения — карбонат кальция СаС03 и гидроокись
магния Mg(OH)2. Эти соединения выпадают в осадок. Таким образом устраняется
карбонатная и магниевая жесткость. Однако при описанных реакциях образуется
ряд дополнительных соединений: CaS04 и СаС12, являющихся
солями, которые обусловливают некарбонатную жесткость.
Некарбонатная кальциевая жесткость устраняется введением в воду соды ЫагСОз.
При этом также образуется карбонат кальция, выпадающий в осадок.
Для умягчения воды применяют также едконатриевый, бариевый
и фосфатный способы.
Конструктивно водоумягчительные установки практически не
отличаются от установок для осветления и обесцвечивания воды.
Катионитовый метод умягчения воды основан на способности
некоторых нерастворимых в воде органических или неорганических веществ,
называемых катеонитами, обменивать содержащиеся в них активные группы
катионов (натрия, водорода и др.) на катионы кальция или магния воды,
обусловливающие ее жесткость.
Умягчаемую воду фильтруют через слой катеонита, при этом
катионы Са2+ и Mg2+ из воды переходят в катионит, а в воду переходят катионы
Na+ и Н+. В итоге вода умягчается.
Умягчающая способность катионита постепенно уменьшается.
Ее восстанавливают путем пропуска через катионит раствора поваренной соли,
серной или соляной кислоты. В зависимости от того, каким реагентом
восстановлен катионит, получают Na-катионит (обменный катион натрия — при
регенерации поваренной солью) или Н-катионит (обменный катион водорода— при
регенерации кислотой). После обработки воды на Na-катионитах получается
щелочной фильтрат, а на Н-катиони- тах — кислый фильтрат.
Катионитовое умягчение может осуществляться по различным
схемам. Наиболее простой является схема одноступенчатого Na-катионирования (
64), когда обрабатываемая вода однократно (одноступенчато) фильтруется через
Na-катионит.
Число фильтров в установке должно быть не менее двух. Это
обеспечивает ее непрерывную работу даже в период регенерации одного из
фильтров.
Преимуществом Ыа-катиониро- вания перед Н-катионировани-
ем является отсутствие кислых растворов, требующих применения кислотоупорных
арматур, труб и защитных покрытий самих фильтров.
При необходимости получения бесперебойного глубокого
умягчения воды применяется двухступенчатое Ыа-катионирование.
В тех случаях когда наряду с умягчением требуется снижение
щелочности воды, применяют Н—Ыа-катионирование. При этом одна часть воды
обрабатывается на Na-катионитовых фильтрах, а другая часть — на
Н-катионитовых, а затем полученные щелочной и кислый потоки смешиваются в
определенных пропорциях. Возможно параллельное, последовательное и совместное
Н—Na-катионирование.
В целях одновременного снижения щелочности может
применяться и комбинированный (реагентно-катионитовый) метод умягчения воды.
При этом карбонатная жесткость исходной воды перед Ыа-катионированием устраняется
известкованием.
Катионитовые фильтры выпускаются отечественной
промышленностью серийно и рассчитываются на рабочее давление 6 кгс/см2.
Сущность термического метода умягчения воды заключается в
том, что вода при нагревании теряет растворенную в ней равновесную свободную
углекислоту, что в свою очередь приводит к распаду бикарбонатов с выделением
малорастворимых осадков СаС03 и Mg(OH)2.
В зависимости от свойств и требуемой степени умягчения
воды в ряде случаев целесообразно применение различных комбинаций
рассмотренных методов умягчения.
Обезжелезивание воды. В зависимости от количества и формы,
в которых железо присутствует в воде, показателей качества воды применяются
различные методы удаления из воды железа.
Обезжелезивание воды поверхностных источников производится
одновременно с ее осветлением и обесцвечиванием. Состав сооружений в этом
случае аналогичен составу сооружений для осветления и обесцвечивания воды.
Обезжелезивание воды подземных источников следует
производить фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной
обработки воды — упрощенной аэрацией, введением реагентов-окислителей
(перманганат калия, хлор и др.) с аэрацией или без нее. Допускается
применение катионирования при необходимости одновременного обезжелезивания и
умягчения воды и при отсутствии обогащения воды кислородом по пути к
катионитовому фильтру.
Выбор метода обезжелезивания подземных вод, расчетных
параметров и доз реагентов следует применять на основе результатов
технологических исследований, произведенных непосредственно у источника
водоснабжения.
Наиболее дешевым методом удаления железа из воды является
аэрация с последующим фильтрованием. Сущность этого метода заключается в том,
что при аэрации воды из нее выделяется часть углекислоты и происходит ее
насыщение кислородом воздуха. При этом возрастает значение рН воды, что
ускоряет обезжелезивание, т. е. окисление двухвалентного железа в
трехвалентное, последующий гидролиз его с образованием гидрата окиси железа и
коагулирование гидроокиси. Воду аэрируют путем излива (высотой 0,5—0,6 м) в
центральный канал или карман фильтра (упрощенная аэрация) либо в
вентиляторных градирнях.
Коагулированием, применяемым при осветлении и
обесцвечивании, можно удалять из воды железо, содержащееся в виде
органических комплексных соединений либо коллоидных или тонкодисперсных
взвесей.
Известкование воды повышает рН, а это, как отмечалось
выше, ускоряет процесс обезжелезивания.
Катионирование позволяет удалить из воды лишь то железо,
которое находится в ионной форме.
Технологические схемы обезжелезивания воды
коагулированием, известкованием и катионированием аналогичны схемам, в
которых применяются эти же методы для улучшения других показателей качества
воды.
Опреснение и обессоливание воды. Опреснение воды, т. е.
снижение ее солесодержания до величины, позволяющей использовать воду для
питьевых целей (1000 мг/л), осуществляется следующими методами: при
солесодержании опресняемой воды 2—3 г/л — ионным обменом, при солесодержании
2,5— 15 г/л — электродиализом или гиперфильтрацией, при солесодержании более
10 г/л — дистилляцией, замораживанием или гиперфильтрацией. При этом обычно
опресняется часть воды до остаточного солесодержания 15—150 мг/л с
последующим смешением ее с исходной водой для получения требуемого
солесодержания (500—1000 мг/л).
Обессоливание воды, т. е. более полное удаление
растворенных в воде солей до величины, устанавливаемой технологическими
требованиями (0,1 — 1 мг/л), осуществляется путем применения ионного обмена
по двух- или трехступенчатой схеме.
|