Лекция. Жесткая вода и ее умягчение. Анализ содержания примесей в воде. Устранение жесткости воды.

1) Жесткая вода и ее умягчение.

2) Анализ содержания примесей в воде.

3) Устранение жесткости воды.

Жесткая вода и ее умягчение – варианты и полезность. Бороться с жесткой водой можно и нужно. Увы, сегодня ситуация такова, что с чистой водой практически никто не работает. Ее и в природе то найти сложно. Современные технологии, вредные производства, ядерные отходы, захоронения, вредные сливы с химических заводов не делают воду чище. Поэтому вода из первичных источников, поступающая в центральную систему очистки требует обязательной очистки. Тоже можно сказать о воде из артезианской скважины, если ее используют для водоснабжения собственного дома.

Поэтому умягчение воды стало таким популярным и развивается семимильными шагами. Жесткую воду отличают от мягкой соли жесткости. Это соли кальция и магния, которые содержаться в воде в предельном количестве. Результатом работы жесткой воды является образование накипи или известкового налета. Удаление накипи – это один из способов борьбы с ней. Но он не всегда эффективен и стоит довольно дорого. И если рассматривать очистку от накипи в перспективе, то она будет стоить дороже, чем установка умягчителя воды в дом, единоразово. Бороться с жесткой водой можно разными способами. Но что тогда жесткая вода и ее умягчение в быту и не только? Для квартиры умягчение воды актуально и стоит дешевле, но некоторые до сих пор раздумывают, что лучше выбрать удаление накипи с расходами на средство от накипи или купить умягчитель воды, который стоит дороже, но средство от накипи в этом случае вообще не понадобится. Да и никаких трудозатрат на удаление накипи. В промышленности водоподготовка и умягчение воды – это обязательные элементы производственного процесса. Как можно представить себе жесткую воду и ее умягчение или производство бутилированной воды без очистки от всевозможных примесей? Или теплоэнергоцентрали? Ведь накипь там выводит оборудование из строя с поразительной скоростью. Поэтому водоподготовка в промышленности не просто актуальна. Там ее тщательно просчитывают и устанавливают с той целью, чтобы хотя бы снизить расходы на постоянную очистку от накипи котла. В чем состоят недостатки жесткой воды и накипи? Оказывается жесткая вода, значительно увеличивает расходы на моющие средства. Она плохо их растворяет и поэтому приходится примерно в половину больше использовать мыла, порошка или средства для мытья посуды.

Вторая и самая главная неприятность – накипь. Жесткая вода и ее умягчение сперва проявляет себя как небольшой налет, который можно удалить, не полностью правда, но можно. Однако если удаление накипи не сделано во время, то следующий слой накипи поверх старого образовывается довольно быстро. И структура этого слоя уже плотная и прочная. Очистка от накипи такой структуры очень сложная. Особенно на производстве. Оборудование там контактирует с водой 24 часа в сутки и накипь образуется непрерывно, даже если стоит водоподготовка. И тогда приходится проводить химическую промывку. В таком случае используются агрессивные средства от накипи – азотная, серная, муравьиная кислота. И если неправильно рассчитать концентрацию жесткой воды и ее умягчения, то раствор этих кислот разьест не только саму накипь, но и оборудование. Такие результаты работы ведут к образованию трещин, коррозии и другим неприятностям.
Накипь отличается очень низкой теплопроводимостью. Это плохо влияет на любой тепловой прибор – будь то чайник, утюг или же паровой котел. Накипь откладывается как раз на нагревательный элемент и вокруг него. Поэтому когда слой накипи уже становится настоящим камнем, тепло не может выйти. Нагревательный элемент тужится, греет известковый налет, но в воду практически ничего не отдается. В результате жесткая вода и ее умягчение начинает плавится в этом случае элемент перегорает, проводка плавится. Такой факт уже подтвержден не однажды, и если удаление накипи не производилось во время, то последствия будут настолько плачевными. Бороться с этим явлением можно только с помощью умягчения воды.

Умягчение воды – это устранение излишка солей жесткости из воды. Способы умягчения можно поделить на две большие группы. Бывают реагентные умягчители воды и безреагентные.

