СНиП
2.04.02-84-Приложение8*
Рекомендуемое
Опреснение и обессоливание воды
Ионный обмен
1. Обессоливание воды ионным обменом
следует производить при общем солесодержании воды до 1500 -
2000 мг/л и суммарном содержании хлоридов и сульфатов не более
5 мг-экв/л. Вода,
подаваемая на ионитные фильтры, должна содержать, не более:
взвешенных веществ - 8 мг/л, цветность - 30o
и перманганатную окисляемость - 7 мг О/л. Вода, не отвечающая
этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.
2. Обессоливание воды ионным обменом
по одноступенчатой схеме надлежит предусматривать
последовательным фильтрованием через водород-катионит и
слабоосновный анионит с последующим удалением двуокиси
углерода из воды на дегазаторах. Солесодержание воды,
обработанной по одноступенчатой схеме, должно составлять не
более 20 мг/л (удельная электропроводность - 35 - 45 мкОм/см),
содержание кремния при этом не снижается.
3. При двухступенчатой схеме
обессоливания воды следует предусматривать:
водород-катионитные фильтры первой ступени; анионитные фильтры
первой ступени, загруженные слабоосновным анионитом;
водород-катионитные фильтры второй ступени; дегазаторы для
удаления двуокиси углерода; анионитные фильтры второй ступени,
загруженные сильноосновным анионитом для удаления кремниевой
кислоты.
Солесодержание воды, обработанной по двухступенчатой схеме,
должно быть не более 0,5 мг/л (удельная электропроводность 1,6
- 1,8 мкОм/см) и содержание кремнекислоты - не более 0,1
мг/л.
4. При трехступенчатой схеме
обессоливания воды, в дополнение к схеме по п. 3, надлежит
предусматривать третью ступень фильтров со смешанной
загрузкой, состоящей из высококислотного катионита и
высокоосновного анионита (ФСД). Солесодержание
воды, обработанной по трехступенчатой схеме, не должно
превышать 0,1 мг/л (удельная электропроводность 0,3 - 0,4
мкОм/см) и содержание кремнекислоты не более 0,02 мг/л.
5. Водород-катионитные фильтры первой
ступени следует рассчитывать согласно указаниям пп. 26, 27 прил. 7, дегазаторы - п. 34 прил. 7. При обосновании
водород-катионитные фильтры первой ступени следует
предусматривать с противоточной регенерацией или по схеме
ступенчато-противоточного ионирования.
6. Для водород-катионитных фильтров
второй ступени надлежит принимать: скорость фильтрования до 50
м/ч; высоту слоя катионита - 1,5 м; удельный расход 100 %-ной
серной кислоты - 100 г на 1 г-экв поглощенных катионов;
емкость поглощения сульфоугля - 200 г-экв/м3; катионита КУ-2 - 400 - 500
г-экв/м3; расход воды на
отмывку катионита после регенерации - 10 м3 на 1 м3 катионита. Отмывку следует
производить водой, прошедшей через анионитные фильтры первой
ступени. Воду для
отмывки катионитных фильтров второй ступени следует
использовать для взрыхления водород-катионитных фильтров
первой ступени и приготовления для них регенерационного
раствора. Продолжительность регенерации и отмывки
водород-катионитных фильтров второй ступени следует принимать
2,5 - 3 ч.
7. Площадь фильтрования F1,
м2, анионитных фильтров первой
ступени следует определять по формуле
(1)
где Q1 -
производительность анионитных фильтров первой ступени, включая
расход воды на собственные нужды последующих ступеней
установки, м3/сут; np -
число регенераций анионитных фильтров первой ступени в
сутки, принимаемое 1 - 2; v1 -
расчетная скорость фильтрования, м/ч, принимаемая не менее 4 и
не более 30; T1 - продолжительность работы каждого
фильтра, ч, между регенерациями, определяемая по формуле
(2)
где t p - общая продолжительность всех
операций по регенерации фильтров, принимаемая 5 ч (взрыхление
0,25 ч, регенерация - 1,5 ч, отмывка анионита - 3 - 3,25
ч). Объем анионита
в анионитных фильтрах первой ступени W1
следует определять по формуле
(3)
где Сo -
суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в
исходной воде, г-экв/м3; Еp - рабочая обменная
емкость анионита по анионам указанных сильных кислот, г-экв на
1 м3 анионита, принимаемая по
паспортным данным; при отсутствии таких данных для анио-нитов
АН-31 и АВ-17 допускается принимать 600 - 700 г-экв/м3.
8. Регенерацию анионитных фильтров
первой ступени следует производить 4 %-ным раствором
кальцинированной соды; удельный расход соды следует принимать
100 г Na3CO3 на 1 г-экв поглощенных
анионов. В
установках с анионитными фильтрами второй ступени,
загруженными сильноосновным анионитом, допускается
регенерировать анионитные фильтры первой ступени отработавшим
раствором едкого натра после регенерации анионитных фильтров
второй ступени.
Регенерационные растворы соды и едкого натра следует
приготовлять на водород-катионированной воде. Отмывку анионитных
фильтров первой ступени после регенерации следует производить
водород-катионированной водой при расходе 10 м3 на 1м3 анионита.
9. Загрузку анионитных фильтров
второй ступени следует предусматривать сильноосновным
анионитом с высотой слоя 1,5м, скорость фильтрования надлежит
принимать 15 - 25 м/ч. Кремнеемкость
сильноосновного анионита следует принимать по паспортным
данным или при их отсутствии по таблице.
Сильноосновный
анионит |
Кремнеемкость,
г-экв/м3, при истощении
анионита до "проскока" в фильтрат SiO32-,мг/л |
Минимальное
остаточное содержание SiO32- в фильтрате, |
|
0,1 |
0,5 |
1 |
мг/л |
АВ-17 |
420 |
530 |
560 |
0,05 |
Регенерацию
высокоосновного анионита в фильтрах второй ступени следует
производить 4 %-ным раствором едкого натра. Удельный расход
100 %-ного едкого натра следует принимать 120 - 140 кг на 1
м3 анионита.
10. Для фильтров ФДС надлежит
принимать: скорость фильтрования - 40 - 50 м/ч, высоту слоев
катионита и анионита - 0,6 м каждый. Число фильтров должно
быть не менее трех, из них два рабочих, третий - на
регенерации или в резерве. Регенерацию фильтров
ФДС надлежит предусматривать после фильтрования через загрузку
10 - 12 тыс. м3 воды на 1
м3 смеси ионитов. Расход 100 %-ной
серной кислоты на регенерацию 1 м3 катионита следует принимать 70
кг, 100 %-ного едкого натра на регенерацию 1 м3 анионита - 100 кг.
11. В составе установок ионообменного
обессоливания воды должна предусматриваться взаимная
нейтрализация кислых и щелочных сточных вод от регенерации
фильтров и при необходимости дополнительная после их смешения
нейтрализация известью. При этом следует
предусматривать не менее двух баков-нейтрализаторов
вместимостью каждого, равной суточному количеству сточных вод.
Следует предусматривать повторное использование воды от
взрыхления и отмывки ионитов. Нейтрализованные
сточные воды от регенерации ионитных фильтров в зависимости от
местных условий следует направлять в бытовую или
производственную канализацию или в накопители.
Электродиализ
12. Метод электродиализа
(электрохимический) надлежит применять при опреснении
подземных и поверхностных вод с содержанием солей от 1500 до
7000 мг/л для получения воды с содержанием солей не ниже 500
мг/л. При необходимости получения воды с меньшим
солесодержанием после электродиализной установки следует
предусматривать обессоливание воды ионным обменом. В отдельных
случаях при обосновании электродиализ допускается применять
для опреснения вод с содержанием солей до 10 000 - 15 000
мг/л.
13. Вода, подаваемая на
электродиализные опреснительные установки, должна содержать,
не более: взвешенных веществ - 1,5 мг/л; цветность - 20o; перманганатную
окисляемость - 5 мг О/л; железа - 0,05 мг/л; марганца - 0,05
мг/л; боратов, считая по ВО2 -
3 мг/л; брома - 0,4 мг/л. Вода, не отвечающая
этим требованиям, должна предварительно обрабатываться. Необходимость
предварительного умягчения опресненной воды при общей
жесткости более 20 мг-экв/л должна обосновываться. Опресненная
электродиализом вода перед подачей ее в систему
хозяйственно-питьевого водоснабжения должна быть
дезодорирована на фильтрах, загруженных активным углем, и
обеззаражена.
14. Выбор типа аппарата
электродиализной установки следует производить по паспортным
данным завода-изготовителя. При этом в зависимости от расхода
опресненной воды и солесодержания исходной воды определяются
число ступеней опреснения, количество параллельных аппаратов в
каждой ступени, кратность рециркуляции и расход сбрасываемого
рассола, а также напряжение и сила постоянного тока на
аппаратах всех ступеней для выбора преобразователя тока. Гидравлическим
расчетом следует определять потери напора в камерах
опреснения, системах распределения и сбора внутри аппаратов,
подающих и отводящих трубопроводах диализата и рассола. При расходе
опресненной воды до 250 - 400 м3/сут надлежит применять
комплексные электродиализные опреснительные установки
заводского изготовления, включающие электродиализные аппараты,
проточно-рециркуляционные контуры диализата и рассола с баками
и насосами, блок электропитания и блок контроля и
автоматики.
