Реагентные способы

Цель известкования (декарбонизации) – частичное устранение из воды карбонатной жесткости. При добавлении в воду извести Са(ОН)2 (в видеизвесткового молока или раствора) в результате реакции нейтрализации растворенной в воде углекислоты получаем

Са(ОН)2 + 2СО2 → Са(НСО3)2

и в результате реакции извести с бикарбонатом кальция

Са(ОН)2 + Са(НСО3)2 → CaCО3↓+ Н2О

образуется малорастворимый карбонат кальция, который выпадает в осадок. Если ввести известь в большем количестве, чем это требуется для реакции с бикарбонатом кальция, то это приведет к гидролизу магниевых солей и образованию малорастворимого гидроксида магния Mg(OH)2, который при значениях pH воды ≥ 10,2...10,3 также выпадает в осадок. Таким образом, известкованием может быть устранена и магниевая жесткость, но общая жесткость остается неизменной, так как магниевая замещается кальциевой.

При известковании щелочность обрабатываемой воды может составлять 0,8...1,2 мг • экв/л, а остаточная жесткость будет равна некарбонатной жесткости исходной воды плюс 0,4...0,8 мг • экв/л.

Некарбонатная жесткость известкованием не снижается. Для ее снижения в воду, кроме извести, добавляют соду Na2CО3 т.е. применяют известково-содовый способ умягчения. При этом происходят такие реакции:

CaSО4 + Na2CО3 → CaCО3↓ + Na2SO4

СаС12 + Na2CО3 → СаСО3↓+ 2NaCl

Образующийся в результате реакции карбонат кальция выпадает в осадок. Магний при этом способе устраняется известью при поддерживании указанного выше оптимальной величины pH воды:

MgSО4 + Са(ОН)2 Mg(OH)2↓ + CaSО4

MgCl2 + Са(ОН)2 Mg(OH)2↓ + СаС12

Образующийся при этом малорастворимый гидроксид магния Mg(OH)2 выпадает в осадок. Остающийся в растворе кальций переводится в осадок содой. Соли натрия (Na2SО4 – сульфат натрия) и хлорид натрия NaCl – остаются в воде.

При известково-содовом умягчении щелочность обработанной воды составляет 0,8...1,2 мг • экв/л, а остаточная жесткость – 0,5...1 мг • экв/л.

Подогревая воду, можно добиться ее умягчения до 0,2...0,4 мг • экв/л . Однако применение подогрева экономически оправдывается только в тех случаях, когда он необходим и по условиям использования умягченной воды.

В состав установок для реагентного умягчения воды входят устройства для приготовления и дозирования растворов реагентов; смесители; осветлители со взвешенным слоем осадка или в некоторых случаях отстойники; фильтры; устройства для стабилизации умягченной воды.

При известковом и известково-содовом способах умягчения воды, не содержащей взвешенных веществ, для выделения карбоната кальция следует применить,, т.е. ОГЛАВЛЕНИЕ Са2+, выраженное в миллиграмм-эквивалент на литр (1 мг • экв/л Са2+ = 20 мг/л Са), больше карбонатной жесткости Жк, а при известково-содовом способе, если ОГЛАВЛЕНИЕ магния в умягченной воде не более 15 мг/л.

Если, то для известкования следует применять осветлители.

Водоумягчительная установка с вихревым реактором (рис. 7.17) представляет собой конический резервуар с цилиндрической верхней частью, загруженной контактной массой (кварцевым песком или мраморной крошкой крупностью 0,2...0,3 мм). Вода, поступающая снизу по касательной, поддерживает загрузку во взвешенном состоянии. Восходящая скорость воды в реакторе на уровне водоотводящих устройств 4...6 мм/с, скорость при входе в реактор 0,8...1,0 м/с. Известь вводят в нижнюю часть реактора в виде известкового молока. Выделяющийся из воды карбонат кальция отлагается на песчинки загрузки.

С целью ускорения выпадения осадка и взвешенных веществ одновременно с умягчением производится коагулирование взвеси железным купоросом FeSО4 или хлорным железом FeCl3.

Сернокислый алюминий для коагуляции применять нельзя, так как при величине pH > 9, при которой протекает процесс умягчения, соли алюминия образуют растворимые соединения.

Рис. 7.17. Водоумягчительная установка с вихревым реактором:

1 – бункер с контактной массой; 2 – эжектор; 3, 9 – подача исходной и отвод умягченной воды; 4 – выпуск отработанной контактной массы; 5 – вихревой реактор; 6 – ввод реагентов; 7 – скорый осветлительный фильтр; 8 – резервуар умягченной воды

Загрузку фильтров для осветления воды, прошедшей через вихревой реактор или осветлитель, выполняют песком крупностью 0,5...1,2 мм или гранулированным антрацитом. Во избежание прогрессирующего отложения на зернах фильтрующей загрузки осадка карбоната кальция и гидроксида магния в фильтрах следует устанавливать устройства для верхней промывки.

При известково-содовом умягчении затруднено удаление значительного количества осадка, получающегося в результате происходящих при умягчении реакций. Спуск осадка в водоем невозможен по санитарно-гигиеническим требованиям.

В последнее время стали применять регенерацию осадка умягчительных установок с целью получения из него извести. Наиболее целесообразно получать оксид кальция из осадка, образующегося в вихревых реакторах, так как этот осадок представляет собой почти чистый карбонат кальция.

При регенерации осадок сначала частично обезвоживают, а затем подвергают обжигу во вращающихся печах при температуре 1100 °С. Отходящие от печей газы обычно используют для декарбонации воды, а также осадка перед обжигом его с целью растворения осадка гидроксида магния. Осадок, загружаемый в печь, предварительно нагревают отходящим газом.