Котельна підготовка води до споживання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Якісна котельна підготовка води є гарантом безаварійної роботи промислового та опалювального теплового обладнання.

Якісні показники води в котлі в процесі роботи погіршуються. З живильною водою в котел вноситься додаткова кількість хімічних і механічних домішок. Випаровуюча вода йде до споживачів у вигляді пари, залишаючи основну частину солей в котлі, що викликає утворення накипу і шламу. Ці відкладення призводять до значних втрат потужності водогрійних котлів, а в деяких випадках можуть повністю заблокувати роботу котельні через закупорювання внутрішньої конструкції водогрійного обладнання або створення осередкової корозії.

Завданням обробки котлової води є перетворення накипу утворюючих речовин в шлам, який видаляється при продуванні котла. Основними накипостворювачами є солі кальцію і магнію, а для обробки води використовують переважно фосфати натрію. Ефективне осадження накипоперетворювачів солей кальцію відбувається при введенні тринатрійфосфату. При цьому необхідно контролювати лужність води.

Підтримуючи концентрацію іонів фосфату і лужність котлової води в певних межах, можна значною мірою захистити поверхню металу від накипу. Наприклад, для допоміжних котлів з робочим тиском пари до 2 МПа фосфатне число рекомендується підтримувати в межах 10-30 мг / л РО34, а лужне число 150-200 мг / л NaOH. Ці значення рекомендуються при фосфатно-нітратному режимі. Сутність такого режиму полягає в обробці води поряд з фосфатами натрієвої селітрою, яка запобігає агресивній дії на метал надлишкового лугу. При використанні тільки тринатрійфосфату вода набуває лужну реакцію, і лужність води поступово збільшується.

Умови експлуатації промислових котелень потребують простих, надійних, дешевих технічних рішень, що передбачають мінімум обслуговуючого персоналу.

1.Аналіз технологічного процесу обробки рідини

шлам накип вода фільтр

1.1 Коагуляція і освітлення води

З поверхневих вод (річки, озера, ставки і т.п.) потрібно, як правило, видалення грубої, тонкої зависі, колоїдно-дисперсних речовин і кольоровості. Груба і тонка завись зазвичай складається з піску, глини, тварин і рослинних залишків, продуктів корозії конструкційнних матеріалів. У колоїдному стані можуть перебувати органічні речовини, оксиди металів (наприклад заліза, міді тощо), кремнекислі з'єднання. Видалення з води тонкої суспензії і колоїдних речовин можливо здійснити тольки шляхом введення спеціальних реагентів, цей процес називають коагуляцією.

Методи та обладнання для освітлення і коагуляції вихідної води вибирають залежно від характеру і величини забруднень.

Якщо при освітленні і коагуляції поверхневих вод потрібно одночасно знизити їх лужність і солевмістність, ці процеси поєднують з вапнуванням в освітлювачах.

Фізико-хімічний процес коагуляції складний, і немає стехіометричних відносин між дозованим коагулянтом і кількістю розчиненних колоїдних речовин. Утворені пластівці коагулянта адсорбують на своїй поверхні коллоїдні речовини, виділяючись при цьому у вигляді осаду.

Для здійснення процесу коагуляції застосовуються слідуючі реагенти (коагулянти): сірнокислий алюміній (глинозем), сірчанокисле залізо (залізний купорос), хлорне залізо.

Для утворення пластівців з двохвалентного сірчанокислого заліза потрібно більш тривалий час і наявність розчиненого у воді кисню.

Коли карбонатна жорсткість вихідної води не велика, особливо при зниженні її в період паводка, реакція утворення пластівців коагулянту не може протікати. У цьому випадку проводять підлужнення коагулюючої води вапняком (в схемах з вапнуванням) або їдким натром. При проведенні в освітлювачах тільки процесу коагуляції рекомендується додавання флокулянтів (наприклад, поліакриламіду), сприяє укрупнення осаду і прискоренню злипання осаджених колоїдних і зважених часток.

Температуру оброблюваної води в схемах з коагуляцією приймають в межах 20-25 ° С (з міркування усунення «потіння» обладнання). При суміщенні процесу коагуляції з вапнуванням рекомендується здійснювати підігрів води до 30-40.

При коагуляції особливо важлива стабільність підігріву оброблючої води. Температура води повинна підтримуватися автоматично з точністю до ± 1 ° С.

Дози коагулянту та інших допоміжних реагентів повинні встановлюватися експериментально для кожного вододжерела в різні характерні періоди року.

Дозування флокулянтів, наприклад поліакриламіду (ПАА), збільшує ефект освітлення води і продуктивності коагуляційної установки. Зазвичай доза ПАА становить 0,1-1 мг / л оброблючої води (з розрахунку на 100%-вий продукт), причому меншій дозі відповідає менша каламутність води. Поліакриламід дозують в оброблюючу воду у вигляді сильно розбавлених розчинів концентратів 0,1%, забезпечуючи при цьому добре перемішування розчину з оброблюваною водою.

При необхідності глибокого видалення органічних речовин і коллоїдного заліза (або коли коагуляцією неможливо досягти потрібних результатів) перед коагуляцією проводиться хлорування початкової води. Доза хлору звичайно приймається в межах 5-20 мг / л; залишковий вміст вільного хлору після механічних фільтрів не повинна перевищувати 10 мг / л.

Коагулянт переважніше вводять в зону контактного середовища, але одночасно необхідно забезчити, щоб флокулянт вводився через 1-3 хв після введення коагулянта, щоб до цього часу були завершені процеси утворення мікрохлопьїв і сорбція осаджених речовин.

1.2 Методи осадження

а) вапнування

Як і всі методи осадження, вапнування засноване на пов'язуванні іонів, що підлягають видаленню, в малорозчинні сполуки, осаджені у вигляді шламу, який потім видаляється з оброблюваної води шляхом фільтрування. Основним призначенням вапнування являється видалення з води зв'язаною і вільної вуглекислоти, зниження лужності і сухого залишку результатної води з одночасним її зм'ягченням. Крім того, вапнуванням, поєднаним з коагуляцією, досягається знезалізнення поверхневої води, видалення органічних речовин, кольоровості води та часткове її знекремнювання.

Реакції процесу вапнування в молекулярній формі:

видалення вільної вуглекислоти СО2 + Са (ОН) 2 - СаСО3 + Н2О,

видалення магнієвої карбонатної жорсткості

Мg (HCO3) 2 + Са (ОН) 2 - Мg (ОН) 2 +2 СаС03 +2 Н2О.

Видалення магнієвої некарбонатної жорсткості шляхом вапнування при подальшому катіоніровані виробляти недоцільно, так як утворюється еквівалентна колькість кальцієвої твердості.

При вапняно-содовому методі обробки води видаленя магнію обов'язкове.Дозування вапна здійснюється в залежності від складу результуючої води.Мінімальне значення лужності вапнувати води сягає при дозуванні вапна в стехіометричних кількостях, однак практично, щоб отримати стабільну воду, працюють, як правило, з надлишком вапна.

