Тема: КОНТРОЛЬ ОСОБЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ВОДЫ

План:

1.КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ

2.КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА

3. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА

4. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ КОРРЕКТИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ФТОРА В ВОДЕ

5. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ОПРЕСНЕНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ

6. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ ВОДЫ

1. Под умягчением понимают полное или частичное удаление из воды катионов Са²⁺ и Mg²⁺, обусловливающих ее жесткость.

В зависимости от качества исходной воды и требуемого эф­фекта снижения жесткости применяют реагентный, термохими­ческий, ионитовый методы умягчения или различные комбинации их.

Реагентное умягчение. Реагентные методы основаны на спо­собности катионов Са²⁺ и Mg²⁺ образовывать нерастворимые и малорастворимые соединения при обработке воды реагентами. В качестве реагентов наиболее часто используется известь и сода.

При известковании воды устраняется только карбонатная жесткость и одновременно снижается щелочность воды. Добав­ляемая в воду известь частично расходуется на связывание растворенной в воде углекислоты

2СО₂ + Са (ОН)₂ → Са (НС0₃)₂. (7)

Снижение карбонатной жесткости воды происходит в резуль­тате следующих реакций:

Са (НС0₃)₂ + Са (ОН)₂ → 2СаС0₃↓ + 2Н₂О; (8)

Mg (НСО₃)₂ + 2Са (ОН)₂ → Mg (OH)₂ ↓ + 2CaCO₃ ↓ + 2Н₂0. (9)

Одновременно происходит эквивалентное снижение щелочно­сти.

Магниевые соли некарбонатной жесткости переводятся в кальциевые:

MgS0₄ + Са (OH)₂ → Mg (OH)₂↓ + CaS0₄; (10)

MgCl₂ + Ca (OH)₂ → Mg (OH)₂ ↓ + CaCl_2. (11)

Жесткость при этом не снижается, а только переходит из магниевой в кальциевую.

Для устранения некарбонатной жесткости в воду после из­весткования добавляют соду, в результате чего обменные ре­акции приводят к выпадению в осадок солей кальция:

CaS0₄ + Na₂C0₃ → CaC0₃ ↓+ Na₂S0₄; (12)

СаС1₂ + Na₂C0₃ → CaC0₃ ↓ + Na₂S0₄. (13)

Глубина умягчения и скорость процесса зависят от многих факторов и в первую очередь от состава исходной воды, темпе­ратуры, дозы реагента, значения рН, обеспеченности полного контакта обрабатываемом воды с ранее образовавшимся осад­ком. Перечисленные факторы определяют основные направле­ния в технологическом контроле за процессом умягчения.

Повышение температуры обеспечивает более быстрое проте­кание химических реакций и более полное осаждение СаС0₃ и Mg(OH)₂, так как при повышении температуры до 35—40°С значительно уменьшается растворимость образующихся соеди­нений.

Качество умягченной воды зависит от правильности расчета доз реагентов. Теоретически оптимальные дозы реагентов можно рассчитать по реакциям (7) — (13), зная концентрацию в исходной воде ионов Са²⁺, Mg²⁺, HCO₃^- и свободной углекисло­ты. Для обеспечения полноты осаждения соединений кальция и магния необходим некоторый избыток реагентов. Установлено, что для осаждения ионов кальция нужно увеличить дозу изве­сти на 0,5 мг-экв/л по сравнению с расчетной, ионов Mg²⁺ — на 1 мг-экв/л. При большем избытке извести повышается остаточ­ная жесткость и гидратная щелочность обработанной воды.

Контроль правильности дозирования реагентов осуществля­ется по величине рН. Оптимальное для процесса умягчения зна­чение рН можно определить расчетом по формуле

рН_опт = рН_s + ∆рН, (14)

где pH_s — значение рН, при котором достигается равновесное состояние между осадком СаСОз или Mg(OH)₂ и раствором; ∆рН — избыточная величина рН, необходимая для полноты осаждения катионов Са²⁺ или Mg²⁺ и ускоряющая процесс умягчения.

