Міністерство освіти І науки україни icon

Міністерство освіти І науки україни




НазваМіністерство освіти І науки україни
Сторінка1/7
Дата25.06.2012
Розмір1.51 Mb.
ТипКонспект
  1   2   3   4   5   6   7

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ

МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА





З ДИСЦИПЛІНИ




"ТЕХНОЛОГІЯ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ

ВІД РОЗЧИНЕНИХ ДОМІШОК"

(для студентів 5 курсу денної форми навчання

спеціальності 7.092601 – «Водопостачання і водовідведення»)






Харків – ХНАМГ – 2007

Конспект лекцій з дисципліни "Технологія очищення води від розчинених домішок" (для студентів 5 курсу денної форми навчання спеціальності 7.092601 – «Водопостачання і водовідведення») / Авт.: К.Б.Сорокіна. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 103 с.

^

Автор: К.Б.Сорокіна

Рецензент: доц. Л.В.Крамаренко

^

Рекомендовано кафедрою водопостачання, водовідведення і очищення вод, протокол № 11 від 29.06.2007 р.


ЗМІСТ


Стор.

ВСТУП...................................................................................................................

4

^ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО СКЛАД ГОМОФАЗНИХ ДОМІШОК ПРИРОДНИХ ВОД…………………………………………………………….


5

ЗМ 1.1. ЗМ'ЯКШЕННЯ. ІОННИЙ ОБМІН. ДЕЗОДОРАЦІЯ. ФТОРУВАННЯ.ДЕФТОРУВАННЯ..................................................................


7

Тема 1. Зм'якшення води.......................................................................................

7

Тема 2. Застосування іонного обміну для очистки води..................................

16

Тема 3. Дезодорація води.....................................................................................

27

Тема 4. Фторування води.....................................................................................

36

Тема 5. Дефторування води..................................................................................

42

^ ЗМ 1.2. ЗНЕЗАЛІЗНЕННЯ. ОПРІСНЕННЯ І ЗНЕСОЛЕННЯ....................

48

Тема 1. Знезалізнення води...................................................................................

48

Тема 2. Опріснення і знесолення води................................................................

59

^ ЗМ 1.3. ДЕГАЗАЦІЯ. ЕЛЕКТРОХІМІЧНА ОБРОБКА. СПЕЦІАЛЬНІ МЕТОДИ..............................................................................................................


77

Тема 1. Дегазація води.........................................................................................

77

Тема 2. Електрохімічна обробка води.................................................................

83

Тема 3. Радіаційне очищення води.....................................................................

91

Тема 4. Очищення води від радіоактивних елементів........................................

97

^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ....................................................................................

102






ВСТУП


Навчальна дисципліна «Технологія очистки води від розчинених домішок» належить до циклу вибіркових професіонально-орієнтованих дисциплін за напрямом «Водні ресурси» із спеціальності 7.092601 - Водопостачання і водовідведення.

Предметом вивчення дисципліни «Технологія очистки води від розчинених домішок» є методи, способи, технологічне оформлення та конструктивні особливості апаратів для видалення з природних та стічних вод речовин, які знаходяться у розчиненому стані.

Метою вивчення дисципліни є формування у майбутніх фахівців знань, пов’язаних з вирішенням питань очищення води від розчинених в ній домішок для доведення якості природної води до показників питної, підготовки глибоко очищеної води, а також обробки стічних вод з метою виділення з них цінних речовин, організації безстічного водопостачання та зменшення шкідливого впливу стічних вод на навколишнє середовище.

^ Основні завдання дисципліни складаються з формування знань та вмінь, що необхідні для виконання професійних завдань із спеціальності Водопостачання та водовідведення.

Основними завданнями, що мають бути вирішені в процесі викладення дисципліни, є теоретична і практична підготовка студентів з таких питань:

- основні положення та вимоги державних стандартів до якості води, використовуваної для питного та технічного водопостачання;

- класифікації домішок природних вод та процесів підготовки води відповідно до фазово-дисперсного стану домішок;

- основні процеси, які можуть бути застосовані для видалення з води розчинених домішок;

- конструктивні особливості технологічного оформлення видалення з води розчинених домішок;

- основні принципи розрахунку установок для видалення з води розчинених домішок

Дане видання покликане допомогти студентам у вивченні дисципліни і для цього містить теоретичний матеріал з усіх змістових модулів, контрольні питання і рекомендовану літературу.

