Специальная обработка воды

В зависимости от свойств воды источника водоснабжения или от требований, предъявляемых потребителями к качеству воды, может потребоваться специальная ее обработка — умягчение, обезжелезивание, стабилизация, обессоливание, охлаждение и т. п.

Умягчение воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, обычно не производят. Однако оно необходимо для некоторых технологических процессов на промышленных предприятиях. Так, для отдельных производств текстильной, химической и пище­вой отраслей промышленности требуется вода с жесткостью не бо­лее 1 мг-экв/л. Питательная вода для котлов среднего и высокого давления должна иметь жесткость не более 0, 3 мг-экв/л.

Рис. 11.54. Установка для умягчения воды известково-содовым методом /— 3 — растворные бачки; 4 — 6 — дозирую­щие бачки; 7 — смеситель; 8 — камера хлопъеобразования; 9 — воздухоотдели­тель; 10 — осветлитель; /; — фильтр; 12 — резервуар; 13 — насос

Рис. 11.55. Установка для Na- катионирования
Различают методы реагентного и катионитового умягчения во­ды, а также комбинированные методы.

Из методов реагентного умягчения наиболее распространен известково-содовый, при котором в воду добавляют из­весть для снятия временной (карбонатной) жесткости и кальцини­рованную соду для удаления постоянной (некарбонатной) жесткости. При введении в воду указанных реагентов образуются нерастворимые соединения, выпадающие в осадок, или соединения, сохра­няющиеся в воде, но не обладающие свойствами солей жесткости.

После умягчения воду осветляют в отстойниках или осветлите­лях. Иногда для ускорения процесса осветления производят коагу­лирование воды, железным купоросом.

На рис. П. 54 приведена схема установки для умягчения воды известково-содовым методом.

При известково-содовом умягчении воды обычно применяют ка­меры хлопьеобразования вихревого типа.

Метод катионитового умягчения основывается на способности катионитов обменивать катионы натрия или водоро­да на катионы солей жесткости, содержащихся в воде. Умягчающую способность катионитов называют обменной способностью или ем­костью поглощения.

В результате обменной реакции катионы солей жесткости пере­ходят в состав катионита, а в воду переходят катионы натрия, обра­зуя натриевые соли. Такое умягчение называют Na-катионирова-нием. При Н-катионировании в обменную реакцию с катионами магния и кальция вступают катионы водорода.

При работе установки катионит расходует катионы Na или Н и те­ряет способность умягчать воду. В связи с этим необходима периодическая регенерация катионитового фильтра. Для восстановления ка­тионов натрия через фильтр пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления катионов водорода — раствор серной кислоты.

После Н-катионирования увеличивается кислотность воды, а после Na-катионирования вода приобретает повышенную щелоч­ность. Применяя H-Na-катионирование, умягченную воду не нужно ни подщелачивать, ни подкислять.

На рис. П. 55 приведена схема установки для Na-катионирова­ния. В напорный фильтр, загруженный катионитом, по трубе 1 вводится вода для умягчения. Вода проходит через катионит свер­ху вниз и отводится по трубопроводу 3. Для промывки загрузки фильтра через его дренажную систему подается вода из промывного бака 2. Продолжительность промывки 10—15 мин. Промывная вода сбрасывается по трубе 1. Для регенерации катионита в фильтр вводят раствор соли. Солевой раствор из фильтра уходит по трубе 4. Затем фильтр должен быть отмыт от солевого раствора. Для этого по трубе / подают сырую воду, котораяпроходит фильтр и сбра­сывается по трубе 4. Часть этой воды направляется в промывной бак.

Обезжелезивание воды. Содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0, 3 мг/л На предприятиях ряда отраслей про­мышленности, например текстильной, содержание железа в воде, используемой для технологических нужд, не должно превышать 0, 1—0, 2 мг/л.

Обезжелезивание воды поверхностных источников проводится путем аэрации, введения реагентов-окислителей с аэрацией или без нее и путем катионирования. Одновременно происходит ее освет­ление и обесцвечивание.

Установка обезжелезивания методом аэрации состоит из аэрационного устройства, контактного резервуара и фильтра.

В аэрационном устройстве вода насыщается кислородом, частично удаляется углекислота, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного. В контактном резервуаре завершается окисление двух­валентного железа и образуется осадок гидрата окиси железа. Фильтры служат для извлечения из воды гидрата окиси железа. Аэрация воды может осуществляться следующими способами: на­гнетанием воздуха через дырчатые трубы или пористые пластины; подачей воздуха во всасывающий патрубок насоса; разбрызгива­нием воды; пропуском воды через контактные или вентиляторные градирни. Наиболее распространены контактные градирни.

