Compuestos químicos utilizados para la depuración de agua. Variedad de formas de purificar el agua.

El agua químicamente purificada para el reabastecimiento de la red de calefacción ingresa a un desaireador de vacío (р - 0 02 - 0 05 MPa), en el que el agua caliente de la red sirve como medio de trabajo de calefacción.
El agua purificada químicamente para el reabastecimiento de la red de calefacción ingresa a un desaireador de vacío (р 0 02 - 0 05 MPa), en el que el agua caliente de la red sirve como medio de trabajo de calefacción.
Se suministra agua tratada químicamente al desaireador para reponer las pérdidas de condensado en las líneas. También se utiliza agua de soplado continuo para satisfacer las propias necesidades de la sala de calderas. El agua de la línea de purga continua ingresa al expansor de producto continuo RNP, donde hierve debido a la caída de presión. El vapor generado ingresa a la línea de vapor para necesidades auxiliares, y el agua con mayor contenido de sal emite calor al agua cruda en PSV1 y se descarga en el sistema de alcantarillado.
El agua tratada químicamente procedente del tratamiento químico del agua se suministra al edificio principal de la CHPP a través de dos tuberías; cada tubería está diseñada para el 100% del suministro de agua tratada químicamente. Las tuberías entre el edificio principal y la planta de tratamiento químico de agua se colocan en un canal o a lo largo de un paso elevado en el suelo. Además del agua, se instala una tubería de aire comprimido desde el edificio principal hasta la sala de tratamiento químico de agua, que se requiere en todas las plantas de tratamiento de agua modernas. Los accesorios de las tuberías que conectan los tanques y los dispositivos instalados al aire libre se encuentran dentro de la sala de tratamiento químico de agua. El equipo de purificación de agua de las salas de calderas industriales generalmente se encuentra en el edificio de la sala de calderas en la marca 0 0 (ver Cap. Debe contemplarse la posibilidad de expandir la purificación química del agua.
Esquema de suministro de vapor de coque químico | Esquema de suministro de vapor para una planta química de coque con un CDCP en ausencia de fuentes externas de suministro de calefacción por vapor. El agua purificada químicamente para el CDCP se suministra desde la planta de tratamiento de agua de las centrales térmicas de la planta metalúrgica.
El agua químicamente purificada (destilada) con una dureza de salida de 0 4 mg-eq / l, que cumple con los requisitos para el agua suministrada a las boquillas de humidificación, se puede obtener mediante filtración en dos etapas en filtros de catión de sodio. C) el dispositivo para la humidificación del aire se apaga y las unidades se enfrían con la ayuda de AVO, cuyo número depende de HB.
Se suministra agua purificada químicamente adicional a través de una línea separada a los desaireadores a través de los reguladores de nivel de agua en los tanques de agua desaireados.
La mezcla de agua purificada químicamente y condensado que ingresa a la caldera se llama agua de alimentación.
La mezcla de agua tratada químicamente y condensado detrás de la bomba de alimentación se llama agua de alimentación. Con el agua de refrigeración, aproximadamente el 65% del calor del vapor fresco suministrado a la turbina se elimina y aproximadamente el 90% del calor del vapor gastado en la turbina, que se pierde inútilmente.
Las tuberías de agua tratadas químicamente se colocan en el suelo beskayaalyf por debajo de la profundidad de congelación. Además, las tuberías se pueden colocar sobre el suelo (en racks, astakadas), aisladas, con flujo periódico y con satélites de vapor.
La salinidad del agua tratada químicamente depende de la salinidad de la fuente de agua y del esquema de tratamiento de agua adoptado. La correcta organización del régimen hídrico de las calderas de media presión en presencia de evaporación en tres etapas permite, en la mayoría de los casos, garantizar la calidad requerida del agua tratada químicamente sin el uso de una etapa de desalación.
La alcalinidad del agua tratada químicamente es un parámetro controlable. Cuando se utiliza agua químicamente purificada para alimentar calderas de alta presión, reducir su alcalinidad al mínimo facilita enormemente la organización del régimen de agua de las calderas con alcalinidad de fosfato.
El suministro de agua purificada químicamente en el tanque es suficiente para una hora y media de funcionamiento de la instalación.
El agua tratada químicamente aporta el 50% de óxidos de hierro debido a la corrosión de los equipos de tratamiento químico del agua. Los equipos de tratamiento químico de agua que funcionan a temperaturas relativamente bajas se corroen bajo la influencia del oxígeno disuelto, el dióxido de carbono y las soluciones agresivas utilizadas en el proceso de regeneración del filtro.

El agua desaireada y purificada químicamente, después de enfriar los elementos de la estructura inferior del horno, se alimenta al tanque de alimentación, desde donde se alimenta a través de un economizador al tambor de la caldera mediante una bomba de alimentación. Desde el tambor de la caldera, el agua es bombeada por una bomba de circulación a las bobinas del evaporador de la caldera de calor residual y a los elementos enfriados de la estructura superior del horno.
Al agregar agua químicamente purificada, también se monitorean los mismos indicadores de la calidad del agua de alimentación; se toman muestras de cada té.
Para la preparación de agua químicamente purificada utilizada como aditivo para alimentar calderas de vapor de cualquier presión con hornos blindados, la cationización en dos etapas debe usarse en combinación con otras etapas de purificación de agua. Además, para las calderas con una presión de 70 atm o más, se debe utilizar la desiliconización o la desalinización química del agua.
Para la preparación de agua químicamente purificada utilizada como aditivo para alimentar calderas de vapor de cualquier presión con hornos blindados, la cationización en dos etapas debe usarse en combinación con otras etapas de purificación de agua. Además, para las calderas con una presión de 70 ° C o más, se debe utilizar la desiliconización o la desalinización química del agua.
Trampa de polvo de aceite. Se produce la desaireación del agua purificada químicamente. El agua desaireada se mezcla con el agua de la red enfriada que pasa a través del calentador y un serpentín ubicado en el tanque y entra en la línea de succión hacia las bombas de la red.
Las tuberías para agua tratada químicamente se colocan sin canales por debajo de la profundidad de congelación del suelo. Además, las tuberías se pueden colocar sobre el suelo (en racks, pasos superiores), de forma aislada y con trabajo periódico con trazas de vapor.
Con la adición de agua químicamente purificada, la acumulación de sales en la caldera se lleva a cabo a una velocidad no superior a 50-70 mg / kg-hora en el agua de la caldera del compartimento limpio, y con evaporación escalonada en los compartimentos de sal 200 - 300 mg / kg-hora y se eleva a la aparición de rebasamientos registrados en los medidores de sal.
Al agregar agua químicamente purificada, también se monitorean los mismos indicadores de la calidad del agua de alimentación; se toman muestras cada hora.
La dureza excesiva del agua purificada químicamente, que alcanza los 43 μg-eq / l, y la alta salinidad del vapor sirvieron como fuente de muchas fallas en las calderas, turbinas y válvulas de vapor, creando dificultades adicionales en la reparación (la necesidad de cortadores de tuberías frecuentes, etc. )
La dureza del agua de reposición purificada químicamente se determina por el método del oleato con una curva de calibración (según VTI) o por el método complexométrico.
Desaireación de agua adicional tratada químicamente y condensado industrial que contiene el mayor numero Los gases disueltos se llevan a cabo de acuerdo con un esquema de dos etapas.
Se proporciona calentamiento de agua químicamente purificada con vapor en un calentador de agua a vapor.
El economizador calienta el agua tratada químicamente. Se instala a lo largo del recorrido del agua entre la planta de tratamiento de agua fría y los intercambiadores de calor diseñados para calentar agua ablandada al desaireador.
El tanque está lleno de agua purificada químicamente.