При роботі з поданою інформацією слід звертати увагу на визначення, класифікації, тези, виділені курсивом і жирним шрифтом.

Уважне вивчення приведеної інформації і схем, опрацьовування контрольних питань допоможуть студентам успішно справлятися із завданнями поточного і підсумкового контролю.


^ ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО СКЛАД ГОМОФАЗНИХ ДОМІШОК ПРИРОДНИХ ВОД


Природна вода є багатокомпонентною динамічною системою, до складу якої входять гази, мінеральні й органічні речовини, що знаходяться в істинно розчиненому, колоїдному і завислому станах, а також мікроорганізми. У вигляді іонів, недисоційованих молекул, колоїдів і суспензій у природних водах міститься понад 50 елементів, проте тільки деякі з них, найбільш важливі, зустрічаються у значних кількостях.

З розчинених газів у природних джерелах найчастіше присутні кисень, азот, вуглекислий газ, рідше – сірководень та ін. Кількісний вміст газів у воді багато в чому залежить від їх природи, парціального тиску, температури, складу водного середовища та інших чинників.

З речовин, дисоціюючих у водних розчинах на іони, у воді розчиняються більшість мінеральних солей, кислот і гідроксидів. Найбільш поширені в природних водах гідрокарбонати, хлориди і сульфати лужноземельних і лужних металів, у меншій мірі – їх нітрати, нітрити, силікати, фториди, фосфати.

Найзначнішими постачальниками органічних речовин у природну воду є ґрунтовий і торф'яний гумус, продукти життєдіяльності й розкладання рослинних і тваринних організмів, стічні води побутових і промислових підприємств. Для технології очищення води найбільший інтерес представляють гумусові речовини, що розділяються на гумінові, ульмінові, кренові, апокренові (фульвокислоти) та інші кислоти, а також їх розчинні у воді солі.

Гумінові й апокренові кислоти можуть знаходитися в ґрунті у вільному стані, у вигляді солей з катіонами лужних і лужноземельних металів, комплексних і внутрішньо комплексних сполук із залізом, алюмінієм, марганцем, міддю і, нарешті, у вигляді адсорбційних органо-мінеральних сполук.

Наземна рослинність, вищі водні рослини, актиноміцети і фітопланктон виділяють безколірні або забарвлені, без запаху або із запахом речовини, частина з яких перетворюється на гумусові сполуки.

Для водоймищ особливу небезпеку становлять стічні води, у складі яких є білки, жири, вуглеводи, органічні кислоти, ефіри, спирти, феноли, нафта та ін.

Взимку кількість органічних речовин мінімальна, проте в період повені й паводків, а також влітку в період масового розвитку водоростей - «цвітіння» водоймищ – вона підвищується.

Наявність у воді органічних речовин різко погіршує органолептичні показники води, підвищує кольоровість, спінюваність, негативно діє на організм людини і тварин.

У більшості випадків іонний склад природних вод визначається катіонами і аніонами . Катіони та ін. і аніони та ін. у природній воді містяться в незначній кількості, проте їх вплив на властивості і якість води іноді також дуже великий.

З урахуванням ступеня мінералізації природні води ділять на прісні, мінералізовані, з морською солоністю і розсоли – що відповідно містять до 1, від 1 до 25, від 25 до 50 і понад 50 г/дм3 солей.

Катіони і присутні у всіх мінералізованих водах. Їх джерелом є природні поклади вапняків, гіпсу і доломіту. У мало мінералізованих водах більше всього катіонів. Із збільшенням ступеня мінералізації води вміст іонів швидко падає і рідко перевищує 1 г/дм3. Вміст же катіонів в мінералізованих водах може досягати декількох грамів, а в солоних озерах - декількох десятків грамів на 1 дм3 води.

Катіони , , в істинно розчиненому стані знаходяться в дуже невеликих концентраціях. Велика частина заліза і марганцю в природних водах міститься у вигляді колоїдів і суспензій. У підземних водах сполуки заліза і марганцю переважають у вигляді гідрокарбонатів, сульфатів і хлоридів, у поверхневих - у вигляді органічних комплексних сполук (наприклад, гуміновокислих|) або у вигляді тонко дисперсної суспензії.

