U ovoj knjizi autor objašnjava kako postižemo napojnu i rashladnu vodu sa osobinama koje traže termička postrojenja različitih sistema i kapaciteta do najviših parnih pritisaka. Ujedno daje teoretska i praktična uputstva kako bismo, u interesu što bržeg razvoja naše privrede, sa najmanjom mukom iskoristili dosadašnja postignuća domaće, kao i inostrane prakse.

Pošto je i ovde lakše sprečiti nego lečiti, mora radno kao i nadzorno osoblje termičkih postrojenja raspolagati potrebnim teoretskim i praktičnim znanjem. Neminovno je, dakle, da se udubimo u ovu zamašnu i ujedno prilično komplikovanu stručnu granu, kako bismo mogli obezbediti sa izvesnom sigurnošću nesmetan rad sa parnim postrojenjima, te pravovremeno sprečiti opasne havarije n interesu svih nas.

Beograd, 1962. godine.
Inž. Gvidon Gulič

Sadržaj

Predgovor
Uvod

I Osnovni pojmovi

1) Tvrdoća vode — pojam milivala i ekvivalenta 1°n
2) Gustina i specifična težina kotlovske vode
3) pH-vrednost vode
4) Grubo dispersne i koloidne primese
5) Električna provodljivost

II Sirova voda

1) Površinska sirova voda
2) Dubinska i bunarska sirova voda
3) Pijaća voda

III Filtriranje grubo dispersnih materija

IV Koagulacija i filtriranje, kao i adsorpcija koloida

1) Koagulacija
2) Adsorpcija filtriranjem kroz aktivni ugalj

V Izdvajanje ulja iz kondenzata

1) Izdvajanje ulja pomoću aktivnog uglja
2) Izdvajanje ulja u bazenima, odnosno u višestepenim filtrima
3) Hemijsko izdvajanje ulja
4) Izdvajanje ulja iz kondenzata klipnih mašina

VI Štetan uticaj šećera u napojnoj vodi

VII Izlučivanje agresivne ugljene kiseline sirove vode

1) Izlučivanje ugljen-dioksida u atmosferskim izlučivačima
2) Izlučivanje ugljen-dioksida filtracijom kroz mermer
3) Izlučivanje ugljen-dioksida filtracijom kroz magno-masu
4) Izlučivanje ugljen-dioksida dodatkom gašenog kreča ili sode

VIII Izlučivanje gvožđa i mangana dubinskih voda

1) Izlučivanje gvožđa u otvorenim postrojenjima
2) Izlučivanje gvožđa u zatvorenim postrojenjima
3) Izlučivanje mangana filtriranjem
4) Izlučivanje mangana u katjonskim izmenjivačima

IX Omekšavanje sirove vode obaranjem

1) Izlučivanje soli zagrevanjem
2) Izlučivanje karbonatne tvrdoće pomoću sumporne kiseline
3) Izlučivanje karbonatne tvrdoće pomoću kreča (spiraktora)
4) Omekšavanje sirove vode pomoću amonijačne sode
5) Omekšavanje kaustičnom sodom sa returnom kotlovskom vodom
6) Omekšavanje sirove vode pomoću kreča i sode
7) Omekšavanje sirove vode trinatrijum-fosfatom

X Omekšavanje sirove vode jonskim izmenjivačima

1) Gradnja izmenjivača
2) Montaža izmenjivača
3) Dimenzionisanje izmenjivača
4) Rad sa izmenjivačima
5) Regeneracija izmenjivača

XI Isparivači i pretvarači pare

XII Hemijsko izlučivanje kremenove kiseline

Izlučivanje kremenove kiseline obaranjem
Izlučivanje kremenove kiseline pomoću jonskih izmenjivača

XIII Uticaj kremenove kiseline u kotlovskoj vodi

XIV Sprečavanje obrazovanja, kao i odstranjivanje postojećeg silikatnog i sulfatnog kamenca pomoću trinatrijum-fosfata

XV Kakvoća kotlovske vode u kotlovima s vodenim cevima

XVI Izlučivanje rastvorenih plinova u vodi

XVII Rashladna voda

1) Priprema rashladne vode
2) Oštećenje rashladnih postrojenja

XVIII Karakteristike napojne i kotlovske vode

XIX Kontrola napojne, kotlovske i rashladne vode za vreme rada

XX Hemijska kontrola vode, pribor i hemikalije

1) Uzimanje proba
2) Određivanje tvrdoće sirove, napojne i kotlovske vode
3) Određivanje fenolftalein i metiloranžne alkaličnosti i uticaj ovih vrednosti na prirodu ispitane vode
4) Direktno određivanje magnezijum tvrdoće
5) Kolorimetrično određivanje fosforne kiseline u vodi
6) Određivanje kremenove kiseline u vodi
7) Određivanje pH-vrednosti
8) Određivanje slobodne ugljene kiseline
9) Određivanje kiseonika u vodi

A Postupak pri kontroli sirove vode
B Postupak pri kontroli termički degazirane vode
C Postupak pri hemijski degaziranoj vodi pomoću natrijum-sulfita

10) Određivanje gustine kotlovske vode u stepenima °Be
11) Određivanje sadržine organskih koloida
12) Određivanje električne provodljivosti vode
13) Ispitivanje krečne vode i krečnog mleka

XXI Sredstva za sprečavanje stvaranja tvrdog kamenca u kotlovima

XXII Hemijsko čišćenje unutrašnjosti parnih postrojenja

XXIII Luženje (dekapiranje) novih parnih kotlova

XXIV Razjedanja unutrašnjosti parnih postrojenja

Uvod

Voda koju upotrebljavamo u parnim postrojenjima, a naročito napojna voda parnih kotlova viših pritisaka, mora biti besprekorna u svakom pogledu. To znači da ne sme sadržati veće količine škodljivih plinova koji najedaju kotlovske limove, ni soli od kojih se obrazuje mulj i kamenac, usled čega se smanjuje prolaz toplote sa svim posledicama.

Tamo gde se ne raspolaže dobrom vodom moramo je filtrirati, odnosno hemijski očistiti mutnu ili zagađenu sirovu vodu, pa čak i destilirati, što zavisi od raznih okolnosti.

Napojna voda mora biti utoliko čistija, ukoliko je manji sadržaj kotlovske vode prema količini proizvedene pare, ukoliko je veće specifično isparavanje grejne površine i pritisak, i najzad ukoliko je komplikovanija kotlovska konstrukcija, jer je tada teže čišćenje pojedinih delova kotlovskog postrojenja.

Pritisak pare raste sa temperaturom kotlovske vode. Ukoliko je veći parni pritisak, utoliko mora biti bolja i napojna voda. Sa pritiskom i temperaturom rastu ujedno i hemijski uticaji štetnih primesa napojne vode na limove parnih kotlova. Ujedno ograničeni prolazi toplote prouzrokuju brže prekoračenje one temperature koja podupire njihovo oštećenje. Tako zapažamo da su, na primer, parni kotlovi sa plamenim cevima jednostavnog oblika i velikim sadržajem kotlovske vode, kao i umerenim isparavanjem, malo osetljivi u pogledu kakvoće napojne vode. Suprotno je pri ozračenim parnim kotlovima visokog pritiska i kapaciteta, koji zahtevaju besprekornu napojnu vodu. Prema tome važi pravilo da napajamo manje osetljive parne kotlove srazmerno mekom sirovom vodom, odnosno hemijski očišćenom vodom; dok osetljive kotlove napajamo isključivo potpuno omekšanom vodom, odnosno kondenzatom.

