Сучасні технології очищення
Сучасні технології ПРИГОТУВАННЯ ГОСПОДАРСЬКО-ПИТНОЇ ВОДИ
Залежно від цільового призначення до води пред'являються різні вимоги. Наприклад, господарсько-питна вода повинна бути нешкідливою для здоров'я людини, мати хороші смакові якості і бути придатною для приготування їжі, миття посуду, прання білизни і т. Д.
Якість води господарсько-питного призначення оцінюється за показниками, основні з яких наведені в табл. 1.15,1.16 і 1.19.
Застосовувана для технічних цілей вода (наприклад, в системах теплопостачання) не повинна утворювати накип на омиваються поверхнях, викликати корозію металу і вспениваться.
Вода природних джерел, як правило, не відповідає перерахованим вище вимогам, тому повинна підлягати очищенню (обробці). Способи і ступінь очищення води, склад і конструкція очисних споруд в кожному конкретному випадку залежать від складу природної води і вимог, що пред'являються до її якості.
У практиці водопостачання населених пунктів водою питної якості найбільш поширеними процесами очищення води є освітлення та знезараження. Крім того, існують спеціальні способи поліпшення якості води:
- пом'якшення (усунення катіонів жорсткості);
- знесолення (зниження загальної мінералізації);
- знезалізнення (зниження концентрації заліза);
- дегазація (видалення розчинених у воді газів);
- знешкодження (видалення отруйних речовин);
- дезактивація (очищення від радіоактивних забруднень).
Розглянемо, яка фізико-хімічна сутність і основні технологічні процеси, що відбуваються при очищенні природних вод на водопровідних станціях великих міст.
Таблиця 2.2. Швидкість осадження частинок різного ступеня дисперсності.
Діаметр частинки, м
Тонкодисперсні колоїдні частинки, володіючи однойменною електричним зарядом, взаємно відштовхуються і внаслідок цього не можуть укрупнюватися і випадати в осад. Одним з найбільш широко застосовуваних на практиці способів зниження у воді вмісту тонкодисперсних домішок є їх коагулирование з подальшим осадженням і фільтруванням. Сутність процесу коагулювання полягає в наступному.
У вихідну воду вводять спеціальні речовини, звані коагулянтами. Особливість цих речовин полягає в тому, що вони мають протилежний по відношенню до колоїдних частинок заряд. При додаванні в воду коагулянтів відбувається поступове зниження електролітичного потенціалу окремих колоїдних частинок. Під дією сил молекулярного тяжіння ці частинки починають злипатися, укрупнюватися і випадати в осад. Коагуляція завершується утворенням видимих неозброєним оком пластівців і відділенням їх від рідкого середовища. Осідають пластівці при русі адсорбируют на своїй поверхні зважені домішки. Таким чином, у міру осадження пластівців відбувається поступове освітлення води. Як коагулянтів застосовують сірчанокислий алюміній А2 (SО4) 3. залізний купорос FеSО4 і хлорне залізо FеСl3.
Необхідна для освітлення води доза коагулянту залежить від її каламутності, водневого показника і часу відстоювання; на практиці підбирається досвідченим шляхом і найчастіше становить 60-120 мг / л. Коагулянт вводять в оброблювану воду у вигляді розчину. Сухий коагулянт спочатку розчиняють в спеціальних ємностях, а потім дозують в оброблювану воду. Для поліпшення ефекту освітлення і зменшення витрати коагулянту його слід добре і швидко (протягом 1-3 хв) перемішати з водою. Для цього застосовуються спеціальні змішувальні пристрої. З змішувачів вода надходить в камери реакцій, де протягом 20-40 хв відбувається процес утворення пластівців.
З камер реакцій вода, насичена пластівцями коагулянту, надходить у відстійники. Вони бувають двох типів - горизонтальні і вертикальні.
Горизонтальний відстійник, який представляє собою прямокутний резервуар. застосовується на водоочисних станціях продуктивністю
Вертикальні відстійники (рис. 2.22) рекомендується використовувати при добової продуктивності водоочисного комплексу до 3 тис. М 3 / сут. Відстійник такого типу являє собою залізобетонний циліндр з конічним дном. Вода подається в центральну трубу через сопла, закріплені у вигляді нерухомого колеса. Виходячи з сопла, вода набуває обертальний рух і рухається зверху вниз. Для припинення обертального руху в нижній частині центральної труби встановлений гаситель. Після виходу з центральної труби осветляющих вода піднімається вгору, переливається в кільцевий жолоб і відводиться з споруди по випускній трубі. Утворений на дні осад видаляється з відстійника по відвідної трубі. Швидкість руху води в відстійнику повинна
Для фільтрування води на водоочисних станціях часто застосовуються відкриті швидкі фільтри. Вони мають в нижній частині дренажний пристрій, на яке покладений підтримуючий шар гравію. На нього насипають фільтруючий шар з кварцового річкового піску. У режимі фільтрації вода по впускний трубі подається в бічну кишеню. Рухаючись зверху вниз, вода фільтрується через шар піску і гравію і, пройшовши їх, по випускній трубі дренажного пристрою відводиться з фільтра. Забруднене фільтр зворотним струмом води промивається один-два рази на добу, залежно від кількості суспензії у воді. В процесі промивки чиста вода по трубі подачі промивної води через
Хлорнуватиста кислота поступово дисоціюють на іон водню Н + та гіпохлорістий іон ОСl -.
