§ 79. 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.