Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Осветленная и умягченная вода

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Содержание

Расчет показателей качества воды для установки:

химический состав примесей исходной (природной) воды……………....3

определение стабильности воды…….……………………………………..3

расчет удельной электропроводности воды………………………………..5-6

Осветленная и умягченная вода……………………………………………........6-9

Технологический расчет механических и Na – катионитных фильтров:

механические фильтры……………………………………………………….9-11

Na – катионитные фильтры…………………………………………………..11-13

Параметры установок для обработки данной воды…………………………….13

Расчет показателей качества воды для установки

Исходная вода

Исходная вода - вода из реки Обь, г. Новосибирск, поступающая на химводоочистку расходом 250 т/ч. Примерный химический состав её примесей приведен в табл. 1[1]

Таблица1. Химический состав примесей воды р. Обь (г. Новосибирск):

Показатель	Жесткость, мг-экв/л	Концентрация ионов, мг/л	ГДП, мг/л	Щ_о, мг-экв/л	Ок, мгО/л	Сух. остаток, мг/л
Ж_о	Ж_Са	Na⁺+K⁺	SO₄^2-	Cl^-	NO₃^-	SiO₂+SiO₃^2-
Численное значение	2,3	1,6	9,2	5,1	11,5	1,2	13,6	2,1	2,8

Проверка анализа исходной воды выполняется по уравнению электронейтральности:

(1)

2,3 + 9,2/23=?=2,1 + 5,1/48 + 11,5/35,5+1,2/62

2,7=?=2,559

Ошибка химического анализа должна быть не более 2% и в данном случае составляет:

Δ = ∑Kt⁺- ∑An^- =2,7-2,559=0,141 мг-экв/л.

Значит, содержание ионов NO₃^- в исходной воде нужно увеличить на Δ:

NO₃^-= 0,141+1,2/62=0,16 мг-экв/л

Для дальнейших расчетов данные табл. 1 следует переписать с пересчетом концентраций ионов в мг-экв/л и моль/л в форме табл. 2:

Таблица 2. Пересчет концентраций ионных примесей воды

Концентрации	Концентрация ионов, мг-экв/л
Ca²⁺	Mg²⁺	Na⁺+K⁺	SO₄^2-	Cl^-	NO₃^-	HCO₃^-
а) мг/л; б) мг-экв/л; в) моль/л∙10³	1,6 0,8	8,505 0,71 0,35	9,2 0,4 0,4	5,1 0,11 0,055	11,7 0,33 0,33	9,92 0,16 0,16	128,1 2,1 2,1

Определение стабильности воды

1) Расчет производится сравнением равновесной и фактической концентрации углекислоты в воде. Поскольку значения рН исходной воды не задано, принимаем рН=7. Для определения активностей ионов в воде найдем ионную силу (μ) и коэффициенты активности γ_I и γ_II.

m=0,5S(С_i z_i²) (2);

(3);

где, С_i – концентрации ионов, моль/л; z – заряд i-го иона.

μ=0,5[С_Са²⁺∙ Z²_Ca²⁺+C_Mg²⁺∙ Z²_Mg²⁺+С_Na⁺∙ Z²_Na⁺₊C_SO₄^2-∙ Z²_SO4^2- +C_Cl^-∙ Z²_Cl^- +C_NO₃^-∙ Z²_NO3^-

+C_HCO₃^-∙ Z²_HCO3^-]=0,5∙10^-3(0,8 ∙2²+0,35 ∙2²+0,4∙1² +0,055 ∙2² +0,33 ∙1² +0,16 ∙1² +

+2,1 ∙1²)=3,905∙10^-3

2) Определение равновесной концентрации угольной кислоты

Н₂СО₃ НСО₃^– + Н⁺

НСО₃^– СО₃^2– + Н⁺

СО₃^2– + Ca²⁺ CaСО₃ ↓(тв)

В этом случае концентрации ионов и молекул определяются совместным решением уравнений (4)÷(6):

(4)

(5)

(6)

Равновесная концентрация углекислоты равна:

(7)

где К_I и К_II – константы диссоциации углекислоты по I и II ступеням; - произведение растворимости СaCO₃; , - концентрации ионов кальция и бикарбонатов, моль/л.