При так званому бікарбонатному режимі вапнування підтримувати загальну лужність близько 0,7 мг-екв / л, якщо використовують воду в подальшому для підживлення тепломережі без підкислення при рН <9,5.

Проведення гідрата режиму вимагає для теплових мереж підкислення, але має наступні переваги:

легше підтримується необхідна лужність 0,7 мг-екв / л;

кращі умови для видалення поєднань заліза і кольоровості води.

Вапнуванню піддають поверхневі води, що вимагають одночасно з деркабонізацією освітлення і коагуляцію.

Введення коагулянту при вапнуванні виробляються для заглиблення ефекту очищення води, так як одного вапнування для видалення тонкодисперсних механічних домішок, речовин, що знаходяться в колоїдному стані (органічних сполук, заліза, кремнієвої кислоти) і обумовлюють колір води, недостатньо .

Як коагулянту при вапнуванні застосовується, як правило, залізний купорос так як хлорне залізо значно корозійно активніше, а застосування сірчанокислого алюмінію неможливе через амфотерні властивості останнього в лужному середовищі при рН = 9-10,3 , при якому йде процес вапнування.

б) ВАПНЯНО-СОДОВИЙ МЕТОД

При застосуванні вапняно-содового методу солі жорсткості осаджаються спільно вапном і содою. При цьому протікають тіж реакції, що і при вапнуванні, але магній видаляються повністю (магнієва жорсткість переводиться в кальціюєву), а кальцієві солі некарбонатної жорсткості видаляються содою: СаCl2 + Nа2СО3 - СаСО3 + 2НаС1;

СаSО4 + Nа2СО3-СаСО3 + Nа2SО4.

Метод застосовують для вод, в яких загальна жорсткість більше лужності початкової води.

в) ЇДКОНАТРОВИЙ МЕТОД

Процес обробки води їдким натром йде за наступними реакціями:

С02 + 2NаОН - Nа2СО3 + Н2О;

Ca (HCO3) 2 + 2Nа ОН - CaCo3 + NaCo3 +2 Н2О;

Mg (HCO3) 2 + 4Nа ОН - Mg (OH) 2 + 2Na3Co3 +2 Н2О;

MgCl2 + 2Nа ОН - MgOH2 + 2NaCl.

Видалення кальцієвих солей не карбонатної жорсткості здійснюється содою, що утворюється в процесі попередніх реакція.

Так як сода при їдконатровом методі очищення утворюється в кількості, еквівалентному карбонатної жорсткості оброблюваної води, застосування методу обмежується.Крім того, слід враховувати більш високу вартість їдкого натра в порівнянні з вапном.

г) ТЕРМІЧНИЙ МЕТОД

Термічний метод ефективний при нагріванні вихідної води до температури кипіння і енергійному її перемішуванні. При цьому солі карбонатної жорсткості розкладаються по реакціях:

Са (НСО3) 2 - СаС03 + Н2О + С02;

Мg (НС03) 2 - Мg (ОН) 2 + 2СО2.

Термічний метод обробки застосовується у випадках, коли не потрібно глибокого пом'якшення води і коли у вихідній воді вміщені в основному бікарбонат кальція, так як створення та випадання в осад Мg (ОН)2 виконується дуже повільно. Вміст органічних речовин у вихідній воді гальмує процес кристалізації і випадання шламу, що також значно знижує ефект термічного методу. Зазначені обмеження роблять метод практично мало прийнятним.

Поєднання термічного методу обробки з дозуванням в оброблюючу воду реагентів: їдкого натру, соди, натрій-катіонірованної води називають термохімічним методом.

д) ВНУТРІШНЬОКОТЛОВА ОБРОБКА ВОДИ

Внутрішньокотлова обробка води здійснюється шляхом введення в котел лужних реагентів, які в поєднанні з підігрівом води в котлі викликають осадження солей жорсткості у вигляді нерозчинних сполук СаСО3 і Мg(ОН)2.

Залежно від складу початкової води і вимог до якості котлової води вирішується питання використання реагентів при внутрішньокотлової обробці: їдкого натру, кальцинованої соди, тринатрійфосфату (використовується для зм'ягчення води). Здійснення внутрішньокотлової обробки обов'язково має супроводжуватися періодичним або безперервним видаленням з котла шламу (продувкою). Підтримка в котловій воді солевміст, лужності і допустимої кількості шламу повинно відповідати нормам якості котлової води при внутрішньокотловій обробці.



Рис. 2.1 Схема магнітної обробки для парових чавунних секційних котлів: 1-Паровий котел; 2-живильний бак; 3-протинакипний пристрій ПМУ-2, 4 - живильний насос, 5 - шламовідвідники Ш-2, 6 - пробовідбірні крани; 7 - пар, 8 - конденсат; 9 - освітлена вода; 10 - вихідна вода; 11-омагніченна вода; 12 - перелив і скидання в дренаж 13 - шламові води

е) МАГНІТНИЙ МЕТОД ОБРОБКИ ВОДИ ДЛЯ ПАРОВИХ

КОТЛІВ (t> 100С)

Магнітний метод обробки для парових котлів заснований на відомому фізичному явищі, який оснований в тому, що вода після впливу на неї магнітного поля певної напруженості і полярності при нагріванні її в казані вище 100С не дає накипних відложень на поверхні нагрівання, а солі жорсткості випадають у вигляді шламу в товщі котлової води. Шлам має безперервно видалятися з нижніх точок котла (грязівників, нижніх колекторів) у видаленні появи так званої «вторинного» накипу.

Магнітний метод є різновидом внутрішньокотлової обробки, при його застосуванні також повинна здійснюватися продування котлів у відповідності до норм вмісту шламу в котловій воді. Метод може бути рекомендований в основному для води з карбонатною жорсткістю приблизно до 10 мг-екв / я. Цей метод широко використовується для парових чугунних секційних котлів.

Магнітний метод обробки при підігріві води нижче 95 °С

Перші досліди (ОТІ) застосування схеми для підживлення теплових мереж на ТЕЦ: магнітна обробка, термічна деаерація (t = 104 ° С), фільтрування через механічні фільтри - виявилися невдалими, оскільки утворюється при цьому шлам був настільки дрібнодисперсним, що не затримувався механічними фільтрами. Однак подальші роботи ОТІ показали, що при підігріві омагніченноїї води до 95С, не зважаючи на розкладання карбонатної жорсткості під впливом температури з утворенням карбонату кальцію, вода залишається прозорою -карбонатного шламу немає і немає відкладень на поверхнях нагрівання. Це пояснюється тим, що утворюються частки в цьому випадку настільки дрібнодисперсні, що візуально їх виявити неможливо. Кристаллооптичним методом встановлено, що понад 70% частинок в цьому випадку має розмір менше 0,5 мкм. Однак слід відмітити, що ці властивості омагнічення вода зберігає менше доби, потім веде себе так, як якщо б її не омагничували. Це явище втрати магнітних властивостей називається релаксацією. Тому при застосуванні магнітної обробки в теплових мережах крім омагнічування підживлювальної води необхідно підмагнічувати воду, циркулюючу в системі, тобто створювати так званий антірелаксаціонний контур, за допомогою якого протягом доби підмагнічувана вода, що циркулює в системі.