Kotlovi najviših pritisaka dobivaju napojnu vodu iz koje su izlučene sve soli i ostale primese koje prouzrokuju oštećenja kotlovskih limova, odnosno štetnu koncentraciju proizvedene pare.

I Osnovni pojmovi

1) Tvrdoća vode — pojam milivala i ekvivalenta 1°n

Tvrdoću vode sačinjavaju razne molekularne primese, koje imaju katjone kalcijuma i magnezijuma koji su elektropozitivni. Ovi katjoni se vezuju sa elektro negativnim anjonima u mineralne soli, koje u glavnom stvaraju gore pomenutu tvrdoću vode.

Tvrdoću vode određujemo po pravilu u nemačkim stepenima. Jedan nemački stepen tvrdoće sa oznakom Fn odgovara sadržaju 10 mg pečenog kreča na 1 lit. vode.

Razlikujemo karbonatnu tvrdoću sa oznakom K, nekarbonatnu tvrdoću sa oznakom N, kao i ukupnu tvrdoću vode sa oznakom U = K + N.

Karbonatnu tvrdoću sačinjavaju mineralne soli kalcijum-bikarbonata, magnezijum-bikarbonata i magnezijum-karbonata, koji se delimično rastvara u vodi.

Nekarbonatnu tvrdoću sačinjavaju kalcijum-sulfat ili gips, magnezijum-sulfat, kalcijum-hlorid, magnezijum-hlorid, kalcijum-silikat i magnezijum-silikat.

S obzirom na ukupnu tvrdoću, vode se dele na:

• vrlo mekane, sa tvrdoćom U = 0— 4 °n
• mekane, sa tvrdoćom 4— 8 °n
• srednje tvrde, sa tvrdoćom 8—12°n
• prilično tvrde, sa tvrdoćom 12—18 °n
• tvrde, sa tvrdoćom 18—30°N
• i jako tvrde, sa tvrdoćom preko 30°n

Sa određivanjem tvrdoće vode upoznaćemo se kasnije.

Težinu miligram ekvivalenta sa oznakom mval/1 određujemo prema atomskoj težini različitih hemikalija, vodeći računa o njezinoj valenci.

Na primer, ima pečeni kreč CaO molekularnu težinu 56, a pošto je dvovalentan iznosiće njegov miligram ekvivalent 56/2 = 28. Na sličan način miligram ekvivalent za aluminijum-sulfat Al2(SO)3 koji je trovalentan iznosi 57, te za sulfat gvožđa Fe(SO4) koji upotrebljavamo kao koagulante sirove vode 76, pošto je gvožđe ovde dvovalentno.

Pošto je ekvivalent nemačkog stepena tvrdoće 10 mg/l CaO, dok je njegov miligram ekvivalent 28, podelićemo miligram ekvivalenta sa 2,8 kako bismo dobili njezine ekvivalente tvrdoće. U narednoj tablici 1 sakupljeni su ekvivalenti za 1°n hemikalija koje mogu poslužiti za omekšavanje vode ujedno sa oznakom njihove molekularne težine.

Tablica 1.

–	Oznaka	mol. tež.	Ekv. l°n
Tvrdoća vode
Kalcijum-sulfat (gips)	CaS04	136	24,3
Kalcijum-bikarbonat	Ca(HC03)3	162	28,9
Kalcijum-karbonat, krečnjak	CaC03	100,5	17,8
Kalcijum-hlorid	CaCl2	111	19,8
Magnezijum-sulfat	MgS04	120,5	21,4
Magnezijum-hlorid	MgCl2;	95	17,0
Magnezijum-bikarbonat	Mg(HCO3)2	146	26,1
Magnezijum-karbonat	MgC03	84	15,0
Alkalije
Natrijum-hidroksid, kaustična soda	NaOH	40	14,3
Kalcijum-oksid, pečeni kreč	CaO	56	10,0
Kalcijum-hidroksid, gašeni kreč	Ca(OH)2	74	13,2
Magnezijum-oksid	MgO	40	7,19
Amonijak	NH3	17	6,0
Amonijum-hidroksid	NH4OH	35	12,5
Kiseline
Sona kiselina	HCl	36,5	13,0
Sumporna kiselina	H2SO4	98	17,5
Ugljena kiselina	H2CO3	62	11,0
Ugljen-dioksid	co2	44	7,86
Salpetrova kiselina	HNO3	63	22,5
Kremenova kiselina	Si02	60	10,7
Soli
Natrijum-hlorid, kuhinjska so	NaCl	58,5	20,9
Natrijum-bikarbonat	NaHC03	84	30,0
Natrijum-karbonat, amonijač. soda	Na2C03	106	18,9
Natrijum-sulfat	Na2S04	142	25,3
Trinatrijum-fosfat (komercij.)	Na3PO4 10 H2O	344	41,0

2) Gustina i specifična težina kotlovske vode

Prema prirodi pojedinih soli u kotlovskoj vodi odgovaraju jednom stepenu Baume sa znakom l°Be sledeće količine u 1 litru vode:

NaCl	10.000 mg/1
Na2SO4	8.000 mg/1
Na2CO3	7.000 mg/1
NaOH	6.000 mg/1

Aproksimativno računamo da 10.000 mg/1 soli odgovara gustini 1°Be mada to prema gornjim podacima nije ispravno. Kako se određuje gustina kotlovske vode u praksi, proučićemo u zasebnom odeljku.

Sa poznatom gustinom određene kotlovske vode dobijamo ujedno i njezinu specifičnu težinu upotrebom jednačine:

γ = 144,3 / 144,3 — °Be kg/l

3) pH-vrednost vode

Ova vrednost prikazuje koncentraciju vodonikovih jona u ispitanoj vodi. U čistoj vodi raspada naime samo 10″14 g jona na litar vode sa temperaturom + 23°C u elektropozitivne katjone H i elektronegativne anjone OH. Ako je broj katjona jednak broju anjona u jednoj molekuli vode — voda je neutralna. Naprotiv, imaju jako kisele vode koje sadrže osim mineralnih kiselina i ugljen-dioksid pH-vrednost ispod 4. Vode sa pH =4—8 sadrže bikarbonate i slobodan ugljen- dioksid, a vode sa pH S: 8 su alkalične. Slika 1 prikazuje podelu vode prema p//-vrednosti, a kasnije ćemo proučiti ispitivanje ove vrednosti u praksi.

(OH-)	10-14	10-13	10-12	10-11	10-10	10-9	10-8	10-7	10-6	10-5	10-4	10-3	10-2	10-1	100
H+	100	10-1	10-2	10-3	10-4	10-5	10-6	10-7	10-8	10-9	10-10	10-11	10-12	10-13	10-14
pH	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
voda	jako kisela				slabo kisela			neutralna	slabo alkalično		jako alkalična
sadr.	jake min. kiseline (ev. i CO2)				CO2 i bikarbonati				fenolftalein-alkalične vode

4) Grubo dispersne i koloidne primese

Ove materije nisu rastvorene u vodi. Razlikujemo grubo dispersne sa veličinom od 0,1 p koje plivaju, lebde ili tonu u vodi, prema specifičnoj težini osnovnog materijala, kao i ultramikroskopske koloide. Ove delimo na suspenzije, tj. koloidno podeljene čvrste materije u tečnosti, odnosno emulzije koje su tečne prirode. Ovamo brojimo humine, ulja, masnoće, kremenovu kiselinu, razne želatine, alko- hole i slično, kao i razne metale i njihove spojine.