Величина ∆рН обеспечивается тем избытком реагента, кото­рый вводится в обрабатываемую воду. В свою очередь, величи­на pH_s зависит от солесодержания, температуры, допустимой остаточной концентрации Са²⁺ или Mg²⁺, щелочности воды и определяется по номограммам.

Наблюдение за величиной рН и поддержание се на заданном уровне является одним из методов оперативного технологиче­ского контроля за процессом умягчения.

Контроль за процессом реагентного умягчения можно осу­ществить и по величине гидратной щелочности, так как в про­цессе обработки щелочность исходной воды уменьшается и из­меняется соотношение между отдельными ее компонентами.

Щелочность природной воды при рН<8,4 обусловлена в ос­новном бикарбонатами, но после обработки известью, согласно реакциям (8) и (9), бикарбонаты переходят в карбонаты и вы­падают в осадок, что ПРИВОДИТ К снижению бикарбонатной ще­лочности воды. Одновременно возрастает величина гидратной щелочности, главным образом за счет избытка добавляемой из­вести. Так как для осаждения обоих катионов жесткости требу­ется больший избыток извести, чем при осаждении одного Са²⁺, то и гидратная щелочность в этом случае оказывается выше.

При контроле за процессом умягчения по величине гидрат­ной щелочности рекомендуется этот показатель поддерживать в пределах 0,1—0,2 мг-экв/л при осаждении Са²⁺ и 0,3— 0,5 мг-экв/л при осаждении Са²+ и Mg²⁺.

Процесс осаждения образовавшихся при умягчении воды СаС0₃ и Mg(OH)₂ интенсифицируют добавкой коагулянтов. Так как при умягчении воды значения рН поддерживают в пределах 9,5—10,9, соли алюминия неприменимы и в качестве коагулян­тов используют FeS0₄ и FeCl₃. Дозы коагулянтов,, так же как и дозы извести и соды, рассчитывают в соответствии с рекоменда­циями СНиП П-31-74.

Контроль за процессами коагуляции и отстаивания осущест­вляется по аналогии с контролем за этими процессами на стан­циях осветления и обесцвечивания воды.

Важным эксплуатационным показателем правильности под­бора доз и окончания процесса умягчения служит стабильность умягченной воды. Нестабильность воды проявляется в отложе­нии СаС0₃ при прохождении умягченной воды после отстаива­ния по трубопроводам и через фильтры. Этот процесс сопровож­дается соответствующим уменьшением щелочности. Для расчета показателя нестабильности ∆Щ определяют щелочность воды после отстаивания Щ₁ и после фильтрации Щ₂. Тогда ∆Щ опре­делится как разность этих величин, т. е.

∆Щ = Щ₁ – Щ_2.

Допустимое в эксплуатации значение показателя нестабиль­ности зависит от температуры и принимается при температуре воды:

10°С................................................. не более 0,25

10—20° С.......................................... » » 0,15

30—40° С.......................................... » » 0,1

Для всех случаев применения процессов реагентного умяг­чения воды составить единый график проведения анализов не представляется возможным, так как частота отбора проб и на­бор контролируемых показателей зависит от постоянства каче­ства исходной воды, допустимых отклонений в составе обрабо­танной воды как по содержанию катионов жесткости, так и по другим показателям.

По этим причинам ниже приводятся лишь те показатели, оп­ределение которых в исходной и умягченной воде обязательно. Исходная вода анализируется 1 раз в смену или в сутки на со­держание свободной углекислоты, общей щелочности, содержа­ние ионов Са²+ и Mg²⁺; кроме того, определяется рН и общая жесткость воды. Периодически определяются сульфаты, хлори­ды, плотный остаток. В умягченной воде обязательно определя­ются общая жесткость, щелочность по фенолфталеину и метил­оранжу, величина рН. Последние три показателя дают возможность рассчитывать компоненты общей щелочности. Умяг­ченная вода контролируется также по плотному остатку, содер­жанию сульфатов и хлоридов.

Применение реагентных методов теоретически позволяет снизить жесткость воды до пределов, определяемых раствори­мостью СаС0₃ и Mg(OH)₂. На практике из-за необходимости вводить некоторый избыток извести и легкости образования пе­ресыщенных растворов образующимися соединениями удается получить воду с остаточной жесткостью 0,5—1 мг-экв/л.

Умягчение воды катионитами. Умягчение воды методом ион­ного обмена может быть осуществлено Na-катионированием, параллельным или последовательным Н—Na-катионироваиием.

Сущность процессов катионирования состоит в обмене ка­тионов жесткости на катионы Na⁺ или Н⁺ при фильтрации воды через слой катионита.

Na-катионирование применяют для умягчения воды до ве­личины остаточной жесткости 0,03—0,05 мг-экв/л при односту­пенчатой обработке и до 0,01 мг-экв/л при двухступенчатой обра­ботке. В воде после Na-катионирования несколько увеличивает­ся плотный остаток, щелочность остается неизменной.

Если одновременно с умягчением требуется снизить щелоч­ность воды, применяют Н—Na-катионирование. Этот метод по­зволяет снизить жесткость до 0,01 мг-экв/л при одновременном снижении щелочности до 0,4—0,7 мг-экв/л.

Главной задачей технологического контроля за работой ионообменных установок является обеспечение необходимого качества воды. На качество умягченной воды оказывает влия­ние предварительная подготовка ионообменного материала, ка­чество регенерационного раствора, скорость фильтрации, часто­та регенерации ионитовых фильтров, качество исходной воды.

Скорость фильтрации зависит от жесткости исходной воды и при изменении жесткости от 5 до 15 мг-экв/л снижается с 25 до 10 м/ч.

Регенерационный раствор не должен содержать катионов Са²⁺ и Mg²⁺, так как эффективность регенерации в их присут­ствии снижается. Недопустимо присутствие в регенерационном растворе нерастворимых примесей, так как частицы малого раз­мера, фильтруясь через ионообменный материал, образуют в нем каналы, что снижает эффективность процесса.

Одним из основных направлений в технологическом контроле ионитовых фильтров является контроль за допустимой продол­жительностью работы фильтра между двумя регенерациями. Для Na-катионитовых фильтров при условии постоянства расхода и состава воды регенерацию назначают через строго определенные промежутки времени. При достаточно постоянном составе исход­ной воды, но изменяющемся расходе перед предполагаемым кон­цом рабочего периода каждые 10—15 мин определяют жесткость воды. Процесс фильтрации прекращают, когда жесткость достиг­нет допустимой величины.

Для Н-катионитовых фильтров контроль можно осуществлять по кислотности умягченной воды, так как при истощении Н-катионита кислотность фильтрата падает. Такой контроль возможен при условии постоянства в исходной воде концентрации анионов сильных кислот. Пели же их концентрация изменяется, анализ выполняют для исходной воды и фильтрата.

Большое значение придается качеству исходной йоды. Так как значительное содержание взвеси отрицательно сказывается на работе фильтров, этот показатель в исходной воде не должен превышать 5—8 мг/л. Ухудшают работу фильтров и органические соединения, поэтому верхний предел цветности обрабатываемой воды ограничен 30 град.

Объем анализа, выполняемого для умягченной воды, зависит от принятой схемы умягчения и требований потребителя к ка­честву воды. Основными показателями, постоянно контролируе­мыми в процессе очистки, являются жесткость и щелочность.

2. В поверхностных водах железо находится в основном в виде комплексных органических соединений и гидроксида. Марганец также образует органические комплексы. Все эти соединения хо­рошо удаляются в процессе коагуляции при условии предвари­тельного разрушения органических комплексов окислителями.

Таким образом, изъятие из поверхностных вод соединении желе­за и марганца осуществляется одновременно с осветлением и обесцвечиванием воды. Контроль в этом случае дополняется определением железа и марганца на всех стадиях обработки во­ды, во всех пробах, отбираемых для краткого анализа.

Наиболее часто обезжелезивание применяют при водоснаб­жении из подземных источников. В подземных водах железо при­сутствует в растворенном состоянии, в основном в виде бикар­боната двухвалентного железа. Железо в виде органических ком­плексов появляется в подземных кодах, если водоносный пласт имеет гидравлическую связь с поверхностными водоемами.

