Закрыть рекламу ×
Закрыть рекламу ×

Обессоливание воды: назначение, методы и схемы установок

Обессоливание воды: назначение, методы и схемы установок

Установки электродеионизации воды

Установки обратного осмоса

Фильтры H-катионирования, OH-анионирования

Фильтры смешанного действия

Для начала разделим два понятия: «опреснение воды» и «обессоливание воды», которые часто путают.
Под опреснением воды обычно понимается процесс снижения содержания солей в воде (общего солесодержания) до норм, указанных СанПиН 2.1.4.1074-01, т.е. до 1000 мг/л.
Обессоливание воды – это процесс снижения общего содержания солей до значений, рекомендованных для дистиллированной воды (ГОСТ 6709-96) и ниже, т.е. до 5 мг/л и ниже. И если опреснение используется для получения воды питьевого качества из морской или солоноватой вод, то обессоливание применяется для получения чистой и ультрачистой воды для фармацевтики, медицины, микроэлектроники, теплоэнергетической, химической и других отраслей промышленности.
Существующие методы опреснения и обессоливания воды подразделяют на две основные группы: с изменением и без изменения агрегатного состояния воды.
К первой группе относят: дистилляцию, нагрев воды до критического состояния (до 350 о С), замораживание, газогидратный метод, а ко второй группе – ионный обмен, электродиализ, обратный осмос (гиперфильтрацию), электродеионизацию.
Выбор метода обессоливания, прежде всего, обусловлен качеством исходной воды, требованиями к качеству обработанной воды, производительностью установки и технико-экономическими соображениями ( см. диаграмму ).
Как видно из диаграммы стоимость обессоливания воды ионным обменом сильно возрастает с увеличением общего солесодержания. При этом степень обессоливания воды уменьшается. Потому обессоливание воды методом ионного обмена целесообразно проводить для вод, имеющих исходную степень минерализации 800 – 1000 мг/л. При более высокой минерализации более выгодными экономически становятся методы дистилляции и обратного осмоса. Надо отметить, что указанное выше заявление априорно. При выборе метода обессоливания необходимо рассматривать все аспекты и экономические, и экологические, и технические.

Термические методы обессоливания воды

Старейшими методами получения обессоленной воды (дистиллята) являются термические методы – перегонка, дистилляция, выпарка.
Основой процесса является перевод воды в паровую фазу с последующей ее конденсацией. Для испарения воды требуется подвести, а при конденсации пара – отвести тепло фазового перехода. При образовании пара в него наряду с молекулами воды переходят и молекулы растворенных веществ в соответствии их летучестью.
Важнейшим преимуществом данного метода являются минимальные количества используемых реагентов и объем отходов, которые могут быть получены в виде твердых солей.
Тепловая и экономическая эффективность метода определяется режимом испарения и степенью рекуперации тепла фазового перехода при конденсации пара.
По характеру использования дистилляционные установки подразделяются на одноступенчатые, многоступенчатые и термокомпрессионные.
Наибольший интерес представляет использование выпарных установок в сочетании с ионообменными и реагентными схемами. В этих условиях возможно оптимизировать расход реагентов, тепла и решить как экономические, так и экологические проблемы.

Обессоливание воды ионным обменом

Наиболее часто обессоливание воды производят ионным обменом. До некоторых пор ионным обмен считался наиболее отработанным и надежным методом обессоливания воды.
Частичное обессоливание воды происходит при ее умягчении методами Н-Na-катионирования, Н-катионирования с голодной регенерацией, Н-катионирования на слабокислотном катионите. В этих процессах происходит извлечение солей жесткости и частичная их замена на катион водорода, который разрушает бикарбонат-ионы с последующим удалением образовавшегося газа из воды. Степень обессоливания соответствует количеству удаленного СаСО3.
При глубоком обессоливании из раствора удаляются все макро – и микроэлементы, т.е. соли и примеси. Степень очистки раствора по каждому макроэлементу (катиону и аниону) зависит от степени их сродства к данному иониту, т. е. от расположения в рядах селективности. Подбирая иониты, степень их регенерации и количество ступеней очистки, можно добиться необходимой глубины очистки воды практически любого исходного состава.
Обессоливание может проводиться в одну, две, три ступени или смешанным слоем ионитов. В каждой ступени раствор последовательно очищается сначала на катионите в Н-форме (при этом извлекаются все находящиеся в растворе катионы), а затем на анионите в ОН-форме (процесс ОН-анионирования).
Более глубокое извлечение анионов может протекать только на сильноосновных анионитах.
Высокую степень очистки можно обеспечить в одном аппарате со смесью катионита в Н-форме и анионита в ОН-форме, т. н. фильтре смешанного действия. В этом случае отсутствует противоионный эффект, и из воды за один проход через слой смеси ионитов извлекаются все находящиеся в растворе ионы. Очищенный раствор имеет нейтральное рН и низкое солесодержание, примерно в 5-10 раз ниже, чем на одной ступени ионного обмена. Допускается работа с очень высокими скоростями очистки раствора, зависящими от его исходного солесодержания.
После насыщения ионитов для их регенерации смесь необходимо предварительно разделить на чистые катионит и анионит (они, как правило, имеют некоторое различие по плотности). Разделение может производиться гидродинамическим методом или путем заполнения фильтра концентрированным 18%-ым раствором щелочи.
Из-за сложности операций разделения смеси ионитов и их регенерации такие аппараты используются в основном для очистки малосоленых вод, например, контурных, для глубокой доочистки воды, обессоленной на раздельных слоях ионитов либо обратным осмосом. То есть в тех случаях, когда регенерация проводится редко, либо иониты применяют для получения сверхчистой воды с сопротивлением, близким к 18 МОм/см, в энергетике и микроэлектронике – там, где никакие другие способы не могут обеспечить заданное качество.
При обессоливании воды ионным обменом пропорционально солесодержанию питающей воды растут объем ионитов и оборудования, а также расход реагентов, т. е. капитальные и эксплуатационные затраты. Даже при оптимально организованной регенерации (противоток) с минимальным избытком реагентов, применяемых для регенерации ионитов, в сточные воды поступают извлеченные соли и использовавшиеся реагенты в соотношении 1,1:1 – 2, 0:1 к исходному количеству солей. Следует учитывать, что эти соли находятся в небольшом объеме регенератов, соответственно, в высокой концентрации. Прямой сброс таких отходов запрещен, т.к. регенераты, как правило, имеют значение рН отличное от нормативов, что требует дополнительных затрат на их нейтрализацию. Чаще всего используется метод разбавления регенератов другими стоками с низком солесодержанием и значением рН близким к нейтральному. Кроме того, очень часто при проектировании канализационных сетей, отводящих стоки от установок ионного обмена, забывают о промывных водах, которые, как правило, трудно направить в голову технологического процесса для последующей обработки.

Обратный осмос и нанофильтрация

Извлечение растворенных веществ из воды может производиться мембранными методами. При этом степень обессоливания воды определяется селективностью мембран. Обычно при обессоливании воды рассматривают два метода мембранного разделения: нанофильтрация и гиперфильтрацию (обратный осмос).
При нанофильтрации достигается частичное обессоливание воды (более точно умягчение воды), т.е. почти полное удаление солей жесткости (солей кальция и магния) совместно с двухзарядными анионами и частично – однозарядными катионами натрия и калия и анионами хлора.
Более полное обессоливание обеспечивает высоконапорный и низконапорный обратный осмос (гиперфильтрация). В этом случае эффективность обессоливания обеспечивается по всем компонентам (катионам и анионам). Подробное описание обратноосмотического метода обессоливания воды можно посмотреть на следующей странице нашего сайта, также в статье (“Обратный осмос. Теория и практика применения”), посвященной этому методу.
Суммарная степень обессоливания зависит от катионного и анионного состава воды и ориентировочно составляет: для нанофильтрации 50 – 70%, для низконапорного обратного осмоса 80 – 95%, для высоконапорного 98 – 99%.
В обратном осмосе производительность мембранных элементов, расход энергии и, соответственно, капитальные и эксплуатационные затраты незначительно зависят от солесодержания. При обратном осмосе количество солей в стоках близко к их количеству в питающей обратноосмотическую установку воде. Сброс воды после установок обратного осмоса (концентрат) имеет солесодержание в 2,5 – 4,0 раза большее, чем исходная вода, как правило, 1 – 2 г/л. Состав концентрата в стехиометрическом соотношении аналогичен составу исходной воды. Это дает возможность проводить сброс сточных вод (концентрата) без дополнительной очистки.
Однако при эксплуатации установок обратного осмоса дополнительным источником загрязнений в сбросах являются составы для химической промывки мембран обратного осмоса. Правда, суммарное количество невелико по сравнению с теми количествами, которые используются для регенерации ионообменных смол.

