Бариевый метод умягчения воды

Этот метод применяют в сочетании с другими методами. Сначала в воду вводят барийсодержащие реагенты (ВаС0₃; Ва(ОН)₂; Ва(А10₂)₂) для устранения сульфатной жесткости, затем после осветления воду обрабатывают известью и содой для дальнейшего умягчения:

Бариевый метод применяют редко из-за высокой стоимости барийсодержащих реагентов. Для умягчения питьевой воды он непригоден, поскольку барийсодержащие реагенты токсичны.

Оксалатный метод умягчения воды

Метод основан на малой растворимости в воде оксалата кальция СаС₂0₄ (6,8 мг/л при 18 °С):

Метод отличается простотой технологического и аппаратурного оформления, однако применяется ограниченно из-за высокой стоимости реагента.

Фосфатирование воды

После реагентного умягчения воды известково-содовым методом остаточную жесткость можно снизить до 0,02—0,03 мг-экв/л, используя фосфатный метод умягчения. Это позволяет не прибегать к ка- тионитовому водоумягчению. Фосфатирование также способствует стабильности воды: снижается коррозионное действие на трубопроводы; предупреждается отложение карбонатов на стенках труб.

В качестве реагентов могут быть использованы тринатрийфосфат Na₃P0₄ и гексаметафосфат натрия Na₆P₆0_lg:

Фосфатное умягчение обычно осуществляют при подогреве воды до 105—150 °С, достигая глубины умягчения 0,02—0,03 мг-экв/л. Из- за высокой стоимости метод используется только для доумягчения воды после известково-содового умягчения.

Доза Na₃P0₄ для доумягчения воды определяется как

где Ж_ост — остаточная общая жесткость после известково-содового метода умягчения, мг-экв/л; 0,18 — запас Na₃P0₄, мг-экв/л.

Осадки Ca₃(P0₄)₂i и Mg₃(P0₄)₂l хорошо адсорбируют из умягченной воды органические коллоиды и кремниевую кислоту.

Этот метод может использоваться для подготовки питательной воды для котлов среднего и высокого давления (58,8—98 МПа).

Технологические схемы и аппаратурное оформление установок реагентного умягчения

В технологических схемах реагентного умягчения воды, как и в схемах осветления и обесцвечивания, используется следующее оборудование: установки для приготовления и дозирования реагентов; смесители; камеры хлопьеобразования; тонкослойные отстойники или осветлители со слоем взвешенного осадка; скорые фильтры.

В схемах реагентного умягчения известковым или известковосодовом методом получили распространение вихревые реакторы (спиракторы) (рис. 35.1). Спирактор представляет собой резервуар, суженный книзу и наполненный примерно наполовину контактной массой, в качестве которой может использоваться мелкозернистый песок, мраморная или каменноугольная пыль крупностью зерен до 0,25 мм. Загрузка делается из расчета 10 кг на 1 м³ объема реактора. Вода подается в нижнюю часть реактора по касательной к корпусу, в результате этого создается винтовой восходящий поток жидкости. Контактная масса взвешивается, и на ней быстро и полно происходит кристаллизация СаСО_э.

Рис. 35.1. Схема устройства вихревого реактора:

7 — подача воды в реактор; 2 — патрубки для подачи известкового молока и раствора соды; 3 — воздушник; 4 — отвод умягченной воды

Когда диаметр загрузки увеличится до 1,5—2 мм, она перестает поддерживаться во взвешенном состоянии и ее выпускают из нижней части спирактора. Количество получаемой извести обычно превышает требуемое. На зернах контактной массы в вихревом реакторе отлагается только СаС0₃, a Mg(OH)₂ и взвешенные вещества не задерживаются.

Скорость движения воды в нижней части вихревого реактора 0,8—1 м/с, угол конусности 15—20°; скорость восходящего потока в верхней части на уровне водоотводящих устройств 4—6 мм/с. Спи- ракторы могут быть открытыми и напорными. Гидравлическое сопротивление их составляет 0,3 м на 1 м высоты.

Свежую контактную массу добавляют эжектором. Расход ее G определяют по формуле

где Ж — устраняемая в реакторе жесткость воды, мг-экв/л; q —производительность установки, м³/ч.

Выбор технологической схемы реагентного умягчения воды известковым или известково-содовым способами определяется количеством и качеством обрабатываемой воды: жесткостью, соотношением ее компонентов и содержанием взвешенных веществ. Например, если содержание магниевой жесткости невелико (концентрация образующейся Mg(OH)₂ не превышает 40 мг/л с учетом взвешенных веществ), т.е. не превышает предельную нагрузку на осветлительные фильтры (при их грязеемкости 1,0—1,5 кг/м³), то может быть рекомендована схема, включающая реагентное хозяйство, вихревой реактор и фильтр (рис. 35.2). Возможно применение вихревых реакторов и при большем содержании гидроокиси магния, но в этом случае после них необходимо устанавливать осветлители со слоем взвешенного осадка (при производительности более 5000 м³/сут) и скорые фильтры (рис. 35.3). Проектируют осветлители также, как и для обычного осветления воды.

Рис. 35.2. Установка умягчения воды с вихревым реактором:

• 7 — бункер с контактной массой; 2,7 — подача исходной и отвод умягченной воды; 3 — вихревой реактор (спирактор); 4 — ввод реагентов; 5 — скорый фильтр;
• 6 — резервуар умягченной воды; 8 — эжектор; 9 — сброс контактной массы

Рис. 35.3. Установка известково-содового умягчения воды с осветлителем: 1,8 — подача исходной и отвод умягченной воды; 2 — эжектор; 3 — бункер для контактной массы; 4 — вихревой реактор; 5 — ввод реагентов; 6 — осветлитель со взвешенным осадком; 7 — скорый фильтр