Описание типичного процесса подготовки воды (очистки воды)

И ПРИМЕНЯЕМЫЕ РЕАГЕНТЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СТАДИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Технология очистки воды представляет собой ряд последовательных технологических стадий:

- приготовление растворов реагентов (периодически);

- первичное обеззараживание;

- аэрация;

- обработка воды коагулянтами и флокулянтами;

- осветление воды; фильтрация;

- умягчение воды ионитами;

- обессоливание воды;

- адсорбционная очистка;

- вторая ступень обеззараживания;

- обратная промывка фильтров (периодически);

- регенерация (периодически).

В качестве реагентов и материалов применяются вещества, сертифицированные в установленном порядке для контакта с питьевой водой:

коагулянты – сульфат по ГОСТ 12966-85 или гидроксохлорид алюминия по ТУ 6-00-05795731-250-96;

гипохлорит натрия по ГОСТ 11086-76 марка А – для обеззараживания воды и водоочистного оборудования;

натр едкий технический по ГОСТ2263-71, серная и соляная кислота – для регенерации ионитовых фильтров или коррекции рН;

натрий хлористый – для регенерации катионитовых фильтров и получения обеззараживающих растворов;

активированные угли марок АГ-3, АГ-5, КД-2 или СКД-515;

иониты – КУ-2-8 ПЧ или ЧС по ГОСТ 20298-74, АВ-17-8 по ГОСТ 20301-74 и аналоги – для умягчения и обессоливания воды;

антрацит дробленый, песок кварцевый, гравий – природные материалы.

Вода для очистки из поверхностного источника подается в аэратор (рис. 12.2). В нижней части аэратора вмонтирована распределительная система подачи сжатого воздуха из ресивера.

Вода поступает через трубу в днище аэратора, через штуцер в днище подается гипохлорит натрия из емкости приготовления. На стадии аэрации частично удаляются из воды также вещества, придающие ей запахи. При высокой концентрации органических веществ первая стадия может быть заменена озонированием.

После аэрации вода поступает в осветлитель-резервуар, разделенный по длине вертикальными перегородками на три секции: смеситель, камеру хлопьеобразования и пластинчатый осадитель.

Гипохлорит натрия

Ёмкость чистой воды

Чистая вода

Воздух

Вода на очистку

Коагулянт

Флокулянт

Рис. 12.2. Станция обезжелезивания (схема установки подготовки воды)

1 – аэратор; 2 – осветлитель; 3 – фильтр грубой очистки; 4 – промежуточная ёмкость; 5 – фильтр тонкой очистки; 6 – угольный адсорбер

В трубопровод перед смесителем подают растворы коагулянта и флокулянта. Процесс хлопьеобразования протекает в камере, куда поток воды перетекает через вертикальную перегородку из смесителя.

Осаждение хлопьев осуществляется на наклонных пластинах отстойника при движении воды снизу вверх и «скатывании» частиц осадка на дно отстойника. Хлопья в процессе их роста захватывают и увлекают в осадок гидроксиды железа, большую часть взвешенных частиц.

Вода из осветлителя самотеком поступает на фильтр грубой очистки ФГО, где задерживается основная масса осадка, которую не удалось отделить на стадии осветления. Вода, осветленная на ФГО, поступает в промежуточную емкость и далее подается насосом на фильтр тонкой очистки ФТО. Осветленной водой из промежуточного резервуара промываются также ФГО и ФТО. ФТО служит для удаления мельчайших взвешенных частиц, не отфильтрованных на ФГО.

Угольный адсорбер имеет загрузку из активированного угля, поглощающего из воды примеси органических соединений, придающих ей запахи и привкусы, а также свободный хлор. Уголь в значительной степени снижает цветность и окисляемость воды.

После адсорбционной очистки вода питьевого качества поступает в резервуар чистой воды, в подающий водопровод вводят раствор гипохлорита натрия для повторного обеззараживания перед подачей потребителю. Из РЧВ питьевая вода насосом подается в магистраль.

Для обеззараживания воды может быть использован активированный раствор, получаемый из раствора хлорида натрия в электрохимической мембранной установке и обладающий повышенными бактерицидными свойствами.

Одним из методов удаления железа из воды является метод аэрофильтрации, разработаный в НИИ ВОДГЕО канд. техн. наук Г.Ю. Ассом (а.с. № 590762), являвшимся в 1990–2000 гг. научным руководителем наших работ в области подготовки питьевой воды.

В сравнении с традиционными технологиями обезжелезивания воды метод аэрофильтрации имеет следующие преимущества.

1. Продолжительность фильтроцикла составляет не менее 30 суток, что в десятки раз превышает продолжительность фильтроцикла при традиционных технологиях. Это обстоятельство позволяет отказаться от постоянного пребывания на станциях обслуживающего персонала, состав бытовых помещений принять в минимальном объеме, снизить внутреннюю температуру в помещениях в зимнее время до 4...5 °С.

2. Расход воды на собственные нужды наших станций обезжелезивания (регенерацию загрузки) составляет около 0,5 % от объема обрабатываемой воды, в то время как при типовых технологиях эта величина составляет до 10 % объема обрабатываемой воды. В целом ряде случаев это преимущество является решающим при выборе технологии очистки воды, т.к. при нашей технологии чаще всего промывную воду удается отвести в канализацию после регулирования расхода, без строительства громоздких и малоэффективных сооружений по обороту промывной воды.

3. Полученный при регенерации наших установок шлам легко осаждается, после отстаивания на шламовых площадках и других сооружениях по типу прудов отстаивания, осветленные промывные воды могут быть отведены в водоем.

4. В качестве загрузки аэрофильтров применяется щебень или гравий с местных карьеров, предварительно проверенный на гигиеническую безопасность. По сравнению с мелкозернистой загрузкой традиционных фильтров и известных компактных установок, это значительно менее дефицитный материал.

5. Одновременно с соединениями железа удаляются сопутствующие ингредиенты в т.ч. агрессивный диоксид углерода (СО₂), при этом устраняется коррозионная активность воды и опасность вторичного загрязнения за счет коррозии труб.

К настоящему времени на территории СНГ успешно эксплуатируются около 50 установок по очистке артезианских вод методом аэрофильтрации в системах хоз. питьевого водоснабжения и системах подготовки воды для промышленного разведения ценных пород рыб.

Методы обезжелезивания воды

Необходимая степень обезжелезивания воды определяется конечными целями, для которых эта вода будет использоваться. И хотя на сегодняшний день не существует единого универсального метода комплексного удаления всех существующих форм железа из воды, используя ту или иную схему очистки, можно добиться желаемого результата в каждом конкретном случае.

Окислительное обезжелезивание

Традиционные методы обезжелезивания воды основываются на окислении двухвалентного железа кислородом воздуха (аэрация) и сильными окислителями (хлор, перманганат калия, перекись водорода, озон) до трехвалентного состояния, с образованием нерастворимого гидроксида железа (III), который впоследствии удаляется отстаиванием, отстаиванием с добавлением коагулянтов и флоккулянтов (А-Т 9.303) и (или) фильтрацией.

Аэрация

Окисление железа аэрацией может проводиться: фонтанированием (так называемые брызгальные установки), душированием, с помощью инжектора, эжектора или компрессора, введением воздуха в трубу под напором, барботацией. Во многих случаях вода, прошедшая обезжелезивание аэрацией с последующим остаиванием и фильтрацией, уже оказывается пригодной к употреблению в качестве питьевой. По такой упрощенной схеме обезжелезивание эффективно, когда исходная концентрация железа не превышает 10 мг/мл (при содержании двухва­лентного железа не менее 70 % от общего), концентрация H₂S не более 2,5 мг/л. Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) воды после аэрации не должен быть ниже 100 мВ, а индекс стабильности (индекс Ланжелье) не менее 0,05.

Выбор способа упрощенной аэрации зависит от параметров исходной воды. Так, если концентрация сероводорода выше 0,5 мг/л, а свободной углекислоты – более 40 мг/л, введения воздуха в трубопровод под напором не требуется – достаточно предусмотреть открытую емкость со свободным изливом в нее воды. Аналогичного эффекта можно достичь с помощью фонтанирования или душирования.

Интересной разработкой отечественных производителей (ЗАО «ИТЭМ») в отношении ускорения процесса окисления железа аэрацией является установка сверхзвуковой очистки воды СУОК-ВП. Процесс перевода двухвалентного железа в нерастворимую гидроокись железа (III) ускоряется в этой установке за счет смешивания очищаемой воды с кислородом воздуха в эжекторе и впрыскивания смеси под большим давлением в накопительную емкость. При этом за счет преодоления сверхзвукового барьера скорости происходит дробление воды до брызг субмикронных размеров и резкое сокращение времени окисления железа (в тысячи раз). Причем исходное содержание воды, подвергающейся очистке на СУОК-ВП, может достигать 40 мг/л, а на выходе составлять 0,1...0,3 мг/л в зависимости от модели используемой установки.

Дата добавления: 2014-12-27