El agua químicamente purificada de 35 ° C que ingresa al desaireador se calienta a una temperatura de 60 ° C debido al calor de condensación de la mezcla de vapor, en el cual tiene lugar la desaireación. Los vapores y gases no condensados se succionan del desaireador mediante un eyector auxiliar y se bombean a un condensador auxiliar, donde el agua también se desairea (agua de refrigeración). El vapor de escape se condensa y los vapores y gases no condensados se liberan a la atmósfera. El agua desaireada del condensador auxiliar y el desaireador fluye hacia el tanque y se bombea a los consumidores. El uso de tales unidades combinadas permite reducir el consumo total de vapor y eliminar el consumo de agua circulante para el condensador.
Diagrama esquemático de desaireadores de tres etapas sin columnas (ДСП-6 y ДСП-13. En la cámara de mezcla, el agua purificada químicamente se mezcla con el condensado y luego ingresa a la hoja burbujeante. La corriente ascendente de vapor recoge el agua en la elevación eje, desde cuya parte superior a través de los canales de circulación formados por tabiques, se dirige nuevamente hacia abajo, cayendo sobre la lámina de burbujas. Así, se crean circuitos de circulación estables en el eje de circulación 15. Desde el dispositivo burbujeador superior, se descarga agua a través del conducto inferior 16 hacia la parte de acumulación del dispositivo desaireador.
Aquí también se suministra agua purificada químicamente para reponer las pérdidas de agua durante el proceso, así como para disolver la soda adherida a las paredes de los tambores.
En la cámara de mezcla, el agua purificada químicamente se mezcla con el condensado y luego entra en la hoja de burbujas. El chorro de vapor ascendente recoge el agua en el eje de elevación, desde cuya parte superior desciende por los canales de circulación formados por los tabiques, volviendo a caer sobre la lámina burbujeante. Por tanto, se crean circuitos de circulación estables en el eje de circulación 15.
El medio de enfriamiento es agua purificada químicamente.
La calidad del agua desmineralizada o tratada químicamente para alimentar calderas de tambor, así como la calidad de los componentes internos de la planta del agua de alimentación de las calderas de flujo directo y de tambor (condensados de calentadores regenerativos, de red y de otro tipo, aguas de tanques de drenaje, tanques de punto bajo, tanques de almacenamiento de condensado y otros caudales) deben ser los siguientes, para garantizar el cumplimiento de las normas de calidad del agua de alimentación.
Con altos consumos de agua purificada químicamente para la alimentación de redes de calefacción, suministro de agua caliente industrial y doméstica, su calentamiento antes del desaireador de vacío se puede realizar en los condensadores de turbinas de vapor que operan con un vacío bajo (deteriorado). En este caso, el agua tratada químicamente sustituye al agua circulante de refrigeración.
El medio de la tubería de agua tratada químicamente se bombea a través de las tuberías calorimétricas mediante una bomba. Para medir el caudal de agua en la entrada de cada tubería, se instalan orificios. No se permite hervir el agua en las tuberías, lo que se controla mediante dos termopares instalados en un área sin calefacción en la salida de cada tubería. El consumo de agua se regula de modo que el agua se subenfría a la temperatura de saturación en 5-10 C.El circuito calorimétrico se puede montar sin bomba, llevando el agua de alimentación hasta el economizador y dejándola caer en el colector de salida del economizador o en el tambor.
La reposición del sistema de agua tratada químicamente se realiza a través de la línea 7 hasta el tanque de compensación. La presión delante de las bombas de red 3 en este esquema está determinada por la altura de la columna de agua desde su nivel en el tanque de compensación hasta las bombas de red.
Con una gran adición de agua químicamente purificada en una planta de cogeneración, se utiliza la desaireación en dos etapas para eliminar eficazmente el CO2 del agua. En este caso, la segunda etapa es un dispositivo de burbujeo ubicado en el tanque de almacenamiento. En el dispositivo de burbujeo, el vapor pasa a través de una capa de agua, como resultado de lo cual se proporciona una superficie significativa de contacto entre el vapor y el líquido y la turbulización del líquido.
Esquema de control automático del desaireador de alta presión con suministro de agua adicional al condensador de la turbina. Esquema de control automático de desaireadores de alta presión en centrales eléctricas con enlaces cruzados con la instalación de reguladores individuales de presión y nivel. GRES, la adición de agua químicamente purificada será extremadamente pequeña, como resultado de lo cual puede ingresar libremente al condensador de la turbina.
El calentamiento de esta cantidad de agua purificada químicamente a una temperatura en el desaireador de 6 am se tiene en cuenta al elaborar los diagramas de régimen y, por lo tanto, no es necesario tenerlo en cuenta por separado.

Las calderas funcionan con una mezcla de agua tratada químicamente y condensado. El esquema de tratamiento del agua es de dos fases: encalado preliminar con coagulación y cationización de sodio.
Al comienzo del proceso, el agua purificada químicamente o el condensado del colector / se alimenta mediante una bomba centrífuga a través del refrigerador 7 al sistema. Luego, se introduce amoniaco en la parte inferior del absorbedor 4 (etapa I), el agua amoniacal resultante fluye hacia el colector 3 ubicado debajo de los absorbedores y separado por un tabique.
Estas calderas de calor residual funcionan con agua tratada químicamente y el vapor baja presión utilizado en un circuito regenerativo para calentar el agua de alimentación.
Determinación de la capacidad de intercambio de la resina de intercambio catiónico por cobalto. El residuo hervido adicionalmente se diluye con agua químicamente purificada en un mezclador, se calienta a 145-165 C en un intercambiador de calor y se envía a un extractor. Los compuestos aromáticos (ácidos, aldehídos, productos de alto peso molecular de condensación oxidativa de l-xileno) se precipitan (hasta un 90%) de la solución cuando la temperatura de la mezcla de reacción en el refrigerador disminuye, después de lo cual se precipita una fase sólida de la suspensión resultante en el filtro 1. La solución acuosa del catalizador se dirige a la etapa de concentración y purificación de cobalto o una mezcla de cobalto, manganeso y níquel.
La solución preparada se diluye con agua químicamente purificada a una concentración de 70-90 g / l mediante AlgOg, luego se defiende de las partículas no disueltas de hidrato de alúmina, se bombea fuera del reactor y se utiliza para precipitar hidróxido de aluminio. La parte no disuelta del hidrato de alúmina permanece en el reactor para preparar la siguiente porción de la solución básica de sulfato de aluminio.
Cuando se alimentan los evaporadores con agua purificada químicamente con un contenido total de sal superior a 2000 mg / l, se recomienda fosfatar el agua evaporada.
Lavado individual de las bobinas del recalentador. Luego, el sobrecalentador se llena con agua químicamente purificada con una temperatura de 50 a 70 C, que se alimenta a través de una tubería de lavado especial con un diámetro de 38 a 50 mm. Cubra el acceso de agua al sobrecalentador y purgue.
Los convertidores de vapor funcionan con agua purificada químicamente.
Al problema 9 - 31. | A la tarea 9 - 34. La pérdida de condensado se cubre con agua purificada químicamente a una temperatura / IBM 90 C.
Cuando se alimentan los evaporadores con agua químicamente purificada con un contenido total de sal de más de 2000 mg / kg, se permite la fosfatación.

El tratamiento químico del agua es uno de los factores más importantes en la vida de una caldera. Cuanto mayor sea la calidad del agua, más durará su sistema de agua.

Las principales tareas de tratamiento de agua y organización racional del régimen agua-químico de calderas, generadores de vapor, ruta de agua de alimentación y redes de calefacción son:

Prevención de la formación de depósitos de incrustaciones, óxidos de hierro, etc. en las superficies de calentamiento de las calderas, intercambiadores de calor y otras partes de los sistemas de calefacción.

· Protección contra la corrosión de los metales estructurales de los equipos principales y auxiliares de los sistemas de calefacción en condiciones de su contacto con agua y vapor, así como cuando se encuentran en reserva, inactivos de larga duración o en conservación.

Los requisitos para la calidad del agua de reposición y suministro se establecen según el tipo de red de calefacción:

Para un sistema de calefacción con una toma de agua abierta, el agua tratada debe cumplir:
requisitos para el agua potable, cuya calidad está regulada por SanPIN 2.1.4.559-96, en particular GOST "Agua potable". El valor de la dureza total no debe exceder los 7 mg-eq / l, hierro - 0.3 mg / l, pH-9.0.

Calidad del agua para una red cerrada está determinado por el tipo de equipo de calefacción utilizado (caldera, caldera, etc.). Debido a la falta de extracción directa de agua para las necesidades de la población, se imponen requisitos menos estrictos sobre la calidad del agua para una red cerrada, la tarea principal es garantizar un funcionamiento sin incrustaciones de los equipos de calefacción utilizados (calderas, calderas ) y el nivel permisible normativo de actividad corrosiva. Por lo tanto, puede ser permisible aumentar el valor de pH a 10.5 con un ablandamiento profundo simultáneo, el indicador de definición es el valor del índice de carbonato, que a su vez determina el nivel permisible de formación de incrustaciones, no superior a 0.1.

El principal indicador del régimen libre de incrustaciones es Valor del índice de carbonato: el producto de la alcalinidad total y la dureza del calcio., que tiene diferentes significados para un determinado régimen de temperatura.

Los principales métodos modernos de tratamiento del agua:

· Ablandamiento por cationización de Na usando métodos modernos de intercambio iónico, usando materiales de filtro y diseños de filtro correspondientes;

· Descarbonización del agua utilizando nuevos tipos modernos de materiales filtrantes (intercambiadores de cationes débilmente ácidos) y diseños de filtros correspondientes en lugar de H - cationización con regeneración "hambrienta";

· Purificación de agua mediante tecnologías de membranas para el tratamiento del agua;

Aplicación de programas para el tratamiento químico del agua de reposición mediante la dosificación de reactivos modernos más eficaces (inhibidores de corrosión, dispersantes e inhibidores de incrustaciones)

· También una combinación de todos los métodos anteriores;

· Métodos alternativos: principalmente varios "convertidores de dureza" basados en métodos físicos de tratamiento del agua;

Consideremos el uso de los dos primeros métodos de intercambio iónico: ablandamiento con cationización de Na y descarbonización del agua utilizando nuevos tipos modernos de materiales filtrantes (intercambiadores de cationes débilmente ácidos).

