СНиП 2.04.02-84: Приложение 8 - Опреснение и обессоливание воды

Общие положения
Расчетные расходы воды и свободные напоры расчетные расходы воды
Источники водоснабжения
Схемы и системы водоснабжения
Водозаборные сооружения
Водоподготовка
Насосные станции
Водоводы, водопроводные сети и сооружения на них
Емкости для хранения воды
Зоны санитарной охраны
Охлаждающие системы оборотного водоснабжения
Оборудование, арматура и трубопроводы
Электрооборудование, технологический контроль, автоматизация и системы управления
Строительные решения и конструкции зданий и сооружений
Дополнительные требования к системам водоснабжения в особых природных и климатических условиях
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7

Приложение 8
рекомендуемое

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. Обессоливание 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 ступени; 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. Площадьфильтрования F1, м2,анионитныхфильтров первой ступени следует определять по формуле

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

np— число регенераций анионитных фильтров первойступени в сутки, принимаемое 1—2;

v1 —расчетная скорость фильтрования, м/ч, принимаемая не менее4 и не более 30;

T1 — продолжительность работы каждого фильтра, ч, между регенерациями,определяемая по формуле

где tp — общая продолжительностьвсех 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

где Сo — суммарное содержаниесульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходнойводе, г-экв/м 3;

Еp— рабочая обменная емкость анионита по анионам указанных сильных кислот,г-экв на 1 м3анионита, принимаемая по паспортным данным; при отсутствии таких данных для анионитов АН-31 и АВ-17 допускается принимать600—700 г-экв/м3.

8. Регенерациюанионитных фильтров первой ступени следует производить 4 %-ным растворомкальцинированной соды; удельный расход соды следует принимать 100 г Na3CO3на1 г-экв поглощенных анионов.

В установках санионитными фильтрами второй ступени, загруженнымисильноосновным анионитом, допускаетсярегенерировать анионитные фильтры первой ступени отработавшим раствором едкогонатра после регенерации анионитных фильтров второй ступени.

Регенерационные растворы соды и едкого натра следуетприготовлять на водород-катионированной воде.

Отмывкуанионитных фильтров первой ступени после регенерации следует производить водород-катионированной водой при расходе10 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.

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. Числоступеней опреснения zпрямоточных установок надлежит определять расчетом

При этом

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

Соп —солесодержание опресненнойводы, мг-экв/л;

aс — коэффициент предельногоснижения солесодержания диализата в каждой ступени опреснения, принимаемый

где Sс — солесъемза один проход опресняемой воды через аппарат, принимаемый по паспортным данным,%.

17. Количествопараллельно работающих аппаратов Nапв каждой ступени надлежит определять по формуле

где q — производительностьустановки, м3/ч;

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

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

ip — рабочая плотностьтока, А/см2;

Fм— рабочая (нетто) площадь каждой мембраны,см2;

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

nя — количество ячеек в аппарате, принимаемоене более 200—250 шт.

18. Рабочаяплотность тока в аппаратах каждой ступени должнаприниматься равной оптимальной плотности тока,определяемой технико-экономическим расчетом. При этом необходимо приниматьвеличину рабочей плотности тока в аппаратах каждой ступени не более величиныпредельной плотности тока, определяемой по формуле

где Сд —расчетное значение концентрации диализата в камере опреснения, определяемое извыражения

где v’ — скорость в камере опреснения (средняя посвободному сечению), см/с;

К", p’ — коэффициенты, характеризующие деполяризационныесвойства сепаратора-турбулизатора, используемого ваппарате рассматриваемого типа. Рабочие плотности тока по ступеням прямоточноймногоступенчатой установки определяются по формуле

где ip1 — рабочая плотность тока на аппаратепервой ступени;

ip2, ip3, ip4 ит.д. — рабочие плотности тока на аппаратах 2, 3, 4 и других ступеней.

19. Приопределении напряжения на электродах аппаратов всех ступеней (для выбора типапреобразователя тока) надлежит учитывать: падениенапряжения на электродной системе, падение напряжения в мембранном пакете засчет омического сопротивления (обратной величины электропроводности) растворови мембран, суммарный мембранный потенциал с учетом концентрационной поляризации.Расчет должен производиться для заданной температуры растворов.

Величинуудельной электропроводности ае, диализата ирассола надлежит определять по номограмме в зависимости от отношения содержаниясульфатов SO42-к общему количеству анионов SA, температуры tc и концентрации солей Сс>(рисунок).

Пример. Дано: С = 40 мг-экв/л; []/SA = 0,2; t = 10 °C. Ответ: c1103= 30 м-1? см-1; c1= 3?10-3 Ом-1см-1 [SO4]/А  (мг-экв/л)/(мг-экв/л)

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.