Ряс. 2.2 Схема магнітної обробки води в котельні з водогрійними котлами чавунними секційними (для артезіанської води СЖК <9 мг-екв / л; змістом кисню не більше 3 мг / л і підігрівом води: 1 - котел чавунний секційний для опалення та вентнляції; 2 - насос мережевий, 3 - ПМУ-2 для анткрелакціоного контуру до поз. 1; 4 - система опалення та вентиляції; 5 - ПМУ-3 дм підживлення теплової мережі; 6 - котел чавунний секційний для гарячого водопостачання; 7 - водопідігрівач, 8 - акумуляторний бак; 9 - система гарячого водопостачання; 10 -насос гарячого водопостачання; 11 - охолоджена вода після водопідігрівача; 12-ПМУ-2 для автірелаксаціоного контура до поз. 6; 13 - ПМУ-2 для підживлення системи гарячого водопостачання, 14 - прямий трубопровід до системи опалення та вентіляції; 15 - зворотний трубопровід від системи опалення та вентиляції; 16-підживлення чавунних секційних котлів, 17 - вихідна вода; 18 - гріюча вода системи гарячого водопостачання, 19 - вода на гаряче водопостачання; 20 - пряма труба гарячого водопостачання; 21 - зворотна труба гарячого водопостачання

Застосування магнітної обробки води можливе при здійсненні побутового гарячого водопостачання (t <70 ° С), але омагнічуватися повинна вся підживлювальна вода, напруженість магнітного поля при цьому не повинне перевищувати 2000 Е і якість проточної води повинна відповідати ГОСТ 2874 - 73 «Вода питна».

Для гарячого водопостачання при витраті води 5-15 м3 для магнітної обробки води можуть бути використовуватися апаратами з постійними магнітами ПМУ-2. Для одержання необхідної продуктивності як ПМУ-2, так я електромагнітні апарати можуть включатися паралельно по кілька штук у водопровідну мережу. Магнітну обробку води можна використовувати для запобігання накипних від пропозицій в циркуляційних системах охолодження.

1.3 Обеззалізування підземних вод

Вміщені в артезіанській воді іони двовалентного заліза найбільш просто видаляються шляхом аерації та фільтрування через фільтруючий матеріал, оброблений каталізатором, що прискорює процес окислення двовалентного заліза в тривалентне.

За наявності у воді колоїдного двовалентного заліза (що зустрічається порівняно рідко) потрібне проведення пробного знезалізнення.

Для знезалізнення підземних вод використовуються такі методи.

а) Видалення заліза аерацією з наступним фільтруванням через сульфовуголь (з каталізатором), яке можливе при дотриманні наступних умов: лужність початкової води повинна бути більш 2 мг-екв / л, вміст аммонійних солей - менше 1 мг / л (в перерахунку на НН4); зміст сульфідів - менше 0,2 мг / л рН води після аерації і гідролізу заліза - більше 7. Цей метод найбільш простий як при експлуатації, так і в апаратурному оформленні і знайшов широке застосування в котельнях установках.

б) Метод аерації з послідовним фільтруванням води через контактні фільтри з подрібненим піролюзитом або омарганцьованим піском і потім через механічний фільтр (при дотриманні перерахованих в п. «а» умов). Висоту пиролюзита або омарганцьованого піску слід приймати не менше 900 мм і швидкість фільтрування 15 м / ч.

в) Видалення заліза шляхом аерації і наступного хлорування або вапнування (у випадках, коли не витримується одне з умов, перерахованих в п. «а»).

г) Видалення іонного заліза катіонуванням. Цей метод використаємо у випадках, коли потрібно пом'якшення води і в оброблюваній воді відсутній кисень.

Обеззалізювання в напорних фільтрах. Які знаходяться в артезіанській воді бікарбонат заліза - з'єднання цілком стійке при відсутності окисників і при рН> 7,5. При дотиканні артезіанської води, яка тримає двовалентне залізо, з киснем повітря відбувається його окислення до тривалентного з випаданням осаду гідроокису.

Наявність у воді солей міді, марганця або фосфатів, а також контакт води після введення кисню з раніше випавшого осадом заліза каталітично прискорює процес окислення Fе2 + в Fе3 +.

Залежно від умов (значення рН, наявності у воді окисників або відновників, їх концентрації і т. п.) окислення може передувати гідролізу, йти паралельно з ним або окислення може піддаватися продукт гідроліза двовалентного заліза (утворюється при високій карбонатній жорсткості, рН>).

Процес знезалізнення в напорному фільтрі, полягає в слідуючому. Через фільтр, завантажений сульфоуглем, пропускається аерована вода зі швидкістю 25 м / год протягом 170-180 ч. За цей час на поверхні зерен сульфоугля (розміром 0,8-1,2 мм) утворюється плівка з сполук заліза, яка надалі служить

каталізатором в процесі окислення Fе2 + в Fе3 + і сприяє високому стабільному ефекту обеззалізування.

Висота шару сульфоугля повинна бути 1,3 м, що забезпечується при використанні обеззалізування для натрій-катіонітних фільтрів II ступеня. При знезалізненні фільтрування попередньо аерованої води проводиться з швидкістю 15 м / год. Коли втрати напору в шарі завантаження зростають до 9,81 Н/м2 (10 м вод. Ст.), Фільтр виключають на промивку.

Розпушуюча промивка фільтру проводиться з бака промивної води (після знезалізнення) з інтенсивністю 4 л / (с-м2) протягом 20-25 хв. Аерація обеззалізування води проводиться шляхом присадки стисненого повітря або установки ежектора з мінімальним опором на трубопроводі оброблючої води.

1.4 Обробка води шляхом іонного обміну

Іонітні методи обробки води засновані на здатності деяких практично нерозчинних у воді матеріалів вступати в іонний обмін з розчиненими у воді солями, сорбуючись з оброблюваної води одні іони і віддаючи в розчин еквівалентну кількість інших іонів, якими іоніт періодично насичується при регенерації. В якості таких нерозчинних фільтруючих матеріалів використовуються катіоніти і аніоніти.

Катіоніти при регенерації їх розчинами NaС1, Н2S04 здатні обмінювати містями в них катіони на катіони оброблюваної води; цей процесс називається катіонуванням.

Аніоніти при регенерації їх лугом NaOH, або кухонною сіллю NaCl здатні хіба що заряджатися відповідно аніонами і потім обмінювати їх на аніони, що містяться в оброблюваній воді; цей процес називається аніонуванням.

Аніоніти поділяються на слабоосновні і сильноосновні. Слабоосновні аніоніти АН-31, АН-1, АН-18 здатні обмінювати іони своїх активних груп на аніони сильних кислот тільки в розчинах кислот і не способні до обміну ОН-іонів аніоніти на аніони слабких кислот (кремнієвої, вугільної тощо) і іони солей. Сильноосновні аніоніти здатні обмінювати ОН-іони на аніони слабких кислот при відсутності або при попередньому поглинанні ними з оброблюваної води іонів сильних кислот та їх солей.

