Известкование

Как и все методы осаждения, известкование основано на связывании ионов, подлежащих удалению, в малорастворимые соединения, осаждаемые в виде шлама, который затем удаляется из обрабатываемой воды путем фильтрования. Основным назначением известкования является удаление из воды связанной и свободной углекислоты, снижение щелочности и сухого остатка исходной воды с одновременным ее умягчением. Кроме того, известкованием, совмещенным с коагуляцией, достигается обезжелезивание поверхностной воды, удаление органических веществ, цветности воды и частичное ее обескремнивание. Реакции процесса известкования в молекулярной форме: удаление свободной углекислоты

удаление кальциевой карбонатной жесткости

удаление магниевой карбонатной жесткости

Удаление магниевой некарбонатной жесткости путем известкования, при последующем катионировании производить нецелесообразно, так как образуется эквивалентное количество кальциевой жесткости:

При известково-содовом методе обработки воды (см. § 2-1, б) удаление магния по приведенной реакции обязательно. Дозировка извести осуществляется в зависимости от состава исходной воды. Если имеет место условие:

то выделения из воды магния в этом случае не требуется, а доза извести определяется из уравнения:

а при известковании без дозировки коагулянта при условии

доза извести определяется из уравнения:

где [Са]и.в. — содержание кальция в исходной воде, мг-экв/л; [НСО₃]_ост— остаточная карбонатная щелочность известкованной воды (содержание бикарбонат-иона), определяемая при Жи.в. > Щи.в. - по табл. 2-1а, при Жи.в < Щи.в — по уравнению B-3); Dи — доза извести, мг-экв/л; [СO₂]и.в. — содержание свободной углекислоты в исходной воде, определяемой по графику рис. 5-9, мг-экв/л. Если имеет место условие:

то в воде содержится бикарбонат магния, для полного осаждения которого в виде Mg(OHJ необходимо взять избыток извести; доза извести при этом определяется из уравнения:

где Ии — избыток извести (принимают 0,05—0,3 мг-экв/л). Как видно из уравнения (2-2), известь на осаждение коагулянта в этом случае не расходуется, достаточно щелочности исходной воды.

Если исходная вода относится к категории так называемых щелочных вод, в которых щелочность больше общей жесткости исходной воды (Щи.в. > Жи.в.), следовательно, в ней содержатся Na или К в виде NaНСО₃или КНСО₃. Известкование таких вод в редких случаях, целесообразно, так как остаточная щелочность получается очень большой. Остаточная щелочность при этом определяется из уравнения

Снижение натриевой (калиевой) щелочности за счет дозировки извести в этом случае не происходит, так как протекает реакция:

Как видно из этой реакции, в осадок уходит только половина бикарбонатных ионов и образуется эквивалентное количество двухвалентного карбонатного иона, даже повышающего рН обрабатываемой воды. Для снижения щелочности при известковании такой воды можно дозировать в обрабатываемую воду СаСl₂, однако при этом происходит увеличение сухого остатка. Доза хлористого кальция в обрабатываемую воду определяется из уравнения:

где D_CaCl2, — доза хлористого кальция, мг-экв/л. Доза извести в этом случае определяется из уравнения (2-2) с учетом дозы кальция, вводимого в обрабатываемую воду. Приведенные дозы извести могут быть использованы для расчетов складов реагентов, а также для ориентировочных подсчетов состава сточных вод. В практике эксплуатации необходимые дозы извести уточняются в зависимости от местных условий и требований, предъявляемых к известкованной воде. Минимальное значение щелочности известкованной воды достигается при дозировке извести в метрических количествах, однако практически, чтобы получить стабильную воду, работают, как правило, с избытком извести. При так называемом бикарбонатном режиме известкования поддерживают общую щелочность около 0,7 мг-экв/л, если используют воду в дальнейшем для подпитки теплосети без подкисления при рН < 9,5. Проведение гидратного режима требует для тепловых сетей подкисления, но имеет следующие преимущества: легче поддерживается требуемая щелочность 0,7 мг-экв/л; лучше условия для удаления соединений железа и цветности воды. Известкованию подвергают поверхностные воды, требующие одновременно с деркабонизацией осветления и коагуляции. Введение коагулянта при известковании производится для углубления эффекта очистки воды, так как одного известкования для удаления тонкодисперсных механических примесей, веществ, находящихся в коллоидном состоянии (органических соединений, железа, кремниевой кислоты) и обусловливающих цветность воды, недостаточно. В качестве коагулянта при известковании применяется, как правило, железный купорос (FeSO₄·7Н₂О), так как хлорное железо (FeCl₃·6Н₂О) значительно коррозионно активнее, а применение сернокислого алюминия невозможно из-за амфотерных свойств последнего в щелочной среде при рH = 9 - 10,3, при котором идет процесс известкования. В воде многих поверхностных источников в период паводка резко меняется состав воды, чтобы сохранить при этом эффект ее очистки, обычно увеличивают дозу коагулянта и снижают количество дозируемой извести. В результате состав и свойства образующегося осадка значительно изменяются. Для сохранения технологических свойств контактной среды в обрабатываемую воду добавляется флокулянт — полиакриламид (ПАА). Полиакриламид, как правило, дозируется в период паводка, но для вод с малой щелочностью, требующих больших доз коагулянта и содержащих большое количество взвесей, рекомендуется постоянная eго дозировка. Дозу коагулянта при известковании обычно принимают в пределах 0,25—0,75 мг-экв/л. Для вод, труднообезжелезиваемыхили с высокой цветностью, возможно увеличение дозы до 1,0 и даже до 2,0 мг-экв/л. Дозу ПАА (считая на сухой продукт) при известковании принимают равной 0,5—1 мг/л. Полиакриламид следует вводить после извести и коагулянта на том уровне аппарата, где завершено перемешивание и образованы хлопья. Разрыв между вводом извести и флокулянта должен быть не менее 2—3 мин. Процесс известкования осуществляют в осветлителях, разработанных СКВ ВТИ (см.§ 5-1). Подогрев воды перед осветлителями должен производиться до температуры 30—40°С; колебание температуры допускается не более ±1°С/ч. Во избежание нарушения взвешенного шламового фильтра в осветлителях осуществляется автоматизация подогрева воды.