Reblandecimiento

El método de cationización de sodio de precisión paralela de una sola etapa es el más utilizado. Este proceso se implementa en filtros (de varios diseños y tamaños en función del rendimiento, requisitos del propio proceso, etc.). El proceso de intercambio iónico en sí mismo ocurre cuando el agua se filtra a través de una capa de resina de intercambio iónico (que es un intercambiador catiónico fuertemente ácido en la forma de Na), se carga en el filtro y periódicamente, después del agotamiento, se regenera con una solución de sodio. cloruro. En este caso, las sales de calcio (Ca2 +), magnesio (Mg2 +) se reemplazan por sodio (Na +) de acuerdo con el siguiente esquema:

Así, en lugar de calcio (Ca2 +), magnesio (Mg2 +), se introduce una cantidad equivalente de sodio (Na +). Como resultado, se obtiene agua ablandada, pero la alcalinidad del agua de origen prácticamente no cambia durante el procesamiento, y en el caso de su valor aumentado, el agua tendrá propiedades corrosivas mejoradas debido a la descomposición de la alcalinidad durante el calentamiento. Los intercambiadores de cationes fuertemente ácidos del tipo KU2-8 o sulfocarbonos, que se regeneran con cloruro de sodio, se utilizan habitualmente como medios filtrantes.

Las desventajas de este método son:

· Consumo aumentado (normalmente tres veces) del reactivo (sal de NaCl) en relación con la estequiometría;

· Mayor consumo de agua para necesidades propias;

· Mayor contenido de cloruros y sodio en las aguas residuales, a menudo superando la norma;

· Para obtener agua profundamente ablandada, se requiere una segunda etapa;

Los métodos modernos de ionización y el uso de nuevos tipos de intercambiadores de cationes permiten optimizar significativamente el proceso de Na - cationización - para reducir el consumo de reactivos para la regeneración, reducir el consumo de agua para las propias necesidades y reducir el número de equipos (filtros ) involucrado. Estos métodos incluyen la cationización a contracorriente, en la que el flujo del filtrado y el flujo de regeneración tienen direcciones opuestas. En particular, casi todo el volumen del filtro se usa para cargar el intercambiador de cationes. El porcentaje de necesidades propias se reduce al 3-4%, el consumo de sal se reduce en un 15-20%. Es posible obtener un filtrado después de la primera etapa con una calidad de dureza del agua no superior a 10-15 µg-eq / l, es decir, se elimina la segunda etapa de cationización. Pero esta tecnología requiere un alto grado de organización del funcionamiento y es deseable la automatización de los procesos tecnológicos.

Cabe señalar especialmente que la transferencia de un intercambiador de cationes de una forma a otra directamente del consumidor conduce no solo a un aumento de los costos de mano de obra y al consumo adicional de agua y reactivos, sino que también a menudo conduce a una disminución en el rendimiento, principalmente, la dinámica capacidad de intercambio. La explicación de esto es el mismo procedimiento de conversión de la forma H a la forma Na, en el que primero es necesario "agotar" el intercambiador de cationes drenando el agua ácida en el sistema de alcantarillado (lo que conduce no solo a la contaminación Aguas residuales, sino también a la corrosión de las tuberías), y solo entonces se regeneran dos veces con una solución de cloruro de sodio para convertir a la forma de Na. También debe tenerse en cuenta que un intercambiador de cationes fuertemente ácido en la forma H, cuando el agua inicial pasa a través de él hasta el "agotamiento", además de las sales de dureza, captura de él otros iones, incluidos los iones metálicos (hierro, aluminio, etc.), que, durante la regeneración posterior con solución de cloruro de sodio, no se elimina. En consecuencia, algunos de los grupos funcionales se bloquean, como resultado de lo cual capacidad de intercambio se reduce la resina de intercambio catiónico después de tales procedimientos. Estos procesos negativos no ocurren en el caso de aplicación para procesos de ablandamiento de agua especialmente, en la fábrica, los intercambiadores de cationes fabricados en forma de Na.

Una mejora adicional de los procesos en contracorriente fue el desarrollo de intercambiadores de iones en forma de monoesferas, es decir, resinas con una composición efectiva fraccional estrecha de gránulos (el número de partículas de tamaño efectivo, aproximadamente 0,5-0,6 mm alcanza el 95%, mientras que en los intercambiadores de iones convencionales es aproximadamente el 40-45%).

Sin embargo, se pueden lograr buenos resultados si se utilizan intercambiadores de cationes con la distribución de tamaño de partícula habitual (0,3-1,2 mm), pero fabricados y suministrados a los consumidores en forma de Na. Por ejemplo, el intercambiador catiónico fuertemente ácido Tulsion T-42 en forma de Na, con una composición fraccional de 0,3-1,2 mm.

Descarbonización

Al preparar agua de reposición para sistemas de suministro de agua caliente, también se utiliza la tecnología de preparación de agua por cationización H con regeneración "hambrienta".

La tecnología de cationización de H con regeneración "hambrienta" puede reducir significativamente la dureza de carbonatos del agua con una disminución parcial de la dureza de no carbonatos. Todos los iones de hidrógeno introducidos en el intercambiador de cationes con la solución de regeneración se retienen por completo y, como resultado, prácticamente no hay ácido en el agua residual. El consumo del reactivo regenerador, ácido sulfúrico, es estequiométrico, es decir, calculado.

Las desventajas de este método cuando se usa carbón sulfonado en forma H son características de rendimiento reducidas, en particular:

· Baja tasa de filtración (hasta 10 m 3 / h);

Baja capacidad de intercambio (200-250 g-eq / m 3), como resultado
- altos costos de reactivos y agua para necesidades propias
-aumento del número de filtros
- dificultad para controlar el proceso y, como resultado, calidad del agua inestable

Hay intercambiadores de cationes débilmente ácidos, a menudo llamados intercambiadores de cationes carboxilo, que están especialmente diseñados para eliminar la dureza de carbonatos, es decir, descarbonización. Estos incluyen, en particular, el intercambiador catiónico débilmente ácido Tulsion CXO-12.

Con el método de intercambio iónico de descarbonización del agua en un intercambiador de cationes carboxilo débilmente ácido a la forma de hidrógeno (como el más económico), las sales de calcio (Ca2 +) y magnesio (Mg2 +) se reemplazan con hidrógeno (H +) de acuerdo con el siguiente esquema:

Así, en lugar de calcio (Ca2 +), magnesio (Mg2 +), se introduce una cantidad equivalente de hidrógeno (H +). Además, los aniones HCO3- interactúan con los cationes H + resultantes.

Como resultado, hay una disminución en la concentración de bicarbonatos por su "destrucción" y como resultado la formación de dióxido de carbono. Al mismo tiempo, el pH del agua disminuye. Además, para estabilizar el pH del agua, es necesario eliminarla en un desgasificador.

Por ejemplo, considere un esquema tecnológico que prevé el uso del proceso de descarbonización en una resina de intercambio catiónico débilmente ácida en lugar de la cationización de H con "regeneración hambrienta" y ablandamiento en una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida suministrada inmediatamente en forma de Na -. Teniendo en cuenta que la fuente del agua inicial es beber agua clorada del sistema de suministro de agua de la ciudad, para aumentar la vida útil de los intercambiadores de cationes, se proporciona una limpieza preliminar en forma de un filtro lleno de carbón activado. Después de eso, el agua ingresa a tres filtros de descarbonización llenos de un intercambiador de cationes débilmente ácido, uno / dos en funcionamiento, uno en reserva. El dióxido de carbono formado después del intercambiador de iones se expulsa en un desgasificador (calcinador) y pasa por un desaireador para calentarlo. Parte del agua descarbonizada va a una unidad de ablandamiento de dos etapas para obtener agua de reposición para las calderas de vapor. El diagrama esquemático se muestra en la Figura 10, en forma de filtros de flujo directo con la organización del sistema de distribución superior y una capa inerte para aumentar la eficiencia de filtración y lavado del intercambiador catiónico.

Figura 10 - Diagrama de flujo esquemático de la planta de tratamiento de agua de la sala de calderas

Figura 11 - Foto del taller de HVO

La cantidad total de agua añadida del tratamiento químico del agua consta de las siguientes pérdidas:

1) Pérdidas de condensado de los consumidores del proceso:

En ausencia de condensado de los consumidores tecnológicos, kg / s.

2) Pérdida de agua de purga kg / s.

Métodos fisicoquímicos de purificación de agua.

Como sugiere el nombre, los métodos de tratamiento de agua de este grupo combinan efectos químicos y físicos sobre los contaminantes del agua. Son bastante variados y se utilizan para eliminar una amplia variedad de sustancias. Estos incluyen gases disueltos, partículas finas líquidas o sólidas, iones de metales pesados y diversas sustancias en estado disuelto. Los métodos fisicoquímicos se pueden utilizar tanto en la etapa de limpieza preliminar como en etapas posteriores para la limpieza profunda.