Аніонування на сильноосновні аніоніти може здійснюватися при різних значеннях рН, тобто, в кислому, нейтральному і лужному середовищі.

Аніонування в кислому середовищі застосовується в схемах знесолення, в нейтральній - з метою видалення іонів НС03 з натрій-катіонуванням води шляхом хлораніонуванням і в лужному середовищі з метою видалення іонів ОН-і С032 (зниження лужності) після вапнування і магнезіального збезкремнювання води шляхом також хлораніонуванням.

Застосування тільки одного якогось іонітного методу обробки води в котельнях низького і середнього тиску здійснюється рідко, частіше застосовуються поєднання кількох методів.

а) натрій-катіонування

Натрій-катіонуючий метод пом'якшення води заснований на здатності деякихнерозчинних у воді речовин (сульфовуголь, синтетичні смоли), отрегенеруючі кухонною сіллю, обмінювати рухомо розташований катіон Nа+ на Са2 + і Мg2 + за таких реакцій:

2Na Кат + Са (НС03) 2 - Са КА2 + 2NaНС03;

2Nа Кат + Мg (НС03) 2 - МgКат2 + 2NаНС03;

2NaКат + СаС12-Са КАТ2 + 2NаС1;

2Na Кат + Мg S04-Мg КАТ2 + Nа2S04,

де Кат - катіоніт (Сульфовуголь, катіоніт і КУ-2, КУ-1 н ін.)

Як видно з наведених реакцій, замість кальцієвих і магнієвих солей в оброблюваній воді утворюється еквівалентна кількість легко розчинних натрієвих солей. Карбонатна жорсткість утворює у фільтраті еквівалентна кількість бікарбонату натрію; лужність пом'якшує воду, виражена в міліграм-еквівалентах на літр, при натрій-катіонуванні не змінюється, однак рН фільтрату буде більше, ніж вихідної води.

Метод натрій-катіонування рекомендується застосовувати для артезіанскої або освітленої води з вмістом зважених речовин не більше 5-8 мг / л і кольоровістю не більше 30 °, якщо не потрібно зниження бікарбонатною лужності і допустимо збільшення солевмісту оброблюваної води за рахунок обміну кальцію і магнію на натрій. Для отримання глибокозмягченої води сЖ0 <0,02 мг-ЗКВ / л (з одночасною економією витрати солі) рекомендується двоступеневе натрій-катіонування.

б) НАТРІЙ-ХЛОР-ІОНУВАННЯ

Рис. 2.3 Схема натрій-хлор-іонування: 1 - вихідна вода, 2 - натрій-катіонітний фільтр першого ступеня; ж - натрій-хлор-іонітний фільтр (другий ступінь натрій-катіонування); 4-натрій-хлор-іоніруюча вода

Натрій-хлор-іонітний метод заснований на пом'якшенні води з тимчасовим зниженням лужності і здійснюється шляхом послідовного фільтрування оброблючої води через натрій-катіонітний фільтр першого ступеня, хлор-аніонітний фільтр і потім натрій-катіонітний фільтр другого ступеня.

Другу сходинку натрій-катіонування раціонально поєднувати в одному фільтрі з хлор-аніоніруванням, при цьому внизу завантажується катіоніт, а зверху - сільноосновний аніоніт типу АВ-17 (рис. 2-3).

У цьому методі катіоніт і аніоніт регенеруються кухонною сіллю NаС1 (Nа + регенерує катіон, С1-- аніоніт). На першому місці катіонування відбувається заміщення катіонів Са2 + і Мg2 + на Nа +. У другому рівні (у суміщенні натрій-хлор-іонітних фільтрів) в шарі аніоніту проходить обмін аніонів які містяться в обробленій воді, на хлор, а в шарі катіоніту «проскочили» катіони жорсткості обмінюються на Nа +. Методом натрій-хлор-іонування води можна знизити жорсткість фільтрату до 0,01 мг-екв / л і лужність до ~ 0,2 мг-екв / л.

На відміну від роботи катіоніту, у якого після «проскакування» катіонов жорсткості відбувається швидке наростання останньої, хлор-аніоніт

більшу частину робочого циклу працює з «проскоків» іонів в фільтрат. Цією особливістю процесу хлор-іонування часто користуються в котельних установках, де потрібно зниження лужності тільки до 1 - 1,5 мг-екв / л.

З відключенням фільтра на регенерацію при лужності 1,5 - 3 мг-екв / л середню лужність фільтрату за фільтроцикл отримують в необхідних межах, що значно збільшує робочу ємність поглинання аніоніту по іону НСОз.

Метод натрій-хлор-іонування в невеликих установках (виробництва від 5 до 50 м3 / ч) має явну перевагу перед водень-катіонуванням з декарбонізації і наступним двоступінчастим натрій-катіонуванням. При хлор-іонуванні витрачається тільки один реагент - кухонна сіль, виключається корозійно-активна кислота, що вимагає антикорозійного захисту обладнання, трубопроводів та спеціальної арматури; не потрібно значного збільшення обладнання в порівнянні з найбільш простою схемою натрій-катіонування (виключаються водень-катіонітні фільтри, декарбонізатор, обладнання для зберігання кислоти і приготування регенераційного розчину, баки і насоси декарбонізуючої води та ін.)

Обмеженням застосування методу натрій-хлор-іонування є недостатній випуск промисловістю аніонітов, їх висока вартість, а також викладені нижче технологічні умови, пов'язані з якістю вихідної води і вмістом С1-в дренажних водах.

У промислових умовах при хлор-іонуванні мало місце зниження ємності поглинання аніоніта і порушення гідродинаміки фільтруючого шару (опір зростало до 1,5 кгс/см2) у зв'язку із забрудненістю регенераційних розчинів солями жорсткості. Це явище відбувалося в результаті випадання осаду карбонату кальція в обсязі аніоніти і викликало необхідність приготування регенераційних розчинів на пом'якшення натрій-катіоніруючої води. З цієї ж причини використання регенераційного розчину після хлор-аніонітних фільтрів на натрій-катіонітних фільтрах першого ступеня можливе тільки у разі підвищеної мінералізації результатної води, коли відносна частка бікарбонатного іона порівняно невелика.

Як показала практика експлуатації, застосування в схемах натрій-хлор-іонування низькоосновних аніонів неможливо, так як ємність поглинання аніонітів типу АН-31, АН-18 і ін після 2-3 циклів кухонної сіллю не відновлюються (фільтр не регенерується).

При застосуванні схеми натрій-хлор-іонування треба також мати на увазі велику чутливість аніонітів до вмісту в воді заліза і органічних речовин, котрі виводять аніоніт з ладу. На відмінність цих речовин у вихідній воді обмежує можливість застосування схеми натрій-хлор-іонування в котельнях; так, у невеликих установка знезалізнення артезіанської води ще можливо здійснювати порівняно простими середовиами, але видалення органічних

речовин і заліза з поверхневої води пов'язане зі складними спорудженнями для коагуляції і вапнування, після яких хлор-іонування і не потрібно.

