СНиП 2.04.02-84

1. Количество воды, подлежащей умягчению, q_у, выраженное в процентах общего количества воды, следует определять по формуле

     (1)

где Ж_о.исх – общая жесткость исходной воды, мг-экв/л;
Ж_ос – общая жесткость воды, подаваемой в сеть, мг-экв/л;
Жу – жесткость умягченной воды, мг-экв/л.

2. В составе установок для реагентной декарбонизации воды и известково-содового умягчения следует предусматривать: реагентное хозяйство, смесители, осветлители со взвешенным осадком, фильтры и устройства для стабилизационной обработки воды.
В отдельных случаях (см. п. 8) вместо осветлителей со взвешенным осадном могут применяться вихревые реакторы.
3. При декарбонизации остаточная жесткость умягченной воды может быть получена на 0,4-0,8 мг-экв/л больше некарбонатной жесткости, а щелочность 0,8-1,2 мг-экв/л; при известково-содовом умягчении – остаточная жесткость 0,5-1 мг-экв/л и щелочность 0,8-1,2 мг-экв/л. Нижние пределы могут быть получены при подогреве воды до 35-40°С.
4. При декарбонизации и известково-содовом умягчении воды известь надлежит применять в виде известкового молока. При суточном расходе извести менее 0,25 т (в расчете на СаО) известь допускается вводить в умягчаемую воду в виде насыщенного известкового раствора, получаемого в сатураторах.
5. Дозы извести Д_и, мг/л, для декарбонизации воды, считая по СаО, надлежит определять по формулам:
а) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткостью (Са²⁺)/20> Ж_к

     (2)

б) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткостью (Са²⁺)/20< Ж_к

     (3)

где (СО₂) – концентрация в воде свободной двуокиси углерода, мг/л;
(Са²⁺) – содержание в воде кальция, мг/л;
Д_к – доза коагулянта FeCl₃ или FeSO₄ (в расчете на безводные продукты), мг/л;
е_к – эквивалентная масса активного вещества коагулянта, мг/мг-экв (для FеСl₃ –54, для FeSO₄ – 76).
6. Дозы извести и соды при известково-содовом умягчении воды следует определять по формулам:
доза извести Д_и, мг/л, в расчете на СаО

     (4)

доза соды Д_с, мг/л, в расчете на Na₂CO₃

     (5)

где (Mg²⁺) – содержание в воде магния, мг/л;
Ж_н.к – некарбонатная жесткость воды, мг-экв/л.
7. В качестве коагулянтов при умягчении воды известью или известью и содой следует применять хлорное железо или железный купорос.
Дозы коагулянта в расчете на безводные продукты FeCI₃ или FeSO₄ надлежит принимать 25-35 мг/л с последующим уточнением в процессе эксплуатации водоумягчительной установки.
8. При обосновании допускается производить декарбонизацию или известково-содовое умягчение воды в вихревых реакторах с получением крупки карбоната кальция и ее обжигом в целях утилизации в качестве извести-реагента.
Умягчение воды в вихревых реакторах следует принимать при соотношении (Са²⁺)/20 мг/л > Ж_к, содержании магния в исходной воде не более 15 мг/л и перманганатной окисляемости не более 10 мг О/л.
Окончательное осветление воды после вихревых реакторов следует производить на фильтрах.
9. Для расчета вихревых реакторов следует принимать: скорость входа в реактор 0,8-1 м/с; угол конусности 15-20°; скорость восходящего движения воды на уровне водоотводящих устройств 4-6 мм/с. В качестве контактной массы для загрузки вихревых реакторов следует применять молотый известняк, размолотую крупку карбоната кальция, образовавшуюся в вихревых реакторах, или мраморную крошку.
Крупность зерен контактной массы должна быть 0,2-0,3 мм, количество ее – 10 кг на 1 м³ объема вихревого реактора. Контактную массу надлежит догружать при каждом выпуске крупки из вихревого реактора.
Известь следует вводить в нижнюю часть реактора в виде известкового раствора или молока. При обработке воды в вихревых реакторах коагулянт добавлять не следует.
Примечание. При (Са²⁺)/20< Ж_к декарбонизацию воды следует производить в осветителях с доосветлением воды на фильтрах.
10. Для выделения взвеси, образующейся при умягчении воды известью, а также известью и содой, следует применять осветлители со взвешенным осадком (специальной конструкции).
Скорость движения воды в слое взвешенного осадка следует принимать 1,3-1,6 мм/с, вода после осветлителя должна содержать взвешенных веществ не более 15 мг/л.
11. Фильтры для осветления воды, прошедшей через вихревые реакторы или осветлители, следует загружать песком или дробленым антрацитом с крупностью зерен 0,5-1,25 мм и коэффициентом неоднородности 2-2,2. Высота слоя загрузки 0,8-1 м, скорость фильтрования – до 6 м/ч.
Допускается применение двухслойных фильтров.
Фильтры надлежит оборудовать устройствами для верхней промывки.

