Водород-натрий-катионитный метод умягчения воды
24. Водород-натрий-катионитный
метод следует принимать для удаления из воды
катионов жесткости (кальция и магния) и
одновременного снижения щелочности воды.
Этот метод следует применять для
обработки подземных вод и вод поверхностных
источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30°.
Умягчение воды надлежит принимать по
схемам:
– параллельного водород-натрий-катионирования,
позволяющего получить фильтрат общей жесткостью
0,1 г-экв/м³ с остаточной
щелочностью 0,4 г-экв/м³; при
этом суммарное содержание хлоридов и сульфатов в
исходной воде должно быть не более 4 г-экв/м³ и натрия не более 2 г-экв/м³.
– последовательного водород-натрий-катионирования с
«голодной» регенерацией водород-катионитных
фильтров; при этом общая жесткость фильтрата
составит 0,01 г-экв/м³, щелочность
– 0,7 г-экв/м³;
– водород-катионирования
с «голодной» регенерацией и последующим
фильтрованием через буферные
саморегенерирующиеся катионитные
фильтры; при этом общая жесткость фильтрата
будет на 0,7-1,5 г-экв/м³ выше
некарбонатной жесткости исходной воды,
щелочность фильтрата – 0,7-1,5 г-экв/м³.
Катионитные буферные фильтры
допускается не предусматривать, если не
требуется поддержания остаточной жесткости,
щелочности и рН в строго
определенных пределах. Следует предусматривать
возможность регенерации буферных фильтров
раствором технической поваренной соли.
25. Соотношения расходов воды,
подаваемой на водород-катионитные
и натрий-катионитные фильтры
при умягчении воды параллельным водород-натрий-катионированием,
следует определять по формулам:
расход воды, подаваемой на водород-катионитные
фильтры, м³/ч,
(10)
расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры ,
м³/ч,
(11)
где qпол
– полезная производительность водород-натрий-катионитной
установки, м³/ч;
и
– полезная производительность
соответственно водород-катионитных
и натрий-катионитных фильтров, м³/ч;
Що –щелочность
исходной воды, г-экв/м³;
Щу – требуемая щелочность
умягченной воды, г-экв/м³;
А – суммарное содержание в умягченной воде
анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов,
нитратов и др.), г-экв/м³.
Примечания:
1. Водород-катионитные фильтры
могут быть
использованы и как натрий-катионитные,
поэтому должна быть предусмотрена возможность
регенерации двух-трех водород-катионитных
фильтров раствором технической поваренной соли.
2. Расчет трубопроводов и фильтров следует производить на режиме при
наибольшей нагрузке на
водород-катионитные фильтры, наибольшей
щелочности (Щ) воды и наименьшем
содержании в ней анионов сильных кислот (А); при
наибольшей нагрузке на натрий-катионитные
фильтры, наименьшей щелочности воды и наибольшем
содержании в ней анионов сильных кислот.
26. Объем катионита WН,
м³, в водород-катионитных
фильтрах следует определять по формуле
(12)
Объем катионита WNa, м³, в натрий-катионитных
фильтрах следует определять по формуле
(13)
где Жo
– общая жесткость умягченной воды, г-экв/м³
np – число регенераций каждого
фильтра в сутки, принимаемое согласно п. 14;
– рабочая обменная
емкость водород-катионита,
г-экв/м³;
– рабочая обменная
емкость натрий-катионита,
г-экв/м³;
СNa – концентрация в
воде натрия, г-экв/м³,
определяемая согласно п. 15.
27. Рабочую обменную емкость , г-экв/м³,
водород-катионита следует
определять по формуле
(14)
где a Н – коэффициент
эффективности регенерации водород-катионита,
принимаемый по табл. 4;
Ск – общее
содержание в воде катионитов кальция,
магния, натрия и калия, г-экв/м³;
qуд – удельный
расход воды на отмывку катионита после
регенерации, принимаемый равным 4-5 м³ воды на 1 >м³
катионита;
Еполн – паспортная полная обменная
емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/м³.
Таблица 4
Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв, рабочей обменной емкости |
50 |
100 |
150 |
200 |
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, a в |
0,68 |
0,85 |
0,91 |
0,92 |
При отсутствии
паспортных данных Еполн следует
принимать согласно п. 15.
28. Площадь
водород-катионитных и натрий-катионитных
фильтров FН, м², и FNa
, м², следует
определять по формуле
(15)
где Нк
– высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16.
Потерю напора в водород-катионитных фильтрах,
интенсивность взрыхления и скорость
фильтрования следует принимать согласно пп. 18-20.
29. Количество рабочих
водород-катионитных и натрий-катионитных
фильтров при круглосуточной работе должно быть
не менее двух.
Количество резервных
водород-катионитных фильтров надлежит
принимать: один – при количестве рабочих
фильтров до шести и два – при большем количестве.
Резервные натрий-катионитные фильтры
устанавливать не следует, но должна быть
предусмотрена возможность использования
резервных водород-катионитных фильтров в
качестве натрий-катионитных согласно примеч. к п.
25.
30. Регенерацию водород-катионитных
фильтров надлежит принимать 1–1,5 %-ным
раствором серной кислоты. Допускается
разбавление серной кислоты до указанной
концентрации водой непосредственно перед
фильтрами в эжекторе.
Скорость пропуска регенерационного
раствора серной кислоты через слой катионита должна быть не менее 10 м/ч с последующей отмывкой
катионита неумягченной водой, пропускаемой
через слой катионита сверху вниз со скоростью 10
м/ч.