Жесткая вода и ее умягчение – это еще одно название реагентного способа умягчения. По названию становится понятно, что в своей работе этот метод использует химические вещества. Причем как для восстановления, так и для прямой работы с жидкостями. Безреагентное умягчение воды основано на физических процессах. В процессе работы такого способа никаких химических реакций не происходит и новые соединения не создаются.
Главная проблема солей жесткости – их низкая растворимость. Так вот если в раствор с жесткой водой ввести определенные химические вещества, то они увеличат концентрацию анионов в составе жидкости. То есть будут созданы малорастворимые соли с ионами кальция и магния. Процесс создания малорастворимых солей с применением химических реагентов и называют жесткой водой и ее умягчением. Все результаты химических реакций оседают в осветлителе или отстойнике. Иногда может стоять дренажная система в фильтре. Главное отличие жесткой воды и ее умягчения от физических методов – оно никогда не используется в производстве питьевой воды. Все из-за того, что вода начинает сотрудничать с химическими реагентами и становится сильнощелочной. Жесткая вода и ее умягчение нашло свои применение в промышленности, в энергетике. Чаще всего такой способ умягчения применяют до механической очистки.

Когда водоподготовка состоит из реагентного умягчителя и механического фильтра, то в тандеме они могут не только воду умягчить, но и удалить твердые частицы, в том числе взвешенные частицы – каллоиды и определенную часть воды очистить от органических примесей.
Что можно сказать о минусах жесткой воды и ее умягчения? Образовавшийся в процессе очистки осадок в виде хлопьев довольно медленно оседает. Из-за этого производительность реагентных умягчителей довольно низкая и это всегда оборудование больших размеров. К главным минусам химического умягчения относятся также очень вредные отходы, которые трудно утилизируются. Чтобы их захоронить приходится получать разрешение от экологических инстанций. Жесткая вода и ее умягчение довольно трудоемкое и затратное. Здесь в большом количестве применяется человеческий труд. Контроль за процессом умягчения должен быть очень тщательным, чаще всего производится вручную. Требуется постоянная проверка температуры воды, выверять необходимо до миллиграммов дозировку химических веществ, проверяется опять же вручную исходная мутность воды.
Однако, прогресс не стоит на месте. Появляются новые технологии, которые позволяют и габариты оборудования уменьшить и сделать меньшим расход химических веществ. Стали появляться установки полностью автоматизированные. Из новых технологий можно назвать контактную коагуляцию, тонкослойное отстаивание, ввод флокулянтов.
Какие же методы жесткой воды и ее умягчения бывают? Самым распространенным методом считается ионный обмен. Именно он обеспечивает снижение показателей солей жесткости до любого значения. Плюсом такого химического умягчения считается практически неограниченная производительность. Жесткая вода и ее умягчение может выполняться с помощью натрий-катионирования или натрий-хлор-катионирования. Еще есть вариант хлор-катионирования с голодным восстановлением на сильно или слабокислотном катионите.
Схема установки при жесткой воде и ее умягчении ни чем практически не отличается от механического фильтра. С той лишь разницей, что имеется в наличии система регенерации, подготовки соляного раствора и ее подачи в регенерационный фильтр.

Состав оборудования ионообменного фильтра имеет такой вид – корпус фильтра, бак-солерастворитель, контроллер или блок управления.
Регенерационный бак представляет собой емкость с дном-обманкой. В не загружают таблетированную или гранулированную соль. Как только Фильтр начинает работать, в бак регенерации подается определенное количество мягкой воды. Отрегулировать количество воды и сроки подачи помогают настроенные в контроллере параметры – время заполнения бака и клапан уровня.
Когда проходит жесткая вода и ее умягчение, а также очистка воды, соль в баке регенерации растворяется, образуется насыщенный раствор с содержанием соли 20-26 процентов. Блок управления оснащен эжектором, который подает солевой раствор для регенерации. Он должен всегда гарантировать соотношение воды к соли 2 к 1. При этом давление подаваемой воды, не должно влиять на этот показатель. Когда приходит время восстанавливать картридж, засасывается в бак регенерации насыщенный раствор и растворяется там до пределов 8-10 процентов содержания соли в воде. Контроллер ионообменного фильтра имеет вспомогательные клапаны для наполнения солерастворителя, а также эжектор для всасывания и наполнения солевым раствором. На восстановление картридж ионообменного фильтра отправляют либо спустя определенное время, либо после пропущенного определенного обьема воды. Второй вариант более оправдан.

