Известковый метод (декарбонизация).

Общие сведения об умягчении воды.

Выбор методов водоподготовки в системах технического водоснабжения зависит от качества воды в источнике водоснабжения и требований к качеству очищаемой воды, которые определяются регламентом технологических процессов и разрабатываются отраслевыми НИИ. Для технического водоснабжения используются воды поверхностных источников. В редких случаях, по согласованию с соответствующими органами, разрешают использовать подземные воды. Как правило, вода, используемая в техническом водоснабжении по таким показателям как мутность, цветность, запахи, привкусы, бактериологическим показателям не регламентируются. Чаще всего требуется реализовывать специальные методы водоподготовки (умягчение, обессоливание, обескремнивание, дегазация).

Умягчение – процесс приводящий к удалению из воды катионов жесткости Са²⁺, Mg²⁺.

В подземной воде жесткость составляет 1,5-15 мг-экв/л. В соответствии с требованиями СанПиНа 10-124РБ99 общая жесткость воды для хозяйственно-питьевых целей Ж_общ ≤ 7 мг-экв/л, для воды, используемой в технологических процессах в промышленности – 0,05-0,1 мг-экв/л.

Понятие карбонатной, некарбонатной и общей жесткости связаны с тем, какие анионы соединены в водном растворе с катионами Са²⁺, Mg²⁺.

 

Са²⁺ НСО₃^- Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂ → Ж_к

гидрокарбонаты Са²⁺, Mg²⁺.

и

 

Mg²⁺ SO₄^2-; Cl^-

МgSO₄; СаSO₄; MgCl₂; CaCl₂ → Ж­_нк

Ж­_общ = Ж_к + Ж_нк

Ж_к = Ж_общ – Ж_нк = Щ

20, 12 – эквивалентные массы.

Т.е. Ж_к обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Са²⁺и Mg²⁺.

Ж_нк обусловлена наличием в воде хлоридов и сульфатов.

Кроме того, жесткость карбонатная или щелочность обусловлена наличием в воде: ОН^-; СО₃^2-; НSiO₃^-_; SiO₃^2-; HPO­₄^2-.

Чтобы установить какая жесткость преобладает в воде строят диаграммы гипотетического состояния воды. Для этого в верхней части в масштабе откладывают концентрации содержащихся в воде катионов по мере возрастания их щелочности слева направо. А в нижней части – откладываются содержащиеся в воде анионы по мере возрастания кислотности слева направо, в мг/л.

Классификация методов

Различают следующие методы умягчения:

1) Термический метод применяется для устранения карбонатной жесткости воды, употребляемой для питания котлов;

2) Реагентный метод применяется для неглубокого умягчения при одновременном удалении из воды взвешенных веществ (известковый метод, известково-содовый, едко-натриевый, фосфатный, бариевый).

3) Ионообменный метод применяется для глубокого умягчения;

4)Диализ – фильтрование воды через полупроницаемую мембрану, применяется для глубокого умягчения.

Область применения различных методов умягчения.

Наименование метода	Условия применения	Остаточная жесткость, мг-экв/л	Температура воды, °С
Мутность исходной воды, мг/л	Жесткость исходной воды, мг-экв/л
Термический	до 50	Жк с преобладанием Са(НСО3)2, Жнк в виде гипса (СaSO4)	Жк до 0,035   СаSO4 до 0,7	До 270
Реагентный	до 500	Жобщ =5-35	Жобщ до 0,7	До 90
Ионообменный	5 - 8	Жобщ до 15	При одноступенчатой схеме: Жобщ=0,1-0,2; При двухступенчатой схеме: Жобщ=0,01-0,05	До 30
Диализ	до 2	Жобщ до 10	Жобщ до 0,01	До 60

 

Умягчение воды реагентны методом основано на обработке ее реагентами, анионы которых образуют с катионами Са²⁺и Mg²⁺ нерастворимые соединения СаСО₃↓, Mg(OH)₂↓,Са(РО₄)₂, Мg(РО₄)₂ и др.