в) ВОДЕНЬ-КАТІОНУВАННЯ

Сутність методу водень-катіонування полягає в фільтруванні оброблюваної води через катіоніт відреагований кислотою. У процесі такого фільтрування катіони, розчинені в оброблюваній воді, обмінюються на водень.

При цьому протікають такі реакції:

2Н Кат + Са (НС03) 2 - Са КАТ2 + 2Н20 + 2СО2;

2Н Кат + Мg (НС03) 2 - МgКат2 +2 Н20 + 2С02;

2Н Кат + СаС12-Са КАТ2 + 2НС1;

2Н Кат + МgS04-Мg КАТ2 + НС1;

НКАТ + NаСl-NaКат + НС1;

Як видно з наведених реакцій, в процесі водень-катіонування (до «проскакування» катіонів жорсткості) вода пом'якшується - катіони жорсткості Са2 + і Мg обмінюються з воднем, двокарбонатний іон, утворює так звану карбонатну жорсткість, руйнується з утворенням вуглекислоти, а аніони солей постійної жорсткості утворюють зквівалентну кількість мінеральних кислот.

При більш глибокому водень-катіонуванні до «проскакування» в фільтрат натрію натрій, що міститься у вихідній воді, обмінюється на водень і утворюється зквівалентна кількість мінеральних кислот.

Залежно від вимог до якості обробленої води і від складу початкової води метод водень-катіонування може здійснюватися в різних схемах.

Найбільш широко водень-катіонування застосовується в схемах: водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів, хімічного знесолення (часткового і повного), і рідше в схемі паралельного водень-натрій-катіонування.

г) водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів

Здійснення водень-катіонування у схемі так званої «голодної» регенерації фільтрів знайшло широке застосування в котельнях установках, коли потрібно руйнування бікарбонатного іона зі зниженням тільки карбонатної жорсткості (лужності) до 0,7 - 1,5 мг-ЗКВ / л .

На відміну від звичайного процесу водень-катіонування (при якому береться надлишок кислоти в 1,5-2 рази більше теоретичного) у цьому процесі витрата кислоти на регенерацію відповідає теоретичному або навіть дещо менше його. При цьому верхні шари відреагуючого катіоніту будуть містити обмінний катіон водню Н +, а в нижніх шарах залишаться раніше затримані іони Са2 +, Мg2 +.

Проходячи невідреагуючі шари катіоніту, іони водню сильних мінеральних кислот обмінюються на іони Са2 +, Мg2 + за рівняннями:

Са КАТ2 + 2НС1-2Н Кат + СаС12;

Мg Катг + Н2S04-2Н Кат + МgS04;

Nа Кат + НС1 -> Н Кат + NаСІ

і т. д., відбувається як би регенерація, а потім знову утворюються ті ж солі, що були у вихідній воді. Таким чином, можна вважати, що при «голодній» дозі кислоти на регенерацію відбувається лише руйнування зв'язаної вуглекислоти і видаляються пов'язані з бікарбонатом катіони.

У присутності сильних кислот дисоціація вугільної кислоти пригнічена, тому що утворився у верхніх шарах С02 знаходиться у вигляді розчиненого у воді газу і проходить як би «транзитом» невідреагувавші шари катіоніту і тільки коли у фільтраті вже немає сильних кислот, деяка кількість іонів водню (вугільної кислоти) обмінюється в нижніх шарах на натрій.

До моменту відключення фільтра на регенерацію іони водню в катіоніті практично витрачаються, повністю. Отримання при водень-катіоніті з «голодної» регенераціеєю фільтрів фільтрату з мінімальною лужністю (при умові відсутності скидання кислої води при регенерації і кислого фільтрата в процесі водень-катіонування) залежить від якості вихідної води і витрати кислоти на регенерацію. Підвищення витрати кислоти на регенерацію вище оптимальної призводить до отримання в якийсь період фільтроциклу кислого фільтрату; недостатня доза кислоти буде вести до підвищення лужності фільтрату і до зниження ємності поглинання катеоніта.

Для усунення коливання лужності і запобігання появи кислого фільтрату схема водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів здійснюється в два ступені, для чого після водень-катіонітних фільтрів установлюються буферні саморегулюючі фільтри з висотою шару сульфоугля 2 м і швидкістю фільтрування до 40 м / ч.

Буферні фільтри як би збільшують регенеруючий шар водень-катіонітного фільтра, зберігають фільтрат від «проскоків» кислоти, створюють велику надійність роботи установки, що забезпечує при цьому більш повне використання обмінної ємності катіоніту.

До буферних саморегенеруючих фільтрів не допускається підведення регенераційних розчинів (кислоти або солі), розпушування їх повинно проводитися жорсткою виходною водою. Крім того, отримання постійної величини лужності після водень-катіонітних фільтрів, що працюють при «голодному» режимі регенерації, досягаються шляхом складання при налагоджуванні відповідного графіка спільної роботи та регенерації встановлених фільтрів (зазвичай встановлюється не менше трьох фільтрів, крім буферних).

Схема водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів має наступні переваги перед схемою паралельного водень-натрій-катіонування:

- Скидання в дренаж нейтральних стоків у процесі регенерації;

- Теоретично необхідна витрата кислоти на регенерацію водень-катіонітних фільтрів.

Особливості процесу водень катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів залежать насамперед від хімічного складу результатної води, який і диктує оптимальні умови проведення процесу.

д) паралельне водень-натрій-катіонування

При паралельному водень-натрій-катіонуванні оброблювана вода розділяється на два потоки, кожен з яких пропускається через водень або натрій-катіонітні фільтри. У кожному з потоків вода пом'якшується до залишкової жорсткості фільтрату близько 0,1 мг-ЗКВ / л, після чого кисла (кислотність зквівалентного некарбонатної жорсткості) водень-катіонуюча вода змішується з лужною натрій-катіонуючою водою (лужність еквівалентна лужності вихідної води), відбувається реакція нейтралізації:

NаНСОз + НС1-NаСІ + Н20 + С02;

2NаНСОз + Н2S04 - Nа2S04 + 2Н20 + 2С02.

Новоутворена вільна вуглекислота видаляється з оброблюваної води шляхом продувки повітрям в декарбонізаторі. При паралельному водень-натрій-катіонуванні можна отримувати залишкову лужність оброблюючої води близько 0,35 мг-ЗКВ / л.

Декарбонізуюча вода, якщо не потрібно глибокого пом'якшення, використовується, наприклад, для підживлення теплових мереж, або піддається другому ступеню натрій-катіонуванні.

Схему паралельного водень-натрій-катіонування слід застосовувати тільки в тих випадках, коли неможливо застосувати водень-катіонування з «голодною» регенерацією, так як при її здійсненні будуть мати місце скидання кислих стоків при регенерації і значно більша витрата кислоти (в 1,5 - 2 рази більше теоретичної).

Ж) водень-катіонування в схемах хімічного знесолення

У схемах хімічного знесолення водень-катіонуючі фільтри користуються для виконання різних завдань при цьому може здійснюватися одно-, дво-і триступеневе водень-катіонування.

