Магнезиальное обескремнивание

При необходимости снижения кремнийсодержания в воде процессы известкования и коагуляции дополняются магнезиальным обескремниванием.

При дозировке каустического магнезита (смесь MgO /85%/ c CaO и SiO₂) в осветлитель MgO гидролизуется

При диссоциации по схеме

поверхность твердой фазы приобретает положительный заряд и на ней происходит адсорбция анионов кремниевой кислоты. Расчетная доза MgO составляет 12 мг на 1 мг .

Результаты обескремнивания зависят от следующих факторов:

• температуры подогрева воды;

• удельной дозы извести и коагулянта;

• удельной дозы оксида магния MgO;

• длительности контакта со взвешенным осадком.

Отмечено, что обескремнивание наиболее эффективно проходит в узком диапазоне рН = 10,1 – 10,3. В этом случае почти все кремнекислые соединения находятся в виде бисиликат-иона. Коагуляция также способствует выделению кремнекислых соединений, находящихся в коллоидном состоянии.

Из-за трудностей в обслуживании магнезитного реагентного хозяйства и в связи с развитием технологий ионитного обескремнивания в проектах ВПУ новых ТЭС известкование с магнезиальным обескремниванием не используются.

Практические результаты известкования

В эксплуатационных условиях результаты известкования обычно оцениваются по следующим показателям: остаточной щелочности, стабильности, содержанию взвешенных веществ, окисляемости, жесткости, содержанию железа, сухому остатку.

Остаточная щелочность составляет примерно 0,5 – 0,8 мг-экв/дм³, причем меньшие значения отвечают большей остаточной жесткости (3 - 5 мг-экв/дм³) и меньшей минерализации исходной воды, а большие - соответственно меньшим значениям Ж. С увеличением солесодержания в соответствии с ростом равновесных концентраций и снижением скорости кристаллизации остаточная щелочность может достигать 1,0 – 1,5 мг-экв/дм³. Повышение значения остаточной щелочности наблюдается также и при известковании воды с высоким содержанием органических примесей, особенно техногенного характера.

Стабильность – одно из важнейших и обязательных требований к известкованной воде. Чем ближе вода, представляющая собой в процессе обработки пресыщенный раствор, к состоянию равновесия, тем она стабильнее и тем меньше её склонность к образованию впоследствии отложений на трубопроводах и на зернах фильтрующего материала осветлительных фильтров. Степень отклонения от стабильности на практике характеризуют так называемой нестабильностью, т.е. возможным последующим снижением щелочности и жесткости известкованной воды. На практике нестабильность определяют по разности щелочностей воды на выходе из осветлителя и фильтрата осветлительных фильтров, установленных после осветлителя.

Содержание взвешенных веществ при налаженном режиме работы осветлителя обычно составляет С_взв = 2 – 5 мг/дм³ при норме не более 10 мг/дм³. Вследствие трудоемкости процесса определения содержания взвешенных веществ этот показатель используют в качестве контрольного. Для оперативной оценки устойчивости работы осветлителя показатель содержания взвешенных веществ заменяют на косвенный показатель - прозрачность. Прозрачность обычно определяют по шрифту или по кольцу. При устойчивой работе осветлителя (С_взв < 5 мг/дм³) прозрачность составляет 30 см.

Перманганатная окисляемость известкованной воды снижается до 3 – 4 мг О₂/дм³, если исходная вода содержит только природные примеси. При загрязнении природной воды промышленными стоками степень удаления органических примесей колеблется в широких пределах и составляет обычно 30 – 50 %, а окисляемость известкованной воды может достигать 7 – 10 мг О₂/дм³. Следует помнить об условности перманганатной окисляемости, которая в наибольшей мере сказывается при загрязнении воды органическими примесями техногенного происхождения.

Жесткость известкованной воды зависит от её остаточной щелочности, дозы коагулянта и некарбонатной жесткости исходной воды:

Снижение содержания кремнекислых соединений при известковании зависит от количества выделяемого гидроксида магния. Обычно остаточная концентрация SiO₂ составляет 40 – 60 % исходной, но, как правило, не меньше 2 – 5 мг/дм³.

Остаточное содержание железа обычно определяется в основном кинетикой кристаллизации труднорастворимых гидроксидов Fe(OH)₂ и Fe(OH)₃ и присутствием в воде их коллоидно-дисперсных форм, включая органические комплексные соединения. Если концентрация Fe²⁺ в исходной воде значительна, то доза извести должна быть увеличена на исходную концентрацию железа. Обычно остаточная концентрация железа в известкованной и коагулированной воде составляет 50 – 150 мкг/дм³.

ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ МЕТОДАМИ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Осветлением называется процесс удаления из воды грубодисперсных и коллоидных примесей. Удаление этих веществ может осуществляться осаждением и фильтрованием. Процесс осаждения под действием силы тяжести требует длительного времени, и как самостоятельный способ не применяется.

Фильтрованием называется процесс осветления воды путем пропуска её через пористое вещество, на поверхности и в порах которого вода оставляет грубодисперсные примеси. Фильтры, служащие для целей осветления называют осветлительными или механическими фильтрами.

Коагулированная или известкованная вода даже при нормальной работе осветлителя содержит какое-то количество примесей, находящихся в форме взвешенных частиц различной степени дисперсности: от невидимых глазом частиц до мелких хлопьев шлама. При нарушении режима работы осветлителя количество примесей резко возрастает за счет выносимого шлама. Для улавливания этих примесей служат осветлительные механические фильтры.

Эффективность фильтрования зависит как от физико-химических свойств примесей и пористости среды, так и от гидродинамических факторов. Пористая среда обычно формируется из зернистых материалов определенного диаметра. В таком слое частицы материала чередуются с пустотами, называемыми порами, которые образуют поровые криволинейные каналы, по которым протекает очищаемая вода.

Удержание частиц может происходить как в объеме фильтрующего слоя (агдезионное фильтрование), так и на его поверхности (пленочное фильтрование). Если диаметр пор слоя превышает диаметр частиц, последние входят в слой и удерживаются внутри его путем выделения на поверхности фильтрующего материала. Если диметр пор меньше диаметра частиц, то последние задерживаются на поверхности, образуя пленку.

В общем случае процесс выделения примесей из воды при фильтровании состоит из трех стадий:

1) перенос частиц из потока воды на поверхность фильтрующего материала;

2) закрепление частиц на зернах и в щелях между ними;

3) отрыв закрепленных частиц с переходом их обратно в поток воды.

Определяющими факторами в переносе частиц являются силы инерции и диффузии. Закрепление частиц у поверхности фильтрующего материала происходит в результате как агдезии, так и механического удержания частиц в щелях. Агдезия частиц обусловлена в основном действием межмолекулярных сил притяжения Ван-дер-Ваальса, определяющих прилипание. Задержанные частицы при объемном фильтровании постепенно заполняют поры между зернами слоя, что приводит к уменьшению проходного сечения пор и увеличению гидравлического сопротивления слоя. Увеличение скорости движения воды в порах способствует срыву уловленных частиц и перемещению их в глубину фильтрующего слоя. Таким образом, область интенсивного изменения концентрации взвеси в воде (работающий слой) перемещается в более низко расположенные слои. В определенный момент времени концентрация примеси в фильтрате начинает повышаться. Время, в течение которого достигается осветление воды до заданной степени, называется временем защитного действия фильтра. При его достижении либо при достижении предельной потери напора фильтр отключают на взрыхляющую промывку. Обычно сопротивление чистого фильтра 0,1 кгс/см². На промывку фильтр отключается при перепаде давлений 1 – 1,2 кгс/см².

Промывку осветлительных фильтров осуществляют обратным потоком воды с интенсивностью, соответствующей переводу фильтрующего материала во взвешенное (псевдоожиженное) состояние. При этом происходит отрыв ранее задержанных частиц и вынос их с потоком взрыхляющей воды из верхней части фильтра.

Фильтрующие материалы.

Материал, загружаемый в осветлительные фильтры должен:

-хорошо задерживать грубодисперсные вещества;

-легко отмываться от задержанной взвеси;

-не измельчаться, не истираться при промывке;

-быть стойким к химическому воздействию фильтруемой воды, не загрязнять воду веществами, входящими в состав самого материала.

В качестве материалов, отвечающих этим требованиям, широкое применение получили кварцевый песок и дробленый антрацит.

Кварцевый песок обычно применяется в фильтрах при подготовке добавочной питательной воды для котлов низкого и среднего давлений при температуре не выше 60 ^оС и значения рН не выше 9. Кварцевый песок растворяется в щелочной котловой воде, обогащая воду кремниевой кислотой. Поэтому применять кварцевый песок в фильтрах для подготовки добавочной воды к котлам высокого давления не рекомендуется. В этом случае используют малозольный термостойкий дробленый антрацит при температуре не выше 100 ^оС и значениях рН от 4 до 10.

Размер зерен должен составлять 0,8 – 1,5 мм с коэффициентом неоднородности 1,8 – 2, истираемость – до 1%, измельчаемость – до 5%.