Физико-химические методы подготовки воды

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА  Физико-химические методы подготовки воды.        ФЭН        Группа:  ЭТз-51у            Выполнил: студент Губанов А.Г.        Проверил: доцент, к.х.н. Л..А. Стениловская        Отметка о защите: НОВОСИБИРСК  2008

Контрольное задание (вариант № 4).

1. Согласно исходным данным приложения табл. 1  проверить правильность результатов химического анализа, величины жесткости и щелочности исходной воды.

Примечание. Если в результатах химического анализа воды допущена ошибка больше 1%, то скорректируйте ионный состав воды, изменяя концентрацию ионов Nа⁺.

Качество воды, источник – Волга, г. Казань:

Ca²⁺=72,0 мг/дм³

Mg²⁺=14,5 мг/дм³

            Na⁺+K⁺=20,3 мг/дм³

HCO₃^- =140,3 мг/дм³

SO₄^2-=140 мг/дм³

Cl^-=15,0 мг/дм³

NO₃^-=отс.

SiO₃^2-=3,0 мг/дм­­³

Ж_о=4,8 мг-экв/дм³

Ж_к =2,3 мг-экв/дм³

Ж_нк =? мг-экв/дм³

Взвешенные вещества=10,0 мг/дм³

Окисляемость=11,2 О₂ мг/дм³

Для проверки на предмет отсутствия ошибки в данном анализе воды применяют следующее правило: сумма катионов в воде должна быть равна сумме анионов, выраженных в эквивалентных количествах. Выразим все показатели качества в одинаковых единицах          (мг-экв/дм³), для этого разделим численные выражения концентраций (мг/дм³) на эквивалент иона.

Ca²⁺=72,0:20=3,6 мг-экв/дм³

Mg²⁺=14,5:12=1,208 мг-экв/дм³

Na⁺ =20,3:23 =0,883 мг-экв/дм³

HCO₃^- =140,3:61=2,3 мг-экв/дм³

SO₄^2-=140,0:48=2,917 мг-экв/дм³

Cl^-=15,0:35,5=0,422 мг-экв/дм³

Определим сумму катионов и сумму анионов воды:

SК= Ca²⁺+ Mg²⁺+ Na⁺+K⁺=3,6+1,208+0,883=5,691 мг-экв/дм³

SА= HCO₃^-+ SO₄^2-+ Cl^-=2,3+2,917+0,422=5,639 мг-экв/дм³

х=(SК - SА)100/( SК+SА)=(5,691 – 5,639)100/(5,691+5,639)=0,46%.

 

Так как SК отличается SА на 0,46% (<1%), то корректировка концентрации ионов Na⁺ в исходной воде не требуется.

2. Выбрать схему полной обработки воды в зависимости от качества исходной воды, представить в виде рисунка и пояснить назначение каждого элемента оборудования выбранной схемы.

Исходя из качества исходной воды схема полной обработки воды будет выглядеть следующим образом (см. рис.1): коагуляция и известкование с магнезиальным обескремниванием в осветлителях, осветление в механических фильтрах, Н-катионирование на фильтрах 1 ступени, анионирование в анионитных фильтрах 1 ступени, Н-катионирование на фильтрах 2 ступени, декарбонизация, анионирование в анионитных фильтрах 2 ступени, фильтрование в фильтрах смешанного действия.

Рис. 1. Схема предочистки и последующего полного химического обессоливания:

ПИВ – подогреватель исходной воды  (t воды на входе 20°С, t воды на выходе 35-40°С); Осв – осветлитель с грязевиком (в осветлитель вводятся: коагулянт - сульфат двухвалентного железа FeSO4¤7H2O (его используют при совмещении процессов коагуляции и известкования), магнезит); БКВ – бак коагулированной воды; а – подвод осветленной воды; Н1 – Н-катионитный фильтр первой ступени; А1 – анионитный фильтр первой ступени; Н2 – Н-катионитный фильтр второй ступени; Д – декарбонизатор; г – выход углекислого газа из декарбонизатора; в – воздух в декарбонизатор; ПБ – промежуточный бак; д – промежуточный насос; А2 – анионитный фильтр второй ступени; ФСД – фильтр смешанного действия; б – выход фильтра.

2.1. В подогревателе исходной воды осуществляется ее подогрев до 35 - 40°С.

2.2. В осветлителе осуществляется коагуляция (укрупнение) коллоидных примесей, известкование и снижение содержания органических веществ. В процессе коагуляции в осветлителе содержание взвеси снижается до 8 - 12 мг/дм3.

2.3. В механических осветлительных фильтрах удаляется тонкодисперсная взвесь, не успевшая осесть в осветлителе, до остаточных значений ниже 1 мг/дм3.

2.4. Бак коагулированной воды предназначен для сбора и буферизации осветленной воды.

Суммарная реализация процессов коагуляции и осветления приводит к увеличению прозрачности воды, ее обесцвечиванию, снижению кремнийсодержания и окисляемости за счет удаления примерно 50 - 70% коллоидных веществ.

2.5. В Н-катионитных фильтрах первой ступени происходит основное удаление жесткости осветленной воды (Ca²⁺и Mg²⁺) и катионов Na⁺ с заменой их на катион Н⁺.

2.6. В анионитных фильтрах со слабоосновным анионитом первой ступени происходит замена анионов SO₄^2- и Cl^- на анион ОН^-.

2.7. Н-катионитные фильтры второй ступени предназначены для удаления проскоков жесткости и Na⁺ с первой ступени и поддержания стабильно высокого качества обработанной воды.

2.8. В декарбонизаторе удаляется свободная углекислота.

2.9. Промежуточный бак предназначен для сбора и буферизации умягченной воды на всасе промежуточного насоса.

2.10. Промежуточный насос преодолевает сопротивление последующего водоподготовительного оборудования.

2.11. В анионитных фильтрах с сильноосновным анионитом второй ступени происходит улавливание слабых кислот H2CO3 и H2SiO3. Анионитный фильтр второй ступени предназначен главным образом для обескремнивания воды.

2.12. Фильтр смешанного действия используется в качестве третьей ступени химического обессоливания воды. Загрузка ФСД состоит из смеси (в долях от 2 - 1 до 1 - 2) сильнокислотного катионита в Н-форме и сильноосновного анионита в ОН-форме. Переходящие в раствор в процессах ионного обмена на чередующихся зернах катионита и анионита ионы Н+ и ОН- образуют воду, выводя из зоны ионного обмена противоионы и способствуя этим углублению степени обессоливания воды до остаточной удельной электропроводимости менее 0,2 мкСм/см.