12. Натрий-катионитный метод следует применять для умягчения подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30° . При натрий-катионировании щелочность воды не изменяется.
13. При одноступенчатом натрий-катионировании общая жесткость воды может быть снижена до 0,05-0,1 г-экв/м³, при двухступенчатом –до 0,01 г-экв/м³.
14. Объем катионита W_к, м³ в фильтрах первой ступени следует определять по формуле

     (6)

где q_у – расход умягченной воды, м³/ч;
Ж_о.исх – общая жесткость исходной воды, г-экв/м³;
– рабочая обменная емкость катионита при натрий-катионировании; г-экв/м³
n_р –число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое в пределах от одной до трех.
15. Рабочую обменную емкость катионита при натрий-катионировании , г-экв/м³ следует определять по формуле

     (7)

где α_Na – коэффициент эффективности регенерации натрий-катионита, учитывающий неполноту регенерации катионита, принимаемый по табл. 1;
b β_Na – коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca²⁺ и Mq²⁺ вследствие частичного задержания катионитов Na⁺, принимаемый по табл. 2, в которой С_Na – концентрация натрия в исходной воде, г-экв/м³ (С_Na = (Na⁺)/23);

Таблица 1

Таблица 2

Е_полн – полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, определяемая по заводским паспортным данным. При отсутствии таких данных при расчетах допускается принимать: для сульфоугля крупностью 0,5-1,1 мм – 500 г-экв/м³; для катионита КУ-2 крупностью 0,8-1,2 мм – 1500-1700 г-экв/м³.
q_уд – удельный расход воды на отмывку катионита, м³ на 1 м³ катионита, принимаемый равным для сульфоугля – 4 и для КУ-2 – 6.
16. Площадь катионитных фильтров первой ступени F_к, м² следует определять по формуле

     (8)

где Н_к – высота слоя катионита в фильтре, принимаемая от 2 до 2,5 м (большую высоту загрузки следует принимать при жесткости воды более 10 г-экв/м³);
W_к – определяется по формуле (6).
Количество катионитных фильтров первой ступени надлежит принимать: рабочих – не менее двух, резервных – один.
17. Скорость фильтрования воды через катионит для напорных фильтров первой ступени при нормальном режиме не должна превышать при общей жесткости воды:
до 5 г-экв/м³ – 25 м/ч;
5-10 г-экв/м³ – 15 м/ч;
10-15 г-экв/м³ – 10 м/ч.
Примечание. Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10 м/ч по сравнению с указанными выше при выключении фильтров на регенерацию или ремонт.
18. Потерю напора в напорных катионитных фильтрах при фильтровании следует определять как сумму потерь напора в коммуникациях фильтра, в дренаже и катионите. Потерю напора в фильтре следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

19. В открытых катионитных фильтрах слой воды над катионитом следует принимать 2,5-3 м и скорость фильтрования не более 15 м/ч.
20. Интенсивность подачи воды для взрыхления катионита следует принимать 4 л/(с*м²) при крупности зерен катионита 0,5-1,1 мм и 5 л/(с*м²) при крупности 0,8-1,2 мм. Продолжительность взрыхления надлежит принимать 20-30 мин. Подачу воды на взрыхление катионита следует предусматривать согласно п. 6.117.
21. Регенерацию загрузки катионитных фильтров следует предусматривать технической поваренной солью. Расход поваренной соли Р_с кг, на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени следует определять по формуле

     (9)

где f_к – площадь одного фильтра, м²;
Н_к – высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16;
– рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³, принимаемая согласно п. 15;
а_с – удельный расход соли на 1 г-экв рабочей обменной емкости катионита, принимаемый 120-150 г/г-экв для фильтров первой ступени при двухступенчатой схеме и 150-200 г/г-экв при одноступенчатой схеме.
Жесткость умягченной воды при различных удельных расходах соли приведена на рис. 1.

Концентрацию регенерационного раствора для фильтров первой ступени следует принимать 5-8 %.
Скорость фильтрования регенерационного раствора через катионит фильтров первой ступени следует принимать 3-4 м/ч; скорость фильтрования исходной воды для отмывки катионита – 6-8 м/ч, удельный расход отмывочной воды – 5-6 м³ на 1 м³ катионита.
22. Натрий-катионитные фильтры второй ступени следует рассчитывать согласно пп. 20, 21, при этом следует принимать: высоту слоя катионита – 1,5 м; скорость фильтрования – не более 40 м/ч; удельный расход соли для регенерации катионита в фильтрах второй ступени 300-400 г на 1 г-экв задержанных катионов жесткости; концентрацию регенерационного раствора – 8-12 %.
Потерю напора в фильтре второй ступени следует принимать 13–15 м.
Отмывку катионита в фильтрах второй ступени надлежит предусматривать фильтратом первой ступени.
При расчете фильтров второй ступени общую жесткость поступающей на них воды следует принимать 0,1 г-экв/м³ рабочую емкость поглощения катионита – 250-300 г-экв/м³.
23. При обосновании для умягчения воды повышенной минерализации допускается применение схем противоточного или ступенчато-противоточного натрий-катионирования.