Залежно від вимог до якості знесоленої води змінюється і проведення процесу водень-катіонування. Так, при необхідності часткового знесолення водень-катіонування можна вести в один ступінь до «проскакування» катіонів жорсткості Са2 +, Мg2 +; при необхідності більш глибокого знесолення потрібно двох-або триступеневе водень-катіонування. Одноступінчасте водень-катіонування з видаленням Са2 +, Мg2 +, Nа2 +, при використанні як катіоніту сульфовугля недоцільно, оскільки при роботі фільтра до «проскакування» Nа +, потрібна велика витрата кислоти на регенерацію та води на відмивання катіоніту. При використанні сульфоугля економічніше двоступенева схема водень-катіонування.

У цьому випадку перший ступінь працює до «проскакування» катіонів жорсткості, Са2 +, і Мg2 + при цьому на ній в два з гаком рази збільшується робоча ємність поглинання катіоніту, витрата кислоти приймається 70-75 г / г-ЗКВ, а другий ступінь працює до « проскакування »катіонів і регенерується великим надлишком кислоти, що дозволяє в значній мірі скоротити витрати кислоти та води на регенерацію.

При використанні як водень-катіоніту високоємних катіонітів типу КУ-2 можливе проведення водень-катіонування до «проскакування» катіонів Nа + в один ступінь без практичного погіршення умов регенерації.

При водень-катіонуванні високомінералізованих вод із вмістом аніонів сильних кислот більше 5 мг-ЗКВ / л слід вести процес в протиточних водень-катіонітних фільтрах, або здійснювати східчасто-противоточне катіонування. Східчасто-протиточне катіонування здійснюється у двох послідовно працюючих фільтрах - першого та другого ступенів катіонування.

д) ІОНІТНИЙ СПОСІБ ЗНЕСОЛЕННЯ ВОДИ (ХІМІЧНЕ ЗНЕСОЛЕННЯ)

Знесолення води шляхом іонного обміну полягає в послідовному фільтруванні через водень-катіоніту, а потім аніонітні фільтри.

У водень-катіонітних фільтрах (відрегенерованих кислотою) катіони, що містяться у вихідній воді, обмінюються на водень і затримуються фільтруючим матеріалом, а у фільтраті утворюється зквівалентна кількість кислоти з аніонів, з якими були пов'язані поглинені катіони. На аніонітних фільтрах (відрегенерованих лугом) аніони кислот, що утворилися при водень-катіонуванні, затримуються аніони і в рядок виходить знесолена вода.

Реакції, що протікають в процесі знесолення, можуть бити представлені в молекулярній формі: а) при аніонуванні, якщо аніоніт відрегенерований NaОН, протікають реакції:

20Н Ан + Н2S04 -> S04Aн2 +2 Н20;

Онан + НС1-> СІ Ан + Н20;

ОН Ан + НNO3-N03 Ан + Н20;

2OHАн + Н2SiO3 - SiO3Aн2 + 2Н2О;

2OHАн + Н2СОз - CO3Aн2 + 2Н20;

б) при аніонуванні, якщо аніоніт відрегенерований Na2С03, протікають реакції:

С03АН2 + Н2S04-S04 АН2 + Н20 + С02;

С03АН2 + 2НС1-2С1 Ан + Н20 + С02Т;

в) при аніокрованні, якщо аніоніт відрегенерований NаНСОз, протікають реакції:

2НСОз Ан + Н2S04 - > S04 АН2 + 2Н2О + 2СО2;

НС02 Ан + НС1-ClАн + Н20 + С02,

де Ан - аніоніт (АН-31, АВ-17 та ін.)

Як видно з наведених реакцій, при водень-катіонуванні проходить:

- Руйнування бікарбонатів з утворенням вуглекислоти;

- Утворення сильних мінеральних кислот;

- Освіта слабкої кремнієвої кислоти.

Видалення вуглекислоти звичайно здійснюється шляхом установки декарбо-нізатора (якщо немає попереднього вапнування оброблюваної води).Сильні кислоти видаляються на аніонітних фільтрах, завантажених слабоосновними аніонітів типу АН-31 та ін (перший ступінь знесолення).

Після видалення аніонів сильних кислот, сильноосновними аніонітів типу АВ-17 видаляються аніони кремнієвої кислоти і аніони вуглекислоти, не видалені в декарбонізаторі (другий ступінь знесолення).

Регенерація слабоосновним аніонітом може проводитися будь-яким натрієвим лугом.Вибор того чи іншого лугу диктується економічними і технологічними міркуваннями. Третій ступінь знесолення здійснюється для отримання глибоко-знесоленої води. Фільтри третього ступеня знесолення регенеруються 2-4%-ним розчином NН40Н (що гарантує відсутність в знесоленій воді всіх солей) і призначаються для уловлювання продуктів розчинення сульфокатіонітов, залишків сірчаної кислоти після відмивання фільтра.Залежно від вимог до знесоленої води і від якості вихідної води приймається та чи інша схема знесолення, тобто поєднання роботи водень-катіонітних і аніонітних фільтрів різного призначення. При необхідності отримання шубокообессоленої води з солевмістом 1-0,1 мг / л, як це має місце, наприклад, на теплових електростанціях, на підставі техніко-економічних розрахунків (ОТІ, ТЗП) встановлено, що хімічне знесолення доцільно лише при солевмісті вихідної води до 800-1000 мг / л. При більшому солевмісті в кожному конкретному випадку має вироблятися техніко-економічне порівняння іонітних, випарного або пароперетворюючого методів з урахуванням вартості тепла, реагентів, шансів скидання відпрацьованих регенераційних вод і ін.

У випадках, коли знесолення здійснюється для деякого зниження солевмісту, наприклад до 100-150 мг / л, доцільно знесолюючу вихідну воду змістом до 3000 мг / л. часткове знесолення проходити шляхом змішування знесоленої і мінералізованої води;шляхом отримання в загальній після водень-катіонітного фільтрату такої кислотності яка відповідає допустимому солевмісту частково знесоленої води.

Рис. 2.4 Схеми часткового хімічного знесолення: 1 - вода з поверхневих джерел водопостачання; 2 - передочищення вапнуванням; 3-вапнякова освітлена вода, 4 - водень-катіонітний фільтр, 5 - аніонітний фільтр, 6 - обессолена вода; 7 - вода артезіанська або питного водопроводу; 8 - декарбонізатор; 9 - вентилятор до декарбонізатору; 10 - бак декарбонізуючої води; 11 - насос декарбонізуючої води; 12 - водень-катіонітний фільтр першого ступеня, 13 - водень-катіонітний фільтр другого ступеня

Ж) амоній-натрій-катіонування

Пом'якшення методом амоній-натрій-катіонуванням засноване на заміщені Са2 +, і Мg2 +, на Nа + і NH4. Регенерація амоній-катіоніту проводиться сульфатом амонія. Реакція заміщення катіонів жорсткості на амоній протікає анaлогічно натрій-катіонуванню:

2NH4 Кат + Са (НС03) 2 - Са КАТ2 + 2NНС03;

2NH4 Кат + Мg (НС03) 2 - МgКат2 + 2NH4НС03;

2NH4Кат + СаС12-Са КАТ2 + 2NH4С1;

2NH4 Кат + Мg S04-Мg КАТ2 + (NH4)2S04,

Амоній-натрій-катіонування застосовується для зниження лужності і солевмісту котлової води, коли небажано застосування водень-катіонування, потребуючого захисту обладнання від корозії. У котлі під дією високої температури амонієві солі розкладаються, бікарбонат амонію розкладається на аміак і вуглекислоту які летять з парою, а з амонієвих солей сильних кислот утворюються кислоти.