Grubo dispersne materije organske i anorganske prirode otklanjamo filtracijom, a koloidne primese, bilo organske ili anorganske, hemijskim obaranjem. Kasnije ćemo proučiti određivanje sadržine organskih koloida pomoću kalijum- permanganata.

5) Električna provodljivost

Vode, iz kojih su potpuno izlučene soli, odnosno i kondenzate, ne možemo karakterisati pomoću hemijskih metoda, pošto imaju vrlo malo rastvorenih materija. Zato ih karakterišemo određivanjem njihove električne provodljivosti.

Specifični električni otpor u omima sa oznakom w dobivamo jednačinom:

w = R q / h Ω cm

gde je: R = električni otpor kontrolisane vode u omima,
q — presek vodenog stuba u cm2,
h = visina vodenog stuba u cm.

Recipročna vrednost specifičnog električnog otpora izražava specifičnu provodljivost sa znakom x, dakle:

Χ = 1/ω cm-1

Kao jedinicu električne provodljivosti upotrebljavamo u praksi pojam simens, i to recipročnu vrednost otpora u omima, odnosno milioniti deo simensa, dakle mikrosimens.

Prema tome je:

1 mikrosimens = 10^-6 / Ω m = 1 pe S/cm = 10^-6 S

Električna provodljivost datog rastvora zavisi od količine i prirode rastvorenih jona, kao i od temperature kontrolisanog rastvora. Najčistija voda ima električnu provodljivost, koja iznosi kod temperature I8 C tačno 0,038 ii S /cm, i to usled sadržine H i OH jona, čije količine se menjaju sa temperaturom.

Ako se u čistoj vodi nalaze druge materije, povećava se ujedno i električna provođfivost — na grubo proporcionalno sa koncentracijom. Za brzo određivanje električne provodljivosti, računaćemo u praksi sa sadržinom kuhinjske soli, za koju važi kod temperature 20°C odnos

1 μ S /cm = 0,5 mg/1 NaCl

Tako izbegavamo uticaj pojedinih vrsta rastvorenih soli, koje imaju različite električne provodfivosti.

II Sirova voda

1) Površinska sirova voda

Najčistija, a ujedno i najmekša prirodna voda je kišnica. Ipak i ona sadrži manje količine prašine, vazduha, ugljen-dioksida i amonijaka, a prilikom oluja još i ozona, i azotne kiseline. Inače kišnica ne sadrži nikakvih soli kalcija i magnezija, koje stvaraju tvrdoću vode, zato ne može da taloži kamenac na zidovima kotlovskih limova, niti mulj u kotlovskoj vodi.

Sličnog karaktera su samo rečne vode iz šumskih područja. Ove su mekane i kiselog karaktera, organski čiste i nemaju mineralno povezanog gvožđa. Naprotiv u ostale rečne vode sa terena ulaze, kao i ujedno sa otpadnim vodama varoši i brojnih industrija, organske i anorganske materije, koje povećavaju naizmenično tvrdoću rečne vode i to recipročno sa količinom padavina.

Prilikom poplava rečna voda se zamuti u takvoj meri da se ne može potpuno razbistriti ni filtriranjem. Ovom prilikom preuzima i znatne količine silikatnih suspenzija. Ako pomenemo još činjenicu da su količine kremenove kiseline i ostalih štetnih primesa rečnih voda preko cele godine vrlo različite, postaje jasno da moramo bar godinu dana kontrolisati kakvoću rečne vode pre no što je primenimo za napajanje parnih kotlova. Pa i kasnije neminovna je stalna kontrola njezinih osobina.

Sirove vode prirodnih i veštačkih jezera imaju manje štetnih organskih materija no rečne vode, a ujedno je njihova kakvoća stabilnija. Morska voda se retko upotrebljava za pripremu napojne vode parnih postrojenja.

2) Dubinska i bunarska sirova voda

Kišnica ponire u zemlju gde postepeno menja svoje osobine. Zbog raznih fizikalnih i bioloških procesa u zemlji ona preuzima velike količine ugljene kiseline, koju nosi sobom u dublje slojeve različitih stena. Pomoću pomenute ugljene kiseline, dotle meka voda preuzima od mineralija različite soli i to:

1. krečnjak, od kojeg voda dobija kalcijum-bikarbonat koji stvara karbonatnu tvrdoću,
2. dolomit, tj. kalcijum i magnezijum-karbonat; zato će voda koja ponire kroz dobmit, osim kalcijum-bikarbonata preuzeti i magnezijum-bikarbonat, koji takođe stvara karbonatnu tvrdoću.
3. voda koja ponire kroz stene gipsa rastvara izvesnu količinu kalcijum-sulfata koji stvara nekarbonatnu tvrdoću.

U dubljim slojevima, ugljen-dioksidom zasićena voda, preuzima još i razne silikate, sljube, hloride i metale koji se pridružuju eventualnoj huminskoj kiselini, a koju je preuzela kišnica prilikom proticanja kroz humus. Hloridi kalcijuma i magnezija stvaraju nekarbonatnu tvrdoću, a ostale primese otežavaju proizvodnju besprekorne napojne vode.

Tvrdoća, kao i sadržina ostalih soli dubinskih i bunarskih sirovih voda obično je konstantna, a zavisi od geološkog sastava slojeva kroz koje protiče. Usled filracionog dejstva terena obično je bistra i bez suspenzija. Često ima dubinska voda osim pomenute tvrdoće i ugljen-dioksid, gvožđene i manganske soli, kao i organske materije koje moramo pravovremeno otkloniti. Još manje se preporučuje dubinska voda sa sadržinom huminske kiseline, koja stvara u kotlovskoj vodi agresivne organske kiseline. Količina kremenove kiseline je u dubinskim vodama obično konstantna ali često obilna, što je naročito važno ako su u pitanju parni kotlovi visokog pritiska.

Dubinska voda ima obično niske temperature, zato se često upotrebljava i kao rashladna voda u kulama za hlađenje.

3) Pijaća voda

Ako nije na raspolaganju podesna sirova voda, ili ako su izdaci za njezinu pripremu obilni, upotrebićemo naročito za manja parna postrojenja u ovu svrhu pijaću vodu iz javnih vodovoda. Svakako moramo pri tome voditi računa o štetnim dodacima pijaće vode, kao npr. hlor, silikat, fosfat itd. koji otežavaju pripremu besprekorne napojne vode.

III Filtriranje grubo disperznih materija

Filtriranjem se otklanjaju iz sirove vode, kao i hemijski omekšane vode, sve one primese čija se specifična težina malo razlikuje od specifične težine vode. Dejstvo filtra je atheziono, te su, prema tome, efikasniji filtri sa većom površinom od onih koji se prostiru u dubinu. Međutim, filtracijski sloj ne sme biti suviše tanak, jer bi se time smanjila efikasnost filtriranja. Debeli filtracijski sloj vezuje više taloga a manje je osetljiv na promene opterećenja, osobito tamo gde nema naročitih reaktora, kao npr. pri omekšavanju vode trinatrijum-fosfatom bez reaktora u vidu cevi po sistemu Budenheim.

Filtriranje je potpuno samo kada se filtracijski sloj sastoji od materije koja se u vodi ne rastvara, kao na primer kremeni pesak, mermer, koks, antracit, lava i gvožđe.

U manjim kotlovnicama filtriranje se vrši tu i tamo i kroz drvenu vunu, mada ova nije podesna, jer oko 50% organskih materija prelazi iz nje u vodu. Da bi se ovaj nedostatak bar delimično otklonio, iskuvava se drvena vuna u 1 do 2% rastvora sone kiseline, čime se postižu nešto povoljniji rezultati. Filtriranje kroz drvenu vunu vrši se odozdo na gore, jer se na taj način koloidi drvene vune lakše izlučuju. Ovi filtri imaju i taj nedostatak što se ne mogu ispirati, nego se drvena vuna mora da obnovi.

Najbolje filtracijsko sredstvo je providan kremenov pesak, i to monokristalni, dok se višekristalni drobi i lakše rastvara u vodi. Poslednji je ponajviše neprovidan.

Kremeni pesak se pre punjenja filtra ponovo ispira i prosejava, ali se ne sme pri tome drobiti. Njegova nasipna težina iznosi u suvom stanju 1700, a u vlažnom 2000 kg/m3.

Filtri za hladno filtriranje traže kremeni pesak sa sledećim osobinama:

1. 5 kg kremenovog peska ne sme da izgubi posle dvosatnog žarenja sa temperaturom 775°C više od 10 mg težine.
2. 1 g kremenovog peska mućkamo zajedno sa 20 cm3 destilisane vode. Posle filtriranja dodajemo najpre razblaženu salpetrovu kiselinu, a kasnije još srebrni nitrat. Pri tome se ne sme pojaviti jača opalescencija destilisane vode.
3. 20 g kremenovog peska izmešamo sa 100 cm3 1,3 do 1,5 n sone kiseline. Smešu zagrevamo u vodnom rezervoaru sa returnim hlađenjem oko 4 časa uz češće mućkanje. Posle filtriranja isparavamo 50 cm3 filtrata, a ostatak žarimo sa temperaturom 775°C dva sata. Težina ostatka ne sme premašiti 10 mg.

Naravno, kremeni pesak kao i šljunak za filtre vruće ili alkalične vode mora imati još bolja svojstva.

Tamo gde je neminovan filtracijski materijal sa što manjom sadržinom kremenove kiseline upotrebićemo sa uspehom magno-materije čija sadržina kremenove kiseline je manja od 0,4%.

Magno-materije prodaju se pod raznim imenima. Poznate su materije Magno- Dol, Magno-Syn, Magno-P i druge magno mase, kao Akdolit, koje upotrebljavamo, osim za filtriranje još i za izlučivanje gvožđa i mangana.

1. Gore pomenute materije primenjujemo u filtrima ispred anjonskih izmenjivača kako bi se otklonile lebdeće materije i jonogeno rastvoreno gvožđe, od- nosno mangan uz istovremeno delimično neutralisanje kiseline.
2. Iza omekšivača, pomoću obaranja, kako bi se sprečilo ponovo preuzimanje kremenove kiseline.
3. Kao naknadni filter iza postrojenja za izlučivanje kremenove kiseline obaranjem.

U nastavku proučićemo gore pomenute magno-materije.

Magno-Dol dobijamo iz delimično pečenog sirovog dolomita pri temperaturi 450°C, kod koje se magnezijum-karbonat dolomita raspada u magnezijum- oksid i ugljen-dioksid. Kalcijum-karbonat počinje sa raspadanjem tek od temperature 800°C pa naviše, zbog čega postaje nepromenjen prilikom pomenutog deli- mičnog pečenja. Zbog toga Magno-Dol sadrži CaCO3 i MgO koji se ne rastvaraju u vodi.

Magno-Syn dobivamo sintetičkim putem iz dolomitnog praha.

Magno-P naprotiv fosfatiranjem površine zrna pre pomenutih magno-materija, a to se prema potrebi vrši tek na licu mesta i isključivo kod fosfatnog omekšavanja vode.

Magno-materije proizvodi npr. Magno Werk u Duisburgu, Akdolit Hans Borner u Dusseldorfu.

Magno-Syn ima zapreminsku težinu 1000 kgjtn3 i bolji je od Magno-Dol sa zapreminskom težinom 1200kg/m3 i zahteva ujedno i manju količinu filtracijske mase. Osim toga je porozniji od kremenovog filtra i zato sakuplja do 75% organskih materija, kao i veliki procenat kremenove kiseline sirove vode, naročito ako vodu prethodno dekremeniziramo pomoću dolomitnog mleka. Ovo mleko sadrži gašeni kreč sa magnezijum-oksidom.

Dekarbonizirana sirova voda, tj. voda čiju karbonatnu tvrdoću smanjujemo dodavanjem krečne vode ili dolomitnog mleka na l,5°n, ima iza Magno-Syn filtra oko 2,1°n karbonatne tvrdoće. Povećanje tvrdoće za 0,6’n nastaje zbog delimične rastvorljivosti krečnjaka magno filtera, što za sam proces omekšavanja nema bitnog značaja.

Težina Magno-Syn materijala iznosi aproksimativno oko 200 kg na m3 filtrata na čas, a raspodeljena je ovako:

• 20% težine ima zrno prečnika 4 do 6 mm
• 40% težine ima zrno prečnika 2 do 4 mm
• 40% težine ima zrno prečnika 0,5 do 2 mm

U nastavku dati su glavni parametri Magno-Syn i Magno-Dol materije kao i magno filtara.

Sastav pomenutih materija je sledeći:

71% CaCO3, 22% MgO, 3% MgCO3 i 4% ostatka.

Brzina filtracije iznosi kod otvorenih filtara v = 5 m /h, a kod zatvorenih ν = 10 m/h, računajući da visina filtracionog sloja magno filtara iznosi: h = = 0,7—1,3 m kod otvorenih, i h = 1,5—2,5 m kod zatvorenih filtara.

Brzina ispiranja iznosi ovde 20—30 m/h, količina vode 20—30 m3/h za svaki m2 preseka, a vazduha 60 m3/h.

Pri tome neka iznosi pritisak 0,3 do 0,5 at.

Specifično opterećenje u m3 filtrata na čas prema m3 magno materije pravićemo 3—5. Tako izađe otpor filtara koji iznosi na početku rada 1 m VS, a na kraju 3—5 m VS.

Slično magno-materiji ponaša se i pre pomenuti Akdolit.

Ispiranje ovih filtara vrši se slično kao kod kremenovih, koje ćemo u nastavku proučiti — s tom razlikom što magno filtri ne podnose nagle promene temperature. Prema tome, treba izbegavati ispiranje vrućeg filtra hladnom vodom, jer bi u tom slučaju trpela stabilnost zrna magno mase.

U poređenju sa kremenovim, glavno preimućstvo magno filtra je u činjenici da filtriranu vodu ujedno dekremeniziraju, dok se količina kremenovih soli u kremenovim filtrima povećava, a naročito kod viših temperatura i velikog alkaliteta vode.

Ovom prilikom skrećemo pažnju na činjenicu da se prema Saueru rastvorljivost kalcijum-silikata u sirovoj vodi menja sa temperaturom, tako da kod 0°C maksimalna silikatna tvrdoća iznosi 4,8°n. Ona se smanjuje ravnomerno sa temperaturom i kod 300°C iznosi još uvek 0,6°n tvrdoće. Ova tvrdoća odgovara 0,6 X x20,7= 12,4 mg/1. CaSiOa, prema tome više nego što iznosi dopuštena maksimalna količina kremenove kiseline za kotlovsku vodu kod temperature 300 ‘C.