Фактическая концентрация углекислоты определяется из уравнения диссоциации по I ступени: Н₂СО₃ НСО₃^– + Н⁺, по закону действующих масс, откуда

(8)

=5,218·10^-5 моль/л < =4,359·10^-4 моль/л.

То есть исходная вода – агрессивная, осадок СаСО₃ не выпадает.

Расчет удельной электропроводности исходной воды

В данном случае могут быть использованы выражения для расчета средних значений эквивалентных электропроводностей в виде уравнений (9)÷(11):

(9)

(10)

(11)

где, М=ΣKt=ΣAn – минерализация воды, мг-экв/л; К_t = 1 + 0,024×(t – 18 °С) – температурный коэффициент, электропроводности при температуре раствора t ºС.

Тогда, удельная электропроводность воды (χ, мкСм/см) определяется так:

(12)

где, и - концентрации хлоридов и сульфатов, мг-экв/л.

Осветленная и умягченная вода

Принципиальная схема предочистки и умягчения воды может быть представлена по рис. 1

Рис. 1. Принципиальная схема осветления и умягчения воды.

1 – подогреватель сырой (исходной) воды; 2 – осветлитель; 3 – бак осветленной воды; 4 – насос подачи осветленной воды на механические фильтры; 5 – механические фильтры; 6 – Na-катионитные фильтры.

В подогревателе (1) исходная вода подогревается до температуры 30÷50 ºС для ускорения химических реакций. В осветлителе производится коагуляция коллоидных (органических) примесей и удаление шлама и грубодисперсных (взвешенных) примесей. Обычно, при Щ_О>2 мг-экв/л рекомендуется наряду с коагуляцией производить известкование воды в осветлителе с целью снижения щелочности (или всех форм углекислоты) в воде. Обычно при этом уменьшается общая жесткость и кремнесодержание воды. Переливом вода из осветлителя поступает в бак осветленной воды (3), откуда насосом (4) прокачевается через механические (5) и Na-катионитные фильтры (6). При этом из воды удаляется «проскочивший» из осветлителя шлам и удаляются катионы накипеобразователи (Ca²⁺, Mg²⁺) в обмен на Na⁺из катионита. Умягченная вода накапливается в баке и расходуется на технологические нужды, в том числе, на питание установок обратного осмоса с целью обессоливания.

Щелочность природной воды по табл. 1 равна 2,7 мг-экв/л, т.е. более 2 мг-экв/л и в этом случае рекомендуется совмещение коагуляции воды с ее известкованием в осветлителе. Принципиальная схема осветлителя для коагуляции с известкованием приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема осветлителя типа ВТИ для известкования и коагуляции воды:

1 – подача обрабатываемой воды; 2 – воздухоотделитель; 3 – распределительная система; 4 – опускная труба; 5 – тангенциальный ввод воды; 6 – смеситель; 7 – подача раствора ИМ; 8 – подача раствора коагулянта; 9 – шламоприемные окна; 10 – шламоуплотнитель; 11 – слой контактной среды;
12 – водозаборное устройство; 13 – сборный желоб с отверстиями; 14 – выход осветленной воды;
15 – зона осветления; 16 – зона контактной среды; 17 – периодическая продувка; 18 – непрерывная продувка

В качестве коагулянта используется обычно сульфат железа (II), кристало-гидрат которого имеет химическую формулу FeSO₄·7H₂O. Известь вводится в виде известкового молока – суспензии Ca(OH)₂ в воде. В ряде случаев используется насыщенный раствор Ca(OH)₂, чтобы избежать процесса растворения твердого Ca(OH)₂ и ускорить химические реакции.

Показатели качества осветленной воды при разных схемах осветления воды могут быть определены по табл. 3.

Таблица 3. Показатели качества осветленной воды после разных схем предочистки

Показатель	-М-	-К-М-	-К-И-М-	-К-И-С-М-
Остаток коагулянта, мг/л	–	<0,2	<0,1	<0,1
Снижение окисляемости, %		50–75	40–50	40-50
Снижение содержания кремниевой кислоты, %		10–20	30–40	30–40
Свободная углекислота, мг/л		+D_к
Щелочность общая, мг-экв/л: гидратная карбонатная бикарбонатная		–D_к –D_к	0,7–1,3 0,1–0,2 0,6–1,2	1–1,5 0,1–0,2 0,8–1,4
Жесткость общая, мг-экв/л, в т.ч. Ж_нк Ж_Mg			+D_к (1–0,8)	1–1,5 (0–0,2)
Сульфаты, мг-экв/л		+ D_к	+ D_к	+ D_к
Взвешенные в-ва, мг/л
Прозрачность "шрифт", см
рН	рН^исх	рН^исх– (0,1–0,5)	9,5–10,5	9,5–10,5
Солесодержание, мг/л	S^исх	S^исх +Э_кD_к	S^исх–Э_кD_к–50DЩ_о–3,5DОк
Примечание. исх – соответствует концентрации такого показателя в исходной воде; ос - соответствующий концентрации такого показателя в осветленной воде; Э_к – эквивалент коагулянта; Д_к – доза коагулянта, мг-экв/л; Ок – окисляемость исходной воды, г3/л

Показатели качества осветленной воды при дозе коагулянта 0,5 мг-экв/л:

- окисляемость – Ок^осв=0,5 ∙ 2,8=1,4 мгО/л;

- щелочность: общая (Щ_О^осв)=1,1 мг-экв/л;

гидратная (Щ_Г^осв)=0,2 мг-экв/л;

карбонатная (Щ_К^осв)=0,9 мг-экв/л;

- жесткость общая Ж_О^осв=Щ_О^осв+Ж_НК^исх+Д_К=1,1+0,2+0,5=1,8 мг-экв/л;

- сульфаты [SO₄^2-]^осв=[SO₄^2-]^исх + Д_К=0,11+0,5=0,61 мг-экв/л;

- взвешенные вещества – 10 мг/л;

- рН - 10 ед.рН;

- натрий - 0,4 мг-экв/л;

- хлориды - 0,33 мг-экв/л.

Проверка ионного состава примесей по уравнению электронейтральности дает ошибку:

Расчетная (требуемая) величина дозы извести вводимая в обрабатываемую воду (Д_и^тр,
мг-экв/л) определяется уравнением (13):

(13)

при выражении всех концентраций в мг-экв/л.

При этом избыток извести (И_и) можно принять равным гидратной щелочности осветленной воды (Щ_г); величину =0,8∙ .

Количество образующегося в осветлителе осадка С_и, мг/л, равно:

, (14)

где a_СаО – содержание окиси кальция в технической извести в % от общей массы; М – содержание механических примесей, мг/л; a_к – содержание коагулянта (FeSO₄) в техническом продукте, в % от общей массы; [Са²⁺]^исх, [Са²⁺]^осв – концентрация катионов кальция в исходной и в осветленной воде, мг/л; мг-экв/л; – фактическая доза коагулянта, мг-экв/л: (15)

Основной характеристикой химического состава шлама, показывающей отношение Mg(OH)₂/СаСО₃, является a_м. Оптимальные значения a_м составляют от 0,05¸0,1 до 0,2¸0,25.

Расчетом параметр a_м определяется

, (16)

где ;

где а – масса Са(ОН)₂ в известковом молоке, мг/л; с – количество СаСО₃ в известковом молоке, мг/л; можно принять с/а=0,05.

12 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: