Термический способ. Наиболее распространенным способом умягчения воды, связанным с нагреванием, является перегонка, или дистилляция. Перегонку чаще всего применяют тогда, когда приходится очищать воду от растворимых в ней твердых или жидких примесей. Для этого воду посредством нагрева- • ния переводят в пар, а потом пар превращают снова в жидкость путем охлаждения. Полученная таким образом вода уже не содержит прежних растворенных примесей.
Дистиллированная вода широко применяется в медицине, а также для приготовления электролита в аккумуляторных батареях и других целей. Для ее получения используют приборы—дистилляторы, или перегонные кубы. Такие устройства дают примерно от 4 до 5 м3 дистиллированной воды в час. Вода подогревается в дистилляторах электрическим или газовым
Рис. 40. Схема известково-содового умягчения воды: 1 — вихревой реактор; 2 —шайбовый смеситель; 3 — воздухоотделитель; 4 — осветлитель-5 —фильтр; б —резервуар; трубопроводы для умягченной воды (у), для содового раствора (с), для известкового молока (и), для растворов коагулянтов (к), для коагулированной воды (ук), для умягченной фильтрованной воды, (уф), для отвода воды на очистные сооружения (кан), для подачи контактной массы (км).
Простейший прибор для перегонки воды — колба. Она плотно закрывается резиновой пробкой, в которую вставлен термометр. Боковой отросток колбы соединен с холодильником. В нем пары конденсируются и полученная жидкость стекает в колбу-приемник.
Реагентный способ умягчения воды. При этом способе в качестве реагентов применяют известь (известкование) или известь вместе с кальцинированной содой (известково-содовый способ), или едкий натр (едконатриевый способ).
При известковании удаляются из воды соли карбонатной жесткости. В воду вводится известь в виде известкового молока или раствора. В результате взаимодействия извести с солями жесткости образуется карбонат кальция, который выпадает в осадок. Добавка извести в большем количестве, чем требуется, приводит к гидролизу магниевых солей с образованием гидроокиси магния. При известково-содовом умягчении воды добавляется еще сода N32003, которая снижает некарбонатную жесткость. Растворенный в процессе реакции кальций осаждается, а сульфат натрия и хлористый натрий остаются растворенными в воде.
При известковом или известково-содовом умягчении воды для осаждения карбоната кальция используют вихревые открытые или напорные реакторы 1 (рис. 40). Вихревой реактор загружается кварцевым песком или мраморной крошкой с размером зерен 0,1...0,3 мм, которые играют роль контактной массы. Выделяющийся из умягченной воды карбонат кальция осаждается на зернах контактной массы, которая периодически меняется. Вода, поступая в реактор снизу со скоростью 0,8... 1 м/с, поддерживает массу во взвешенном состоянии. В цилиндрической части реактора скорость воды снижается до 4.... 6 мм/с. Для ускорения процесса умягчения и осветления воды одновременно с умягчением проводится коагулирование взвеси при помощи железного купороса или хлорного железа.
Умягчение воды катионированием. Основано на фильтровании ее через ионообменные материалы, которые обладают способностью обменивать катионы содержащегося в них водорода или натрия на катионы кальция или магния. Указанные вещества находятся в растворенных солях воды и этим характеризуется ее жесткость. Такое умягчение называется натрий или водород - катионированием.
Натрий-катионирование применяется при общей жесткости исходной воды до 10 мг-экв/л и тогда жесткость умягченной воды получается не менее 0,1...0,2 мг-экв/л. Умягчение воды до жесткости 0,01...0,02 мг-экв/л на натрий-катионовых фильтрах можно достичь при двухступенчатом катионировании.
Одноступенчатое натрий-катпонирование применяют для глубокого умягчения воды с незначительным содержанием взвешенных веществ и цветностью не более 30 град, а двухступенчатое натрий-катионирование — для более глубокого умягчения воды с теми же параметрами. Общая щелочность воды при натрий-катионировании не изменяется. Катионированию подвергаются не только подземные воды, но и осветленные воды поверхностных источников.
С течением времени умягчающая способность катионового фильтра уменьшается и тогда проводят регенерацию, то есть его заряжают ионами натрия или водорода, пропуская через него раствор поваренной соли или технической серной кислоты. При водород-катионировании в обменную реакцию с маг-' нием или кальцием вступают катионы водорода. Водород-ка-тионовые фильтры обладают кислой реакцией и регенерируются путем пропуска через них раствора серной или соляной кислоты.
Для получения воды с требуемой жесткостью и щелочностью применяют водород-натрий-катионирование, основанное на смешивании двух потоков умягченной воды — кислой после водород-катионовых фильтров и щелочной после натрий-катионовых фильтров. После смешивания этих потоков в соответствующей пропорции получается глубоко умягченная вода с определенной щелочностью.
В зависимости от качества исходной воды, от соотношения общей и карбонатной жесткостей применяют параллельное, последовательное и совместное водород-натрий-катионирование.