15. Схему опреснения воды
рекомендуется принимать прямоточную многоступенчатую с
рециркуляцией рассола. В зависимости от солесодержания
опресненной воды в схеме прямоточной многоступенчатой
установки допускается предусматривать рециркуляцию диализата и
емкость-смеситель диализата с исходной водой.
16. Число ступеней опреснения z
прямоточных установок надлежит определять расчетом
При
этом
(4)
где Сисх
- солесодержание исходной воды, мг-экв/л; Соп -
солесодержание опресненной воды, мг-экв/л; a с - коэффициент предельного
снижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения,
принимаемый
(5)
где Sс - солесъем за один проход
опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным
данным, %.
17. Количество параллельно работающих
аппаратов Nап в
каждой ступени надлежит определять по формуле
(6)
где q - производительность установки,
м3/ч; Свх -
концентрация диализата, входящего в аппарат каждой ступени
(для первой ступени равная солесодержанию исходной воды),
мг-экв/л; Свых
- концентрация диализата, выходящего из аппарата той же
ступени (для последней ступени равная солесодержанию
опресненной воды), мг-экв/л; ip -
рабочая плотность тока, А/см2; Fм -
рабочая (нетто) площадь каждой мембраны, см2; h - коэффициент выхода по току,
принимаемый для аппаратов с мембранами МА-40 и МК-40 равным
0,85; nя -
количество ячеек в аппарате, принимаемое не более 200 - 250
шт.
18. Рабочая плотность тока в
аппаратах каждой ступени должна приниматься равной оптимальной
плотности тока, определяемой технико-экономическим расчетом.
При этом необходимо принимать величину рабочей плотности тока
в аппаратах каждой ступени не более величины предельной
плотности тока, определяемой по формуле
(7)
где Сд -
расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения,
определяемое из выражения
(8)
где v' -
скорость в камере опреснения (средняя по свободному
сечению), см/с; К', p' -
коэффициенты, характеризующие деполяризационные свойства
сепаратора-турбулизатора, используемого в аппарате
рассматриваемого типа. Рабочие плотности тока по ступеням
прямоточной многоступенчатой установки определяются по
формуле
(9)
где ip1 - рабочая плотность тока на аппарате
первой ступени; ip2,
ip3, ip4 и
т.д. - рабочие плотности тока на аппаратах 2, 3, 4 и других
ступеней.
19. При определении напряжения на
электродах аппаратов всех ступеней (для выбора типа
преобразователя тока) надлежит учитывать: падение напряжения
на электродной системе, падение напряжения в мембранном пакете
за счет омического сопротивления (обратной величины
электропроводности) растворов и мембран, суммарный мембранный
потенциал с учетом концентрационной поляризации. Расчет должен
производиться для заданной температуры растворов. Величину удельной
электропроводности ае, диализата и рассола надлежит определять
по номограмме в зависимости от отношения содержания сульфатов
SO42- к общему количеству анионов S A,
температуры tc и концентрации солей Сс (рисунок).
Пример. Дано: С = 40 мг-экв/л; []/S A = 0,2;
t = 10 o
C. Ответ: c 1103 = 30 м-1? см-1; c 1 = 3* 10-3 Ом-1 см-1 [SO4]/А (мг-экв/л)/(мг-экв/л)
20. Концентрация рассола на выходе из
последней ступени не должна быть выше предельной концентрации,
определяемой из условий невыпадения соединений сульфата
кальция (произведение активных концентраций сульфатов и
кальция в рассоле не должно превышать произведения
растворимости сульфата кальция при температуре рассола в
аппарате).
Расчетные концентрации рассола в каждой ступени определяются
так же, как и концентрации диализата. Концентрации рассола на
входе в аппарат и выходе из него, а также кратность
рециркуляции рассола определяются на основе балансовых
расчетов.
21. Борьба с отложениями солей на
поверхности мембран со стороны рассольного тракта и в катодной
камере должна предусматриваться переполюсовкой электродов с
одновременным переключением трактов диализата рассола, а также
подкислением рассола и католита. Дозу кислоты
необходимо принимать равной щелочности исходной воды. Допускается при
обосновании периодическая отмывка трактов с повышенными дозами
кислоты.
22. Трубопроводы опреснительных
установок должны приниматься из полиэтиленовых труб, арматура
- футерованная полиэтиленом или эмалированная.
23. В каждом из трактов прямоточной
установки должен предусматриваться контроль за расходами,
температурой, солесодержанием и рН.
24. Для установок производительностью
более 400 м3/сут
электросиловое оборудование и КИП надлежит монтировать в
отдельном помещении, изолированном от помещения
электродиализных аппаратов.
|