Значение воды в жизни человека

3. Техническая Вода.

3.1 Обзор методов.

Как правило, вода, предоставляемая для использования, не может быть примене¬на для технических целей без специаль¬ной обработки. При этом метод обработ¬ки воды определяется, исходя из соста¬ва сырой воды и требований к ее качест¬ву со стороны производственников, а также постоянством этих параметров. Соответствующие стадии водоподготовки согласовываются с конструкцией обо¬рудования, видами материалов и хими¬ей воды. В этой связи оптимальное решение, как с технической точки зрения, так и по экономическим показателям возможно лишь тогда, когда вся схема водоподготовки смоделирована с учетом индивидуальных особенностей Вашего производства.

В основном на практике применяются следующие методы обработки воды:

фильтрация, обезжелезивание, деманганация, нейтрализация, удаление хлора, снижение жесткости, обессоливание (ионообмен и обратный осмос), кон¬диционирование, дегазация (химичес¬кая, физическая, термическая или хо¬лодная), а также очистка сточных вод.

Конкретные указания по применению от¬дельных методов обработки воды и про-ектированию таких установок Вы найдете в соответствующих рекомендациях по планированию и в производственной ин¬формационной литературе. В связи с различными условиями применения и разнообразными возможностями ввода в эксплуатацию эти сведения не могут претендовать на абсолютную полноту.

3.2 Фильтрование.

Для подготовки питьевой воды, подавае¬мой из общественных водопроводных сетей, как правило применяется тонкое фильтрование с использованием филь¬тров обратной промывки или патронных фильтров. Вода должна быть очищена от хлора. Вода из индивидуальных источников водоснаб¬жения, а также из поверхностных водо¬источников и в оборотных системах водоснабжения может содержать в сво¬ем составе также марганец, железо и медь. Эти вредные соли тяжелых метал¬лов необходимо удалять с помощью се¬лективных методов очистки воды. При наличии в такой воде органических суб¬станций необходимо применять различ¬ные меры, определяемые индивидуально.

3.3 Снижение жесткости воды.

Содержащиеся в воде труднорастворимые соли кальция и магния при нагревании вы-зывают образование накипи или известково¬го осадка. Это приводит к нарушениям хими¬ко-технических процессов. Для того, чтобы устранить эти неприятные явления, необхо¬димо произвести умягчение воды с соблю¬дением требований технической безопас¬ности и с учетом экономичности принятых решений.

С помощью ионного обмена, т. е. замены ио¬нов кальция и магния на ионы натрия, соли жесткости переходят в легко растворимое состояние. Вода при этом становится мягкой. Количество растворенных в ней солей, однако, не изменяется. Регенерация катионов достигается фильтро¬ванием поваренной соли. При этом происхо¬дит новая «зарядка» ионами натрия, Регене¬рация производится через определенные промежутки времени или в зависимости от количества умягченной воды и выполняется автоматически.

Последующая обработка умягченной воды зачастую необходима в связи с ее коррози-онными свойствами. Необходимо проводить специальные мероприятия с целью конди-ционирования питательной воды для котлов, а также охлаждающей воды. Из технических и экономических соображе¬ний в промышленной сфере нередко перед ионообменником проводят частичную декар¬бонизацию или же (если необходимо устра¬нить только карбонатную жесткость) вооб¬ще отказываются от ионообменника и огран¬ичиваются только декарбонизацией воды, подаваемой для нужд производства.

Примеры практического применения метода:

- Питательная вода для котлов (низконапор¬ные котлы);
- Охлаждающая вода;
- Приготовление горячей воды;
- Промывная вода (производство напитков);
- Вода в системах отопления;
- Прачечные.

3.4 Декарбонизация.

При этом методе ионы кальция и магния, образующие карбонатную жесткость, заме-няются на водородные ионы (Н-катионирование). Некарбонатная жесткость - называе¬мая также «остаточная» жесткость - при этом остается, а это означает: если нарушения происходят только из-за карбонатной жесткости, достаточно произвести лишь де¬карбонизацию воды. Если же необходимо получить полностью обессоленную воду, по¬сле декарбонизации она дополнительно проходит через ионообменную смолу (уда¬ление остаточной жесткости). В процессе декарбонизации воды карбонат¬ная жесткость (в отличие от ионного обмена.) не преобразуется в нейтральные соли. Из карбонатов образуется углекислота, содер¬жание соли в воде вследствие этого снижа¬ется на величину, соответствующую карбо¬натной жесткости,
Углекислота затем или удаляется из воды (на углекислотных оросителях или методом термической дегазации), или же в против¬ном случае необходимо производить надеж¬ную антикоррозионную защиту оборудова¬ния и установок, вступающих в контакт с про-изводственной водой. Вместе с тем хорошей коррозионной защиты можно добиться, про¬водя соответствующее кондиционирование.
Регенерирование Н-катионитовых фильтров производится, как правило, разбавленной соляной кислотой. При этом ионообменная смола снова «заряжается» водородными ио¬нами. Регенерация производится вручную или в автоматизированном режиме по зара¬нее заданному расходу воды или при изме¬нении ее качественного состава. Элюат и промывная вода имеют слабокис¬лую реакцию и должны, как правило, перед сбросом в канализационную сеть пройти нейтрализацию.

При включении в сеть питьевого водоснабжения установки по снижению карбонатной жесткости воды необходимо произвести разделение трубопроводной системы.

Примеры практического применения метода:

- Охлаждающая вода;
- Питательная вода для котлов;
- Вода в пивоварении;
- Вода в красильном производстве;
- Оросительная вода (садоводство).

 3.5 Полное обессоливание.

Для современных высокотехнологичных установок и производственных процессов требуется не только абсолютно чистая, но нередко полностью свободная от солей вода. Для этих целей вода должна быть деминерализована, т. е. полностью обессолена.

Во многих случаях для обессоливания воды используют метод ионного обмена (иногда совместно с обратным осмосом). В связи с тем, что растворенные соли диссоциированы в воде на катионы и анионы, процесс полного обессоливания воды происходит в двух различных стадиях: вначале катионы замещаются ионами водорода (Н), затем анионы на гидроокиси (ОН). В итоге остается вода – Н2О. Таким образом, для полного обессоливания воды требуется два самостоятельных и раз¬личных типа ионного обмена: катионитовый фильтр и анионитовый фильтр. В обоих слу¬чаях существует множество вариантов, ко¬торые в значительной степени различаются селективной способностью ионообменной смолы.

Ионообменные смолы применяются в про¬цессе водоподготовки раздельно друг от друга (в двухступенчатых или многоступен¬чатых фильтрах), а также в фильтрах сме¬шанного действия (Н-ОН-катионитовые фильтры).

Преимуществом фильтров смешанного дей¬ствия по сравнению с двух- или многосту-пенчатыми установками является значи¬тельно более высокое качество очищенной воды (качество деионизированной воды). С другой стороны они являются значитель¬но более сложными в обслуживании и тре¬буют более высоких затрат на эксплуата¬цию. Именно поэтому фильтры смешанного действия применяются только в тех случа¬ях, когда по техническим требованиям необ¬ходимо обеспечить качество деионата, т. е. исключительно низкую электропроводность воды.

Ионообменная смола катионита регенери¬руется с помощью соляной кислоты и при этом «замещается» водородными ионами - «загрузка» анионитовой смолы ионами ОН происходит с помощью раствора едкого натра. В фильтрах смешанного действия перед регенерацией приходится разделять смолы друг от друга.

Установки полного обессоливания воды обеспечивают возмож¬ность контроля электропроводности воды (эквивалент солесодержанию). Они подве¬ргаются регенерации в случае достижения определенного максимального значения контролируемого показателя. Учитывая при¬менение различных материалов для регене¬рации, установки полного обессоливания во¬ды должны быть стойкими к воздействию кислот и щелочей.

При этом полностью обессоленная вода в коррозионном отноше¬нии является крайне агрессивной, так как растворяет многие содержащие металл ма¬териалы. Вследствие этого глубоко очищен¬ная вода вызывает в большей или меньшей степени ущерб для теплопередающей поверхности оборудования и труб. Избежать этого можно, применяя соответственно дру¬гие коррозионностойкие материалы (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, высококачественную сталь). Во многих случаях необходимо производить кондиционирование полностью обессолен¬ной воды, например, при ее использовании в качестве питательной воды для котлов. Очень кислые и очень щелочные элюаты, а также воду после промывки фильтров необ¬ходимо нейтрализовать перед их сбросом в канализационную сеть. При включении в сеть питьевого водоснабжения установок глубокого обессоливания воды необходимо произвести разделение трубопроводной системы.

Примеры практического применения метода:

- питательная вода для котлов (высоконапорные паровые котлы);
- гальваническое производство;
- лаборатории;
- аптеки;
- помещения для зарядки аккумуляторов;
- увлажнение воздуха;
- стерилизаторские;
- производственная вода для фармацев¬тической, электронной, пищевой промыш¬ленности и производства напитков.