Контрольная работа: Технологии подготовки воды
Контрольная работа: Технологии подготовки воды
Содержание
Введение
1. Характеристика природных вод
2. Очистка воды для промышленных предприятий. Промышленные станции очистки воды
3. Эффективный метод обеззараживания воды - ультрафиолетовое излучение
4. Установки для обеззараживания питьевой воды
4.1 Характеристика установок
4.2 УФ-обеззараживание сточных вод
5. Основы процессов и классификация методов умягчения воды
Задача
Выводы
Список литературы
Введение
Качество воды, поступающей на производственные нужды, должно соответствовать техническим требованиям с учетом ее влияния на технологический процесс и выпускаемую продукцию. Важным показателем качества воды является жесткость. Так как в природных водах преобладают в основном ионы кальция и магния, то под общей жесткостью чаще всего подразумевают сумму их концентраций.
К достоинствам мягких вод можно отнести возможность их использования при минимальной обработке в технологии изготовления искусственного и синтетического волокна, пластмасс, кинопленки, каолина, кожи, а также для производств пищевой, радиоэлектронной промышленности, в теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве и перед мембранным обессоливанием. Экономически целесообразно применение мягких вод для приготовления растворов мыла, красителей, кислот и щелочей, а также при получении диоксида титана и пигментов.
Природные воды в основном не удовлетворяют требованиям промышленных предприятий по содержанию солей жесткости (0,01–0,001 мг-экв/л), поэтому их следует обязательно подвергать предварительной обработке, которая определяется физико-химическими свойствами примесей воды и их фазово-дисперсным состоянием.
1. Характеристика природных вод
Природные воды представляют собой сложные системы, содержащие растворенные вещества в виде ионов и молекул, минеральные и органические соединения в форме коллоидов, суспензий и эмульсий.
Химический состав природных вод представлен в основном ионами К+, Na+, Са2+, Mg2+, SO42–, НСО3–, CO32–, Сl–, железа, алюминия, кремнекислоты и органических веществ. Кроме того, имеются соединения азота (NH3+, NO3–, NO2–). Эти компоненты присутствуют во всех природных водах, и их содержание составляет 90–95% общего количества ионов. Органические вещества присутствуют в виде эмульсий минеральных масел и нефтепродуктов, попадающих в водоемы со сточными водами, а также в виде гумусовых соединений и микроорганизмов, придающих воде цветность. Жесткость воды колеблется в широких пределах – от нескольких десятых до десятков мг-экв/л. Например, для реки Москвы жесткость у истока составляет 0,5–0,9 мг-экв/л, а в месте впадения реки Можайки – 6–7 мг-экв/л. Величина показателя рН природных вод обычно варьируется в пределах 6,5–8,5. Технология подготовки природных вод предполагает электрохимическую коррекцию рН очищаемой воды и электрофлотационное разделение жидкой и твердой фаз. На рисунке представлена технологическая схема электрохимической подготовки природных вод. Вода поступает в сборник-отстойник (1) для выделения тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) и грубодисперсных частиц (структурных примесей растительного и животного происхождения). После предварительной очистки сток подается в катодную камеру (2а) электрокорректора рН, из которой под действием электрического тока анионы мигрируют через анионообменную мембрану в анодную камеру (2б), где происходит подкисление среды. В катодной камере в процессе электролиза воды раствор подщелачивается до рН=10–11, что сопровождается образованием частиц гидроксидов и карбонатов смешанного состава. Далее сток поступает в камеру грубой очистки (3а) и тонкой очистки (3б) электрофлотатора, где в результате электролиза воды происходит образование пузырьков газов водорода и кислорода, которые, поднимаясь вверх, сталкиваются с частицами примесей (гидроксиды и карбонаты металлов, эмульсии, дисперсные органические вещества), флотируют их на поверхность, образуя устойчивый пенный слой флотошлам, периодически удаляемый шламосборным устройством. После осветления умягченная вода направляется в анодную камеру (2б) электрокорректора рН, где происходит нейтрализация воды до величины показателя рН, практически не отличающейся от величины рН исходной воды. После обработки умягченная и очищенная вода поступает на технологические нужды.
В таблице представлены результаты, полученные при электрохимической обработке речной и артезианской воды по данной схеме. Забор речной воды осуществлялся по водоводу из водозаборного узла "Заозерье" (река Москва), артезианской – из скважины, расположенной на территории МП "Теплоцентраль" (г. Жуковский Московской обл.).
Удельный расход электроэнергии при электрофлотационной обработке составляет 0,3–0,5 кВт•ч/м3, электрохимическом корректировании 1–2 кВт•ч/м3. Модуль производительностью 5 м3/ч занимает площадь 25 м2.
Таблица 1
| Показатели | Речная вода | Артезианская вода | ||
| до очистки | после очистки | до очистки | после очистки | |
| Жесткость, мг-экв/л | 3,7 | 0,01 | 9,0 | 0,05 |
|
ХПК, мгО2/л |
76,8 | 1,15 | 22,5 | 0,5 |
| Содержание, мг/л | ||||
|
Ca2+ |
52,5 | 0,1 | 145,0 | 0,3 |
|
Mg2+ |
12,5 | 1,5 | 25,5 | 2,0 |
|
Fe3+ |
8,3 | 0,01 | 10,1 | 0,02 |
|
NH4+ |
1,8 | 0,01 | 2,7 | 0,01 |
|
Cl– |
60,0 | 10,0 | 100,0 | 15,5 |
Проведение процесса в щелочной области рН обеспечивает умягчение воды за счет образования труднорастворимых соединений кальция, магния и других тяжелых металлов, разложение ионов аммония с образованием газообразного аммиака. Обезвреживание растворенных органических соединений происходит за счет процессов электрохимической деструкции и сорбции, при этом уменьшаются мутность и цветность воды.
Данные бактериологических анализов свидетельствуют о дезинфицирующем действии электрохимического способа. В результате электролиза природной воды, содержащей хлорид-ионы, образуются бактерицидные агенты: гипохлориты, хлорноватистая кислота, которые легко взаимодействуют с присутствующими в воде аммиаком и аммонийными солями. При этом образуются хлорамины, также обладающие обеззараживающим действием. Это дает возможность при использовании мягких вод в качестве подпиточных в системах оборотного водоснабжения снижать дозы биоцидов.
Рис. 1. Технологическая схема электрохимической подготовки природных вод
Применение электрохимического метода по сравнению с реагентной обработкой позволяет исключить увеличение общего солесодержания умягченной воды; избежать повышения остаточной жесткости воды и производить одновременно стабилизационную обработку воды и тем самым предотвратить отложение карбоната кальция, которое происходит при известковом умягчении и вынуждает проводить стабилизацию воды продувкой углекислотой; отказаться от использования химических реагентов и реагентного хозяйства и, следовательно, сократить производственные площади, необходимые для размещения очистных сооружений.
Разработанная электрохимическая технология и запроектированное оборудование дает возможность варьировать степень очистки в зависимости от исходного состава и требований, предъявляемых к качеству очищаемой воды без изменения технологической схемы и конструктивного оформления процесса.
2. Очистка воды для промышленных предприятий. Промышленные станции очистки воды
Станции "Астра-Феррум" производят:
комплексную очистку воды из артезианских и поверхностных источников: обезжелезивание, осветление, умягчение, обессоливание, опреснение, обеззараживание, улучшение органолептических свойств воды с целью получения воды высшей категории качества
глубокую очистку воды методом нанофильтрации
добавление в воду недостающих веществ (фтор, йод, кальций, магний и т.п.)
доочистку воды из централизованных источников водоснабжения от свободного хлора и хлорорганических соединений, железобактерий, биозагрязнений и других загрязнений в распределительных сетях водоснабжения.
Оборудование разработано с применением современных достижений и передовых технологий в этой области и предназначено для подготовки питьевой воды, соответствующей требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 2.1.4.1116-02; подготовки воды специального технологического назначения, для пищевых, спиртовых, ликеро-водочных, мясомолочных, машиностроительных, металлургических, оборонных, фармацевтических, парфюмерных, и др. предприятий; водоподготовки и умягчения воды для ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ, тепловых пунктов и котельных различного назначения; для обеспечения доброкачественной питьевой водой речных и морских судов, пассажирского железнодорожного и авиационного транспорта; а также для загородных объектов, дачных кооперативов, коттеджей, поселков, гостиниц, санаториев, бассейнов и для доочистки воды городского централизованного водоснабжения.
Состав станции из сборочных единиц по назначению и их количество определяется в зависимости от нормативных требований по качеству очищенной воды и производительности. В комплект станции могут входить сборочные единицы: 1. Насосная станция подачи исходной воды. 2. Бак аэрации и дегазации исходной воды. 3. Система предварительной очистки исходной воды. 4. Система осветления. 5. Система обезжелезивания реагентная. 6. Система обезжелезивания по методу упрощенной аэрации. 7. Система ионообменная катионитовая. 8. Система ионообменная анионитовая. 9. Система ионообменная универсальная. 10. Система обесфторивания. 11. Система сорбционная. 12. Нормализатор фтора, йода, кальция. 13. Бак накопитель. 14. Система обеззараживания. 15. Фильтр специального назначения "Серебряный ручей". 16. Установка нанофильтрации. 17. Станция озонирования воды. 18. Модуль тонкой очистки. 19. Счетчик воды. 20. Блок автоматического управления. 21. Система дозировки реагентов. 22. Станция регенерации.
Станции серии КАСОВ промышленного назначения состоят из модулей, имеющих унифицированную конструкцию: корпус фильтра из нержавеющей стали пищевого назначения, фильтрующий материал, автоматический или ручной блок управления.
Большое разнообразие фильтрующих загрузок обеспечивает большую гибкость в построении системы очистки воды. Особенностью наших систем с зернистой (гранулированной) загрузкой является периодическое восстановление свойств фильтрующего материала за счет регенерации (промывки) в автоматическом или ручном режиме, при этом накопившиеся в фильтре загрязнения вместе с раствором реагента и промывной водой сбрасываются в канализацию. Благодаря этому система водоочистки такого типа не требует замены фильтрующего материала в течение 5-7 лет. По истечении указанного срока производится досыпка фильтрующего материала до первоначального объема (уровня)
Достоинства наших станций очистки воды
Высокая производительность (от 10 до 5000 м3/час комплектуемой единицы фильтра), долговечность, обусловленная применением нержавеющей стали (не менее 50 лет), способность работать с водой практически любой степени загрязненности, низкие эксплутационные затраты.
Сегодня, когда любое предприятие может пользоваться практически бесплатной артезианской водой, имеется уникальная возможность сэкономить огромные финансовые средства тем предприятиям, которые вместо централизованного водоснабжения используют для своих нужд артезианскую воду из скважины, очищая ее на специальном оборудовании по водоподготовке. В таких условиях, экономя на платежах за воду, затраты на покупку станции очистки воды окупятся за 6-8 месяцев. Кроме того Ваше предприятие может с помощью оборудования и технологий, предложенных нашей компанией, пойти по пути создания системы водоснабжения замкнутого цикла, что высвободит еще более значительные финансовые средства для Вашего предприятия.
К числу наиболее часто встречающихся проблем с водой в различных отраслях производственной деятельности, коммунального хозяйства, и т.д., требующих своего решения с помощью фильтров, относятся:
Наличие нерастворенных механических примесей;
Растворенные в воде железо и марганец;
Жесткость;
Наличие привкуса, запаха, цветности;
Осадочные фильтры - осветлители
Предназначены для удаления из воды механических частиц , песка, взвесей, ржавчины а также коллоидных веществ. В качестве фильтрующего материала используется зернистая загрузка, проверенная на испытательном стенде по специальной программе. Обеспечивающая осаждение частиц от 20 микрон.
Обезжелезивание воды. Фильтры - обезжелезиватели
Фильтры этого класса предназначены главным образом для удаления из воды железа (обезжелезивание воды) и марганца, находящиеся в растворенном состоянии по реагентным и безреагентым методам, исходя из характеристики исходной воды. Адекватно формам, количеству железа и буферным свойствам исходной воды производятся оптимальный выбор зернистой загрузки: природного происхождения, модифицированной, синтетической и комбинированной.
Как правило, каждый вид загрузки был испытан в производственных условиях на специальном стенде по широкому числу параметров: ресурс, скорость фильтрирования, условия отмывки и промывки регенерации и т.д.
В составе обезжелезивающих систем используются скорые одно- и двухслойные фильтры с оптимальным размером зерен загрузки, толщиной фильтрующего слоя и скоростью фильтрирования
Фильтры ионообменные
Обширный класс фильтров, предназначенных для снижения жесткости, опреснения и обессоливания воды. Благодаря применению специальных загрузок фильтры этого типа обладают комплексным действием и способны также удалять из воды определенные количества железа, марганца, нитратов, сульфатов, фторидов, бора, брома, стронция, лития, солей тяжелых металлов, органических соединений.
В качестве фильтрующей загрузки используются ряд ионообменных смол, соответствующих самым строгим нормам для использования в пищевой промышленности. Их основными характеристиками являются высокая рабочая и обменная емкость и эффективность регенерации.
Фильтры сорбционные
Применяются для удаления взвешенных в воде веществ, органических примесей, хлора и его соединений, неприятного вкуса и запаха, цветности органического характера. Фильтры оснащаются ручным управлением или электронным управляющим клапаном. Отличаются компактной конструкцией, так как не требуют дополнительного оборудования для регенерации.
В качестве фильтрующего материала используется активированный уголь, обладающий высокой прочностью и большой сорбционной емкостью.
Элементом новизны и "ноу-хау" ОАО "Конверсия" является внедрение сорбента угольного, являющегося универсальным средством физико-химической очистки воды от нерастворимых и растворенных органических высокомолекулярных соединений фенолов и катионов металлов, аммония, железа общего, нефтепродуктов, взвешенных веществ, мутности, цветности, ионов тяжелых металлов. Ресурс эксплуатации сорбента при соблюдении технологической инструкции не менее трех лет. Грязеемкость сорбента до 3-5% от его веса. Применение фильтра сорбента с разными угольными фильтрующими материалами обеспечивает эффективное решение многих задач технологии очистки воды.
3. Эффективный метод обеззараживания воды - ультрафиолетовое излучение
Начиная с 70-х годов ХХ века, за рубежом наметилась тенденция по сокращению объемов применения хлора и хлорсодержащих реагентов в водопроводно-канализационных хозяйствах в результате выявления их негативного воздействия на живые организмы и биоценоз водоемов. Это получило отражение в массовом создании станций дехлорирования обеззараженных сточных вод и сокращении использования хлора в хозяйственно-питьевом водоснабжении на основе применения других технологий обеззараживания. Одной из технологий, получивших широкое промышленное внедрение, является обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением, позволяющее обеспечить необходимый эффект при отсутствии образования побочных веществ, обладающих негативным воздействием на живые организмы. В мире эксплуатируется более 3000 станций УФ-обеззараживания воды различного назначения и производительности, в том числе крупные, производительностью более 1 млн. м3/сут.
