1.3 Обоснование метода и схемы подготовки воды.

Выбор конкретной схемы ВПУ производится в зависимости от качества исходной воды, типа котлоагрегата, требований, предъявляемых к качеству исходной воды .

Схемы химического обессоливания целесообразны для природных вод с А_ск не более 5 мг-эквкг и при отсутствии специфических органических соединений, которые не могут быть удалены на предочистке коагуляцией.

Если же А_ск5 мг-эквкг, то в качестве первой ступени в схеме применяют электродиализ или обратный осмос, дообессоливание ведут на ионитных фильтрах.

На станции установлены как барабанные котлы (Е-500), так и прямоточные (ПП-1000-255), поэтому выбираем схему трехступенчатого обессоливания, которая включает в себя первую ступень Н-катионирования, слабоосновное анионирование, декарбонизацию, вторую ступень Н-катионирования, сильноосновное анионирование, фильтр смешанного действия.(Н₁-А₁-D-Н₂-А₂-ФСД)..

Выбор предочистки ведут по карбонатной жёсткости исходной воды.

1. при Ж_к < 2 мг-экв/кг применяют коагуляцию Al₂(SO₄)₃.

2. при Ж_к ≥ 2 мг-экв/кг применяют коагуляцию FeSO₄ с известкованием Ca(OH)₂.

Так как в исходной воде Ж_к = 3,0 мг-экв/кг, выбираем тип предочистки №2.

Для подпитки теплосети применяются Na-катионитовые фильтры.

1.4 Полное описание технологических процессов обработки воды.

Известкование с коагуляцией осуществляется в тех случаях, когда одновременно со снижением щелочности исходной воды необходимо из нее удалить органические коллоидные вещества. При известковании воды происходит следующие процессы: прежде всего из воды удаляется свободная углекислота, и образуется трудно растворимое, выпадающее в осадок, соединение ­­­– углекислый кальций СаСО ₃.

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О

При введении извести в большом количестве чем это необходимо для связывания свободной СО₂, бикарбонаты НСО₃, переходят в карбонаты СО^2–₃

ОН^– + НСО₃ = СО^2–₃ + Н₂О.

Образуется осадок карбоната кальция:

Са²⁺ + СО^2–₃ = СаСО ₃.

Ионы магния, взаимодействуя с гидроксильными ионами, выпадают в осадок:

Мg²⁺ +2OH^– = Мg(OH)₂.

Коагуляция является процессом, улучшающим формирование осадка и протекания процесса удаления примесей. В качестве коагулянта используется железный купорос FeSO₄  7 Н₂О.

FeSO₄ + Са(ОН)₂ = Fe(OH)₂ + Са SO₄.

4 Fe(OH)₂ + ­­­О­­₂ + 2Н₂О = 4Fе(ОН)₃.

1. Nа – катионирование.

Обработка воды путем Nа – катионирования заключается в фильтровании ее через слой ионита, содержащего обменный катион Nа, который обменивается на содержащиеся в воде катионы Са и Мg.

Са(НСО₃)₂ + 2NаR  СаR₂ + 2NаНСО₃

MgCl₂ +2NaR  MgR₂ + 2NaCl

CaSO₄ + 2NaR  CaR₂ + Na₂SO₄

MgSiO₃ + 2NaR  MgR₂ + Na₂SiO₃

Суммарная концентрация катионов постоянна, но массовая концентрация их возрастает. За счет этого несколько увеличено солесодержание воды.

Регенерация истощенного катионита осуществляется 8 – 10% раствором повареной соли:

CaR₂ + 2NaCl  2NaR + CaCl₂

MgR₂ + 2NaCl  2NaR + MgCl₂.

2. Водородкатионирование

При Н – катионировании воды обменными ионами служат катионы водорода. Фильтры загружены сильнокислотным катионом КУ ­­­­­­­­­– 2.

CaCl₂ + 2HR  CaR₂ + 2HCl

MgSO₄ + 2HR  MgR₂ + H₂SO₄

Ca(HCO₃)₂ + 2HR  CaR₂ + 2H₂O + 2CO₂

Mg(HCO₃)₂ + 2HR  MgR₂ + 2H₂O +2CO₂

Вода прошедшая Н – фильтр умягчена за счет удаления катионов жесткости, также как при натрийкатионировании, но в отличие от натрийкатионирования произошло изменение анионного состава за счет разложения в кислой среде бикатбонатов с выделанием СО₂.

Н – катионирование самостоятельно применения не имеет. Его используют в комбинированных схемах умягчения с Nа – катионитными фильтрами, а также в схемах обессоливания.

Регенерацию проводят 1-1,5% раствором Н₂SО₄.

CaR₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + 2HR

MgR₂ + H₂SO₄  MgSO₄ + 2HR

При использовании Н – катионирования в схемах обессоливания воды на Н – фильтре будут протекать реакции с натриевыми солями имеющимися в воде.

NaCl + HR  NaR + HCl

Na₂SO₄ + 2HR  2NaR + H₂SO₄

При использовании Н – фильтров в схемах умягчения фильтр на регенерацию отключают по пропуску катионов жесткости Са и Мg, а в схемах обессоливания процесс ведут до пропуска катиона Na.

3. ОН – ионирование.

ОН – фильтр всегда устанавливают после Н – фильтра. При ОН –

ионировании обменным ионом является ион ОН, который в процессе фильтрования воды через слой ионита поглащает из нее анионы.

Анионитные фильтры 2 ступени загружены высокоосновным ионитом АВ – 17 – 8, который поглащает анионы слабых кислот.

H₂SiO₃ +2ROH  R₂SiO₃ + 2H₂O

H₂CO₃ + 2ROH  R₂CO₃ + 2H₂O

Регенерация слабо и сильноосновных анионитов осуществляется 4% раствором NaOH.

RCl + NaOH  ROH + NaCl

R₂SO₄ + 2NaOH  2ROH + Na₂SO₄

R₂SiO₃ + 2NaOH  2ROH + Na₂SiO₃.