Вміст аніонів і в природних водах коливається в широких межах (від долей міліграма до декількох грамів на літр) і обумовлений вимиванням солевмісних порід або скиданням у водоймища промислових і побутових стічних вод. Наявність у воді більше 500 мг/дм3 сульфатів або 350 мг/дм3 хлоридів надає їй солонуватий присмак і призводить до порушення діяльності шлунково-кишкового тракту людей. Вода з великим вмістом хлоридних і іонів сульфату має також підвищену корозійну активність, вищу некарбонатну жорсткість, руйнує залізобетонні конструкції.

Сполуки азоту зустрічаються в природній воді у вигляді катіонів амонію , нітритних і нітратних аніонів. Поява цих іонів у природних водах пов'язана з розкладанням різних складних органічних речовин тваринного й рослинного походження, а також білкових речовин, які потрапляють у водойми з побутовими стічними водами.

У природних водах в дуже малих кількостях містяться іони , , і ін., що значно впливають на здоров'я людини. Так, нестача або надлишок фтору в питній воді викликає руйнування зубів і зміни в скелеті, відсутність або нестача йоду призводить до захворювання людей ендемічним зобом і т.д.

До складу природних вод можуть входити також іони радіоактивних елементів, що поступають у воду в результаті вимивання радіоактивних мінералів або випробувань атомної зброї і скидання відпрацьованих вод атомних реакторів. Катіони та ін., що відносяться до отруйних, у природних водах зустрічаються, як правило, в незначних кількостях і потрапляють в них у великих об'ємах в результаті скидання неочищених стічних вод. Наявність у воді декількох мг/дм3 отруйних речовин робить шкідливий вплив на організм людини і теплокровних тварин, а також згубну дію на риб і їх кормові ресурси.

^ ЗМ 1.1. ЗМ'ЯКШЕННЯ. ІОННИЙ ОБМІН. ДЕЗОДОРАЦІЯ. ФТОРУВАННЯ. ДЕФТОРУВАННЯ


ТЕМА 1. ЗМ'ЯКШЕННЯ ВОДИ


  1. Основи процесів і класифікація методів зм’якшення води.

  2. Термічний метод зм’якшення води.

  3. Реагентні методи зм’якшення води.

  4. Термохімічний метод зм’якшення води. Регенерація вапна з осаду водозм’якшувальних установок.


1. Основи процесів і класифікація методів зм’якшення води

Зм’якшенням води називається процес видалення з води катіонів жорсткості, тобто Са2+ і Mg2+.

Відповідно до вимог ГОСТ 2874-82 [1] жорсткість води, призначеної для господарсько-побутових цілей, не повинна перевищувати 7 мг-екв/дм3. За узгодженням з органами санітарно-епідеміологічної служби ця норма може бути збільшена 10 мг-екв/дм3.

У більшості випадків використовувані водо джерела мають жорсткість, що відповідає нормі для господарсько-побутових вод, і зм’якшення не потребують. Зм’якшення води проводиться в основному при її підготовці для технічних цілей. Наприклад, жорсткість води, використовуваної для барабанних котлів, не повинна перевищувати 0,005 мг-екв/дм3.

Загальна жорсткість води є сумою карбонатної (тимчасової) і некарбонатної (постійної) жорсткості. Карбонатна жорсткість обумовлена присутністю у воді в основному гідрокарбонатів Са2+ і Mg2+. Некарбонатна жорсткість обумовлена присутністю кальцієвих і магнієвих солей сірчаної, соляної і азотної кислот.

Для зм’якшення води застосовують наступні методи:

  • термічні, засновані на нагріванні води, її дистиляції або виморожуванні;

  • реагентні, при яких іони Са2+ і Mg2+, що знаходяться у воді, зв'язуються різними реагентами в практично нерозчинні сполуки;

  • іонного обміну, засновані на фільтруванні зм'якшуваної води через спеціальні матеріали, що обмінюють вхідні в їх склад іони Na+, H+ на іони Са2+ або Mg2+, що містяться у воді;

  • комбіновані – різні поєднання перерахованих методів.

Вибір того або іншого методу зниження жорсткості визначається якістю вихідної води, необхідною глибиною зм’якшення і техніко-економічними міркуваннями.

Відповідно до вимог [3] при зм'якшенні підземних вод слід застосовувати іонообмінні методи; при зм'якшенні поверхневих вод, коли одночасно потрібне і освітлення води, - вапняний або вапняно-содовий метод, а при необхідності глибокого зм’якшення води - подальше катіонування.

При отриманні води, придатної для господарсько-питних потреб, звичайно зм'якшують тільки частину води з подальшим змішанням її з вихідною водою.


2. Термічний метод зм’якшення води

Термічне зм’якшення води застосовують при використанні карбонатних вод, які надходять для живлення котлів низького тиску, а також під час використання реагентних способів зм’якшення. Цей спосіб ґрунтується на зміщенні карбонатної рівноваги після нагрівання води в бік утворення карбонату кальцію:


Са(НСО3)2 ? CaCO3? + СО2? + H2O.


Рівновага зміщується за рахунок зниження розчинності оксиду вуглецю (IV), що викликається підвищенням температури і тиску. Кип’ятінням можна повністю видалити оксид вуглецю (IV) і тим самим набагато знизити карбонатну кальцієву жорсткість. Проте повністю усунути вказану жорсткість не вдається, оскільки карбонат кальцію, хоч і трохи (13 мг/дм3 при 18°С), але все таки розчиняється у воді.

За наявності у воді гідрокарбонату магнію процес його осадження відбувається таким чином: спочатку утворюється порівняно добре розчинний (110 мг/дм3 при 18°С) карбонат магнію:


Mg(НСО3)2 ? MgCО3 + СО2? + Н2О.


Ця сіль при тривалому кип’ятінні гідролізує, внаслідок чого випадає осад малорозчинного (8,4 мг/дм3) гідроксиду магнію:


MgCО3 + Н2О ? Mg(ОН)2? + СО2?.


Таким чином, при кип’ятінні води жорсткість, обумовлена наявністю гідрокарбонатів кальцію і магнію, значно знижується.

Кип’ятінням частково усувається також жорсткість, обумовлена наявністю сульфату кальцію, розчинність якого падає до 0,65 г/дм3 при температурі 100°С.

Для нагріву води застосовують підігрівачі змішуючого або каскадного типу. Підігрівач змішуючого типу (рис. 1.1) – металева ємкість з перегородками, до якої підводиться оброблювана вода і пара, що гріє. Змішання води з парою відбувається за допомогою пароструминних сопел. Каскадний підігрівач (рис. 1.2) виготовляється у вигляді колонки з дірчастими перегородками-тарілками, якими назустріч один одному рухаються зм'якшувана вода і пара, що гріє.

Термозм’якшувач системи Коп’єва (рис. 1.3) складається з плівкового змішуючого підігрівача освітлювача із завислим осадом і похилих сепараційних перегородок. Заздалегідь підігріта в апараті оброблювана вода поступає через ежектор на розетку плівкового підігрівача і розбризкується над вертикально розташованими трубами, стікаючи по ним назустріч гарячій парі. Далі вода центральною трубою через дірчасте днище надходить в освітлювач, в шарі завислого осаду я
кого затримуються солі кальцію і магнію, що утворюються при нагріванні води. Вуглекислота і кисень, що виділяються разом з надлишком пари, виводяться з апарату. Час перебування води в термозм’якшувачі – 30-45 хв.


3. Реагентні методи зм’якшення води

Зм’якшення води реагентними методами засноване на обробці її такими реагентами, аніони яких утворюють з катіонами Са2+ і Mg2+ малорозчинні сполуки: СаСО3, Mg(OH)2, Ca3(PO4)2, Mg3(PО4)2 та інші з подальшим їх відділенням в освітлювачах і освітлювальних фільтрах. Як реагенти для зм’якшення води застосовують вапно, кальциновану соду, гідроксиди натрію і барію та інші речовини.

Зм’якшення води вапнуванням застосовують при високій карбонатній і низькій некарбонатній жорсткості води, а також у разі, коли не потрібно видаляти з води солі некарбонатної жорсткості. Як реагент використовують вапно, яке вводять у вигляді розчину або суспензії (молока) в заздалегідь підігріту оброблювану воду.

Розчиняючись, вапно збагачує воду іонами ОН+ і Са2+


Са(ОН)2 ? Са2+ + 2ОН-.


Збагачення води іонами ОН- призводить до зв’язування розчиненого у воді вільного оксиду вуглецю (IV) з утворенням карбонатних іонів


СО2 + 2ОН- ? СО32- + Н2О


і до переходу гідро карбонатних іонів у карбонатні


НСО3- + ОН- ? CO32- + H2O.


Підвищення концентрації іонів СО32- в оброблюваній воді і наявність в ній іонів Са2+, що містяться у вихідній воді і введених з вапном, призводить до підвищення добутку розчинності і осадженню малорозчинного СаСО3:


Са2+ + CO32- ? СаСО3?.


При додаванні надлишку вапна в осад випадає і гідроксид магнію:


Mg2+ + 2ОН- ? Mg(ОН)2?.


Для поліпшення видалення грубо дисперсних і колоїдних домішок і зниження лужності води одночасно з вапнуванням застосовують коагуляцію цих домішок. Як коагулянт звичайно використовують сульфат заліза (II) FeSО4.2О.

Залишкова жорсткість зм'якшеної води при декарбонізації може бути одержана на 0,4-0,8 мг-екв/дм3 більше некарбонатної жорсткості, а лужність 0,8-1,2 мг-екв/дм3.

Сутність вапняно-содового методу зм’якшення води зводиться до наступних основних процесів:


Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3? +2Н2О;

Mg(HCО3)2 + Ca(OH)2 = СаСО3? + MgCО3 + Н2О;

MgCО3 + Са(ОН)2 = СаСО3? + Mg(OH)2?;

CaCl2 + Nа2СО3 = CaCO3?+ 2NaCl;

CaSО4 + Nа2СО3 = СаСО3? + Na24;

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3? + Н2О.


Цим методом залишкова жорсткість може бути доведена 0,5-1, лужність - до 0,8-1,2 мг-екв/дм3.

При вапняно-содовому методі зм’якшення води утворювані СаСО3 і Mg(OH)2 можуть пересичувати розчини і довго залишатися в колоїднодисперсному стані. Перехід їх у грубо дисперсний шлам тривалий, особливо при низьких температурах і наявності у воді органічних домішок. Останні діють як захисні колоїди і при великій їх кількості жорсткість води при реагентному методі зм’якшення може знижуватися всього на 15-20%. У подібних випадках перед зм’якшенням або в процесі зм’якшення з води видаляють органічні домішки коагулянтами.

При вапняно-содовому методі часто процес проводять в дві стадії. Спочатку видаляють з води органічні домішки і велику частину карбонатної жорсткості, застосовуючи солі алюмінію або заліза з вапном, створюючи при цьому оптимальні умови для протікання процесу коагуляції. Потім, вводячи соду і решту вапна, дозм’якшують воду. Якщо видалення органічних домішок проводиться спільно із зм’якшенням води, то як коагулянти застосовують виключно солі заліза, оскільки при високому значенні рН води, необхідному для видалення магнієвої жорсткості, солі алюмінію не утворюють сорбционно-активного гідроксиду.

При зм'якшуванні води содово-натрієвим методом воду обробляють содою і гідроксидом натрію:


CaSО4 / CaCl2 + Na23 = СаСО3? + Na24 / 2NaCl;

MgSO4 / MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2? + Na2SO4 / 2NaCl;

Са(НСО3)2 + 2NaOH = СаСО3? + Nа2СО3 + 2Н2О;

Mg(HCO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2? + Na23 + CO22О.


З огляду на те, що сода утворюється при реакції гідроксиду натрію з гідрокарбонатом, потрібна для добавки у воду доза її значно зменшується. При високій концентрації гідрокарбонатів у воді і низькій некарбонатній жорсткості надлишок Nа2СО3 може залишатися в зм'якшеній воді. Тому даний метод застосовується лише з урахуванням співвідношень між карбонатною і не карбонатною жорсткістю. Якщо карбонатна жорсткість приблизно рівна некарбонатній, соду можна зовсім не додавати, оскільки необхідна кількість її для зм’якшення такої води утворюється в результаті взаємодії гідрокарбонатів з NaOH. Доза кальцинованої соди збільшується у міру підвищення некарбонатної жорсткості води.

Для зм’якшення води, що вживається для живлення парових котлів низького тиску, може використовуватися содо-регенеративний метод, заснований на відновленні соди в процесі зм’якшення:


Са(НСО3)2 + Na23 = СаСО3? + 2NаНСО3.


Гідрокарбонат натрію, потрапляючи в котел із зм'якшеною водою, розкладається під впливом високої температури:


2NaHCО3 = Na2CO3 + CO2 + Н2О.


