Способы подготовки воды для технологических целей

Показатели качества воды

Температура: оптимальная величина для питьевых целей от 7 до 11 °С, предельно допустимая -35°С.

Привкус и запах: препятствуют использованию воды для питьевых целей для воды питьевого качества привкус и запах при температуре 20°С должен быть не более 2 балла.

Взвешенные вещества: препятствуют использованию воды для хозяйственно- бытовых целей (допустимое содержание- не более 2мг/л), для питания паровых котлов и для некоторых видов производств; при содержании более 50-100 мг/л могут вызвать загрязнение теплообменных аппаратов.

Цветность: придает воде неприятный вид; указывает на загрязнение воды органическими веществами; допускаемая величина – в среднем за год не более 20 градусов.

Окисляемость: величина окисляемости более 5-8 мг/л кислорода указывает на возможное загрязнение источника сточными водами; вызывает вспенивание воды в паровых котлах; указывает на возможность развития органических обрастаний в охлаждаемых водой теплообменных аппаратах.

Растворенный сухой остаток: величина его в воде источника используемого для питьевых целей, не должна превышать 1000 мг/л; повышенный растворенный остаток в воде препятствует использованию её для питания паровых котлов из-за снижения экономичности их работы (увеличение продувки).

Жесткость воды определяется содержанием в воде растворенных солей жесткости (кальция и магния), выражается в градусах жесткости °Ж. Градус жесткости соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равный1/2 его моля, выраженный в мг/дм³. Жесткость воды общая- сумма карбонатной и некарбонатной жесткости.

Жесткость воды постоянная (некарбонатная) – содержание некарбонатных солей кальция и магния.

Жесткость воды временная (карбонатная) определяется содержанием в воде гидрокарбоната кальция который при кипячении образует карбонат кальция и углекислый газ. Временную жесткость также называют устранимой. Обычно карбонатная жесткость составляет 70-8-% от общей.

Жесткость воды бывает четырех типов, отсюда происходит и бытовое определение воды: мягкая, средняя, жесткая и очень жесткая. Рассмотрим, отчего зависят эти названия:

· Мягкая-жесткость менее 4 °Ж

· Средняя – жесткость от 4-8°Ж

· Жесткая- жесткость от 8 до 12°Ж

· Очень жесткая- жесткость выше 12°Ж

Способы умягчения воды

Умягчение воды катионированием

Сущность ионного обмена заключается в способности ионов обменных материалов или ионитов поглощать из воды (раствора электролита) положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита. Процесс водообработки методом ионного обмена, в результате которого происходит обмен катионов, называют катионированием. Катиониты в воде разбухают, увеличиваясь в объеме. Отношение объемов одинаковых масс катионитов в набухшем и воздушно-сухом состоянии называют коэффициентом набухания. Он выражается отношением насыпных плотностей воздушно-сухого и набухшего ионитов.

Умягчение воды натрий – катионирование

Натрий – катионитовый метод применяют для умягчения воды с содержанием взвесе не более 8мг/л и цветностью не более 30 град. Жесткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1, при двухступенчатом- до 0,01 мг-экв/л.

Умягчение воды обратным способом

Многие недостатки ионного обмена полностью устраняются мембранном способе кондиционирования состава технологической воды. Способ мембранного разделения смоделирован с биологических процессов, происходящих в живой клетке оболочка которой является полупроницаемой мембраной. Поэтому очищенная вода в значительной степени сохраняет свои естественные свойства. Мембранные системы водоподготовки позволяют удалить до 99,9% всех растворенных веществ и до 100 % микрофлору, при этом изменение состава исходной воды практически не влияют на стабильность параметров очищенной воды. Однако не следует полагать, что применение обратного осмоса почти полностью демирилизует воду ухудшая при этом её оргонолептические показатели.

Обратный осмос качественно отличается от известного в практике водоподготовки и химической технологии процесса фильтрования. Обратноосматический метод основан на следующем явлении. Если в сосуде между пресной и соленой водой поместить полупроницаемую перегородку, способную пропускать воду и задерживать гидратированные ионы растворимых в воде солей, то можно наблюдать, как пресная вода начинает поступать в отсек с соленой.

Методы обеззараживания воды.

Хлорирование: Одним из наиболее распространенных реагентных методов обеззараживания воды является хлорирование. Для этого используют хлорную известь, хлор и его производные, под действием которых бактерии и вирусы, находящиеся в воде погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.

При реагентных методах обеззараживания питьевой воды для достижения стойкого эффекта необходимо правильно определить дозу вводимого реагента и обеспечить достаточную длительность контакта его с водой.

Преимуществами данного метода являются: высокая эффективность обеззараживания, простота используемого технологического оборудования, дешевизна применяемого реагента и простота обслуживания.

Озонирование: Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы (в частности, вирусы полиомиелита), является озон. Несомненно преимуществом озонирования является и то, что при этом одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, а также её дезодарация и улучшение вкусовых качеств. Озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток через несколько минут превращается в кислород.

Озон используемый для обработки воды, получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами, в результате воздействия на него «тихого» (то есть рассеянного без искр) электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.

Ультрафиолетовое облучение: из физических методов наиболее распространение получило обеззараживание ультрафиолетовыми лучами. Обеззараживающий эффект ультрафиолетового излучения в основном обусловлен фотохимическими реакциями, в результате которого происходят необратимые повреждения ДНК, РНК и клеточных мембран, которые вызывают гибель микроорганизмов.

Фильтрование.

С целью удаления зависших частиц воду фильтруют на песочных и угольно-песочных фильтрах. Керамические фильтры и фильтр-прессы используют в основном для биологического очищения. Песочный фильтр-это стальной цилиндрический корпус, внутри которого закреплена решетка с отверстиями диаметром 1 мм. На решетку уложен слой крупного песка толщиной 50 мм, потом слой (50мм) среднего (с размером песчинок 2,0-2,5мм) и слой (400мм) мелкого песка.

Для фильтрования воды в основном используют закрытые фильтры, в которые жидкость поступает с помощью насоса или из закрытых напорных баков под давлением. Широко применяют самотечный фильтр для воды производительностью 1 м³/ч и больше.

Воду подают в фильтр через распределительную головку. Она проходит сверху вниз через слой песка, фильтруется и отводится через патрубок. К патрубку прикреплен воздушный клапан для удаления воздуха при заполнении фильтра водой. С целью обеспечения притока воды её под постоянным давлением подают на фильтр через редуктор или из водонапорного сборника.

Керамические фильтры используют для отделения осадка, а и частично с целью биологической очистки по типу мембранных фильтров. Керамический фильтр имеет герметический корпус с плотно закрытой крышкой и решеткой внутри, на которой закреплены пустотелые керамические свечки с размерами пор около 1,5 мкм. Вода под давлением поступает в фильтр и через поры проникает в его внутренние части. Мелкие зависшие частички и микроорганизмы задерживаются на внешней поверхности. Со свечек вода направляется к верхней части корпуса и через штуцер выходит в сборник чистой воды.

Угольно-песочные фильтры используют для очистки воды с неприятным запахом, повышенным содержанием хлора и неудовлетворительным цветом. Фильтрующие материалы представлены четырьмя слоями (см): гравий-10, песок-35, активный уголь-15, гравий-10. Слои отделяют один от другого медными лужеными сетками. Угольные колонки применяют с той же целью, только уголь в них укладывают плотным слоем, чтобы предотвратить его вымывание.

В подавляющем большинстве технологических схем водоподготовки завершающим процессом является фильтрование, в ходе которого из воды удаляются не только дисперсии но и коллоиды. В этом состоит отличие фильтрование от всех методов предварительной очистки воды.

Сущность метода заключается в пропускании обрабатываемой воды или других жидкостей, например, сортировки, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемой для жидкости и непроницаемой для твердых частиц.