Методы обработки воды

Хлорирование

Эффективными способами борьбы с гидробиологическими обрастаниями является хлорирование или купоросование охлаждающей воды. При этом методе хлорная вода вводится в обрабатываемую воду периодически или непрерывно. Для расчета принимается доза активного хлора (при остаточном хлоре 0,2—0,5 мг/л) — 2 - 2—5 мг/л, иногда при высоком интенсивном обрастании и хлоропоглощаемости воды — 10—15мг/л. Периодичность хлорирования 1—3 раза в смену в течение 10—30 мин., при небольшом биообрастании — 1 раз в сутки по 1 часу. При значительных расходах охлаждающей воды, с целью уменьшения производительности установки, работа хлораторной принимается равномерной с заготовкой хлорной воды в баках и расходованием ее в период введения в обрабатываемую воду.

Купоросование

Применяется для борьбы с цветением водоемов, обрастанием трубопроводов ракушками, водорослями и мидиями. Доза медного купороса определяется экспериментально. Расчетная доза медного купороса принимается: для борьбы с ракушками при постоянном купоросовании — 1,5—4 мг/л; при периодическом купоросовании в течение 1 часа — 6—12 мг/л; против развития железобактерий — 0,3—0,5 мг/л; против развития серобактерий — до 5 мг/л. Крепость приготавливаемого раствора медного купороса принимается 2%. Для ускорения процесса растворения используется теплая вода.

Дезодорация

Привкусы и запахи в подземных водах, вызываемые растворенными и коллоидными примесями неорганического происхождения, устраняются попутно с процессами улучшения качества этих вод (умягчения, обезжелезивания, дегазации и др.). Для поверхностных вод, где привкусы и запахи вызываются органическими примесями и гидробиологическими факторами, применяется: хлорирование воды или перехлорирование, фильтрация через сорбционные (угольные) фильтры, обработка воды марганцовокислым калием дозами от 0,1 до 0,25 мг/л в комбинации с хлорированием или после него и добавлением активированного угля в порошке дозами от 1 до 5—15 мг/л.

Обезжелезивание

В воде железо может содержаться в виде катионов двух- и трехвалентного железа и коллоидов органического и неорганического железа — Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS; тонкодисперсной взвеси — Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS. Обезжелезивание воды достигается: поверхностных источников — коагуляцией, известкованием, хлорированием; подземных источников — аэрацией, аэрацией с известкованием или хлорированием, с применением катализаторов — пиролюзита или черного песка (кварцевого песка, покрытого при пуске установки окислами марганца), катионированием и др. Выбор способа обезжелезивания воды зависит от формы, в которой железо содержится в воде, от ее pH и других факторов и определяется пробным обезжелезиванием.

Аэрация

Аэрация применяется для обезжелезивания подземных вод, содержащих двухвалентного железа до 25 мг/л, с pH>7, цветностью (у скважины) менее 15°, окисляемостью менее 0,15[Fe"] + 3 мг/л О2, при содержании сульфидов (по H2S) до 0,1 мг/л, при наличии солей аммония (по NH4)<0,5 мг/л и при превышении общего содержания железа против ионного не более чем на 0,5 мг/л. Количество кислорода, необходимого для окисления железа, равно q0 = 0,2[F"] мг/л, а количество воздуха, вводимое на 1 м3 воды, составит qвозд = 2[Fе"] л/м3, где [Fe"] количество двухвалентного закисного железа, содержащегося в воде в мг/л.

При необходимости повышения pH воды после аэрации, если ее величина менее 6,8, а подщелачивание экономически нецелесообразно, применяется фильтрование ее через пиролюзит с крупностью зерен 1—2 мм или через песок толщиной слоя 2,0 м, покрытый окислами марганца. Этим достигается ускорение каталитического окисления закисного железа в окисное.

Реагентное обезжелезивание воды

При реагентном обезжелезивании воды учитывают следующие реагенты:

• коагулирование воды сернокислым алюминием, считая по безводному продукту;
• подщелачивание воды известью, считая по СаО;
• хлорирование воды с целью разрушения коллоидов, препятствующих коагулированию, считая по активному хлору.

Катионирование

Обезжелезивание воды способом катионирования осуществляют аналогично умягчению воды катионированием.

Комбинированные способы обезжелезивания

Аэрирование воды с последующим известкованием, коагулированием и осветлением применяются для воды со щелочностью менее критической.

Удаление марганца

Если марганец является спутником двухвалентного железа, то он с ним в процессах обезжелезивания и удаляется. В других случаях — контактным фильтрованием через пиролюзит (Мп02), марганцовый катионит, полуобожженный доломит (магно-массу) или перхлорированием воды дозами 3—5 мг/л (при удалении железа и марганца) с последующим фильтрованием через песчаные пиролюзитовые фильтры.

Умягчение воды

Умягчение воды осуществляется термическими, реагентными (с подогревом или без подогрева), катионитовыми или смешанными способами.

Термические способы умягчения воды

Термические способы умягчения воды получили крайне ограниченное распространение и применяются при необходимости подогрева по технологическим условиям и как предварительная стадия к дальнейшей обработке воды (глубокое умягчение и др.).

Реагентные способы умягчения воды

К реагентным способам относятся умягчение воды известкованием, известково-содовый, известково-гипсовый, натриевый и др. Известкованием достигается устранение только карбонатной жесткости воды.

При известково-содовом и других методах умягчения воды достигается устранение как карбонатной, так и некарбонатной жесткости.

Катионитовые способы умягчения воды

В этом случае умягчения вода фильтруется через особые зернистые материалы, обменивающие катионы солей жесткости воды на катионы натрия, водорода, аммония и др., которыми они специально заряжаются до начала работы.

При умягчении воды катионитами основными вопросами являются:

• выбор материала катионита;
• схема устройств;
• расчетные технологические параметры;
• расчет установки;
• конструктивное оформление установки.

Устройства осуществляются в зависимости от местных условий по самотечной или напорной схемам.

При умягчении больших расходов воды (более 500 м3/час) экономически целесообразно использовать открытые фильтры, устраиваемые подобно скорым фильтрам. Для обеспечения надежной работы установки и упрощения химического контроля осуществляется двух- и многоступенчатое катионирование воды.

Обессоливание воды

Обессоливание воды осуществляется термическим, химическим ионнообменным и электрохимическим способами.

Газоудаление

Удаление из воды растворенных газов достигается:

• аэрацией воды в виде дождя, фонтана, путем разбрызгивания в градирне и в вакууме, барботажем в воду и т. п., связыванием их реагентами;
• пропусканием воды сквозь мутационные фильтры (удаление СО2). Углекислота и сероводород удаляются главным образом разбрызгиванием воды посредством сопел, установленных в бассейнах. Плотность орошения воды принимается около 1 м3/час на 1 м2 площади.

В градирнях удаление углекислоты и сероводорода осуществляется разбрызгиванием воды и пропуском ее через коксовую или гравийную загрузку, через деревянную хордовую насадку или насадку из колец Рашига и т. п. Размеры их определяются, исходя из плотности орошения 40—50 м3 на 1 м2 площади. Расход воздуха принимается в зависимости от начального и конечного содержания удаляемого газа в воде от 5 до 20 м3 воздуха на 1 м3 воды.

Удаление сероводорода (H2S) в поверхностных водах в условиях их осветления может быть осуществлено хлорированием воды.

Для обескислороживания и глубокой декарбонизации воды применяются вакуумные дегазаторы, площадь которых определяется, исходя из плотности орошения — 50 м3/час на 1 м2.

Удаление газов химическим путем — связыванием реагентами — получило применение:

• для удаления углекислоты из воды добавлением извести или едкого натра с образованием новых карбонатных соединений;
• для обескислороживания воды фильтрованием через железную стружку, которая переводится в окись железа;
• для обескислороживания воды путем добавления сульфита натрия (Na2S03) с переводом его в сульфат натрия;
• для обескислороживания воды путем обработки сернистым газом (SO2), при которой в результате образуется серная кислота.

В последнее время в теплоэнергетических установках получило применение десорбционное обескислороживание воды, которое состоит в том, что кислород из воды извлекается инертным газом и поступает в реактор, помещаемый в котле, где при температуре 500—600° сжигается.

Стабилизация качества воды в оборотных системах водоснабжения

При оборотном водоснабжении в трубопроводах и на стенках холодильников промышленной аппаратуры могут наблюдаться отложения, которые большей частью связаны с выпадением из воды солей карбонатной жесткости, преимущественно карбоната кальция (СаСОз). Борьба с этим явлением ведется либо постоянным сбросом из системы части воды и замены ее свежей из источника водоснабжения («продувка» системы), либо специальной обработкой воды. Продувка рациональна в тех случаях, когда карбонатная жесткость свежей воды из источника ниже допустимой в оборотной воде. Воду поверхностных источников можно использовать без обработки, если карбонатная жесткость не превосходит 3 мг-экв/л и в отдельных случаях 4,0 мг-экв/л.

Обработка воды оборотных систем наиболее часто ведется одним из следующих способов:

• введением в добавочную воду фосфатов, которые задерживают кристаллизацию карбоната кальция;
• рекарбонизацией воды дымовыми газами (поддержание необходимого количества углекислоты в воде за счет отбора ее из дымовых газов);
• подкислением добавочной воды, при котором карбонатная жесткость свежей воды переходит в некарбонатную и соли не выпадают в осадок. Применяется также известкование добавочной воды с последующим глубоким умягчением ее на катионитовых фильтрах.

Установка для фосфатирования

Раствор фосфатов (суперфосфата или реже тринатрийфосфата) дозируется непосредственно в добавочную воду.

Установка по рекарбонизации воды

Дымовые газы после их очистки с помощью турбовоздуходувки нагнетаются обычно в водозаборный колодец у насосной станции, куда входят всасывающие трубы насосов оборотного водоснабжения. Для лучшего соприкосновения газов с водой и усвоения углекислоты в водозаборном колодце, который является и камерой смешения, устанавливается барботер. Исследования показали, что наиболее эффективным типом барботера являются фильтросы.

Установки рекарбонизации оборотной воды дымовыми газами рекомендуется применять при карбонатной жесткости добавочной воды до 10 мг-экв/л.

Установка по подкислению воды

Установка по подкислению воды серной кислотой для оборотных систем применима при любой жесткости воды. Установка состоит из мерного бака, куда поступает серная кислота, и растворных баков (с мешалками), в которых заготавливается раствор необходимой концентрации. Из баков через дозатор и смеситель кислота поступает в добавочную воду.

В случае устройства за мерным баком вентиля, автоматически регулирующего подачу определенной дозы кислоты в добавочную воду (в зависимости от электропроводности циркуляционной воды), можно отказаться от растворных баков.