Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Умягчение воды методами ионного обмена

Умягчение воды можно осуществлять методом осаждения или методом ионного обмена.

При использовании метода осаждения (известкование и содоизвесткование) накипеобразующие катионы, находящиеся в воде в растворенном виде, в результате химического взаимодействия с известью или содой или вследствие термического разложения образуют новые соединения, малорастворимые в воде, и могут быть удалены отстаиванием или фильтрованием. Данный метод умягчения воды имеет ряд недостатков: громоздкость используемого оборудования; малая степень умягчения воды, которой оказывается недостаточно для паровых котлов. Поэтому для более глубокого умягчения воды обычно используют методы ионного обмена.

Метод ионного обмена обработки воды основан на способности некоторых металлов и других элементов вступать в ионный обмен с растворимыми в воде солями жесткости, сорбируя из воды ионы этих солей и отдавая в воду эквивалентное количество других ионов. В установке ионного обмена периодически должна проводиться регенерация материала фильтра (ионита), поставляющего ионы в обрабатываемую воду.

При регенерации материала фильтра (катионита) растворами NaCl, H2SO4 и NH2Cl происходит обмен катионов (соответственно Na+, H+ и NH4) на катионы солей жесткости обрабатываемой воды. Этот процесс называют катионированием. Наиболее распространенными методами ионного обмена являются:

- натрий-катионирование (Na-катионирование);

- водород-катионирование (Н-катионирование).

Реже используются методы:

- аммоний-натрий-катионирование;

- натрий-хлор-ионирование.

Рассмотрим более подробно два первых метода ионного обмена как наиболее распространенные для обработки воды теплогенерирующих установок.

Натрий-катионирование

Вода в Na-катионитовых фильтрах пропускается через слой естественного или искусственного натриевого материала -катионита (глауконит, сульфоуголь и др.). Кальциевые и магниевые соли воды вступают в обменные реакции с указанным минералом, замещая в нем натрий и тем самым умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в умягченной воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Щелочность воды при этом методе не изменяется.

Конструкция фильтра ионного обмена практически не отличается от осветлительного фильтра, изображенного на рис. 3.2, только фильтрующий слой заменен на слой катионита с кварцевым песком.

Работает фильтр следующим образом. Через слой катионита пропускают воду, поступающую в теплогенерирующую установку. Происходит умягчение воды, при этом катионит уплотняется, вырабатывается и загрязняется. После выработки катионита подачу воды для умягчения прекращают и катионит взрыхляют обратным потоком (водой или воздухом). Слой катионита взрыхляется, и после этого промывочной водой из бака производят промывку фильтрующего слоя (по продолжительности эта операция занимает около 15...30 минут). После окончания промывки фильтрующего слоя приступают к его регенерации, для чего пропускают через слой фильтра раствор соли NaCl (продолжительность 1,5...2 ч). После регенерации фильтрующего слоя осуществляют промывку фильтра (продолжительность около 15 минут) для удаления остатков раствора соли.

Одним из основных недостатков такого метода умягчения воды является то, что загрязненная вода после регенерации и промывки фильтра сбрасывается в дренаж или канализацию, что приводит к загрязнению окружающей среды.

При одноступенчатой схеме умягчения воды величина общей жесткости исходной воды Ж0 может быть уменьшена до величины 0,1 мг-экв/кг. Для более глубокого умягчения воды используют двухступенчатую схему, при этом жесткость воды может быть доведена до величин 0,005...0,02 мг-экв/кг.


Водород-катионирование

Метод Н -катионирования обычно не применяют в чистом виде, а используют в сочетании с Na-катионированием по одной из трех схем: параллельной, последовательной или смешанной. В качестве катионита обычно используют сульфоуголь, а регенерацию фильтра обычно проводят 2%-м раствором серной кислоты. Наиболее распространенной является последовательная схема с так называемой "голодной" регенерацией Н-катионитовых фильтров. Принципиальная схема такой регенерации показана на рис. 3.3. Регенерацию Н-катионитового фильтра ведут недостаточным для полного восстановления фильтрующей загрузки ("голодным") количеством раствора кислоты. Получают при этом частично умягченную исходную воду с небольшой остаточной щелочностью. Отрицательной стороной метода Н-катионирования является то, что фильтры подвергаются щелочной коррозии и возникает необходимость работы с раствором серной кислоты. Для паровых котлов вода после Н-катионирования оказывается агрессивной, поэтому ее доумягчают на Na-катионитовом фильтре. Преимущество такого метода ионного обмена состоит в том, что в канализацию сбрасываются практически нейтральные стоки.

Карауш С. А./ Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство». - Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2003.

Экспертиза

на главную