64. Способы умягчения воды.

Умягчение

устранение из воды солей жесткости, т. е. умягчение ее, необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг.экв/л. Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7—1,0 мг.экв/л. Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7 мг.экв/л.

Применяют следующие основные методы  умягчения  воды:

1)  реагентный метод.— путем введения реагентов, способствующих образованию малорастворимых соединений кальция и магния и выпадению их в осадок;

2)  катионитовый метод, при котором умягчаемая вода фильтруется через вещества, обладающие способностью обменивать содержащиеся в них катионы (натрия или водорода) на катионы кальция и магния, растворенных в воде солей. В результате обмена Задерживаются ионы кальция и магния и образуются натриевые соли, не придающие воде жесткость;

3)  термический метод, заключающийся в нагревании воды до температуры выше 100°, при этом почти полностью удаляются соли карбонатной жесткости.

Часто методы умягчения применяют комбинированно. Например, часть солей жесткости удаляют реагентным способом, а оставшуюся часть — с  помощью  катионного  обмена.

Из реагентных методов содово-известковый способ умягчения является наиболее распространенным. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са Mg нерастворимых солей СаС03 и Mg(OH)2, выпадающих в осадок.

Оба реагента — соду Na2C03 и известь Са(ОН)2—вводят в умягчаемую воду одновременно или  поочередно.

Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости — содой. Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са (НС03)2 + Са (ОН)2« 2 СаС03 + 2Н20.

При этом карбонат кальция СаС03 выпадает в осадок. При удалении бикарбоната магния Mg(HC03)2 реакция идет так:

Mg (НСОа)2 + 2Са (ОН)2 = Mg (ОН)2 + 2СаС03 + 2Н20.

Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2C03. Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na2C08 + CaS04 = CaCOs +Na2S04;     NazCO„ + CaCl2 = CaC03 + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в  осадок.

Для глубокого умягчения применяют такие вспомогательные мероприятия, как подогревание обрабатываемой воды примерно до 90э, при этом остаточная жесткость может быть доведена до 0,2— 0,4 мг.экв/л.

Без подогрева обработка воды проводится большими избыточными дозами извести с последующим удалением этих избытков путем продувки воды углекислотой. Последний процесс называется рекарбонизацией.

На рис. 73 представлена схема реагентной водоумягчительной установки, в состав которой входят устройство для приготовления и дозирования растворов реагентов, смесители, камеры реакции, осветлители,   фильтры.

Для умягчения равномерно подаваемой воды, поступающей непрерывно, применяют те же дозаторы растворов соды и извести, что и при коагулировании. Если же расход умягчаемой воды имеет колебания, применяют так называемые пропорциональные дозаторы.

Содово-известковый способ пригоден для умягчения воды с любым соотношением карбонатной и некарбонатной жесткости.

Недостатки содово-известкового способа умягчения заключаются в следующем: 1) вода не умягчается полностью; 2) установки для умягчения громоздки; 3) необходима тщательная дозировка соды и извести, чего трудно достичь из-за непостоянства состава умягчаемой воды и реагентов.

Катионитовый способ умягчения основан на способности веществ, называемых катеонитами, обменивать содержащиеся в них катионы натрия Na+ или водорода Н+ на катионы кальция или магния, растворенных в воде. В соответствии с этим различают натрий-катионитовый   и  водород-натрий: катионитовый  методы  умягчения  воды.

При помощи катионитов вода умягчается на установке, состоящей из нескольких металлических напорных резервуаров, загруженных катионитом (рис. 74).

Необработанная вода поступает в фильтр по трубам А, Б и В; выпуск умягченной воды происходит по трубе Г При работе фильтра задвижки 2 и 5 открыты, а остальные {1, 3, 4 и 6) закрыты. Перед регенерацией фильтр промывают.

Для промывки фильтра вода из бака Д подается по трубе Е и проходит по дренам снизу вверх. Продолжительность промывки 20—30 мин, интенсивность 4—6 л/сек на 1 м2. Промывная вода с фильтров отводится по трубам В, Б, Ж, причем задвижки 4 и 3 открыты, а остальные закрыты.

Регенерирующий раствор катионита при регенерации подается по трубе В, проходит фильтр сверху вниз и сбрасывается по трубе И. В этом случае задвижки 1 и 6 открыты, остальные (2—5) закрыты; продолжительность регенерации около 30—60 мин, а отмывки от регенерирующего   раствора   40—60 мин.

Преимущества катионитового способа заключаются в следующем: 1) вода умягчается почти полностью; 2) дозировать нужно только раствор поваренной соли или серной кислоты; 3) фильтры изготовляют заводским способом. К числу недостатков этого способа следует отнести необходимость предварительного осветления воды, так как коллоидные и органические вещества обволакивают зерна катионитов и уменьшают их обменную способность.

Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят, в воду в следующих местах:

а) хлор (при предварительном хлорировании) — во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;

б)  коагулянт — в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

в)   известь для подщелачивания при коагулировании — одновременно с коагулянтом;

г)  активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л — перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосный станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через  10 мин после введения хлора;

д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

Раствор коагулянта приготовляют в растворных баках; откуда его надлежит выпускать или перекачивать в расходные баки. Для подачи в воду заданного количества раствора коагулянта следует предусматривать установку дозаторов.

При использовании автоматических дозаторов, основанных на принципе изменения электропроводности воды в зависимости от примесей, известь для подщелачивания следует вводить после отбора коагулированной воды, идущей к дозатору.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся: опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация. Все виды этих обработок воды описаны  в  соответствующих   курсах*

65. водозаборные сооружения

В одозабо́рные сооруже́ния-отстойные (также известны как водозаборный узел — ВЗУ, или каптаж) — сооружения для забора воды из источника, состоящие из ряда основных инженерных объектов:

• водозаборного устройства со станцией первого подъема (обычно это погружные насосы);

• узел учета воды из водосчетчиков — расходомеров;

• водоподготовки для доведения качества воды до норм питьевой воды;

• резервуара чистой воды (РЧВ);

• резервуара пожарного запаса (пожарный резервуар);

• насосной станции второго подъема для поддержания давления и подачи воды потребителю в требуемом объёме;

• водонапорной башни (альтернатива насосной станции второго подъема);

• станция пожаротушения (пожарные насосы);

• дренажная система выполняет отвод вод при аварийном переполнении резервуаров, подтоплении водозаборных сооружений.

• контрольно-измерительные приборы и автоматика (сокр. КИПиА или КИПиС) следят за работоспособностью оборудования, регулируют расходы воды, ведут журналы изменений характеристик: уровней, расхода воды, аварийных ситуация и т. п., выполняет автоматическое обслуживание оборудования, например, автоматическая промывка станции водоподготовки. Полный перечень выполняемых автоматически действий зависит от конкретных требований технического задания Заказчика к объекту водозаборного узла;

Большие (перекачивающие свыше 10 000 куб.м/сут) водозаборные сооружения могут иметь собственную инфраструктуру: электрическую подстанцию, газораспределительную подстанцию (ГРП), котельную, диспетчерский пункт с возможностью нести вахту, лабораторию для контроля качества воды и прочее.

Место для размещения водозаборного сооружения, так называемый землеотвод, должно быть согласовано с государственным органом санитарно-эпидемиологического надзора и удовлетворять санитарно-эпидемиологическим (СанПиН) и строительным нормам (СНиПам) и пр.