Zmiękczanie wody :: polega na przejściu zawartych w wodzie wodorowęglanów w nierozpuszczalne węglany. Wodę zmiękcza się metodą strąceniową albo jonitową.
Istota metody strąceniowej : polega na wprowadzeniu do wody substancji chemicznych, które reagując z zawartymi w wodzie jonami tworzą trudno rozpuszczalne związki wytrącające się jako osad. Do zmiękczania wody najczęściej stosuje się substancje chemiczne: wodorotlenek wapnia lub sodu, łącznie wodorotlenek wapna i węglan sodu, węglan sodu lub fosforany. Wytrącone osady są usuwane z wody w procesie sedymentacji i filtracji. Stosując wodorotlenek wapna i sodu, uzyskuje się tylko częściowe zmiękczanie, polegające na pozbawieniu twardości węglanowej (dekarbonizacja).
Dekarbonizacja wody wapnem polega na dodawaniu wapna w postaci mleka wapiennego lub wody wapiennej. Proces ten stosuje się w uzdatnianiu wody chłodniczej oraz jako proces wstępny oczyszczania wody o podwyższonej twardości przed procesami jej uzdatniania.
Fosforany: usuwają twardość węglanową i niewęglanową. Metoda ta polega na dodaniu do wody fosforanu sodowego, który powoduje wytrącanie nierozpuszczalnych w wodzie fosforanów Ca i Mg.
Zmiękczanie – wymiana jonowa:
Ø w cyklu wodorowym na kationach słabo kwaśnych ( usuwana twardość węglanowa),
Ø w cyklu sodowym lub wodorowym na kationach silnie kwaśnych ( usuwana tw. Węglanowa i niewęglanowa),
Ø w cyklu wodorowym i sodowym ( usuwana twardość węglanowa i niewęglanowa),; kation silnie kwaśny – sodowym,
Ø w cyklu wodorowym ( kationit słabo kwaśny – dekarbonizacja + kationit silnie kwaśny – usuwana twardość niewęglanowa ),
Podstawową właściwością jonitu jest zdolność wymienna – określa liczbę miligramorównoważników wymienianych przeciw jonów na jednostkę masy lub objętości wymieniacza jonowego. Rozróżnia się :
Ø zdolność wymieniania całkowitą,
Ø zdolność wymieniania roboczą.
Cykl wymiany jonowej obejmuje :
Ø czas pracy użytecznej jonitu ( wymiana jonowa) do punktu przebicia,
Ø czas regeneracji złoża, które wymaga :
> spulchniania złoża,
> płukania złoża,
> regeneracji właściwej.
ODKWASZANIE WODY
Odkwaszanie wody polega na usuwaniu z niej agresywnego CO2 nadającego wodzie charakter agresywny. Jest ono zwykle niezbędne w układach uzdatniania wód podziemnych i infiltracyjnych zawierających agresywny CO2. Odkwaszanie jest pierwszym procesem w układzie technologicznym oczyszczania tych wód. Z wód powierzchniowych usuwany jest agresywny CO2, powstający podczas koagulacji jako produkt reakcji mocnych kwasów z naturalna zasadowością wody. Przy zmiękczaniu i demineralizacji wód do celów kotłowych, po dekationizacji na kationitach wodorowych stosuje się również usuwanie CO2 agresywnego. Agresywny dwutl węgla można usuwać z wody metodami fizycznymi oraz chemicznymi. Chemiczne wiązanie agresywnego dwutlenku węgla stanowi uzupełnienie metod fizycznych przy oczyszczaniu wód podziemnych i infiltracyjnych, zaś w układach oczyszczania wód powierzchniowych jest stosowane najczęściej jako jedyny sposób wiązania CO2.
METODY FIZYCZNE
Istota procesu polega na przejściu CO2 obecnego w wodzie do powietrza, w wyniku kontaktu tych dwóch mediów, co uzyskuje się w urządzeniach ciśnieniowych lub otwartych. Podczas kontaktu wody z powietrzem atmosferycznym następuje wyrównanie ciśnień cząstkowych gazów w tych dwóch fazach. Tlen oraz azot przechodzą z powietrza do wody zaś dwutlenek węgla przechodzi z wody do powietrza, gdy jego stężenie w oczyszczanej wodzie jest większe od stężenia równowagowego. Wymiana gazów przebiega do momentu ustalenia się stanu równowagi, w którym stężenie lub ciśnienie cząstkowe substancji w fazie gazowej jest proporcjonalne do jej stężenia w cieczy.
METODY CHEMICZNE
Chemiczne metody wiązania agresywnego CO2 stosuje się, gdy wcześniej nie stosowano metod fizycznych, lub gdy ich skuteczność była niewystarczająca, a także jeżeli zawartość agresywnego CO2 w wodzie jest mala. Stąd metody chemiczne znajdują zastosowanie w oczyszczaniu wód podziemnych oraz wód oczyszczanych w procesie koagulacji. Rosnące zakwaszenie oraz zanieczyszczenie wód powierzchniowych powoduje, iż w układach ich oczyszczania niezbędna jest koagulacja i wiązanie CO2 agresywnego po koagulacji jest konieczne. Do chemicznego wiązania CO2 stosuje się najczęściej wapno palone lub hydratyzowane, które wiąże CO2 wg równania:
CaO + H2O + 2CO2 – Ca(HCO3)2
Stosunek wody do wapna 7:1, a następnie rozcieńczone do pożądanego stężenia. Wapno do wody może być dawkowane w postaci mleka wapiennego ( tj zawiesiny wapna w wodzie ) lub wody wapiennej ( nasyconego roztworu wapna w wodzie).
W pewnych przypadkach zamiast wapna do wody może być dawkowana soda kalcynowana lub wodorotlenek sodu. Zastosowanie NaOH może powodować przealkalizowanie wody w miejscu dodania NaOH i wytrącania wodorotlenku magnezowego (przy pH>11,0).
Należy stosować tylko takie ilości chemikaliów które są niezbędne do przywrócenia wodzie stanu równowagi węglanowo – wapniowej. Stosowanie zbyt dużych dawek wapna spowoduje wytrącanie osadów CaCO3, związków sodu zaś – gł. NaOH, nadmierną alkalizację wody oraz zwiększenie jej zasolenia. W wyniku wiązania CO2 zwiększają się zasadowość i pH wody. Ilość dodanych alkaliów powinna być taka, aby pH po reakcji odpowiadało wartości pHs ( stanu równowagi węglanowo wapniowej), a pozostały CO2 był przynależnym CO2. Najczęściej stosuje się wapno hydratyzowane. W celu wiązania agresywnego CO2 obecnego w wodzie podziemnej czy infiltracyjnej, chemikalia dawkowane są po napowietrzaniu, a nie przed filtracją. Jeżeli wiązany jest CO2 powstały w procesie koagulacji, to alkalia dodawane są po flokulacji.
Związanie CO2 agresywnego uzyskać można również, stosując filtrację wody przez złoże filtracyjne z masy dofiltr oraz grysiku marmurowego. Masa dofiltr otrzymywana jest w procesie częściowej dekarbonizacji dolomitu w odpowiedniej temp.
Stosowanie zbyt małych prędkości filtracji prowadzi do wzrostu pH>8,3 i w konsekwencji do wytrącania się w złożu CaCO3. Aby zapobiec tym niepożądanym zjawiskom należy zapewnić właściwą prędkość filtracji oraz wysokość złoża, które ze względu na różną ilość CO2 w różnych wodach, należy określić w badaniach technologicznych oczyszczania wody o znanym składzie fizyczno – chemicznym.
wojtekklimczak1