Личный кабинет
8 (495) 009 63 84
8 (967) 249 39 98
Заказать звонок

Оценка жесткости воды - проблемы и пути решения

Жесткость воды - определенное свойство воды, которое связывают с растворенными в ней соединениями магния и кальция, то есть наличием в воде катионов этих элементов (при повышении температуры соли этих металлов выпадают в осадок и образуют весьма прочные отложения). Жесткость воды во многом определяет пригодность воды для использования как промышленных, так и в бытовых целях. Возникновением накипи мы «благодарны» именно жесткой воде.

Жесткость воды принято исчислять суммой миллимолей ионов кальция и магния на 1 литр воды (ммоль/л). 1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Величина 1 ммоль/л говорит о содержании в 1 литре воды 20,04 мг/л кальция либо 12,1 б мг/л магния. Для удобства пользуются величиной мг-экв/л, которая соответствует моль/м3. Кроме того, в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm карбоната кальция.

Выделяют 2 типа жесткости воды:

  • временная – карбонатная жесткость, обусловлена присутствием на ряду с кальцием, магнием и железом гидрокарбонатных анионов;
  • постоянная – некарбонатная жесткость, характеризуется присутствием сульфатных, нитратных и хлоридных анионов, соли кальция и магния которых прекрасно растворяются в воде;
  • общая жесткость определяется как суммарная величина наличия солей магния и кальция в воде, то есть суммой карбонатной и некарбонатной жесткости.

Принято классифицировать жесткость воды следующим образом:

  • мягкая вода – жесткость 3,0 мг-экв/л и более
  • средняя жесткость – от 3,0 до 6,0 мг-экв/л
  • жесткая вода – свыше 6,0 мг-экв/мл.

Причиной жесткости воды является подземные залежи известняков, гипса, доломитов, которые растворяются в подземных водах, а также отчасти, других процессов растворения и выветривания горных пород. Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость воды, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды.

В целом, жесткость поверхностных вод меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).

Приемлемость жесткости воды для питьевых нужд зависит от конкретных местных условий. Порог вкуса для иона кальция находится в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния - значительно ниже (в отдельных случаях приемлема вода жесткостью в 10 мг-экв/л). Жесткая вода имеет горьковатый вкус и негативно воздействует на органы пищеварения, органолептические свойства воды отвечают низкому уровню.

Однако мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость и может, в зависимости от значения рН и других параметров влиять на коррозионную активность водоводов (в данном случае повышать их устойчивость и работоспособность). В теплотехнике в некоторых случаях проводят специальную химподготовку воды с целью достижения оптимального и эффективного соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

Умягчение воды

Умягчением воды называют процесс удаления ионов Ca2+ и Mg2+. Общая жесткость воды определяется суммарной эквивалентной концентрацией ионов кальция и магния.

Для численного выражения жесткости воды в большинстве случаев используют мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр).

По величине жесткости различают воду мягкую (до 2 мг-экв/л), средней жесткости (2–10 мг-экв/л) и жесткую (свыше 10 мг-экв/л).

Вода для промышленных целей (пищевая промышленность, электроэнергетика) проходит очистку от солей жесткости до норм и ГОСТов для данного производства. К примеру, для водочного производства установлена предельная жесткость 0,2 мг-экв/л, для производства соков −0,7 мг-экв/л. Вода же, используемая в электроэнергетике, требует глубокого обессоливания. В таких случаях используют цепочку катионитных и анионитных фильтров с последующей декарбонизацией и полного обессоливания на фильтрах смешанного действия.

В бытовых условиях использование воды повышенной жесткости приводит к зарастанию нагревательных элементов отопительных котлов и бойлеров карбонатами. Вы и сами не раз становились свидетелями этого процесса, очищая накипь в чайнике. По нормам ВОЗ оптимальной жесткостью питьевой воды считается 1–2 мг-экв/л. Средняя жесткость для Москвы и Московской области приблизительно равна 5 мг-экв/л. Следовательно, наша вода нуждается в очистке от солей жесткости, или, другими словами, умягчении воды.

Наиболее простой и экономичный способ очистки от солей жесткости – ионный обмен. Производительность установок определяется их размером и содержанием ионообменной смолы. В качестве регенерирующего агента используют 6–12% раствор хлорида натрия – поваренной соли. При проведении регенерации противотоком значительно улучшается качество регенерации. Регенерация может производиться по истечению времени или после пропуска определенного количества очищенной воды.

Наши специалисты проводят грамотный подбор оборудования для очистки воды и умягчения воды. Из анализа воды определяется содержания солей жесткости, после чего мы сможем предложить Вам именно то оборудование, которое оптимально лучше.

Схема подключения и принцип работы фильтра умягчения

Исходная вода подается на фильтр (1) очистки от механических примесей. Песок, частицы ржавчины и другие крупные нерастворимые частицы удаляются на этой стадии с целью уменьшения риска повреждения клапанов блока управления фильтром умягчения, а также для уменьшения вероятности снижения эффективной емкости ионообменной смолы.

Далее вода направляется на стадию умягчения воды и доочистки от остаточного железа. Фильтр умягчения воды состоит из корпуса (3), заполненного ионообменной смолой, автоматического блока управления и бака-солерастворителя (2).

Умягчение воды на установке осуществляется методом ионного обмена на натрий-катионитной смоле. Частицы ионообменной смолы представляет собой нерастворимые высокомолекулярные соединения в виде шариков диаметром меньше миллиметра. Наличие у молекул смолы функциональных ионогенных групп обуславливает способность последней вступать в реакции обмена с ионами раствора. При фильтровании исходной воды через слой ионообменной смолы происходит замещение ионов кальция и магния, находящихся в воде, на ионы натрия функциональных групп смолы.

В процессе работы фильтра ионнообменная смола постепенно насыщается ионами кальция, магния. Для восстановления способности смолы умягчать воду, смолу необходимо прорегенерировать раствором поваренной соли. Во время регенерации смола отдает в раствор накопленные соли кальция и магния, и забирает из раствора соли натрия, переходя таким образом в исходное рабочее состояние.

Необходимая для приготовления регенерирующего раствора таблетированная поваренная соль находится в баке-солерастворителе (2).