Сравнительная характеристика перечисленных выше методов обессоливания воды (преимущества и недостатки каждого из них) приведены в следующей таблице («Сравнительная характеристика методов обессоливания (деминерализации) воды»).
Таким образом, в настоящий момент наилучшие экономические, экологические и технологические показатели будет иметь комбинированные схемы водоподготовки, когда первая стадия обессоливания воды осуществляется обратным осмосом, а более глубокая доочистка воды – ионным обменом или электродеионизацией (в случае использования на первой стадии двухступенчатого обратного осмоса). Такая схема позволяет сократить по сравнению с «чистым» ионным обменом расход реагентов и объем сброса в канализацию вредных веществ (примерно в 10 – 15 раз) при достижении высокого качества очистки воды. Именно такой вариант наиболее часто используют при проектировании и строительстве новых и реконструкции старых технологических схем производства ультрачистой (деионизованной) воды для энергетики, электроники и медицины в России и за рубежом.

Что из себя представляет обессоливание воды и какие существуют методы

Приведение показателей водопроводной воды (скважинной, колодезной) к оптимальным по количеству содержания солей — одна из основных задач подготовки питьевого ресурса. В противном случае жидкость не готова к употреблению и наносит непоправимый вред здоровью, любой технике. Для качественной обработки исходного материала используют специальные установки обессоливания воды. Они различаются по способу воздействия на жидкость.

  1. Назначение и область применения метода обессоливания
  2. Способы обессоливания воды
  3. Ионный обмен
  4. Обратный осмос
  5. Электрохимический метод
  6. Плюсы и минусы методов

Назначение и область применения метода обессоливания

Промышленная установка для обессоливания воды

Обессоливанием называют процесс качественного снижения концентрации минеральных примесей в жидкой среде до значений, рекомендованных ГОСТ и СанПиН. Этот показатель не должен превышать 5 мг/л. Не стоит путать метод обработки жидкости с опреснением (подготовкой морской воды).

Обессоливание — надежный метод обработки для дальнейшего использования жидкости в таких отраслях:

  • фармацевтическая промышленность;
  • микроэлектроника;
  • отрасли медицины;
  • химическая промышленность;
  • теплоэнергетика;
  • бытовое хозяйство и др.

Методы обработки жидкой среды подразумевают изменение агрегатного состава воды или его отсутствие. Изменение агрегатного состояния — это методы кипячения, вымораживания в течение часа и более, дистилляции. Они чаще используются в быту. Во втором случае применяют электродиализ, ионный обмен, обратный осмос.

Способы обессоливания воды

Метод обработки жидкости с примесью минеральных солей подбирается в зависимости от первоначального показателя по концентрации примесей, общих возможностей мастера/промышленного производства, целесообразности затрат на обслуживание той или иной установки.

Ионный обмен

Принцип обработки жидкой среды заключается в её прогоне через специальные ионообменные смолы. При этом анионы и катионы растворенных в жидкости минеральных примесей удаляются и замещаются ионами фильтрующего материала. При таком способе обессоливания удается почти полностью убрать из жидкой среды минеральные растворенные примеси.

Ионообменная установка представляет собой резервуар, заполненный картриджами с фильтрующим материалом. Кассеты подлежат регулярной замене, а сама смола должна быть утилизирована особым образом.

Обратный осмос

Установки часто состоят из нескольких колб, заполненных полупроницаемыми синтетическими мембранами. Принцип обессоливания жидкости заключается в том, что вода под высоким давлением проходит через поры барьера. При этом мембрана пропускает сквозь себя лишь молекулы подготавливаемой среды, но не солей. Для всех остальных примесей барьер непроницаем. Установки обратного осмоса удаляют из обрабатываемой среды растворенные соли и некоторые газы: углекислота, хлор, др.

Электрохимический метод

Суть электродиализа заключается в том, что водная среда подвергается воздействию электрического поля — её пропускают через него. В этот момент происходит перенос ионов растворенных солей: анионы распределяются к анодам, катионы — к катодам.

Установка для электродиализа имеет три камеры, образованные анодной и катодной диафрагмами. Срединный отсек — это резервуар, через который проходит обрабатываемая жидкость. Сквозь неё пропускают ток, который затем делит ионы солей на катоды и аноды.

Плюсы и минусы методов

Каждый из способов обессоливания отличается рядом преимуществ и недостатков. Особенно их должны учесть те, кто хочет апробировать методы для домашнего применения.

Ионообменные установки отличаются такими достоинствами:

  • получение максимально чистой воды;
  • высокая надежность;
  • отсутствие реакции на степень минерализации обрабатываемой среды;
  • невысокие расходы на оборудование.

К минусам ионообменного метода относятся:

  • сложность утилизации отходов фильтровального материала;
  • загрязнение окружающей среды;
  • необходимость регулярной замены фильтров.

Расходы на обслуживание ионообменной системы меняются пропорционально концентрации солей в жидкости.

Для обратноосмотической установки характерны такие плюсы:

  • инертность к начальному составу жидкости;
  • простота обслуживания установки;
  • отсутствие необходимости использования сложных реагентов;
  • возможность сбрасывать отработанные концентраты в канализацию;
  • высокое качество нейтрализации минеральных примесей;
  • низкие расходы на обслуживание системы.

Минусами обратного осмоса являются:

  • необходимость предварительной обработки жидкости;
  • высокий объем сбросов;
  • необходимость непрерывной работы установки;
  • относительно высокие энергозатраты при промышленных масштабах очистки.

Установки обратного осмоса монтируют в частных домах и квартирах под кухонную мойку.

Электролиз в быту не применяется, поскольку расходы на электроэнергию и саму установку нецелесообразны.

Чаще в домашних условиях применяют термический способ обработки (кипячение) или фильтрование через угольные картриджи. Однако это лишь смягчает жидкость, но не избавляет от минеральных растворенных примесей.

Установки обессоливания воды

С каждым годом объемы пресной воды быстро сокращаются, а нехватка в ней растет. Это обусловлено антропогенным вмешательством в природные процессы, ростом населения и сильным загрязнением среды. Решать проблемы нужно уже сейчас. Применение установок для обессоливания воды – наилучший вариант решения вопроса нехватки пресной воды.

Что такое полное обессоливание воды

Воды из любого источника: водопровода, реки, грунтовых вод или океана, имеют в своем составе большое количество растворенных солей и часто не пригодны для использования в хозяйстве. Под процессом обессоливания воды из скважины подразумевают полное или частичное удаление минеральных солей из жидкости. Для морских и соленых вод применяют термин опреснение воды. Нормами СанПиН 2.1.4.1074-01 установлено максимальное солесодержание в питьевой воде на отметке 1000 мг/л. Для получения дистиллированной воды это значение не должно превышать 5 мг/л. В других различных процессах требуется вода и с более низким содержанием солей менее 1 мкСм/см.

Где необходимо применять установки обессоливания воды

Пресная вода нужна в различных областях экономики страны: для питьевого водоснабжения населения, в сельском хозяйстве, в химической и пищевой промышленностях, для санаториев и оздоровительных центров, в медицине, в микроэлектронике, для приготовления лекарств и т.д. Пресная вода должна отвечать строгим требованиям ГОСТов, СанПиНов, технических инструкций на предприятиях. Обессолить огромные объемы воды можно только с помощью профессионального оборудования для опреснения и обессоливания подземных вод и поверхностных источников.

Процессы обессоливания для получения воды с низкой электропроводностью широко применяется в фармацевтике, медицине, электронной промышленности и для многих других технологических процессов. Отдельно стоит упомянуть необходимость применения установок обессоливания воды на ТЭЦ. У паровых котлов очень жесткие требования к качеству подаваемой воды, поэтому требуется оборудования для получения обессоленной воды для ТЭЦ.

Как выбрать систему для обессоливания и воды

Выбор установки по обессоливанию воды зависит от нескольких факторов:

  • Солесодержание в исходной воде;
  • Требуемый объем очищенной воды в час/сутки;
  • Необходимые показатели после системы получения обессоленной воды.

Также учитывается режим водопотребления, косвенные показатели, предпочтения клиентов и выделенный бюджет. В химическом анализе исходной воды должны быть представлены основные показатели, такие как мутность, цветность, запах, pH, жесткость, сухой остаток, содержание ионов, радиоактивное и бактериальное загрязнение.

Методы обессоливания пресной воды

Для небольшого объема воды применяются методы замораживания или выпаривания воды, однако они не способны гарантировать достижение нужных клиентам показателей. К основным методам подготовки обессоленной воды относят:

Каждый из методов имеет свои достоинства и находит практическое применение на производстве.

Обратноосмотическое обессоливание воды

В конце 20 века ученые открыли метод для обессоливания воды осмосом. Развитие мембранных технологий выделяет этот метод среди других, как наиболее эффективный и выгодный. Широкий модельный ряд установок обратноосмотического обессоливания воды позволяет применять эту технологию в любой сфере жизни. Непрерывный режим работы также позволяет использовать установки для получения обессоленной воды на любом производстве, где требуется круглосуточная подача подготовленной воды. Вода, подаваемая на обратноосмотическую установку для обессоливания воды, должна быть предварительно очищена и подготовлена.

Метод обессоливания воды обратным осмосом основан на мембранном разделении потока на очищенную воду и воду, где сконцентрированы все загрязняющие вещества. Специальные мембраны из синтетического волокна задерживают соли, взвешенные вещества, газы и микроорганизмы. После установки обессоленной воды поток на 99% очищается от всех примесей. Срок службы мембранных элементов достигает года при правильной эксплуатации и своевременном обслуживании. Получения ультрачистой воды осуществляется на двухступенчатых обратноосмотических установках полного обессоливания воды.

Ионообменные фильтры обессоливания воды смешанного действия

Данный метод подготовки воды для обессоливания основан на работе специальных ионообменных смол – ионитов для обессоливания воды. Система обессоленной воды на основе ионообменных фильтров смешанного действия возможна в 2-х вариантах: один фильтр со смолой смешанного действия либо 2 фильтра, следующих друг за другом, со смолами в H+ и OH- форме.

В первом случае ионообменная смола задерживает все ионы и насыщается ими. После снижения эффективности в работе смолы и изменения показателей воды в худшую сторону требуется ее полная замена. Во втором случае, после насыщения фильтров аниона и катионами регенерация осуществляется с помощью реагентов: фильтр H+ – кислотным раствором, фильтр ОH- – раствором щелочи. Основными недостатками такого метода являются загрязнение окружающей среды промывными водами, большой расход реагентов и необходимость утилизации стоков после регенерации. Управление фильтрами для обессоливания воды осуществляется с помощью управляющих блоков, которые контролируют процесс работы и регенерации.

Промышленное обессоливание воды с помощью установки электродеионизации

Установка электродеионизации – эффективный метод мембранного обессоливания воды, основанный на пропускание потока через электрическое поле. Данная установка получения обессоленной воды состоит из 3 модулей: один блок для очищенной воды и два блока для рассола. Растворенные в воде вещества под действием электрического тока распределяются к полюсам и задерживаются на специальных мембранах. Отрицательно заряженные ионы идут к аноду, а положительно заряженные – к катоду. Вода в среднем отсеке имеет высокую степень очистки и может использоваться в микроэлектронике и медицине. Метод электродеионизации не получил широкого распространения за счет огромных энергозатрат на очистку большого объема воды.

Выбор оборудования для обессоливания воды – дело специалистов

Все вышеперечисленные методы обессоливания воды для производства напрямую зависят от исходного солесодержания, чем больше количество солей в воде, тем больше необходимо затратить энергии и ресурсов на ее очистку. С увеличением минеральных солей в воде возрастает расход реагентов, мембраны требуют частой химической промывки.

Если вам требуется очистить воду до нужных показателей, мы поможем правильно подобрать промышленную установку обессоливания воды. Для этого вам потребуется ответить всего на пару вопросов от наших специалистов и в ближайшее время система обессоливания воды будет у Вас. Узнать цену на установки обессоливания воды и сроки поставки можно обратившись к нашим специалистам.

Мы работаем по всей РФ, доставляем и монтируем станции обессоливания воды, а также осуществляем шеф-монтаж в любой точке страны (Москва, Санкт-Петербург, Сочи, Омск, Владивосток, Челябинск, Смоленск, Новороссийск, Ростов-на-Дону, Казань и т.д.).

Посмотреть наши контакты и оставить заявку Вы можете здесь.

Обессоливание и опреснение воды

Под обессоливанием воды понимают процесс снижения содержания растворенных в ней солей до требуемой величины прокаленного растворенного остатка.

Различают частичное и полное обессоливание. Частным случаем обессоливания воды является опреснение , в результате которого величина солесодержания в очищен­ной воде не превышает 1000 мг/л.

Полное обессоливание обеспечивает получение в процессе обработки воды, близ­кой по качеству к дистиллированной, используемой в большинстве случаев для питания барабанных и прямоточных паровых котлов ТЭЦ и ГРЭС.

К наиболее распространенным методам обессоливания воды относятся: ионный обмен, электродиализ, обратный осмос и дистилляция. Выбор метода обессоливания определяется производительностью установки, качеством исходной и очищенной воды и осуществляется на базе технико-экономического сравнения вариантов. Ориентировоч­но, при общем солесодержании воды до 1,5-2 г/л, рекомендуется применять ионообмен­ный метод, 1,5-15 г/л – электродиализ или обратный осмос, более 10 г/л – дистилляцию и до 40 г/л – обратный осмос.

Ионообменный метод обессоливания воды основан на способности ионитов обме­нивать ионы Н + и ОН – , С03 2- , НС03 – соответственно на катионы (Са 2+ , Mg 2+ и Na + ) и анионы (S04 2- , Сl – , Si03 2- ) растворенных в воде солей и реализуется путем последова­тельного пропуска обрабатываемой воды через Н-катионитовые фильтры:

H[K] + NaCl ↔ Na[K] + HCl,

и ОН, C0 3 или НС03 -анионитовые фильтры, в которых процесс обмена может быть представлен следующими уравнениями реакций:

[А] ОН + NaCl ↔ [А]Сl + Н20,

Схема установки для обессоливания воды

1 – Н-катионитовые фильтры; 2 – анионитовые фильтры; 3 – буферный Ыа-катионитовый фильтр; 4 – дегазатор; 5 – вентилятор; 6 – промежуточный бак; 7 – насос.

Схема установки для полного обессоливания воды с двухступенчатым катионированием и анионированием

1 – Н-катионитовые фильтры; 2 – анионитовые фильтры первой ступени (со слабоосновным ани­онитом); 3 – Н-катионитовые фильтры второй ступени; 4 – анионитовые фильтры второй ступени (с сильноосновным анионитом); 5 -дегазатор; 6 – вентилятор; 7 – бак для сбора частично обессо­ленной воды; 8 – насос.

Условия применения технологических схем обессоливания ионным обменом

Схема ионитового обессоливания воды

общее солесодержа- ние, мг/л

S0 2 A + + Сl – , мг – экв / л

взвешен­ные веще­ства, мг/л

перманганат- ная окисляе- мость, мг02

общее солесо- держание, мг/л

кремнекис- лота, мг/л

Н-катионитовый фильтр, анионитовый фильтр со слабоосновным анионитом, дегазатор

I ст., анионитовый фильтр со слабоосновным аниони­том I ст., Н-катионитовый фильтр II ст., дегазатор; анионитовый фильтр с сильноосновным анионитом

Трехступенчатая: дополни­тельно к двухступенчатой схеме фильтр со смешанной загрузкой из высококислот­ного катионита и высокоос­новного анионита (ФСД)

В зависимости от требований , предъявляемых к очищенной воде, раз­личают одно-, двух- и трехступенчатые схемы ионитового обессоливания воды. Кроме фильтров, являющихся основным оборудованием ионитовых установок, в состав по­следних входят дегазаторы для удаления избыточной углекислоты, баки для взрыхления катионитовой и анионитовой загрузки, бак для сбора воды после дегазатора, насосное и воздуходувное оборудование и реагентное хозяйство для обеспечения регенерации ио­нитовых фильтров. Вода, подаваемая на обессоливающие установки, должна быть пред­варительно очищена от механических примесей и органических веществ. При окисляе­мости воды более 7 мг 0 2/л в технологической схеме должно быть предусмотрено уст­ройство фильтра с активированным углем. Суммарное содержание в такой воде сульфа­тов и хлоридов не должно превышать 5 мг-экв/л.

Расчет Н-катионитовых фильтров I и II ступени производится по данным таблицы ранее аналогично, как и для водоумягчительных установок.

Технологические параметры Н-катионитовых фильтров

Высота слоя катионита, м

Полная обменная емкость по паспортным данным, г-экв/м 3 , либо при их отсутствии при загрузке фильтра:

Рабочая обменная емкость, г-экв/м 3

Скорость фильтрования, м/ч

-интенсивность подачи воды, л/с м 2

-продолжительность промывки, мин

-удельный расход серной кислоты, г-г/экв

-скорость фильтрования, м/ч

-концентрация регенерационного раствора, %

-при загрузке сульфоуглем

при загрузке катионитом КУ-2

-удельный расход отмывочной воды, м 3 /м 2 катионита

-продолжительность отмывки, мин

-продолжительность регенерации и отмывки, ч

Отмывку фильтров II ступени следует производить водой, прошедшей через анионитовые фильтры I ступени.

Воду от отмывки катионитовых фильтров II ступени следует использовать для взрыхления Н-катионитовых фильтров I ступени и приготовления для них регенерационного раствора.

Для анионитовых фильтров II ступени величину рабочей обменной емкости, г-экв/м 3 , определяют по формуле

Фильтр смешанного действия

1- подача обрабатываемой воды; 2- отвод обрабатываемой воды; 3 – подвод раствора щелочи; 4 – подвод раствора кислоты; 5 – подвод осветленной воды; 6- подвод сжатого воздуха; 7 – дренаж; 8- отвод воздуха.

Для обслуживания Н-катионитовых и анионитовых фильтров обессоливающих ус­тановок предусматривают устройство кислотного и щелочного (содового) хозяйства.

Для анионитовых фильтров в составе одноступенчатой схемы обессоливания реко­мендуется использовать в качестве реагента кальцинированную соду, гидрокарбонат на­трия или гидроксид натрия, а для фильтров в составе двухступенчатой схемы обессоли­вания возможно использование одного гидроксида натрия.

Технологические параметры работы фильтров ФСД

Скорость фильтрования, м/ч

Количество фильтров, шт, не менее

-удельный расход 100%-ной серной кислоты, кг, на 1 м 3 катионита

-удельный расход 100%-ного едкого натрия, кг, на 1 м 3 анионита

-удельный объем воды, тыс. м 3 , на 1м 3 смеси ионитов, профильтрованной через загрузку, при достижении которого следует предусматривать регенерацию ФСД

Подбор ионитов осуществляют таким образом, чтобы во влажном состоянии насыпная масса анионита была меньше, чем катионита.

Отмывку катионита следует сочетать с регенерацией анионита.

В состав щелочного хозяйства входят: бак для растворения твердого гидроксида на­трия или для приема раствора из контейнеров; цистерна для хранения запаса концент­рированного раствора гидроксида натрия; расходный бак раствора NaOH; мерник; на­сосное оборудование.

Схема щелочного хозяйства

1 – бак для растворения твердого едкого натра и для приема раствора едкого натра из контейне­ров; 2 – воронка для слива раствора едкого натра из контейнеров; 3 – подвод воды для растворе­ния едкого натра; 4 – насос; 5 – цистерна для хранения запаса концентрированного раствора ед­кого натра; 6 – сифон для заполнения цистерны; 7 – расходный бак раствора едкого натра; 8 – мер­ник; 9 – насос; 10 – насос-дозатор; 11 – трубопровод с водой, в котором образуется раствор едко­го натра; 12 – вакуум-насос; 13 – расходомер.

Вода, подаваемая на установки, должна характеризоваться следующими показате­лями: мутность – менее 0,3 мг/л; общее содержание гуминовых веществ (по перманганатной окисляемости) – не более 10 мг0 2 /л; железо (Fe 3+ ) – не более 0,05 мг/л.

Для обеспечения требуемого качества воды и предотвращения снижения произво­дительности вследствие забивания пор мембран взвешенными частицами, коллоидами и солями, выпавшими в осадок в процессе обессоливания, необходимо предусматривать предварительную обработку природных вод.

Выбор технологической схемы предподготоьки воды зависит от производительно­сти установки, источника водоснабжения, характеризующегося определенным составом примесей, и частично – от типа применяемых мембранных модулей.

Возможные варианты предподготовки воды рассмотрены ниже.

  1. Поверхностные воды:

хлорирование → коагуляция → осаждение → фильтрование через зернистую за­грузку.

  1. Вода повышенной жесткости:

известково-содовое умягчение → фильтрование через зернистую загрузку;

  1. Вода с низким содержанием солей жесткости:

фильтрование через песчаную загрузку → фильтрование через цеолитовую загрузку.

В состав обратноосмотических установок, помимо мембранного аппарата, входят: насос; оборудование для предварительной и последующей обработки воды; баки для рас­твора и фильтрата; датчики и приборы автоматического управления и контроля; механи­ческий фильтр; соединительная и регулирующая арматура; элементы крепления и т.д.

Технологические характеристики существующих мембранных аппаратов для обратного осмоса, применяемых в водоподготовке, в частности для обессоливания и опреснения морских и солоноватых вод, приведены в таблице.

Технологические характеристики мембранных аппаратов

удельная поверхность мембран (плотность упаковки), м 2 /м 3

Аппарат с плоскокамерными фильтрующими элементами (ПФЭ)

Аппарат с трубчатыми фильтрующими элементами (ТФЭ)

Аппарат с фильтрующими элементами рулонного типа (РФЭ)

Аппараты с плоскими волокнами (ФЭВ)

20000-30000, наружный диа­метр волокон – 45-200 мкм

Основным элементом аппаратов для осуществления процесса обратного осмоса яв­ляются полупроницаемые мембраны (пористые и непористые), для получения которых используют различные материалы: полимерные пленки, стекло, металлическую фольгу и др.

Широкому промышленному использованию электродиализного метода мешает ряд ограничений эксплуатационного характера. К этим ограничениям относятся: «от­равление» анионообменных мембран органическими веществами, содержащимися в природных водах; «отравление» катионообменных мембран железом, марганцем, при­сутствующими в природных водах; выпадение в осадок карбоната кальция, гидрата оки­си магния и (реже) гипса в результате работы электродиализного аппарата в условиях поляризации; работа установки при предельных плотностях тока ниже оптимальных, что приводит к повышению себестоимости деминерализации воды; высокие капиталь­ные затраты и эксплуатационные расходы на отдельные компоненты промышленных электродиализных установок, включая заменяемые прокладки и мембраны.