Установка для реагентного (с помощью коагулирования и известкования) обезжелезивания воды состоит из устройств для растворения и дозирования реагента, аэратора-смесителя, освет­лителя и фильтра. Аэратор-смеситель обычно совмещается с освет­лителем и располагается над ним. Он представляет собой систему дырчатых днищ, расположенных одно над другим

Обезжелезивание катионированием.производят на ка-тионитовых фильтрах, загруженных сульфоуглем Фильтр регене­рируют раствором поваренной соли.

Стабилизация воды заключается в придании ей свойств, при ко­торых она теряет способность вызывать коррозию и откладывать соли, препятствует биологическому обрастанию.

Стабилизация воды необходима в промышленных системах обо­ротного водоснабжения, когда из-за испарения воды в охладитель­ных сооружениях в ней повышается концентрация солей. Стабили­зация воды в таких системах'предотвращает образование накипи и развитие коррозии в теплообменных аппаратах и охладительных устройствах.

Для стабилизации воды применяют подкисление, рекарбониза­цию и фосфатирование. Подкисление воды заключается в добавке в нее соляной или серной кислоты. При рекарбонизации в воду вводят углекислоту для стабилизации содержа­щихся в пей карбонатов. Для этого обычно используют дымовые газы, в состав которых входит углекислота. При фосфатировании в воду добавляют фосфаты (гексаметафосфат натрия, тринатрийфосфат и суперфосфат). Фосфаты препятствуют образова­нию отложений в трубопроводах и, кроме того, образуют на поверх­ности металла пленку, которая предотвращает развитие коррозии.

Для борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов и обо­рудования в системах оборотного водоснабжения периодически при­меняют купоросование или хлорирование воды.

Обессоливание воды заключается в удалении из нее растворен­ных солей. Полное обессоливание необходимо, например, при под­готовке питательной воды для котлов высокого давления. Частич­ное удаление растворенных солей называется опреснением.

Опреснение вод с солесодержанием до 2—3 г/л производится при помощи ионного обмена, вод с солесодержанием 3—15 г/л г—методом электродиализа или гиперфильтрации и вод с солесодержани­ем более 10 г/л — путем замораживания, дистилляции или гипер­фильтрации.

Ионный обмен применяют для опреснения или обессоливания во­ды при количестве взвешенных частиц в ней не более 8 мг/л и цвет­ности ее не более 8°. Опреснение воды путем ионного обмена обычно проводится по одноступенчатой схеме фильтрованием через катио-нит и слабоосновный анионит. Предусматривается удаление угле­кислоты из фильтрата катионитовых фильтров. Применяют также двух- и трехступенчатые схемы.

Охлаждение воды. В системах промышленного водоснабжения для охлаждения воды применяют охладительные пруды, брызгаль-ные бассейны и градирни.

Охладительные пруды представляют собой искус­ственные водоемы, в хвостовую часть которых сбрасывают нагрев­шуюся воду, а из головной части которых забирают охлажденную воду. Охлаждение воды происходит вследствие ее испарения с по­верхности и конвекции. Охладительный эффект пруда зависит от тем­пературы наружного воздуха, силы и направления ветра. Для ох­лаждения 1 м³ воды необходима площадь пруда 15—40 м². К недо­статкам прудов относятся зарастание их в результате интенсивного развития водных организмов и минерализация воды. В связи с этим пруды обычно устраивают только в тех случаях, когда необходимо регулирование водного стока.

Брызгальные бассейны выполняют в виде прямо­угольных водонепроницаемых резервуаров глубиной до 1, 5 м. Нагревшуюся воду разбрызгивают по поверхности воды с помощью брызгал. При разбрызгивании воды происходит ее охлаждение.

Градирни бывают капельными и пленочными.

Наиболее распространены градирни капельные башенного типа. Нагревающуюся воду подают в верхнюю часть башни и по желобам разводят по всей ее площади. Ороситель представляет собой систе­му деревянных реек. Вода из желобов падает на розетки, разбрыз­гивается и стекает вниз. Холодный воздух поступает через окна в нижней части оросителя и поднимается вверх, охлаждая воду. Об­щая высота градирен составляет 30—80 м. Охлажденная вода со­бирается под градирней. Площадь оросителя, необходимая для охлаждения 1 м³воды, составляет 0, 25 — 0, 3 м². В пленочных гра­дирнях вода обтекает тонкой пленкой большие поверхности оросителя.

Применяют также градирни с искусственной подачей воздуха вентиляторами. В этом случае вытяжная башня не устраивается.

Градирни выполняют из дерева или железобетона.