СНиП 2.04.02-84-Приложение7*

Рекомендуемое

Умягчение воды

    1. Количество воды, подлежащей умягчению, q_у, выраженное в процентах общего количества воды, следует определять по формуле

(1)

    где Ж_о.исх - общая жесткость исходной воды, мг-экв/л;
    Ж_ос - общая жесткость воды, подаваемой в сеть, мг-экв/л;
    Жу - жесткость умягченной воды, мг-экв/л.

Реагентная декарбонизация воды и известково-содовое умягчение

    2. В составе установок для реагентной декарбонизации воды и известково-содового умягчения следует предусматривать: реагентное хозяйство, смесители, осветлители со взвешенным осадком, фильтры и устройства для стабилизационной обработки воды.
    В отдельных случаях (см. п. 8) вместо осветлителей со взвешенным осадном могут применяться вихревые реакторы.

    3. При декарбонизации остаточная жесткость умягченной воды может быть получена на 0,4-0,8 мг-экв/л больше некарбонатной жесткости, а щелочность 0,8-1,2 мг-экв/л; при известково-содовом умягчении - остаточная жесткость 0,5-1 мг-экв/л и щелочность 0,8- 1,2 мг-экв/л. Нижние пределы могут быть получены при подогреве воды до 35-40 ^o С.

    4. При декарбонизации и известково-содовом умягчении воды известь надлежит применять в виде известкового молока. При суточном расходе извести менее 0,25 т (в расчете на СаО) известь допускается вводить в умягчаемую воду в виде насыщенного известкового раствора, получаемого в сатураторах.

    5. Дозы извести Д_и, мг/л, для декарбонизации воды, считая по СаО, надлежит определять по формулам:
    а) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткостью (Са²⁺)/20> Ж_к

(2)

    б) при соотношении между концентрацией в воде кальция и карбонатной жесткостью (Са²⁺)/20< Ж_к

(3)

    где (СО₂) - концентрация в воде свободной двуокиси углерода, мг/л;
    (Са²⁺) - содержание в воде кальция, мг/л;
Д_к - доза коагулянта FeCl₃ или FeSO₄ (в расчете на безводные продукты), мг/л;
    е_к - эквивалентная масса активного вещества коагулянта, мг/мг-экв (для FеСl₃ -54, для FeSO₄ ? 76).

   6. Дозы извести и соды при известково-содовом умягчении воды следует определять по формулам:
доза извести Д_и, мг/л, в расчете на СаО

(4)

доза соды Д_с, мг/л, в расчете на Na₂CO₃

(5)

    где (Mg²⁺) - содержание в воде магния, мг/л;
    Ж_н.к - некарбонатная жесткость воды, мг-экв/л.

    7. В качестве коагулянтов при умягчении воды известью или известью и содой следует применять хлорное железо или железный купорос.
    Дозы коагулянта в расчете на безводные продукты FeCI₃ или FeSO₄ надлежит принимать 25- 35 мг/л с последующим уточнением в процессе эксплуатации водоумягчительной установки.

    8. При обосновании допускается производить декарбонизацию или известково-содовое умягчение воды в вихревых реакторах с получением крупки карбоната кальция и ее обжигом в целях утилизации в качестве извести-реагента.
    Умягчение воды в вихревых реакторах следует принимать при соотношении (Са²⁺)/20 мг/л > Ж_к, содержании магния в исходной воде не более 15 мг/л и перманганатной окисляемости не более 10 мг О/л.
    Окончательное осветление воды после вихревых реакторов следует производить на фильтрах.

    9. Для расчета вихревых реакторов следует принимать: скорость входа в реактор 0,8-1 м/с; угол конусности 15-20^o; скорость восходящего движения воды на уровне водоотводящих устройств 4-6 мм/с. В качестве контактной массы для загрузки вихревых реакторов следует применять молотый известняк, размолотую крупку карбоната кальция, образовавшуюся в вихревых реакторах, или мраморную крошку.
    Крупность зерен контактной массы должна быть 0,2-0,3 мм, количество ее - 10 кг на 1 м³ объема вихревого реактора. Контактную массу надлежит догружать при каждом выпуске крупки из вихревого реактора.
    Известь следует вводить в нижнюю часть реактора в виде известкового раствора или молока. При обработке воды в вихревых реакторах коагулянт добавлять не следует.

    *Примечание. При (Са²⁺)/20< Ж_к декарбонизацию воды следует производить в осветителях с доосветлением воды на фильтрах.

    10. Для выделения взвеси, образующейся при умягчении воды известью, а также известью и содой, следует применять осветлители со взвешенным осадком (специальной конструкции).
    Скорость движения воды в слое взвешенного осадка следует принимать 1,3-1,6 мм/с, вода после осветлителя должна содержать взвешенных веществ не более 15 мг/л.

    11. Фильтры для осветления воды, прошедшей через вихревые реакторы или осветлители, следует загружать песком или дробленым антрацитом с крупностью зерен 0,5-1,25 мм и коэффициентом неоднородности 2-2,2. Высота слоя загрузки 0,8-1 м, скорость фильтрования - до 6 м/ч.
    Допускается применение двухслойных фильтров.
    Фильтры надлежит оборудовать устройствами для верхней промывки.

Натрий-катионитный метод умягчения воды

    12. Натрий-катионитный метод следует применять для умягчения подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30^o . При натрий-катионировании щелочность воды не изменяется.

    13. При одноступенчатом натрий-катионировании общая жесткость воды может быть снижена до 0,05-0,1 г-экв/м³, при двухступенчатом -до 0,01 г-экв/м³.

    14. Объем катионита W_к, м³ в фильтрах первой ступени следует определять по формуле

(6)

    где q_у - расход умягченной воды, м³/ч;
    Ж_о.исх - общая жесткость исходной воды, г-экв/м³;

    - рабочая обменная емкость катионита при натрий-катионировании; г-экв/м³
    n_р -число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое в пределах от одной до трех.

   15. Рабочую обменную емкость катионита при натрий-катионировании , г-экв/м³ следует определять по формуле

(7)

    где a _Na - коэффициент эффективности регенерации натрий-катионита, учитывающий неполноту регенерации катионита, принимаемый по табл. 1;
    b _Na - коэффициент, учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca²⁺ и Mq²⁺ вследствие частичного задержания катионитов Na⁺, принимаемый по табл. 2, в которой С_Na - концентрация натрия в исходной воде, г-экв/м³ (С_Na = (Na⁺)/23);

Таблица 1

Удельный расход поваренной соли на регенерацию катионита, г на г-экв рабочей обменной емкости	100	150	200	250	300
Коэффициент эффективности регенерации катионита a Na	0,62	0,74	0,81	0,86	0,9

Таблица 2

Cna/Жо.исх	0,01	0,05	0,1	0,5	1	5	10
b Na	0,93	0,88	0,83	0,7	0,65	0,54	0,5

    Е_полн - полная обменная емкость катионита, г-экв/м³, определяемая по заводским паспортным данным. При отсутствии таких данных при расчетах допускается принимать:
    для сульфоугля крупностью 0,5-1,1 мм - 500 г-экв/м³;     для катионита КУ-2 крупностью 0,8- 1,2 мм - 1500-1700 г-экв/м³.
q_уд - удельный расход воды на отмывку катионита, м³ на 1 м³ катионита, принимаемый равным для сульфоугля - 4 и для КУ-2 ? 6.

    16. Площадь катионитных фильтров первой ступени F_к, м² следует определять по формуле

(8)

    где Н_к - высота слоя катионита в фильтре, принимаемая от 2 до 2,5 м (большую высоту загрузки следует принимать при жесткости воды более 10 г-экв/м³);
    W_к - определяется по формуле (6).
    Количество катионитных фильтров первой ступени надлежит принимать: рабочих - не менее двух, резервных - один.

    17. Скорость фильтрования воды через катионит для напорных фильтров первой ступени при нормальном режиме не должна превышать при общей жесткости воды:
    до 5 г-экв/м³ - 25 м/ч;
    5-10 г-экв/м³ - 15 м/ч;
    10-15 г-экв/м³ - 10 м/ч.
    *Примечание. Допускается кратковременное увеличение скорости фильтрования на 10 м/ч по сравнению с указанными выше при выключении фильтров на регенерацию или ремонт.

    18. Потерю напора в напорных катионитных фильтрах при фильтровании следует определять как сумму потерь напора в коммуникациях фильтра, в дренаже и катионите. Потерю напора в фильтре следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

Высота слоя, м, катионита крупностью 0,5-1,1 мм	Потери напора, м, в напорном катионитном фильтре при скорости фильтрования, м/ч
или 0,8-1,2 мм	5	10	15	20	25
2	4	5	5,5	6	7
2,5	4,5	5,5	6	6,5	7,5

    19. В открытых катионитных фильтрах слой воды над катионитом следует принимать 2,5- 3 м и скорость фильтрования не более 15 м/ч.

    20. Интенсивность подачи воды для взрыхления катионита следует принимать 4 л/(с* м²) при крупности зерен катионита 0,5-1,1 мм и 5 л/(с* м²) при крупности 0,8-1,2 мм. Продолжительность взрыхления надлежит принимать 20-30 мин. Подачу воды на взрыхление катионита следует предусматривать согласно п. 6.117.

    21.Регенерацию загрузки катионитных фильтров следует предусматривать технической поваренной солью. Расход поваренной соли Р_с кг, на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени следует определять по формуле

(9)

    где f_к - площадь одного фильтра, м²;
    Н_к - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16;
        - рабочая обменная емкость катионита, г-экв/м³, принимаемая согласно п. 15;
    а_с - удельный расход соли на 1 г-экв рабочей обменной емкости катионита, принимаемый 120-150 г/г-экв для фильтров первой ступени при двухступенчатой схеме и 150-200 г/г-экв при одноступенчатой схеме.
    Жесткость умягченной воды при различных удельных расходах соли приведена на рис. 1.

Рис. 1. График для определения остаточной жесткости воды, умягченной одноступенчатым натрий-катионированием

    Концентрацию регенерационного раствора для фильтров первой ступени следует принимать 5-8 %.
    Скорость фильтрования регенерационного раствора через катионит фильтров первой ступени следует принимать 3-4 м/ч; скорость фильтрования исходной воды для отмывки катионита - 6-8 м/ч, удельный расход отмывочной воды - 5-6 м³ на 1 м³ катионита.

    22. Натрий-катионитные фильтры второй ступени следует рассчитывать согласно пп. 20, 21, при этом следует принимать: высоту слоя катионита - 1,5 м; скорость фильтрования - не более 40 м/ч; удельный расход соли для регенерации катионита в фильтрах второй ступени 300-400 г на 1 г-экв задержанных катионов жесткости; концентрацию регенерационного раствора - 8-12 %.
    Потерю напора в фильтре второй ступени следует принимать 13-15 м.
    Отмывку катионита в фильтрах второй ступени надлежит предусматривать фильтратом первой ступени.
    При расчете фильтров второй ступени общую жесткость поступающей на них воды следует принимать 0,1 г-экв/м³ рабочую емкость поглощения катионита - 250-300 г-экв/м³.

    23. При обосновании для умягчения воды повышенной минерализации допускается применение схем противоточного или ступенчато-противоточного натрий-катионирования.

Водород-натрий-катионитный метод умягчения воды

    24. Водород-натрий-катионитный метод следует принимать для удаления из воды катионов жесткости (кальция и магния) и одновременного снижения щелочности воды.
    Этот метод следует применять для обработки подземных вод и вод поверхностных источников с мутностью не более 5-8 мг/л и цветностью не более 30^o.
    Умягчение воды надлежит принимать по схемам:
- параллельного водород-натрий-катионирования, позволяющего получить фильтрат общей жесткостью 0,1 г-экв/м³ с остаточной щелочностью 0,4 г-экв/м³; при этом суммарное содержание хлоридов и сульфатов в исходной воде должно быть не более 4 г-экв/м³ и натрия не более 2 г-экв/м³.
- последовательного водород-натрий-катионирования с "голодной" регенерацией водород-катионитных фильтров; при этом общая жесткость фильтрата составит 0,01 г-экв/м³, щелочность - 0,7 г-экв/м³;
- водород-катионирования с "голодной" регенерацией и последующим фильтрованием через буферные саморегенерирующиеся катионитные фильтры; при этом общая жесткость фильтрата будет на 0,7-1,5 г-экв/м³ выше некарбонатной жесткости исходной воды, щелочность фильтрата - 0,7-1,5 г-экв/м³. Катионитные буферные фильтры допускается не предусматривать, если не требуется поддержания остаточной жесткости, щелочности и рН в строго определенных пределах. Следует предусматривать возможность регенерации буферных фильтров раствором технической поваренной соли.

    25. Соотношения расходов воды, подаваемой на водород-катионитные и натрий-катионитные фильтры при умягчении воды параллельным водород-натрий-катионированием, следует определять по формулам:
    расход воды, подаваемой на водород-катионитные фильтры, м³/ч:

(10)

расход воды, подаваемой на натрий-катионитные фильтры:

, м³/ч,

(11)

    где q_пол - полезная производительность водород-натрий-катионитной установки, м³/ч;
и - полезная производительность соответственно водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров, м³/ч;
    Щ_о -щелочность исходной воды, г-экв/м³;
    Щ_у - требуемая щелочность умягченной воды, г-экв/м³;
    А - суммарное содержание в умягченной воде анионов сильных кислот (сульфатов, хлоридов, нитратов и др.), г-экв/м³.

    *Примечания:
    1. Водород-катионитные фильтры могут быть использованы и как натрий-катионитные, поэтому должна быть предусмотрена возможность регенерации двух-трех водород-катионитных фильтров раствором технической поваренной соли.
    2. Расчет трубопроводов и фильтров следует производить на режиме при наибольшей нагрузке на водород-катионитные фильтры, наибольшей щелочности Щ) воды и наименьшем содержании в ней анионов сильных кислот (А); при наибольшей нагрузке на натрий-катионитные фильтры, наименьшей щелочности воды и наибольшем содержании в ней анионов сильных кислот.

    26. Объем катионита W_Н, м³, в водород-катионитных фильтрах следует определять по формуле

(12)

    Объем катионита W_Na, м³, в натрий-катионитных фильтрах следует определять по формуле

(13)

    где Ж_o - общая жесткость умягченной воды, г-экв/м³
    n_p - число регенераций каждого фильтра в сутки, принимаемое согласно п. 14;
- рабочая обменная емкость водород-катионита, г-экв/м³;
- рабочая обменная емкость натрий-катионита, г-экв/м³;
    С_Na - концентрация в воде натрия, г-экв/м³, определяемая согласно п. 15.

    27. Рабочую обменную емкость , г-экв/м³, водород-катионита следует определять по формуле

(14)

где a _Н - коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, принимаемый по табл. 4;
    С_к - общее содержание в воде катионитов кальция, магния, натрия и калия, г-экв/м³;
    q_уд - удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, принимаемый равным 4-5 м³ воды на 1 м³ катионита;
    Е_полн - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде, г-экв/м³.

Таблица 4

Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита, г/г-экв, рабочей обменной емкости	50	100	150	200
Коэффициент эффективности регенерации водород-катионита, a в	0,68	0,85	0,91	0,92

    При отсутствии паспортных данных Е_полн следует принимать согласно п. 15.

    28. Площадь водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров F_Н, м², и F_Na , м², следует определять по формуле

(15)

    где Н_к - высота слоя катионита в фильтре, м, принимаемая согласно п. 16.
Потерю напора в водород-катионитных фильтрах, интенсивность взрыхления и скорость фильтрования следует принимать согласно пп. 18-20.

    29. Количество рабочих водород-катионитных и натрий-катионитных фильтров при круглосуточной работе должно быть не менее двух.
    Количество резервных водород-катионитных фильтров надлежит принимать: один - при количестве рабочих фильтров до шести и два - при большем количестве. Резервные натрий-катионитные фильтры устанавливать не следует, но должна быть предусмотрена возможность использования резервных водород-катионитных фильтров в качестве натрий-катионитных согласно примеч. к п. 25.

    30. Регенерацию водород-катионитных фильтров надлежит принимать 1-1,5 %-ным раствором серной кислоты. Допускается разбавление серной кислоты до указанной концентрации водой непосредственно перед фильтрами в эжекторе.
    Скорость пропуска регенерационного раствора серной кислоты через слой катионита должна быть не менее 10 м/ч с последующей отмывкой катионита неумягченной водой, пропускаемой через слой катионита сверху вниз со скоростью 10 м/ч.
    Отмывка должна заканчиваться при кислотности фильтра, равной сумме концентраций сульфатов и хлоридов в воде, поступающей на отмывку.
    Первую половину объема отмывочной воды следует направлять на нейтрализацию, в накопители и т.п., вторую половину - в баки для взрыхления катионита.
    Примечание. Для регенерации водород-катионитных фильтров при обосновании допускается применение кислот соляной и азотной (для КУ-2).

    31. Расход 100 %-ной кислоты Р_Н, кг, на одну регенерацию водород-катионитного фильтра надлежит определять по формуле

(16)

где а_Н - удельный расход кислоты для регенерации катионита, г/г-экв, определяемый по рис. 2 в зависимости от требуемой жесткости фильтрата.

