Технологический процесс химводоочистки

Система животноводства разработана по схеме двухступенчатого Na-катионирования. В качестве основного оборудования приняты к установке три Na-катионитовых фильтра диаметром 1000 мм, с высотой 2500 мм, из которых 2 – рабочих (1 – первой ступени фильтрации и 1 – второй ступени) и 1 – резервный. Резервный фильтр используется также как емкость для гидроперегрузки. Тип химводоочистки Na-2-1000 обозначает: Na – схема обработки воды Na-катионированием, 2 – двухступенчатое катионирование, 1000 – диаметр установленных фильтров. Принятые к установке фильтры в зависимости от качества исходной воды могут давать различную производительность в пределах от 5 м³/час до 25 м³/час. Источником водоснабжения принят хозпитьевой водопровод. Расчетный состав исходной воды принят следующий.

Таблица 7 – Расчетный состав исходной воды

№	Наименование	Мг/л	Мг экв/л
	Сухой остаток Жесткость общая Жесткость карбонатная Содержание кальция Содержание магния Содержание натрия Сульфаты Хлориды Бикарбонаты	- - 48,6 336÷144 248÷106 61÷549	- 10,0 1÷9 7÷3 7÷3 1÷9

В принятой схеме исходная вода подогревается до температуры 25^оС, после чего поступает на Na-катионитные фильтры.

В качестве фильтрующего материала на Na-катионитовые фильтры принят сульфоуголь (получаемый в результате обработки дробленых коксующих каменных углей крепкой серной кислотой или олениумом при температуре 423…253 К (150…180^оС)). Отключение фильтров на регенерацию производится при насыщении сульфоугля ионами кальция и магния, определяемый расчетным путем, а также химическим контролем – по увеличению жесткости фильтрата. Регенерация Na-катионитного фильтра производится в следующем порядке:

1) Их промывочного бака с помощью насоса осуществляется взрыхляющая промывка фильтрующего материала потоком воды снизу вверх. При взрыхляющей промывке устраняется слеживание (спрессовывание) фильтрующего материала и удаляются измельченные частицы сульфоугля. Интенсивность промывки различна при различной крупности зерен катионита:

- при крупности зерен катионита 0,3…0,8 мм – 3 л/с·м²;

- при крупности зерен катионита 0,5…1,1 мм – 4 л/с·м²;

- продолжительность промывки – 15 минут.

2) Регенерация катионита производится раствором поваренной соли концентрацией 5…8%. Скорость пропуска регенерационного раствора принимаются 3…4 м/ч. Удельный расход соли на регенерацию катионита принимается в зависимости от качества исходной воды в пределах 120…200

г/г·эв при крупности зерен катионита 0,3…0,8 мм – 3 л/с·экв. Отработанный регенерационный раствор после фильтров сбрасывается в дренаж.

При регенерации ионы натрия регенерационного раствора вытесняют ионы кальция и магния из катионита, восстанавливая его обменную способность.

3) Отмывка катионита от продуктов регенерации и избытка соли производится пропуском отмывочной воды сверху со скоростью 6…8 м/ч. Отмывочная вода после фильтра сначала спускается в дренаж, а затем подается в промывочный бак для последующего использования.

Конец отмывки катионита определяется по достижению в фильтрах качества хлоридов, равного их содержанию в исходной воде. Удельный расход воды на отмывку принимается 4…5 м³ на 1 м² катионита. На этом регенерация фильтров заканчивается.

4) Умягчение сырой воды происходит при ее пропускании через катионит. При этом ионы накипеобразователей (Са и Mg) в сырой воде замещаются ионами натрия содержащимися в катионите. Процесс умягчения продолжается до насыщения катионита ионами Са и Mg, после чего снова проводят регенерацию.

Хранение поваренной соли предусматривается в мокром виде в двухячейковом железобетонном резервуаре с отсеками для концентрированного раствора (26%) соли. Из этих отсеков насыщенный раствор насосом подается в мерник раствора соли.

Из мерника насыщенный раствор подается с помощью эжектора не фильтры для регенерации. В эжекторе происходит приготовление регенерационного раствора (5…8 %) концентрации. Умягченная в фильтрах вода поступает в подогреватель, а затем – в деаэратор.

С целью облегчения операции по первичной загрузке катионита предусмотрен передвижной гидротранспортер. Перегрузка катионита производитсяв резервный фильтр, для чего предусмотрен коллектор гидроперегрузки.

Таблица 8 – Оборудование химводоочистки

Обозн. по схеме	Наименование и тип	Разме-рность	Кол-во	Характеристики	Изготовитель
IV-1	Фильтр Na-катионитовый	шт		F = 1000 мм H = 2500 мм	Черновицкий машиностр. завод
IV-2	Бак-мерник раствора соли	шт		V = 1 м3 D = 1010
IV-3	Регулятор минималь-ного уровня раствора соли	шт		-	Ливгидромаш
IV-4	Бак отмывки фильтров	шт		V = 6,3 м3 Н = 1510	Черновицкий машиностр. завод
IV-5	Насос взрыхления фильтров типа 2К-9а с электродвигателем А0 2-22-2	шт		Q = 21 м3/час Н = 13,2 м в.ст. N = 2,2 кВт n = 3000 об/мин	Ереванский насосный завод
IV-6	Эжектор раствора со-ли	шт		Q = 3 м3/час	03 МВН
IV-7	Насос раствора соли	шт		Q = 3 м3/час H = 35 м в.ст. N = 3 кВт n = 3000 об/мин	Махачкала Завод им.Годжиева
IV-8	Бункер мокрого хра-нения соли	шт		V = 7м3	Завод Красный котельщик г.Таганрог
IV-9	Бачок постоянного уровня	шт		-

Бак-мерник раствора соли предназначены для хранения крепкого раствора соли (26%) идущего на регенерацию Na-катионитовых фильтров. Геометрическая емкость бака 1 м³, работает без давления, с температурой стенки до 50^оС.

Бачок постоянного уровня в бункере хранения соли предназначен для поддержания постоянного уровня воды в резервуаре мокрого хранения соли. Бачок сконструирован по принципу работы регулятора уровня.

Для осуществления контроля за работой системы химводоочистки необходима химлаборатория.

Дежурный персонал химической лаборатории, определяя качество воды, записывает результаты анализов в суточную ведомость анализов воды. Периодичность анализов, отбора проб устанавливают в зависимости от местных условий (типа котельного оборудования, режима работы, качества исходной, сырой и питательной воды и схемы ее обработки). При налаженном режиме работы котельной и соответственно нормальном режиме анализы питательной воды можно проводить два раза за смену, а анализы химочищенной воды – один раз. Проведение анализов целесообразно равномерно распределять в течение всей смены.

Изменение солевого состава воды при умягчении ее в Na-катионитном фильтре показано в нижеследующих уравнениях, в которых буквой «К» обозначен сложный катион, практически не растворяющийся в воде.

2Na⁺K^¯ + Ca⁺⁺ / HCO₃^¯ / 2 → Ca⁺⁺K₂¯ + 2Na⁺HCO^3¯

2Na⁺K¯ + Ca⁺⁺Cl¯ → Ca⁺⁺K₂¯ + 2Na⁺Cl¯

2Na⁺K¯ + Ca⁺⁺SO₄ˉ ˉ → Сa⁺⁺K¯ + 2Na₂+SO₄ˉ ˉ

Аналогичные реакции протекают и с солями магния.