НОСl # 151;> Н + + ОСl -.
У хлорованій воді одночасно можуть перебувати газоподібний хлор, хлорнуватиста кислота і гіпохлорітіон. Хлорнуватиста кислота володіє сильнішим, ніж гіпохлорітіон, знезаражувальним дією. Це пов'язано з тим, що НІС в порівнянні з ОСl - має вищий окислювальним потенціалом.
Знезаражуючий ефект хлорування залежить від поєднання багатьох чинників, серед яких найбільше значення мають температура, водневий показник і каламутність води.
Встановлено, що зі зниженням температури і рН знезаражуючий ефект хлорування зростає. Збільшення мутності води призводить до зниження обеззараживающего дії хлору.
Для досягнення надійного обеззараживающего ефекту дуже важливо правильно вибрати дозу хлору. Недостатня доза може виявитися неефективною, а надлишкова - привести до збільшення залишкових концентрацій хлору в очищеній воді, що погіршить її смакові якості. Необхідна доза хлору визначається дослідним шляхом, за результатами пробного хлорування оброблюваної води. Оптимальною вважається доза, яка при 30-хвилинному контакті хлору з водою забезпечує концентрацію у воді залишкового хлору 0,3-0,5 мг / л.
Для зберігання і дозування хлору в оброблювану воду на водоочисних станціях будуються спеціальні споруди, звані хлораторної. Як показує практика, аварії в хлораторних, пов'язані з витоком хлору, можуть привести до загибелі персоналу водоочисних станцій та мешканців прилеглих районів. Це один з недоліків знезараження води методом хлорування. Другим недоліком є можливість вторинного забруднення води. Для усунення хлорних і фенольних запахів виробляють хлорування з аммонізаціей. В результаті у воді утворюються моно- і діхлораміни, бактерицидну дію яких, в порівнянні з хлором, менш виражено, але тривалість цієї дії перевищує тривалість дії хлору.
Реагенти, що використовуються при очищенні води традиційними методами
В процесі очищення води можуть застосовуватися різні реагенти: солі, кислоти, луги та містять хлор. Ці речовини можуть бути розбиті на три великі групи:
- коагулянти і речовини, що сприяють коагуляції (флокулянти);
- реагенти для коригування водневого показника води (кислоти і луги), для її пом'якшення та стабілізаційної обробки;
- реагенти для знезараження води.
При підготовці води питного призначення можуть використовуватися реагенти всіх трьох груп.
Як коагулянтів при обробці води найчастіше використовують сірчанокислий алюміній (сірчанокислий глинозем), сірчанокисле закисне залізо (залізний купорос) і хлорне залізо. Рідше застосовують алюмінат натрію, оксихлорід алюмінію і алюмокалієві галун.
Це основні коагулянти, що застосовуються для освітлення природних вод.
Для прискорення процесу коагулювання, особливо при низьких, менше 10 ° С, температурах, і при коагулюванні маломутних вод разом з коагулянтами вводять органічні і неорганічні речовини, що сприяють пластівців, - так звані флокулянти.
Як флокулянта використовують в основному поліакрілполіамід (ПАА), який за кордоном відомий як «Аерофлок-300». В останні роки в якості флокулянта використовують імпортний продукт «Суперфлок».
Неорганічні флокулянти зазвичай представляють собою колоїди, заряд яких протилежний заряду колоїдних частинок суспензій. Однак неорганічні флокулянти набули меншого поширення через їх меншою (у порівнянні з органічними) ефективністю при низьких температурах.
Для коригування водневого показника води використовують кислоти і луги. Для знезараження води в основному використовують хлорне вапно, газоподібний і рідкий хлор, електролітично отриманий гіпохлорит натрію.
При використанні розглянутих реагентів слід вживати особливих заходів обережності. З точки зору екології найбільшу небезпеку становлять містять хлор, особливо газоподібний хлор. Це пов'язано з тим, що хлор є отруйним газом. Гранично допустима концентрація його в повітрі становить 0,001 мг / л. Хлор в півтора рази важчий за повітря. При витоках він утворює з парами повітря зеленувато-бурий туман, який стелиться в напрямку вітру, затікаючи в різні споруди. Аварії при роботі з хлором можуть привести до масової загибелі співробітників водоочисних станцій і жителів навколишніх місць. Основними ознаками отруєння хлором є сухий кашель, різкий біль в грудях, різь в очах, блювання і порушення координації рухів. Це один з недоліків, притому істотний, використання хлору для знезараження. До числа переваг хлорування води необхідно віднести дешевизну, отработанность технології, досить високий бактерицидний ефект і ефект післядії, т. Е. Збереження бактерицидних властивостей води при її транспортуванні по розподільчої водопровідної мережі.
З книги "Чиста вода"
Миклашевський Н.В.
Королькова С.В.