УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
Умягчение воды производят методом осаждения и методом ионного обмена. Первый из них заключается в том, что присутствующие в обрабатываемой воде в растворенном состоянии накипеобразующие катионы в результате химического взаимодействия их с вводимыми в воду реагентами или вследствие термического их разложения образуют новые соединения, малорастворимые в воде и поэтому выделяющиеся из нее в твердом состоянии. Образованные таким образом вещества удаляют затем из воды путем отстаивания и фильтрования. Раньше этот метод был основным (примерно до 1933 г.), и его главной задачей было максимально возможное освобождение обрабатываемой воды от содержащихся в ней катионов кальция и магния, поскольку именно они образуют в сочетании с анионами СО2- и ОН- малорастворимые в воде соединения, такие, как СаСОз, Mg(OH)2. Таким образом, при обработке воды методом осаждения (известкование или добавление соды) протекают следующие химические процессы:
Этим методом, получившим название содово-известкового, не удается получить достаточно глубокого умягчения воды, поэтому в настоящее время большое распространение получили методы ионного обмена, из которых наиболее распространенными являются методы натрий- катионирования и водород-катионнрования. Вода в натрий-кат ионитовых установках умягчается фильтрованием ее через слой естественного натриевого минерала (катионита). Кальциевые или магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с указанным минералом, замещая в нем натрий и тем самым умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей. Щелочность воды при натрий- катионировании не изменяется. Обычно в качестве катионита кроме естественных минералов глауконита или сульфированных углей используют еще искусственные катионы, получаемые сплавлением соды, кварца, каолина, называемые пермутитом. Конструкция катионитового фильтра практически не отличается от приведенного на рис. 8.4, только слой зернистого материала состоит из катионита и кварцевого песка. Эксплуатация катионитового фильтра сводится к последовательному проведению умягчения, затем взрыхления, регенерации и отмывки. В процессе эксплуатации катионитовая масса загрязняется и уплотняется. Для очистки и предварительного взрыхления ее промывают обратным потоком воды, подаваемой из бака, расположенного выше фильтра, или с помощью насоса. Регенерация катионита осуществляется раствором NaCl. Вода после регенерации и промывки фильтров сбрасывается в дренаж и, следовательно, попадает в окружающую среду. Это является серьезным недостатком заданной системы очистки воды. Если требуется более глубокая очистка воды или расходная вода имеет более высокие солесодержащие примеси, применяют последовательное двухступенчатое натрий-катионирование.
При водород-катионировании (Н-катионировании) применяют в качестве катионита сульфоуголь. В этом методе катионит регенерируется 2 %-ной серной кислотой. Обычно водород-катионирование не применяют в чистом виде, а сочетают с натрий-катионированием по трем возможным схемам: параллельного, совместного или последовательного водород-натрий-катионирования. Наиболее распространенной из них является последовательная схема с так называемой голодной регенерацией водород-катионитных фильтров (рис. 8.5). Благодаря регенерации недостаточным (голодным) количеством кислоты получают частично умягченную воду (с небольшой остаточной щелочностью), которую доумягчают на натрий-катионитных фильтрах. Преимущества водород-катионирования по сравнению с голодной регенерацией: сброс в дренаж в процессе регенерации практически нейтральных стоков и теоретически необходимый расход кислоты на регенерацию водород-катионитных фильтров.
Применяются также и такие методы ионного обмена, как аммоний—натрий-катионирование и натрий—хлор- ионирование. Однако эти методы применяются в настоящее время реже. В последние годы в ряде установок, где невозможно или нецелесообразно применение традиционных способов очистки воды, используют магнитный метод очистки воды, основанный на известном физическом явлении, заключающемся в том, что вода после воздействия на нее магнитного поля определенной напряженности и полярности при последующем ее нагреве в котле не дает накипных отложений на поверхности нагрева. Соли жесткости выпадают в виде шлама в толще котловой воды и должны непрерывно удаляться из нижних точек котла (грязевики, нижние коллекторы) во избежание образования так называемой вторичной накипи. Метод может быть рекомендован в основном для вод с преимущественно карбонатной жесткостью (до 6—8 мг-экв/кг). Основной задачей исследований в области систем химво- доочистки являются поиски новых перспективных методов и схем подготовки воды, внедрение которых позволит резко сократить количество потребляемых при ее очистке реагентов и сбросов воды в окружающую среду.