Железо из подземных вод удаляют фильтрованием в сочета­нии с предварительной обработкой, в задачу которой входит пе­ревод Fe²⁺ в форму Fe³⁺. Процесс окисления может быть осуще­ствлен кислородом воздуха, хлором, перманганатом калия. Выбор метода предварительной обработки зависит от концентра­ции и формы, в которой железо присутствует в воде, наличия со­путствующих примесей, требуемой эффективности очистки и про­изводится на основании результатов пробного обезжелезивания.

Образовавшееся в результате окисления трехвалентное желе­зо гидролизуется с образованием гидроксида, удаляемого из во­ды в процессе фильтрации:

4Fe²⁺ + 8НСО₃^- + О₂ + 2Н₂О = 4Fe (ОН)₃ + 8СО₂ (15)

Скорость процесса зависит от наличия достаточного количе­ства О₂ и возрастает при увеличении значения рН.

Технологический контроль за процессом должен быть направ­лен на поддержание оптимальных условий для окисления желе­за. Контролируют расход воздуха и концентрацию кислорода в воде или дозу окислителя, а также качество воды до и после об­работки.

Если концентрация железа в воде не превышает 10 мг/л, рН ≥ 6,7, щелочность Щ ≥ 1 и окисляемость не более 6—7 мг/л О₂, обезжелезивание осуществляется методом упрощенной аэра­ции с фильтрованием. Вода обогащается кислородом при изливе из подающего трубопровода с высоты 0,5—0,6 м в распредели­тельную камеру фильтров. При фильтрации воды через зерни­стый слой загрузки на поверхности зерен образуется каталити­ческая пленка, состоящая в основном из гидроксида железа. Эта пленка интенсифицирует процесс окисления и выделения железа из воды. Для образования каталитической пленки необходимо присутствие в воде растворенного О₂ в количестве 0,6—0,9 мг на 1 мг Fe²⁺.

Особое внимание при эксплуатации установки обращают на своевременность промывки фильтрующей загрузки, так как на­копление осадка на ее поверхности ухудшает режим работы. Фильтры промывают очищенной водой в течение 6—7 мин при интенсивности подачи воды 14—18 л/с на 1 м² поверхности и не реже 1—2 раз в сутки.

Промывные воды с содержанием железа 100—120 мг/л от­стаивают в течение 3 ч и повторно используют, добавляя их к ис­ходной воде в количестве 10%. Контроль за процессом отстаива­ния осуществляют аналогично контролю за процессом, происхо­дящим в отстойниках на очистных станциях: замеряют слой на­копившегося осадка, определяют его влажность, обеспечивают своевременную выгрузку осадка на площадки для подсушки. Влажность выгруженного осадка составляет обычно 92—94%.

В процессе эксплуатации обезжелезивающих установок отби­рают пробы исходной и очищенной воды. Полный санитарно-химический анализ выполняется 1 раз в месяц. Ежесуточно контро­лируется качество воды исходной и отобранной с поверхности фильтра на содержание общего и окисленного железа, раство­ренного 0₂ и свободной углекислоты. Общее железо в очищенной воде определяется каждые 4 ч, содержание его в очищенной во­де не должно превышать 0,3 мг/л.

Необходимость обеззараживания поди после удаления из нее железа определяется в зависимости от местных условий и согла­совывается с органами санитарно-эпидемиологической службы.

В подземных водах марганец находится в виде хорошо рас­творимых солей двухвалентного марганца. Перевод их в мало­растворимое состояние осуществляется окислением Мn²⁺ в Мn³⁺ и Мn⁴⁺, гидролиз которых приводит к образованию Мn(ОН)_э и Мn(ОН)₄, выпадающих в осадок. Мn(ОН)₄, оседающая на зер­нистой загрузке фильтра, катализирует процесс окисления Мn²⁺ растворенным 0₂. Для эффективною окисления необходимо под­держивать величину рН на уровне 8,5, поэтому часто требуется подщелачивание воды.

Контроль за этим процессом осуществляется аналогично конт­ролю за процессом обезжелезивания. В исходной и обработан­ной воде обязательно определяют концентрацию Мп²⁺.

3. Сероводород придает воде неприятные привкус и запах и со­общает ей коррозионные свойства. При содержании H₂S не бо­лее 2—3 мг/л и значении рН<7,2 сероводород удаляют аэрацией воды с последующим окислением остаточного сероводорода хло­ром. Хлорированием достигается окисление сероводорода до се­ры (если доза хлора составляет 2,1 мг на 1 мг соединений серо­водорода) или до сульфатов (при дозе 8,4 мг на 1 мг соединений сероводорода). В первом случае процесс заканчивается коагули­рованием образующейся коллоидной серы и фильтрованием воды.

При высоком содержании H₂S целесообразней проводить про­цесс аэрации при рН<5,5, когда большая часть соединений серо­водорода находится в воде в виде молекулярно растворенного H₂S. Подкисление осуществляется соляной или серной кислотой. Остаточный сероводород удаляется хлорированием, при этом доза хлора принимается равной 4—5 мг/л. Коллоидная сера уда­ляется в процессе коагулирования и фильтрации воды.

Контроль за процессами состоит в поддержании оптимальной нагрузки на дегазатор, регулировании расхода воздуха. Контро­лируются также доза хлора и величина рН. На всех этапах очи­стки в воде определяется содержание соединений сероводорода.

4. Содержание фтор-ионов в природных водах колеблется от 0,01 до 12 мг/л. Подземные воды обычно богаче фтором.

Оптимальная концентрация фтора в питьевой воде установле­на ГОСТ 2874—73 на уровне 0,7 1,5 мг/л, в связи с чем в ряде случаев возникает необходимость фторирования воды или уда­ления избытка фтора.

Фторирование воды осуществляется кремнефтористыми соля­ми Na⁺ и NН₄⁺ пли фтористым натрием, подаваемыми в обраба­тываемую воду в виде растворов определенной концентрации.

За процессом фторирования требуется постоянный строгий контроль. Прежде всего контролируется качество фторсодержащих реагентов. Из каждой партии реагента отбирается средняя проба, в которой определяют содержание чистого продукта, влажность, свободную кислоту, нерастворимые примеси.

Место введения реагента зависит от качества воды и приня­той схемы очистки. Натриевые фторсодержащие реагенты мож­но вводить в воду до или после обеззараживания. Если на стан­ции предусмотрена преаммонизация, кремнефтористый аммоний вводят до хлорирования. Во всех других случаях его подают пос­ле обеззараживания, так как при добавлении иона F~ в количе­стве 0,8—1,2 мг/л содержание в воде аммонийного азота увели­чивается на 0,3—0,45 мг/л и образующиеся хлорамины снижают эффективность обеззараживания.

Вследствие токсичности иона фтора и низкого значения рН растворы фторсодержащих реагентов обладают бактерицидными свойствами, что и делает возможным подачу их после обеззара­живания. Но для того чтобы бактерицидное действие фтора про­явилось в полной мере, растворы реагентов перед использовани­ем выдерживают определенное время.

Одним из важнейших направлений в технологическом контро­ле за процессом фторирования является контроль за точностью
дозировки реагента с целью предотвращении поступления в пить­евую воду избытка фтора. Контроль осуществляется по концен­трации и расходу фторсодержащих реагентов и по концентрации
фтора в обработанной воде.

Установки для фторирования должны быть оборудованы во­домерами, а дозатор реагента регулироваться и контролироваться с тем, чтобы отклонения фактической дозы ре­агента от расчетной не превышали ±5 %. Производительность дозирующих устройств и расход обрабатываемой моды контроли­руют каждый час, результаты замеров заносят n журнал. Регистрируется также время начала и конца использования раствора
в рабочем баке. Одновременно отбираются пробы рабочего рас­твора, в которых определяется концентрация фтора.

В обработанной воде через каждые 2 ч определяют содержа­ние фтор-иона. Разовые отклонения концентрации фтора от за­данной величины не должны превышать ±0,1 мг/л при средне­месячном допустимом отклонении 0,05 мг/л. В число контрольных определений входит анализ исходной воды на содержание фтора. Анализ выполняется I раз в смену и назначается более часто при колебаниях концентрации фтора.