Рис. 2. График для определения общей жесткости воды, умягченной водород-катионированием

    32. Объемы мерника крепкой кислоты и бака для разбавленного раствора кислоты (если разбавление ее производится не перед фильтрами) надлежит определять из условия регенерации одного фильтра при количестве рабочих водород-катионитных фильтров до четырех и для регенерации двух фильтров при большем количестве.

    33. Аппараты и трубопроводы для дозирования и транспортирования кислот следует проектировать с соблюдением правил техники безопасности при работе с кислотами.

    34. Удаление двуокиси углерода из водород-катионированной воды или из смеси водород- и натрий-катионированной воды надлежит предусматривать в дегазаторах с насадками кислотоупорными керамическими размером 25х25х4 мм или с деревянной хордовой насадкой из брусков.
    Площадь поперечного сечения дегазатора следует определять исходя из плотности орошения при керамической насадке 60 м³/ч на 1 м² площади дегазатора, при деревянной хордовой насадке - 40 м³/ч.
    Вентилятор дегазатора должен обеспечивать подачу 15 м³ воздуха на 1 м³ воды. Определение напора, развиваемого вентилятором, следует производить с учетом сопротивления керамической насадки, принимаемого равным 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки, сопротивления деревянной хордовой насадки - 10 мм вод. ст. Прочие сопротивления следует принимать равными 30-40 мм вод. ст.
    Высоту слоя насадки, необходимую для снижения содержания двуокиси углерода в катионированной воде, следует определять по табл. 5 в зависимости от содержания свободной двуокиси углерода (СО₂)_св, г/м³, в подаваемой на дегазатор воде, определяемой по формуле

(17)

    где (СО₂)_св - содержание свободной двуокиси углерода в исходной воде, г/м³;
    Щ_о - щелочность исходной воды, г-экв/м³.

Таблица 5

Содержание (СО2) в воде, подаваемой на	Высота слоя в дегазаторе, м
дегазатор, г/м3	кислотоупорная керамическая	деревянная хордовая
1	2	3
50	3	4
100	4	5,2
150	4,7	6
200	5,1	6,5
250	5,5	6,8
300	5,7	7

   35. При проектировании установок для умягчения воды последовательным водород-натрий-катионированием с "голодной" регенерацией водород-катионитных фильтров следует принимать:
    а) жесткость фильтрата
, г-экв/м³, водород-катионитных фильтров по формуле

(18)

где (Сl^-) и (SO₄^2-) - содержание хлоридов и сульфатов в умягченной воде, г-экв/м³;
    Щ_ост - остаточная щелочность фильтрата водород-катионитных фильтров, равная 0,7-1,5 г-экв/м³;
    (Na⁺) - содержание натрия в умягченной воде, г-экв/м³;
   б) расход кислоты на "голодную" регенерацию водород-катионитных фильтров - 50 г на 1 г-экв удаленной из воды карбонатной жесткости;
   в) при "голодной" регенерации "условную" обменную емкость катионитов по иону НСО₃^- (до момента повышения щелочности фильтрата) для сульфоугля СК-1 - 250-300 г-экв/м³ для катионита КБ-4 - 500-600 г-экв/м³.

    36. Для предупреждения попадания кислой воды на натрий-катионитные фильтры установок последовательного водород-натрий-катионирования, на случай регенерации водород-катионитных фильтров избыточной дозой кислоты, следует предусматривать подачу осветленной неумягченной воды в поток фильтрата водород-катионитных фильтров перед дегазатором.

    37. Аппараты, трубопроводы и арматура, соприкасающиеся с кислой водой или фильтратом, должны быть защищены от коррозии или изготовлены из антикоррозионных материалов.

    38. При параллельном водород-натрий-катионировании ионитные фильтры допускается при обосновании предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме ступенчато-противоточного ионирования.

    39. Отработавшие регенерационные растворы ионитных умягчительных установок в зависимости от местных условий следует направлять в накопители, бытовую или производственную канализацию; надлежит также рассматривать возможность обработки концентрированной части вод для их повторного использования.
    Отработавшие растворы перед сбросом в канализацию после усреднения надлежит при необходимости нейтрализовать. При этом получающиеся осадки карбоната кальция и двуокиси магния следует выделять отстаиванием и направлять в накопитель.
    Осветленные растворы хлорида натрия (из сточных вод от регенерации натрий-катионитных фильтров) надлежит повторно использовать для регенерации натрий-катионитных фильтров (при необходимости после нейтрализации).

Содержание 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29