Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Водоснабжение

H-Na-катионитовый метод умягчения

Сущность Н—Na-катионирования заключается в смешении двух потоков умягченной воды — кислой после Н-катионитовых фильтров и щелочной после Na-катионитовых фильтров. Смешивая эти два потока в определенной пропорции, получают глубоко умягченную воду с заданной величиной щелочности.

Обработка воды Н-катионированием основана на фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода:

При Н-катионировании значительно снижается pH, так как образуются минеральные кислоты в количествах, эквивалентных содержанию сульфатов и хлоридов в исходной воде, и выделяется С02, который удаляется в дегазаторе.

Из приведенных ранее реакций Na-катионирования воды видно, что щелочность воды в процессе ионного обмена не изменяется.

H-Na-катионитовый способ умягчения может осуществляться по схемам параллельного, последовательного и совместного катио- нирования.

При параллельном Н—Na-катионировании (рис. 35.8, а) одну часть воды пропускают через Н-катионитовый, другую — через Na-катио- нитовый фильтры. Образующиеся кислые и щелочные фильтраты смешиваются в такой пропорции, чтобы остаточная щелочность их не превышала 0,4 мг-экв/л. Глубина умягчения при использовании такой схемы — остаточная жесткость Жо = 0,1—0,2 мг-экв/л. При необходимости получения устойчивого и глубокого умягчения (0,01— 0,03 мг-экв/л) воду после дегазатора пропускают через Na-катиони- товый фильтр второй ступени.

Схему параллельного Н—Na-катионирования целесообразно использовать в тех случаях, когда суммарная концентрация сульфатов и хлоридов в исходной воде не превышает 4, а натрия — 2 мг-экв/л.

Принципиальные схемы параллельного H-Na-катионирования (а), последовательного (б), с «голодной» регенерацией Н-катионитовых фильтров (в)

Рис. 35.8. Принципиальные схемы параллельного H-Na-катионирования (а), последовательного (б), с «голодной» регенерацией Н-катионитовых фильтров (в): 1,9 — подача исходной и отвод умягченной воды; 2 — группа Н-катионитовых фильтров; 3,10 — группа Na-катионитовых фильтров соответствующей ступени;

4 — дегазатор; 5 — бак для сбора умягченной воды; 6 — вентилятор; 7 — смесительное устройство; 8 — насос; 11 — группа Н-катионитовых фильтров с «голодной» регенерацией катионита

Расход воды, подаваемой на Н- и Na-катионитовые фильтры, и ^а, определяют по формулам:

где qu — полезная производительность Н—Na-катионитовой установки, м3/ч; qH и — полезная производительность Н- и Na- катионитовых фильтров, м3/ч; Щ и Щ — щелочность исходной и умягченной воды соответственно, мг-экв/л; А— суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот, мг-экв/л.

Объемы катионитов WH и H/Na в Н- и Na-катионитовых фильтрах определяют из зависимостей:

где Жо— общая жесткость умягченной воды, г-экв/м3; CNa — концентрация в воде натрия, г-экв/м3; п— число регенераций каждого фильтра в течение суток (принимается равным от 1 до 3); ер и — рабочие обменные емкости соответственно Н- и Na-катионитов, г-экв/м3.

Рабочую обменную емкость Н-катионита можно определить по формуле

где ан— коэффициент эффективности регенерации Н-катионита, зависящий от удельного расхода кислоты; еп полная обменная емкость катионита (паспортная) в нейтральной среде, г-экв/м3; qy удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации (принимается равным 4—5 м33 загруженного в фильтр объема катионита); Ск— общее содержание в воде ионов Са2+, Mg2+, Na+ и К+, мг-экв/ м3.

Площади Н- и Na-катионитовых фильтров FH и FNa равны:

где Н — высота слоя катионита в фильтре (принимается равной 2-2,5 м).

Регенерируют Н-катионитовые фильтры 1 —1,5%-й раствором серной кислоты. Большую концентрацию H2S04 применять не рекомендуется, так как на зернах катионита и в щелях дренажа возможно осаждение гипса.

Скорость пропускания регенерационного раствора H2S04 через слой катионита принимают не менее 10 м/ч с последующей отмывкой катионита неумягченной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скорость 10 м/ч. Отмывку производят до тех пор, пока кислотность фильтрата не будет равна сумме концентраций сульфатов и хлоридов в поступающей на отмывку воде. Первую половину отмывочной воды направляют на нейтрализацию или в накопители, вторую — подают в бак для взрыхления катионита.

Расход 100%-го раствора H2S04 на регенерацию одного Н-катио- нитового фильтра рассчитывают по формуле

где /ф — площадь Н-катионитового фильтра, м2; Ъ — удельный расход H2S04 на регенерацию Н-катионитового фильтра, г/г-экв поглощенных ионов Са2+, Mg2+ и Na+ .

При последовательном Н—Na-катионировании (рис. 35.8,6) часть воды пропускают через Н-катионитовые фильтры, затем смешивают ее с остальной водой и полученную смесь пропускают через дегазатор для удаления С09. После этого всю воду подают на Na-катио- нитовые фильтры. Количество воды, подвергающейся Н-катиони- рованию, определяют, как и при параллельном Н—Na-катиониро- вании. Подобное включение катионитовых фильтров позволяет более полно использовать обменную емкость Н-катионита и снизить расход кислоты на его регенерацию, поскольку отключение Н-катионитовых фильтров в данном случае определяется не по «проскоку» катионов жесткости порядка 0,05 мг-экв/л, а по допустимому их содержанию — 1 мг-экв/л. При повышенных требованиях к умягчению воды схема дополняется Na-катионитовыми фильтрами второй ступени. К недостатку схемы следует отнести большой расход электроэнергии на проталкивание воды через последовательно включенные фильтры. Схему последовательного Н—Na-катионирования используют при умягчении воды с повышенными жесткостью и солесодержанием; остаточная щелочность при этом составляет примерно 0,7 мг-экв/л.

Применяют также схему последовательного Н—Na-катионирования воды при «голодном» режиме регенерации Н-катионитовых фильтров (рис. 35.8, в). В таких случаях весь поток умягчаемой воды последовательно пропускают через Н-катионитовые фильтры, регенерируемые стехиометрическим количеством кислоты, затем — через дегазатор для удаления С02 и, наконец, через одну или две ступени Na- катионитовых фильров. Стехиометрический расчет режима регенерации Н-катионита предусматривает устранение из воды лишь карбонатной жесткости, некарбонатная жесткость удаляется на Na- катионите. При использовании этой схемы не образуются кислые воды и можно получить глубокое умягчение при остаточной жесткости Ж = 0,01 и щелочности Щ < 0,7 г-экв/м3. Ее можно применять для обработки вод, содержащих до 2000—3000 мг/л солей при различной концентрации натрия, но карбонатная жесткость должна быть не менее 1 мг-экв/л.

Совместное Н—Na-катионирование производится в одном фильтре, верхним слоем загрузки которого является Н-катионит, а нижним — Na-катионит. При регенерации после взрыхления его обрабатывают сначала раствором кислоты, а затем раствором поваренной соли с последующей отмывкой. При умягчении воды по схеме совместного Н—Na-катионирования остаточная щелочность воды составляет 1,5—2 мг-экв/л, а жесткость — 0,1—0,3 мг-экв/л. Жесткость исходной воды не должна превышать 6 мг-экв/л, содержание натрия в ней — не более 1 — 1,5 мг-экв/л, соотношение карбонатной и некарбонатной жесткости Жкнк > 1.

Преимуществом данной схемы является отсутствие кислых сточных вод, недостатком — сложность регенерации при получении верхнего слоя Н-катионита и нижнего — Na-катионита.

Если установка с катионитовыми фильтрами работает круглосуточно, то Н- и Na-катионитовых фильтров должно быть не менее двух. При количестве фильтров на установке менее шести принимается один резервный Н-катионитовый фильтр, при большем их количестве— два. Резервные Na-катионитовые фильтры устанавливать не рекомендуется.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы