СНиП 2.04.02-84 => Таблица 3. Водород-натрий-катионитный метод умягчения воды. Таблица 4. Рис. 2. график для определения общей жесткости...

Таблица 3

 

Высота слоя, м, катионита крупностью 0,5-1,1 мм	Потери напора, м, в напорном катионитном фильтре при скорости фильтрования, м/ч
или 0,8-1,2 мм	5	10	15	20	25
2	4	5	5,5	6	7
2,5	4,5	5,5	6	6,5	7,5

 

19. В открытых катионитных фильтрах слой воды над катионитом следует принимать 2,5-3 м и скорость фильтрования не более 15 м/ч.

20. Интенсивность подачи воды для взрыхления катионита следует принимать 4 л/(с×м²) при крупности зерен катионита 0,5-1,1 мм и 5 л/(с×м²) при крупности 0,8-1,2 мм. Продолжительность взрыхления надлежит принимать 20-30 мин. Подачу воды на взрыхление катионита следует предусматривать согласно п. 6.117.

21. Регенерацию загрузки катионитных фильтров следует предусматривать технической поваренной солью. Расход поваренной соли Р_с, кг, на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени следует определять по формуле

 

Р_с = f_кН_ка_с/1000, (9)

 

где f_к - площадь одного фильтра, м²;

Н_к - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16;

- рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³, принимаемая согласно п. 15;

а_с - удельный расход соли на 1 г-экв рабочей обменной емкости катионита, принимаемый 120-150 г/г-экв для фильтров первой ступени при двухступенчатой схеме и 150-200 г/г-экв при одноступенчатой схеме.

Жесткость умягченной воды при различных удельных расходах соли приведена на рис. 1.

 

 

Рис. 1. График для определения остаточной жесткости воды, умягченной одноступенчатым натрий-катионированием

 

Концентрацию регенерационного раствора для фильтров первой ступени следует принимать 5-8 %.

Скорость фильтрования регенерационного раствора через катионит фильтров первой ступени следует принимать 3-4 м/ч; скорость фильтрования исходной воды для отмывки катионита - 6-8 м/ч, удельный расход отмывочной воды - 5-6 м³ на 1 м³ катионита.

22. Натрий-катионитные фильтры второй ступени следует рассчитывать согласно пп. 20, 21, при этом следует принимать: высоту слоя катионита - 1,5 м; скорость фильтрования - не более 40 м/ч; удельный расход соли для регенерации катионита в фильтрах второй ступени 300-400 г на 1 г-экв задержанных катионов жесткости; концентрацию регенерационного раствора - 8-12 %.

Потерю напора в фильтре второй ступени следует принимать 13-15 м.

Отмывку катионита в фильтрах второй ступени надлежит предусматривать фильтратом первой ступени.

При расчете фильтров второй ступени общую жесткость поступающей на них воды следует принимать 0,1 г-экв/м³, рабочую емкость поглощения катионита - 250-300 г-экв/м³.

23. При обосновании для умягчения воды повышенной минерализации допускается применение схем противоточного или ступенчато-противоточного натрий-катионирования.

 

Водород-натрий-катионитный метод умягчения воды

 

24. Водород-натрий-катионитный метод следует принимать для удаления из воды катионов жесткости (кальция и магния) и одновременного снижения щелочности воды.

Этот метод следует применять для обработки подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30°.

Умягчение воды надлежит принимать по схемам:

параллельного водород-натрий-катионирования, позволяющего получить фильтрат общей жесткостью 0,1 г-экв/м³ с остаточной щелочностью 0,4 г-экв/м³; при этом суммарное содержание хлоридов и сульфатов в исходной воде должно быть не более 4 г-экв/м³ и натрия не более 2 г-экв/м³.

последовательного водород-натрий-катионирования с “голодной” регенерацией водород-катионитных фильтров; при этом общая жесткость фильтрата составит 0,01 г-экв/м³, щелочность - 0,7 г-экв/м³;

водород-катионирования с “голодной” регенерацией и последующим фильтрованием через буферные саморегенерирующиеся катионитные фильтры; при этом общая жесткость фильтрата будет на 0,7-1,5 г-экв/м³ выше некарбонатной жесткости исходной воды, щелочность фильтрата - 0,7-1,5 г-экв/м³. Катионитные буферные фильтры допускается не предусматривать, если не требуется поддержания остаточной жесткости, щелочности и рН в строго определенных пределах. Следует предусматривать возможность регенерации буферных фильтров раствором технической поваренной соли.

25. Соотношения расходов воды, подаваемой на водород-катионитные и натрий-катионитные фильтры при умягчении воды параллельным водород-натрий-катионированием, следует определять по формулам:

расход воды, подаваемой на водород-катионитные фильтры, м³/ч,

 

= q_пол (Щ_о - Щ_у)/(А + Щ_о); (10)

 

расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры , м³/ч,

 

= q_пол - , (11)

 

где q_пол - полезная производительность водород-натрий-катионитной установки, м³/ч;

и - полезная производительность соответственно водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров, м³/ч;

Щ_о -щелочность исходной воды, г-экв/м³;

Щ_у - требуемая щелочность умягченной воды, г-экв/м³;

А - суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), г-экв/м³.

 

Примечания: 1. Водород-катионитные фильтры могут быть использованы и как натрий-катионитные, поэтому должна быть предусмотрена возможность регенерации двух-трех водород-катионитных фильтров раствором технической поваренной соли.

2. Расчет трубопроводов и фильтров следует производить на режиме при наибольшей нагрузке на водород-катионитные фильтры, наибольшей щелочности (Щ) воды и наименьшем содержании в ней анионов сильных кислот (А); при наибольшей нагрузке на натрий-катионитные фильтры, наименьшей щелочности воды и наибольшем содержании в ней анионов сильных кислот.

 

26. Объем катионита W_н, м³, в водород-катионитных фильтрах следует определять по формуле

 

(12)

 

Объем катионита W_Na, м³, в натрий-катионитных фильтрах следует определять по формуле

 

(13)

 

где Ж_o - общая жесткость умягченной воды, г-экв/м³

n_p - число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое согласно п. 14;

- рабочая обменная емкость водород-катионита, г-экв/м³;

- рабочая обменная емкость натрий-катионита, г-экв/м³;

С_Na - концентрация в воде натрия, г-экв/м³, определяемая согласно п. 15.

27. Рабочую обменную емкость , г-экв/м³, водород-катионита следует определять по формуле

 

= a_нЕ_полн - 0,5q_удС_к, (14)

 

где a_н - коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, принимаемый по табл. 4;

С_к - общее содержание в воде катионитов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/м³;

q_уд - удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, принимаемый равным 4-5 м³ воды на 1 м³ катионита;

Е_полн - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/м³.

 

Таблица 4

 

Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв, рабочей обменной емкости	50	100	150	200
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, aв	0,68	0,85	0,91	0,92

 

При отсутствии паспортных данных Е_полн следует принимать согласно п. 15.

28. Площадь водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров F_н, м², и F_Na, м², следует определять по формуле

 

F_н = W_нН_к; F_Na = w_NaН_к, (15)

 

где Н_к - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16.

Потерю напора в водород-катионитных фильтрах, интенсивность взрыхления и скорость фильтрования следует принимать согласно пп. 18-20.

29. Количество рабочих водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров при круглосуточной работе должно быть не менее двух.

Количество резервных водород-катионитных фильтров надлежит принимать: один - при количестве рабочих фильтров до шести и два - при большем количестве. Резервные натрий-катионитные фильтры устанавливать не следует, но должна быть предусмотрена возможность использования резервных водород-катионитных фильтров в качестве натрий-катионитных согласно примеч. к п. 25.

30. Регенерацию водород-катионитных фильтров надлежит принимать 1-1,5 %-ным раствором серной кислоты. Допускается разбавление серной кислоты до указанной концентрации водой непосредственно перед фильтрами в эжекторе.

Скорость пропуска регенерационного раствора серной кислоты через слой катионита должна быть не менее 10 м/ч с последующей отмывкой катионита неумягченной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 10 м/ч.

Отмывка должна заканчиваться при кислотности фильтра, равной сумме концентраций сульфатов и хлоридов в воде, поступающей на отмывку.

Первую половину объема отмывочной воды следует направлять на нейтрализацию, в накопители и т.п., вторую половину - в баки для взрыхления катионита.

 

Примечание. Для регенерации водород-катионитных фильтров при обосновании допускается применение кислот соляной и азотной (для КУ-2).

 

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

 

Р_н = f_кН_ка_н/1000, (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 м³/ч на 1 м² площади дегазатора, при деревянной хордовой насадке - 40 м³/ч.

Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу 15 м³ воздуха на 1 м³ 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 двуокиси углерода (СО₂)_св, г/м³, в подаваемой на дегазатор воде, определяемой по формуле

 

(СО₂)_св = (СО₂)₀ + 44Щ_о, (17)

 

где (СО₂)_св - содержание свободной двуокиси углерода в исходной воде, г/м³;

Щ_о - щелочность исходной воды, г-экв/м³.

Таблица 5

 

Содержание (СО2) в воде,	Высота слоя в дегазаторе, м
подаваемой на дегазатор, г/м3	кислотоупорная керамическая	деревянная хордовая
1	2	3
50	3	4
100	4	5,2
150	4,7	6
200	5,1	6,5
250	5,5	6,8
300	5,7	7

 

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

а) жесткость фильтрата , г-экв/м³, водород-катионитных фильтров по формуле

 

= (Cl^-) + () + Щ_ост - (Na⁺), (18)

 

где (Сl^-) и () - содержание хлоридов и сульфатов в умягченной воде, г-экв/м³;

Щ_ост - остаточная щелочность фильтрата водород-катионитных фильтров, равная 0,7-1,5 г-экв/м³;

(Na⁺) - содержание натрия в умягченной воде, г-экв/м³;

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 (до момента повышения щелочности фильтрата) для сульфоугля СК-1 - 250-300 г-экв/м³ для катионита КБ-4 - 500-600 г-экв/м³.

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