Способы умягчения воды

Для умягчения воды используют различные методы.

1. Термический метод основан на нагревании воды, ее дистилляции или вымораживании.

Кипячением можно полностью удалить оксид углерода (1У) (углекислоту) и, следовательно, намного снизить карбонатную кальциевую жесткость. Однако полностью устранить указанную жесткость не удается, так как СаС0₃ хотя незначительно (13 мг/л при температуре 13°С), но все же растворим в воде. Кипячением устраняется также частично жесткость, обусловленная наличием сульфата кальция CaS0₄, растворимость которого падает до 0,65 г/л при температуре 100 °C.

2. Реагентный метод, при котором находящиеся в воде ионы Са²⁺ и Mg²⁺ связываются различными реагентами в практически нерастворимые соединения. В качестве реагентов для умягчения воды применяют: гашеную известь Са (ОН)₂, кальцинированную соду Na₂C0₃, гидроксид натрия NaOH.

Основные способы реагентного умягчения воды.

Известковый — целесообразен для умягчения воды с высокой карбонатной жесткостью и невысокой некарбонатной жесткостью. При этом способе, кроме извести, в воду добавляют коагулянты:

Известково-содовый — применяется лишь для относительно неглубокого умягчения до 1,4—1,8 ммоль/л;

Содово-натриевый — применяется для умягчения вод, в которых карбонатная жесткость немного больше некарбонатной.

При любом способе реагентное умягчение воды предполагает использование такого технологического оборудования, как отстойники, осветлители с взвешенным слоем осадка или фильтры для отделения переведенных в нерастворимое состояние солей жесткости от умягченной воды.

Применение данных методов не позволяет производить глубокое умягчение воды для нужд теплоэнергетики (менее 1—3 ммоль/л).

3. Метод ионного обмена основан на фильтровании умягчаемой воды через специальные материалы, обменивающие входящие в их состав ионы Na⁺ или Н⁺ на ионы Са²⁺ или Mg²⁺, содержащиеся в воде.

Для этого применяются специально разработанные мелкозернистые ионообменные смолы, не подверженные залипанию оксидированным железом. Ионообменные смолы (иониты) — высокомолекулярные соединения, имеющие функциональные группы, способные к обмену ионами: катиониты — обменивают катионы функциональной группы (Н⁺, Na⁺ и др.) на катионы из раствора. Схематично это можно представить в виде:

Аниониты имеют подвижные анионы (ОН", СГ и др.):

Данный метод позволяет умягчать воду «в одну стадию», легко автоматизируется и может эксплуатироваться без постоянного обслуживания, что важно, когда речь идет о небольших или удаленных объектах, где невозможно использование сложных схем. Основным недостатком данного метода является использование концентрированных растворов поваренной соли для регенерации ионообменной смолы. Сброс таких промывных вод от небольших объектов как правило не вызывает осложнений, так как в системе канализации происходит их разбавление до неопасных концентраций.

• 4. Баромембранный метод обратноосмотического разделения основан на пропускании воды через полупроницаемую мембрану под давлением, превышающим осмотическое давление содержащихся в ней растворенных веществ, при котором молекулы воды проходят через мембрану, а растворенные вещества, в том числе и соли жесткости, концентрируются над мембраной, образуя концентрат.
• 5. Комбинированные методы представляют собой различные сочетания перечисленных выше способов.

Выбор того или иного метода главным образом определяется:

• — глубиной умягчения (предельной величиной остаточной жесткости);
• — качеством исходной воды;
• — экономическими соображениями.