Вода из распределительной сети подвергается анализу 2—4 paза в сутки. Пробы отираются в разных местах, в разное время суток. Обязательным условием является смена точек отбора и анализ хотя бы одной пробы, отобранной в утренние часы.

Текущий санитарный надзор за фторированием поимио перечисленных мероприятий включает строгий контроль за хранени­ем и расходованием фторсодержащих реагентов, контроль за осуществлением мероприятий по охране труда лиц, соприкасающих­ся с ними веществами,

Обесфторивание воды производится при содержании иона [F-]>1,5 мг/л, если невозможна замена источника водоснаб­жения.

Обесфторивание воды осуществляется методом ионного обме­на или сорбцией фтор-иона свежеосажденными гидроксидами алюминия или магния.

Для обесфторивания воды по первому методу применяют активированный оксид алюминия (АОА), заряженный ионами SO₄^2- и способный избирательно поглощать из воды ионы фтора.

В процессе эксплуатации установки контролируется качество АОА, качество исходной и обработанной воды, скорость фильтра­ции. АОА не должен содержать примесей, ухудшающих качество воды. Мутность исходной воды должна быть меньше 8 мг/л, так как при большем количестве взвеси сокращается время фильтро-цикла.

Воду после обработки обязательно анализируют на содержание фтора. Если в результате обесфторивания концентрация фтора в воде окажется ниже оптимальной, ее повышают путем добавления соответствующего количества необработанной воды.

Частота отбора проб и набор показателей, по которым осуще­ствляется контроль качества воды, устанавливаются санитарным врачом с учетом местных условий.

Скорость фильтрации поддерживают на уровне 6 м/ч, при этом выключение фильтра на регенерацию производится тогда, когда концентрация фтора в фильтрате достигает 1,5 мг/л.

Для обесфторивания воды поверхностных источников приме­няют метод сорбции иона фтора гидроксидом алюминия. Про­цесс осуществляют одновременно с осветлением и обесцвечива­нием воды. Однако процесс обесфторивания требует значитель­но больших доз коагулянта, а полнота осаждения фтора достига­ется лишь при значениях рН = 5...5,5, вследствие чего возникает необходимость подкисления воды.

Контроль за работой очистных сооружений в этом случае осу­ществляется обычным путем, но во всех пробах, отбираемых для анализа на мутность и цветность, обязательно определяют кон­центрацию фтора.

5. Для удаления КЗ воды солей применяют вымораживание, дис­тилляцию, ионный обмен, электродиализ, гиперфильтрацию. Ме­тоды опреснения и обессоливания выбираются в зависимости от общего солесодержания воды и требований, предъявляемых к ее качеству потребителем.

Опреснение и обессоливание воды методом ионного обмена применяется при содержании солей в исходной воде до 3000 мг/л. Для опреснения воды до остаточного солесодержания 15— 150 мг/л применяют одноступенчатую схему с последовательным фильтрованием воды через Н-катионит и ОН^- -анионит.

Обессоливание воды достигается применением двух- и трех­ступенчатых ионнообменных установок, позволяющих получить воду с содержанием солей 0,05—0,3 мг/л.

Эксплуатационный контроль за работой установок осуще­ствляется в соответствии с общими правилами контроля ионитовых фильтров. Частота контрольных определений качества исход­ной воды зависит от того, насколько постоянен состав обрабаты­ваемой воды. Набор показателей, по которым контролируется качество опресненной воды, определяется в каждом конкретном случае в зависимости от требований, предъявляемых к воде по­требителем.

Опреснение воды при помощи электродиализа применимо для вод с исходным солесодержанием 2500—15000 мг/л для получе­ния воды с содержанием солей не ниже 500 мг/л.

Сущность метода состоит в том, что при пропуске постоянно­го тока через воду на пути направленного движения ионов
ставят ионитовые мембраны, обладающие селективной способ­ностью пропускать ионы с определенным знаком заряда. В резуль­тате этого в одной части ячеек, образованных мембранами, про­исходит опреснение воды, а в другой - концентрирование солей.