Когда жесткую воду и ее умягчение или установку отлаживают, то определяют предельный обьем воды, который данная установка может умягчить. Это количество воды записывают в память контроллера, и потом он автоматически по отработке этого количества воды, отключает воду и переводит картридж на регенерацию. Таким образом, за счет установки счетчика пропущенной воды и количество используемой соли сокращается, да и качество умягчения воды сохраняется на уровне.
Когда жесткая вода и ее умягчение выполнено в многоуровневом варианте, значит, производство работает с мягкой водой непрерывно. В этом случае установка имеет минимум два фильтра, иногда три или четыре. Пока один фильтр находится на отдыхе или восстановлении, другие работают на полную мощность. Если в системе умягчения всего одна ступень, то снизить жесткость воды, ниже показателя 0,5 мг-экв-литр не получится. Только двух и выше ступенчатые установки смогут это сделать.
Как работает ионообменный фильтр? Главная его составляющая часть - это ионообменная смола, насыщенная натрием. Он образует с ионами смолы непрочные связи. Как только в установку подается жесткая вода, то соли жесткости, которые как магнит притягиваются к ионообменной смоле, мгновенно заменяют слабый натрий и образуют свои прочные связи. В результате получается жесткая вода и ее умягчение или же мягкая вода, обогащенная натрием. Спустя определенное время фильтр требует восстановления. Контроллер перекрывает поток воды и картридж перемещается в бак регенерации. Там он промывается насыщенным солевым раствором, обогащается натрием и вновь возвращается на работу.

Кроме вредных отходов, ионообменный фильтр имеет и другие недостатки. Большое количество применяемых реагентов, особенно на производстве заставляет платить больше. Поэтому, прежде чем установить такой умягчитель, нужно трижды подумать. А будет ли в состоянии производство платить за эти реагенты. Еще один вариант жесткой воды и ее умягчения – фосфатирование. В этом случае все металлические поверхности, контактирующие с водой покрываются тонкой полифосфатной пленкой. Эта пленка и спасает оборудование и от коррозии и от развития отложений накипи. Процесс дозировки полифосфатов строго регламентирован. Количество добавляемых реагентов зависит от количества потребляемой воды. Такую воду, после обработки нельзя использовать в пищу.
Еще один главный нюанс, который следует учитывать при жесткой воде и ее умягчении – контроль над коррозией. То есть работать жесткая вода и ее умягчение может только при условии подавления коррозии. Этот аргумент полностью относится к производству. Методов подавления коррозии два – удаление кислорода, то есть деаэрация и добавление замедлителей реакции коррозии, то есть ингибиторов. Ингибиторы бывают трех видов – пассивирующие, осадительные и адсорбирующие. Пассивирующие образуют пленку на поверхности металла. Это самый экономически выгодный вариант т.к. расходуются в малом количестве. Осадительные ингибиторы растворяются и оседают на поверхностях. Покрытие не такое плотное и не всей поверхности, в отличие от пассивирующих.
Адсорбирующие ингибиторы работают на поляризованных веществах. Заряд такого замедлителя притягивает его к металлу.
Таким образом, становится понятно, что жесткая вода и ее умягчения, хорошо тем, что в состоянии дать какое угодно количество воды. Для производства, где вода требуется иногда непрерывно, это самый оптимальный вариант. Потому что жесткая вода и ее умягчение до сих пор не теряет своих позиций. В быту его фильтры мало используются, но все же представлены тем же простым умягчителем в виде кувшина. Используя жесткую воду и ее умягчение нужно всегда помнить, что вода после такой обработки не подлежит использованию в еду и питье.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: