Технологии умягчения воды

Требования к технической воде

Требования к качеству технической воды централизованно не регламентируются, а устанавливаются условиями её использования применительно к конкретным производственным или хозяйственно-бытовым целям. В технической воде в зависимости от направления ее использования может регламентироваться содержание некоторых примесей, например: твёрдых взвешенных веществ, солей жёсткости, pH и других. Однако, устанавливаемые нормы примесей на техническую воду, как правило, значительно проще и дешевле достичь, чем очистить ее до санитарно-гигиенических норм, предъявляемых к питьевой воде.

Следует отметить, что кроме технической воды всегда требуется вода и для хозяйственно-бытового потребления, а поэтому необходима прокладка и эксплуатация двух параллельных водопроводных систем: отдельно для питьевой и технической воды. При этом обычно, обслуживание водопровода технической воды требует значительно более частого ремонта из-за забивания труб осадками, твёрдыми взвесями, ржавчиной и прочими примесями. Все это приводит и к более частой замене труб, насосов и других сантехнических устройств.

Однако, следует особо отметить, что существует целый ряд производств, на которых предъявляются высокие требования к качеству технической воды, например, используемой: в фармацевтической, электронной промышленности, а также при производстве тепла и электроэнергии и на некоторых других производствах. Для таких производств требуются довольно мощные системы водоподготовки и водоочистки. Но такую воду следует называть скорее технологической водой.

Особенно высокие требования предъявляются к технологической очищенной воде для пищевых производств.

18 Умягчение воды – процесс удаления солей жесткости. Это один из важнейших этапов промышленной водоподготовки. Но и при бытовом использовании жесткая вода может стать серьезной проблемой.

· жесткая вода сокращает срок службы бытовой техники и сантехнического оборудования;

· не рекомендуется использовать воду с повышенным содержанием солей жесткости для приготовления пищи, так как это небезопасно для здоровья;

· жесткая вода, используемая для купания, делает волосы тусклыми и сушит кожу;

· повышенная жесткость воды приводит к перерасходу моющих средств при стирке и мытье посуды.

Вода в системах централизованного водоснабжения, естественно, проходит предварительную очистку. Но практически повсеместно требуется дополнительное смягчение воды.

Жесткой воду делают катионы (положительно заряженные ионы) кальция и магния. Влияние других металлов на жесткость воды незначительно. Поэтому, снижение жесткости воды подразумевает в первую очередь удаление этих примесей.

Заметим также, что жесткость вода воды зависит от содержания ионов щелочноземельных металлов на площади водосбора. Вот почему в одних регионах проблем с жесткостью воды практически нет, в других же они очень серьезны.

Существуют технологии определения жесткости воды. Но в домашних условиях можно обойтись и без лабораторных исследований. Если на стенках и нагревательных элементах чайника образуется накипь, а на посуде невооруженным глазом виден белый налет, и даже после кипячения вода имеет неприятный, горький или солоноватый привкус, значит, умягчение воды необходимо.

Жесткая вода вредна не только для чайника. Водонагреватели и газовые колонки, стиральные и посудомоечные машины, словом, любая техника, в которой происходит нагрев воды, страдает от ее излишней жесткости.

Образование накипи снижает и эффективность систем отопления. Причем, влияние может быть очень значительным. Накипь не только повышает расход энергии на отопление, но и быстро приводит в негодность элементы системы.

Для умягчения воды используются различные методы, химические и физические.

В промышленной водоочистке распространены реагентные методы умягчения воды: известкование и содо-известк

Фильтры для умягчения воды, полифосфатный и ионообменный

ование. Суть методов – в добавлении в воду реагентов: негашеной извести в первом случае или смеси негашеной извести и соды.

Эти технологии используются только для получения технической воды, для питьевой воды они не приемлемы.

Еще один промышленный способ смягчения воды – нанофильтрация. К нанотехнологиям этот термин, к счастью, никакого отношения не имеет. Под нанофильтрацией понимается использование мембранных фильтров. Технология сходна с обратноосмотической фильтрацией, но уступает ей по степени очистки и обессоливания.

В квартирах и коттеджах высокий уровень очистки и умягчения воды обеспечивают системы обратного осмоса. Но для очистки воды для бытовых нужд эта система может оказаться слишком затратной.

Поэтому, фильтры обратного осмоса в домах и квартирах обычно применяются для очистки питьевой воды. А смягчение воды для бытовых нужд производится магнитными, электромагнитными, полифосфатными или ионообменными фильтрами.

Технологии магнитного и электромагнитного умягчения воды заслуживают отдельного упоминания. В их основе лежит тот факт, что под воздействием магнитного поля структура воды изменяется так, что соли жесткости уже не способны осаживаться на трубах и нагревательных элементах в виде накипи. Удаления солей из воды при этом не происходит, эта задача перекладывается на фильтр грубой очистки.

Отношение к магнитному умягчению воды неоднозначное. В одних источниках его объявляют чуть ли не панацеей, в других – называют шарлатанством. Для получения питьевой воды эти фильтры не используются. А вот для защиты от накипи газовых колонок, отопительных котлов, стиральных и посудомоечных машин многие мастера советуют использовать именно такие фильтры-умягчители.

Фильтры на основе ионообменных смол жарких споров не вызывают. Это недорогая и достаточно эффективная технология умягчения воды, которая используется и в промышленности, и в быту.

Основные способы снижения жесткости воды представлены в этом видеоролике.

19 Эта технология применяется при подготовке энергетической воды, изъятии тяжелых металлов из воды, а также органических и неорганических загрязнителей, которые находятся в воде в ионном состоянии.

Ионообменная технология включает стадии:

- катионирования (удаление катионов);

- анионирование (удаление анионов).

Для достижения глубокого обессоливания воды используют фильтры смешанного действия, в которые загружается смесь катионита и анионита. Как правило, на ионообменные установки подают воду, которую предварительно умягчают реагентным методом.

Принципиальная технологическая схема ионообменного обессоливания воды приведенная на рис. 3.

Преимущество ионного обмена - простота процесса. Недостаток - необходимость переработки и утилизации кислых и щелочных стоков, а также утилизации засоленных стоков после нейтрализации.

Любой ионообменный процесс - периодический. Ионообменный фильтр работает до насыщения его ионами, а потом направляется на регенерацию, перед которой через ионообменный материал пропускают воду (напором) для вспушивания ионита. Потом через него пропускают регенерационные растворы: для катіоніту - NаСl, Н₂SО₄, НСl с концентрациями кислот 7-8 %, NаСl используют насыщенный; для анионита - щелочь с концентрацией 4 %.

После регенерации ионит промывают водой от избытка регенерационного раствора. После промывки ионит пригоден для повторного использования.

Фильтр смешанного действия регенерируют противоположными потоками щелочи и кислоты.

Расход регенерационных растворов одинаковый.

Процесс регенерации для фильтров смешанного действия основан на том, что использованный анионит легче катионита, поэтому при вспушивании анионит собирается вверху, а катионит - внизу.

Данная технология обессоливания воды предусматривает двухступенчатое катионирование и двухступенчатое анионирование. Этот подход реализуется для обеспечения более полного обессоливания воды и уменьшения расходов реагентов на регенерацию ионообменных материалов.

Низкоосновные аниониты легче регенерируются щелочью по сравнению с высокоосновными, что позволяет применять реагенты низких концентраций при небольшом избытке реагента (небольшом удельном расходе).

Такая же закономерность и при регенерации слабокислотных и средней силы катионов по сравнению с сильнокислотными.

Многозарядные ионы удаляются с сильнокислотного катионита значительно тяжелее, чем однозарядные, поэтому на І стадии катионирования целесообразно использовать слабокислотные и средней силы катиониты в Н+-форме. На этих ионитах задерживаются катионы Са²⁺ и Мg²⁺; на ІІ стадии применяют сильнокислотные катиониты, которые сорбируют Nа⁺, К⁺, NН₄⁺,...

Если постоянная жесткость воды высокая на І стадии катионирования используют сильнокислотные катиониты, так как при этих условиях слабокислотные и средней силы катиониты плохо сорбируют ионы Са²⁺ и Мg²⁺.

Если на І стадии используют сильнокислотные катиониты, то двухступенчатое катионирование является целесообразным, так как дает возможность значительно сократить расход реагента на регенерацию катионных фильтров ІІ ступени, на которые сорбируются однозарядные катионы. Для десорбции К⁺ удельный расход реагента в 2-3 раза меньше, чем для многозарядных катионов.

При катионировании воды катиониты используют в Н⁺-форме, которая приводит к подкислению воды.

На І стадии анионирования целесообразно использовать низкоосновные аниониты, которые эффективно связывают сильные и средней силы кислоты:

П - NН₂ + НС1 ↔ П - NН₃⁺С1^-.

На ІІ стадии анионирования применяют высокоосновные аниониты для извлечения из воды анионов слабых кислот:

2П - N⁺(СН₃)₃ОН^- + Н₂SіО₃ ↔ (П - N⁺(СН₃)₃)₂SіО₃^2- + Н₂О.

Для глубокого деионирования воды используют фильтры смешанного действия (сильно кислотные катиониты и высокоосновные аниониты).

Дата добавления: 2017-01-14