2. Химические реакции при реагентном методе умягчения воды
Реагентный метод умягчения заключается в связывании ионов Са2+ и Мq2+ химическими веществами в малорастворимые соединения: СаСО3, Мq(ОН)2, Са3(РО4)2, Мq3(РО4)2 и др.
В зависимости от применяемого реагента различают: известковый (Са(ОН)2, известково-содовый (Са(ОН)2 + Nа2СО3), содово-натриевый (Nа2СО3+NаОН), бариевый (ВаСО3 или Ва(ОН)2), фосфатный (Nа3 РО4) и другие способы реагентного умягчения.
Для частичного устранения карбонатной жесткости применяют умягчение воды известкованием, которое описывается следующими основными реакциями:
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 ↓ + Н2О
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2 СаСО3 ↓ + Н2О
МqСО3 + Са(ОН)2 = СаСО3 ↓ + Мq(ОН)2 ↓
Одновременно с известкованием воды проводят и ее коагулирование с использованием в большинстве случаев железного купороса FеSО4·7 Н2О.
Снижение некарбонатной жесткости наряду с карбонатной может быть достигнуто применением известково-содового способа умягчения воды.
При введении в воду гашеной извести происходит нейтрализация свободной углекислоты и распада бикарбонатов, а добавление в умягчаемую воду раствора соды способствует снижению некарбонатной жесткости:
СаSО4 + Nа2СО3 = Nа2SО4 + СаСО3 ↓
СаСl2 + Nа2СО3 = 2NаСl + СаСО3 ↓
3. Определение доз извести, соды и коагулянта
1. Если вода подвергается известкованию только с целью понижения ее щелочности и содержание Ca в исходной воде больше или равно ее карбонатной жесткости, то устранение ее карбонатной жесткости можно достигнуть путем осаждения одного карбоната кальция (CaCO3), не переводя в осадок магний (Mg). Оптимальное значение pH = 8,5–9. Для этого случая необходимая доза извести рассчитывается по гашеной извести (CaO) и вычисляется по формуле:
,
мг/л, (1)
где СО2 – свободная углекислота, мг/л;
ЖК – карбонатная жесткость умягчаемой воды, мг-экв/л;
0,5 – избыток извести для обеспечения большей полноты реакции;
ДК – доза коагулянта, мг-экв/л.
, (2)
где а – доза коагулянта, которая ориентировочно может определяться по таблице.
е – эквивалентный вес коагулянта.
FeSO4 e=76;
FeCl3 е=54.
Ориентировочная доза коагулянта для умягчения воды |
Табл. 1 |
|
Период, при котором происходит обработка воды |
FeSO4, мг/л |
FeCl3, мг/л |
Паводковый |
50 |
40 |
Летний |
25 |
25 |
Зимний |
12 |
10 |
Значение ДК принимается со знаком «+», если коагулянт вводится в воду после извести или одновременно с ней, со знаком «–» – когда коагулянт вводится до извести.
2. Если концентрация Са в воде меньше карбонатной жесткости, то удаление карбонатной жесткости из воды может быть достигнуто как карбонатом кальция (СаСО3), так и гидроксидом магния (Mg(OH)2), и в этом случае учитывается количество извести для Mg(OH)2 при pH≥ 10,2–10,3.
В соответствии с этим доза извести определяется таким образом:
,
мг/л, (3)
где Са2+ – содержание кальция в умягчаемой воде, мг/л.
По этой формуле учитывается то, что для устранения магниевой и карбонатной жесткости требуется двойное количество извести.
3. При известково-содовом методе водоумягчения, когда требуется максимально возможное умягчение жесткости воды,
,
мг/л. (4)
Доза соды определяется по формуле
,
мг/л, (5)
где ЖнК – некарбонатная жесткость.
При известковании без подогрева остаточная щелочность равна 0,7 мг-экв/л.
В этой формуле учитывается, что при коагулировании воды часть карбонатной жесткости переходит в некарбонатную. Поэтому дозу соды, необходимую для устранения некарбонатной жесткости, приходится повышать на величину, эквивалентную дозе введения коагулянта.