Gore smo pomenuli i druga filtracijska sredstva koja za naše prilike nisu od većeg značaja. Navešću samo gvozdeni filtar koji je sastavljen od zrnastih otpadaka iz fabrikacije eksera i on je prvi put upotrebljen 1928. god. u Sloveniji na predlog autora ove knjige. Kako je sirova voda kao i hemijski očišćena po pravilu alkalna, to gvožđe ne korodira, već ostaje nepromenjeno. Osim toga, sloj gvozdenih otpadaka je vrlo otporan i mehanički, što nije slučaj kod ostalog filtracijskog materi- jala. Naravno, ovaj se materijal može primeniti samo za punjenje starih filtara koji se sada više ne upotrebljavaju.

Ovde je imao filtar sud sa sitom koje je nosilo filtracijski sloj. U sloju su se nalazili kraci slični grabuljama, koji su se pri ispiranju okretali oko vertikalne osovine. Ovaj način nije podesan za kremenova zrnca koja se tom prilikom drobe, zato ga nećemo tačnije proučavati.

Kod drugog načina filtriranja, koji se sada skoro isključivo primenjuje, ugrađena je ispod filtracijskog sredstva cevna mreža sa velikim brojem brizgaljki koje su ravnomerno raspoređene. Kroz ove brizgaljke propušta se prilikom povremenog čišćenja ukupne filtracijske mase velika količina vode za isplakivanje, ili, osim pomenute vode, i sabijen vazduh. Odstranjivanje taloga vrši se pomenutom vodom koja sobom nosi mulj. Pri ovom načinu ispiranja filtracijske mase ne nastaje drobljenje zrnaca, zbog čega se primenjuje i za manje otporni filtracijski materijal. Kako se konstruišu ovakvi filtri, prikazuju sledeće slike. Ovde imamo dva zatvorena i jedan otvoren filtar. Filtriranje kroz filtracionu masu može se obavljati u oba pravca, tj. na dole ili na gore. Osim toga postoji konstrukcija filtara kod kojih ulazi voda u oba pravca a izlazi pročišćena kroz drenažu, koju montiramo u filtracijskom sloju.

Slika 2 prikazuje običan tip zatvorenog filtra za filtriranje u pravcu na dole. Posuda a ima betonski jastuk b koji nosi filtracijsko sredstvo c. Voda koju prečišćavamo struji u filtar u pravcu d, a odlazi kroz drenažnu rešetku e u pravcu. Naprotiv ulazi sabijen vazduh koji upotrebljavamo za povremeno čišćenje filtracijske mase u pravcu g kroz naročitu rešetku smeštenu iznad rešetke e. Na temenu posude nalazi se ventil h za ispuštanje vazduha prilikom čišćenja. Odstranjivanje taloga vrši se povremeno kroz filtar vodom za ispiranje, što je na slici naznačeno crticama. Naprotiv tačkicama je prikazano propuštanje sabijenog vazduha u pravcu g—h ako se vrši provetravanje filtracijske mase pre odmuljivanja taloga vodom za ispiranje. U slučaju pak da se vrši čišćenje filtracijske mase istovremeno vodom i sabijenim vazduhom, napuštaju oba fluida filtar kroz gornji levak.

Slika 3 prikazuje filtar isto tako zatvorenog tipa kod kojeg ulazi voda u posudu a u dva pravca. I ovde imamo betonski jastuk b i filtracijsko sredstvo c u koje ulazi nepročišćena voda u suprotnim pravcima d1 i d2, te izlazi pročišćena kroz drenažu e u pravcu f.

Propuštanje sabijenog vazduha prilikom povremenog čišćenja filtra vrši se kao pre u smeru g—h ili ujedno sa vodom za ispiranje samo kroz gornji levak što je i ovde naznačeno crticama, odnosno tačkicama. Naravno, dobiva i ovaj filtar potrebnu armaturu kao i provlake za smeštanje i kontrolu filtracijskog materi- jala i ostalog uređaja.

Slika 4 daje presek cevi za odvod vode za ispiranje koja je snabdevena postrojenjem za kontrolu prečišćavanja filtracijske mase. Kako je prikazano strelicom, pomenuta voda za prečišćavanje struji u pravcu na dole kroz cev a. Na ovu cev je privaren odsečak cevi sa stremenom b. Ovaj potiskuje pomoću zaptivnog materijala staklenu čašu c na otvor pre pomenutog odsečka. Postrojenje ima naročiti jezik d koji prinuđava da struji deo vode za ispiranje kroz staklenu čašu u svrhu kontrole povremenog ispiranja.

Na kraju prikazuje slika 5 kontaktni filtar otvorenog tipa. Tu postoji obimna posuda a koja je snabdevena rešetkom b. Ova nosi sloj grubo zrnastog šljunka c1 i filtracijskog peska c2- Voda koju prečišćavamo ulazi u filtar u pravcu da te dobije prethodno kroz ventil e eventualno rastvoreni koagulant. Mešavina prolazi filtracijsku masu te se preliva u zbirni žljeb f— odakle produžuje put kroz džep g u pravcu h.

Naprotiv, u kontaktni filtar za ispiranje ulazi voda u pravcu i, te napušta posudu kroz džep g u smeru na dole, kako je prikazano crticama i strelicom k. Pomenuti džep snabdeven je naročitim prelivom, a donji deo filtra pomoću ventila l spojen je sa kanalizacijom, koja omogućava ispuštanje vode celog postrojenja. Ovakvi otvoreni filtri nemaju sabijenog vazduha za provetravanje filtra, a mogu se upotrebiti kao obični filtri, dakle bez dodatnog koagulanta.

U nastavku citiraćemo glavne smernice koje preporučuje ruska praksa za konstrukciju i za poslugu filtara različitog tipa.

Kao filtracijsko sredstvo preporučuje se kremen, odnosno mermer sa optimalnim prečnikom 0,5—1,5 mm. Ovaj materijal ima nasipnu težinu 1600 do 1700 kg/ms, a godišnja potrošnja ovog materijala iznosi najviše 10%.

Na betonski jastuk ovakvih filtara nasipamo prema potrebi sloj grubozrnastog filtracijskog peska — ili šljunka, što sprečava gubitak sitnozrnaste filtracijske mase kroz rupice odnosno zareze drenažnih kapica koje odvode filtrat.

Osim toga se u SSSR-u upotrebljava u ovu svrhu kao filtracijsko sredstvo razdrobljen antracit — odnosno termoantracit sa optimalnom granulacijom 1,0—1,5 mm koji je za naše prilike manjeg značaja.

Brzina filtracije iznosi kod običnih filtara 5—7 m/h a maksimalno 10 m/h, što zavisi od brojnih faktora. Naprotiv povećava se brzina filtriranja kod kontaktnih filtara koje ćemo proučavati u narednom odeljku na 10—15 m ih i to usled uticaja koagulanata odnosno adsorpcionih sredstava.

Trajanje cikla filtriranja zavisi u prvom redu od količine i prirode mulja u filtriranoj vodi te iznosi 8—24 časa.