La variedad de métodos en este grupo es grande, por lo tanto, los más comunes se detallan a continuación:

flotación;
sorción
extracción;
intercambio iónico;
electrodiálisis;
osmosis inversa;
métodos térmicos.

Flotación, aplicado a la purificación de agua, es el proceso de separar partículas hidrofóbicas haciendo pasar una gran cantidad de burbujas de gas (generalmente aire) a través del agua. Los indicadores de humectabilidad del contaminante separado son tales que las partículas se fijan en la interfaz entre las fases de las burbujas y junto con ellas ascienden a la superficie, donde forman una capa de espuma que se puede eliminar fácilmente. Si la partícula separada resulta ser más grande en tamaño que las burbujas, entonces juntas (partícula + burbujas) forman el llamado complejo de flotación. A menudo, la flotación se combina con el uso de reactivos químicos, por ejemplo, absorbidos en partículas del contaminante, reduciendo así su humectabilidad, o siendo coagulantes y conduciendo al agrandamiento de las partículas eliminadas. La flotación se utiliza principalmente para la purificación de agua de diversos productos derivados del petróleo y aceites, pero también se pueden eliminar las impurezas sólidas, cuya separación por otros métodos es ineficaz.

Existen varias opciones para la implementación del proceso de flotación, por lo que se distinguen los siguientes tipos:

espumoso;
cabeza de presión;
mecánico:
neumático;
eléctrico;
químico, etc.

Tomemos como ejemplo cómo funcionan algunos de ellos. El método de flotación neumática es muy utilizado, en el que se crea la formación de un flujo ascendente de burbujas mediante la instalación de aireadores en el fondo del tanque, generalmente tubos o placas perforadas. El aire suministrado a presión pasa a través de los orificios de perforación, por lo que se rompe en burbujas separadas, que llevan a cabo el proceso de flotación en sí. En la flotación a presión, la corriente de agua purificada se mezcla con una corriente de agua, sobresaturada con gas y bajo presión, y se alimenta a la cámara de flotación. Con una fuerte caída de presión, el gas disuelto en el agua comienza a desprenderse en forma de pequeñas burbujas. En el caso de la electroflotación, el proceso de formación de burbujas se produce en la superficie de los electrodos ubicados en el agua a depurar cuando fluye una corriente eléctrica a través de ellos.

Métodos de sorción basado en la absorción selectiva de contaminantes en la capa superficial del sorbente (adsorción) o en su volumen (absorción). En particular, para la purificación del agua, se utiliza un proceso de adsorción, que puede ser de naturaleza física y química. La diferencia radica en la forma en que se retiene el contaminante adsorbido: mediante fuerzas moleculares (adsorción física) o mediante la formación de enlaces químicos (adsorción química o quimisorción). Los métodos de este grupo son capaces de lograr una alta eficiencia y eliminar incluso pequeñas concentraciones de contaminantes del agua a altos costos de agua, lo que los hace preferibles como métodos de tratamiento adicional en las etapas finales del proceso de purificación y tratamiento del agua. Varios herbicidas y pesticidas, fenoles, tensioactivos, etc. pueden eliminarse mediante métodos de sorción.

Se utilizan como adsorbentes sustancias tales como carbones activados, geles de sílice, alumogeles y zeolitas. Su estructura se hace porosa, lo que aumenta significativamente el área específica del adsorbente por unidad de su volumen, por lo que se logra una alta eficiencia del proceso. El proceso de purificación por adsorción en sí puede realizarse mezclando el agua a purificar y el adsorbente, o filtrando el agua a través del lecho adsorbente. Dependiendo del material absorbente y del contaminante a extraer, el proceso puede ser regenerativo (el adsorbente se vuelve a utilizar después de la regeneración) o destructivo, cuando el adsorbente debe eliminarse por la imposibilidad de su regeneración.

Purificación de agua por método líquido extracción Consiste en el uso de extractantes. Aplicado a la purificación de agua, un extractante es un líquido inmiscible o ligeramente miscible con agua, que disuelve mucho mejor los contaminantes extraídos del agua. El proceso se lleva a cabo de la siguiente manera: el agua a depurar y el extractante se mezclan para desarrollar una gran superficie de contacto de las fases, luego de lo cual los contaminantes disueltos se redistribuyen en ellas, la mayoría de los cuales pasan al extractante, luego las dos fases son apartado. Un extractante saturado con contaminantes recuperables se llama extracto y el agua purificada se llama refinado. Además, el extractante se puede utilizar o recuperar, dependiendo de las condiciones del proceso. Este método se elimina principalmente del agua. compuestos orgánicos como fenoles y ácidos orgánicos. Si la sustancia extraíble tiene un cierto valor, entonces, después de la regeneración del extractante, puede usarse de manera útil para otros fines en lugar de su eliminación. Este hecho promueve la aplicación del método de extracción de depuración a las aguas residuales de las empresas para la extracción y posterior uso o retorno a la producción de una serie de sustancias perdidas con los residuos.

Intercambio iónico Se utiliza principalmente en el tratamiento del agua con el fin de ablandar el agua, es decir, eliminar las sales de dureza. La esencia del proceso es el intercambio de iones entre el agua y un material especial llamado intercambiador de iones. Los intercambiadores de iones se subdividen en intercambiadores de cationes e intercambiadores de aniones, según el tipo de iones intercambiados. Desde un punto de vista químico, un intercambiador de iones es una sustancia de alto peso molecular que consta de una estructura (matriz) con un gran número de grupos funcionales capaces de intercambiar iones. Existen intercambiadores de iones naturales, como zeolitas y sulfocarbonos, que se utilizaron en las primeras etapas del desarrollo de la purificación por intercambio iónico, pero hoy en día se utilizan ampliamente las resinas de intercambio iónico artificiales, que superan significativamente a sus contrapartes naturales en términos de capacidad de intercambio iónico. El método de limpieza por intercambio iónico se ha generalizado, tanto en la industria como en la vida cotidiana. Los filtros de intercambio iónico domésticos, por regla general, no se utilizan para trabajar con aguas altamente contaminadas, por lo tanto, el recurso de un filtro es suficiente para purificar una gran cantidad de agua, después de lo cual el filtro debe desecharse. Al mismo tiempo, durante el tratamiento del agua, el material de intercambio iónico suele estar sujeto a regeneración utilizando soluciones con un alto contenido de iones H + u OH -.

Electrodiálisis es un método complejo que combina procesos eléctricos y de membrana. Se puede utilizar para eliminar varios iones del agua y realizar la desalación. A diferencia de los procesos de membrana convencionales, en la electrodiálisis se utilizan membranas selectivas de iones especiales que permiten que solo pasen iones de un determinado signo. Un aparato para llevar a cabo la electrodiálisis se llama electrodializador y es una serie de cámaras separadas por membranas alternas de intercambio catiónico y aniónico, en las que ingresa agua purificada. En las cámaras más externas hay electrodos a los que se les suministra corriente continua. Bajo la influencia de los surgidos campo eléctrico los iones comienzan a moverse hacia los electrodos según su carga, hasta que se encuentran con una membrana selectiva de iones con la misma carga. Esto lleva a que en algunas cámaras se produzca una salida constante de iones (cámaras de desalación), mientras que en otras, por el contrario, se observa su acumulación (cámara de concentración). Disolviendo corrientes de diferentes cámaras, se pueden obtener soluciones concentradas y desmineralizadas. Las ventajas indiscutibles de este método radican no solo en la depuración del agua de los iones, sino también en la obtención de soluciones concentradas de la sustancia separada, lo que permite volver a producirla. Esto hace que la electrodiálisis sea especialmente demandada en varias empresas químicas, donde parte de los componentes valiosos se pierde junto con las aguas residuales, y el uso de este método se vuelve más barato debido a la producción de un concentrado.

Información adicional sobre electrodiálisis

Osmosis inversa se refiere a procesos de membrana y se lleva a cabo bajo una presión mayor que la osmótica. La presión osmótica es un exceso de presión hidrostática aplicada a una solución separada por un tabique semipermeable (membrana) de un solvente puro, en el cual se detiene la difusión de un solvente puro a través de la membrana hacia la solución. En consecuencia, a una presión de funcionamiento por encima de la presión osmótica, se observará una transición inversa del disolvente de la solución, debido a lo cual aumentará la concentración del soluto. De esta manera, se pueden separar los gases disueltos, las sales (incluidas las sales de dureza), las partículas coloidales, así como las bacterias y los virus. Además, las plantas de ósmosis inversa se distinguen por el hecho de que se utilizan para obtener agua dulce del mar. Este tipo de tratamiento se utiliza con éxito tanto en condiciones domésticas como en el tratamiento de aguas residuales y tratamiento de aguas.