Отмывка должна заканчиваться при
кислотности фильтра, равной сумме концентраций
сульфатов и хлоридов в воде, поступающей на
отмывку.
Первую половину
объема отмывочной воды следует
направлять на нейтрализацию, в накопители и т.п.,
вторую половину – в баки для взрыхления
катионита.
Примечание. Для регенерации
водород-катионитных фильтров при обосновании
допускается применение кислот соляной и азотной
(для КУ-2).
31. Расход 100 %-ной кислоты РН,
кг, на одну регенерацию водород-катионитного
фильтра надлежит определять по
формуле
(16)
где аН –
удельный расход кислоты для регенерации
катионита, г/г-экв, определяемый
по рис. 2 в зависимости от требуемой жесткости
фильтрата.
Рис. 2. График
для определения общей жесткости воды, умягченной водород-катионированием
32. Объемы мерника
крепкой кислоты и бака для разбавленного
раствора кислоты (если разбавление ее
производится не перед фильтрами) надлежит
определять из условия регенерации одного
фильтра при количестве рабочих
водород-катионитных фильтров до четырех и для
регенерации двух фильтров при большем
количестве.
33. Аппараты и трубопроводы для дозирования и транспортирования
кислот следует проектировать с соблюдением
правил техники безопасности при работе с
кислотами.
34. Удаление двуокиси углерода из водород-катионированной воды или
из смеси водород- и натрий-катионированной
воды надлежит предусматривать в дегазаторах с
насадками кислотоупорными керамическими
размером 25х25х4 мм или с деревянной хордовой
насадкой из брусков.
Площадь поперечного сечения
дегазатора следует определять исходя из
плотности орошения при керамической насадке 60 м³/ч на 1 м²
площади дегазатора, при деревянной хордовой
насадке – 40 м³/ч.
Вентилятор дегазатора
должен обеспечивать подачу 15 м³
воздуха на 1 м³ воды.
Определение напора, развиваемого вентилятором,
следует производить с учетом сопротивления
керамической насадки, принимаемого равным 30 мм
вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки, сопротивления
деревянной хордовой насадки – 10 мм вод. ст.
Прочие сопротивления следует принимать равными
30–40 мм вод. ст.
Высоту слоя насадки, необходимую для
снижения содержания двуокиси углерода в катионированной воде, следует
определять по табл. 5 в
зависимости от содержания свободной двуокиси
углерода (СО2)св, г/м³, в подаваемой на
дегазатор воде, определяемой по формуле
(17)
где (СО2)св
– содержание свободной двуокиси углерода в
исходной воде, г/м³;
Що – щелочность исходной воды, г-экв/м³.
Таблица 5
Содержание
(СО2) в воде, подаваемой дегазатор,
г/м³
на |
Высота слоя в дегазаторе, м |
кислотоупорная
керамическая |
деревянная
хордовая |
1 |
2 |
3 |
50 |
3 |
4 |
100 |
4 |
5,2 |
150 |
4,7 |
6 |
200 |
5,1 |
6,5 |
250 |
5,5 |
6,8 |
300 |
5,7 |
7 |
35. При
проектировании установок для умягчения воды
последовательным водород-натрий-катионированием
с «голодной» регенерацией водород-катионитных
фильтров следует принимать:
а) жесткость фильтрата , г-экв/м³,
водород-катионитных фильтров по
формуле
(18)
где (Сl-) и (SO42-) – содержание
хлоридов и сульфатов в умягченной воде, г-экв/м³;
Щост – остаточная
щелочность фильтрата водород-катионитных
фильтров, равная 0,7–1,5 г-экв/м³;
(Na+) – содержание натрия в умягченной воде, г-экв/м³;
б) расход кислоты на «голодную» регенерацию водород-катионитных фильтров – 50 г на 1 г-экв
удаленной из воды карбонатной жесткости;
в) при «голодной»
регенерации «условную» обменную емкость катионитов по иону НСО3-
(до момента повышения щелочности фильтрата)
для сульфоугля СК-1 – 250-300 г-экв/м³ для катионита
КБ-4 – 500-600 г-экв/м³.
36. Для предупреждения
попадания кислой воды на натрий-катионитные
фильтры установок последовательного водород-натрий-катионирования, на
случай регенерации водород-катионитных фильтров
избыточной дозой кислоты, следует
предусматривать подачу осветленной
неумягченной воды в поток фильтрата
водород-катионитных фильтров перед дегазатором.
37. Аппараты, трубопроводы и арматура,
соприкасающиеся с кислой водой или фильтратом,
должны быть защищены от коррозии или изготовлены
из антикоррозионных материалов.
38. При параллельном водород-натрий-катионировании
ионитные фильтры допускается
при обосновании предусматривать с противоточной
регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного
ионирования.
39. Отработавшие регенерационные растворы ионитных умягчительных
установок в зависимости от местных условий
следует направлять в накопители, бытовую или
производственную канализацию; надлежит также
рассматривать возможность обработки
концентрированной части вод для их повторного
использования.
Отработавшие растворы перед сбросом в
канализацию после усреднения надлежит при
необходимости нейтрализовать. При этом
получающиеся осадки карбоната кальция и
двуокиси магния следует выделять отстаиванием и
направлять в накопитель.
Осветленные растворы хлорида натрия
(из сточных вод от регенерации натрий-катионитных
фильтров) надлежит повторно использовать для
регенерации натрий-катионитных фильтров
(при необходимости после нейтрализации).
|