Водоподготовка

Исходные данные: река Ангара, город Ангарск.

Химический состав воды:

4.1 Сухой остаток: 116,0 мг/кг

Минеральный остаток: 87,7 мг/кг

Окисляемость по О₂: 2,8-6,7 мг/кг

Взвешенные вещества: 1,78 мг/кг

4.2 Жесткость: Ж₀ = 1,18 мг-экв/л

Ж_к = 1,11 мг-экв/л

Ж_нк = 0,07 мг-экв/л

4.3 Содержание ионов и окислов:

Ca²⁺ = 16,48 мг/кг NO₃^- = -

Mg²⁺ = 4,33 мг/кг NO₂^- = -

Na⁺ = 4,28 мг/кг SiO₃^2- = 0,68 мг/кг

HCO₃^- = 67,6 мг/кг Al₂O₃^- = -

SO₄^2- = 7,0 мг/кг Fe₂O₃⁺ = 17,0 мг/кг

Cl^- = 2,2 мг/кг

Наибольшее распространение в водогрейных котельных получило умягчение воды методом катионного обмена. При этом способе обработки воды снижение ее жесткости происходит в процессе фильтрования через натрий-катионитные фильтры. Катионит имеет свойство адсорбировать на своей поверхности положительно заряженные катионы различных веществ. В зависимости от активности катиона те или другие катионы в различной степени оседают на катионите. Наиболее активные катионы: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. Для очистки воды от солей жесткости необходимо убрать из воды катионы Ca²⁺ и Mg²⁺. Для этого вода, содержащая эти катионы, пропускается через слой катионита, на поверхности которого находятся катионы Na⁺. Происходит обмен катионами. Катионы Ca²⁺ и Mg²⁺ осаждаются на поверхности катионита, а катионы Na⁺ - переходят в воду. В результате количество солей жесткости в воде резко уменьшается. В ней появляются растворимые соли Na, которые не придают жесткость воде. Вода становится умягченной. Остаточная жесткость воды для водогрейных котлов допускается равной 0,1 мг-экв/л.

По мере истощения катионита, он начинает работать менее эффективно, появляется “проскок жесткости”. Фильтр необходимо остановить на регенерацию – восстановление обменной способности катионита. Регенерация Na-катионитных фильтров выполняется раствором NaCl в концентрации 5-10%. Регенерация происходит в три этапа:

а) взрыхление слоя катионита – выполняется током воды снизу-вверх через слой катионита с определенной скоростью;

б) собственно регенерация – раствор NaCl, концентрации 5-10%, пропускается через слой катионита, в результате чего катионы Ca²⁺и Mg²⁺, находящиеся на поверхности катионита, переходят в раствор, а катионы Na осаждаются на катионите. Таким образом, катионит заряжается катионами Na.

в) отмывка катионита – вода пропускается через слой катионита и смывает кусочки соли (NaCl). Вода подается сверху-вниз. Для приготовления подпиточной воды используется схема одноступенчатого натрий-катионирования. Целью расчета является определение размеров и количества натрий-катионитных фильтров, числа их регенераций в сутки и расхода поваренной соли NaCl на регенерацию фильтров.

4.4 Подбор Na-катионитных фильтров