Intenzivnost ispiranja filtracijske mase iznosi u običnim filtrima u pravcu odozdo na gore i bez primene sabijenog vazduha 12—18 l/s kod kremenovog peska, te samo 8—12 l/s, za specifično lakši filtracijski materijal računajući na 1 m2 filtrovog preseka, a za vreme od 4—8 minuta za kremenov pesak te 6—12 minuta za lakši materijal.

Naprotiv, utrošiće se za isplakivanje odozgo u pravcu na dole za svaki m2 filtrovog preseka samo 3—5 l/s za vreme od 1—2 minuta. U ovu svrhu ima voda za ispiranje i isplakivanje minimalni pritisak 10—12 m F5. Ovde treba napomenuti da duže isplakivanje (tj. promivanje filtra posle ispiranja) traži stvaranje naročite filtracione kožice no što je gore pomenuto. Tako, Škrob preporučuje da se vrši isplakivanje filtra brzinom oko 5 m/h za vreme od 15—20 minuta.

Intenzivnost ispiranja ω l/s za svaki m2 filtrovog preseka, kao i nadimanje filtracijskog sredstva prihkom ispiranja e u procentima odredićemo pomoću autorovog nomograma na slikama 6 i 7. U ovim nomogramima je sa d100 naznačeno sito za maksimalni, a sa d50 za srednji prečnik zrna filtracione mase, dok je minimalni prečnik zrna 0,35 mm, a njegova količina najviše 10%, prema tome d10 = 0,35 mm. Ovo znači da kroz sito d10 prolazi samo 10% i to najsitnijeg peska.

U nomogramu na slici 6 date su skalare za temperaturu vode t˚C koju upotrebljavamo za ispiranje. Pri tome maksimalna temperatura ove vode iznosi za kremenov pesak 60 ˚C sa pH < 9, a za razdrobljen mermer 100°C sa pH < 8,5.

Primeri u nomogramima objašnjavaju njihovu upotrebu. Tako dobivamo povlačenjem prave kroz d100 i temperaturu t traženu intenzivnost ispiranja ω. Na sličan način daje nomogram na slici 7 povlačenjem prave kroz maksimalni i srednji prečnik filtracijskog preseka stepen nadimanja filtracijske mase e prilikom ispiranja i produvavanja.

Tamo gde je zbog obimne debljine filtracijskog sloja, ili usled osobina izdvojenog mulja preporučljiva upotreba sabijenog vazduha — iznosiće njegova količina kod prethodnog produvavanja 15—20 l/s i m2 filtrovog preseka za vreme od 3—5 minuta. Međutim, istovremeno produvavanje i ispiranje vodom traži samo 8—10 I/s sabijenog vazduha za vreme od 3—6 minuta. Pri tome minimalni sta- tični pritisak sabijenog vazduha iznosi 0,7 do 1 at.

Ovo su bili ruski podaci. Prema nemačkoj praksi, kod visokih filtara pravićemo noseći sloj filtracijske mase sa zrnom d = 4—6 mm prečnika te hu = 0,3 m visine. Srednji sloj imaće parametre d = 2—4 mm i hs = 0,4 m. Naprotiv, gornji sloj dobija zrna d = l—2mm i hg = 0,8—1,1 m visine.

Brzinu filtriranja kroz pesak sa prečnikom d = 1 —2 mm određujemo prema nemačkim podacima empiričkom formulom, računajući sa ukupnom visinom filtracijskog sloja h:

v = 7,2/2— 3,6 m/h

Naprotiv ova brzina se povećava kod ispiranja samo sa vodom u suprotnom pravcu na:

v₁ = a d m\h

gde je faktor a = 1000124 kod filtriranja bez podizanja gornjeg sloja filtracijske mase, a = 1000/15 kod delimičnog nadimanja za 0,3 h te a = 1000/12 kod nadimanja filtracijske mase za 0,6 • h.

Pošto se preporučuje samo umereno nadimanje filtracijske mase do 0,3 • h pravićemo slobodnu visinu iznad gornjeg sloja filtracijske materije najmanje 0,3 h.

Udruženje posednika velikih kotlovskih postrojenja VGB daje za gradnju i eksploataciju novijih zatvorenih filtara sledeća uputstva:

Visina filtracionog sloja neka iznosi kod uspravnih filtera 1 do 3 m, a kod ležećih do 1,5 m. U iznimnim slučajevima može se i premašiti visina 3 m kod uspravnih zatvorenih filtara.

Prečnik zrna filtracione mase neka iznosi 1 do 2 mm.

Broj mlaznika 60 do 80 komada na m2 preseka.

Brzina filtriranja: v = 8 do 15 m\h kod visine filtracionog sloja h = 1 do 3 m.

Otpor filtra iznosi na početku rada prema visini filtracionog sloja 0,5 do 1 m vodenog stuba. Ovaj otpor povećava se za vreme rada, a dostiže maksimum 6 m VS pre ponovnog isplakivanja. Pri tome iznosiće:

• potrošnja vode za isplakivanje 12 do 20 m³ / m² h
• potrošnja zbijenog vazduha pak 80 do 120 m³ / m² h

Ovde podvlačim da dobijamo i prema VGB normalne brzine filtriranja jednačinom broj 6.

Kako smo proučili, filtracija u normalnim zatvorenim filtrima vrši se u pravcu na dole. Filtracioni sloj počinje gore sa kremenovim peskom najsitnijeg zrna — a svršava se dole najgrubljim. Usled toga se gornji sloj brzo zapušava, zato traže ovakvi zatvoreni filtri umerene brzine filtracije sa čestim isplakivanjem.

U novije vreme pravi nemačka firma Permutit takozvane Immedium filtre za filtraciju u suprotnom pravcu, tj. na gore. Ovde protiče voda najpre kroz sloj sa najgrubljim zrnom, a u nastavku kroz najsitniji. Time se produžava radno vreme između dva isplakivanja te ujedno omogućava povećanje brzine filtriranja na v = 20 do 40 m\h.

Kako bismo postigli što bolje rezultate filtriranja, prekrivaćemo mlaznike drškom koju prikazuje naredna slika 9 paralelnim trakama. Ove omogućavaju običnu podelu vode koju filtriramo, vode za isplakivanje, kao i zbijenog vazduha za produvavanje filtra.

Taloženje grubo dispersnih materija u otvorenim basenima bez filtara zavisi od brzine taloženja koja mora biti što manja. U ovu svrhu daje Willey empiričku formulu za određivanje maksimalnog prečnika taloženih zrnaca d u milimetrima koji se mogu izdvojiti iz mutne vode kod brzine taloženja v u milimetrima na sekundu:

d = 0,0255 √ v mm

Prema tome izdvojili bismo iz mutne hladne vode kod brzine taloženja v = 0,5 mm\s fini mulj sa maksimalnim zrnom:

d = 0,0255 √ 0,5 = 0,018 mm.

Nastavićemo sa podacima ruske prakse. U običnim filtrima za nekoaguliranu ili za koaguliranu, ali prethodno u reaktorima taloženu vodu, pravićemo visinu filtracijskog sloja h = 0,9—1,2 m sa zrnom d = 0,5—1 mm.

Ova visina smanjuje se kod okrečene vode na h = 0,7—1 m sa zrnom d — 1 —1,5 mm. Naprotiv, visinu filtracijskog sloja za koaguliranu vodu bez taložnika pravićemo u kontaktnim filtrima koje ćemo proučiti u narednom odeljku h = – 1,2—2m i više, sa zrnom d = 1—1,5 mm.

Podela visine filtracijskog sloja kod dvostrujnih filtara prikazana je na slici 3.

Kako je prikazano na slikama 2 i 3, svaki filtar ima naročitu drenažnu rešetku sa određenim brojem mlaznika za skupljanje filtrirane vode, kao i za ispiranje i isplakivanje umorenog filtra. Osim toga postoji pod normalnim uslovima još naročita rešetka sa mlaznicima za provetravanje filtracijske materije.

Obične rešetke imaju veći broj razgranatih drenažnih cevi koje su smeštene na betonskom jastuku. U novije vreme pojavile su se i horizontalne ploče sa rupama za smeštaje pomenutih mlaznika, koje prikazuje naredna slika.

Na slici 8 prikazana je novija konstrukcija mlaznika za filtriranje kao i isplakivanje. Naprotiv, slika 9 prikazuje sličan mlaznik sa drškom koji dozvoljava ujedno i provetravanje filtracijske mase, usled čega je i naročita rešetka za provetravanje izlišna. Na kraju, slika 10 pokazuje mlaznik sa uskim horizontalnim zarezima, koji se montira na drenažne cevi pomoću bajonetnog zatvarača, što olakšava montažu kao i kontrolu mlaznika. I ovaj mlaznik može se izvesti — umesto bajonetnim zatvaračem — zavojnicom.

Mlaznike filtara pravimo obično od čelika; naprotiv mlaznici su od otpornijeg materijala ako dolazi u pitanje agresivna voda. U ovom slučaju prave se mlaznici od porculana ili plastike.

IV Koagulacija i filtriranje, kao i adsorpcija koloida

1) Koagulacija

Koloide koje smo pomenuli u odeljku 1/4 delimo u organske i anorganske. Ovi sprečavaju prolaz toplote kroz grejnu površinu parnih kotlova te prouzrokuju i razna oštećenja, naročito termički preopterećenih limova. Ujedno otežavaju pripremu podesne napojne vode u dekarbonizatorima, postrojenjima koja omekšavaju sirovu vodu obaranjem, kao i u jonskim izmenjivačima. Zato je neminovno da ih što potpunije otklonimo iz napojne vode. Naprotiv, proučićemo kasnije kako izdvajamo npr. ulje iz kondenzata. Koloide izdvajamo dodatkom koagulanata uz naknadno filtriranje oborine, dakle koagulacijom, odnosno filtriranje ovakve sirove vode kroz aktivni ugalj, dakle adsorpcijom.

Prilikom koagulacije dodaju se male količine aluminijumovih ili gvožđenih soli u svrhu obaranja koloida sirove vode. Na taj način se stvaraju krupne pahuIjice koje hvataju pomenute koloidne materije. Preduslov je da se filtriranje završi pre nego što se preparirana voda razbistri.

Kod ovog procesa nastaju iz pomenutih metalnih soli ekvivalentne količine mineralnih kiselina, koje reaguju sa hidrokarbonatima sirove vode na taj način što se time smanjuje karbonatna tvrdoća, a istovremeno povećava nekarbonatna tvrdoća sirove vode. Ekvivalente pomenutih metalnih soli za tvrdoću 1°n nisu naznačeni u tablici 1, zato ih navodim ovde. Prema tome iznosi ovaj ekvivalent za:

• Al2(SO4)3 H20 39,7 mg/l
• Al(S04)3 20,5 mg/l
• FeSO4 7H20 49,7 mg/l
• FeSO4 27,1 mg/l
• FeCl3 6H20 32,2 mg/l
• FeCl3 19,3 mg/l
• Fe2(SOi)3 23,7 mg/l

Osim pomenutih koagulanata upotrebljavamo npr. za izlučivanje kremenove kiseline iz sirove vode rastvor magnezijum-oksida prema osnovnoj reakciji:

MgO + SiO2 → MgSiO3

Pri tome trošimo za izlučivanje 1 g silicijum-dioksida približno 5 g magnezijum-oksida kod temperature vode 95 ’C. Naprotiv, pomenuta potrošnja povećava se na 12—15g, pa čakina 30 g ako voda ima temperaturu 40 —45°C. Dodatak magnezijum-oksida zagrejanoj vodi preporučuje se u obliku rastvora sa koncentracijom 1-5%.

Koloide slabo kisele sirove vode, koja sadrži bikarbonate, izdvajamo pomoću aluminijum-sulfata, aluminijum-hlorida ili natrijum-aluminata Na3AlQ3 odnosno NaAlO2. Sve ove materije se raspadaju u aluminijum-hidrat, koji stvara krupne pahuljice prema osnovnoj reakciji:

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 → 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2

Doziranje koagulanta zavisi od osobina sirove vode. Nećemo pogrešiti ako dodamo sirovoj vodi oko 40 mg/l aluminijum-sulfata ili 25 mg/l aluminijum-hlorida, odnosno natrijum-aluminata. Prema Škrobu, u SSSR-u se za ove svrhe upotrebljavaju dva puta veće količine pomenutih hemikalija. Svakako biće celishodno ako prethodno ispitamo sirovu vodu u laboratoriji, kako bismo odredili ispravnu dozaciju koagulanta.

Koagulacija koloida s aluminijum-sulfatom daje optimalne rezultate ako ima sirova voda određenu pH vrednost, koju smo proučili u odeljku 1/3. Ova iznosi za izlučivanje organskih emulzija 6—7, a ostalih suspenzija 6—8. Naprotiv, preporučuje se kod primene gvožđenih soli za izlučivanje organskih koloida pH — 5—7 a ostalih suspenzija 8—10.

Najsitnije lebdeće materije, a naročito humine, sitne deliće uglja odnosno gline jamskih voda, ne možemo izlučivati običnom sedimentacijom. Zato se ovakvoj vodi dodaju pomenute soli, koje obaraju ove materije i to adsorpcijom na obrazovanim pahuljicama aluminijevih odnosno gvožđenih soli.

Za razbistravanje vode na taj način utrošićemo prema Volku:

• 10—15mg/l aluminijum-sulfata,
• 10—30mg/l gvožđenog hlorida ili određenu količinu ekvivalentne soli,
• 20—40 mg/l aluminijum-sulfata plus 10—12mg\l. sode, ih
• 20—40mg/l aluminijum-sulfata sa dodatkom do 100mg\l kreča.

U jednačini 9 pomenuta osnovna reakcija ubrzava se kod mekane vode dodat- kom kreča prema jednačini:

Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 = 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4

Umesto kreča možemo dodavati ovakvoj vodi kaustičnu ili amonijačnu sodu, što se naročito primenjuje za hemijsko izdvajanje ulja iz kondenzata — reakcijama koje su pomenute u jednačinama 12 i 13.

Ako je voda tvrda sa obimnom karbonatnom — a naročito magnezijum tvrdoćom primenićemo za razbistravanje natrijum-aluminat Na3Al03 sa reakcijama:

Na3AlO3 + 3 Ca(HCO3)2 = 3 CaCO3 + Al(OH)3 + 3 NaHCO3

Na3A103 + 3 CO2 + 3 H2O = 3 NaHCO3 + Al(OH)3

2 Na3AlO3 + 3 CaSO4 = 3 Na2SO4 + Ca3(AlO)2

2 Na3AlO3 + 3 MgSO4 = 3 Na2SO4 + Mg3(AlO)2

Prema tome, osim nerastvornog aluminijum-hidroksida obrazuje se jako rastvorljivi kalcijum-aluminat i slabo rastvorljivi magnezijum-aluminat.

Za brzo razbistravanje vode s obimnom karbonatnom tvrdoćom primenićemo natrijum-aluminat zajedno sa aluminijum-sulfatom prema formuli:

2 Na3AlO3 + Al2(SO4)3 + 6 H2O → 3Na2SO4 + 4 Al(OH)3

Iste rezultate postižemo pomoću natrijum-aluminata zajedno sa magnezijum – hloridom sa reakcijom:

3 Na3AlO3 + 3 MgCl2 → Mg3 (AlO3)2 + 6 NaCl

Prema tome dobijamo na taj način magnezijum-aluminat koji dejstvuje ujedno i kao dekremenizator vode. Formulom 8 prikazano je izlučivanje kremenove kiseline pomoću rastvora magnezijum-oksida, a u odeljku XII hemijsko izlučivanje kremenove kiseline obaranjem ili pomoću jonskih izmenjivača.

Koagulaciju kisele sirove vode vršimo obično pomoću gvožđenog sulfata, odnosno gvožđenog hlorida. Reakcije koje nastaju slične su pređašnjim, ali nisu reverzibilne, pa prema tome nema promene u načinu izdvajanja filtriranjem. Gvožđeni koagulanti daju sledeće osnovne reakcije:

4 FeSO4 + 4Ca(HCO3)2 + 2 H2O + O2 → 4 CaSO4 + 4 Fe(OH)3 + 8 CO2

Prema tome, voda koju koaguliramo gvožđenim sulfatom mora imati određenu količinu slobodnog kiseonika, što nije potrebno kod primene gvožđenog hlorida sa sledećom osnovnom reakcijom:

2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 = 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3 + 6 CO2

Preporučuje se dodavanje gvožđenih koagulanata u količinama od 10 do 50 mg/l i u obliku 3—5% rastvora, koji se mora sa sirovom vodom dobro promešati.

U novije vreme proizvodi švajcarska firma MEYPRO A. G. organsko sredstvo za obaranje štetnih koloida pod imenom Meyprofloc 760. Ovim čvrstim sredstvom pripremamo rastvor koncentracije 5 g/l uz neprekidno mešanje, dok se ne promeni u emulziju, koju upotrebljavamo posle jednog časa stajanja. Potrošnja ovog koagulanta iznosi 1—5 mg/l, a dodaje se vodi koju sedimentirano, odnosno vodi koju posle izlučivanja metalnih hidroksida filtriramo.

Naročito površinska sirova voda koju zbog omekšavanja katjoniziramo ne sme sadržati pre- više koloidnih materija, odnosno gvožđa, zato se mora prethodno koagulirati. Ako pak sadrži više od 200—300 mg/l koloidnih primesa ili više od 0,2 mg/l gvožđa, moraćemo već koaguliranu si- rovu vodu pre ulaza u katjonit zasebno filtrirati.

Proces koagulacije povoljan je kod temperature 25 —40°C, a koagulacija kondenzata kod temperature 60—80°C i više. Praksa je naime utvrdila da možemo na gore pomenuti način izdvojiti oko 60 do 80% organskih koloida, kao i ulje, te delimično i kremenovu kiselinu sirove vode, koja se nalazi u njoj u koloidnom obliku. Naravno, vršimo dozaciju koagulanta sirovoj vodi koju naknadno katjoniziramo što tačnije, kako bismo izbegli oštećenje katjonitne materije.

Slika 11 prikazuje shemu postrojenja za dozaciju koagulanta sirovoj vodi u svrhu izlučivanja koloidnih materija. U ovom specijalnom slučaju sipamo u posudu a aluminijum-sulfat, kojim pripremamo dodatkom određene količine vode koncentrisani rastvor. Ovaj dovodimo povremeno kroz ventil c u posudu b kako bismo je napunili 5% rastvorom razblaženog aluminijum-sulfata.

U cevovod sirove vode iznad postrojenja montirane su dijafragme dx i d2, kao i ventili e i / kojima regulišemo dozaciju razblaženog koagulanta sirovoj vodi iz posude b. U nastavku struji sirova voda zajedno sa koagulantom kroz kontaktni filtar gde se izdvajaju krupne pahuljice aluminijum-hidroksida zajedno sa adsorpcionim koloidnim materijama.

Naravno, prema pH vrednosti sirove vode zamenjujemo gore pomenuti koagulant efikasnijim, što zavisi i od ostalih osobina sirove vode.

2) Adsorpcija filtriranjem kroz aktivni ugalj

Aktivni ugalj vezuje adsorpcijom štetne koloidalno dispersne primese vode. Ove materije vezujemo pomoću aktivnog uglja na dva načina:

a) Vodu koju filtriramo puštamo kroz naročiti filtar sa određenim slojem zrnastog aktivnog uglja. Ovakvi filtri građeni su analogno ostalim filtrima sa kremenovim peskom, a mogu se povremeno ispirati kao i nadimati ugalj zbog odstranjivanja grubo dispersnih materija. U ovu svrhu upotrebljavamo npr. aktivni ugalj Hydraffin firme Lnrgi sa specifičnom težinom oko 400 kg /m3 i zrnom lmm prečnika. Sloj uglja iznosi najmanje 1200 mm, a šljunka 200 mm. Kako prikazuje slika 12 nostoje i filtri bez pomenutog šljunka. Ovde ima posuda a lim b sa brojnim rupicama kojega prekriva gusta žičana mreža, na koju se gusto taloži aktivni ugalj c.

Voda koju čistimo ulazi u pravcu d te napušta posudu u pravcu e. Osim toga nalazi se na temenu filtra naročiti ventil f koji služi za ispuštanje ulja koje se eventualno skuplja iz- nad sloja aktivnog uglja. Hydrafin preuzima 15 do 20% sopstvene teži- ne ulja. Ovaj procenat se povećava sa temperaturom vode te iznosi kod 50 —60°C oko 25% a kod tempera- ture 100°C oko 35%. Brzina proticanja vode kroz ovakav filtar iz- nosi 5—6 m / h dok u vodi iza filtra ostaje oko 1 mg/l ulja. Kondenzat sa 8 ili više miligrama ulja mora se prethodno čistiti u naročitim filtrima.

Ispiranje se vrši i ovde destilisanom vodom u pravcu odozdo na gore. Naravno moramo povremeno kontrolisati zasićenost aktivnog uglja kako bismo pravovremeno nadoknadili istrošeni Hydraffm, koji se ne isplati regenerisati. Ovom prilikom napominjem da nabavna cena običnog Hydrafin L spezial sa nasipnom težinom 240—250kg\mz iznosi 160 DM za 100 kg.

b) Vodi, koju filtriramo, dodajemo određenu dozu aktivnog uglja u obliku prašine. Ovakav postupak je celishodniji, a ima osim toga preimućstvo da se može kombinovati sa istovremenom koagulacijom npr. s aluminijum-hidroksidom.

U narednom odeljku proučićemo izdvajanje ulja iz kondenzata. A važan problem premašenja opasne sadržine kremenove kiseline u sirovoj i kotlovskoj napojnoj vodi, kao i u kondenzatu te proizvedenoj pari različitog pritiska — razmatraćemo tek kasnije, posle proučavanja pojedinih sistema oplemenjivanja napojne vode za parna postrojenja — i to u zasebnom XII odeljku.