Más información sobre ósmosis inversa y sistemas de ósmosis inversa

Métodos térmicos basado en el efecto de altas o bajas temperaturas sobre el agua tratada. La evaporación es uno de los procesos más intensivos en energía, pero produce agua de alta pureza y una solución altamente concentrada con contaminantes no volátiles. Asimismo, la concentración de impurezas se puede realizar mediante congelación, ya que primero comienza a cristalizar el agua pura, y solo luego el resto con los contaminantes disueltos. Por evaporación, así como por congelación, se puede llevar a cabo la cristalización: la separación de impurezas en forma de cristales precipitados de una solución saturada. La oxidación térmica se utiliza como método extremo, cuando el agua purificada se rocía y se expone a productos de combustión de combustible a alta temperatura. Este método se utiliza para neutralizar contaminantes altamente tóxicos o difíciles de descomponer.

Los métodos químicos de tratamiento de aguas residuales son la neutralización, oxidación y restauración de la contaminación en las aguas. El método de oxidación se refiere al tratamiento electroquímico de efluentes, que se utiliza para proporcionar un suministro de agua en circulación extrayendo las impurezas disueltas.

A veces, el proceso en consideración se lleva a cabo antes de que las aguas residuales se envíen a la biorremediación. En este caso, aumenta la eficiencia de la limpieza química. Más a menudo, los métodos anteriores se utilizan para el tratamiento adicional de las aguas residuales antes de que se descarguen en los cuerpos de agua o en el relieve.

Cómo neutralizar la escorrentía

La neutralización de efluentes ayuda a normalizar el valor del pH. Esta composición química del agua es inofensiva para los seres humanos y la naturaleza. Se puede reutilizar para diversas necesidades.

El proceso de neutralización se basa en el uso de reactivos, que se utilizan teniendo en cuenta la concentración y los elementos constituyentes del medio ácido. Los expertos distinguen 3 tipos de efluentes ácidos:

predominio de ácidos débiles;
la presencia de ácidos fuertes;
el predominio de ácido sulfúrico y sulfuroso.

La neutralización de aguas con ácido sulfúrico depende del reactivo utilizado. El proceso tiene lugar a diferentes niveles. Si usa leche de cal, el yeso se caerá. Se asentará en las paredes de la tubería.

Se utilizan ácidos o gases ácidos para neutralizar las aguas alcalinas. Con la ayuda de la última tecnología, se lleva a cabo la neutralización simultánea de efluentes y la limpieza de componentes nocivos de gases. Para calcular la cantidad de gas ácido requerida, se determina la tasa de transferencia de masa. Esta tecnología se considera ahorradora de recursos, ya que elimina la descarga de aguas residuales, reduciendo el consumo de agua dulce, ahorrando energía térmica en su calefacción.

Al desarrollar esquema tecnológico para la neutralización de aguas residuales se tiene en cuenta:

posible neutralización simultánea de álcalis y ácidos que vienen con los efluentes;
la presencia de una reserva alcalina;
neutralización natural de cuerpos de agua.

Para implementar el proceso en consideración, se utiliza equipo especial. La neutralización se realiza en un tanque de almacenamiento, un sumidero o un iluminador. La elección del equipo depende de condiciones climáticas, duración del almacenamiento de efluentes.

Para implementar la neutralización, se agregan varios químicos al efluente, que reaccionan con ácidos o álcalis para formar una suspensión. Se precipita. Su volumen está determinado por los siguientes indicadores:

la cantidad de metales, iones ácidos en la fuente de agua;
la cantidad y el agua del reactivo utilizado;
el nivel de ligereza que se utilizará.

La neutralización con reactivos se usa si el equilibrio entre ácido y álcali se altera en el efluente. En tales casos, se excluye la posibilidad de implementar el proceso considerado mezclando aguas. Para resolver el problema, se agregan al efluente los productos químicos que faltan. Muy a menudo, esta tecnología se utiliza en presencia de aguas ácidas.

Su neutralización se basa en el aprovechamiento de residuos de diversas industrias (lodos que se forman tras el tratamiento químico en una central térmica). En presencia de ácido sulfúrico, se utilizan escorias siderúrgicas.

La efectividad de esta tecnología se basa en la presencia en ellos de una gran cantidad de compuestos de óxido de magnesio y calcio. Se tienen en cuenta los siguientes datos:

la cantidad de sales de calcio inherentes al agua y capaces de disolverse bien;
la cantidad de sales de calcio, poco soluble en agua.

La cal se introduce en el efluente en forma de leche o polvo seco. La opción más económica es el uso de cal en pelusa. Si es necesario procesar hasta 200 metros cúbicos. agua, luego aplique soda.

Purificación de agua por oxidación.

Esta técnica se utiliza en los siguientes casos:

para la neutralización de aguas residuales derivadas de toxinas;
cuando no es necesario extraer compuestos de los desagües;
no es rentable ni práctico utilizar otros métodos.

Para implementar el método en consideración, se utilizan varios agentes oxidantes, que incluyen dióxido de cloro, cloro de diversas consistencias, hipoclorito de sodio, dicromato de potasio, ozono y otros compuestos. Entran en el agua al unirse a toxinas químicas. Como resultado de la reacción, aparecen impurezas tóxicas, para cuya eliminación se utilizan otras tecnologías.

El cloro se considera un potente agente oxidante. Es agresivo, por lo tanto, no tiene una gran demanda para la implementación de varios tecnologías modernas en el campo del tratamiento de aguas residuales. A menudo se reemplaza con ozono, con menos frecuencia con permanganato de potasio o peróxido de hidrógeno.

La tecnología considerada consiste en la depuración del agua oxidando su contaminación. Después de dicha reacción química Se forman sustancias de menor toxicidad, que se eliminan fácilmente del líquido. La actividad del oxidante utilizado es la magnitud del potencial oxidativo. El primer y más eficaz agente oxidante es el flúor. Es muy agresivo, por lo que no se usa en la práctica. Para otras sustancias, el valor de este indicador no excede 2.1.

El cloro se utiliza para purificar el líquido a partir de sulfuro de hidrógeno, fenol e hidrosulfuro. Si el amoniaco o sus derivados están presentes en el efluente, el cloro, al reaccionar con ellos, forma diclo- y monocloraminas.

La tecnología de oxidación puede basarse en el uso de oxígeno. Esta reacción ocurre en la fase líquida si se observan alta presión y temperatura. Si se observa una situación similar en el caso de utilizar sulfuros, entonces aumenta la profundidad de su oxidación.

El oxígeno se usa para eliminar el hierro del líquido. Para la destrucción de compuestos de sulfuro, se utiliza dióxido de carbono con gases de combustión.

Tratamiento de agua con ozono

La tecnología de tratamiento de aguas residuales basada en el uso de ozono tiene como objetivo destruir muchas impurezas y sustancias orgánicas. Simultáneamente con la oxidación, el líquido se decolora y se desinfecta. Se eliminan olores y sabores. El ozono es un agente oxidante que afecta a orgánicos y sustancias inorgánicas, que forman parte del efluente en forma disuelta.

El ozono elimina fácilmente el fenol, los productos derivados del petróleo, el sulfuro de hidrógeno y el cianuro. Al mismo tiempo, actúa sobre varios microbios. En el proceso de ozonización en la planta de tratamiento local se utilizan 2 tecnologías:

catálisis;
ozonólisis.

En este caso, el ozono actúa según uno de los siguientes principios:

Aplicación de 1 átomo de oxígeno.
El ozono se une a la sustancia y promueve la formación de ozonuro.
Mayor exposición al oxígeno en el aire.

La tecnología de tratamiento electroquímico de aguas residuales se basa en la electrólisis. La transformación química de sustancias depende del tipo y material de los electrodos utilizados. El método se basa en la reducción catódica, la oxidación anódica de corrientes residuales.

Esta técnica se considera que consume mucha energía. La tecnología funciona lentamente, por lo que se utiliza para depurar pequeños volúmenes de agua o en presencia de contaminantes concentrados en el líquido. Como ánodo se utilizan grafito, rutenio y magnesio.

Un fenómeno peligroso en el proceso de la tecnología de oxidación electroquímica es el desplazamiento de los gases que se liberan durante el proceso de limpieza. Esto puede provocar una explosión. Para evitar esto, se instalan diafragmas de amianto, cerámica y vidrio entre los electrodos.

Se utiliza una gran cantidad de partículas oxidantes y radiación de alta energía para limpiar el efluente. Si la técnica se aplica en una estación de limpieza local, se utiliza cesio o cobalto radiactivo como fuente de radiación.

Si es necesario eliminar el arsénico, el cromo de las aguas residuales, se utiliza tecnología de recuperación. Un compuesto de mercurio inorgánico se convierte en un compuesto metálico utilizando reactivos. Luego se realiza la flotación, filtración y decantación.

El dióxido de azufre se usa para unir arsénico. Los compuestos resultantes se eliminan del efluente mediante precipitación. El cromo con 6 valentes se reduce al nivel trivalente. Para ello se utilizan diferentes reactivos. Luego, el hidróxido se deposita en un sumidero.

