СНиП 2.04.02-84

1. Обессоливание воды ионным обменом следует производить при общем солесодержании воды до 1500-2000 мг/л и суммарном содержании хлоридов и сульфатов не более 5 мг-экв/л.
Вода, подаваемая на ионитные фильтры, должна содержать, не более: взвешенных веществ – 8 мг/л, цветность – 30° и перманганатную окисляемость – 7 мг О/л.
Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.
2. Обессоливание воды ионным обменом по одноступенчатой схеме надлежит предусматривать последовательным фильтрованием через водород-катионит и слабоосновный анионит с последующим удалением двуокиси углерода из воды на дегазаторах.
Солесодержание воды, обработанной по одноступенчатой схеме, должно составлять не более 20 мг/л (удельная электропроводность – 35-45 мкОм/см), содержание кремния при этом не снижается.
3. При двухступенчатой схеме обессоливания воды следует предусматривать: водород-катионитные фильтры первой ступени; анионитные фильтры первой ступени, загруженные слабоосновным анионитом; водород-катионитные фильтры второй ступени; дегазаторы для удаления двуокиси углерода; анионитные фильтры второй ступени, загруженные сильноосновным анионитом для удаления кремниевой кислоты.
Солесодержание воды, обработанной по двухступенчатой схеме, должно быть не более 0,5 мг/л (удельная электропроводность 1,6-1,8 мкОм/см) и содержание кремнекислоты – не более 0,1 мг/л.
4. При трехступенчатой схеме обессоливания воды, в дополнение к схеме по п. 3, надлежит предусматривать третью ступень фильтров со смешанной загрузкой, состоящей из высококислотного катионита и высокоосновного анионита (ФСД).
Солесодержание воды, обработанной по трехступенчатой схеме, не должно превышать 0,1 мг/л (удельная электропроводность 0,3-0,4 мкОм/см) и содержание кремнекислоты не более 0,02 мг/л.
5. Водород-катионитные фильтры первой ступени следует рассчитывать согласно указаниям пп. 26, 27 прил. 7, дегазаторы – п. 34 прил. 7.
При обосновании водород-катионитные фильтры первой ступени следует предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного ионирования.
6. Для водород-катионитных фильтров второй ступени надлежит принимать: скорость фильтрования до 50 м/ч; высоту слоя катионита – 1,5 м; удельный расход 100 %-ной серной кислоты – 100 г на 1 г-экв поглощенных катионов; емкость поглощения сульфоугля – 200 г-экв/м³; >катионита КУ-2 – 400-500 г-экв/м³; расход воды на отмывку катионита после регенерации – 10 м³ на 1 м³ катионита. Отмывку следует производить водой, прошедшей через анионитные фильтры первой ступени.
Воду для отмывки катионитных фильтров второй ступени следует использовать для взрыхления водород-катионитных фильтров первой ступени и приготовления для них регенерационного раствора. Продолжительность регенерации и отмывки водород-катионитных фильтров второй ступени следует принимать 2,5-3 ч.
7. Площадь фильтрования F₁, >м², анионитных фильтров первой ступени следует определять по формуле

     (1)

где Q₁ – производительность анионитных фильтров первой ступени, включая расход воды на собственные нужды последующих ступеней установки, м³/сут;
n_p – число регенераций анионитных фильтров первой ступени в сутки, принимаемое 1-2;
v₁ –расчетная скорость фильтрования, м/ч, принимаемая не менее 4 и не более 30;
T₁ – продолжительность работы каждого фильтра, ч, между регенерациями, определяемая по формуле

     (2)

где t _p – общая продолжительность всех операций по регенерации фильтров, принимаемая 5 ч (взрыхление 0,25 ч, регенерация – 1,5 ч, отмывка анионита – 3-3,25 ч).
Объем анионита в анионитных фильтрах первой ступени W₁ следует определять по формуле

     (3)