Щоб уникнути кислої реакції в котлі амоній-катіонування використовується спільно з натрій-катіонуванням, при якому солі карбонатної жорсткості утворюють бікарбонат натрію, що розкладається в казані з утворенням соди та їдкого натру, нейтралізуючі кислоти в момент їх утворення. Практично реакція нейтралізації в котлі не повинна відбуватися, так як концентрація аммонія повинна бути значно менше змісту іонів.

Метод амоній-натрій-катіонування може здійснюватися як за паралельною схемою, так і за схемою спільного натрій-амоній-катіонування.Метод натрій-амоній-катіонування не слід застосовувати, якщо є небезпека аміачної корозіі обладнання, виготовленого з латуні або інших мідних сплавах, якщо пар застосовується для технологічних цілей, не допускаючих вмісту аміаку, і якщо вода або пар використовуються для систем гарячого водопостачання або в так званих «відкритих» системах теплопостачання.

При наявності у вихідній воді солей постійної жорсткості метод амоній-натрій-катіонування практично не слід рекомендувати у зв'язку з тим, що при недостатньо точної експлуатації (при передозуванні сульфату амонію) в котлі може утворитися кислота.

Корекційні методи ОБРОБКИ ВОДИ

а) НІТРАТУВАННЯ

Рис. 2.5 Схема дозування реагентів. 1 - бак розчину реагенту; 2 - насос-дозатор типу НД; 3 - повітряний ковпак, 4 - витратомірна шайба; 5 - влектроконтактний манометр, 6 - дозуючий розчин реагенту, 7 - хімічно очищена або живильна вода

Нітратування живильної або хімічно обробленої води проводиться для захисту металу котла від міжкристалітної корозії.

Присадка азотнокислого натрію (пасиватором) захищає котельний метал від лугових руйнувань. У результаті нітратування в котловій воді повинна бути досягнута концентрація нітрату натрію 40% по масі концентрації всіх лугів, відпрацьованих на NаОН.

Дозування NаNОз рекомендується здійснювати в хімічно обробленій воді, щоб забезпечити в деаераторі видалення кисню потрапив з дозованим реагентом. Дозування NаNОз проводиться у хімічно опрацьованому 5-10%-вому розчині.

Нітратування здійснюють за схемою, наведеною на рис. 2-12. Дозування розчину нітрату натрію здійснюють в трубопровід пропорційно витраті хімічно обробленої або живильної води. Насос-дозатор типу НД забезпечує автоматичне пропорційне дозування від дії на насоси імпульсів, що подаються витратоміром

Ємність бака 1 для готування розчину нітрату натрію приймають з розрахунку приготування дозування розчину один раз на зміну або на добу.

б) обробка аміаком

Обробка живильної води аміаком здійснюється у випадках:

1) якщо необхідно в живильній воді зв'язати вільну вуглекислоту для захисту живильного тракту від вуглекислотної корозії (підвищення рН живильної води);

2) якщо необхідно пов'язати вуглекислоту, що виділяється в пар, через термічний розпад і гідролізу бікарбонатною і карбонатної лужності.

Введення 1%-ного розчину аміаку доцільно проводити також у хімічно оброблену воду, так як при дозуванні в всмоктуючу лінію поживних насосів з розчином у деаеруючу воду може потрапити кисень.

Для зв'язування вуглекислоти в бікарбонат дозування аміаку проводиться з розрахунку 0,4 мг NH3 на 1 мг СО2.В якості вихідного розчину використовують зазвичай 25%-ний водний розчин, в 1 мл якого міститься 233 мг NН3.

Вся апаратура, насоси та арматури, дотичні з аміаком, повинні бути виготовлені із сталі. Виготовлення деталей з кольорового металу (латунь, мідь) не допускаються. Для дозування аміака може бути використана схема дозування реагентів, показана на рис. 2-12; можливо також совміщення дозування суміші нітрату натрію і аміаку. Однак при цьому треба передбачати герметичність бака для приготування аміачного розчину, щоб в атмосферу потрапляло мінімальна кількість аміаку. При одночасному проведенні обробки аміаком і нітратуванні в баку 1 (рис. 2-12) готують суміш реагентів необхідної концентрації.

в) Фосфатування

Фосфатування котлової води є засобом попередження в котлі кальцієвого накипу (але не будь-який інший); одночасно шляхом фосфатування може підтримуватися певна лужність рН котлової води, що забезпечує захист металу котла від корозії.

Фосфатування слід приміняти для всіх барабанних котлів абсолютним тиском понад 16 кгс/см2 при жорсткості живильної води більш Г мкг-екв / л.

Для фосфатування котлової води в залежності від якості живильної води можуть застосовуватися: тринатрійфосфат, суміш тринатрій-фосфату з кислими фосфатами і в окремих випадках - аммонійфосфат.

При здійсненні фосфатуванні в котлах низького і середнього тиску необхідно підтримувати концентрацію вільних фосфатів в котловій воді:

а) для котлів без ступінчатого випаровування-не менше 5 і не більше 15 мг /л;

б) Для котлів з ступінчастим випаром - в чистому відсіку не менше 5 і не більше 10 мг / л, в соленому відсіку - не більше 75 мг / л.

Кратність упарювання між ступенями випаровування повинна забезпечити зазначені норми.

У котлах низького і середнього тиску здійснюється фосфатно-лужний режим, оскільки в котловій воді, крім іона РО43-, завжди буде іон ОН-(за рахунок розложення бікарбонату натрію, який входить, хімічно очищеною водою).

Фосфатування повинно здійснюватися шляхом безперервного одномірного введення розчину фосфату в котлову воду за індивідуальною схемою, тобто в кожен котел. Приміненя центрального фосфатування у всмоктувальну лінію живильних насосів неприпустимо через можливості зашламлення живильного тракту. Введення фосфатів проводиться насосами-дозаторами, встановлюваними згідно інструкції по два на кожен котел. При подачі живильної води в котел за двома магістралями розчин фосфату слід вводити в обидві магістралі на відстані 4-5 м від барабана.

2. Аналіз типів апаратів, що найбільше підходять для даної схеми. Опис обранної конструкції апаратів

Водень-катіонітний фільтр

Здійснення водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів знайшло широке застосування в котельних установках, коли потрібно руйнування бікарбонатного іона зі зниженням тільки карбонатної жорсткості (лужності) до 0,7 - 1,5 мг-ЕКВ / л.

