Водоподготовка и водный режим в теплогенерирующих установках

1.Фрог Б.Н. Водоподготовка: учебн.пособие/ Б.Н.Фрог,А.П.Левченко.–М.:Изд-во МГУ, 1996.– 680с.
2.Журба М.Г. Водоснабжение, Проектирование систем и сооружений: учеб.пособие. – Изд.2, перераб. И допю. / М.Г.Журба, Л.И.Соколов, Ж.М. Говорова.– М.: изд-во АВС, 2004. – 496с.
3.СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения;
4.Копылов А.С., Лавыгин В.М., Очков В.Ф. Водоподготовка в энергетике.: Учебное пособие для вузов.– 2-е изд., стереот.– М.: Издательский дом МЭИ, 2006.– 309с.: ил.
5.Иванов В.Г. Водоснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие. СПб: ПГУПС, 2003.
6.Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды ( к СНиП 2.04.02–84*);
7. Шранов В.И., Сивухин М.А. Декарбонизаторы водоподготовки тепловых установок и систем теплоснабжения. М.: АСВ, 2002г.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Умягчение воды УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
Обессоливание ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ
Методы ионитового обессоливания
ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМ.
продолжениеСлайд 210
ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ ОБРАТНЫМ ОСМОСОМ.
Кристаллизационный метод опреснения воды (замораживание).
ГЕЛИООПРЕСНЕНИЕ УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ
УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ.

Оборудование ТЭЦ
1.поровой котел; 2.паровая турбина;3.коденсатор;4.насосы;
5.конденсатный бак;6.резервуар для обработанной воды

I.1. ИСТОЧНИКИ ВОДЫ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ.
Источниками воды для теплоэнергетики
являются:
поверхностные воды
(реки и озера);
подземные воды
(скважины);
морская вода;
городской (поселковый )
водопровод.

Природная вода является исходным сырьем
и используется после соответствующей
обработки для следующих целей:
в качестве исходного вещества
для получения пара в котлах,
парогенераторах, испарителях,
паропреобразователях;
в качестве теплоносителя в
тепловых сетях и системах
горячего водоснабжения
для охлаждения различных
аппаратов и агрегатов ТЭС и
АЭС;

2. В теплоэнергетике вода бывает .
Природная (техническая) вода используется в качестве
исходного сырья на водоподготовительной установке,
а так же для других целей на ТЭЦ и АЭС;
Питательная вода подается в котлы,
парогенераторы или реакторы для
замещения испарившейся воды и
представляет собой главным образом
смесь турбинного и возвратного
конденсат, добавочную воду.
Турбинный конденсат основная
составляющая питательной воды
содержащей незначительное
кол-во растворенных и взвешен-
ных примесей (глина, песок и тп.)
Возвратный конденсат от внешних потребителей пара и используется после очистки от внесенных загрязнений.
Добавочная вода направ-
ляется на контур для вос-
становления потерь пара
и конденсата после обра-
ботки ее с применением
физико-химических
методов очистки.

Природная (техническая) вода используется в качестве
исходного сырья на водоподготовительной установке,
а так же для других целей на ТЭЦ и АЭС;
Котловая вода, вода
карогенератора вода
находящаяся в указанных
агрегатах.
Охлаждающая или
циркуляционная вода
используется в конденса-
торах паровых турбин
для конденсации
отработавшего пара.
Подпиточная вода подается в
тепловые сети для
восстановления потерь
циркулирующей воды.

В состав природных вод входят:
соли, органические вещества,газы, взвешенные вещества (частицы глины, песка и известковые частицы),бактерии и вирусы.
II. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Свойства воды определяется ее качеством т.е.концентрацией отдельных примесей.

Показатели качества воды
Физические – температура,
взвешенные вещества,
цветность, запах, вкус и др.
Химические – жесткость,
щелочность, активная реакция,
окисляемость, сухой остаток,
растворенные газы и др.
Бактериологические – общее кол-во
бактерий, вирусов и тд.

ЖЕСТКОСТЬ – суммарная концентрация ионов кальция и магния в воде и выражается в эквивалентных единицах ( мг-экв\л).
II. 1. ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДЫ.
ЖЕСТКОСТЬ

ЖЕСТКОСТЬ
Карбонатная - называют часть
общей жесткости, с содержанием
в воде бикарбонатов и карбонатов
кальция и магния [(НСО3)2 и СО3] .
Не карбонатная жесткость –
часть общей жесткости,
равная разности между общей
и карбонатной жесткостями и
содержит в воде, главным
образом – сульфаты и
хлориды кальция и магния и
в меньшей мере – нитратов и
силикатов кальция и магния.
[ SO4,CI2,SiO].
Общая
состоит из карбонатной и
некарбонатной жесткости

Жесткость природных вод :
малая – Жо < 1,5 мг-эк\л;
средняя – Жо = 1,5 – 3,0 мг-эк\л;
повышенная – Жо = 3,0 – 6,0 мг-эк\л;
высокая – Жо = 6,0 – 12,0 мг-эк\л;
очень высокая – Жо > 12,0 мг-эк\л;
Карбонатная жесткость - бикарбонаты и карбонаты:
Са(НСО3)2 – бикарбонат кальция
Мq(НСО3)2 – бикарбонат магния.
Са СО3 – карбонат кальция
Мq СО3 – карбонат магния

Не карбонатная жесткость – сульфаты и хлориды в меньшей мере нитраты и силикаты
СаSO4 – сульфат кальция
Са CI2 – хлорид кальция
Мq SO4 – сульфат магния
Мq CI2 – хлорид магния
Nа2 СО3 – сода, Nа2 SO4 – сульфат натрия, Nа(НСО3)2 – бикарбонат натрия, 2NаОН – гидроокись натрия (сода известковая).

ЩЕЛОЧНОСТЬ
Щелочность – сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов ОН- и анионов слабых кислот (на приме угольной НСО -3 СО2-3 ) мг-эк\л.

рН – активная реакция
рН изменяется от 0 до 14
рН < 7 кислая среда
рН > 7 щелочная
рН = 7 нейтральная
вода содержит агрессивную углекислоту и разрушающее действует на металл и бетон
вода способна к отложению карбонатов кальция.
примером может служить питьевая вода

ОКИСЛЯЕМОСТЬ
Окисляемость это содержание в ней
органических и некоторых легко
окисляющихся неорганических
примесей (сероводород, закисное железо).
Окисляемость вызывает вспенивание
воды в котлах.
при повышенной окисляемости воды
возможно развитие органических обрастаний
в охлажденной воде теплообменных аппаратов

РАСТВОРЕННЫЕ ГАЗЫ
Углекислота, кислород, сероводород.
Углекислота
растворенный в воде газ СО2 и недиссоциирован-
ные молекулы Н2СО3 :
бикарбонат ионов –
НСО3 ( полусвязанная
углекислота);
карбонат ионов–
СО2-3 ( связанная
углекислота).
При рН ниже 4,5 все углекислотные соединения
присутствуют только в виде свободной
углекислоты СО2 , при рН 8,5 только в виде
бикарбонат ионов НСО 3

Кислород
Кислород растворенный
в воде, вызывает коррозию
трубопроводов, теплосетей
и теплообменных аппаратов.
Кислород попадает в воду
при соприкосновении с
атмосферным воздухом.

Сероводород
Н2S –
свободный
сероводород
НS –
гидросульфи-
дный ион
S2 –
сульфидный
ион.
Только при рН < 5 все сульфидные соединения
присутствуют в воде в виде свободной
сероводорода.

СУХОЙ ОСТАТОК
Содержание в природных водах солей, о
которых можно судить по кол-ву сухого
остатка и потерь массы при прокаливании.
Величина сухого остатка лимитируется в
питательной воде паровых котлов, котлов
высокого давления, где сухой остаток
должен равняться 0.

ВЫВОД
Для вышеперечисленных качеств воды
используют следующие методы :
для удаления солей жесткости
применяют метод умягчения вода;
для удаления растворимых солей
применяют метод обессоливания;
очистка воды от растворенных
газов метод десорбции.

Требования предъявляемые техническими
потребителями воды :
1.паросиловые установки, котлы высокого
и сверх высокого давления-
присутствие даже незначительное кол – ва
примесей может привести к аварии и к
длительному выходу из строя аппаратов;
2. к качеству питательной воды
– требуется удаление из исходной воды
примесей, растворенных солей.

3. для горячего водоснабжения через
тепловые сети-
используется вода хозяйственно питьевого
назначения, качество который определено
Сан Пин.
4.прямоточные котлы –
требуют практически полное обессолива-
ние.

УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
Сущность умягчения воды заключается в том, что в воде при помощи тех или иных мероприятий снижают концентрацию катионов кальция и магния, обуславливающих жесткость воды.

Классификация методов умягчения.
Снижение жесткости воды может
быть достигнуто одним из следующих
способов:
термический;
реагентный;
катионитовый;
комбинацией перечисленных методов
(термический с реагентно-катионитовым).

1. В питательной воде котлов т.к. кальций и магний относятся к числу накипеобразующих катионов и способны отлагать накипь на стенках котлов.
Это приводит снижению качества вода , а иногда и к авариям;
2. В добавочной воде оборотных систем водоснабжения, т.к. повышенная карбонатная жесткость также может быть причиной отложения кальция в теплообменных аппаратах и в охлаждающих устройствах (градирни);
3. Жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг\л (ГОСТ 28740-082);
4. На отдельных видах производств к технологической воде предъявляются требования глубокого ее умягчения т.е. до 0,05….0,01 мг-экв.\л.
Величина жесткости строго лимитируется:

Выбор метода умягчения.
В соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02.-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» при умягчении:
– подземных вод следует применять ионообменные методы;
– при умягчении поверхностных вод, когда одновременно требуется и осветление воды применяют известковый метод или известково-содовый;
– при глубоком умягчении воды – катионирование.

МЕТОДЫ РЕАГЕНТНОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ
Сущность метода реагентного умягчения воды состоит в том, что катионы кальция и магния, растворенные в воде, при помощи добавления в нее специальных реагентов переводятся в практически нерастворимые соединения кальция и магния, которые выпадают в осадок.

Вода в той или иной мере, освобожденная от кальция и магния умягчается, а выпавший осадок периодический удаляется в сток.

Способы:
известковый;
известково-содовый;
едко-натровый;
фосфатный;
бариевый и др.
В зависимости от вида реагентов, принимаемых
для умягчения воды, различаются следующие
методы водоумягчения:

ИЗВЕСТКОВЫЙ МЕТОД
Известковый метод умягчения воды применяется:
при высокой карбонатной и низкой
не карбонатной жесткости;
для частичного устранения из воды
карбонатной жесткости.

как самостоятельный метод умягчения применяются редко, обычно его комбинируют с содой или катионитовым методом.
В качестве реагента используют известь, которую вводят в виде раствора или суспензий (молока) в предварительно подогретую обрабатываемую воду.

1.Растворяясь известь обогащает воду ионами ОН- и Са2+, что приводит к связыванию растворенного в воде свободного оксида углерода (СО2) с образованием малорастворимого карбоната кальция (Са СО3) выпавшего в осадок.
Са (ОН)2 + СО2 = Са СО3↓ + Н2О

2.При добавлении извести в большем кол-ве, чем для нейтрализации свободной углекислоты, происходит распад бикарбонатов Са(НСО3)2 и Мq(НСО3)2, в результате из воды выпадает малорастворимый карбонат кальция
Са(НСО3)2 + Са (ОН)2 = 2 Са СО3↓ + 2Н2О

Мq(НСО3)2 + Са (ОН)2 = Мq СО3 + Са СО3↓+ 2Н2О
Мq СО3 + Са (ОН)2 = Мq (ОН)2 ↓+ Са СО3↓
При помощи извести может быть устранена из воды и некарбонатная магниевая жесткость
(Мq SO4) при условии, что рН воды будет не ниже 10,2 – 10,3
Мq SO4 + Са (ОН)2 = Мq (ОН)2 ↓+ СаSO4
Мq CI2 + Са (ОН)2 = Мq (ОН)2 ↓+СаCI2

Вывод:
при известковании воды может быть
устранена карбонатная и магниевая жесткость воды, но не может, быть снижена некарбонатная жесткость.
для снижения некарбонатной жесткости в воду по мимо извести добавляют соду т.е. с применяют известково-содовый метод умягчения.

ИЗВЕСТКОВО-СОДОВЫЙ МЕТОД УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ
при введении в умягчаемую воду раствора соды происходит реакция:
СаSO4 + Nа2 СО3 = Са СО3↓ + Nа2 SO4
СаCI2 + Nа2 СО3 = Са СО3↓ + 2Nа CI
где Nа2 СО3 – сода.

Факторы укоряющие процесс реагентного умягчения воды:
1. - величина жесткости воды и кол-во введенного реагента (чем выше жесткость и следовательно, больше доза реагента, тем выше скорость возникновения зародышей кристаллизации и скорость их роста);
2.- повышенная температура умягчаемой воды;
3.- полное и быстрое смешение воды с реагентом.
Повышение избытка вводимых в воду реагентов ограничивают определенным пределом по следующим причинам
-увеличивает стоимость обработки воды;
-усиливает нестабильность умягчаемой воды. Поэтому в практике применяют лишь такие избытки реагентов, которые обеспечивают достаточную полноту реакции.
увеличение температуры воды экономически оправдывается только в том случае, когда подогрев необходим, независимо от умягчения воды (когда умягченная вода используется для питания котлов, подпитки теплосети т.д.).

Факторы снижающие скорость процесса умягчения:
1. повышенное содержание органических примесей.
2. преобладание магниевой жесткости над кальциевой.
Повышенное содержание органических примесей – парализует процесс укрупнения коллоидных соединений, образующихся в результате добавления вводу извести и соды.

Преобладание магниевой жесткости над кальциевой снижает процесс укрупнения коллоидных соединений т.к. магний выделяется медленнее, чем кальций в виде крупных рыхлых хлопьев.
Чем меньше Мq2+ в умягчаемой воде, тем плотнее и тяжелее образуемый осадок и тем скорее он выпадает и задерживается в отстойных сооружениях.

Значения введения коагулянта.
Кроме реагентов для умягчения в воду вводят коагулянт.
Назначение введения коагулянта:
1.для устранения органических примесей тормозящих процесс ее умягчения.
2. укрупнение тех мельчайших кристаллов карбоната кальция и гидроокиси магния, которые без добавления коагулянта обычно недостаточно задерживаются в отстойных сооружениях и выносятся на фильтры, понижая эффективность их работы.

Коагулянты – вещества, способствующие объединению мелких частиц дисперсных систем в более крупные под влиянием сил сцепления.

Сернокислый алюминий способен образовывать растворимые алюминаты тем самым не обеспечивается требуемый эффект.
В качестве коагулянта используют
соединения, железа (FeSO4 или Fe CI3).
Сернокислый алюминий в этом случае
применять не следует т.к. рН≥ 10,2
(которое необходимо для обеспечения
осаждения магния).

Введение коагулянта:
1.коагулянт вводится до
введения реагента;
2.после введения
реагента.
устраняет
органические
вещества
укрупняет
коллоидные
частицы Са СО3 и
Мq(ОН)2.

Оптимальные дозы извести, соды и коагулянта, следует определять путем проведения технологических анализов воды.
Оптимальными дозами считается такие при которых достигается минимальная остаточная жесткость.
При отсутствии данных технологического анализа необходимые дозы извести, соды и коагулянта могут быть ориентировочно подсчитаны.