где С_o – суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходной воде, г-экв/м³;
Е_p – рабочая обменная емкость анионита по анионам указанных сильных кислот, г-экв на 1 м³ анионита, принимаемая по паспортным данным; при отсутствии таких данных для анио-нитов АН-31 и АВ-17 допускается принимать 600–700 г-экв/м³.
8. Регенерацию анионитных фильтров первой ступени следует производить 4 %-ным раствором кальцинированной соды; удельный расход соды следует принимать 100 г Na₃CO₃ на 1 г-экв поглощенных анионов.
В установках с анионитными фильтрами второй ступени, загруженными сильноосновным анионитом, допускается регенерировать анионитные фильтры первой ступени отработавшим раствором едкого натра после регенерации анионитных фильтров второй ступени.
Регенерационные растворы соды и едкого натра следует приготовлять на водород-катионированной воде.
Отмывку анионитных фильтров первой ступени после регенерации следует производить водород-катионированной водой при расходе 10 м³ на 1 м³ анионита.
9. Загрузку анионитных фильтров второй ступени следует предусматривать сильноосновным анионитом с высотой слоя 1,5 м, скорость фильтрования надлежит принимать 15-25 м/ч.
Кремнеемкость сильноосновного анионита следует принимать по паспортным данным или при их отсутствии по таблице.

Регенерацию высокоосновного анионита в фильтрах второй ступени следует производить 4 %-ным раствором едкого натра. Удельный расход 100 %-ного едкого натра следует принимать 120-140 кг на 1 м³ анионита.
10. Для фильтров ФДС надлежит принимать: скорость фильтрования – 40-50 м/ч, высоту слоев катионита и анионита – 0,6 м каждый.
Число фильтров должно быть не менее трех, из них два рабочих, третий – на регенерации или в резерве.
Регенерацию фильтров ФДС надлежит предусматривать после фильтрования через загрузку 10-12 тыс. м³ воды на 1 м³ смеси ионитов.
Расход 100 %-ной серной кислоты на регенерацию 1 м³ катионита следует принимать 70 кг, 100 %-ного едкого натра на регенерацию 1 м³ анионита – 100 кг.
11. В составе установок ионообменного обессоливания воды должна предусматриваться взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод от регенерации фильтров и при необходимости дополнительная после их смешения нейтрализация известью.
При этом следует предусматривать не менее двух баков-нейтрализаторов вместимостью каждого, равной суточному количеству сточных вод. Следует предусматривать повторное использование воды от взрыхления и отмывки ионитов.
Нейтрализованные сточные воды от регенерации ионитных фильтров в зависимости от местных условий следует направлять в бытовую или производственную канализацию или в накопители.

12. Метод электродиализа (электрохимический) надлежит применять при опреснении подземных и поверхностных вод с содержанием солей от 1500 до 7000 мг/л для получения воды с содержанием солей не ниже 500 мг/л. При необходимости получения воды с меньшим солесодержанием после электродиализной установки следует предусматривать обессоливание воды ионным обменом. В отдельных случаях при обосновании электродиализ допускается применять для опреснения вод с содержанием солей до 10 000–15 000 мг/л.
13. Вода, подаваемая на электродиализные опреснительные установки, должна содержать, не более: взвешенных веществ – 1,5 мг/л; цветность –20°; перманганатную окисляемость – 5 мг О/л; железа – 0,05 мг/л; марганца – 0,05 мг/л; боратов, считая по ВО₂ – 3 мг/л; брома – 0,4 мг/л.
Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.
Необходимость предварительного умягчения опресненной воды при общей жесткости более 20 мг-экв/л должна обосновываться.
Опресненная электродиализом вода перед подачей ее в систему хозяйственно-питьевого водоснабжения должна быть дезодорирована на фильтрах, загруженных активным углем, и обеззаражена.
14. Выбор типа аппарата электродиализной установки следует производить по паспортным данным завода-изготовителя. При этом в зависимости от расхода опресненной воды и солесодержания исходной воды определяются число ступеней опреснения, количество параллельных аппаратов в каждой ступени, кратность рециркуляции и расход сбрасываемого рассола, а также напряжение и сила постоянного тока на аппаратах всех ступеней для выбора преобразователя тока.
Гидравлическим расчетом следует определять потери напора в камерах опреснения, системах распределения и сбора внутри аппаратов, подающих и отводящих трубопроводах диализата и рассола.
При расходе опресненной воды до 250-400 м³/сут надлежит применять комплексные электродиализные опреснительные установки заводского изготовления, включающие электродиализные аппараты, проточно-рециркуляционные контуры диализата и рассола с баками и насосами, блок электропитания и блок контроля и автоматики.
15. Схему опреснения воды рекомендуется принимать прямоточную многоступенчатую с рециркуляцией рассола. В зависимости от солесодержания опресненной воды в схеме прямоточной многоступенчатой установки допускается предусматривать рециркуляцию диализата и емкость-смеситель диализата с исходной водой.
16. Число ступеней опреснения z прямоточных установок надлежит определять расчетом

При этом

     (4)

где С_исх – солесодержание исходной воды, мг-экв/л;
С_оп – солесодержание опресненной воды, мг-экв/л;
a _с – коэффициент предельного снижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения, принимаемый

     (5)

где S_с – солесъем за один проход опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным данным, %.
17. Количество параллельно работающих аппаратов N_ап в каждой ступени надлежит определять по формуле

     (6)

где q – производительность установки, м³/ч;
С_вх – концентрация диализата, входящего в аппарат каждой ступени (для первой ступени равная солесодержанию исходной воды), мг-экв/л;
С_вых – концентрация диализата, выходящего из аппарата той же ступени (для последней ступени равная солесодержанию опресненной воды), мг-экв/л;
i_p – рабочая плотность тока, А/см²;
F_м – рабочая (нетто) площадь каждой мембраны, см²;
h – коэффициент выхода по току, принимаемый для аппаратов с мембранами МА-40 и МК-40 равным 0,85;
n_я – количество ячеек в аппарате, принимаемое не более 200-250 шт.
18. Рабочая плотность тока в аппаратах каждой ступени должна приниматься равной оптимальной плотности тока, определяемой технико-экономическим расчетом. При этом необходимо принимать величину рабочей плотности тока в аппаратах каждой ступени не более величины предельной плотности тока, определяемой по формуле

     (7)

где С_д – расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения, определяемое из выражения

     (8)

где v? – скорость в камере опреснения (средняя по свободному сечению), см/с;
К', p? – коэффициенты, характеризующие деполяризационные свойства сепаратора-турбулизатора, используемого в аппарате рассматриваемого типа. Рабочие плотности тока по ступеням прямоточной многоступенчатой установки определяются по формуле

     (9)

где i_p1 – рабочая плотность тока на аппарате первой ступени;
i_p2, i_p3, i_p4 и т.д. – рабочие плотности тока на аппаратах 2, 3, 4 и других ступеней.
19. При определении напряжения на электродах аппаратов всех ступеней (для выбора типа преобразователя тока) надлежит учитывать: падение напряжения на электродной системе, падение напряжения в мембранном пакете за счет омического сопротивления (обратной величины электропроводности) растворов и мембран, суммарный мембранный потенциал с учетом концентрационной поляризации. Расчет должен производиться для заданной температуры растворов.
Величину удельной электропроводности ае, диализата и рассола надлежит определять по номограмме в зависимости от отношения содержания сульфатов SO₄^2- к общему количеству анионов S A, температуры t_c и концентрации солей Сс (рисунок).

Пример. Дано: С = 40 мг-экв/л; []/S A = 0,2; t = 10°C. Ответ: c 110³ = 30 м-1* см-1; c 1 = 3* 10-3 Ом-1 см-1 [SO4]/А (мг-экв/л)/(мг-экв/л)

20. Концентрация рассола на выходе из последней ступени не должна быть выше предельной концентрации, определяемой из условий невыпадения соединений сульфата кальция (произведение активных концентраций сульфатов и кальция в рассоле не должно превышать произведения растворимости сульфата кальция при температуре рассола в аппарате).
Расчетные концентрации рассола в каждой ступени определяются так же, как и концентрации диализата. Концентрации рассола на входе в аппарат и выходе из него, а также кратность рециркуляции рассола определяются на основе балансовых расчетов.
21. Борьба с отложениями солей на поверхности мембран со стороны рассольного тракта и в катодной камере должна предусматриваться переполюсовкой электродов с одновременным переключением трактов диализата рассола, а также подкислением рассола и католита.
Дозу кислоты необходимо принимать равной щелочности исходной воды.
Допускается при обосновании периодическая отмывка трактов с повышенными дозами кислоты.
22. Трубопроводы опреснительных установок должны приниматься из полиэтиленовых труб, арматура – футерованная полиэтиленом или эмалированная.
23. В каждом из трактов прямоточной установки должен предусматриваться контроль за расходами, температурой, солесодержанием и рН.
24. Для установок производительностью более 400 м³/сут электросиловое оборудование и КИП надлежит монтировать в отдельном помещении, изолированном от помещения электродиализных аппаратов.