Обработка воды производится в электродиализаторах – аппаратах, представляю­щих собой систему рабочих ячеек (дилюатных и рассольных камер), каждая из которых содержит мембраны противоположной полярности, разделенные лабиринтно-сетчатыми перегородками-прокладками или корпусными рамками с закладкой либо вваривае­мой сеткой. Прокладки и корпусные рамки с сеткой выполняют двойную функцию: на­правляют течение жидкости между мембранами и создают турбулентность потока, по­вышающую эффективность процесса.

Эта система находится между двух электродов, погруженных в электролит. Они поддерживают постоянное напряжение. На электродах происходит электрохимическая реакция, которая трансформирует электронный ток в ионный: ионы водорода Н + восста­навливаются на катоде до молекулярного водорода Н 2 и выделяются в виде газа, а ионы гидроксила ОН – и хлор-ионы Сl – окисляются на аноде до хлора Сl 2 и кислорода 0 2 и также выделяются в виде газов.

Для осуществления электродиализа требуется только электрический ток и незначи­тельное количество реагентов (кислоты, щелочи, фосфатов).

Перед электродиализными аппаратами необходима глубокая очистка воды от орга­нических веществ, соединений железа и других загрязнений. Очистка воды от взвешен­ных веществ осуществляется известными методами (коагуляцией, отстаиванием, филь­трованием, содоизвесткованием и др.). Особенно эффективно применение перед элек­тродиализными установками ультрафильтрации и фильтрования воды через специаль­ные фильтровальные патроны.

Принцип устройства электродиализной ячейки

1 – рассольная камера; 2 – камера обессоливания; 3 – анионообменная мембрана; 4 – катионообмен­ная мембрана.

На рисунке показана схема электродиализного аппарата. Камеры 1 и 2 образованы мембранами – анионооб­менными А и катионообменными К. Анионообменные мембраны пропуска­ют только анионы, катионообменные – только катионы. Катионы перемещают­ся по направлению электрического то­ка, поэтому они могут выйти из камер 2, проходя через катионообменные мембраны, но не могут выйти из камер 1, так как встречают анионообменные мембраны. Анионы перемещаются по направлению, противоположному на­правлению электрического тока; они тоже могут выйти из камер 2 , проходя через анионообменные мембраны, но не могут выйти из камер 1 , так как катионообменные мембраны преграждают им путь. Таким образом, камеры 2 получили название дилюатных, а камеры 1 , обогащающиеся солями, – рассольных.

На рисунках ниже представлены различные технологические схемы электродиа­лизных установок.

В состав таких установок входят ионитовые мембраны, получаемые из ионообмен­ных смол (ионитов). В зависимости от технологии изготовления различают гомогенные, гетерогенные и проточные мембраны.

Технологическая циркуляционная схема электродиализной установки

трубопроводы: I – исходной воды; II — дилюата; III — рассола; IV — промывного раствора; V — опресненной во­ды; VI – кислоты; VII – сжатого воздуха. 1 – фильтр предварительной обработки воды; 2 – мерник; 3 – бак ре­агента (кислоты); 4 – компрессор; 5 – фильтр с АУ; 6 – электродиализатор; 7-9 – насосы; 10 – рассольный бак; 11 – питательный бак.

Мембраны с селективной проницаемостью, используемые для электродиализа, со­держат ионогенные группы положительных ионов (анионообменные мембраны) или ионогенные группы отрицательных ионов (катионообменные мембраны). В электриче­ском поле в водном растворе анионообменная мембрана обеспечивает прохождение только анионов, а катионообменная мембрана – только катионов.

Технологическая прямоточная схема электродиализной установки

трубопроводы: I — исходной воды; II – дилюата; III — рассола; IV — сбросной воды; V — опресненной воды; VI – электрическая сеть. 1 – металлокерамический фильтр; 2 – выпрямитель; 3 – узел переполосовки; 4 – электродиалезный аппарат; 5 – фильтр с АУ; 6 – ротаметр

Мембраны должны обладать высокими селективностью, электропроводностью, диффузионным сопротивлением, достаточной механической прочностью и стойкостью по отношению к рабочей среде.

Ионообменные селективные мембраны выпускает небольшое число предприятий и фирм России, Японии, США и других стран. Изготавливают мембраны трех типов: гете­рогенные, гомогенные, биполярные. Характеристики отдельных мембран, выпускаемых отечественной промышленностью и зарубежными фирмами, приведены в таблице.

Удельное поверхностное сопротивление в 0,1 н. растворе NaCl

Число переноса в 0,1 н. растворе

1. Катионитовые гетерогенные

МК-40 Щекинского химкомбината (по ТУ II-336-64)

Наладка и обслуживание установки химического обессоливания воды – Описание схемы обессоливающей установки

Содержание материала

  • Наладка и обслуживание установки химического обессоливания воды
  • Сведения об исходной воде и ее качестве
  • Влияние качества исходной воды на выбор схемы
  • Описание схемы обессоливающей установки
  • Проведение пуско-наладочных работ
  • Прием из монтажа осветлителя, баков, осветлительного фильтра
  • Прием из монтажа ионитовых фильтров, декарбонизатора, дозировочных устройств
  • Опробование оборудования, установки
  • Пуск, наладка и организация эксплуатации водоподготовительной установки
  • Химический контроль при проведении пусконаладочных работ
  • Загрузка и подготовка к работе осветлительных фильтров
  • Загрузка и подготовка к работе катионитовых фильтров
  • Загрузка и подготовка к работе анионитовых фильтров
  • Известкование и коагуляция воды в осветлителях
  • Коагулянтов хозяйство и дозировка коагулянта, извести
  • Проведение коагуляции и известкования
  • Применение флокулянтов
  • Неполадки в работе осветлится, определение концентрации известкового молока
  • Коагуляция воды сернокислым алюминием
  • Пуск и наладка, работа, эксплуатация осветлителя
  • Опыты по коагуляции в лабораторных условиях
  • Определение весовой и объемной концентрации шлама в осветлителе
  • Обслуживание осветлительных фильтров
  • Эксплуатация осветлительных фильтров
  • Эксплуатация Н-катионитовых фильтров и кислотного хозяйства
  • Н-катионитовые фильтры I ступени
  • Н-катионитовые фильтры II и III ступеней
  • Последовательная регенерация Н-катионитовых фильтров
  • Предвключенные фильтры, кислотное хозяйство, расчет дозировки серной кислоты
  • Обслуживание и эксплуатация фильтров активированного угля
  • Эксплуатация анионитовых фильтров и щелочного хозяйства
  • Эксплуатация анионитовых фильтров I ступени
  • Эксплуатация сильноосновных анионитовых фильтров II и III ступеней
  • Проведение последовательной регенерации анионитовых фильтров
  • Щелочное хозяйство, расчет количества едкого натра
  • Ориентировочный объем оперативного химического контроля на обессоливающей установке
  • Нейтрализация кислых сбросных вод
  • Обслуживание водоподготовительного оборудования с противокоррозионным покрытием
  • Хранение ионообменных материалов, литература

1-3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СХЕМЫ ОБЕССОЛИВАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ И НАЗНАЧЕНИЕ КАЖДОЙ ИЗ СТАДИЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ
Исходная вода подается на обессоливающую установку (рис. 1, 2) после предварительного подогрева в поверхностных подогревателях до температуры +30°С*. Перед поступлением на ионитовые фильтры вода коагулируется в осветлителях.
Выбор метода и условий проведения коагуляции в каждом отдельном случае устанавливается на основании предварительно проведенных лабораторных опытов, исходя из качества обрабатываемой воды.

*При использовании зарубежных анионитов и подобных им отечественных анионитов (АВ-17 н др.) можно подогревать воду до 40° С.