Как расходуется известь и сода.
При умягчении воды известью и содой :
1. - известь расходуется
на нейтрализацию свобод-
ной углекислоты и на
устранение карбонатной
жесткости и магнезиальной;
2. - сода расходуется
на устранение
некарбонатной
жесткости.

Что происходит с дозами извести и соды
при введении коагулянта:
при коагулировании до
введения извести, доза
ее уменьшается т.к. часть
карбонатной жесткости
переходит в некарбонат-
ную.
если же коагулянт
вводят в воду после
извести дозу ее
приходится увеличивать,
т.к. часть извести
будет расходоваться
на реакцию с коагулянтом.

При известковании без подогрева остаточная щелочность бывает не менее 0,7 мг-экв\л, а при подогреве до 80-900 понижается до 0,2-0,3 мг-экв\л.
При известково-содовом способе:
без подогрева – 1-2 мг-экв\л;
при подогреве воды до 80-900 – 0,2-0,4 мг-экв\л;
Известкование без подогрева

ЕДКОНАТРОВЫЙ СПОСОБ
Na OH – едкий натр;Nа2 СО3 – сода;
Следующие реакции где едкий натр расходуется:
СО2 + Na OH = Nа2 СО3 + Н2О
Са(НСО3)2 + 2 Na OH = Са СО3↓+ Nа2 СО3 + 2Н2О
Мq(НСО3)2 + 2 Na OH + Мq(ОН)2↓ + Nа2 СО3 +Н2О + СО2↑
Мq SO4 + 2 Na OH = Мq(ОН)2↓ + Nа2 СО3+Н2О + СО2↑
Мq CI2 + 2 Na OH = Мq(ОН)2↓ + 2NаCI
СаSO4 + Nа2 СО3 = Са СО3↓+ Nа2 SO4
Са CI2 + Nа2 СО3 = Са СО3↓+ 2NаCI

Доза едкого натра
а) при введении коагулянта до добавлении едкого натра
Де.н. = 40(Жк + 0,0455 СО2 + 0,082 Мq2+– Дк + 0,35), мг\л
б) при совместном введении коагулянта и едкого натра
Де.н. = 40(Жк + 0,0455 СО2 + 0,082 Мq2++ Дк + 0,35), мг\л.
При помощи едкого натра можно добиться такой же степени умягчения воды как и при известково - содовом способе.
Едкий натр является дорогим реагентом по этому он используется сравнительно редко, главным образом когда он получается в виде отходов производства.

Фосфатный способ
Наиболее эффективным способом умягчения является фосфатный с применением в качестве реагента тринатрийфосфат.
Как самостоятельный фосфатный метод применяется редко, в виду высокой стоимости тринатрийфосфата.
Его обычно применяют к предварительно умягченной воде (известково-содовым).

Образуемые в результате реакции кальциевые и магниевые соли фосфатной кислоты облают ничтожной растворимостью в воде и по этому достаточно полно выпадают в осадок.
3Са(НСО3)2 +2 Na3РО4 = Са2(РО4)2↓ + 6Nа НСО3
3 Мq(НСО3)2 + 2 Na3РО4 = Мq3(РО4)2↓ + 6Nа НСО3
3 СаSO4 + 2 Na3РО4 = Са3(РО4)2↓ + 3 Nа2 SO4
3 Мq CI2 + 2 Na3РО4 = Мq3(РО4)2↓ + 6 NаCI
Фосфатное умягчение, как правило, осуществляется как термохимический способ, т.е. при подогреве воды в пределах 105-1500, при этом достигается глубокий эффект умягчения с остаточной жесткостью около 0,02-0,03 мг-экв\л.

ДОЗА ТРИНАТРИФОСФАТА
Находят по формуле Дф = 54,67 (Жост.+ 0,18)
Жост. – остаточная жесткость умягчаемой воды перед фосфатным умягчением мг-экв\л;
Осадки Са3(РО4)2 и Мq3(РО4)2 хорошо адсорбирует из воды кремниевую кислоту и органические коллоиды.
Применяют этот метод для подготовки питательной воды котлов среднего и высокого давления (60-100 ат.).

Конструктивные элементы установок реагентного умягчения воды и технологические схемы.
Аппараты
Реагентные водоумягчительные установки включают в себя:
- аппараты для растворения, перемешивания, дозирования реагентов, смесители;
- аппараты, в которых завершается процесс умягчения воды и происходит их частичное осветление (отстойники, осветлители);
- аппараты, в которых, осуществляется окончательное осветление воды (фильтры);

- баки для приема умягчаемой воды;
- насосы для перекачки воды, шлама, растворов и т.п;
- регулирующую и контрольно - измерительную аппаратуру (водомеры, манометры, регуляторы скорости фильтрования и др.);
- запорную арматуру (задвижки, вентили и др.);
- трубопроводы для воды и растворов.

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

Вихревой реактор
1. лаз; 2 – патрубок для выпуска контактной массы;
3- подвод умягчаемой воды;
4 – подача реагента;
5 –краники для контроля за уровнем контактной массы.;
6 –подача контактной массы;
7 – воздушник;
8 –отвод умягченной воды;
Скорость движения воды в нижней узкой части реактора равна 0,8-1 м\с, скорость восходящего потока в верхней части 4-5 мм\с

Вихревой реактор
В качестве контактной массы применяют– песок или мраморную крошку с размером зерен 0,2-0,3 мм из расчета 10 кг на 1м3 объема реактора.
Расход свежей контактной массы, добавляемой в реактор определяют по формуле
G = 0,045QЖ;
где G – кол-во добавляемой контактной массы, кг\сут;
Ж – удаляемая в реакторе жесткость воды,
мг-экв\л;
Q – производительность установки, м3\ч.

Вихревой реактор не задерживает осадок гидроокиси магния (Мq(ОН)2) по этому следует устанавливать за реактором фильтры.(содержание магния в исходной воде не должно превышать 10….15 г\м3)
При большом содержании гидроокиси магния кроме реактора так же следует применять осветлители.

Установка известково-содового умягчения воды
1,8 - подача и отвод умягченной воды;2 – эжектор; 3 – бункер с контактной массой;4 – вихревой реактор; 5 – ввод реагента;
6 – осветлитель со слоем взвешенного осадка;
7 – осветительный скорый фильтр.

УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ КАТИОНИРОВАНИЕМ

Сущность -катионитовый способ умягчения воды
основан на способности некоторых практических
нерастворимых в воде органических или
неорганических веществ, называемых катионитами,
обменивать содержащиеся в них активные группы
катионов (натрия и водорода и др.) на катионы
кальция или магния воды, обуславливающих их
жесткость.

Как работает катионит
Умягчаемую воду фильтруют
через слой катионита,
при этом катионы Са2+ и Мq2+
из воды переходят в катионит,
а в воду переходят
катионы Nа+ или Н+,в
результате вода становится
мягкой.
Катионитовым способ-
ом вода глубоко
умягчается, эффект
достигает до 0,01
мг-экв\л, который не
достигается
другим способом.
Умягчающая способность катионита постепенно
истощается, ее можно восстановить путем регенерации, пропуская через катионит растворы поваренной соли, серной кислоты или соляной.

В зависимости от того, каким реагентом отрегенерирован катионит, различаются Nа – катионит (поваренная соль) и Н– катионит (регенерация кислотой).
Что происходит на Nа – катионитовом фильтре
При фильтровании через
Nа – катионит жесткость
устраняется, а щелочность
остается эквивалентная
карбонатной жесткости
умягчаемой воды.
Следовательно, чем
больше карбонатная
жесткость умягчаемой
воды, тем выше
щелочность умягченной .

где К символ обозначающий комплекс катионита, практически не растворимого в воде.

Что происходит на Н – катионитовом фильтре
При фильтровании воды через Н-катионит
в умягченной воде образуется минеральные кислоты в кол-ве эквивалентному содержанию сульфатов и хлоридов в исходной воде, а также свободная углекислота.

Таким образом, после Nа – катионирования получается щелочной фильтрат, а после Н-катионирования кислый.
Смешивая оба фильтрата можно получить практически полностью умягченную воду.
В этом и заключается сущность умягчения воды по схеме Н-Nа –катионирования.

Каждый катионит обладает
определенной обменной
способностью, которая
выражает, то кол-во
катионов которое может
задерживать катионит
в течении цикла фильтрования.
Обменная способность
катионита выражается
в грамм-эквивалент
задерживаемых катионитов
на 1 м3 катионита,
находящегося в разбухшем
состоянии после
пребывания в воде.
Полная и рабочая обменная способность катионита

Различают полную и рабочую обменную способность катионита.
Полная обменная
способностью
Рабочей обменной
способностью
кол-во гр.-экв Са2+ и Мq2+,
которое может задерживать
1 м3 катионита, находящегося
в рабочем состоянии, до того
момента, когда жесткость
фильтрата сравнится с
жесткостью исходной воды.
кол-во гр.-экв Са2+ и
Мq2+которое задерживает
1 м3 катионита до
момента проскока в
фильтрат некоторой
жесткости.

Кинетика работы катионитового фильтра (а)
А и А+Б — рабочая и полная обменная способность катионита

РЕГЕНЕРАЦИЯ
Рабочий цикл фильтрования на катионитовом фильтре продолжается до момента проскока в фильтрат жесткости.
Тогда фильтр отключают на регенерацию.
Регенерация состоит из трех последовательных операций:
взрыхление
собственная регенерация
отмывка
катионита

Взрыхление
происходит током
воды снизу вверх,
эта операция
ликвидирует
спрессованность
катионита.
Собственная
регенерация
пропуске
регенерирующего
раствора через
слой катионита.
Обычно
регенерирующий
раствор пропускают
сверху вниз.
Nа – катионирование
–поваренная соль,
Н– катионирование
серной или соляной
кислотой.
Отмывка
заключается в
отмывке от избытка
регенерирующего
раствора и от
продуктов
регенерации
(соединений Са2+
и Мq2+
вытесненных из
катионита).

При регенерации Nа и Н катионита, ионы Nа+ и Н+ вытесняют из катионита Са2+ и Мq2+, задерживаемые при рабочем цикле фильтрования, которые переходят в раствор.
Катиониты же вновь обогащенные катионитами Nа+ или Н+ восстанавливают свою обменную способность.
Отмывка –Отмывку производят током воды сверху вниз.
После отмывки фильтр можно включать в рабочий цикл фильтрования (умягчения).

КАТИОНИТЫ

КАТИОНИТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Катиониты по составу разделяются
естественного
происхождения.
искусственного
происхождения.
Минеральные катиониты естественного
происхождения характеризуются малой
обменной способностью и недостаточной
химической стойкостью, что привело к
замене на искусственные катиониты.
В технологии
подготовки воды
широко применяются
органические катиониты
искусственного
происхождения.

Минеральные катиониты
искусственного происхож-
дения приготовляют
смешение сульфата
аммония с раствором соды
и жидкого стекла.
Органические катиониты
искусственного
происхождения,
содержат химически
активные группы,
водорода которые
способны замещаться
другими катионитами
Наиболее распространен катионит сульфоуголь,
который получают путем обработки каменных углей
серной кислотой.

На выбор марки катионита влияет:
механическая прочность;
термическая и химическая стойкость,
которые имеют важное значение для установления износа катионита в процессе эксплуатации.

Не правильный выбор катионита может привести:
к измельчению его при фильтровании и взрыхлении;
при высокой температуре обрабатываемой воды и повышения значения кислотности или щелочности катиониты способны переходить в состояние коллоидного раствора и терять обменную способность.

Выбор схемы катионитового умягчения воды
зависит от требований которые предъявляются
к умягченной воде, а так же от качества
исходной воды.
СХЕМЫ И ПРИЕМЫ КАТИОНИТОВОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ
Сущность –
в однократном
(одноступенчатом)
фильтровании воды
через Nа – катионитовый
фильтр.
Кол-во фильтров
определяется расчетом,
но не менее двух,
чтобы не прерывать
работу установки во
время регенерации.
Одно ступенчатая Nа – катионитовая
установка

Приемущества – перед Н-катионитовым
фильтрованием является отсутствие в воде
растворов с кислой реакцией и следовательно нет
необходимости в применении кислостойкой
арматуры, труб и тд
Кроме того в канализацию не попадают кислые стоки
требующие нейтрализации.

Схема одноступенчатого натрий-катионирования воды.
1,7 – подача исходной и отвод умягченной воды;
2 –Na-катионитовый фильтр;3 – бак с раствором поваренной соли;
4 – бак с частично умягченной водой для взрыхления катионита;
5 – резервуар умягченной воды;6 – насос.

Рекомендации к применению
Когда не лимитируется величина щелочности
умягченной воды или когда щелочность допускается,
но не превышает величины карбонатной жесткости
исходной воды, потому что щелочность Nа –
катионитовой воды по величине равной карбонатной
жесткости исходной воды.
При величине общей жесткости исходной воды не
более 10 мг-экв\л и при условии, что жесткость
фильтрата допускается до 0,1-0,2 мг-экв\л.

Недостатки
– практическая невозможность
глубокого умягчения воды
(0,01-0,02 мг-экв\л).
– относительно высокий удельный
расход соли на регенерацию
фильтров;
– неполное использование емкости
поглощения фильтра.

Двухступенчатое Na-катионирование
На фильтрах первой ступени умягчение производится не до проскока в фильтрат повышенной жесткости, а до тех пор пока жесткость фильтрата не достигнет 25-30% жесткости исходной воды.
Следовательно, емкость поглащения фильтров 1-ой ступени более высока, чем при одноступенчатом умягчении.
Основная масса катионита жесткости задерживается в фильтре I ступени, фильтры II ступени несут незначительную нагрузку по жесткости и рабочий цикл в них длится 150-200 часов.
За весь этот период фильтры дают глубоко очищенную воду до 0,01-0,02 мг-экв\л.

Cхема двухступенчатого натрий-катионитового умягчения воды
1,9 – подача исходной и отвод умягченной воды; 2,6 – натрий-катионитовые фильтры I и II ступени;3,5 – баки с раствором соли для регенерации фильтров I и II ступени;4 – бак с водой для взрыхления загрузки фильтров;7 – резервуар умягченной воды;8 – насос.

Расход соли по схеме двухступенчатого
Nа+ - катионирования
Снижение расходов соли возможно:
1. ввиду того, что на фильтрах I ступени нет необходимости глубокого умягчения воды.
2.за счет снижения удельного расхода соли на регенерацию фильтров II ступени до 120-150г. на 1 г\экв поглощенных катионов (вместо 200-225 при I ступенчатом).

Фильтры II ступени регенерируются с применением удельного расхода соли (300-400 г на 1 г-экв поглощенных катионитов), но так как эти фильтры регенерируются редко общий расход соли уменьшается по сравнению с расходом ее на установках I ступенчатого Nа –катионирования.
экономию соли можно еще увеличить если использовать отмывную воду фильтров II ступени для регенерацию фильтров I ступени.

Вывод
применение II ступенчатого Nа-катионирования увеличивает кол-во фильтров, но снижает эксплуатационные расходы и повышает эффект умягчения воды.
Схема II ступенчатого Nа-катионирования применяется для умягчения воды высокой жесткости более 8-10 мг-экв\л.

Н – Nа катионирование
Схемы Nа-катионирования становятся непригодными, когда карбонатная жесткость исходной воды превышает допустимую щелочность умягченной воды.
Наиболее простым мероприятием для снижения щелочности воды, умягченной на Nа катионитовых фильтрах, является подкисление ее серной кислотой или соляной с последующим удалением из воды свободной углекислоты образовавшейся при нейтрализации щелочи.

Сущность заключается в смешении двух потоков умягченной воды – кислой и щелочной после
Н - катионитовых фильтров и
Nа -катионитовых.
Смешивая эти два потока в определенной пропорции, получают глубоко умягченную воду.

Схемы Н-Nа катионирования
1.ПАРАЛЕЛЬНОЕ Н-Nа катионирование

Схема параллельного Н-Nа катионирования умягчения воды
1 – подача исходной воды; 2 – солерастворитель; 3 – группа Na-катионитовых фильтров; 4 – смеситель; 5 – группа Н-катионитовых фильтров; 6 – дегазатор;
7 – резервуар умягченной воды; 8 – вентилятор; 9 – насос; 10 – отвод умягченной воды;11 – бак для взрыхления; 12 – бак для хранения раствора кислоты;
13 – резервуар отвода воды после взрыхления;
-------- – трубопровод подачи воды для взрыхления; -.-.-.-.- – трубопровод отвода воды после взрыхления;
-с-с-с-с-с – трубопровод подачи соли; к-к-к-к-к – трубоповод подачи кислоты;
-х-х-х-х-х – трубопровод отвода первого фильтра

Применение
получения постоянного и глубокого
умягчения 0,01 мг-экв\л
концентрация сульфатов и хлоридов
в исходной воде не должна превы-
шать 3-4 ,а Na не более 1-2
мг-экв\л
Остаточная щелочность не должна
превышать 0,4 мг-экв\л

Экономия
Для взрыхления используют воду
после отмывки катионита

Схемы Н-Nа катионирования
1.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ Н-Nа катионирование

Схема последовательного Н-Nа катионирования воды
1 – подача исходной воды; 2 – группа Н -катионитовых фильтров; 3 – дегазатор;
4 – резервуар умягченной воды; 5 – насос; 6 – группа Na-катионитовых фильтров;
7 – солерастворитель; 8 – отвод умягченной воды; 9 – бак для хранения раствора кислоты; 10 – бак для взрыхления; 11 – бак для взрыхления; 12 – вентилятор;

Применение
при повешенной жесткости
и солесодержании
остаточной щелочность
составляет около 0,7
мг-экв\л
жесткость исходной воды
значительна (более 6-8
мг-экв\л),

Кол-во воды необходимое для подачи на Н катионитовые фильтры определяется по формулам:
При параллельном
.
При последовательном
где qн – кол-во, отделяемой воды на Н-катионитовые фильтры в м3\час;

Q – общий расход умягчаемой воды в м3\час;
Жк – карбонатная жесткость умягчаемой воды в
мг-экв\л;.
Ж0 – общая жесткость умягчаемой воды в мг-экв\л;
а – заданная щелочность умягчаемой воды в
мг-экв\л;
а1 – заданная карбонатная жесткость смешанной воды (Н катионированной и исходной) в мг-экв\л, принимается ≈ 0,7 мг-экв\л;
в – средняя за рабочий цикл кислотность Н-катионитовых фильтров в мг-экв\л ( при условии отключения фильтров на регенерацию в момент увеличения щелочности фильтрата до 0,35-1 мг-экв\л)

«Голодная регенерация»
Для снижения удельных расходов реагентов существуют приемы:
1.двухступенчатое Nа –катионирование воды, где увеличивается качество фильтрата, и снижается удельный расход соли на регенерацию.
2.прием называется «голодной регенерацией» Н-катионитовых фильтров в схеме Н-Nа катионирования.

При обычном Н-катионировании регенерация производится с удельным расходом кислоты в 2,5-3 раза больше теоретически необходимого.
При «голодной регенерацией»
Н-катионитового фильтра удельный расход кислоты равен его теоретическому удельному расходу, т.е. 1 г-экв\г-экв или в пересчете на грамм для Н2SO4 – 49 г\г-экв.
При регенерации «голодной»
Н-катионитового фильтра кол-во подаваемой кислоты можно определить по формуле:

где qH2SO4 – расход 100% серной кислоты на регенерацию фильтра в кг;
0,049 – удельный расход серной кислоты на 1 г-экв поглощенных катионитов в кг;
Е нcо3 – рабочая обменная способность катионита по ионам НСО3- в г-экв\м3 (для сульфоугля Е нcо3 ≈ 300 г-экв\м3)
V – объем катионита в фильтре в м3.

При подаче на фильтры подсчитанного кол-ва кислоты в фильтрате:
- не образуются сильные минеральные кислоты, а лишь появляется углекислота, снижающая щелочность фильтрата;
- снижение жесткости фильтрата до величины
0,5-3 мг-экв\л в зависимости от жесткости исходной воды.
Схема Н-Nа- катионитового умягчения воды при режиме «голодной» регенерации Н-катионитовых фильтров может применяться для вод с величиной карбонатной жесткости не менее 1 мг-экв\л при общем солесодержании до 2000 мг\л и не зависимо от содержания натрия.

СОВМЕСТНОЕ
Н-Nа катионирования (простейшая)
При совместном Н-Nа катионирования в одном и том же фильтре осуществляется одновременно снижение щелочности фильтрата (до 1-1,8) и достаточно глубокого умягчения.
Совместное Н-Nа катионирование может применяться когда требования к умягченной воде не слишком высоки (жесткость около 0,1-0,3) и щелочность не ниже 1 мг-экв\л. При этом жесткость исходной воды не более 6 мг-экв\л.
Работа фильтра – верхний слой катионита работает по циклу Н-катионирования, а нижний слой по циклу Nа-катионирования.
Достоинства – отсутствие кислых сбросных вод, что устраняет их нейтрализацию.
Недостаток – сложная регенерация.

Схема совместного Н-Nа катионитового умягчения вод
1 – подача исходной воды; 2 – водород-натрий-катионитовый фильтр;
3 – дегазатор; 4 – резервуар умягченной воды; 5 – буферный Na-катионитовый фильтр; 6 – отвод умягченной воды; 7 – бак для взрыхления;
8 – резервуар промывной воды после взрыхления; 9 – насос; 10 – вентилятор;
––––– – исходная вода, умягченная вода;
-------- – трубопровод подачи воды на взрыхление;
-.-.-.-.-. – трубопровод отвода воды после взрыхления;

Конструкции катионитовых фильтров.
1 – цилиндрический корпус;
2 – бетонная подушка
3 – воронка для подвода умягчаемой и отвода промывочной воды;
4 – устройство для распределения регенерационного раствора;
5 – дренажное устройство;
6 – воздухоотводная трубка;
7 – слой катионита;
8 и 9 – манометры;
10 и 11 – люки;
13 –подача регенерирующего раствора;
14 – подвод умягченной воды;
15 – отвод умягченной воды;
16 – пробоотборник

Устройство для равномерного распределения регенерирующего раствора

а) колпачковый дренаж
б)колпачок В-1
1. щелевой колпачок; 2. «ложное дно» в виде железобетонной трубы; 3,4 отводы фильтрата и подача воды для отмывки катионита.5.щели; 6.щели для ввода воды на отмывку.
Отвода фильтрата и распределение взрыхляющей воды осуществляется с помощью дренажа со щелевыми колпачками.

Катионитовые фильтры выпускаются серийно промышленностью, шести различных диаметров и с различной высотой загрузки катионитом.
Кроме того каждый фильтр оборудован контрольно - измерительной аппаратурой:
расходомеры для замера мгновенной производительности фильтра;
счетчики для замера общего кол-ва умягчаемой воды
манометрами, один из которых показывает давление воды в фильтрах, а другой после фильтра.

Каждый катионитовый фильтр оборудуется необходимым кол-во задвижек и вентилей для:
управления работой фильтра;
отбора проб воды;
контроля за наполнением фильтра;
выпуска воздуха из него.
Конструкции Nа и Н катионитовые фильтры различаются внутренней поверхностью:
Н-катионитовые фильтры и его детали соприкасающиеся с водой предохраняются от действия агрессивной среды, специальными покрытиями.

Вспомогательные установки
Н-Nа- катионитовых фильтров.
солевое хозяйство

Вспомогательные установки Nа- катионитовых фильтров- солевое хозяйство.
При проектировании
складов для соли
предпочтение отдают
так называемому «мокрому хранению»,
при котором, соль
прибывающая на
катионитовую установку,
ссыпается в большую
емкость и заливается водой.
В емкости получается
насыщенный раствор
соли, который постепенно
используется для
регенерации
Nа- катионитовых фильтров.

Схема солевого хозяйства
1.резервуар-хранилище для соли; 2.бак с постоянным уровнем воды;3.эжекторы; 4.расходные баки; 5.слой соли; 6.отвод рассола соли на фильтры для регенерации;7.песчано-гравийный фильтр; 8. подача исходной воды.

Насыщенный раствор соли из резервуар-хранилище
насосом подают к смесителю, где происходит разбавление раствора соли до оптимальной концентрации (8-10%).
Соотношение расходов воды и насыщенного раствора соли,
подаваемых к смесителю контролируется расходомерами.
Так как техническая соль сильно загрязнена, то раствор пропускают предварительно через кварцевый фильтр или песчано-гравийный.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ СОЛЕВОГО ХОЗЯЙСТВА
Емкость баков для мокрого хранения соли можно определит по формуле (считая, что концентрация насыщенного раствора соли ≈ 26%)
Q – полезный расход воды, подаваемой на
Nа – катионитовые фильтры, м3\сут.
Ж0 – общая жесткость воды, подаваемой на
Nа – катионитовые фильтры, г-экв\м3;

а – удельный расход соли на регенерацию в г\г-экв. поглощенной катионитом жесткости;
m – число дней, на которое принимается запас соли, обычно 20-40 дней;

Производительность насоса, подающего насыщенный раствор соли в период регенерации Nа-катионитового фильтра, можно определить по формуле
V – скорость фильтрования регенерирующего раствора соли через катионитовый фильтр, принимается 5-7 м\час.
F – площадь поперечного сечения
Nа- катионитового фильтра, м2;

вр – желательная концентрация регенерирующего раствора соли 8-10%;
вн – концентрация насыщенного насыщенного раствора ≈26%.
Фильтры для осветления насыщенного раствора соли рассчитывают на пропуск расхода, подсчитанного по формуле (2) и скорости фильтрования
4-6 м\час.

КИСЛОТНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Кислотное хозяйство для обслуживания
Н-катионитовых фильтров
кислотное хозяйство состоит:
из цистерны для
концентрированной
кислоты
и различных приспособ-
лений для подачи
кислоты из цистерны на
фильтры.

Схема кислотного хоз-ва для обслуживания работы Н-катионитовых фильтров
1 –отвод 1% регенерирующего раствора кислоты; 2 – эжектор;
3 – расходомер на линии осветленной воды;4 – мерник кислотный;
5 – цистерна для хранения концентрированной кислоты;
6 – промежуточный бак;7-железнодорожная кислотная цистерна;

растворы серной кислоты концентрацией больше 1-1,5% применять не следует, так как повышается опасность за гипсования катионита, в следствии увеличения концентрации СаSO4 превышающей растворимость его вводе.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ КИСЛОТНОГО ХОЗЯЙСТВА
Емкости цистерны для хранения концентрированной серной кислоты определяется по формуле:
Qн – кол-во воды, пропускаемой через
Н – катионитовые фильтры, м3\час.
а – удельный расход кислоты на регенерацию катионита, г\г-экв.;
m – число дней, на которое принимается запас кислоты, (обычно 30-40 дней);

В –концентрация серной кислоты, %, находят по таблицам.
γ - удельный вес кислоты, т\м3 по таблицам.
Wц - следует округлять до ближайшей большей величины равной емкости железнодорожной цистерны (16,25 или 50т, ), чтобы можно было быстро опорожнить железнодорожную цистерну.

Полезную емкость мерника для концентрированной серной кислоты можно определить по формуле
n – число рабочих Н-катионитовых фильтров;
t – продолжительность работы фильтра между регенерациями, час.
а – удельный расход кислоты на регенерацию катионита, г\г-экв.;
Остальные обозначения те же.

Емкость бака с водой для взрыхления катионита в фильтрах следует подсчитывать, исходя из возможного последовательного взрыхления катионита в двух фильтрах:
ω (омега)– интенсивность взрыхления катионита в л\сек м2 ( для большинства катионитов ω = 4-5 л\сек м2)
F – площадь фильтрования катионитового фильтра, м2
tв = продолжительность взрыхления в мин (tв – 20-25 мин).

Методы известково-содовый и частично катионитовый.

1,9 – подача исходной и отвод умягченной воды; 2 –дозатор коагулянта; 3.- дозатор известкового молока; 4 - смеситель (реактор);
5 – осветлитель со слоем взвешенного осадка; 6 – скорый осветлительный фильтр; 7,8 – Nа-катионитовый фильтр первой и второй ступени; 10 – промежуточный резервуар; 11-повысительный насос; 12- фильтр для осветления солесодержащего раствора; 13 – бак мокрого хранения поваренной соли; 14 – бак известкового молока с гидравлическим перемешиванием
Схема известково – Nа-катионитового умягчения воды.

Расход воды на собственные нужды катионитовых установок

На отмывку используют осветленную, не умягченную воду.
Расход на собственные нужды Н-Nа- катионитовых
установок слагается из потребления воды на
следующие технологические операции:
приготовление
регенерирующих
растворов, соли
и кислоты;
взрыхление катионита
в фильтрах перед
регенерацией;
отмывка катионита
после регенерации.

На катионитовую установку воды должно поступать Q, м3\сут:
где Qу – полезная производительность установки по умягчению воды, м3\сут.
Q1, Q2, Q3 – соответственно расход воды на приготовление регенерирующего раствора, взрыхления и отмывку катионита.
При повторном использовании отмывочной воды для взрыхления катионита в фильтрах расход воды на собственные нужды сокращается на Q2.

Регенерация
Расчетный расход воды, м3\сут, на приготовление растворов поваренной соли Q1 м3\сут и серной кислоты Q11 равен
где n и n1 - соответственно число фильтров Nа и Н катионитовых и регенерация каждого фильтра в сут.
a и h – площадь, м2 и высота, м загрузки фильтра катионитом.

Расход воды на взрыхление катионита, м3\сут
Т= 15 продолжительность взрыхления, мин;
ω(омега) – интенсивность взрыхления, принимается в зависимости от крупности зерен катионита в пределах 3…..4 л\(м2*с).

Расход на отмывку катионита м3\сут
где qуд от – удельный расход отмывочной воды равный 4…8 м3\м3 катионита.

Термический метод умягчения воды
Сущность термического метода - вода при ее
нагревании теряет растворенную в ней
равновесную свободную углекислоту.

Термический метод целесообразно применять
при использовании карбонатных вод, идущих на
питание котлов низкого давления, а также в
сочетании с реагентным методом умягчения воды.
Потеря свободной углекислоты приводит к нарушению углекислотного равновесия и к распаду бикарбонатов с выделением малорастворимых осадков Са СО3 и Мq(ОН)2 .
Нагрев воды выше 1000 приводит почти к полному устранению из нее карбонатной жесткости.
Не карбонатная жесткость, при высоком нагреве может быть частично удален, за исключением сернокислого калия (СаSO4 – гипс), который образует на стенках аппаратов осадок в виде гипса, растворимость которого при нагреве воды до 2500 падает до 40-50 мг\л .

Кипячении может полностью удалить оксид углерода (свободную углекислоту) и тем самым значительно снизить карбонатную кальциевую жесткость, однако полностью устранить указанную жесткость не удается, поскольку карбонат кальция незначительно (13 мг\л при t = 180С) , растворим в воде.
Са(НСО3)2 ∙→ Са СО2 ↓ + СО2↑ + Н2О

Термоумягчитель конструкции Копьева
1,10 - подача исходной и отвод умягченной воды;2- продувка котлов;3- эжектор; 4 – выпар;5 - пленочный подогреватель;6 – сброс пара;7 – кольцевой перфорированный трубопровод отвода воды к эжектору;
8 –наклонные сепарирующие перегородки;9 – сборник умягченной воды;11 – звешенный слой;12 – центральная подающая труба;13 – ложное перфарированное днище;
14 –сброс шлама;15 – сброс дренажной воды.
Время пребывания воды в термоумягчителе составляет 30-45 мин,
скорость ее восходящего движения во взвешенном слое 7….10 мг\л., а в отверстия ложного дна 0,1…0,25 м\с.

МАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ.
Сущность метода – при пересечении водой
магнитных силовых линий накипеобразо-
ватели выделяются не на поверхности
нагрева, а в массе воды.
Метод эффективен при обработке вод
кальциево-карбонатного класса, которые
составляют около 80 % во всех водоемах
нашей страны и охватывают примерно 85%
ее территории.
Под влиянием магнитного поля происходит
паляризация и деформация ионов.

Применение - борьба с
накипеобразованием в конденсаторах,
парогенераторах низкого давления и малой
производительности, в тепловых сетях и сетях
горячего водоснабжения.
Тепловой пункт

Противонакипный эффект зависит:
от состава воды;
напряженности магнитного поля;
скорости движения воды;
продолжительности пребывания воды в магнитном поле;
от других факторов;

Преимущества перед умягчением
простота
дешевизна
безопасность и почти полное отсутствие
эксплуатационных
расходов.

Электромагнитный аппарат для противонакипной обработки воды.
1,8 – подача исходной и отвод омагниченной воды;
2 – сетка; 3 – рабочий зазор для прохода омагниченной воды; 4 – кожух;
5 – намагниченная катушка;
6 – сердечник; 7 - корпус;
9 – крышка;10 – клеммы.
Скорость движения воды в зазоре не должна превышать 1 м\с.
Магнитный аппарат с постоянными стальными магнитами и электромагнитами.

Магнитный аппарат монтируется к трубопроводам в вертикальном или горизонтальном положении с помощью переходных муфт.
В процесс работы аппаратов, проходные зазоры загрязняются механическими примесями, поэтому аппараты необходимо периодически разбирать и очищать.
Для воды с карбонатной жесткость 6-7 мг-экв.\л,
окисляемостью 5,6 мг\л, солесодержание 385-420 мг-л,
оптимальное напряжение магнитного поля составляет 7-8 А.

Основные преимущества магнитных
активаторов воды:
не потребляют
электроэнергию
не требуют химических
реагентов
не нуждаются в
обслуживании
имеют длительный срок
службы (10-15 лет)

экологически
безопасны
надёжно защищают от
накипи и коррозии
Устройства магнитной обработки воды ANTI-INKRUST KRAFTING | Анти-Инкруст Крафтинг Приборы магнитной обработки воды Krafting Крафтинг

Аппарат магнитной обработки воды
"АМО-25"
Аппарат предназначен
для противонакипной
магнитной обработки
воды, циркулирующей
через теплообменное
оборудование тепловых
пунктов, горячего
водоснабжения
и оборотного охлаждения.
Принцип действия аппарата основан на воздействии
магнитного поля
определенной
напряженности на
растворенные в воде
карбонатные соли жесткости

Схема размещения магнитной установки для обработки котловой воды без предварительной очистки.
1,8 – исходная и подпиточная вода;2. –электромагнитные аппараты; 3,4 – подогреватели I и II ступени;5 – деаэратор;
6 – промежуточный бак; 7 – подпиточный насос.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВОДОУМЯГЧИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Выбор схемы водоумягчительной установки
определяется по качеству исходной воды и
требованиям к умягченной воде.

Содержание взвешенных веществ
Когда источником водоснабжения
является река, вода которой
содержит значительное кол-во
взвешенных веществ
(особенно в паводковый
период), перед умягчением
воды или одновременно
с ним должно осуществляться
и осветление воды.
Осветление и умягчение
воды может быть достигнуто
при реагентном и
термохимическом методах
умягчения.
Если к умягченной воде предъявляются
требования глубокого умягчения воды
– это может быть достигнуто
катионитовым методом умягчения,
то для источников поверхностного
водоснабжения проектируют две фазы
обработки воды- осветление и
последующее ее катионирование.
Отказаться от первой фазы очистки
воды можно, когда содержание
взвешенных веществ в воде в течении
года не превышает 25-30 мг\л и тогда
нет необходимости и обескремнивания
воды.
В этом случае исходную воду можно
подавать непосредственно
на катионитовые фильтры.

Обескремнивание
Если при умягчении воды требуется и одновременное
Обескремнивание, то независимо от содержания в воде
взвешенных веществ обработку необходимо
проводить в две фазы:
I фаза – обескремнивание, обесцвечивание и
частичное умягчение (снижение щелочности),
магнезиальный метод.
II фаза – глубокое умягчение (катионирование.)
Магнезиальное обескремнивание -
обработка воды магнезиальными реагентами,
в результате обработки образуется
малорастворимый гидрооксид магния, хлопья
которого сорбируют содержащуюся в воде
кремниевую кислоту.
Магнезиальные реагенты – каустический магнезит
и обожженный доломит.

Снижение щелочности
На выбор схемы водоумягчительных установок влияет снижение щелочности в умягченной воде (если предъявляется такое требование).
Снижение щелочности воды при одновременном ее глубоком умягчении может быть достигнуто известкование с последующим катионированием.

Экономичность установок
1.Если в исходной воде карбонатная жесткость значительно больше некарбонатной то с точки зрения эксплуатационной стоимости воды схема Nа-катионирования с предварительным известкованием обычно выгоднее так как известь дешевле кислоты, используемую для регенерации Н-катионитовых фильтров.

2. Если исходную воду не нужно осветлять (подземные воды) по применение схемы
Н-Nа-катионирования более экономична, так как отпадает необходимость в сооружении громоздких осветлителей (или отстойников), осветительных фильтров, аппаратов для гашения извести, растворение и дозирование извести, отсутствие коагулянта так же снижает эксплуатационные расходы.
Без специального технико-экономического сравнения методов глубокого умягчения трудно решить какой метод выгоднее.

Учет местных условий
При необходимости осветления воды правильный
выбор умягчения можно сделать только с учетом
местных условий:
производительности водоумягчительной
установки,
качества исходной воды,
возможность получения кислостойких труб
и арматуры,
условий грунтовых вод, сроков
строительства и т.п.
дальности перевозок реагентов,
наличия или отсутствия предварительного
подогрева воды,

При проектировании водоумягчительных установок нужно стремиться к механизации всех трудоемких процессов.
Наиболее трудоемки и антисанитарными работами на реагентных водоумягчительных установках являются операции транспортировки извести, ее гашение и растворение.
Весьма трудоемкими работами являются загрузка и перегрузка катионитовых и осветлительных фильтров.
Поэтому на механизацию этих работ должно быть обращено особое внимание.

ОБЕССОЛИВАНИЕ ВОДЫ
Снижение солесодержания
до концентраций солей близких
к дистиллированной воде.

Классификация методов обессоливания воды.
Обессоливание может быть полным или частичным.
Полное обессоливание –
дистиллированная вода.
Частичное обессоливание-
когда прокаленный
растворенный остаток в воде не
превосходит допустимого.
Примером частичного
обессоливания является
питьевая вода по
ГОСТу 2874-82
прокаленный осадок доведен
до 1000 мг\л.

Полное обессоливание может быть достигнуто
следующими методами:
Дистилляцией
(испарением)
ионитовым
методом
электрохимическим
методом
Частичное обессоливание может быть
достигнуто следующими методами:
Перечислен-
ные ранее;
при
известкова-
нии
при
Н-катиони-
ровании
Выморажи-
вании
Как самостоятельный метод частичного обессоливания
известкование и Н-катионирование обычно не
применяют, они сопутствуют лишь процессу умягчения.

Выбор метода опреснения определяется
качеством исходной и обработанной воды,
производительностью установки и технико-
экономическим соображениями.
Ионитовый или дистилляция – по технико-экономи-
ческим сравнениям.
Степень минерализации – более 1,0 г\л;
2,5–10 г\л – электродиализ;
2-3 г\л – ионитовый метод;
более 10 г\л –дистилляция, замораживание.

Обессоливание воды путем ее испарения и конденсации пара (дистилляция).
Дистилляционный метод основан на способности воды при нагревании, испаряться и распадаться на пресный пар и солевой раствор.
Этот метод имеет широкое распространение 90% существующих опреснителей мира обеспечивается дистилляционные установки.
В испарителе выпаривают от 20 до 50% поступающей в него соленой воды.

Схема одноступенчатой дистилляционной установки
1.отвод рассола;
2.испаритель;
3. теплоноситель;
4.сепоратор;
5.вторичный пар;
6.подача исходной воды;
7. конденсатор;
8.отвод дистиллированной воды;
9.регулятор уровня.

Объем испарителя разделяют на водяной и паровой,
граница между ними называется зеркалом испарения.
Испарители бывают :
с естественной
и искусственной
циркуляцией
испаряемой воды;
горизонталь-
ные и вертика-
льные;
давление пара
ниже
(вакуумные) и
выше
атмосферного.

Многоступенчатые дистилляционные опреснительные установки
1.теплоноситель; 2,4,5,6 – испарители I,II,III,IY ступени; 3.сепоратор; 7.подача исходной воды; 8.конденсатор;
9. отвод опресненной воды; 10. сброс рассола; 11.отвод конденсата в парогенератор.

Отложение солей
При работе дистилляционных установок происходит отложение солей, которые образуют слой накипи на греющих элементах испарителей и конденсаторов.
Накипь уменьшает температуру нагрева воды, ухудшает теплопередачу и работу всех агрегатов опреснительных установок.
Очистку рабочих поверхностей от накипи осуществляется:
механическим и химическим путем
они требуют больших затрат времени, износ поверхностей, большие затраты труда.
В настоящее время существует много методов защиты установок от накипи, в частности: реагентный и безреагентный методы.

Накипь под сканирующим электронным микроскопом, поле зрения 64 x 90 мкм

Реагентный – в воду вводятся присадки в виде антинакипина, которые не вступают химическую реакцию с водой.
мелкозернистые присадки - известняк, кварцевый песок, мел, гидроокись магния и другие.
Химический – предварительное подкисление, подщелачивание, известково-содовый способы, предварительная ионообменная обработка воды.
Безреагентный – электрохимическая обработка воды, магнитная, т.д.

Безнакипный режим работы испарителей достигается так же созданием вакуума в испарителях, что дает возможность снизить температуру испаряемой воды до 500С и ниже.
Экономичность испарительных установок возможно повысить путем применения в их схеме термокомпрессора (парокомпрессора).
Сущность - пар, полученный в испарителе, сжимается компрессором, в результате чего его температура повышается на несколько градусов по сравнению с начальной, а затем обратно возвращается в испаритель уже в качестве греющего пара.

Конденсируясь на стенке испарителя, пар отдает свое тепло соленой воде, за счет чего она вновь испаряется.
Исходное тепло установка получает в виде механической или электрохимической энергии, расходуемой на привод термокомпрессора.

1,2 – подача исходной и отвод опресненной воды,
3 – теплообменник-конденсатор;
4 – испаритель;
5 – сепаратор;
6 – вторичный пар;
7 – вакуум – компрессор;
8 – пусковой котел;
9 – сброс рассола.
Термокомпрессорная опреснительная установка.

Термокомпрессорные установки бывают одноступенчатые и многоступенчатые.
Имеют испарители :
вакуумные;
атмосферные ;
работающие под давлением, большим атмосферного.

МЕТОДЫ ИОНИТОВОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ.
Последовательное фильтрование воды через Н-катионитовые фильтры, а затем ОН-анионитовые фильтры.

Н-катионирование служит для задержания из воды катионов;
ОН- анионирование для удаления из воды анионов.

Простейшая одноступенчатая опреснительная установка.
1.Подача исходной воды; 2.Н-катионитовые фильтры; 3.дегозатор; 4.промежуточный резервуар частично обессоленой воды; 5.насос; 6 анионитовые фильтры; 7. буферный Na-катионитовый фильтр.

На обессоливающую установку поступает
осветленная вода с содержанием взвешенных
веществ не более 20 мг\л, солесодержание
до 30 г\л, сульфаты и хлориды до 5 мг\л.
Н-катионитовые
фильтры
ОН-анионитовые
фильтры
при полном ионитовом
обессоливании
Н-катионитовые фильтры
должны задерживать не
только Ca+, Mg+ но также
и катионы Na+ и все прочие,
которые растворимы в воде.
При пропуске обессоливаемой
воды через вторую группу
фильтров происходит обмен
анионитов сильных кислот
(SO4,Сl-) на ионы ОН-,СО2
или НСО в зависимости
каким реагентом регенерируется
анионит.
Из за необходимости задержания
Na+ в схемах полного
обессоливания воды,
рабочий цикл фильтрования на
Н-катионитовых фильтрах
короче, чем на Н-катионитовых
фильтрах водоумягчительных
установках и следовательно
рабочая обменная способность
Н-катионита при полном
обессоливании соответственно
ниже.

Аниониты
ионообменные смолы которые бывают:
Сильноосновные
Слабоосновные
способны к обмену
в нейтральной,
кислой, щелочной
средах.
только в кислых
при рН <7,
способны
задерживать
анионы слабых
кислот (SiO2 –
кремниевая кислота)

Если нужно удалить из исходной воды кремниевую кислоту, например при подготовке питательной воды для котлов высокого и сверхвысокого давления, и анионов сильных кислот, схема усложняется еще одной группой анионитовых фильтров, которая загружена сильноосновным анионитом.

Схема двухступенчатого катионирования и анионирования.

Регенерация фильтров.
Н-катионитовые
фильтры
ОН- анионитовые
фильтры
слабоосновные – едким
натром, кальценирован-
ной содой.
сильноосновные – едким
натром – способность
сорбировать анионы
кремниевой кислоты.
регенерируют также как
и при водоумягчении.
При двухступенчатой схеме
Н и ОН –ионирования
Н-катионитовые фильтры
первой ступени отключа-
ются на регенерацию по
проскоку в фильтрат
ионов кальция и магния,
вторая ступень –
по проскоку ионов Na.
Анионитовые фильтры I
ступени задерживают
анионы сильных кислот,
II– ступень кремниевую
кислоту.

Н-катионитовые фильтры выводят на регенерацию при снижении кислотности на 20%.
Регенерируют фильтры I ступени кислотой с расходом 70-75 г\г.- экв.
II ступень – скорость фильтрования 50-60 м\час;
Высота слоя загрузки 1,5 м,
Удельный расход кислоты Н2SO4 – 100 г/г-экв. поглащенных катионов;
Время регенерации и отмывки фильтров – 3 час.
Воду после отмывки используют для взрыхления слоя катионита, а также для приготовления регенерирующего раствора.

Анионитовые фильтры I ступени регенерируют кальценированной содой, удельный расход 100 г\г.экв. поглащенных анионов.
Концентрация регенерирующего раствора 4 %.
Отмывают анионит I ступени водой после регенерации Н-катионитовых фильтров, расход ее составляет 10 м3 на 1 м3 анионита.

Анионитовые фильтра II ступени имеют слой сильноосновного анионита равного 1,5 м;
Скорость фильтрования 15-30 м\ч;
Кремнеемкость определяется по паспорту;
Регенерирующий раствор едкого натра имеет 4% и приготовляют его на Н-катионитовой воде;
Удельный расход 100% NaOH – 120-140 кг\м3 анионита.

Применяемые фильтры.
Стандартные с кислостойкой изоляцией внутренных поверхностей.
Для этого используют трубопроводы и арматуру из нержавеющей стали, либо неметаллических материалов (венилпластмасс, оргстекла и т.п.).

Экономия при регенерации.
регенерацию анионитовых фильтров
при двухступенчатой схеме:
Анионитовые фильтры 1 ступени
регенерируются раствором повторно
используемом регенерирующим
раствором анионитовых фильтров
второй ступени т.е. раствором едкого натра.
Объем анионита в фильтрах должен
быть рассчитан так, чтобы фильтры
1 и 2 ступени можно было отключать
на регенерацию одновременно.

Из опыта эксплуатации и лабораторных исследований установлено, что при регенерации анионитовых фильтров едким натром, расход его уменьшается при двухступенчатой регенерации на 50-60%, если едкий натр пропускается через анионитовые фильтры в виде 2% раствора, а остальные, 50-40% в виде 0,2% раствора.
Подогрев регенерируемого раствора повышает обменную способность анионита.
Если при обессоливании не нужно удалять кремниевую кислоту регенерацию производят содой или бикарбонатом натрия.

Схема едконатрового хозяйства.

ФДС – фильтры смешанного действия.
Содержат смесь Н-катионита и ОН-анионита.
1.распределительное устройство;
2.верхнее дренажное устройство;
3.слой анианита;
4.промежуточное дренажное устройство;
5.слой катионита;
6.нижнее дренажное устройство.

Зерно катионита должно быть крупнее, чем анионитовое, для того чтобы при взрыхлении и последующем подачи воды катионит не осаждался вниз, а сверху располагают анионит.
Высота слоя загрузки 0,6 м, скорость фильтрования 40-50 м\ч.
Общая продолжительность операций по регенерации составляет около 4,5 часа.
На дне ФСД расположена система для подачи сжатого воздуха для перемешивания ионитов после регенерации.

Применение схем ионитового обессоливания.
Содержание соли в опресненной воде должно быть лимитировано потребителем:
– хоз-питьевых целей лимит до 1 г\л, при концентрации хлоридов до 350 мг\л и сульфатов до 500 мг\л;
– остаточное содержание при одноступенчатом ионировании применяют до 20 мг\л;
– для получения воды с солесодержанием до 0,5 мг\л и одновременном обескремнивании до 0,1 мг\л применяют установку с двухступенчатой схемой Н и ОН- ионирования.
– когда солесодержание воды необходимо снизить до 0,1 мг\л, а концентрацию кремниевой кислоты до 0,05 мг\л принимают схему трехступенчатого Н и ОН-ионирования

1 – осветлитель; 2 – механические фильтры; 3, 4, 5 – ионитные фильтры;
6 – декарбонизатор; 7, 8, 9, 10 – промежуточные баки обессоливающей установки; 11, 12 – баки хранения кислоты и щелочи; 13 – мерные баки;
14 – служебные помещения; 15, 16 – мешалки извести и коагулянта с циркуляционными насосами; 17 – склад фильтрующего материала; 18 – склад извести со вспомогательным оборудованием; 19 – бытовка; 20 – ремонтный пункт; 21 – реагентный узел; 22 – воздуходувка; 23 – вакуум-насос; 24 – насосы обессоливающей установки; 25 – вентиляторы с калорифером
Компоновка ВПУ производительностью 100 м3/ч:

1 – фильтровальный узел; 2 – насосная; 3 – наружное баковое хозяйство; 4 – эстакада трубопроводов; 5 – мешалка известкового молока; 6 – баки-нейтрализаторы; 7 – осветлители;
8 – декарбонизаторы;9 – электрощит; 10 – электролизерная; 11 – углекислотная; 12 – помещение КИП’а; 13 – реагентный узел
Компоновка ВПУ производительностью 500 м3/ч с блочным включением фильтров (склад реагентов в отдельно стоящем здании):

ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМ.
Электродиализ - процесс удаления из
растворов ионов растворенных веществ
путем переноса их через мембраны в
поле постоянного электрического тока.

Опреснение воды электродиализом основан на том,
что в электрическом поле катионы растворенных в
воде солей движутся к катоду находящемуся в воде,
а анионы к аноду.
В сосуде образуется при пространства, это катодное, анодное и рабочее. В рабочем пространстве образуется опресненная вода.

Электродиализные аппараты бывают
многокамерные.

Важным элементом электродиализного аппарата является активные мембраны.
Мембраны должны обладать:
высокой электропроводностью;
селективностью (способностью пропускать ионы с зарядом одного знака);
отличаться достаточной прочностью;
стойкостью в воде и рассола.
Вода, содержащая растворенные соли, движется между катионной и анионной мембранами через отверстия, вырезанные в полиэтиленовой перегородке толщиной около 1,0 мм.
Типичная толщина мембраны 0,1 мм.

Внутреннее устройство ячейки
Чередование обессоливающих и рассольных камер электродиализатора обеспечивается рамками-прокладками из диэлектрика (паронита, полиэтилена и др.) толщиной 0,7—1,0 мм.
Каналы для подвода и отвода исходной воды и рассола образуются проштампованными в рамках отверстиями.
Сжатие рамок и мембран осуществляется с помощью торцевых плит.
Внутри камер укладывается гофрированная сетка, которая дистанционирует мембраны и одновременно служит турболизатором потока воды.

Мембраны для аппаратов производят в виде гибких листов прямо-угольной формы или рулонов полимерного связующего с порошком ионообменных смол.
Мембраны- пропускают воду и задерживают посторонние примеси, экологичны и эффективно изменяют состав и свойства воды, добиваясь выполнения требований к чистоте продукта.
Наиболее эффективное использование электродиализаторов – при концентрации солей в воде 3 ... 8 г/л.

Исходная вода, используемая в электродиализаторах, требует предварите-
льной обработки.
Для исключения возможность образования в камерах осадков из взвешенных частиц, коллоидных частиц, шлама из твердой фазы СаСО3 и Mg(OH)2.
Так же из воды должны быть удалены ионы железа, марганца и органические вещества, присутствие которых приводит к «отравлению» мембран, т.е. к снижению их электрической проводимости.

Электроды изготовляют из материалов, стойких к окислению :
платины;
платинированного титана;
графита;
магнезита.
преимуществом установок- требуется только электроэнергия и не требуется ни топлива, ни химических реагентов.
Управление электрохимическими установками - полностью автоматизирована.

ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ ОБРАТНЫМ ОСМОСОМ.
метод обратного осмоса основан -
на процессе перетекания молекул
чистой воды, из раствора в пресную
воду, при создании давления,
превышающего осмотическое,
через полупроницаемую перегородку.

Величина осмотического давления раствора
зависит от:
природы растворенного вещества;
с ростом концентрации и температуры,
осмотическое давление также
увеличивается.
концентрации и температуры
раствора.

Производительность установок, определяется
разностью между рабочим и осмотическим
давлением.
Рабочее давление в
установках по
опреснению воды
рекомендуется
поддерживать 5 и
более МПа,
Обратный осмос
осуществляется
давлением свыше
5 МПа.
Для обеспечения требуемого качества воды и
предотвращения снижения производительности
вследствие забивания пор мембран взвешенными
частицами, коллоидами и солями , выпавшими в
осадок в процессе обессоливания, необходимо
предусматривать предварительную обработку
природных вод. (хлорирование, умягчение,
фильтрование и т.п.)

Основным элементом аппаратов для осуществления процесса обратного осмоса являются полупроницаемые мембраны для получения которых используют различные материалы: полимерные материалы (синтетические смолы), пористого стекла, графитов, металлическую фольгу и др.
Выбор материала для мембраны зависят от свойств- химическая стойкость, прочность, а также в значительной степени ее структура.
Полупроницаемая перегородка выбирается с таким расчетом, чтобы через ее поры могли проходить молекулы воды, но не могли проходить ионы солей, растворенных в воде.

Полимерные мембраны. Полимерные мембраны могут быть пористыми и непористыми (понятие “непористые мембраны” условно, поскольку они могут иметь поры размером 0,5 – 1 мм).

Керамические мембраны.
состоят из подложки на основе оксидов алюминия (с размерами пор 10 – 15 мкм и общей пористостью приблизительно 45%) и селективного слоя.
Преимущества керамических мембран:
высокая рабочая температура,
высокая механическая прочность и долговечность,
стойкость к химически агрессивным средам,
удобство регенерации мембран.

Мембранный материал комбинированного типа.
1. многослойное керамическое покрытие;
2. волокна материала-носителя, встроенные в мембрану;
3. тонкое (5-10 микрон) (полиуретановое)покрытие;
4. очень маленькие (меньше одного микрона) керамические включения;
5. ткань-носитель;
6. покрытие, защищающее мембрану.

фильтр обратного осмоса поможет удалить из воды:
жесткость 98%, вирусы 99%, бактерии 99,%, пестициды 98%, медь 99%, гербициды 98%, хром 97%, тяжелые металлы 99%, свинец 99%, железо 99%, органические соединения 99,%, бензин 99%, нитраты 97%, нитриты 97%, цианиды 98%, барий 96%, мышьяк 98%, селениты 92%, сульфаты 99%, радий 80%, дихлорэтан 99%, .

Полупроницаемые мембраны характеризуются:
разделяющей способностью (селективностью);
удельной производительностью (проницаемостью);
должны обладать химической стойкостью к действию среды разделяемой системы;
механической прочностью.
Селективность или коэффициент солесодержания, % полупроницаемых мембран определяется из выражени
где Х1 и Х2 – концентрация растворенного вещества в исходной воде и в фильтрате соответственно, мг\л.

Проницаемость, л\м2 ч, при данном давлении составляет
где V –объем фильтрата, л;
F – рабочая поверхность мембран, м2;
t – время фильтрования, ч.

1. пористые пластитны,
2. мембраны
Мембранная осмотическая установка с плоскомерными фильтрующими элементами.
Главными узлами установок являются устройства для создания давления (насосы) и разделительные ячейки с полупроницаемыми мембранами.
Вода подается под давлением 10 МПа в пространство между мембранами, а пористые пластины являются дренирующей системой, через которую проходит пресная вода.

В состав обратноосмотических установок, помимо мембранного аппарата входят:
насос;
оборудование для предварительной и последующей обработки воды;
баки для раствора и фильтрата;
датчики и приборы автоматического управления и контроля;
механические фильтры;
соединительная и регулирующая арматура.

Галилео - Очистка Воды.mp4
Аквафор Морион - Презентация (РУС).mp4
Магнитный активатор воды НакипOFF.mp4
Водоподготовка котельных.mp4

Кристаллизационный метод опреснения воды (замораживание).
Замораживание основано на
способности соленой воды при
замерзании разделяться
на пресные кристаллы и
концентрированный рассол.

ЗАМОРАЖИВАНИЕ СОЛЕНОЙ
ВОДЫ
дистиллированная вода замерзает
при 00С, соленая (с содержанием
30-40 г\л) при температуре,
близкой к минусу 20С.
При замораживании соленой воды,
из нее, в первую очередь,
начинают выпадать кристаллы
пресного льда, а концентрация
рассола резко повышается.
При смерзании кристаллов образуется ледянная
масса, состоящая из кристаллов пресного льда
с межкристаллическими включениями
концентрированного рассола.

Таяние льда из соленой воды
Процесс таяния льда протекает в обратной
последовательности:
первым из соленой воды начинает
вытекать охлажденный рассол
(температура плавления примерно -20С),
затем уже плавятся чистые кристаллы,
образуя пресную воду
(при температуре 00С).

Направления опреснения воды
кристаллизационным методом :
замораживание с
использованием
естественного
холода;
замораживание с
использованием
искусственного
холода;

Естественным холодом.
Достоинства:
Недостатки:
простая конструкция
установки, которую
можно изготовить
даже в условиях
мелких хозяйств
не требуют квалифи-
кационного
обслуживающего
персонала;
дешевизна при
замораживании воды,
это использовании
дармовой
отрицательной
температуры окружаю-
щего воздуха.
установка обладает
низкой удельной
производительностью,
из-за сезонности
изменчивости
погоды
необходимо строить
аккумулирующие емкости,
что увеличивает затраты;
но самое важное, что
природное замораживание
не управляемо человеком
и не может быть
применено всюду.

.
Схема опреснительной установки искусственного вымораживания системы Керврана
1 – теплообменник;
2 – холодильная машина;
3 – льдогенератор;
4 – транспортер;
5 – вентилятор;
6 – камера таянья льда;
7, 8 – исходная и пресная вода;
9- теплообменник
1-ой ступени.
10. сброс рассола.
Искусственное замораживание

В льдогенераторе температура примерно - 60С.
За 45-60 минут пребывания воды с солесодержанием 32 г\л в льдогенераторе из 1000 л воды образуется около 650 л рассола с солесодаржанием 42 г\л и 350 кг льда с солесодержанием 10 г\л.
За счет тепла воздуха, от вентилятора происходит частичное таянье льда, и с транспортера стекает около 125 л воды с солесодержанием 24 г\л.
Остаток льда (около 190 кг с солесодержанием 0,5 г\л) поступает в теплообменник.
Для получения 1 кг опресненного льда на этой установке расходуется 110 ккал, что делает этот метод наиболее дешевым.

Недостаток – большая емкость отдельных холодильных установок для получения искусственного льда и большой расход металла на изготовление льдогенератора.

ГЕЛИООПРЕСНЕНИЕ
Под воздействием солнечной радиации в бассейне, заполненном соленой водой , происходит испарение воды, дистиллят, образующийся при конденсации пара на наклонных охлаждаемых воздухом поверхности крыш, выполненной из стекла и пластмассы, собирается в желобах , расположенных в нижней части.
Оставшийся рассол удаляется дренажем.

а).Элемент парникового солнечного
опреснителя.
1 – водонепроницаемое основание; 2 – «черное дно»;
3- слой опресняемой воды,4 – лоток для сбора дистиллята;5 –остекление;
6 – пар; 7 – конденсат; 8.источник исходной соленой воды; 9.резервуар для опресняемой воды;10.отвод опресненной воды; 11.резервуар с опресненной водой; 12. потребитель пресной воды.

б).Общий вод установки опреснения воды.
1 – водонепроницаемое основание; 2 – «черное дно»;
3- слой опресняемой воды,4 – лоток для сбора дистиллята;5 –остекление;
6 – пар; 7 – конденсат; 8.источник исходной соленой воды; 9.резервуар для опресняемой воды;10.отвод опресненной воды; 11.резервуар с опресненной водой; 12. потребитель пресной воды.

Экономичные способы опреснения воды.
Превращение морской воды в питьевую или техническую – процесс, уже освоенный крупными предприятиями в ОАЭ, США и еще нескольких странах.
Но потребность в пресной воде растет, в том числе и из-за растущих потребностей Китая.
Поскольку применяемые сегодня процессы требуют больших затрат средств и энергии, существует большая заинтересованность в усовершенствовании фильтрации, техники обратного осмоса, идет заимствование технологий из области умягчения воды.

УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ
ИЗ ВОДЫ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ.
Удаление из воды растворенных в ней
или образующихся в процессе ее
обработки газов называют ее
дегозацией.

Приемы удаления газа.
вода содержащая
удаляемый газ,
приводится в
соприкосновение
с воздухом, если
парциальное давление
удаляемого газа
в воздухе близко к нулю;
создаются условия,
при которых
растворимость газа
в воде становится
близкой к нулю.
С помощью первого
приема, т.е. аэрации
воды, обычно удаляют
свободную углекислоту
и сероводород,
поскольку парциальное
давление этих газов в
атмосферном воздухе
близко к нулю.
Ко второму приему
обычно прибегают
при обескислорожи-
вании воды.
парциальное давление
кислорода велико по
отношению к
атмосферному воздуху,
аэрацией в этом случае
кислород не удалить,
по этому воду доводят
до кипения.
Тогда растворимость
газов в ней падает до
нуля.

Воду нагревают в термических деаэраторах, либо с помощью понижения давления до величины, при которой вода кипит без дополнительного подогрева в вакуумных деаэраторах.
Термический деаэратор
Вакуумный деаэратор

Деаэраторы вакуумные ДВ - предназначен для удаления коррозионно- агрессивных газов - кислорода и углекислоты - из воды для котлов, главным образом водогрейных и подпиточной воды систем горячего водоснабжения

Теория двухслойного поглощения.
Наиболее распространенной теорией объясняющей механизм передачи вещества, между жидкой и газообразной фазами в процессе десорбции (разделение вещества) является теория двухслойного поглощения.
Когда последовательно удаляется газ, через два пограничных слоя – жидкостный и газовый.

При удалении газа из жидкостной фазы в газообразную, концентрация газа и его парциальное давление изменяются в диффузионных пленках.
Концентрация газа в жидкой фазе равна концентрации его на границе между жидкой пленкой и основной массой жидкости.
В жидкостной пленке происходит снижение концентрации от величины С1 до С2, парциальное давление приближается к Р2 удаляемого из воды газа на границе раздела фаз.

В газовой пленке парциальное давление, удаляемого из воды диффундирующего газа, начинает изменятся от величины Р2 до величины Р1от границы раздела фаз, до границы газовой пленки и основной массы газа, в которой парциальное давление выходящего газа, так, же равно Р1.

Основные расчетные уравнения.
Согласно теории двухслойного поглощения кол-во десорбируемого газа выражается формулой
где KЖ – пленочный коэф.десорбции в жидкостной пленке м\час.
Основные расчетные формулы для аппаратов извлекающих из вода растворимый газ.
где А – площадь соприкосновения жидкой и газообразной фаз, м2;
К0 – общий коэф. десорбции м\ч, для случая десорбции с труднорастворимыми газами; К0 = КЖ;

где G – кол-во удаляемого газа, кг\час.
q – производительность аппарата, м3\час.
СВХ – кол-во удаляемого газа при входе в аппарат, мг\л.
СВЫХ – кол-во удаляемого газа при выходе из аппарата, мг\л.

ΔССР – средняя движущая сила процесса десорбции, кг\м2, которую для случаев десорбции из мало концентрированных растворов газов подсчитывается по уравнению
СВХ, СВЫХ – концентрация удаляемого газа в воде соответственно на входе его в аппарат и на выходе из него;
СР.ВХ, СР.ВЫХ – равновесные концентрации удаляемого газа в воздухе соответственно при входе его в аппарат и на выходе из него,

Таким образом, величина ΔССР зависит от разности концентраций удаляемого газа в воде и в воздухе.
Пленочный коэф. КЖ возрастает с увеличением относительной скорости движения воды и воздуха в десорбере, с повышением температуры.
Величина G, ΔССР могут быть подсчитаны по заданным условиям работы дегазатора, величина КЖ вычислена опытным путем.
Эти уравнения являются основными для расчета аппаратов, а следовательно и размеры проектируемых аппаратов.

пленочные с различного
рода насадками.
барботажные,
вакуумные и д.р.
Пленочные дегозаторы
работают в условиях противотока дегазируемой воды и воздуха, подаваемого вентилятором;
применяют для удаления газов (кроме кислорода),
для обескислороживания воды – вакуумные
дегазаторы или термические.
Классификация дегазаторов.

деревянная хордовая
кольца Рашига, кокс, гравий и др.
Кольца Рашига представляют собой полый цилиндр с равными высотой и наружным диаметром, они кислотоупорные керамические.
Промышленностью выпускаются керамические кольца размерами 25*25; 35*35; 50*50 мм и больших размеров.
Для уменьшения высоты дегазатора выгоднее принимать кольца более мелкого размера, так как единица объема насадки из таких колец имеет большую поверхность.
Для загрузки дегазаторов можно применять кольца размером 25*25*3 мм.
НАСАДКИ

Удаление из воды свободной углекислоты.
при умягчении воды
методом Н-Na – катиони-
рования;
при ионитовом
обессоливании воды;
при обезжелезивании
воды аэрацией.
МЕТОДЫ

а также дегазаторами работающими без принудительной подачи воздуха (при обезжелезивании воды аэрацией).
Для удаления свободной
углекислоты чаще всего
применяют:
пленочные дегазаторы
с различного рода
насадками, работающими
в условиях противотока
воды и воздуха,
нагнетаемого вентилято-
ром,

Насадочный декарбонизатор с кольцами рашига.

Расчетные формулы для удаления СО2 в дегазаторе.
Концентрация СО2 в воде, подлежащей удалению, не всегда указывается в анализе, при их отсутствии этот показатель в анализе воды можно определить.
При дегазации воды после Н– катионитовых фильтров
ЖК – карбанатная жесткость исходной воды (т.е. воды поступающей на ионитовую установку) мг-экв\л.
СНАЧ – содержание СО2 в исходной воде в мг\л, определяется по номограмме 1.
Номограмма – составлена для плотного растворенного остатка воды 20 мг\л и при t – 220.

При иных значениях температуры и плотного остатка СНАЧ следует определять по формуле
СНОМ – содержание СО2 найденное по номограмме 1;
α – поправка по температуре, табл.1;
β – поправка по плотному растворенному остатку, табл.2.

При отсутствии в анализе данных о значениях рН и щелочности воды, концентрация СО2 в исходной воде СНАЧ можно ориентировочно определить по формуле
При дегазации воды в цикле обезжелезивания воды аэрацией
СFe – содержание железа в обезжелезиваемой воде, мг\л.

Барботажные дегазаторы.
В которых через слой медленно движущейся воды продувается сжатый воздух, тем самым ускоряется выделение газа.
Воздух подается компрессорами обычно через дырчатые трубы или пористые плиты.

Разновидностью барботажных дегазаторов являются дегазаторы пенного типа.
Основным конструктивным элементом аппаратов служит перфорированная плита (решетка).
В пенном слое газы из воды десорбируют интенсивно.
Количество полок не превышает четырех-пяти.
При этом для подачи воздуха можно применять центробежные вентиляторы среднего давления.
Дегазатор пенного типа.

Удаление кислорода.
Применяется метод вакуумного обескпислороживания воды, реализуемый на специальных аппаратах – вакуумных дегазаторах, заполненных кольцами Рашига.
В вакуумных дегазаторах, при помощи специальных устройств вакуум-насосов, эжекторов, создается такое давление при котором вода кипит при данной температуре.
На пленочных дегазаторах с продувкой воздухом нельзя добиться удаление кислорода, так как при аэрации воды может, наоборот происходить ее насыщение кислородом.

Из физических методов обескислороживания воды применяют:
- метод эжекции предварительного обескислороженного воздуха т.е. метод П.А.Аскользина;
-вакуумная дегазация.

Метод разработанный П.А.Аскользиным заключается в том, что предварительно обескислороженный воздух, засасывается эжектором в обескислораживаемую воду.
Реактор представляет собой герметическую трубу, загруженную древесным углем и топочными газами высокой температуры (500-8000С).
Растворенный кислород дефундирует из воды в обескислороженный воздух.
Обескислороживание методом П.А.Аскользина.
1.эжектор;2.десорбер;3.сепоратор;4.реактор
Метод П.А.Аскользина позволяет добиться
глубокого обескислороживания воды.
Недостаток использования топочных газов
высокой температуры т.е. наличие котельной,
а так же по данному методу не удается
одновременно достичь и удаления из воды
свободной углекислоты.

ВАКУУМНЫЕ ДЕГОЗАТОРЫ

Щелевые деаэраторы применяются в системах питания паровых и водогрейных котлов, водоподготовки подпиточной воды тепловых сетей, удаления растворенного воздуха в технологических циклах пищевых, фармацевтических, химических и нефтехимических производств, а также в иных технологических схемах, в которых требуется деаэрация воды.
ДЕАЭРАТОР ЩЕЛЕВОЙ «КВАРК»

Нагретая вода подается во входной патрубок. Далее деаэрируемая вода поступает на щелевые сопла, где происходит увеличение скорости потока и его вскипание.

Затем двухфазный поток направляется на профилированную криволинейную поверхность, где за доли секунды эффективно разделяется на выпар и деаэрированную воду. Деаэрированная вода стекает в деаэраторный бак.

Выпар, содержащий газы, отводится на встроенный либо вынесенный охладитель выпара и далее выбрасывается через воздушную свечу в атмосферу, либо отсасывается вакуум-эжектором или вакуумным насосом.

Преимущества щелевых деаэраторов "КВАРК"
• Современный энергоэффективный деаэратор
• Срок службы деаэратора 30 лет
• Минимальные затраты на техобслуживание и ремонт
• Исключение проскоков недеаэрированной воды
• Компактная конструкция
• Широкий модельный ряд.

Какие величины и параметры определяются при проектировании дегазатора.
При проектировании дегазаторов должны быть определены следующие величины:
– площадь поперечного сечения дегазатора;
– необходимый расчет воздуха;
– поверхность насадки, требуемая для достижения заданного эффекта дегазации;
– необходимый напор, развиваемый вентилятором.

При расчете дегазаторов :
Определяют оптимальную плотность орошения насадки, которая у каждого вида дегазаторов своя:
– деревянная хордовая насадка – 40 м3\м2 час
– с насадкой из колец Рашига – 60 м3\м2 час
– вакуумные дегозаторы 50 м3\м2 час
– насадка из колец Рашига, для обезжелезивания воды аэрацией – принудительной подаче воздуха 50-90 м3\м2 час
- без принудительной подачи воздуха (контактные градирни) – 10 м3\м2 час
– кольца Рашига для удаления сероводорода – 60 м3\м2 час

РАСЧЕТ ДЕГОЗАТОРОВ

РАСЧЕТ ДЕГОЗАТОРА
С НАСАДКОЙ ИЗ КОЛЕЦ РАШИГА
Площадь поперечного сечения дегазатора, загруженного кольцами Рашига , следует принимать исходя из удельной нагрузки 60 м3\м2 час, удельный расход воздуха в этом случае, должен приниматься равным 15м3\м3.
Необходимую поверхность насадки (из колец Рашига) находят по формуле:
где F - площадь поверхности насадки, м2;
Кж – коэф.десорбции, м\час.
ΔСср. – средняя движущая сила процесса десорбции, кг\м3;

G – кол-во свободной углекислоты подлежащей удалению кг\час.
Объем насадки м3
F - площадь насадки, м2;
S – поверхность насадки (таб.4) м2\м3

РАСЧЕТ ДЕГОЗАТОРА
С ДЕРЕВЯННОЙ ХОРДОВОЙ НАСАДКОЙ
Площадь поперечного сечения и диаметр дегазатора определяют по таб.3, оптимальная плотность орошения насадки, равной 40 м3\м2 час.
Площадь поверхности насадки, при которой обеспечивается заданная степень удаления свободной углекислоты (или другого газа) определяется по формуле:
где F – площадь насадки в м2;
G – кол-во углекислоты подлежащей удалению в кг\час.;
,

qчас - производительность дегазатора в м3\час;
Свх и Свых - концентрация удаляемого газа на входе и на выходе из дегазатора, мг\л;
Кж – коэф. десорбции т.е. кол-во газа, передаваемого в единицу времени, через единицу поверхности, при движущей силе процесса десорбции в или м\час;
ΔСср. – средняя движущая сила процесса десорбции, кг\м3.
Для обеспечения расчета дегазаторов составлены таблицы ΔСср.- рис.3, ;
Кж – рис. 2

Помимо площади щитов насадки нужно учитывать площадь внутренней поверхности самого аппарата, поскольку эта поверхность является так же поверхностью соприкосновения жидкой и газообразной фаз.
Величина этой поверхности составляет около 7,5% от площади поверхности насадки.
От площади поверхности насадки (F) находят требуемое кол-во щитов, поделив (F)площадь поверхности насадки на поверхность одного щита, которая подсчитана для каждой производительности дегазатора (таб.3 площадь поверхности насадки в одном щите с учетом ребер жесткости) м2;

Часть высоты аппарата, занятая насадкой определяют по формуле:
Н = 2n (h+δ) –h , мм.
Н – часть высоты аппарата, занятая насадкой в мм;
n – кол-во щитов, шт.;
h – высота между рядами и между щитами в мм, (таб.3 примечание берется 50 мм для всех производительностей);
δ(дельта) – толщина досок насадки в мм, 13 мм. (таб.3 гр.4);
ƒп.н. – площадь поверхности насадки в одном щите (с учетом ребер жесткости) м2 (таб.3);
Производительность вентилятора следует подбирать исходя из необходимого расхода воздуха для заданного расхода воды (таб.3 гр.3).

УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОДЫ СЕРОВОДОРОДА
Сероводород хорошо удаляется из воды при помощи аэрации, дегазатор применяется из колец Рашига работающий в условиях противотока воды и воздуха подаваемого вентилятором.
Содержащиеся в воде соединения сероводорода могут состоять из свободного сероводорода (Н2S), гидросульфидного иона (HS-) и сульфидного иона (S2-).

Только при рН ≤ 5 все сульфидные соединения присутствуют в виде сводного сероводорода. Поэтому удаление сульфидных соединений возможно лишь при предварительном подкислении исходной воды или в цикле Н-Na-катионитового умягчения или ионитового обессоливания воды.
Расчет дегазаторов для удаления из воды, свободного сероводорода следует производить исходя из следующих данных:
1.площадь поперечного сечения (таб.8 по производительности), плотность орошения насадки (кольца Рашига) – 60 м3\м2час, удельный расход воздуха – 12 м3\ м3 .

2.значение средней движущей силы десорбции ΔСср , кг\м3 определяется по рис.12 или по формуле, кг\м3
где Свых - концентрация удаляемого газа в воде соответственно на выходе ее в аппарат, кг\м3
Сопm - содержание свободного сероводорода соответствующее оптимальному значению рН≤ 5.

Значение коэф. десорбции определяется по формуле, м\час:
где ƒ – площадь поперечного сечения , ƒ,ƒ0,324 приведены в табл.8 м2.
Н – растворимость сероводорода в воде в кг\м3 ат. при данной температуре и при парциальном давлении сероводорода 1 ат. рис.13.

6. Объем насадки
, м3
F = площадь насадки, м2
S – поверхность насадки (таб.4) м2\м3
7.
где F - площадь поверхности насадки, м2;

Площадь поперечного сечения дегазатора вычисляют по плотности орошения насадки 50 м3\м2час.
Значение СР. определяется по рис.3 в случае удаления свободной углекислоты и по рис. 8 в случае удаления кислорода.
Коэф. десорбции Кж определяют по рис.9 для удаления свободной углекислоты и по рис.10 для удаления кислорода.
Производительность устройства, создающего вакуум в дегазаторе, определяют по формуле, полученной из уравнения Клайперона:
; м3
РАСЧЕТ ВАКУУМНЫХ ДЕГАЗАТОРОВ

где Vсм - объем паро-газовой смеси, отсасываемой из дегазатора, м3;
Gк.в. – вес кислорода, отсасываемого из дегазатора ( с учетом кислорода, подсасываемого из атмосферы через не плотности вакуумной системы) в кг\час.
А – коэф. принимаемый при, удалении кислорода 377, при удалении углекислоты 520.
GК.Д. – вес кислорода, удаляемого из воды в кг\час.
GК.Д. = 1,312*Ск.в.
где

Рк – парциальное равновесное давление кислорода при данной температуре воды отвечающее заданной конечной концентрации кислорода.
Свых – конечная концентрация кислорода в воде в г\м3;
Н – растворимость кислорода в воде при данной температуре и при парциальном давлении кислорода равном 1 ат в г\м3 ат. Табл.7
Объем парогазовой смеси подсчитанной по формуле, соответствует температуре и давлению которые, имеют место в вакуумном дегазаторе.

Производительность вакуум-насосов в каталогах обычно относится к температуре 00 и давления 1 ат.
Для того чтобы привести объем газа, подсчитанного ранее к условиям принятым в каталогах можно воспользоваться законами Бойля-Мариотта и Гей-Люссака
где V0 – объем паро-газовой смеси при t = 00 и Р0 = 1ат, м3\час.
V – объем паро-газовой смеси найденной ранее м3 \час. (по форме 1)
Р- давление паро-газовой смеси в дегазаторе при температуре t рис.11

РАСЧЕТ ДЕГОЗАТОРОВ
ПРИНИМАЕМЫХ ПРИ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИИ ВОДЫ АЭРАЦИЕЙ
К этому типу дегазаторов можно отнести пленочные дегазаторы с загрузкой из колец Рашига или кусковой загрузкой (кокс, гравий и др) работающих в условиях противотока воды и воздуха подаваемого вентилятором, а так же дегазаторы пленочные типа с теми же загрузками ,но работающие без подачи воздуха (контактные градирни).
Сущность процесса обезжелезивания по отношению к большинству подземных вод заключается в окислении кислородом воздуха двухвалентного железа, в трехвалентное.

Скорость реакции окисления двухвалентного железа в трехвалентное зависит от значения рН воды, чем выше рН, тем скорее идет процесс.
Этот процесс происходит достаточно быстро и надежно при рН= 7,5, а значение рН воды подземных источников обычно ниже величины 6,5 – 7,2 .
Для поднятия значения рН воды до 7,5 из нее удаляют некоторое кол-во свободной углекислоты, которое может быть найдено по номограмме 1.

Зная, начальное содержание свободной углекислоты в воде, и определив по номограмме концентрацию СО2 которая соответствует рН = 7,5, можно найти кол-во СО2, которое должно быть удалено из воды, как разность концентраций начальной и оптимальной, соответствующей значению рН – 7,5 .
Кроме того, должно быть удалено то кол-во СО2, которое образуется при гидролизе бикарбоната железа, т.к. наличие этой углекислоты в воде может препятствовать повешению рН до требуемого предела.

Кол-во СО2, выделившейся при гидролизе железа, согласно расчетам, составляет 1,57 мг на 1 мг железа, содержащегося в исходной воде.
где Су – кол-во свободной углекислоты СО2, которое должно быть удалено из воды, мг\л;
СFe – общее содержание железа в обезжелезиваемой воде, иг\л;
Cнач. – начальная концентрация СО2 в обезжелезиваемой воде, мг\л;
Сопт. - концентрация СО2 в мг\л соответствующая оптимальному значению рН = 7,5 при данной щелочности воды (номограмма 1).

Остаточное содержание СО2 после дегазации будет равно
Площадь поперечного сечения дегазатора подсчитывают исходя из плотности орошения насадки 90 м3\м2 час.
В зависимости от размеров и характера насадки.
Удельный расход воздуха следует принимать равным 4 м3\м3.
Значение ΔСср. для обезжелезивания воды аэрацией, можно определить по формуле:
здесь Свх и Сопт. кг\м3

Величину Кж находим по рис 6 . При подсчете дегазаторов, работающих без принудительной подачи воздуха (контактные градирни), плотность орошения для всех насадок должно приниматься 10 м3\м2 .
1.Площадь поперечного сечения дегазатора:
2.Плотность орошения насадки дегазатора по обезжелезиванию равна 50-90 м3\м2час
3.

РАСЧЕТ ДЕКАРБОНИЗАТОРА
Металлические кольца Палля

Вода в декарбонизатор поступает после химической обработки т. е умягчения на H-Na катионитовых фильтрах.
Находят концентрации СО2 после H-Na катионитовых установок по формуле:
где Жк - карбонатная жесткость в исходной воде до поступления на Na катионитовые фильтры, т.е. после подкисления на H катионитовых фильтрах мг-экв.\л.
Щнач – щелочность исходной воды, после H катионитовых фильтров, мг-экв.\л.
Щп.п. – щелочность после подкисления мг-экв.\л.
С исх вх. – содержание СО2 в исходной воде, мг\л

2. Определяется кол-во СО2 по формуле:
Cоствых – дана в условиях задачи, мг\л.
3.Необходимая площадь поверхности насадки, м2
где F - площадь поверхности насадки, м2;
Кж – коэф. десорбции, м\час. (рис.4)
ΔСср – рис.3 при Свх и Свых.
4. Объем насадки, м3
F - площадь насадки, м2;
S – поверхность насадки (таб.4) м2\м3

5 Находим необходимый объем воздуха подаваемого на декарбонизацию по формуле, м3\час
d – удельный расход воздуха, определяют по справочнику О.В.Левшища «Справочник по водоподготовке котельных установок”
1976г. в котором рекомендовано принимать величину d =25 м3\м3 при умягчении воды,
d =40 м3\м3 при обессоливании, d =30 м3\м3
с подкислением подпиточной воды теплосети (которую принимаем).
6.Площадь поперечного сечения, м2
7.Диаметр внутренней колонны декарбонизатора, таб.5 в зависимости от производительности.

7.Диаметр внутренней колонны декарбонизатора, таб.5 в зависимости от производительности.
8. Скорость воздуха м\сек.
Vд.к. – необходимый расход воздуха в декарбонизаторе, м3\час. (по расчету)
f- площадь поперечного сечения в декарбонизаторе, м2 (расчет).
9. Высота насадки, м

ДЕКАРБОНИЗАТОРЫ
ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Сивухина М. А., Шарапов В. И.
Декарбонизаторы
водоподготовительных установок
систем теплоснабжения.
Учебное пособие. Издательство:
Ассоциация строительных вузов
(АСВ). 2002

В водоподготовительных установках систем теплоснабжения в качестве первой ступени десорбции растворенного диоксида углерода используют массообменные аппараты - декарбонизаторы.
Окончательное удаление СО2 осуществляется в деаэраторах.
Основным средством против коррозии в системе теплоснабжения, при обработке подпиточной воды являются вакуумные- дегазаторы.

Роль первой ступени десорбции углекислоты – декарбонизацией.
1.вакуумные- дегазаторы работают при пониженных температурах теплоносителей, что позволяет значительно повысить тепловую экономичность теплоцентралей.
В тоже время с понижением температуры процесс деаэрации затрудняется и не обеспечивает нормальную глубину десорбции СО2.

2.Наиболее распространенными методами противонакипевой обработке подпиточной воды являются : известкование, подкисление, Na-катионирование, Н-Nа-катионирование.
При этих методах содержание диоксида углерода возрастает, за счет разрушения бикарбонат ионов до значительной величины 50-500 мг\л.
Не эффективное удаление углекислоты приводит к интенсивной внутренней коррозии тепловых сетей.

Схема подпиточной установки с размещением декарбонизаторов над вакуумным деаэратором.
1. – Декарбонизаторы,
2 – трубопровод с исходной водой,
3 – вакуумный-деаэратор,
4 – резервуар для подпиточной воды;
5. подпиточный
трубопровод.

противоточные и прямоточные

по числу ступеней

Противоточные насадочные декарбонизаторы.
Насадки - деревянной хордовой, колец Рашига, седла Берля (поверхность которых представляет собой гиперболический параболоид) и более простые в изготовлении седла Инталокса (в виде части тора).

1.кольца Рашига 2.кольца Лессинга3.кольцо с крестообразной перегородкой 4.кольцо Палля 5.кольцо Баррада; 6.Седло Берля 7.седла Инталокс

Седла Инталоксм

Колонка декарбонизатора с кольцами Рашига
1- выход декарбонизированной воды; 2-выход воздуха; 3- выход декарбонизированной воды; 4-насадка из колец Рашига ; 5-вход воздуха ; 6-спуск в дренаж;

ПРОТИВОТОЧНЫЕ БАРБОТАЖНЫЕ ДЕКАРБОНИЗАТОРЫ
При дегазации воды в барботажном режиме - воздух пропускают через слой воды при этом, создается большая площадь соприкосновения жидкой и газообразной фаз.
Барботажные декарбонизаторы бывают
одно и двухсекционные барботажные декарбонизаторы, производительностью до 20 м3\час.

Разновидностью барботажных декарбонизаторов является пенный . Пенные декарбонизаторы с непровальными сетчатыми тарелками перекрестного типа.
Кол-во тарелок на должно превышать 4 – 5, а производительность аппарата – 100 м3\ч.

Основным элементом декарбонизатора является многоступенчатый, воздушный эжектор, на который подается насыщенная СО2 , химически очищенная вода.
Наиболее распространенны установки разработанные И.Г.Камарчевским.
Эжектор состоит из вакуумно-распределительной головки, включающей : сопло и вакуумную камеру и ряд ступеней (смешивающихся камер), из соосно расположенных труб.
Каждая последующая ступень имеет больше, чем у предыдущей диаметр и длину камеры смешения.
Оптимальное кол-во ступеней составляет 4-7.
Высота многоступенчатого эжектора достигает 10 м и более.
Воздух в ступени эжектора подводится через специальные патрубки, приваренные к камерам смешения под углом 450 или через зазоры между трубами разного диаметра.
Прямоточные вакуумно-эжекционные
декарбонизаторы.

Эжектор устанавливается вертикально.
Существует несколько вариантов конструкций вакуумно-распылительных головок.
Недостатки – большая высота водовоздушных эжекторов, затруднен монтаж, ремонт и обслуживание декарбонизатора.
В зимних условиях наблюдается обледенение эжекторов, брызги воды в воздухозаборных отверстиях застывают, затрудняя эжекцию воздуха.

Декарбонизаторы в схемах источников теплоснабжения.
Источники теплоснабжения – котельные, тепловые электростанции, ТЭЦ и т.д. являются сложными техническими системами.
Эффективность работы декарбонизаторов зависит от многих факторов, определяемых схемой и режимов работы теплоэнергитеческих установок.
Декарбонизаторы включаются в схемы водоподготовительных установок ТЭЦ и котельных, после узлов умягчения или снижения щелочности.

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ
В основе химических метадов удаления из
воды растворенных газов, лежит их
химическое связывание, достигаемое
введением реагентов или фильтрованием
через специальные загрузки.

Реагентный метод
При реагентной обработке воды следует учитывать, что повышение температуры и использование катализаторов, способствует увеличению скорости окислительных реакций и эффект процесса обескислороживания.
Удаление углекислоты химическими
методами.
Может быть достигнуто реагентным методом с
применением едкого натра (NaOH), соды (Na2CO3),
извести (СаО), мела или мрамарной крошки (СаСО3).
При этом углекислота связывается.
Реагентное хозяйства – растворные и расходные
баки, сатураторы, баки-мешалки, дозирующие
устройства и др.

3. Удаление кислорода химическими методами.
Удаление из воды растворенного кислорода
возможно путем добавления в нее реагентов-
окислителей, в качестве которых используют
сульфит Na2SO3, сернистого газа SO2, гидрозин
в виде гидрозин-гидрата N2H4*H2O или
фильтрования через слой стальной обезжиренной
стружки

4. Фильтрование через
стальные стружки.
В процессе фильтрования железо окисляясь
связывает кислород 4 Fе + 3О2 =2 Fе2 О3
Оксид железа, образовавшиеся в результате
коррозии стружек , удаляются обратной
промывкой.
Продолжительность контакта воды со стружкой
зависит от t при увеличении температуры
от 20 до 800С, уменьшается от 25 до 3 мин.

5.Обработка воды сульфитом
натрия или оксидом серы.
обработку воды
сульфитом натрия
2Na2SO3+ О2 = 2Na2SO4
оксидом серы
SO2 + H2O = H2SO3
в результате
образуется сернистая
кислота, которую
окисляет кислород,
содержащийся в воде,
до серной кислоты
2H2SO3 + О2 = 2H2SO4
для удаления 1 мг кислорода расходуется 4 мг
оксида серы или 7,9 мг сульфита натрия.

6. Обработка гидразином.
Для удаления кислорода воду обрабатывают
гидразином N2H4*H2O
Гидразин является сильным обескислороживающим
реагентом О2 + N2H4*H2O → N2 +3 H2O;
Эта реакция протекает значительно быстрее, чем
окисление сульфитом натрия.
Катализатором в данном случае является медь
металлическая, стекло, активированный уголь и т.п.
Недостаток высокая стоимость.

7. Доза реагента
Доза реагента, мг\л, рекомендуется рассчитывать
по формуле;
β – теоретический расход реагента, мг\л,
для образования кислорода (7,9 и 16 – для
обезвоженного и кристаллического сульфата
натрия, 4- для сернистого газа;
[O2] – содержание растворенного кислорода в
исходной воде, мг\л.
Дозу гидрозина, мг\л, рекомендуется определять с учетом его возможного взаимодействия с присутствующими в воде оксидами железа и меди.
С1; С2 ;С3 – концентрация в обрабатываемой воде растворенного кислорода, соединений железа и меди соответственно.

8.Удаление растворенного
кислорода без подогрева.
Может быть достигнуто фильтрованием через
электронно-обменные (ЭО) и электронно-
ионообменные смолы (ЭИ).
При использовании ЭО для обескислороживания
воды, высота слоя смолы в фильтре принимается
равной 2м, скорость 20 м\с.
Регенерация фильтров осуществляется 1-2%
раствором сульфита натрия.
ЭО смолы представляют собой катиониты и
аниониты с введением в них железом или меди.

Схема по удалению кислорода ионообменнике , заряженном палладием, с использованием водорода в качестве катализатора.
Остаточное содержание кислорода 20-30 мг\л при исходной 9,1 мг\л.

9. Удаление сероводорода подкислением.
Для удаления сероводорода из воды его окисляют,
кислородом воздуха или хлором.
Для более полного удаления сероводорода
аэрациеи (кислородом воздуха) воду подкисляют
серной или соляной кислотой до рН = 5,5.
Доза кислоты, мг\л для снижения рН вычисляют
по формуле
где е1 – эквивалентная масса кислоты,
С- концентрация серной или соляной кислоты в
техническом продукте,
Щ – щелочность исходной воды, мг-экв\л.
Очищенную воду необходимо стабилизовать
подщелачиванием, способствующему устранению
коррозийных свойств.

10. Удаление сероводорода
окислением т. е хлором.
Сероводород окисляется хлором до
свободной серы или до серной кислоты
( в зависимости от дозы хлора).
Малые дозы хлора (2,1мг на 1мг свободного
сероводорода) окисляют сероводород до
коллоидной серы H2S+ Сl2=2HСl + S↓
Который затем необходимо удалять - недостаток
этого метода.
Большие дозы хлора ( 8,4 мг\л) окисляют
сероводород до сульфата,
H2S + 4 Сl2 + 4 H2O = H2SO4 + 8 HСl.
Реакция протекает медленно и имеет
практическое значение лишь при небольшом
кол-ве сероводорода.
Ее используют для удаления остаточного
сероводорода, например после аэрации.

1и5 —подача исходной и отвод очищенной воды;2 —контактный осветлитель;3 — сброс растворов после модификации загрузки;
4—переудив;6 —подача промывной воды от насоса; 7- насос;
8— резервуар промывной воды с тонкослойными модулями;
9- тонкослойные блоки 10— утилизация осадка;
11 и14 — бак для приготовления раствора КМn04и FeS04; 12— насос-дозатор для подачи модифицирующих растворов по реагентопроводу;
13- подача модефицированного растворв.
Технологическая схема глубокого удаления из воды сероводорода фильтрованием через модифицированную загрузку.

Удаление сероводорода из подземных вод фильтрованием через модифицированную загрузку заключается в адсорбции ионов сероводородных соединений на зернах фильтрующей загрузки.
Модификация песчаной загрузки состоит в том,что ее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса и перманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чего на поверхности зерен кварцевого песка при рН среды 6...9 образуется пленка, в составе которой гидроксид железа и диоксид марганца.

11. Удаление сероводорода
озонированием.
При расходе озона 0,5 мг на 1 мг
удаляемого сероводорода, образуется
коллоидная сера 3H2S+ O3=3S↓+3 H2O,
при расходе озона 1,87 мг на 1 мг
сероводорода образуется сульфаты
3 H2S + 4 O3 = 3 H2SO4
для воды, содержащей 15-20 мг\л
сероводорода, продолжительность
озонирования составляет 20 мин,
расчетный расход озона – 30 мин.

Обезжелезивание
воды.
В процессе водоподготовки, требуется удалить из воды
железо и марганец, содержащиеся в растворенном виде.
В соответствии с СанПиН 2.1.4.1074 содержание в
питьевой воде железа и марганца составляет 0,3 мг/л и
0,1 мг/л, соответственно.
При этом к производственной воде предъявляются
более жесткие требования.
Обезжелезивание - один из самых сложных этапов водоочистки.

Двухвалентное
железо Fe2+ в растворенном
состоянии;
Вода с содержанием
двухвалентного железа
прозрачная, но при
отстаивании воды на воздухе,
образуется осадок
красно-бурого цвета –
процесс перехода
в трехвалентное железо.
В воде железо присутствует в следующих
формах:
Трехвалентное железо Fe3+
в фазе в гидроксида Fe(OH)3,
Вода с содержанием
такого железа уже имеет
различные оттенки рыже-бурых
цветов.
При отстаивании появляется
осадок насыщенного цвета.

Органическое железо, находящееся в виде растворимых гуминовых комплексов - коллоидная взвесь;
бактериальное железо – продукт жизнедеятельности железобактерий.
В подземных водах железо находится, как правило, в виде ионов Fe2+.
После контакта с воздухом или с поверхностью изношенных стальных труб железо переходит в трехвалентное состояние.
В поверхностных водах железо присутствует уже в окисленном состоянии Fe3+, а также находится в составе железобактерий и органических комплексов.

Превышение показателей установленных СанПиН по железу :
придает воде неприятный металлический привкус и коричневатый цвет;
становится причиной засорения водопроводных систем;
ухудшает здоровье: аллергии, изменение состава крови, болезни печени, почек, жкт, кожи – неполный список того, к чему может привести не только питье, но даже умывание такой водой.

Суть очистки воды, загрязненной железом, заключается в его окислении с последующим удалением осадка. Среди методов, применяемых для этой цели:
Закачка воздуха в трубопровод и водонапорную
колонну для усиления окислительных процессов;
Использование химических сильных окислителей
– озон, хлор, перманганат калия, гипохлорит
натрия и т.д.;
Фильтры для обезжелезивания воды, окисляющие
двухвалентное железо до трехвалентного
с последующей грануляцией и выпадением его
в осадок.

Метод обезжелезивания воды с использованием аэрацией кислорода и различных реагентов, таких как перманганат калия, хлор, озон или перекись водорода.
После окисления железо из растворенного
состояния переходит в состояние взвеси, и
его удаление осуществляется при помощи
механической фильтрации.
При более высокой концентрации примесей в воде, а также при наличии сероводорода, прибегают к напорной аэрации воды – нагнетание кислорода при помощи компрессора.
Метод окисления.

Необходимо использовать большие резервуары, в которых вода сможет взаимодействовать с кислородом продолжительное время.
Хлор и озон вещества эффективно производят очистку воды от различных загрязнений и сероводорода.
Использование хлора для обезжелезивания также предполагает и обеззараживание воды.
Удаление избытка хлора и прочих реагентов происходит при помощи сорбционного фильтра.

Для того чтоб осадить окисленное железо используют коагулянты.
Это позволяет фильтрам быстрее произвести обезжелезивание воды, так как фильтрация растворенного железа достаточно сложна.
Но этот метод обезжелезивания с использованием коагулянтов не справляется с марганцем или органическим железом, которые всегда присутствуют в «железной» воде.

Каталитическое окисление
Наиболее востребованным методом обезжелезивания является каталитическое окисление.
Фильтры оснащены специальной засыпкой, на поверхности которой происходит окисление.
Гранулы засыпки – это ускоритель окисления, в некотором роде катализатор.
В основном для обезжелезивания воды применяют фильтры с засыпкой из диоксида марганца.
Железные элементы после взаимодействия с диоксидом марганца окисляются и оседают на поверхности засыпки фильтра, а при обратной промывке происходит удаление железа и смывка его в дренаж.

Фильтр для удаления железа включает в себя корпус с дренажно-распределительным устройством и блок управления, который находится сверху корпуса.
Внутрь корпуса засыпается фильтрующий материал.
На его зернах и происходит окисление железа двухвалентного в трехвалентное, а затем и его выпадение в осадок.
Управление происходит автоматически.

Обезжелезивание воды в процессе водоподготовки осуществляется различными методами.
Когда в воде находится трехвалентное железо в форме взвеси (системы подачи подземной воды через водонапорные башни), достаточно применения отстаивания и фильтрации на механических фильтрах с размером пор до 5 мкм.
Если требуется удалить из воды двухвалентное железо и марганец в растворенном состоянии, их требуется предварительно окислить и перевести в нерастворимое состояние.
Окисление проводят кислородом воздуха, озоном, хлором, перманганатом калия.

Частицы окисленного железа и марганца в фазе гидроксидов отфильтровывают на механических фильтрах.
Обезжелезивание воды механической фильтрацией производится на традиционных гравийной, песчаной или антрацитовой загрузках.
Но поскольку процессы окисления и формирования хлопьев являются довольно длительными данный метод очистки воды имеет низкую эффективность.
2Fe2 + O2 + 2H = 2Fe3 + 2OH
Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3
Эффективность механических фильтров для промышленной водоподготовки возрастает после образования на частицах фильтрующих слоев гидроксида железа Fe(OH)3, работающих в качестве катализатора для дальнейшего окисления.

Химическая очистка воды может применяться и для удаления избытка железа.
Она убирает двухвалентное железо, которое проявляется ржавым осадком, рыжими пятнами на посуде, кафеле, и отдает металлическим вкусом.
При низкой концентрации железа (не более 10 мг/л) во время химической очистки воды его окисляют обычным кислородом.
Вода насыщается кислородом с помощью специального компрессора, затем прогоняется через фильтрованный материал, в составе которого магний.
Под воздействием кислорода двухвалентное железо переходит в оксид железа трехвалентного.
Он легко кристаллизуется и улавливается фильтрами.
Такая химическая очистка воды эффективна только при невысокой концентрации железа.

Если она превышает 10 мг/л, то для его удаления применяют более сильные окислители, такие как гипохлорит натрия.
Схема окисления сильно не отличается.
Единственное различие в том, что при окислении гипохлоритом натрия отпадает необходимость в больших резервуарах, используемых для промывки фильтров при окислении кислородом.
Сегодня удаление железа путем химической очистки воды уходит на второй план.
Все чаще для этих целей начинают использовать катионообменные смолы.
Такая химическая очистка воды находит свое применение в промышленных масштабах и на очистных станциях.

КОНЕЦ
Спасибо за внимание

Рис. 1.1. Схема очистки воды

Магнитное устройство устанавливается в систему водоподготовки без внесения изменений в конструкцию оборудования и совершенно безопасно.
ситема магнитов определенным образом устанавливаются по оси устройства, в магнитной системе на проходящую воду действует магнитное поле определенной конфигурации, которое распределяется по потоку.
Магнитные элементы помещены в корпус из нержавеющей стали и, поэтому, очень долговечны и не требуют обслуживания.

3.Классификация декарбонизаторов.
Существующие декарбонизаторы классифицируются по различным признакам:
а) по применяемому способу распределения обрабатываемой воды в воздухе или воздуха в воде (Пленочные,капельные, барботажные, пенные);
б) пленочные в свою очередь подразделяются по типу насадок( деревянной хордовой, колец Рашига, седел Инталокс и т.п.;
в) капельные – вакуумно-эжекционные и распылительные аппараты;
г) вакуумные со струйным и барботажным распределением воды и пара – который служит в них десорбирующим агентом;
д) по схеме движения воды и воздуха – противоточные и прямоточные.

Противоточные – подача воды и воздуха навстречу друг, другу (насадочные, барботажные и пенные) .
Прямоточные – распылительные, вакуумно-эжекционные аппараты;
е) по числу ступеней – одноступенчатые и многоступенчатые.
одноступенчатые – насадочные, распылительные;
многоступенчатые – вакуумно-эжекционные, пенные и отдельные конструкции распылительных.

Сущность метода –
при пересечении
водой магнитных
силовых линий
накипеобразователи
выделяются не на
поверхности
нагрева, а в
массе воды.
получила широкое
применение для
борьбы с
накипеобразованием
в конденсаторах,
парогенераторах
низкого давления
и малой
производительности,
в тепловых сетях
и сетях горячего
водоснабжения.
Метод эффективен
при обработке вод
кальциево-
карбонатного
класса, которые
составляют около
80 % во всех
водоемах нашей
страны и охватывают
примерно 85% ее
территории.
III.7. МАГНИТНАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ.

Графики для определения удельного расхода поваренной соли на регенерацию в зависимости от требуемой жесткости фильтрата Жф и жесткости исходной воды (б), мг-экв/л.
1 — 5,0; 2 — 7,0; 3 — 10; 4 — 15,0; 5 — 20,0 мг-экв/л

Схема движения молекул воды через полупроницаемую перегородку.
а)начала осматического переноса;
б)равновесное состояние;
в)обратный осмос под внешним давлением Р Н
1.вода; 2.полупроницаемая мембрана; 3.рассол солей.

1. пористые пластитны,
2. мембраны
Мембранная осмотическая установка с плоскомерными фильтрующими элементами.

Рис. 1. Схема одноступенчатого дистилляционного опреснителя: 1 — корпус испарительной камеры; 2 — нагревательный элемент; 3 — конденсатор; 4 — насос; 5 — сборник дистиллята.

Рис. 2. Схема многоступенчатого дистилляционного опреснителя с трубчатыми нагревательными элементами: 1 — испарительные камеры 1, 2, 3 и 4-й ступеней; 2 — трубчатые нагревательные элементы; 3 — концевой конденсатор; 4 — брызгоулавливатель; 5 — насос.

Рис. 6. Схема многокамерного электродиализного опреснителя: 1 — анод; 2 — катод; 3 — анионитовая мембрана; 4 — катионитовая мембрана; В — опресняемая вода; Р — рассол.

Осмотическое давление растворов близких по составу к природным водам, даже при небольшой их минерализации достаточно велико, например, для морской воды содержащей до 3,5: солей, оно составляет при мерно 2,5 МПа.

Это приводит к выделению водорода вблизи катода и кислорода или хлора . вблизи анода. Наработка Н + и ОН – ионов приводит к электрической нейтрализации подходящих к электродам ионов
Одновременно с этим происходит обогащение прианодного пространства кислотой, а прикатодного щелочью. Таким образом, из исходной воды получается три потока: обессоленная вода (дилюат), щелочной и кислый концентраты (католит и анолит).

Электродиализные мембраны чаще всего изготовляют на основе ионообменных смол из полистирола, сшитого дивинилбензолом. Эти материалы представляют собой полимерные композиции гетерогенного типа, состоящие из размолотой в пудру ионнообменной смолы (60...65 % по массе) и инертных полимеров (полиэтилена, поливинилхлорида и других до­бавок), часто содержат армирующие волокна для придания листу мембраны механической прочности.
Основной тип ионообменных мембран, применяемых при электродиализе в России, - гетерогенные мембраны (серийные катионооб - менные мембраны МК-40; анионообменные мембраны МА-40, МА-41), производство кото­рых было основано в г. Щекино (Московской обл.). Кроме крупных серий по заказу изготов­ляют изопористые мембраны МА-41 И и мак­ропористые МА-41 П (аналоги анионообмен - ной мембраны МА-41), катионообменные мем­браны МК-41.

Блок дозировки серной кислоты
установка натрий-катионирования горячей воды

В настоящее время вода широко используется для питьевых целей, для промышленных процессов, для генерации электроэнергии на тепловых и атомных электростанциях как теплоноситель и парообразующее вещество.

Струйно-барботажный вакуумный деаэратор горизонтального типа:
1 – барботажный лист;
2 – канал для прохода неиспарившейся перегретой воды; 3 – отвод деаэрированной воды;
4 – пароперепускной короб;
5, 6, 7 – тарелки соответственно первая, вторая и третья; 8 – отвод выпара;
9 – распределительный коллектор; 10 – подвод исходной воды; 11 – подвод греющего агента;
12 – испарительный отсек;
13 – деаэрационный отсек
Используется на ТЭЦ, котельных большой тепловой мощности, для подпитки теплосети.

1.Бак аккумулятор;
2. деаэрационые
колоны с размещенными
в них струйно-барботажными
устройствами безпровалього типа.
3. патрубки через которые поступает конденсат;
4. водораспределительое устройство;
5.отверстия в перфорированных тарелках;
6. барботажный лист;
7. пар проходящий через отверстия в листе; 8. сливной канал; 9. коллектор греющего пара; 10.пароперепускной клапан; 11 патрубок через который отводится
пара в виде выпара.
При движении воды по барботажному листу, вода обрабатывается паром и
через сливной канал поступает в гидрозатвор, расположенный в нижней части деаэрационной колонки.
Далее вода сливается в бак- аккумулятор деаэратора. Пар в колонку подается по коллектору греющего пара под барботажное устройство. При увеличении тепловой нагрузки избыточный пар отводится в струйный отсек чере пароперепускной клапан , что позволяет проводить дополнительную обработку воды.
Пар прошедший через барботажный лист, также попадает в струйный отсек,
пересекая пучок струй и конденсируется. Часть несконденсированного пара в виде выпара отводится через патрубок 11. Пароперепускной клапан,
встроенных в барботажный лист.
Принципиальная схема
деаэратора