ВОДОСНАБЖЕНИЕ.   НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ

СНиП 2.04.02-84*

Приложение 8

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 — 30° и перманганатную окисляемость — 7 мг О/л.

Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться.

2. Обессоливанис 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 стесни; 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

F₁=Q₁/n_pT₁v₁              (1)

где    Q₁ — производительность анионитных фильтров первой ступени, включая расход воды на собственные нужды последующих ступеней установки, м³/сут;

n_p — 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

T₁=24/n_p - t_p,              (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

W₁=Q₁C_o/n_pE_p,              (3)

где    С_o — суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходной воде, г-экв/м³;

Е_p — рабочая обменная емкость анионита по анионам указанных сильных кислот, г-экв на 1 м³ анионита, принимаемая по паспортным данным; при отсутствии таких данных для анионитов 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 Na₂CO₃ 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-катио-нированной воде.

Отмывку анионитных фильтров первой ступени после регенерации следует производить водород-катионированной водой при расходе 10 м³ на 1 м³ анионита.

9. Загрузку анионитных фильтров второй ступени следует предусматривать сильноосновным анионитом с высотой слоя 1,5 м, скорость фильтрования надлежит принимать 15—25 м/ч. Кремнеемкость сильноосновного анионита следует принимать по паспортным данным или при их отсутствии по таблице.

Сильноосновной анионит	Кремннеемкость, г/-экв/м3, при истощении анионита до “проскока” в фильтрат , мг/л			Минимальное остаточное содержание в фильтрате, мг/л
	0,1	0,5	1
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.

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 -20°; 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 2 прямоточных установок надлежит определять расчетом

При этом

             (4)

где    С_исх—солесодержание исходной воды, мг-экв/л;

С_оп —солесодержание опресненной воды, мг-экв/л;

a_c — коэффициент предельного снижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения, принимаемый

a

где S_c — солесъем за один проход опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным данным, %.

17. Количество параллельно работающих аппаратов N_ап в каждой ступени надлежит определять по формуле

N_ап=26,8q (С_вх-С_вых) / i_р F_м h n_я              (6)

где    q — производительность установки, м³/ч;

С_вх —концентрация диализата, входящего в аппарат каждой ступени (для первой ступени равная солесодержанию исходной воды), мг-экв/л;

С_вых — концентрация диализата, выходящего из аппарата той же ступени (для последней ступени равная солесодержанию опресненной воды), мг-экв/л;

i_p — рабочая плотность тока, А/см²

F_м — рабочая (нетто) площадь каждой мембраны, см²

h — коэффициент выхода по току, принимаемый для аппаратов с мембранами МА-40 и МК-40 равным 0,85;

п_я —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

i_пред = С_Дvўpў / Kў,              (7)

где    С — расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения, определяемое из выражения

С_Д = (С_вх-С_вых) / 2,3lg(С_вх/С_вых),              (8)

где     vў — скорость в камере опреснения (средняя по свободному сечению), см/с;

Kў, pў —

Рабочие плотности тока по ступеням прямоточной многоступенчатой установки определяются по формуле

i_p1 / i_p2 = i_p2 / i_p3 = i_p3 / i_p4 = .. .=1 / a_c,              (9)

где    i_p1 — рабочая плотность тока на аппарате первой ступени;

i_p2, i_p3, i_p4и 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   диализата и рассола надлежит определять по номограмме в зависимости от отношения содержания сульфатов к общему количеству анионов SА, температуры (и концентрации солей Сс (рисунок).

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.