Сода, що утворюється при розкладанні гідрокарбонату натрію, разом з надмірною содою, введеною спочатку у водозм’якшувач, тут же в котлі гідролізує з утворенням гідроксиду натрію і оксиду вуглецю (IV). Останній з продувочною водою поступає у водозм’якшувач, де використовується для видалення із зм'якшуваної води гідрокарбонатів кальцію і магнію. Недолік цього методу полягає в тому, що накопичення великої кількості CO2 в процесі зм’якшення призводить до корозії металу і підвищення вмісту сухого залишку в котельній воді.

Барієвий метод зм’якшення води застосовують в поєднанні з іншими методами. Спочатку вводять барійвміщуючі реагенти у воду (ВаСО3, Ва(ОН)2, ВаА12О4) для усунення сульфатної жорсткості, потім після освітлення води її обробляють вапном і содою для подальшого зм’якшення. Хімізм процесу можна описати наступними реакціями:


CaSO4 / MgSO4 + Ва(ОН)2 = Ca(OH)2 / Mg(OH)2? + BaSO4?;

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2 СаСО3? + 2H2O;

CaSO4 / CaCl2 + BaА12О4 = CaА12О4? + BaSO4? / BaCl2;

MgSO4 / MgCl2 + BaА12О4 = MgА12О4? + BaSO4? / BaCl2;

Ca(HCO3)2 / Mg(HCO3)2 + BaА12О4=CaА12О4?/ MgА12О4? +BaCO3? +H2O + СО2.


Барієвий метод застосовують дуже рідко через високу вартість барієвих реагентів. Для підготовки питної води внаслідок токсичності барієвих реагентів він не придатний. Крім того, сульфат барію, що утворюється, осідає дуже повільно, що вимагає відстійників великих розмірів.

Оксалатний метод зм’якшення води заснований на малій розчинності у воді оксалата кальцію (6,8 мг/дм3 при 18°С):


CaSО4 + Na2C2О4 = СаС2О4? + Na2SO4;

Са(НСО3)2 + Na2C2О4 = СаС2О4? + 2NаНСО3.


Метод відрізняється простотою технологічного і апаратурного оформлення, проте застосовується для зм’якшення невеликих кількостей води через високу вартість реагенту.

Фосфатний метод зм’якшення води як самостійний не застосовують у зв'язку з високою вартістю реагентів. Фосфати застосовують для дозм'якшення води після її обробки іншими реагентами, наприклад вапном і содою.

Як реагенти використовують три - або дінатрійфосфат. При додаванні цих реагентів до води утворюються малорозчинні фосфати кальцію і магнію:


3Са(НСО3)2 / 3Mg(HCО3)2 + 2Nа3РО4 = Са3(РО4)2? / Mg3(PО4)2? + 6NаНСО3;

3СаСl2 / 3MgSО4 + 2Na3PO4 = Са3(РО4)2? / Mg3(PO4)2? + 6NaCl.


Процес фосфатного дозм'якшення води проводять звичайно при температурі вище за 100°С. Залишкова жорсткість при цьому досягається 0,04-0,05 мг-екв/дм3.

У технологічних схемах реагентного зм’якшення води, як і в схемах освітлення і знебарвлення, використовується наступне обладнання: апаратура для приготування і дозування реагентів, змішувачі, відстійники або освітлювачі, фільтри і пристрої для стабілізаційної обробки води.

На рис. 1.4 показана схема водозм’якшувальної установки, що включає найбільш компактний пристрій для зм’якшення води вапняним або вапняно-содовим методами – вихровий реактор (спирактор). Реактор має залізобетонний або сталевий корпус, звужений донизу і наповнений приблизно до половини висоти контактною масою. Як контактну масу застосовують кварцевий пісок або мармурову крихту з розміром зерен 0,2-0,3 мм з розрахунку 10 кг на 1 м3 об'єму реактора. Вода поступає в нижню, звужену частину вихрового реактора через патрубок, приварений по дотичній до корпусу. Завдяки цьому в реакторі виходить гвинтовий висхідний потік рідини. Контактна маса зважується у висхідному потоці води, піщинки стикаються одна з одною і на їх поверхні інтенсивно кристалізується СаСО3; поступово піщинки перетворюються на кульки правильної форми. Коли діаметр кульок збільшується до 1,5-2 мм, крупну, найбільш важку контактну масу випускають з нижньої частини реактора і довантажують свіжу. Вихрові реактори не затримують осаду гідроксиду магнію, тому їх слід застосовувати спільно зі встановленими за ними фільтрами

У технологічних схемах реагентного зм’якшення води з освітлювачами замість вихрових реакторів застосовують змішувачі, краще всього вертикальні (вихрові). У освітлювачах слід підтримувати постійну температуру, не допускаючи коливань більш 1°С протягом години, оскільки виникають конвекційні струми, взмучення осаду і його винесення.

Швидкість руху води в нижній вузькій частині вихрового реактора рівна 0,8-1 м/с; кут конусності 15-20°; швидкість висхідного потоку у верхній частині на рівні водовідвідних пристроїв – 4-6 мм/с. Їх виконують напірними або відкритими. Гідравлічний опір контактної маси складає 0,3 м на 1 м висоти.

При невеликих витратах зм'якшуваної води може бути застосована водоочисна установка типу «Струмінь». Оброблювана вода ділиться на три струмені. Перший, основний струмінь, поступає в підігрівач, а потім - в жолоб змішувача йоржистого типу, де до неї додаються реагенти. Другий струмінь прямує в двохярусний сатуратор, де насичується вапном; третій - в дозатори-змішувачі, що подають в жолоб змішувача розчин соди або, в разі потреби, розчин коагулянту. Вода з доданими до неї реагентами поступає у вертикальний відстійник, потім на фільтри. Час перебування води у відстійнику складає 2-4 год. залежно від температури води.


  1. Термохімічний| метод зм’якшення води. Регенерація вапна з осаду водозм’якшувальних установок


Для економії реагентів і зниження жорсткості до 0,5 мг-екв/дм3 комбінують реагентний і термічний методи зм’якшення. Таке зм’якшення води проводять звичайно при температурі води вище за 100°С. Інтенсивнішому зм’якшуванню води при її підігріві сприяє: утворення важких і крупних пластівців осаду, якнайшвидше його осадження внаслідок зниження в'язкості води при нагріванні; скорочується також витрата вапна, оскільки вільний оксид вуглецю (IV) видаляється при підігріві до введення реагентів.

Термохімічний метод може застосовуватися з додаванням і без додавання коагулянту, оскільки велика щільність осаду виключає необхідність в його обважненні й осадженні.

Застосовують термохімічне зм’якшення виключно при підготовці води для парових котлів, оскільки в цьому випадку найраціональніше використовується теплота, витрачена на підігрівання води.

Як реагенти при цьому методі зм’якшення застосовують в основному вапно і соду, рідше – гідроксид натрію і соду. Застосування гідроксиду натрію замість вапна декілька спрощує конструкцію установок для приготування і дозування реагентів, проте економічно така заміна не виправдана у зв'язку з високою вартістю реагенту.

Для забезпечення видалення некарбонатної жорсткості води соду додають з надлишком.

Для реалізації термохімічного зм’якшення може бути використана схема, показана на рис. 1.5. Спочатку вода підігрівається до 100-105оС, внаслідок чого відбувається її часткове зм’якшення. У нижню частину підігрівача додають реагенти (сода і вапно або гідроксид натрію) і в освітлювачі протягом 1-1,5 години протікає друга фаза зм’якшення води. Далі при необхідності глибокого зм’якшення вода поступає в другий підігрівач, де нагрівається до 130-150оС; туди ж додають розчин фосфатів і вода дозм’якшується протягом 30 хв. Далі зм'якшена вода освітлюється фільтруванням і стабілізується з метою регулювання рН.

Осад водозм’якшуваль-них установок при вапняному і вапняно-содовому методі зм’якшення складається в основному з СаСО3 і Мg(ОН)2. Кількість перехідного в осад СаСО3 за еквівалентними співвідношеннями приблизно в 3,5 рази більше вживаного для обробки води СаО. Фактично у зв'язку з винесенням частини осаду з водою і втратами при транспортуванні можна розраховувати на отримання в осаді СаО приблизно в 1,5 раза більше кількості, витраченого для обробки води. За наявності кальцієвої некарбонатної жорсткості ця кількість збільшується за рахунок СаСО3, що осаджується содою.

Таким чином, при регенерації СаО з осаду водозм’якшувальних установок одержувана кількість не тільки могла б забезпечити власні потреби установок, але і використання частини продукту в інших цілях.

