Поект обладнання для очищення води для теплофонаційної мережі

     Таблиця 2.2 – Вимоги до якості води для підживлення теплообмінних апаратів оборотного водопостачання.

 

 

     Визначаємо  потрібну якість води, яку необхідно  очистити. За завданням Ж = 5 мгекв/л; Щ = 4 мгекв/л. Потрібні характеристики визначаємо за нерівністю:

     

,          (2.4)

     де  Ж – жорсткість вихідної води,  мгекв/л;

Щ –  лужність вихідної води, мгекв/л;

І_к – карбонатний індекс, мгекв/л.

      Значення  карбонатного індекса залежить від  температури. При температурі  карбонатний індекс дорівнює 1,5 мгекв/л.

      Так як , то нерівність матиме наступний вигляд:

     підставляємо  числові значення:

     

     Перетворюємо  цю нерівність у квадратне рівняння:

     

     Знаходимо 2 кореня рівняння:

     

     Проаналізувавши та порівнявши ці два корені бачимо, що другий, тобто  мгекв/л є дійсним. Отже, приймаємо  мгекв/л.

     Характеристики  очищеної води розраховуються за формулами:

     

,        (2.5)

     

,         (2.6)

     Тоді, мгекв/л; мгекв/л.

     Враховуючи  те, що солевміст дорівнює 500 мг/кг, що менше показника 1000 мг/кг, то його розраховувати  не треба, томущо вимоги до нашої води такі самі, як і для вод, що призначені для споживання. Всі ці води постачаються з міського водопроводу, перед передачею в який вона вже пройшла початкове очищення. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 ОБГРУНТУВАННЯ  ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИСТКИ ВОДИ. 

      Для очищення води, яка використовується для підживлення міських мереж  будемо використовувати карбоксильні катіоніти.

      Іонітні та іонообмінні методи очищення води з’явилися в 30х роках 20 століття.

      Катіоніт  – це іонообмінна смола, яка має  можливість обмінювати катіони, які знаходяться у розчині, на катіоніти, які знаходяться у дифузному прошарку катіоні та (катіоніти в іонообмінному середовищі).

      Іонообмінні смоли використовуються в технології водопідготування в основному для пом’якшення води, тобто для заміни катіонів Са²⁺ , Мg²⁺ , які знаходяться в вихідній воді на іони Na.

      Катіони жорсткості вихідної води вилучаються, щоб вилучити накипоутворення в  мережі водопостачання, на поверхнях  котлів, а також щоб виключити  різні захворювання по відкладанню солей. В процесі вилучення цих катіонів відбувається також вилучення Р_в, стронцію, Сd, які викликають підвищення кров’яного тиску та порушення різних елементів гомеостазу (тонус організму).

      При використанні катіонітів застосовують різні схеми очищення води. В залежності від того, яким катіонітом буде заряджений інообмінник, відрізняють:

1. водень- катіонування RH;

2. калій- катіонування  RK;

3. натрій- катіонування RNa;

4. кальцій- катіонування RCa.

      В даному випадку для очищення води будемо використовувати водень-катіонування на карбоксильному катіоніті:

      Ca(HCO₃)₂ +2RH = CaR₂ + H₂CO₃ 

H₂CO₃ = Н₂О + СО₂

      В оборотних циклах використання води, застосовують її корекційну обробку, з  метою зменшення накипоутворюючих компонентів кальцію та лужності.

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃+ H₂O + CO₂  

                      

Карбоксильні  катіоніти:

2 RCOOH + Ca = (RCOO)₂Ca + H⁺

                  RCOOH + Ca(HCO₃)₂ = (RCOO)₂Ca + H₂CO₃

      Карбоксильні  мають таку можливість, що у розчинах нейтральних солей, вони неспроможні  до іонного обміну. У той же час при постачанні на них лужних компонентів солей, вони обмінюють катіони пропорційно замість аніонів лугу у вихідній воді. Таким чином , якщо на катіонообмінний фільтр з карбоксильним фільтром постачається вода, NaOH,  Ca(OH)₂ , то в разі проходження (фільтрації) такої води через катіонообмінну смолу, ми отримуємо чисту воду.

      Тобто цей клас карбоксильних катіонів найбільш необхідний для обробки  підживлюваної води оборотних циклів, для підживлення тепломереж, а  також для колекційного складу стоків. Перевагою цього типу катіонообмінних смол є те, що вони здатні на обробку води при підвищених температурах вихідної води (до 160 ⁰С).

      При використанні карбоксильних катіонітів в практиці в якості регенеранту більшою частиною використовують розчини H₂SO₄ (1,5 – 3%).

RCa + H₂SO₄ = 2 RH + 2H₂O + CaSO₄

                                                         CaSO₄ · 2H₂O

      Кристалізується у розчині у вигляді гіпсу.

      Використання  карбоксильних катіонітів у технології водопідготування дозволяє значно розширити діапазон застосування іонітних схем знесолення води,  реалізувати ряд схем очищення води, які значно економічні, ніж при застосуванні тільки багатофункціональних сильно кислотних катіонітів.

      В схемах знесолення води карбоксильні катіоніти використовуються в якості загруження водень-катіонітних фільтрів.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 ВИБІР  ТИПІВ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ  ВОДИ 

     Для очищення стічних вод у наш  час відомо багато методів, кількість  яких з розвитком техніки безперервно  збільшується. Той чи інший метод слід вибирати на основі якісної технічної характеристики стічних вод, попередніх рішень з органами Держнагляду на стадії прийняття рішення про спорудження очисних споруд або про реконструкцію підприємств. Крім того, необхідно оцінювати різні методи на основі порівняння техніко-економічних показників.

     Для очищення стічних вод для підживлення тепломережі застосовується водень-катіонування на карбоксильному катіоніті. При цьому використовуємо водень-катіонитні фільтри, які дозволюять значно зменшити жорсткість та лужність вихідної води.

     При роботі водень-катіонитних фільтрів необхідно:

• визначити сумарну концентрацію та , а також в мгекв/л у воді;
• підготувати нейтралізатор та каналізаційну мережу до прийому кислих промислових вод;
• відрегенерувати катіоніт Н₂SO₄ при вартості кислоти 20 кг 100%  Н₂SO₄ на 1 м² завантаженого катіоніту. Концентровану кислоту треба подавати безперервно, одночасно з подачею води, або у вигляді приготованого 1 – 1,5 % розчину. При використанні концентрованої кислоти до фільтру спочатку подають воду з лінійною швидкісттю 9 – 10 м/год, а потім кислоту, збільшуючи її кількість до концентрації 1 – 1,5 % на вході до фільтру за електричним вказівником концентрації.
• по закінченні вводу необхідної кількості кислоти продовжують подачу води, необхідної для відмивання катіоніту до зниження жорсткості відмивочної води до 0,2 – 0,3 мгекв/л та кислотності до 3,5+ , де – вміст їх у вихідній воді в мгекв/л.

     Якщо  фільтр після регенерації повинен  бути виведений у резерв, то відмивання переривають при жорсткості води 0,4 – 0,5мгекв/л та закінчують перед  включенням фільтра до робити.

     Після перших 5 – 7 фільтроциклів, протягом яких забезпечується нормальне обслуговування та експлуатація фільтрів, необхідно:

1. встановити залежність кінцевої жорсткості катіонованої води  (середньої за фільтроцикл) та гідравлічного опору фільтра від його гідравлічного навантаження;
2. встановити оптимальні витрати кислоти на регенерацію катіоніта.

       Після іонообмінної смоли, регенерованої  кальціонованою сіллю отримуємо  розчини Н₂СО₃, які відносно легко можуть бути вилучені із води шляхом їх декарбонізації.

       Для декарбонізації води використовують апарати, які називають декарбонізаторами. Вони завантажуються кільцями Рашига. Це маслоз’ємна насадка, яка дозволяє підвищити контакт двох фаз.

       Для віддувки Н₂СО₃ через прошарок води, яка просувається зверху-вниз, пропускають повітря з витратами 15 – 40 м³/м³ води.

       Висота  насадки залежить від конструкції, вихідної концентрації Н₂СО₃  від температури води та від поверхні насадки.

       Чим менший діаметр насадки, тим більша її поверхня, тим менший об’єм цієї насадки можна завантажити. Так як у промислових декарбонізаторах використовується проміжна насадка , її поверхня дорівнює 200 м³/м³ завантаження.

       Цей тип апаратів використовується для  вилучення Н₂СО₃ також після фільтрування води через карбоксильні катіоніти, тому що при цьому відбувається руйнування карбонатної жорсткості з видаленням Н₂СО₃.

       Ось чому при очищенні води для підживлення  тепломережі будемо використовувати  декарбонізатори.

       Заходи, необхідні для оптимальної роботи декарбонізаторів:

1. Для досягнення найбільш повного вилучення Н₂СО₃ із частково знесоленої води витрати повітря повинні бути не меншими, ніж      40 м³ на 1 м³ води.
2. При температурі вихідної води 20 – 25 ⁰С та витратах повітря 40 м³/м³ , залишковий вміст вугільної кислоти в декарбонізованій воді приймається не більше,  ніж 3 мг/л.
3. З метою запобігання декарбонізатора від корозії, його внутрішня поверхня повинна мати протикорозійний захист (покраска перхлорвініловим лаком, обладнання пластиком або захисними засобами).
4. Насоси, які подають декарбонізовану воду, повині встановлюватися кислотостійкими.