На відміну від звичайного процесу водень-катіонування (при якому береться надлишок кислоти в 1,5-2 рази більше теоретичного) в цьому процесі витрата кислоти на регенерацію відповідає теоретичному або навіть дещо менше його. При цьому верхні шари відрегенерованого катіоніту будуть містити обмінний катіон водню Н+, а в нижніх шарах залишаться раніше затримані іони Са2 +, Мg2+ і Na+.

Декарбонізатор.

Декарбонізатори -аппрати скрубберного типу, використовують для видалення вільної вуглекислоти, що видаляється в процесах водень катіонування або підкислення води. У водоподготовчих установках відомі декарбонізатори двох типів: з насадкою із кілець Рашінга і з дерев'яною хордової насадкою. Насадка з керамічних кілець Рашінга дозволяє зменшити площу і висоту декарбонізотора, зменшити витрату повітря і одночасно отримати більш глибокий зффект декарбонізації; крім того кільця Рашінга більш довгострокові і зручні в зксплуатації при завантаженні їх в металевий корпус з протикорозійним покриттям.

Освітлюючі фільтри

В якості освітлюючи фільтрів в водоподготовчих установках котелень застосовують тіпові напірні однопоточні фільтри, завантажені дробленним антрацитом або кварцовим піском. Останній рекомендується застосовувати тільки в разі необхідності установки двошарового фільтру, оскільки пісок вимагає значно більшої інтенсивності промивки. При продуктивності установки до 100м / год при періодичнії її роботі слід встановлювати не менше двох фільтрів. Освітлювачі застосовуються для видалення з води великої кількості зважених речовин, коагуляції та вапнування. Принцип роботи освітлювачів заснований на введенні оброблюванної води під шар зваженого шламу, куду підводяться і необхідні реагенти.

Водень-катіонітні фільтри (з «голодною» регенерацією)

1. Продуктивність водень-катіонітних фільтрів з урахуванням витрат води на власні потреби натрій-катіонітних фільтрів першого ступеню:

2. Діаметр фільтра:

3400ММ

3. Висота слою катіоніта (сульфовугля):

Нсл=2,5 м

4. Площа фільтрування:

=7,5M2

5. Обсяг катіоніту:

=22,7M2

6. Кількість працюючих фільтрів:

.

7. Кількість резервних фільтрів:

1 шт.

8. Залишкова карбонатна жорсткість після водень-катіонування з «голодною» регенерацією фільтрів відповідно до вимог до якості підживлювальної води: 0,7 мг-екв/л.

9. Карбонатна жорсткість, видаляється на водень-катіонітних фільтрах при «голодной» регенерації, мг-екв/л:

 мг-екв/л

10. Нормальна швидкість фільтрування, м/год, при роботі всіх робочих фільтрів:

м/год

11. Максимальна швидкість фільтрування, м/год., при регенерації одного з фільтрів:

= 10 м/год

12. Число регенерацій кожного водень-катіонітного фільтра, 1 раз/добу:

13. Робоча обмінна здатність сульфовугля при водень-катіонуванні з «голодною» регенерацією фільтрів:

14. Витрата 100%-кової сірчаної кислоти на одну регенерацію, кг:

кг

15. Витрата технічної 92%-вої сірчаної кислоти, кг/доб:

кг/доб

16.Витрата води на одну регенерацію водень-катіонітного фільтра складається з: витрати води на взрихляючу промивку фільтра, м3:

м3

Витрати води на приготування регенераційного розчину, м3:

= 1,4 м3 м3

17. Витрата води на одну регенерацію водень-катіонітного фільтра с урахуванням використання обмивку вод на взрихлення, м3:

м3

18. Витрата води на регенерацію водень-катіонітних фільтрів, м3/доб.:

м3/доб

19. Витрата води на регенерацію водень-катіонітних фільтрів в середньому, м3/год: м3/год

20. Час регенерації водень-катіонітного фільтра, год.:

.

21. Час пропуску регенераційного розчину, хв.:

22.Час обмивки фільтра від продуктів регенерації хв.:

23. Кількість одночасно регенеруючи фільтрів, шт.:

= 0,04 шт.

Витрата води на водопідготовці

1. Витрата води на власні потреби водопідготовки: 639 м3/доб.

2. Середньогодинна витрата води на власні потреби водопідготовки: 26,5 м3/год.

3. Середньогодинна витрата вихідної води з врахуванням власних потреб водопідготовчої установки: 176,5 м3/год.

4. Витрата на власні потреби водо установки, від виробництва: 15%

5. Максимальна - годинна витрата початкової води при обмивці одного з водень-катіонітного фільтру м3/год.:

м3/год.

Декарбонізатор

1.Виробництво декарбонізатора:м3/ч

2. Концентрація розчиненої у воді вуглекислоти, мг/л, поступаючої на декарбонізатор:

3 - концентрація вільної вуглекислоти , мг/л:

4. Залишкова концентрація вуглекислоти в декарбонізованій воді: 0,005 кг/м3.

5. Кількість вуглекислоти підлягаючій видаленню в декарбонізаторі, кг/год.:

6. Поверхня насадки з кілець Рашига, м2:

м2

7. Об'єм кілець Рашига м3:

м3

8. Площа поперечного перерізу декарбонізатора, м2:

м2

8. Діаметр декарбонізатора м:

= = 3,2 м

9. Висота слою насадки з кілець Рашига, м:

м

Витрата води на водопідготовці

2. Витрата води на власні потреби водопідготовки: 639 м3/доб.

2. Середньогодинна витрата води на власні потреби водопідготовки: 26,5 м3/год. 3. Середньогодинна витрата вихідної води з врахуванням власних потреб водопідготовчої установки: 176,5 м3/год.

4. Витрата на власні потреби водо підготовчої установки, від виробництва: 15%

5. Максимальна - годинна витрата початкової води при обмивці одного з водень-катіонітного фільтру м3/год.:

м3/год.

Декарбонізатор

1.Виробництво декарбонізатора:м3/ч

2. Концентрація розчиненої у воді вуглекислоти, мг/л, поступаючої на декарбонізатор:

3 - концентрація вільної вуглекислоти , мг/л:

4. Залишкова концентрація вуглекислоти в декарбонізованій воді: 0,005 кг/м3.

5. Кількість вуглекислоти підлягаючій видаленню в декарбонізаторі, кг/год.:

6. Поверхня насадки з кілець Рашига, м2:

м2

7. Об'єм кілець Рашига м3:

м3

8. Площа поперечного перерізу декарбонізатора, м2:

м2

8. Діаметр декарбонізатора м:

= = 3,2 м

9. Висота слою насадки з кілець Рашига, м:

м

Висновок

В ході виконання курсового проекту Я ознайомилася з різними видами обробки води для системи водопідготовки, такими як водень-катіонування, декарбонізація та ін. Склала технологочіну схему процесу для системи водопідготовки. Зробила аналіз існуючих апаратів, ознайомилася з їхніми видами і характеристиками. Вибрала необхідні мені апарати. Розрахувала технологічну схему водень- катіонітного фільтру і його основних розмірів.

...