В зависимости от используемых реагентов методы реагентного умягчения классифицируются:

1)известковый;

2)известково-содовой;

3)едко-натриевый;

4)фосфатный; 5)бариевый.

Известковый метод (декарбонизация).

Применяется для частичного устранения из воды карбонатной жесткости. Иногда этот метод сочетают с содовым методом или ионообменным (катионитовых).

Химизм процесса:

Известь Са(ОН)₂ в виде известкового молока

Са(ОН)₂+СО₂ = СаСО₃↓+Н₂О (1)

По реакции 1 идет связывание свободной углекислоты СО₂ растворенной в воде.

Са(НСО₃)₂+Са(ОН)₂=2СаСО₃↓+2Н₂О (2)

присутствует в воде в большом

кол-ве

Mg(НСО₃)₂+Са(ОН)₂=МgСО₃+Н₂О+СаСО₃↓ (3)

По 2 реакции образуется СаСО­­₃.

MgСО₃+Са(ОН)₂=Мg(ОН)₂+СаСО₃↓ (4)

По реакциям 3 и 4 происходит связывание Са²⁺и Mg²⁺.

Доза вводимой извести (Д_и) зависит от соотношения концентрации в воде ионов Са²⁺и жесткости карбонатной (согласно п.5 СНиП 2.04.02-84, приложение 7 стр108).

При соотношении:

а)

, мг/л

б)

, мг/л

- если коагулянт вводят в воду после извести или одновременно с ней;

- если коагулянт вводят в воду до извести;

[CO₂] – содержание в воде свободной углекислоты,мгл;

[Ca²⁺] – концентрация ионовСа²⁺ в исходной воде, мг/л;

Д_к – доза коагулянта, мг/л (в качестве коагулянта используется FeCl₃ или FeSO₄).

е_к – эквивалентная масса, мг/мг-экв, для FeCl₃ – 54 мг/мг-экв, для FeSO₄ – 76 мг/мг-экв;

0,3;0,5 – избыток извести для полноты реакции.

, мг/л

С – количество образующейся при реагентном умягчении воды взвеси, мг/л (с пересчете на сухое вещево).

Для случая а)

б)

m– содержание СаО в технической извести (в товарном продукте), %

Д_и=25-35 мг/л (принимаем ориентировочно).

 

 

Известково-содовый метод.

Основан на введении в воду извести (Са(ОН)₂) и соды (Na₂CO₃). Принимается для карбонатной и некарбонатной жесткости.

Механизм процесса:

1. По реакции (1-4) предыдущего метода при введении извести удаляется карбонатная жесткость и одновременно карбонатная магниевая жесткость переходит в карбонатную кальциевую жесткость.

2. По следующим уравнениям (5) и (6) удаляется кальциевая некарбонатная жесткость.

СаCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaCl (5)

СаSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + Na₂SO₄ (6)

Доза извести и соды определяется По СНиП 2.04.02-84, стр.108, п.6, приложение 7.

Остаточная жесткость после умягчения (т.е. после применения извести и соды) должна быть:

Ж_общ = 0,5-1,0 мг-экв/л, а щелочность - Щ = 0,8-1,2 мг-экв/л.

Процесс умягчения этим методом проводят в две стадии:

1) Удаляют из воды органические примеси и большую часть карбонатной жесткости, применяя соли алюминия или железа и извести, тем самым создавая оптимальные условия для протекания процесса коагуляции;

2) Затем вводят в оду соду и остальную часть извести при рН >10,2 (эта среда необходима для удаления магниевой жесткости). Соли алюминия в качестве коагулянта не применяют, т.к. эта соль (Al₂(SO₄)₃) образует растворимые алюминаты, не обеспечивая выделение из воды солей жесткости в виде осадка. Если органические примеси удаляют из воды совместно с умягчением, то в качестве коагулянтов применяют исключительно соли железа (FeSO₄, FeCl₂).Соль алюминия применяют, если устраняется жесткость только карбонатная при условии [Ca²⁺] > [HCO₃^-].

Доза коагулянта определяется по формуле:

 

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: