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,
= qпол (Що - Щу)/(А + Що); (10)
расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры , м3/ч,
= qпол - , (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
= aнЕполн - 0,5qудСк, (14)
где aн — 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, aв |
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
Fн = WнНк; FNa = wNaНк, (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
Рн = fкНкан/1000, (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
(СО2)св = (СО2)0 + 44Що, (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, |
Высота слоя в дегазаторе, м |
|
подаваемой на дегазатор, г/м3 |
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
= (Cl-) + () + Щост - (Na+), (18)
где (Сl-) и () — 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 (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).