Equipamiento usado

El proceso considerado procede normalmente si se utiliza una instalación de filtro que no ha fallado para su implementación. Se presenta en forma de dispositivo multicomponente con un antiséptico, un filtro biológico. Se utiliza un antiséptico con un reactivo químico para desinfectar los efluentes. Actúan selectivamente sobre el contaminante.

Las plantas de tratamiento son capaces de filtrar diferentes volúmenes de agua por día. Este indicador depende de la potencia del equipo utilizado. Sus ventajas incluyen:

operación a largo plazo;
facil mantenimiento;
disponibilidad a diferentes nodos de equipos.

Las unidades de purificación de los siguientes tipos se utilizan para filtrar aguas residuales:

con deflector de filtrado;
con una capa filtrante incoherente.

El primer grupo incluye trampas de elementos útiles que están contenidos en corrientes de desechos. Se utiliza un equipo similar para limpiar con lodos de baja humedad. El segundo grupo incluye filtros granulares que depuran una gran cantidad de aguas residuales.

Las unidades del sistema con un deflector de filtrado fijo están equipadas con un filtro de cinta, hoja, tambor o disco. Las unidades con lecho no cohesivo están equipadas con filtros de gravedad o de presión.

Los siguientes dispositivos se utilizan como tanques de sedimentación en el equipo:

hidrociclones: purifican las aguas residuales de las plantas químicas;
depuradores y unidades térmicas: limpios de sulfatos y sustancias radiactivas;
hidráulico: neutraliza los ácidos;
adsorbedores y desorbedores: unen o eliminan sustancias orgánicas e inorgánicas volátiles, incluidos los gases.

Las instalaciones anteriores se montan en diversas industrias y en la vida cotidiana. El tipo de instalación se selecciona teniendo en cuenta la composición del agua, el tipo de producción. Equipos de uso más frecuente que limpian las aguas residuales de partículas mecánicas y productos petrolíferos. Las tecnologías químicas para el tratamiento de aguas residuales se basan en la adición de diversos reactivos químicos a las aguas contaminadas. Las sustancias utilizadas, que reaccionan con los contaminantes, contribuyen a su precipitación en forma de partículas insolubles. Luego se eliminan del efluente por filtración. La técnica de purificación química ayuda a eliminar hasta el 95% de las sustancias insolubles y hasta el 25% de las solubles del agua.

El agua, que es un medio de calentamiento económico y un solvente versátil, puede representar una amenaza para el calentamiento de agua y las calderas de vapor. Los riesgos están asociados principalmente con la presencia de ciertas impurezas en el agua. La solución y prevención de problemas en el funcionamiento de los equipos de calderas es imposible sin una comprensión clara de sus causas, así como el conocimiento de las tecnologías modernas para el tratamiento del agua.

Los sistemas de calderas se caracterizan por tres grupos de problemas asociados con la presencia de las siguientes impurezas en el agua:

mecánica sin disolver;
formación de sedimentos disueltos;
corrosivo.

Cada tipo de impureza puede provocar la avería de uno u otro equipo de la instalación, y también contribuye a una disminución de la eficiencia y estabilidad de la caldera. El uso de agua en sistemas que no ha pasado la filtración mecánica conduce a las averías más graves: falla de las bombas de circulación, disminución de la sección transversal, daños en las tuberías, válvulas de cierre y control. Por lo general, las impurezas mecánicas son arena y arcilla, presentes tanto en el agua del grifo como en el agua artesiana, así como los productos de corrosión de las tuberías, superficies de transferencia de calor y otras partes metálicas que están en contacto constante con agua agresiva. Las impurezas disueltas pueden causar serias fallas en el funcionamiento de los equipos eléctricos, que son causadas por:

la formación de depósitos calcáreos;
corrosión del sistema de caldera;
formación de espuma en el agua de la caldera y arrastre de sales con vapor.

Este grupo de impurezas requiere una atención especial, ya que su presencia en el agua a menudo no es tan obvia como la presencia de impurezas mecánicas, y las consecuencias de su efecto sobre equipo de caldera puede ser muy triste, desde una disminución en la eficiencia energética del sistema hasta su completa destrucción.

Los depósitos de carbonato causados por el aumento de la dureza del agua son un resultado bien conocido de los procesos de formación de incrustaciones que ocurren incluso en equipos no usados, pero de ninguna manera el único. Entonces, cuando el agua se calienta por encima de 130 ° C, la solubilidad límite de los sulfatos de calcio disminuye drásticamente, lo que conduce a la formación de escamas de yeso extra densas.

(ver Tabla # 1)

Los depósitos de sarro resultantes perjudican la transferencia de calor de las superficies de intercambio de calor, lo que conduce al sobrecalentamiento de las paredes de la caldera y a una disminución de su vida útil, así como a un aumento de la pérdida de calor. El deterioro de la transferencia de calor conduce a un consumo excesivo de portadores de energía, lo que se refleja en los costos operativos. La formación en la superficie de calentamiento de incluso una capa de depósitos de espesor insignificante (0,1-0,2 mm) conduce al sobrecalentamiento del metal y, como resultado, a la aparición de respiraderos, fístulas e incluso rotura de tuberías.

La acumulación de sarro es una clara indicación de que se está utilizando agua de mala calidad en el sistema de caldera. En este caso, el desarrollo de la corrosión de las superficies metálicas y la acumulación, junto con depósitos de sarro, de productos de oxidación del metal, es inevitable.

En los sistemas de calderas, pueden ocurrir dos tipos de procesos de corrosión: corrosión química y electroquímica. La corrosión electroquímica está asociada con la formación de grandes cantidades de pares microgalvánicos en superficies metálicas. En la mayoría de los casos, la corrosión ocurre en fugas en las uniones metálicas y extremos ensanchados de los tubos de intercambio de calor; las grietas anulares son el resultado de tales lesiones. El oxígeno disuelto y el dióxido de carbono son los principales estimulantes de la corrosión.

Si las estructuras están hechas de metal ferroso, la desviación del rango de pH de 9-10 conduce al desarrollo de corrosión. En el caso de las estructuras de aluminio, un exceso de pH 8,3-8,5 conduce a la destrucción de la película pasivante y a la corrosión del metal. Atención especial Debe prestar atención al comportamiento de los gases en los sistemas de calderas A medida que aumenta la temperatura, la solubilidad de los gases disminuye, son desorbidos del agua de la caldera. Este proceso es responsable de la actividad altamente corrosiva del oxígeno y el dióxido de carbono. Además, en el proceso de calentamiento y evaporación del agua, los bicarbonatos se descomponen en carbonatos y dióxido de carbono, que se arrastra junto con el vapor y provoca una disminución del pH y una alta corrosividad del condensado. Por lo tanto, al elegir un esquema para la purificación química del agua y el tratamiento dentro de la caldera, deben contemplarse métodos para neutralizar el oxígeno del dióxido de carbono.

Otro tipo de corrosión química es la corrosión por cloruro. Debido a su alta solubilidad, los cloruros están presentes en todos los suministros de agua disponibles y destruyen la película pasivante de la superficie del metal, lo que estimula el desarrollo de procesos secundarios de corrosión. La concentración límite permisible de cloruros en el agua de los sistemas de calderas es de 150-200 mg / l.

Los procesos de formación de incrustaciones y corrosión son el resultado del uso de agua de baja calidad en el sistema de caldera - químicamente inestable y agresivo. Es económicamente inconveniente operar los sistemas de caldera con tal agua y es peligroso desde el punto de vista de los riesgos provocados por el hombre. .

Normalmente, las tuberías de agua o los pozos artesianos se utilizan como fuentes de suministro de agua para los sistemas de calderas. Cada tipo de agua tiene sus propias desventajas y un conjunto de problemas comunes. El primer problema común en cualquier agua son las sales de calcio y magnesio, que contribuyen a la dureza general. V Federación Rusa, dependiendo de la región y el tipo de fuente de suministro de agua, la dureza del agua del grifo y del agua artesiana suele estar en el rango de 2-20 mg-eq / L.Otra impureza típica son las sales de hierro disueltas, cuyo contenido puede ser en el rango de 0,3 a 20 mg / l. Además, en la mayoría de los pozos artesianos, la concentración de hierro disuelto supera los 3 mg / l.

Los sistemas de calderas, según su finalidad, suelen subdividirse en sistemas de agua caliente y vapor. Cada tipo tiene su propio conjunto de requisitos para el agua tratada químicamente, que también dependen de la potencia de la caldera y del régimen de temperatura. Los requisitos de agua para los sistemas de calderas se establecen a un nivel que garantiza la eficiencia y seguridad de la caldera al tiempo que minimiza el riesgo de depósitos y corrosión. El desarrollo de los requisitos oficiales lo llevan a cabo las autoridades supervisoras (Bsenergonadzor), sin embargo, estos requisitos son siempre más suaves que las recomendaciones del fabricante, que se establecen en base a las obligaciones de garantía. V La Unión Europea Los requisitos de los fabricantes se someten a un examen exhaustivo en organismos de normalización y organizaciones especializadas en términos de eficiencia y funcionamiento a largo plazo de la caldera. Por tanto, es aconsejable centrarse específicamente en estos requisitos.

El consumo de agua de reposición para los sistemas de calderas y los requisitos de su calidad determinan el conjunto óptimo de equipos de tratamiento de agua y el esquema de tratamiento químico del agua. En todos los documentos reglamentarios sobre la calidad del agua de reposición se presta especial atención a indicadores tales como: dureza, pH, contenido de oxígeno y dióxido de carbono.

Calderas de agua caliente

Los sistemas de calderas de agua caliente se clasifican como sistemas cerrados. En estos sistemas, el agua no debe cambiar su composición. El sistema cerrado se llena una vez con agua químicamente purificada y no requiere un recambio constante. Las pérdidas generalmente ocurren debido a fugas en las tuberías o errores de mantenimiento. Con un funcionamiento adecuado, la reposición de agua purificada químicamente en los circuitos de calentamiento de agua se lleva a cabo antes del inicio de la temporada de calefacción o no más de una vez al año (una excepción es una emergencia).

Sin embargo, si hablamos de una caldera de agua caliente sanitaria, el sistema de tratamiento químico del agua también se utiliza para el suministro constante de agua fría y caliente.

Un requisito previo para todo tipo de agua utilizada en calderas de todo tipo es la ausencia de impurezas en suspensión y color. Para los sistemas de refrigeración con temperaturas de funcionamiento prescritas de hasta 100 ° C, la mayoría de los fabricantes utilizan requisitos de calidad del agua simplificados que solo minimizan el nivel de dureza general.

Para instalaciones de calefacción con una temperatura de calefacción permitida superior a 100 ° C, se recomienda utilizar agua desmineralizada o ablandada y, según el tipo, se establecen estándares de calidad.

Tabla 2

Los sistemas de tratamiento de agua para calderas de agua caliente se pueden clasificar según la capacidad de la planta de calderas y su finalidad.

Para calderas domésticas: limpieza para llenar un sistema de calefacción cerrado, suministro de agua fría y caliente. Debe cumplir con los requisitos del fabricante del equipo de la caldera y la normativa para el agua potable.

Para calderas de potencia media (hasta 1000 kW) - sistemas para alimentación periódica del circuito de la caldera, generalmente con ajuste de pH y oxígeno disuelto.

Para calderas industriales: sistemas de reposición constante con agua profundamente ablandada con ajuste obligatorio de pH y oxígeno disuelto.

A menudo, el agua del grifo se utiliza como fuente de suministro de agua para las calderas de agua caliente sanitaria con un conjunto característico de problemas: impurezas mecánicas y mayor dureza. El esquema de depuración, en este caso, consta de dos etapas: filtración mecánica y ablandamiento.

La limpieza de impurezas mecánicas debe realizarse en filtros mecánicos de tipo malla, disco o cartucho.

Al elegir un filtro mecánico, es necesario cumplir con las condiciones: la clasificación de filtración no es superior a 100 micrones; de lo contrario, existe una alta probabilidad de que ingresen impurezas al sistema de tratamiento de agua o al agua de alimentación.

Para ajustar la dureza se utilizan sistemas de ablandamiento basados en el uso de cationes fuertemente ácidos en forma de sodio. Estos materiales precipitan los cationes de calcio y magnesio, que provocan la dureza del agua, y en su lugar liberan una cantidad equivalente de iones de sodio, que no forman compuestos insolubles cuando se calienta el agua.

Cuando se usa agua de un pozo artesiano, los sistemas de ablandamiento no serán suficientes, ya que el agua artesiana generalmente contiene un mayor contenido de hierro y manganeso. En este caso, se utiliza una de las opciones de tecnologías de sorción-oxidativa, como: aireación seguida de sorción en filtros catalíticos, cloración y precipitación en filtros de sorción, o el uso de filtros oxidantes a base de arena verde, regenerada con permanganato de potasio.

Utilizando la tecnología tradicional de tres etapas, la selección de equipos y materiales de filtrado comienza con un análisis químico detallado. Su resultado debe ser analizado cuidadosamente por un químico especializado, quien luego seleccionará los materiales de filtrado correctos para cada etapa y determinará la configuración requerida del equipo. La tecnología multietapa es difícil de operar, además, en este caso, se lleva a cabo una regeneración separada con varios reactivos y un lavado de tres tipos de cargas utilizadas en el sistema, lo que requiere un importante consumo de agua para sus propias necesidades. La solución de permanganato de potasio se utiliza para regenerar filtros con arena verde. Su adquisición y eliminación en el alcantarillado requiere un permiso especial.

En contraste con la construcción de múltiples etapas de un sistema de tratamiento de agua, los especialistas de la empresa ucraniana NPO Ecosoft han desarrollado una tecnología integrada de una etapa más moderna y eficiente basada en una carga de filtrado multicomponente, que consta de cinco materiales de intercambio iónico y sorción que se regeneran. con una solución de cloruro de sodio, que elimina la formación de residuos altamente tóxicos y reduce el consumo de agua para las propias necesidades. Los sistemas CWT basados en la tecnología Ecomix son similares a los sistemas de ablandamiento estándar en términos de operación, hardware y servicio. No se requiere personal especialmente capacitado para reparar un sistema de este tipo.

Los sistemas de limpieza para calderas de potencia media hasta 1000 kW son similares a los sistemas para calderas de agua caliente sanitaria. En este caso, el agua tratada se utiliza tanto para el llenado del circuito de la caldera como para la reposición. Para las calderas modernas, el volumen de relleno no suele superar los 1,5 m3 / h. Para calderas de agua caliente con una capacidad de 500-1000 kW, como regla general, es necesario usar reactivos para el tratamiento dentro de la caldera. Tradicionalmente, las estaciones de dosificación automática se utilizan para introducir un reactivo en agua previamente preparada y reactivos para la unión de oxígeno (sulfito o bisulfito de sodio), ajustando el pH (hidróxido de sodio o fosfato trisódico). Este enfoque requiere varias estaciones de dosificación, soluciones cuidadosamente preparadas y un control constante de la concentración de las sustancias dosificadas. En este caso, el control de la dosificación consiste únicamente en medir el pH del agua de la caldera.

La limpieza de las calderas de agua caliente industriales es más desafiante. Por lo tanto, dependiendo de los requisitos de dureza del agua tratada, se pueden utilizar tanto sistemas de ablandamiento de una etapa como de dos etapas. Al mismo tiempo, el equipo para el tratamiento químico del agua debe garantizar la alimentación continua del circuito de calentamiento de agua, y el flujo de trabajo del agua tratada puede variar en un amplio rango y se determina para cada sala de calderas individualmente. Un esquema de preparación típico consiste en filtración mecánica, una etapa de desferrización, ablandamiento o purificación compleja (cuando se usa en la 1.a etapa de limpieza compleja, no hay necesidad de una etapa de desferrización) en la 1.a etapa y ablandamiento en la 2.a etapa, finalizando con desaireación y ajuste de pH. En el caso de las calderas industriales de agua caliente, se pueden utilizar tanto métodos físicos de desaireación y ajuste de pH (desaireadores de vacío o de membrana) como químicos (dosificación de reactivos).

Tratamiento químico de agua para calderas de vapor.

A diferencia de las calderas de agua caliente, las calderas de vapor tienen un proceso de evaporación continuo. Las pérdidas de vapor en los sistemas de generación de vapor son inevitables, por lo que es necesario reponerlos constantemente con agua tratada químicamente. Las impurezas que ingresan a la caldera con líquido tratado químicamente se acumulan continuamente, por lo tanto, el contenido de sal en la caldera aumenta constantemente. Para evitar la sobresaturación del agua de la caldera, parte de ella se reemplaza con agua purificada químicamente mediante purgas continuas y periódicas. Por lo tanto, se hace necesario reponer el circuito con agua purificada en un volumen suficiente para compensar el agua de purga y el vapor. Obviamente, cuanto mayor es la calidad del agua tratada, menos impurezas se introducen en el sistema y menor es la cantidad de purga, lo que significa que mayor es la calidad del vapor y menor el consumo del portador de energía.
Los requisitos más estrictos se imponen al agua utilizada en los sistemas con una caldera de vapor, que generalmente se dividen en dos grupos de acuerdo con el tipo de agua: para el agua de alimentación (Tabla 3) y la caldera (Tabla 4).

Cuadro No. 3 Requisitos básicos para la calidad del agua de alimentación.

Presión de trabajo (bar)
pH a 25 ° C
Dureza total (mEq / l)


Hierro total (mg / l)
Cobre (mg / L)
Oxidabilidad del permanganato (mgO 2 / l)
Conductividad eléctrica a 25 ° С (μS / cm)	≤5% del límite valores del agua de la caldera

Cuadro No. 4 Requisitos básicos para la composición del agua de la caldera.

Al elegir un esquema de tratamiento de agua, el criterio determinante es también la cantidad de purga continua de la caldera, que se calcula y depende de la calidad de la limpieza, la proporción de retorno de condensado y el tipo de caldera. La cantidad de purga continua de la caldera está estandarizada por SNiP para las plantas de calderas. Por ejemplo, para calderas equipadas con calderas de vapor con una presión de menos de 14 bar, la purga no debe exceder el 10%, y para calderas con una presión de funcionamiento de hasta 40 bar - 5%.

Dependiendo del valor estimado de purga y salinidad de la fuente de agua, se decide la elección del esquema de preparación. Con baja salinidad, es suficiente utilizar sistemas de dos etapas de tratamiento complejo y ablandamiento, similares a los de Una caldera de agua caliente En caso de alta salinidad, se requerirá una tecnología combinada, que incluya las etapas de descalcificación o limpieza compleja de desmineralización por ósmosis inversa.

Si el valor de purga calculado excede el estándar, se debe reducir la salinidad del agua tratada químicamente, es decir, se debe elegir un esquema que incluya una etapa de desmineralización. De lo contrario, es necesario utilizar un esquema de ablandamiento de dos etapas. Cabe señalar que cuanto mayor es el valor de purga continua, mayores son los costos de calefacción, es decir, el consumo de portador de energía y los costos de preparación del agua aumentan (aumenta la frecuencia de regeneración y, como consecuencia, aumenta el consumo de cloruro de sodio). Además, una gran purga continua requiere una gran inversión de capital en los componentes de la caldera de vapor. Desde el punto de vista de la viabilidad económica de la elección del tratamiento químico, el esquema de ablandamiento profundo basado en tecnologías de baromembranas resulta más rentable. La esencia de los métodos de baromembrana consiste en hacer pasar agua a través de membranas semipermeables que atrapan impurezas de diversas composiciones. Actualmente se considera uno de los esquemas de desmineralización más progresivos una tecnología que incluye las etapas de ultrafiltración, desmineralización por ósmosis inversa y electroionización. La etapa de ultrafiltración se utiliza para eliminar sólidos en suspensión, impurezas coloidales, parte de impurezas orgánicas (materia orgánica de alto peso molecular), así como para eliminar bacterias, algas y otros microorganismos cuyo tamaño supere las centésimas de micra. En esencia, la ultrafiltración es análoga a la coagulación en clarificadores y la purificación en filtros mecánicos, sin embargo, carece de las desventajas inherentes a la tecnología por lotes. Entonces, las principales ventajas de las plantas de ultrafiltración son:

No es necesario mantener una economía de cal: cuando se operan plantas de ultrafiltración, solo se requiere el lavado con ácido periódico y alcalino de los módulos, sin embargo, la cantidad de reactivos es diez veces menor que en la tecnología de intercambio iónico;
No es necesario el cumplimiento preciso de los parámetros tecnológicos (temperatura, pH, caudal), como lo requiere el funcionamiento de los clarificadores. Al mismo tiempo, la calidad de la limpieza se mantiene constantemente alta y no depende de las condiciones de funcionamiento o del factor humano;
Reducción significativa (2-4 veces) de las áreas de producción para la colocación de equipos principales y auxiliares;
Facilidad de operación, la capacidad de automatizar el proceso.

En la industria, la ultrafiltración comenzó a usarse en los años 90 del siglo pasado y ahora se considera el método más eficaz de purificación mecánica del agua, especialmente como pretratamiento del agua en tecnologías de baromembranas.

Actualmente, existen varios tipos de membranas de ultrafiltración, que se diferencian tanto en las características tecnológicas como en los materiales utilizados. Las más progresivas desde el punto de vista de funcionamiento son las membranas que funcionan según el principio de filtración de exterior a interior, lo que permite el uso de lavado de agua-aire para la eliminación intensiva de las impurezas filtradas. Entre los materiales, se da preferencia a las membranas hidrófilas hechas de polímeros mecánicos y químicamente resistentes (por ejemplo, fluoruro de polivinilideno hidrofilizado CH-PVDF).

En la etapa de desmineralización por ósmosis inversa, las impurezas disueltas en ella se eliminan del agua. Dependiendo de la calidad de limpieza requerida, se utiliza un esquema de una o dos etapas. Como regla general, la salinidad residual después de la primera etapa es de 5-20 mg / l, que corresponde a la calidad del agua después de la primera etapa de ionización de H / OH. Si se requiere una desmineralización más profunda, se utiliza una segunda etapa.

Una característica importante de la aplicación del método de ósmosis inversa en las tecnologías de preparación para la ingeniería energética es un conjunto de medidas destinadas a mantener un rendimiento suficiente de los elementos de la membrana durante su funcionamiento. El deterioro de la permeabilidad de la membrana, observado durante la limpieza de casi cualquier origen, está asociado con la formación de depósitos de diversa naturaleza en su superficie: partículas coloidales y en suspensión, sedimentos inorgánicos, grandes moléculas orgánicas, así como la actividad de microorganismos, por lo que el La membrana sirve como un sustrato favorable. Los efectos anteriores pueden evitarse si se cumplen tres condiciones: un tratamiento preliminar del agua adecuado, un lavado regular y de alta calidad de los elementos de la membrana y el uso de reactivos especiales: antiincrustantes. Los antiincrustantes previenen el crecimiento de cristales de compuestos poco solubles en la superficie de la membrana. La mayoría de los antiincrustantes modernos son mezclas de varios ingredientes activos. La principal ventaja de los antiincrustantes modernos es la alta eficiencia de prevenir la deposición de la mayoría de los compuestos escasamente solubles de calcio, magnesio, hierro, manganeso y silicio en un amplio rango de pH, temperaturas y composiciones de agua. Los antiincrustantes modernos son muy activos incluso en pequeñas dosis de 2-5 g / m3. Resumiendo lo anterior, podemos destacar las principales ventajas de la desmineralización por ósmosis inversa:
Fiabilidad excepcional del método, lo que resulta en estabilidad alta calidad agua desmineralizada independientemente de las fluctuaciones estacionales en la calidad de la fuente de agua, los parámetros tecnológicos y el factor humano;
Alta eficiencia económica: reemplazar la primera etapa de desmineralización por intercambio iónico con ósmosis inversa permite reducir la necesidad de ácido y cáustico en un 90-95%, que es muchas veces más costoso que el aumento de los costos asociados con el consumo de energía;
En cuanto a sistemas de ultrafiltración, reducción de áreas de producción y automatización de procesos tecnológicos;
El tratamiento en caldera merece especial atención en la preparación de agua para calderas de vapor, cuyas principales tareas son:

Protección contra la corrosión del equipo de calderas;
Ajustes de PH;
Protección del tracto de vapor condensado de la corrosión por dióxido de carbono;
Prevención de la formación de incrustaciones en caso de fallas en el tratamiento del agua.

El esquema tradicional de corrección química de la composición del agua requiere el uso de varios reactivos, los cuales deben inyectarse en diferentes puntos, observando estrictamente los volúmenes de dosificación y controlando el contenido de cada componente del sistema. Por un lado, se siente atraído por el bajo precio y la disponibilidad de dichos reactivos, por otro lado, muestra prácticamente sus importantes inconvenientes: la complejidad de brindar una protección completa de las superficies, el uso de varias estaciones de dosificación, un aumento de sal contenido, alto consumo de reactivos y la necesidad de controles y ajustes constantes y laboriosos.
El enfoque moderno del problema de la corrección química del agua para calderas de vapor es el uso de reactivos complejos basados en aminas formadoras de película. Estos reactivos son al mismo tiempo:

Corregir el pH de la alimentación, el agua de la caldera y el condensado;
Forme una película protectora en la superficie del colector de agua de alimentación, la caldera y la línea de condensado;
Evita la formación de sedimentos en el sistema;
Pasan parcialmente a la fase de vapor y protegen la ruta del vapor condensado de la corrosión por dióxido de carbono ajustando el pH del condensado.

El reactivo de acción compleja contiene poliaminas de alto peso molecular, polímeros dispersantes y aminas neutralizantes. Todos los componentes son orgánicos, por lo que la salinidad del agua de la caldera no aumenta. Las aminas formadoras de película bloquean el crecimiento de cristales en las superficies de transferencia de calor, lo que da como resultado la formación de precipitados amorfos que evitan que los polímeros dispersantes se adhieran a la superficie. Posteriormente, el sedimento se elimina fácilmente con lavados periódicos. Las aminas neutralizantes funcionan como inhibidores de la corrosión: se unen al dióxido de carbono y proporcionan un pH seguro. La película de poliamina formada en las superficies es repelente al agua; por lo tanto, el uso de dicho reactivo protege directamente las tuberías y no simplemente corrige la composición del líquido.

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