Найдоцільніше одержувати СаО із зернистого осаду вихрових реакторів. Цей осад є майже чистим СаО. При випуску з вихрових реакторів він має вологість близько 50% і легко віддає частину вологи при підсушуванні на повітрі, після чого його можна піддавати випаленню при 1100оС для отримання СаО


.


Мg(ОН)2, що міститься в осаді, при випаленні переходить в МgО. При великій кількості магнію з часом регенерований осад все більше буде їм забруднюватися з одночасним зниженням вмісту кальцію. У цьому випадку до регенерованого осаду необхідне додавання свіжого вапна для підтримки необхідної активності реагенту.

Процес регенерації може протікати за наступною схемою (рис. 1.6). Вологість осаду знижується до 35%, після чого відбувається його випалення в роторній печі, що обертається із швидкістю 1 об./хв. і має ухил i=0,04 для полегшення переміщення підсушуваного осаду у напрямі входу в піч гріючої пари. Осад, що виходить, охолоджується в повітряній сорочці і прямує в бункер. В установці передбачені пристрої для знепилювання газів, що відходять.


Рис. 1.6 – Схема установки для регенерації осаду з відстійників або освітлювачів водозм’якшувальних установок:

1 – центрифуга; 2 – транспортер; 3 – шнековий живильник; 4 – роторна піч;

5 – охолоджувальна сорочка; 6 – елеватор; 7 – бункер для регенерованого продукту;

8 – привід печі; 9 – скруббер 1 ступеня для знепилювання газів, що відходять;

10 – скруббер 2 ступеня; 11 – димар





Контрольні запитання:

  1. З якою метою здійснюють зм'якшення води?

  2. Які види жорсткості вам відомі?

  3. Які є способи зм'якшення води?

  4. Що впливає на вибір способу зм'якшення води?

  5. Як здійснюється термічний, термохімічний та іонообмінний способи зм'якшення води?

  6. У чому полягає суть термічного способу зм'якшення води?

  7. Запишіть та поясніть рівняння вуглекислотної| рівноваги.

  8. Які апарати використовують для термічного зм'якшення води?

  9. Поясніть схему каскадного підігрівача.

  10. Поясніть схему термозм’якшувача системи Коп’єва.

  11. У чому полягає суть реагентних способів зм'якшення води?

  12. Які процеси протікають при вапняковому зм'якшенні води?

  13. Які собливості вапнякового зм'якшення води?

  14. Які процеси протікають при вапняково-содовому зм'якшенні води?

  15. Які процеси протікають при содово-натрієвому зм'якшенні води?

  16. Які собливості содово-натрієвого зм'якшення води?

  17. Які процеси протікають при фосфатному зм'якшенні води?

  18. Які процеси протікають при барієвому зм'якшенні води?

  19. Реагентне зм'якшення води із застосуванням вихрових реакторів.

  20. У чому полягає суть термохімічного зм'якшення води?

  21. Поясніть схему термохімічної установки з фосфатним дозм'якшенням.

  22. Термохімічне зм'якшення води в установках типа «Струя».

  23. Регенерація вапна з осаду водозм'якшувальних| установок.


  1   2   3   4   5   6   7

Схожі:

Міністерство освіти І науки україни iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "А. С. Макаренко" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Василь Сухомлинський" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Софія Русова" Міністерства освіти І науки України
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconРішення про нагородження Нагрудним знаком ухвалюється Колегією Міністерства освіти І науки України, затверджується наказом Міністра І публікується в газеті "Освіта України"
Міністерству освіти І науки України Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconМіністерство освіти І науки україни 01135, м. Київ, проспект Перемоги
Міністерства освіти і науки України від 17. 04. 2009 року №341 «Про затвердження Плану дій щодо вдосконалення викладання дисципліни...
Міністерство освіти І науки україни iconПоложення про нагородження нагрудним знаком "Петро Могила" Міністерства освіти І науки України
Міністерство освіти І науки Автономної Республіки Крим, управління освіти І науки обласних, Київської І севастопольської міських...
Міністерство освіти І науки україни iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської і Севастопольської...
Міністерство освіти І науки україни iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Міністерство освіти І науки україни iconМіністерство освіти І науки україни пр. Перемоги
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління (департаменти) освіти і науки обласних, Київської...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи