Проектирование водоподготовительной установки, разработка схемы и последующий её расчет, страница 8

Альтернативой использованию сочетания Н/ОН-ионирования на первой ступени обессоливания и ФСД на второй является сочетание обратного осмоса (ОО) с электродеионизацией (ЭДИ). При такой схеме объем стоков получается минимальным, и они содержат только те вещества, которые были в исходной воде, а удельное электрическое сопротивление очищенной воды достигает 18 МОм-см, как и при использовании традиционных схем с ФСД.

Следует отметить, что использование такой схемы имеет и свои недостатки. Стабильность показателей работы установки электродеионизации воды зависит от того, насколько хорошо функционирует система обратного осмоса: в случае возникновения сбоев в работе последней неизбежным следствием будет снижение эффективности процесса электродеионизации воды.

С учетом данного обстоятельства вместо электродеионизации (для случаев, когда требуется обеспечить высочайшую степень надежности работы технологической схемы обессоливания воды) можно применить Н-ОН-ионирование или ФСД.

Если вариант с ФСД предпочтительнее по показателям экономии реагентов при регенерации, то Н-ОН-ионирование - по соображениям простоты автоматизации и удобства в эксплуатации.

Таким образом, можно сделать вывод, что выбор финишной стадии деминерализации воды, как и предшествующее ей стадии обессоливания, зависит от конкретного состава исходной воды, требований безопасности и приемлемых условий утилизации образующихся сточных вод.

При данных исходных условиях, которые ограничивают солесодержание получаемых стоков правилами приема в ливневую или хоз.-фекальную канализацию [14], использование ионного обмена неприемлемо. Поэтому для проектируемой ВПУ целесообразно применение электродеионизации для финишной доочистки воды. В пользу этого решения говорит также экономия площади размещения оборудования.

Таким образом, с учетом принятых ранее решений, схема проектируемой ВПУ имеет вид:

Рисунок 2.2 – Схема проектируемой ВПУ

Следует отметить, что применение ЭДИ имеет ряд ограничений, одно из которых устанавливает максимальное содержание свободной углекислоты в воде, подаваемой на установки ЭДИ, не более 5 мг/л [26]. При этом предвключенный ЭДИ обратный осмос не задерживает СО₂, что приводит к следующим неблагоприятным последствиям:

-  датчики проводимости не могут определить количество слабоионизирующего СО₂;

-  свободная углекислота конкурирует с бором и кремневкой за ОН группы в анионите и мешает их удалению;

-  увеличивает ток и общее содержание обмениваемых анионов, по которому также существует ограничение.

Существует несколько способов снижения содержания свободной углекислоты в воде, наиболее надежным из которых является двухступенчатый обратный осмос с изменением рН между стадиями. Также снижать количество СО₂ можно традиционным способом с помощью декарбонизатора, но при этом значение остаточной углекислоты будет составлять около 5 мг/л, что не обеспечивает надежность работы установки ЭДИ и при любом отклонении от нормальной работы декарбонизатора, эффективность установки ЭДИ будет снижаться.

Таким образом, для обеспечения функционирования установки ЭДИ в рабочем режиме целесообразно обессоливать воду на двухступенчатой установки ОО с дозированием после первой ступени едкого натра, что повысит рН пермеата первой ступени до значений, при которых свободная углекислота находится в форме бикарбонатов, легко удаляемых второй ступенью обратного осмоса.

Схема проектируемой ВПУ примет вид:

Рисунок 2.3 – Схема проектируемой ВПУ с декарбонизацией

Тем не менее, следует подчеркнуть, что решение о применении процесса ЭДИ для финишной доочистки воды было принято из-за ограничений по утилизации сточных вод. Учитывая, что исходной водой является водопроводная воды, а также достаточно глубокое обессоливание ее на установке ОО, можно предположить, что применение в данных условиях на стадии финишной деминерализации воды с использованием ионного обмена могло оказаться экономически целесообразнее доочистки воды на установке ЭДИ.