Предварительная подготовка воды

Рассмотрим общую схему водоподготовки. Чаще всего используют следующие стадии:
•подогрев и термостатирование,
•грубая фильтрация,
•умягчение,
•фильтрация через угольный фильтр,
•обратный осмос,
•электродеионизация,
•дистилляция.
На стадиях хранения воды очищенной и воды высокоочищенной также используются УФ-лампы, стерильные фильтра (для очищенной) и генератор озона (если требуется).

Подогрев и термостатирование

Поддержание температуры воды в заданных пределах особенно важно при наличии в схеме стадии обратного осмоса. При низких температурах пропускная способность мембраны существенно снижается. Вода высокой температуры может растворять смолы умягчителей.
Оборудованием этой стадии могут быть теплообменники с применением одного из видов энергоносителей (пар, газ, электричество, вода). Автоматическая схема должна обеспечивать поддержание температуры в заданных пределах. Поверхность, соприкасающаяся с водой не должна ухудшать ее качество. Температура воды измеряется температурными датчиками.

Грубая фильтрация

Грубая фильтрация позволяет удалять из воды частицы размером более SO-100 мкм.
В качестве оборудования для грубой фильтрации используются фильтры с песчаной набивкой. Выбор сорта песка зависит от результатов анализа воды с учетом сезонных изменений. Фильтр периодически промывается. Исправность фильтра контролируется разностью давления воды до и после фильтра.

Умягчение

Умягчение позволяет понизить жесткость воды за счет удаления ионов кальция и магния. Умягчение позволяет значительно снизить содержание ионов перед подачей воды для очистки на ионообменники и мембраны обратного осмоса.
В качестве оборудования на этой стадии могут служить автоматические умягчители, работающие на принципе замены ионов кальция и магния ионами натрия. Умягчители периодически регенерируются раствором хлорида натрия. Исправность работы умягчителя можно контролировать периодическим измерением жесткости воды на входе и на выходе.

Фильтрация через угольный фильтр

Фильтрация через угольный фильтр позволяет снизить концентрацию органических веществ и хлора.
Используются стандартные патронные фильтры с активированным углем. Исправность фильтра контролируется разностью давления воды до и после фильтра.

Обратный осмос

На стадии обратного осмоса вода очищается от органических соединений и солей. Удаление примесей происходит за счет пропускания воды через полупроницаемую мембрану при давлении, превышающем осмотическое. Для увеличения эффективности процесса используется тангенциальная подача воды к поверхности мембраны при рециркуляции. Оборудование представляет собой системы мембран. Мембраны имеют размеры пор 0,0005 - 0,001 мкм.
Контроль систем обратного осмоса осуществляется измерением удельной электрической проводимости воды на выходе из системы.
Ультрафиолетовое облучение. Фотохимическое окисление воды ультрафиолетовыми лучами с длинами волн 185 и 245 нм может устранять следы органических соединений и убивать микроорганизмы в воде. Ультрафиолетовое облучение с длиной волны 254 нм может быть использовано также и для предотвращения размножения бактерий в резервуарах для хранения воды.
Оборудование представляет собой лампы ультрафиолетового свечения. Правильность работы ламп контролируется по их излучающей способности.

Система обратного осмоса

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация предназначена для удаления из воды пирогенов и других растворенных органических веществ, молекулярная масса которых превышает 10 000.
Оборудование представляет собой системы мембран. Ультрафильтрационные мембраны имеют диаметр пор 0,001 - 0,05 мкм. Вещества, задерживаемые ультрафильтрационной мембраной, располагаются в области молекулярных масс от 10 000 до 1 000 000. Вода проникает через мембрану, в то время как загрязнения задерживаются.
Правильность работы системы контролируется по разности давления воды до и после мембран.

Деионизация

Деионизация позволяет очистить воду от ионов - заряженных частиц. Оборудование для деионизации представляет собой колонки с ионообменной смолой. Различаются деионизаторы раздельного действия (катионо – анионообменники) и смешанного действия.
Контроль правильности работы деионизаторов осуществляется измерением удельной электрической проводимости воды на выходе из системы.

Система обратного осмоса с устройством деионизации

Дистилляция

В процессе дистилляции вода переводится в пар и обратно в жидкую фазу, при этом происходит отделение примесей. Дистилляция является наиболее эффективным методом очистки воды для разных целей. В качестве оборудования на этой стадии используются одно- или многокорпусные дистилляторы. Наиболее эффективны многокорпусные установки. В них вода последовательно перегоняется через несколько колонн (обычно от 3-х до 8-ми). Исходная вода проходит в противотоке с конденсатом и поэтапно нагревается на каждой ступени. Одновременно с этим охлаждается и конденсируется дистиллят, что приводит к значительной экономии энергии.
Дистилляционная установка должна согласовываться с резервуаром для хранения воды, т.е. включаться и выключаться в зависимости от уровня в резервуаре. Должен осуществляться непрерывный автоматический контроль качества дистиллята по удельной электрической проводимости. При неудовлетворительном качестве дистиллят должен быть возвращен на повторную обработку. В случае устойчивого неудовлетворительного качества дистиллята необходимо остановить систему и провести санацию. Возобновление наполнения резервуара возможно только при уверенности в удовлетворительном качестве дистиллята.

Существует три типа процессов дистилляции:
•одноколоночная;
•термокомпрессионная;
•многоколоночная.

Одноколоночная дистилляция применяется давно и широко. Ее существенным недостатком является высокое энергопотребление, несмотря на простую конструкцию и невысокую цену установок дистилляции. На нагрев воды от 15 ˚С до 100 ˚С требуется 85 ккал/кг или 356 кДж/кг. На превращение воды в пар при 100 ˚С требуется 539 ккал/кг или 2258 кДж/кг. Таким образом, па испарение воды требуется в шесть раз больше энергии, чем на ее нагрев до 100 ˚С.
Суть термокомпрессионной дистилляции состоит в следующем. Принудительное сжатие пара компрессором приводит к росту давления пара и его температуры. Повышенное теплосодержание (энтальпия) пара используется для нагрева и превращения исходной воды в пар. Недостатками этого метода являются возможность попадания в чистую воду посторонних частиц, высокий уровень шума и необходимость в постоянном техническом обслуживании.
Наилучшим сочетанием различных свойств обладает многоколоночная дистилляция, при которой энергия нагретой воды используется наиболее полно и эффективно.

Принцип работы многоколоночного дистиллятора

В основе работы этого дистиллятора заложен принцип многократного выпаривания и конденсации предварительно подготовленной воды.
Установка состоит из нескольких колон, соединенных последовательно, выносных конденсаторов, охладителя дистиллята, бака для воды с насосом. Дистилляторы снабжаются стандартными дренажными и вентиляционными устройствами. Колонна состоит из двух сосудов, работающих под высоким давлением. Конструкция колонны и ее элементов выполнена таким образом, что она работает как испаритель и сепаратор одновременно.
Исходная вода в дистилляторную установку подается из резервуара насосом, расход воды регулируется автоматически.
Исходная вода и образующийся пар в системе движутся противотоком. При этом вода, проходя через охладитель дистиллята и конденсаторы, максимально аккумулирует вторичное тепло пара (направление движения воды на рисунке многоколоночного дистиллятора справа налево).
В конденсаторе первой колонны вода подогревается заводским паром до температуры 160 ˚С. Высокая температура гарантирует высокое биологическое качество дистиллята.
Подогретая исходная вода поступает в верхнюю часть левой крайней колонны. Эта колонна также обогревается заводским паром. За счет возникающей в колонне разницы температур происходит вскипание перегретой воды с образованием пара. Колонна рассчитана таким образом, что образующийся пар достигает ее дна с высокой скоростью и изменяет направление своего движения на 180˚. При этом от пара отделяется неиспарившаяся вода.

Спиралеобразный желоб, выполняющий роль центрифуги

Чистый пар с большой скоростью поднимается по спиралеобразному желобу, совершая круговое движение. Благодаря центробежным силам, возникающим при таком движении, отделяются оставшиеся в паре частицы и капли, в том числе и эндотоксины. Это простое и в то же время оригинальное решение обеспечивает более надежное сепарирование, чем при известных методах выпаривания. Полученный пар поступает в следующую колонну, здесь конденсируется и отводится в охладитель дистиллята. Неиспарившаяся вода и отсепарированные частицы также поступают в эту колонну на повторное вскипание.

В этой и последующих колоннах процесс повторяется по аналогии с первой колонной. Отработанная вода выводится из последней колонны.
Внешний источник энергии, в частности заводской пар, требуется только для получения перегретой воды в первой колоне. Следующие колоны нагреваются за счет вторичного тепла пара, что позволяет существенно сократить затраты на энергию.
Как упоминалось ранее, проводимость питающей воды должна быть не более 5 мкСм/см. Если качество питающей воды и функционирование дистиллятора поддерживаются в надлежащем порядке, то отпадает необходимость в чистке агрегата.
При использовании умягченной воды дистилляторы комплектуются циклонными разделителями для удаления растворенных газов. Такие дистилляторы необходимо чистить 3-4 раза в год.

Предварительная подготовка воды полностью не исключает присутствия в ней солей, механических примесей и газов, так как некоторое их количество остается после обработки и, кроме того, при прохождении по тракту тепловой схемы вода уносит продукты коррозии, а также с различными присосами в нее попадают газы. Частично соли и газы удаляют в обессоливающих установках, деаэраторах. Для надежной работы котла очистка питательной воды до входа в него оказывается также недостаточной. В процессе выпаривания воды (например, в барабане котла при температуре насыщения) происходит накопление солей, обусловленное различным их количеством в питательной (котловой) воде и в паре.

В чем заключается предварительная подготовка воды для питания диффузионной установки:

Известны следующие схемыпредварительной подготовки воды, используемой на пополнение: очистка по упрощенной схеме - аэрация и естественное отстаивание; частичная очистка - естественное отстаивание, фильтрование безреагентное или реагентное с периодической коагуляцией; полная очистка - коагулирование, отстаивание с фильтрованием, известкование, углевание и хлорирование. Схема подготовки воды, идущей на пополнение ее запасов, должна удовлетворять двум требованиям: во избежание загрязнения зоны аэрации и водоносного горизонта поступающая на инфильтрацию вода должна иметь минимальную мутность и не содержать примесей, ухудшающих ее качество при прохождении через грунт; с учетом специфики масштаба и технологии пополнения сооружения водоподготов-ки должны быть простыми, не нуждающимися в квалифицированном уходе и макмисально дешевыми. Для выполнения этих требований необходимо максимально использовать методы предварительной очистки воды: аэрацию, естественное отстаивание, безреагентное фильтрование и гидробиологическую очистку посевом в отстойниках-водохранилищах дикого риса и камыша.

Для нормальной эксплуатации электродиализных установок необходимапредварительная подготовка воды, заключающаяся в удалении грубодисперсных и коллоидных примесей, солей кальция и магния, поливалентных и отравляющих ионов, имеющих малую подвижность.

На эффективность работы канализационных очистных станций заметно влияетпредварительная подготовка воды на головных сооружениях - решетках и особенно песколовках.

Как обратноосмотические, так и электродиализные установки требуюттщательной предварительной подготовки вод.

Таким образом, эффективное использование угольных фильтров требуеттщательной предварительной подготовки воды, особенно в зимнее время. В связи с этим в процессе коагуляции должны обязательно использоваться интенсифицирующие добавки.

Метод обескремнивания воды в электролизерах с алюминиевым анодом может быть рекомендован для предварительной подготовки воды в схемах водоподготовки на ТЭЦ и других промышленных предприятиях.

В состав сооружений ИВПВ входят сооружения для забора воды из источника пополнения, предварительной подготовки воды, системы подачи ее на инфильтрационные сооружения, собственно водозабора подземных вод и устройства для последующей их подготовки перед подачей потребителю.

Поэтому технологические схемы электродиализных обессоливающих установок обычно состоят из таких узлов: оборудования дляпредварительной подготовки воды, электродиализных аппаратов, кислотного хозяйства и системы сжатого воздуха (для устранения отложений карбоната кальция), фильтров с активированным углем (для удаления органических веществ) и бактерицидных установок.

Приведенные выше результаты лабораторных исследований по фильтрации поверхностных вод через образцы продуктивных пластов указывают на необходимостьпредварительной подготовки воды. Лабораторными опытами установлено, что качественная очистка речной воды от содержащихся в ней загрязнений обеспечивается путем коагуляции и последующей фильтрации; при этом расход реагентов (сернокислого алюминия и окиси кальция) составляет: 25 и 5; 50 и 10 мг. Эффект коагуляции не снижается при температуре воды 4 - 5 С.

Если вода, предназначенная для охлаждения компрессоров, очень жесткая (жесткость свыше 12), применяют систему циркуляционного водоснабжения ипредварительную подготовку воды. Не следует применять для охлаждения компрессоров кислотную воду без предварительной ее нейтрализации. В случае, если водопровод подает недостаточное количество воды, необходимо перейти на циркуляционное водоснабжение при помощи градирни или брызгальных бассейнов.

Аналогичным образом параметры испарительной установки (расход соленой воды, конструкция выпарных аппаратов и др.) определяют состав и параметры вспомогательного оборудования, например оборудования предварительной подготовки воды.

Наличие смолы в воде цеха камерных печей в количестве 2 - 3 г / л и в воде газогенераторных цехов и туннельных печей, в количестве 0 7 - 1 5 г / л вызывает необходимостьпредварительной подготовки воды - обессмоливания. Отстой воды от смолы, а также ее усреднение производятся в емкости объемом 5000 м3 (диаметр 25 м, высота 12 5 м) с установленным внутри на линии поступления воды цилиндром для лучшего отделения смолы.

Кроме того, в современных конструкциях противоточных фильтров, особенно при практически полном их заполнении ионитом, более сложными путями реализуется удаление сорбированных слоем взвешенных примесей и измельченных частиц смолы. Это требует более качественной предварительной подготовки водыперед подачей ее на противоточные фильтры.

Применение угольных фильтров обеспечивает более эффективное использование активированного угля (примерно в 10 раз), но требует больших капитальных затрат, наличия реагентного хозяйства для регенерации угля, а также предварительного тщательного осветления воды. Эффективное использование угольных фильтров требует тщательной предварительной подготовки воды, особенно в зимнее время. В связи с этим в процессе коагуляции должны обязательно использоваться интенсифицирующие добавки. Особенно перспективно применение активной кремниевой кислоты.

При магнитной обработке повышается растворимость различных веществ в воде, ускоряются процессы коагуляции взвесей и осветления воды. Воздействие магнитных полей на процессы кристаллизации различных веществ используется дляпредварительной подготовки воды перед подачей в паровые котлы. Обработка ее магнитным полем способствует уменьшению образования накипи. В нефтепромысловом деле этот эффект используется для борьбы с отложениями солей в трубопроводах при добыче обводненной нефти.

Наиболее часто катионитные установки используются для умягчения воды, предназначенной для нужд различных потребителей. НСО-з, или эти процессы применяют совместно. При использовании воды питьевого качествапредварительную подготовку воды, как правило, не производят.

Наиболее часто катионитные установки используются для умягчения воды, предназначенной для нужд различных потребителей. НСО-3, или эти процессы применяют совместно. При использовании воды питьевого качествапредварительную подготовку воды, как правило, не производят.

Один из факторов, определяющих рациональность процесса отделения расплавленной серы от породы, заключается в придании устойчивости суспензии минеральных частиц пород, находящихся в водной фазе. Очевидно, в реальных условиях автоклавного процесса дисперсионной средой может являться только вода, так как замена воды какой-либо другой жидкостью была бы слишком сложна. Освобождение суспензии от коагулирующих растворенных в ней примесей возможнопутем предварительной подготовки воды, идущей в производство. Практически вопрос этот разрешается в соответствии с конкретными условиями месторождений серы (расположение у источников сильно минерализованной воды и пр. Выполнение третьего условия стабилизации связано с повышением содержания серы в концентрате.

Растворенные в воде вещества образуют при нагреве накипь на стенках аппаратуры и вызывают коррозионное разрушение ее. Коллоидные примеси вызывают загрязнение диафрагм электролизеров, вспенивание воды. Грубодисперсные взвеси засоряют трубопроводы, снижая их производительность, могут вызвать их закупорку. Все это вызывает необходимостьпредварительной подготовки воды, поступающей на производство - водоподготовки.

Общая стоимость проектируемого процесса деминерализации с большой степенью приближения может быть разбита на три части, каждая по-своему зависящие от плотности тока. Первая часть стоимости обусловлена тем фактом, что затрата энергии для получения данного эффекта обессоливания примерно пропорциональна плотности тока. Вторая часть стоимости зависит от того, что общий размер мембран (и объем связанного с ним оборудования), необходимый для данного эффекта обессоливания, изменяется обратно пропорционально плотности тока. Третья часть стоимости не зависит от плотности тока, она включает такие величины, как затраты напредварительную подготовку воды и приборы.

Дата добавления: 2015-05-09