Станции водоподготовки 7 страница

31. Расход 100 %-ной кислоты Р(н), кг, на одну регенерацию водород-катионитного фильтра надлежит определять по формуле

#G0

(16)

где а(н) - удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, определяемый по рис. 2 в зависимости от требуемой жесткости фильтрата.

Рис. 2. График для определения общей жесткости воды,

умягченной водород-катионированием

32. Объемы мерника крепкой кислоты и бака для разбавленного раствора кислоты (если разбавление ее производится не перед фильтрами) надлежит определять из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех и для регенерации двух фильтров при большем количестве.

33. Аппараты и трубопроводы для дозирования и транспортирования кислот следует проектировать с соблюдением правил техники безопасности при работе с кислотами.

34. Удаление двуокиси углерода из водород-катионированной воды или из смеси водород- и натрий-катионированной воды надлежит предусматривать в дегазаторах с насадками кислотоупорными керамическими размером 25х25х4 мм или с деревянной хордовой насадкой из брусков.

Площадь поперечного сечения дегазатора следует определять исходя из плотности орошения при керамической насадке 60 куб.м/ч на 1 кв.м площади дегазатора, при деревянной хордовой насадке - 40 куб.м/ч.

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу 15 куб.м воздуха на 1 куб.м воды. Определение напора, развиваемого вентилятором, следует производить с учетом сопротивления керамической насадки, принимаемого равным 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки, сопротивления деревянной хордовой насадки - 10 мм вод. ст. Прочие сопротивления следует принимать равными 30-40 мм вод. ст.

Высоту слоя насадки, необходимую для снижения содержания двуокиси углерода в катионированной воде, следует определять по табл. 5 в зависимости от содержания свободной

#G0 двуокиси углерода

г/куб.м, в подаваемой на дегазатор воде, определяемой

по формуле

#G0

(17)

#G0 где

- содержание свободной двуокиси углерода в исходной воде, г/куб.м;

Щ(о) - щелочность исходной воды, г-экв/куб.м.

Таблица 5

#G0Содержание в воде, подаваемой на	Высота слоя насадки в дегазаторе, м
дегазатор, г/куб.м	кислотоупорная керамическая	деревянная хордовая
		5, 2
	4, 7
	5, 1	6, 5
	5, 5	6, 8
	5, 7

35. При проектировании установок для умягчения воды последовательным водород-натрий-катионированием с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров следует принимать:

#G0 а) жесткость фильтрата

г-экв/куб.м, водород-катионитных фильтров по формуле

#G0

(18)

#G0 где

- содержание хлоридов и сульфатов в умягченной воде, г-экв/куб./м;

Щ(ост) - остаточная щелочность фильтрата водород-катионитных фильтров, равная 0, 7-1, 5 г-экв/куб.м;

(Na+) - содержание натрия в умягченной воде, г-экв/куб.м;

б) расход кислоты на " голодную" регенерацию водород-катионитных фильтров - 50 г на 1 г-экв удаленной из воды карбонатной жесткости;

в) при " голодной" регенерации " условную" обменную емкость катионитов по иону

#G0	(до момента повышения щелочности фильтрата) для сульфоугля СК-1- 250-300

г-экв/куб.м, для катионита КБ-4 - 500-600 г-экв/куб.м.

36. Для предупреждения попадания кислой воды на натрий-катионитные фильтры установок последовательного водород-натрий-катионирования, на случай регенерации водород-катионитных фильтров избыточной дозой кислоты, следует предусматривать подачу осветленной неумягченной воды в поток фильтрата водород-катионитных фильтров перед дегазатором.

37. Аппараты, трубопроводы и арматура, соприкасающиеся с кислой водой или фильтратом, должны быть защищены от коррозии или изготовлены из антикоррозионных материалов.

38. При параллельном водород-натрий-катионировании ионитные фильтры допускается при обосновании предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного ионирования.

39. Отработавшие регенерационные растворы ионитных умягчительных установок в зависимости от местных условий следует направлять в накопители, бытовую или производственную канализацию; надлежит также рассматривать возможность обработки концентрированной части вод для их повторного использования.

