Жесткость фильтрата

Карбонатная жесткость добавочной воды, мэкв/л 1,5 — 2,5

Основным показателем для установления величины /Ср является карбонатная жесткость добавочной зоды. Сухой остаток — вспомогательный показатель, учитывающий степень опасности коррозии латунных трубок конденсатора применительно к наиболее ходовой ее марке. В зависимости от определенной предельной карбонатной жесткости оборотной охлаждающей воды способ предотвращения накипеобразования можно выбирать по материалам табл. 4-2, составленной на основании обобщения эксплуатационного опыта. Рекомендуемые в ней пределы для каждого способа являются до известной степени примерными.

где ат — предельно-допустимая карбонатная жесткость воды в системе (в зависимости от состава солей и от недостатка в воде растворенной углекислоты); Si и ёъ—потери от испарения и уноса, %; а0 — карбонатная жесткость добавочной воды.

где PI—потери воды на испарение (в зависимости от температуры воздуха и температурного перепада охлаждения воды принимается Pi=l4-2%); Р2—потери воды на капельный унос (в зависимости от типа охладителя и скорости ветра Р% принимается равным от 0,2—0,5 до 1,5—3%); Жк— карбонатная жесткость добавочной воды, мг-экв/л; Жпр— предельная карбонатная жесткость циркуляционной воды, мг-экв/л.

Таким образом, снижая карбонатную жесткость добавочной воды, можно обеспечить безнакипный и беспродувочный режим работы СОО. Однако если при этом снижается только карбонатная жесткость, а солесодержание добавочной воды остается неиз-

pz — потери воды в результате уноса брызг (в зависимости от типа охладителя и скорости ветра рч, равно от 0,25—0,5 до 1,5—3,5%); Жк — карбонатная жесткость добавочной воды; Жпр — предельная карбонатная жесткость циркуляционной воды.

При подкислении воды для систем охлаждения карбонатную жесткость добавочной воды снижают до такой величины, чтобы после упаривания воды в системе она не превышала допустимой карбонатной жесткости Жпр. Наличие остаточной карбонатной жесткости Жост предохраняет от перекисления воды и связанной с этим коррозии конструкционных материалов:

Жк — карбонатная жесткость добавочной воды, мг-экв/л; ЖПр — предельная карбонатная жесткость циркуляционной воды,

Для расчета размеров продувки системы при фосфатировании можно пользоваться формулой (где Жк — карбонатная жесткость добавочной воды)

д0 — карбонатная жесткость добавочной воды в °нем.;

где sm6 — временная жесткость добавочной воды, мг-экв/л; snp(,s = 4200 -*--f- 4500 — предельно допустимая временная жесткость воды в циркуляционной системе, мг-экв/л; аисп — потеря воды на испарение, % расхода циркулирующей воды, аисп = k&t, %; At — зона охлаждения, °С; k — коэффициент, зависящий от времени года. Для зимы k = 0,06 -т- 0,08, для весны и осени k = 0,12, для лета k = 0,16; аун — капельный унос воды, % расхода циркулирующей воды.

Наряду с механическим загрязнением происходила сорбция растворенных органических примесей загрузкой Na-фильтров первой и второй ступеней. Вследствие этого ухудшились также технологические показатели процесса умягчения: возросли остаточная жесткость фильтрата, расходы реагентов и .отмывочной воды, уменьшилась продолжительность межрегенерационного периода.

Одним из основных технологических показателей Na-катио-нитной установки является остаточная жесткость фильтрата, которая зависит от многих факторов; расхода и концентрации ре-генерационного раствора, содержания солей жесткости в этом растворе, способа ионирования, солесодержания умягчаемой воды и т. д.

Во-первых, с изменением солесодержания воды изменяется и значение ср, так как оно зависит от коэффициента распределения [32] , который является функцией от общей концентрации и соотношения ионов в воде. Во-вторых, в уравнение (2.12) входит коэффициент эффективности регенерации, изменяющийся с изменением расхода, концентрации, содержания солей жесткости в регенерационном растворе, константы ионного обмена и других факторов, затрудняющих достаточно точное определение аэ и тем самым остаточную жесткость фильтрата.

При этом на основе закона действующих масс концентрации ионов кальция, магния и натрия в отрегенерированном слое катионита будут определяться концентрациями этих ионов в регенерационном растворе. Если пропускать через такой катионит умягчаемую воду, то при выходе из защитного слоя катионита содержание ионов кальция и магния в обрабатываемой воде будет снижаться до определенного равновесного значения, однозначно связанного с концентрациями этих ионов в ионите при регенерации катионита. Это позволяет установить зависимость между концентрациями ионов кальция, магния, натрия в регенерационном растворе и фильтрате и, следовательно, определять жесткость фильтрата при известном содержании ионов кальция, натрия и магния в регенерационном растворе. Следует отметить, что в реальных условиях в катионитный фильтр подается значительно меньшее количество раствора, чем это требуется для установления равновесия по всей высоте слоя катионита. Однако при регенерации во входных слоях катионита устанавливается полное равновесие между ионами, находящимися в исходном растворе и в катионите. Высота этого слоя обычно превышает высоту защитного слоя при умягчении воды. Поэтому при про-тивоточном способе ионирования предложенный способ может быть успешно применен для определения остаточной жесткости фильтрата.

Принимая во внимание, что при выходе из защитного слоя катионита концентрация ионов натрия в воде практически равна сумме катионов всех растворенных в воде солей, считаем, что остаточная жесткость фильтрата с достаточной для техни-

По формуле (2.22) определялась жесткость умягченной воды и строились кривые для исходного состава воды Каспийского моря (/), Черного моря (2), океанской (3) и пресной воды (р. Кура) 4 в зависимости от жесткости регенерационного раствора (рис. 2.2,а), а также жесткости фильтрата в зависимости от солесодержания умягчаемой воды (рис. 2.2,6) при жесткости регенерационного раствора 20 и 50 мг-экв/л. При расчетах принималось, что регенерация катионита КУ-2-8 осуществляется 10%-ным раствором поваренной соли до равновесного состояния. По формуле (2.24) определялась остаточная магниевая жесткость фильтрата в зависимости от содержания ионов магния в реге-нерационном растворе и от кратности упаривания (рис. 2.3 кривые 2, 4). Значения fca//2Na и /Mg//2Na при проведении расчетов брались из табл. 2.2, составленной на основании данных [34, 35] (при ^=25 °С).

После тщательной отмывки катионита дистиллятом от продуктов регенерации через фильтр пропускался искусственно приготовленный раствор различного солесодержания со скоростью 10 м/ч. При этом определялась остаточная жесткость фильтрата. Последующие опыты проводились с водой Каспийского моря. Температура регенерационного раствора и морской воды поддерживалась равной 25±1 °С. После трехкратного повторения каждого эксперимента вычислялись средние значения остаточной жесткости фильтрата (см. рис. 2.3 и 2.4). Расхождение между расчетными кривыми (2, 4) и экспериментальными (1, 3) не превышает 15—20%. Поэтому уравнения (2.22) —(2.25) могут успешно применяться при проведении технических расчетов.

Как следует из рис. 2.2, для получения умягченной воды Каспийского моря с жесткостью 50 мкг-экв/л жесткость 10 %-но-го регенерационного раствора не должна превышать 5 мг-экв/л, но при таком качестве регенерационного раствора жесткость умягченной океанской воды теоретически не может быть ниже 500 мкг-экв/л. Если учесть, что жесткость 10%-ного раствора технической поваренной соли составляет обычно 20—40 мг-экв/л, то даже для воды Каспийского моря жесткость фильтрата не может быть ниже 200—400 мкг-экв/л.

В первой серии опытов определялось влияние расхода соли при регенерации на остаточную жесткость фильтрата при работе фильтра по прямоточной и противоточной схемам. Результаты этих опытов показаны на рис. 2.4. Как следует из графиков, при противоточном способе (кривая /) умягчения морской воды остаточное содержание солей жесткости в фильтрате значительно ниже, чем при работе по прямоточному методу (кривая 2). При прямоточной регенерации с расходом соли 400 кг/м3 катионита остаточная жесткость фильтрата снижается до 0,75 мг-экв/л, тогда как при противотоке расход соли на регенерацию даже в 2 раза меньший обеспечивает остаточную жесткость фильтрата менее 0,1 мг-экв/л. Увеличение глубины умягчения при противоточном способе Na-катионирования объясняется тем, что участки катионита, с которыми контактирует умягчаемая вода на выходе из фильтра, подвергаются регенерации наиболее полно. Эти данные со всей очевидностью показывают, что для умягчения морских и соленых вод при относительно малом расходе соли с целью получения низкой остаточной жесткости фильтрата обязательным условием является использование противо-точного способа ионирования.

Во второй серии опытов исследовалось влияние скорости пропускания регенерационного раствора на регенерируемость катионита КУ-2-8 и на остаточную жесткость фильтрата. Эксперименты проводились по противоточной схеме. Концентрация регенерационного раствора поддерживалась постоянной и равной 2н., что соответствует десятикратному упариванию умягченной воды Каспийского моря. Скорость фильтрования регенерационного раствора ир принималась равной 4; 8 и 12 м/ч. Кратность упаривания ту=10. На основании полученных данных построены выходные кривые регенерируемости КУ-2-8 при различных значениях скорости фильтрования регенерационного раствора (рис. 2.5,а). По оси ординат откладывалось количество вытесненных солей жесткости ЕЖ, а по оси абсцисс — количество пропущенных солей натрия 2Na.

Как видно из этих графиков, степень использования регенерирующего вещества возрастает с уменьшением скорости пропускания регенерационного раствора. Однако абсолютное значение вытеснения ионов солей жесткости в исследуемых диапазонах мало зависит от скорости регенераций. Так, например, с повышением скорости пропускания регенерационного раствора от 4 до 12 м/ч количество вытесненных ионов снижается всего на 6—8 %. Эксперименты показали, что скорость пропускания регенерационного раствора оказывает большее влияние на остаточную жесткость фильтрата. С повышением скорости пропускания регенерационного раствора от 4 до 8 м/ч остаточная жесткость фильтрата повышается от 20 до 40 мкг-экв/л, а при повышении скорости регенераций до 12 м/ч остаточная жесткость фильтрата увеличивается до 50—55 мкг-экв/л.