Для успешном работы электродиализных установок необхо­димо, чтобы содержание взвеси в исходной воде не превышало
2 мг/л, цветность должна быть не выше 20 град, окисляемость —
не более 5 мг/л. Кроме того, лимитируется содержание железа, марганца, боратов. Поэтому для опреснения воды методом электродиализа требуется предварительная подготовка воды, если ее качество не соответствует указанным нормам, и постоянный кон­троль исходной воды по перечисленным показателям.

Особого контроля требует ионитовые мембраны. Некоторые мембраны способны выделять в воду токсические вещества, поэто­му при опреснении воды для питьевых целей допускается применение мембран, прошедших гигиеническую апробацию.

В воде после электродиализных установок возможно ухудше­ние органолептических свойств, поэтому обработанная вода по­стоянно контролируется по показателям «привкус» и «запах». Для улучшения оргаполептических показателей опресненную во­ду фильтруют через активированный уголь.

Для вод с солесодержанием более 10 000 мг/л опреснение осу­ществляется методом дистилляции. Этот метод основан на выпа­ривании воды с последующей конденсацией. При конденсации пара получается вода с низкой минерализацией. Так как ГОСТ 2874—73 не регламентирует нижний предел солесодержания, то формально вода может считаться хорошем. Однако установлено, что длительное употребление дистиллята приводит к нарушению солевого обмена. Вода после дистилляции, как правило, облада­ет плохими органолептическими свойствами в результате изме­нения ионного и газового состава и в связи с попаданием в нее летучих органических веществ, освобождающихся при термиче­ской обработке.

Недостаток ионов Са²⁺ и НСО₃^- и наличие органических при­месей придают воде неприятный привкус. Добиться оптимально­го соотношения между отдельными ионами путем уменьшения кратности выпаривания практически невозможно, так как в про­цессе дистилляции концентрации большинства ионов уменьша­ются пропорционально снижению общего солесодержания.

Все сказанное говорит о необходимости дополнительной об­работки опресненной воды с целью улучшения органолептических свойств и корректирования ионного состава.

Корректировать состав опресненной воды можно фильтрацией ее через слой карбонатсодержащих зерненых материалов с пред­варительным насыщением воды углекислотой. Органические ве­щества удаляют фильтрацией воды через активированный уголь.

Процесс контролируется по содержанию в исходной воде С0₂, которое поддерживается на уровне 25 мг/л. Кроме того, контро­лируется качество загрузки фильтров и качество обработанной воды, в которой определяются органолептические показатели, плотный остаток, Са²⁺, НСО₃^-.

Кондиционирование ионного состава воды возможно смеше­нием опресненных вод с артезианскими минерализованными во­дами. Простым смешением трудно добиться оптимального соот­ношения ионов, поэтому чаще шею прибегают к раздельной под­готовке каждой воды с последующим смешением потоков. Дистиллят хлорируют, обогащают Са²⁺ и НСО₃^- фильтрацией через мраморную крошку. Смесь двух вод фторируют и обеззараживают. Контроль каждо­го из этапов очистки осуществляется аналогично контролю со­ответствующих методов.

Для обеспечения благоприятных органолептических свойств воды необходимо присутствие в ней следующих концентраций ионов: [Са²⁺]—55, [Mg²⁺]—8, [Na⁺]— 90, [НСО₃^-]—146, [С1^-]—100, [SO^2-₄ ]—100, [Fe^-]—0,75 мг/л.

Воду, подаваемую в распределительную сеть, контролируют по органолептическим и бактериологическим показателям, при этом в число обязательных входит определение привкуса и за­паха, плотною остатка, Са²⁺, HCO₃^-,pH, Cl^-, SO^2-₄, F^-, общего числа бактерий и коли индекса. Порядок и частота отбора проб устанавливаются местными органами санитарно-эпидемиологи­ческой службы.

6. Выбор метода обескремнивания определяется требованиями, которые предъявляет к качеству воды потребитель.

Для уменьшения содержания SiO^2-₃ до 3—5 мг/л применяют метод сорбции кремнекислоты гидроксидами алюминия и желе­за. Доза коагулянта принимается из расчета 15 мг на 1 мг уда­ляемой SiO₃^2-. Процессы коагуляции и сорбции SiO₃^2- наиболее интенсивно протекают при рН = 7,8...8,3, поэтому воду подщела­чивают известью. Технологический контроль обескремнивания не отличается от контроля процесса коагуляции.

Обработка воды каустическим магнезитом при подогреве да 35°С применяется для снижения содержания SiO₃^2- до 1— 1,5 мг/л. Если одновременно требуется умягчение, в воду добав­ляют известь.

Выделение из воды гидроксидов с сорбированной SiO₃^2- осу­ществляют в осветлителях со взвешенным слоем осадка. В слу­чае осаждения кремнекислоты гидроксидами А1³⁺ и Fe³⁺ скорость восходящего потока в зоне осветления поддерживают равной 0,9—1 мм/с. При обработке воды каустическим магнезитом скорость должна быть 0,7—0,8 мм/с. Строго контролируется температура воды, так как резкие ее изменения приводят к возник­новению конвективных токов и выносу осадка из осветлителя. Более глубокое обескремнивание йоды до остаточного содер­жания SiO₃^2-, равного 0,1—0,3 мг/л, достигается фильтрацией ее через слой магнезиального сорбента, рецептура которого разра­ботана во ВНИИ ВОДГЕО. Высокая пористость сорбента увели­чивает его кремнеемкость.

Скорость фильтрации поддерживается равной 10 м/ч. При по­даче воды на фильтры контролируют ее качество. Вода не долж­на содержать свободной и связанной углекислоты, так как в ее присутствии сорбент постепенно растворяется, обогащая воду солями жесткости. В процессе обработки постоянно контролиру­ют температуру воды, которая не должна быть ниже 40°С на вы­ходе из фильтра. Технологический контроль процесса состоит в поддержании всех перечисленных параметров на должном уров­не и систематической проверке качества обработанной воды. В число обязательных показателей, которые должны определять­ся в фильтрате, входят SiO₃^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, рН.

Метод ионного обмена для обескремнивания применяют при необходимости одновременного глубокого обессоливания воды. Применение двух- и трехступенчатой очистки позволяет снизить содержание кремнекислоты соответственно до 0,1 и 0,05 мг/л. Удалить кремнекислоту удается только с помощью сильно­основных анионитов при условии, что предварительно удалены все катионы, все анионы сильных кислот и СОг. Контроль рабо­ты ионитовых фильтров подчиняется общим правилам эксплуа­тации ионообменных установок.

Порядок контроля II набор Показателей, ПО которым контро­лируется процесс обескремнивания, зависит от применяемого метода и требовании, предъявляемых к воде потребителем, и поэтому в каждом случае решается с учетом местных условий. Общим контрольным показателем для всех методов является определение SiO₃^2- в исходной и обработанной воде. Этот анализ позволяет оценить эффективность процесса.

7. Сущность стабилизационной обработки заключается в том, чтобы привести различные формы углекислоты к такому соотно­шению, при котором не происходит ни растворения карбонатов, ни их выпадения в осадок, в результате чего вода не оказывает корродирующего действия на трубопроводы и не вызывает их за­растания карбонатом кальция.

В начальный период эксплуатации водопроводных систем по трубопроводам транспортируют воду, пересыщенную карбонатом кальция. В результате отложения СаСО₃ на внутренней поверх­ности труб образуется защитная пленка, препятствующая непосредственному контакту воды с металлом. Для сохранения сфор­мировавшегося защитного слоя вода, транспортируемая по тру­бам, должна быть стабильна.

Оценку стабильности воды производят не менее 4 раз в год (по 1 разу в сезон). Вода может оказаться нестабильной после обработки ее минеральными коагулянтами в процессе обезжелезивания и умягчения. При положительном индексе насыщения воду обрабатывают кислотой или гексаметафосфатом, или триполифосфатом натрия. При индексе насыщения +0,5 обработку производят в течение 8—10 месяцев в году. При отрицательном индексе насыщения производят подщелачивание воды известью. Обработку производят в течение 8 месяцев в году.

Технологический контроль за процессом стабилизации заклю­чается в обеспечении правильности дозировки реагентов, перио­дической проверке стабильности воды и в определении в обрабо­танной воде остаточных концентраций реагентов, если обработ­ка производилась гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия.

Лекция № 5