Отработавшие растворы перед сбросом в канализацию после усреднения надлежит при необходимости нейтрализовать. При этом получающиеся осадки карбоната кальция и двуокиси магния следует выделять отстаиванием и направлять в накопитель.

Осветленные растворы хлорида натрия (из сточных вод от регенерации натрий-катионитных фильтров) надлежит повторно использовать для регенерации натрий-катионитных фильтров (при необходимости после нейтрализации).

Приложение 8

Рекомендуемое

ОПРЕСНЕНИЕ И ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ

Ионный обмен

1. Обессоливание воды ионным обменом следует производить при общем солесодержании воды до 1500-2000 мг/л и суммарном содержании хлоридов и сульфатов не более 5 мг-экв/л.

Вода, подаваемая на ионитные фильтры, должна содержать, не более: взвешенных веществ - 8 мг/л, цветность - 30° и перманганатную окисляемость - 7 мг О/л.

Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.

2. Обессоливание воды ионным обменом по одноступенчатой схеме надлежит предусматривать последовательным фильтрованием через водород-катионит и слабоосновный анионит с последующим удалением двуокиси углерода из воды на дегазаторах.

Солесодержание воды, обработанной по одноступенчатой схеме, должно составлять не более 20 мг/л (удельная электропроводность - 35-45 мкОм/см), содержание кремния при этом не снижается.

3. При двухступенчатой схеме обессоливания воды следует предусматривать: водород-катионитные фильтры первой ступени; анионитные фильтры первой ступени, загруженные слабоосновным анионитом; водород-катионитные фильтры второй ступени; дегазаторы для удаления двуокиси углерода; анионитные фильтры второй ступени, загруженные сильноосновным анионитом для удаления кремниевой кислоты.

Солесодержание воды, обработанной по двухступенчатой схеме, должно быть не более 0, 5 мг/л (удельная электропроводность 1, 6 - 1, 8 мкОм/см) и содержание кремнекислоты - не более 0, 1 мг/л.

4. При трехступенчатой схеме обессоливания воды, в дополнение к схеме по п. 3, надлежит предусматривать третью ступень фильтров со смешанной загрузкой, состоящей из высококислотного катионита и высокоосновного анионита (ФСД).

Солесодержание воды, обработанной по трехступенчатой схеме, не должно превышать 0, 1 мг/л (удельная электропроводность 0, 3 - 0, 4 мкОм/см) и содержание кремнекислоты не более 0, 02 мг/л.

5. Водород-катионитные фильтры первой ступени следует рассчитывать согласно указаниям пп. 26, 27 прил. 7, дегазаторы - п. 34 прил. 7.

При обосновании водород-катионитные фильтры первой ступени следует предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного ионирования.

6. Для водород-катионитных фильтров второй ступени надлежит принимать: скорость фильтрования до 50 м/ч; высоту слоя катионита - 1, 5 м; удельный расход 100 %-ной серной кислоты - 100 г на 1 г-экв поглощенных катионов; емкость поглощения сульфоугля - 200 г-экв/куб.м; катионита КУ-2 - 400-500 г-экв/куб.м; расход воды на отмывку катионита после регенерации - 10 куб.м на 1 куб.м катионита. Отмывку следует производить водой, прошедшей через анионитные фильтры первой ступени.

Воду для отмывки катионитных фильтров второй ступени следует использовать для взрыхления водород-катионитных фильтров первой ступени и приготовления для них регенерационного раствора.

Продолжительность регенерации и отмывки водород-катионитных фильтров второй ступени следует принимать 2, 5-3 ч.

7. Площадь фильтрования F(1), кв.м, анионитных фильтров первой ступени следует определять по формуле

где Q(1) - производительность анионитных фильтров первой ступени, включая расход воды на собственные нужды последующих ступеней установки, куб.м/сут;

n(p) - число регенераций анионитных фильтров первой ступени в сутки, принимаемое 1-2;

v(1)- расчетная скорость фильтрования, м/ч, принимаемая не менее 4 и не более 30;

T(1) - продолжительность работы каждого фильтра, ч, между регенерациями, определяемая по формуле

#G0

(2)

#G0 где

- общая продолжительность всех операций по регенерации фильтров,

принимаемая 5 ч (взрыхление 0, 25 ч, регенерация - 1, 5 ч, отмывка анионита - 3-3, 25 ч).

Объем анионита в анионитных фильтрах первой ступени W(1) следует определять по формуле

#G0

(3)

где С(o) - суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходной воде, г-экв/куб.м;

Е(p) - рабочая обменная емкость анионита по анионам указанных сильных кислот, г-экв на 1 куб.м анионита, принимаемая по паспортным данным; при отсутствии таких данных для анионитов АН-31 и АВ-17 допускается принимать 600-700 г-экв/куб.м.

8. Регенерацию анионитных фильтров первой ступени следует производить 4 %-ным раствором кальцинированной соды; удельный расход соды следует принимать 100 г

#G0	на 1 г-экв поглощенных анионов.

В установках с анионитными фильтрами второй ступени, загруженными сильноосновным анионитом, допускается регенерировать анионитные фильтры первой ступени отработавшим раствором едкого натра после регенерации анионитных фильтров второй ступени.

Регенерационные растворы соды и едкого натра следует приготовлять на водород-катионированной воде.

Отмывку анионитных фильтров первой ступени после регенерации следует производить водород-катионированной водой при расходе 10 куб.м на 1 куб.м анионита.

9. Загрузку анионитных фильтров второй ступени следует предусматривать сильноосновным анионитом с высотой слоя 1, 5 м, скорость фильтрования надлежит принимать 15-25 м/ч.

Кремнеемкость сильноосновного анионита следует принимать по паспортным данным или при их отсутствии по таблице.

#G0 Сильноосновный анионит	Кремнеемкость, г-экв/куб.м, при истощении анионита до " проскока" в фильтрат мг/л	Минимальное остаточное содержание в фильтрате,
	0, 1	0, 5		мг/л
АВ-17				0, 05

Регенерацию высокоосновного анионита в фильтрах второй ступени следует производить 4 %-ным раствором едкого натра. Удельный расход 100 %-ного едкого натра следует принимать 120-140 кг на 1 куб.м анионита.

10. Для фильтров ФДС надлежит принимать: скорость фильтрования - 40-50 м/ч, высоту слоев катионита и анионита - 0, 6 м каждый.

Число фильтров должно быть не менее трех, из них два рабочих, третий - на регенерации или в резерве.

Регенерацию фильтров ФДС надлежит предусматривать после фильтрования через загрузку 10-12 тыс. куб.м воды на 1 куб.м смеси ионитов.

Расход 100 %-ной серной кислоты на регенерацию 1 куб.м катионита следует принимать 70 кг, 100 %-ного едкого натра на регенерацию 1 куб.м анионита - 100 кг.

11. В составе установок ионообменного обессоливания воды должна предусматриваться взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод от регенерации фильтров и при необходимости дополнительная после их смешения нейтрализация известью.

При этом следует предусматривать не менее двух баков-нейтрализаторов вместимостью каждого, равной суточному количеству сточных вод. Следует предусматривать повторное использование воды от взрыхления и отмывки ионитов.

Нейтрализованные сточные воды от регенерации ионитных фильтров в зависимости от местных условий следует направлять в бытовую или производственную канализацию или в накопители.

Электродиализ

12. Метод электродиализа (электрохимический) надлежит применять при опреснении подземных и поверхностных вод с содержанием солей от 1500 до 7000 мг/л для получения воды с содержанием солей не ниже 500 мг/л. При необходимости получения воды с меньшим солесодержанием после электродиализной установки следует предусматривать обессоливание воды ионным обменом. В отдельных случаях при обосновании электродиализ допускается применять для опреснения вод с содержанием солей до 10000-15000 мг/л.

13. Вода, подаваемая на электродиализные опреснительные установки, должна содержать, не более: взвешенных веществ - 1, 5 мг/л; цветность - 20 град.; перманганатную окисляемость - 5 мг О/л; железа - 0, 05 мг/л; марганца -0, 05 мг/л; боратов, считая по ВО(2) - 3 мг/л; брома - 0, 4 мг/л.

Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.

Необходимость предварительного умягчения опресненной воды при общей жесткости более 20 мг-экв/л должна обосновываться.

Опресненная электродиализом вода перед подачей ее в систему хозяйственно-питьевого водоснабжения должна быть дезодорирована на фильтрах, загруженных активным углем, и обеззаражена.

14. Выбор типа аппарата электродиализной установки следует производить по паспортным данным завода-изготовителя. При этом в зависимости от расхода опресненной воды и солесодержания исходной воды определяются число ступеней опреснения, количество параллельных аппаратов в каждой ступени, кратность рециркуляции и расход сбрасываемого рассола, а также напряжение и сила постоянного тока на аппаратах всех ступеней для выбора преобразователя тока.

Гидравлическим расчетом следует определять потери напора в камерах опреснения, системах распределения и сбора внутри аппаратов, подающих и отводящих трубопроводах диализата и рассола.

При расходе опресненной воды до 250-400 куб.м/сут надлежит применять комплексные электродиализные опреснительные установки заводского изготовления, включающие электродиализные аппараты, проточно-рециркуляционные контуры диализата и рассола с баками и насосами, блок электропитания и блок контроля и автоматики.

15. Схему опреснения воды рекомендуется принимать прямоточную многоступенчатую с рециркуляцией рассола. В зависимости от солесодержания опресненной воды в схеме прямоточной многоступенчатой установки допускается предусматривать рециркуляцию диализата и емкость-смеситель диализата с исходной водой.

16. Число ступеней опреснения z прямоточных установок надлежит определять расчетом

#G0

.

При этом

#G0

(4)

где С(исх) - солесодержание исходной воды, мг-экв/л;

С(оп) - солесодержание опресненной воды, мг-экв/л;

#G0	- коэффициент предельного снижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения, принимаемый

#G0

(5)

где S(с) - солесъем за один проход опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным данным, %.

17. Количество параллельно работающих аппаратов N(ап) в каждой ступени надлежит определять по формуле

#G0

(6)

где q - производительность установки, куб.м/ч;

С(вх) - концентрация диализата, входящего в аппарат каждой ступени (для первой ступени равная солесодержанию исходной воды), мг-экв/л;

С(вых) - концентрация диализата, выходящего из аппарата той же ступени (для последней ступени равная солесодержанию опресненной воды), мг-экв/л;

i(p) - рабочая плотность тока, А/кв.см;

F(м) - рабочая (нетто) площадь каждой мембраны, кв.см;

#G0	- коэффициент выхода по току, принимаемый для аппаратов с мембранами МА-40 и МК-40 равным 0, 85;

n(я) - количество ячеек в аппарате, принимаемое не более 200-250 шт.

18. Рабочая плотность тока в аппаратах каждой ступени должна приниматься равной оптимальной плотности тока, определяемой технико-экономическим расчетом. При этом необходимо принимать величину рабочей плотности тока в аппаратах каждой ступени не более величины предельной плотности тока, определяемой по формуле

где С(д) - расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения, определяемое из выражения

#G0

(8)

где v’ - скорость в камере опреснения (средняя по свободному сечению), см/с;

К’, p’ - коэффициенты, характеризующие деполяризационные свойства сепаратора-турбулизатора, используемого в аппарате рассматриваемого типа.

Рабочие плотности тока по ступеням прямоточной многоступенчатой установки определяются по формуле

#G0

(9)

где i(p1) - рабочая плотность тока на аппарате первой ступени;

i(p2), i(p3), i(p4) и т.д. - рабочие плотности тока на аппаратах 2, 3, 4 и других ступеней.

19. При определении напряжения на электродах аппаратов всех ступеней (для выбора типа преобразователя тока) надлежит учитывать: падение напряжения на электродной системе, падение напряжения в мембранном пакете за счет омического сопротивления (обратной величины электропроводности) растворов и мембран, суммарный мембранный потенциал с учетом концентрационной поляризации. Расчет должен производиться для заданной температуры растворов.

#G0 Величину удельной электропроводности		диализата и рассола надлежит определять по
номограмме в зависимости от отношения содержания сульфатов

#G0к

общему количеству анионов

температуры

и концентрации солей Сс (рисунок).

Пример. Дано: С = 40 мг-экв/л;

#G0 [

]

/

=0, 2;

t = 10 град.C.

Ответ:

#G0

(мг-экв/л)/(мг-экв/л)

20. Концентрация рассола на выходе из последней ступени не должна быть выше предельной концентрации, определяемой из условий невыпадения соединений сульфата кальция (произведение активных концентраций сульфатов и кальция в рассоле не должно превышать произведения растворимости сульфата кальция при температуре рассола в аппарате).

Расчетные концентрации рассола в каждой ступени определяются так же, как и концентрации диализата. Концентрации рассола на входе в аппарат и выходе из него, а также кратность рециркуляции рассола определяются на основе балансовых расчетов.

21. Борьба с отложениями солей на поверхности мембран со стороны рассольного тракта и в катодной камере должна предусматриваться переполюсовкой электродов с одновременным переключением трактов диализата рассола, а также подкислением рассола и католита.

Дозу кислоты необходимо принимать равной щелочности исходной воды.

Допускается при обосновании периодическая отмывка трактов с повышенными дозами кислоты.

22. Трубопроводы опреснительных установок должны приниматься из полиэтиленовых труб, арматура - футерованная полиэтиленом или эмалированная.

23. В каждом из трактов прямоточной установки должен предусматриваться контроль за расходами, температурой, солесодержанием и рН.

24. Для установок производительностью более 400 куб.м/сут электросиловое оборудование и КИП надлежит монтировать в отдельном помещении, изолированном от помещения электродиализных аппаратов.

Приложение 9

Рекомендуемое

ОБРАБОТКА ПРОМЫВНЫХ ВОД

И ОСАДКА СТАНЦИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ

Резервуары промывных вод

1. Резервуары промывных вод надлежит предусматривать на станциях подготовки воды с отстаиванием и последующим фильтрованием для приема воды от промывки фильтров и ее равномерной перекачки без отстаивания в трубопроводы перед смесителями или в смесители.

Примечание. Следует предусматривать возможность сброса в эти резервуары воды над осадком в отстойниках при их опорожнении.

2. Количество резервуаров надлежит принимать не менее двух. Объем каждого резервуара следует определять по графику поступления и равномерной перекачки промывной воды и принимать не менее объема воды от одной промывки фильтра.

3. Насосы и трубопроводы перекачки промывной воды должны проверяться на работу фильтров при форсированном режиме.

Отстойники промывных вод

4. Отстойники промывных вод надлежит предусматривать при одноступенчатом фильтровании (фильтры, контактные осветлители) и обезжелезивание воды.

5. Отстойники промывных вод, насосы и трубопроводы следует рассчитывать, исходя из периодического поступления промывных вод, отстаивания и равномерного перекачивания осветленной воды в трубопроводы перед смесителями или в смесители с учетом требований п. 3.

Накопившийся осадок следует направлять в сгустители на дополнительное уплотнение или на сооружения обезвоживания осадка.

6. Продолжительность отстаивания промывных вод надлежит принимать для станций безреагентного обезжелезивания воды - 4 ч, для станций осветления воды и реагентного обезжелезивания - 2 ч.

Примечание. При применении полиакриламида дозой 0, 08-0, 16 мг/л продолжительность отстаивания вод следует снижать до 1 ч.

7. При определении объема зоны накопления осадка в отстойниках влажность осадка следует принимать 99% для станций осветления воды и реагентного обезжелезивания и 96, 5% - для станций безреагентного обезжелезивания.

Общую продолжительность накопления осадка при многократном периодическом наполнении отстойников надлежит принимать не менее 8 ч.

Сгустители