Коагуляция сернокислым алюминиемпроводится при значительной цветности (окраске) природных вод. Коагуляция цветных вод солями железа нежелательна, так как железо при значении рН>6,0 может образовывать с гуминовыми и танниновыми веществами невыпадающие окрашенные соединения.
Хорошее обесцвечивание воды солями сернокислого алюминия может быть достигнуто при значениях рН = 6,5-?-7,5. Сернокислый алюминий вводится в количестве, необходимом для сорбции растворенных в воде гуматов хлопьями образовавшегося гидрата окиси алюминия (см. гл. V, π. δ-Ι).
Коагуляция воды солями сернокислого железа (чаще всего железным купоросом FeSO4-7H20) производится для вод, имеющих высокую окисляемость, но малую цветность. Коагуляция солями двухвалентного железа, как правило, комбинируется с известкованием воды, при котором наряду с коагуляцией из обрабатываемой воды удаляются соли магния и снижается карбонатная щелочность воды. Одновременно при известковании из воды частично удаляется кремнекислота.
Высокое значение pH (>8,2-^-8,5) ускоряет процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное. Хлопья гидрата окиси железа при этом быстро оседают и не разрушаются в щелочной среде.
Для обеспечения равномерной работы обессоливающей установки предусматриваются баки коагулированной декарбонизованной и обессоленной воды. Наличие баков позволяет в случае необходимости отключать установку или ее отдельные звенья, не прекращая выдачи обессоленной воды. При этом учитывается, что из баков коагулированной и декарбонизованной воды во время взрыхления расходуется некоторое количество воды, не входящее в величину регулирующей емкости баков.


Рис. 1. Схема установки трехступенчатого копирования с предварительной коагуляцией сернокислым алюминием.

1 — подогреватель исходной воды; 2 — осветлитель: 3 — бак коагулированной воды; 4 — насос коагулированной воды; 5 — насос взрыхления осветлительных и H-катионитовых фильтров I ступени; 6 — осветлительные фильтр: 7— Н-катионитовый фильтр I ступени; 8 — фильтр активированного угля; 9 — анионитовый фильтр I ступени; 10 — декарбонизатор: 11 — вентилятор; 12 — бак декарбонизованной воды; 13 — насос декарбонизованной воды; 14 — Н-катионитовый фильтр II ступени; 15 — анионитовый фильтр II ступени; 16 — бак обессоленной воды: 17 — насос обессоленной волы: 18 — Н-катионитовый фильтр III ступени- 19 — анионитовый фильтр III ступени.


Рис. 2. Схема установки трехступенчатого ионирования с предварительным известкованием и коагуляцией.
1—It-см. под рис. 1; 20 —бак раствора коагулянта; 21 — дозатор коагулянта; 22 — мешалка известкового молока; 23 — насос известкового молока; 24 — дозатор известке во го молока.

Прошедшая осветлители вода фильтруется в однопоточных осветительных фильтрах, загруженных дробленым антрацитом. Применение дешевого и недефицитного антрацита обусловлено тем, что при прохождении через такой фильтр вода практически не обогащается кремнекислотой и другими солями и таким образом ионная нагрузка фазы обессоливания не увеличивается. Взрыхление осветлительных фильтров производится коагулированной водой, подаваемой в фильтры из баков коагулированной возы специальным насосом. Кроме того, для более полного удаления загрязнений в фильтры может подаваться сжатый воздух.
После осветлительных фильтров вода последовательно проходит Н-катионитовые фильтры I ступени, фильтры, загруженные активированным углем, анионитовые фильтры I ступени, декарбонизатор, Н-катионитовые фильтры II ступени, анионитовые фильтры II ступени, Н-катионитовые фильтры III ступени и анионитовые фильтры III ступени.

Н-катионитовые фильтры I ступени служат для обмена всех катионов, имеющихся в осветленной воде, на катион водорода, содержащийся в отрегенерированном катионите, В результате такого обмена в фильтрате появляется эквивалентная концентрация кислот (в соответствии с имеющимися в осветленной воде анионами SO42-; С1

; МОз-; НCO3-; CO32-; HSi03-; Si032-. Катионит насыщается катионами водорода в результате периодических регенераций его раствором серной кислоты. Возможно применение для регенерации и раствора соляной кислоты, но поскольку соляная кислота дороже серной, применение ее должно быть оправдано экономически.
Анионитовые фильтры I ступени, загруженные слабоосновным анионитам, служат для обмена анионов сильных кислот (H2SO4; НС1; HNO3), образовавшихся при Н-катионировании осветленной воды, на гидроксильный ион (ОН-), содержащийся в анионите. Анионы слабых минеральных кислот (Н2СО3; H2S1O3) слабоосновным анионитом в общем не поглощаются, и среднее их содержание в воде до и после анионитовых фильтров I ступени остается неизменным. Углекислота в начале фильтроцикла слабоосновным анионитом поглощается, однако к концу его она полностью вытесняется в фильтрат анионами сильных кислот, для задержания которых и предназначена эта ступень анионирования. Наличие в анионите обменных ОН-ионов достигается периодической его регенерацией раствором едгого натра. С целью экономии этого реагент ι целесообразно регенерацию слабоосновного анионита производить щелочными водами, прошедшими при регенерации сильноосновной анионит, т. е. проводить последовательный пропуск щелочи через фильтры с сильноосновным и слабо- основным анионитом.
Декарбонизатор (10), служащий для удаления свободной углекислоты, образовавшейся в обрабатываемой воде в результате ее Н-катионирования, предназначен для создания более благоприятных условий при поглощении кремниевой кислоты высокооскозным анионитом в анионитовых фильтрах 11 ступени. Угольная кислота, если не удалить ее, хорошо поглощается сильноосновным анионитом. В результате этого емкость поглощения анионита по кремниевой кислоте уменьшается и, кроме того, требуется увеличение расхода едкого натра для удаления углекислоты из анионита при регенерации.
Расположение декарбонизатора между анионитовыми фильтрами I ступени и Н-катионитовыми фильтрами II ступени имеет определенные преимущества, так как позволяет повторно использовать отмывочные воды анионитовых фильтров II и III ступеней- путем сброса их в бак декарбонизованной воды. Имеющиеся в этих водах ионы Na+ будут поглощены Н-катионитовым фильтром II ступени и таким образом их влияние на эффективность работы анионитовых фильтров II ступени исключается.
Н-катионитовые фильтры II ступени предназначены для обмена на катион водорода всех катионов, не поглощенных Н-катионитовыми фильтрами I ступени или попавших в обрабатываемую воду из анионитовых фильтров I ступени вследствие преждевременного включения последних в работу после отмывки или старения анионита и т. л. Такими катионами являются главным образом катионы натрия.
Анионитовые фильтры II ступени загружаются сильноосновным анионитам и предназначаются для удаления из обрабатываемой воды кремниевой кислоты с помощью обмена анионов этой кислоты на гидроксильные ионы анионита. Одновременно происходит и удаление из воды тех количеств свободной углекислоты, которые остались после декарбонизации и образовались при обработке воды в Н-катионитовых фильтрах II ступени.

Технологическая схема обессоливания воды

Обессоливание – это процесс снижение общего содержания солей до регламентируемых значений.

Осветленная вода, поступающая на установку, проходит химическое обессоливание методом ионного обмена на Н-катионитовых и анионитовых фильтрах с декарбонизацией воды после Н-катионитовых фильтров.

Установка работает по схеме частичного химического обессоливания и состоит из Н-катионитовых фильтров, анионитовых фильтров и декарбонизатора. По фронту каждого фильтра расположены трубопроводы и арматура, позволяющая производить переключения в соответствии с производственными операциями. На выходе из фильтров имеются пробоотборные точки для отбора воды или регенерационного раствора на анализ. На выходе из Н-катионитовых фильтров установлена смололовушка для улавливания смолы в случае ее выноса через нижнее дренажное устройство.

Обработка воды методом ионного обмена основана на способности некоторых, практически нерастворимых в воде веществ, называемых ионитами (смолами) вступать в ионный обмен с растворимыми в воде солями. Для этого обрабатываемая вода пропускается через фильтры, загруженные ионитами. Проходя между зерен ионита, обрабатываемая вода обменивает часть ионов, растворенных в ней, на эквивалентное количество других ионов, которыми ионит периодически насыщается при регенерации. Ионит, отрегенерированный раствором серной кислоты и способный обменивать ион Н + на эквивалентное количество катионов обрабатываемой воды, называется катионитом, а процесс катионированием. Ионит, отрегенерированный раствором щелочи и способный обменивать ион ОН – на эквивалентное количество анионов обрабатываемой воды, называется анионитом, а процесс анионированием.

Полный рабочий цикл фильтров состоит в последовательном проведении следующих операций (рисунок 4)

Рисунок 4 – Рабочий цикл фильтров

На остаточное содержание поглощаемых ионов в воде (фильтрате), на емкость поглощения значительное влияние оказывают следующие факторы:

  • – температура исходной воды – чем она выше, тем выше ёмкость поглощаемых ионитов и лучше качество получаемой воды. Но повышение температуры ограничивается стойкостью ионитов и хим. Защитных материалов оборудования и трубопроводов. Температура не должна превышать 40-45°С;
  • – скорость фильтрования – чем она меньше (до определенного значения), тем меньше остаточное содержание ионов и выше емкость поглощения;
  • – отношение высоты фильтрующего слоя к диаметру фильтра (h/d). С увеличением этого отношения при неизменной линейной скорости обрабатываемой воды увеличивается емкость поглощения, улучшается качество получаемой воды. Высота слоя ограничивается конструктивными особенностями фильтра и потерей напора при фильтровании;
  • – диаметр зерен ионита – чем он меньше, тем больше обменная способность и скорость обмена, но и тем больше его сопротивление фильтрованию и возможность неравномерного прохода воды и растворов по сечению фильтра.

Взрыхление ионита производится потоком воды снизу вверх и его оседание в течение шести минут. Этот процесс проводят для:

  • – удаления из катионита механических загрязнений, продуктов разрушения зерен катионита – мелочи;
  • – разрушение свищей и каналов, которые проделала вода в толще смолы, т.е. она становится однородной по своему составу, что обеспечивает равномерную обработку ее регенерационным раствором. Некачественное проведенное взрыхление может снизить полноту проведенной регенерации, что в конечном итоге приведет к снижению фильтроцикла. Контроль за качеством взрыхления ведется отбором проб на линии сброса взрыхляющей воды, в которой не должно быть рабочих зерен катионита.

Уплотнение ионита производится кратковременной подачей большого потока воды снизу вверх так, чтобы весь объем смолы одновременно поднять и прижать к инверту, расстояние между ними должно отсутствовать. Этот процесс проводят для:

  • – исключения возможности неравномерного прохода регенерационного раствора по сечению фильтра между зерен ионита, вероятность этого тем выше, чем меньше диаметр зерен ионита. С другой стороны, чем меньше диаметр зерен ионита, тем легче уплотнить смолу. Некачественно проведенное уплотнение не допускается, т.к. не будет ионообмена между регенерационным раствором и ионитом и регенерация не пройдет;
  • – удаления продуктов разрушения зерен ионита – мелочи.

Установление работоспособности ионита производится пропуском регенерационного раствора через него. На качество регенерации значительное влияние оказывают следующие факторы:

  • – удельный расход и качество реагентов на регенерацию. С увеличением удельного расхода (до определенного значения, чтобы не было перерасхода) возрастает обменная емкость;
  • – скорость пропуска регенерационного раствора и его температура;
  • – направление потока регенерационного раствора (прямоточные и противоточные регенерации).

Отмывка ионита от избытка регенерационного раствора и продуктов регенерации производится в два этапа:

  • – первый этап по линии регенерации;
  • – второй этап – доотмывка по линии работы.

Осветленная вода после механических фильтров поступает в бак, откуда насосами осветленная вода подается на Н-катионитовые фильтры, которые состоят из двух корпусов и предназначенных для поглощения из обрабатываемой воды катионов Са 2+ , Мg 2+ , Nа + , с заменой поглощаемых катионов на эквивалентное количество обменных катионов Н + , содержащихся в катионите. В фильтрах поз. 11/2,4,5,6 первый корпус загружен сильнокислотным катионитом марки КУ-2-8 высота загрузки 1,7м, второй корпус сильнокислотным катионитом марки С-600 объем загрузки 29,5 м 3 и инертом марки IF-62 объем загрузки 6,5м 3 . Эскиз 2 корпуса Н-катионитового фильтра представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Эскиз 2 корпуса Н-катионитового фильтра

При прохождении осветленной воды через катионит происходят следующие процессы:

  • – распад бикарбонатов с выделением угольной кислоты;
  • – поглощение катионов Са 2+ , Мg 2+ , Nа + с образованием минеральных кислот, содержание которых в Н-катионированной воде эквивалентна содержанию сульфатов, хлоридов, нитратов в обрабатываемой воде;
  • – образование слабой кремниевой кислоты при наличии растворенных силикатов в обрабатываемой воде.

Все эти процессы можно выразить следующими реакциями:

HR + NaCl = NaR + HCl

где HR – работоспособный катионит и R – нерастворимая его часть, CaR2, MgR2, NaR – истощенный катионит.

В фильтрате появляются минеральные кислоты (серная, соляная, угольная, кремниевая и др.), которые обуславливают кислотность Н-катионированной воды. В процессе работы на Н-катионитовых фильтрах периодически ведется аналитический контроль за качеством фильтрата, который должен иметь следующие показатели:

  • – кислотность – не более 5,0 мг-экв/дм 3
  • – содержание натрия – не более 1,0 мг/дм 3

Процесс поглощения катионов зависит от их активности. Из-за различной активности катионов поглощение их катионитом происходит избирательно. Более активные к обмену катионы способны вытеснять из катионита менее активные. Для сильнокислотных катионитов справедлив так называемый ряд селективности поглощения, где по своей активности, способности вступать в обмен с катионитом, содержащиеся в воде катионы, располагаются в порядке убывания:

Ca 2+ > Mg 2+ > K + > NH 2+ > Na + > H +

В данном ряду каждый предыдущий ион способен вытеснять последующий и по мере истощения катионита катион Ca 2+ , содержащийся в обрабатываемой воде, способен вытеснять катион Na + , ранее поглощенный катионитом. Проскок катиона Na + служит сигналом, что катионит истощается и при содержании его в фильтрате срабатываемого фильтра 1 мг/дм 3 и более или при снижении кислотности на 0,2-0,3 мг-экв/дм 3 по сравнению с кислотностью работающих фильтров, данный фильтра отключается на регенерацию и дальнейшая его работа не допускается.

В процессе работы фильтров, примерно в середине фильтроцикла, может произойти значительное снижение нагрузки на них по осветленной воде, т.к. катионит КУ-2-8 в первом корпусе уплотняется, сопротивление возрастает и как следствие снижается расход. В этом случае проводят промежуточное взрыхление первого корпуса, которое проводят так же как обычное взрыхление, но продолжительность его снижается до 60 минут, затем проводят отмывку катионита до регламентных показателей и далее оба корпуса фильтра включаются в работу.

После фильтров Н-катионированная вода поступает в декарбонизаторы, загруженные кольцами «Паля», для удаления свободной угольной кислоты, выделившейся при распаде бикарбонатов в процессе прохождение через Н-катионитовые фильтры. Растворимость газа в воде прямопропорциональна парциальному давлению над водой. Создавая над поверхностью воды возможно более низкое парциальное давление углекислоты, можно свести до минимума её содержание в воде. Для этого воду продувают встречным потоком воздуха, подаваемого вентиляторами. Углекислоту удаляют для того, чтобы снизить корродирующее действие на оборудование и уменьшить нагрузку по анионам на анионитовые фильтры, предназначенные для извлечения из воды кремниевой кислоты. При соприкосновении потока воздуха, подаваемого снизу, и потока воды, подаваемого сверху, углекислота переходит из воды в воздух и вместе с ним через брызгоотделитель, где освобождается от капель воды, выбрасывается в атмосферу. Из декарбонизатора вода с содержанием углекислоты не более 5,0 мг/дм 3 самотеком поступает в баки. Из баков насосами декарбонизированная вода подается на анионитовые фильтры, каждый из которых загружен:

  • – низкоосновным анионитом марки А100-DL объем загрузки 17 м 3 ;
  • – высокоосновным анионитом марки А600-DL объем загрузки 11 м 3 ;
  • – инертом марки IF-62 объем загрузки 6,5 м 3 .

Низкоосновный анионит, как более легка смола, находится сверху и предназначен для поглощения анионов сильных минеральных кислот SO 2- , NO 2- , NO 2- , Cl – , присутствующих в Н-катионированной воде с заменой поглощаемых анионов ОН – , содержащихся в анионите, с образованием воды. Низкоосновный анионит способен к реакциям обмена только в кислой среде. Процессы, протекающие при этом, можно выразить следующими реакциями:

ROH + HCl = RCl + H2O

где ROH – условное обозначение работоспособного анионита, RCl, R2SO4, RNO3, RNO2 – истощенный анионит.

Процесс поглощения анионов зависит от их активности. Из-за различной активности анионов поглощение их анионитом происходит избирательно. Более активные к обмену анионы способны вытеснять из анионита менее активные. Для низкоосновных и высокоосновных анионитов существует для каждого свой ряд селективности поглощения, где по своей активности, способности вступать в обмен с анионитом, содержащиеся в воде анионы, располагаются в порядке убывания.

Для низкоосновных анионитов справедлив следующий ряд селективности:

SO 2- > J – > NO – > Cl –

В данном ряду каждый предыдущий анион способен вытеснять последующий и по мере истощения анионита анион SO 2- , содержащийся в обрабатываемой воде, способен вытеснить анион Cl – , ранее поглощенный анионитом.

Высокоосновный анионит способен к реакциям обмена в любой среде, он поглощает из воды анионы как сильных, так и слабых кислот. На практике сильноосновный анионит применяется главным образом для поглощения анионов слабых кислот. Процессы, протекающие при этом, можно выразить следующими реакциями:

ROH + HCl = RCl + H2O

где RHCO3, RHSiO3 – истощенный анионит.

Для высокоосновного анионита ряд селективности выглядит следующим образом:

NO – > Cl – > HCO – > HSiO –

По мере истощения анионита анион HCO – , содержащийся в обрабатываемой воде, способен вытеснить анион HSiO – , ранее поглощенный анионитом. Проскок аниона HSiO – служит сигналом, что анионит истощается и при содержании его в фильтрате более 0,15 мг/дм 3 данный фильтр отключается на регенерацию и дальнейшая его работа не допускается. В процессе работы на анионитовых фильтрах периодический ведется аналитический контроль за качеством фильтрата, который должен иметь следующие показатели:

  • – щелочность общая – не более 0,15 мг-экв/дм 3
  • – содержание кремниевой кислоты – не более 0,15 мг/дм 3

При проскоке катионов Na + после Н-катионитовых фильтров больше установленной нормы резко повышается щелочность фильтрата после анионитовых фильтров вследствие следующих реакций:

ROH + NaCl = NCl + NaOH

Образующийся NaOH вызывает противоионный эффект, т.к. ионы ОН – способствуют регенерации и вытесняют ионы кремниевой кислоты, ранее поглощенные анионитом, в фильтрат.

Обессоленная вода после анионитовых фильтров поступает в баки, откуда насосами подается потребителям. Потребителями обессоленной воды являются агрегаты аммиака №5,6,7 (приготовление питательной воды), агрегаты метанола, установка приготовления аммиачной воды цеха №13 и установка КФС цеха №10.

Обессоленная вода представляет собой жидкость без цвета, запаха и вкуса. Пожаровзрывобезопасна, не токсична, химическая формула Н2О.

Качество обессоленной воды:

  • – жесткость общая – не более 0,005 мг-экв/ дм 3
  • – щелочность общая – не более 0,15 мг-экв/ дм 3
  • – массовая концентрация кремниевой кислоты – не более 0,15 мг/дм 3
  • – массовая концентрация железа – не более 0,05 мг/дм 3
  • – удельная электропроводность при температуре 20°С – не более 5 мкСим/см
  • – рН – 6,0-8,0
  • – солесодержание – не более 3 мг/дм 3

Обессоливание воды: системы и методы

Пресная вода – один из самых востребованных ресурсов на планете, и ее ценность возрастает с каждым годом.
Присутствующие в составе соли металлов, представители микрофлоры и растворенные минералы обладают различными воздействием на человеческий организм. Регулярное употребление воды с повышенным содержанием солей влечет за собой печальные последствия – от ухудшения внешнего вида до развития опасных болезней. Поэтому проводят обессоливание воды, снижая концентрацию вредных добавок до установленного минимума. Для этого используют специальные многоступенчатые фильтры и сложные промышленные установки, представленные в широком ассортименте в нашем каталоге.

Основные методы обессоливания воды, их особенности

Выделяют два вида снижения удельной доли солей металлов в воде – полный и частичный.

Полностью удалить вредные добавки можно с помощью следующих способов:

  • Дистилляция (с нагревом) – давно известна, достаточно проста в реализации. Из недостатков отмечают высокую стоимость специального оборудования (электрических и паровых дистилляторов) и дополнительные расходы на оплату энергии, затрачиваемой на нагрев.Зато для проведения дистилляции не требуется никаких реагентов.
  • Ионный обмен – простой, надежный, быстрый и оправданный экономически. Степень деминерализации регулируется в зависимости от поставленных целей. Для метода используют полимеры (смолы) с подвижным ионом в составе. Такие реагенты вступают в реакцию с растворенными солями, притягивая их к себе по принципу магнита (ловушки). Разбухшие гранулы смолы способны самостоятельно восстанавливаться, подлежат очистке, рассчитаны на многократное применение. В целях сохранения экологии отработанные реагенты подлежат утилизации.
  • Электродиализ – через жидкость пропускают электрическое поле, благодаря чему происходит разделение анионов и катионов. Требует монтажа сложных установок и высоких затрат на обслуживание систем.
  • Мембранный обратный осмос – отличается высокой эффективностью и универсальностью применения. Отлично подходит для бытовых и промышленных нужд. Характеризуется небольшими затратами энергии, необходимой для обслуживания установок. Позволяет получить на выходе качественно очищенную воду с великолепными органолептическими показателями. Осмотическая система обессоливания водыработает так: жидкость пропускают сквозь мембраны под определенным давлением. После этого ее можно обогащать, вводя полезные минеральные добавки.

Частичное обессоливание направлено на снижение концентрации солей, однако их определенная часть остается в воде после очистки. Для этого проводят известкование, катионирование, баритовое умягчение либо вымораживание. Такие способы идеально подходят для производственных целей, а катионирование – для использования воды в быту.

Методику подбирают индивидуально для каждого случая, в зависимости от масштабов очистки, исходного состава воды и бюджета, выделенного на очистку.

Как обессолить воду в быту?

Для повседневных нужд требуется гораздо меньше воды, чем для промышленного цеха. Учтите, что установленные на одного человека нормы (около 400 литров за сутки) подразумевают общее потребление. Для приготовления пищи и напитков используют гораздо меньший объем.

Вот простейшие способы бытового обессоливания:

  1. Вымораживание (холодная дистилляция) – требует затрат сил и времени. Талая вода обладает прекрасным вкусом, однако заготовить ее заранее в больших количествах не удастся из-за повышенной трудоемкости метода.
  2. Выпаривание (опреснение)- подходит для любой (даже океанической) воды. В процессе медленного кипения соли оседают на дно сосуда, а скопившийся конденсат употребляют для питья. Минусами способа считают низкую результативность и невысокую скорость опреснения.

Если вам необходимо в сжатые сроки получить для бытовых нужд жидкость, лишенную вредных солей, предлагаем использовать фильтры обессоливания водыили мини-системы комплексной очистки. Подобрать модель с подходящими характеристиками вы сможете в нашем каталоге. Хотя они требуют регулярной замены картриджей, зато простые в монтаже и практическом применении.

Ссылка на основную публикацию