Удаление механических примесей и коллоидных веществ из воды.

Механические примеси по крупности делятся на грубодисперсные вещества с размером частиц 0,1×10^-3 мм; и коллоидные (0,1×10^-3 ¸ 0,1×10^-5) мм. (Способ удаления в таблице).

Отстаивание производят в отстойниках, длительность этого процесса зависит от плотности частиц, величины и формы. Объем отстойника обычно равен 1,5 или 2 часовой производительности. После отстаивания воду подвергают дальнейшему осветлению (фильтрованию).

Фильтрование заключается в том, что воду пропускают через слой мелкозернистого материала (кварцевый песок, мрамор, антрацит) с размером частиц 0,6 ¸ 1 мм, которыми заполняют закрытые напорные фильтры.

Значительно быстрее и полнее процессы отстаивания и фильтрования протекают при коагуляции, сущность которой заключается в укрупнении коллоидных частиц и выделении их, а также взвесей в осадок, что происходит при добавке к воде специальных реагентов-коагулянтов (соли алюминия и железа).

Действие коагулянтов заключается в гидролизе (соединении с водой) с образованием гидроокиси и кислоты. Коллоидные гидроокиси переходят в водные окиси, выпадающие в виде хлопьев.

Образующаяся при гидролизе кислота переводит кислые соли кальция и магния в средние, вследствие чего карбонатная жесткость снижается на величину количества коагулянта, а некарбонатная соответственно увеличивается.

При недостатке бикарбонатов вода может иметь кислую реакцию, и хлопья будут растворяться. В таких случаях воду подщелачивают, добавляя одновременно с коагулянтом едкий натр, кальцинированную соду или известковое молоко.

Доза для коагулянта составляет для сульфата алюминия 30 – 150 г коагулянта на 1 м³ воды. Коагуляция протекает наиболее полно при t – 35 ¸ 40 ⁰С.

В результате коагуляции содержание органических веществ в воде может быть снижено на 60 ¸ 80 %, а кремниевой кислоты на 25 ¸ 40 %.

При обработке подпиточной воды для питания котлов коагуляцию осуществляют одновременно с умягчением воды в фильтрах.

Принципиальная схема прямоточной установки для осветления воды.

1 – насос,

2 – шайбовый дозатор коагулянта,

3 – бак для раствора коагулянта,

4 – расходные шайбы,

5 – смеситель,

6 – осветлительный фильтр,

7 – бак для взрыхления фильтрующего слоя,

8 – сброс промывочной воды,

9 – выход осветленной воды.

Каждые 7 – 8 часов фильтр требует остановки и промывки, остановка фильтра осуществляется не более чем на 30 – 40 мин.

Умягчение воды.

Умягчение воды производят методом осаждения и методом ионного обмена.

Первый способ заключается в том, что растворенные в воде накипеобразующие катионы в результате химического взаимодействия их с реагентами, вводимыми в воду, или вследствие термического их разложения образуют новые соединения, малорастворимые в воде и поэтому выделяющиеся из нее в твердом состоянии. Образующиеся при этом вещества удаляются из воды отстаиванием и фильтрованием. Достигается это известкованием или добавлением соды.

Но этим методом не удается получить достаточно глубокого умягчения воды, поэтому в последнее время большое распространение получили методы ионного обмена, из которых наиболее распространенными являются методы натрий-катионирования и водород-катионирования.

Вода в натрий-катионитовых установках умягчается фильтрованием через слой естественного натриевого минерала (катионита).

Кальциевые или магниевые соли, содержащиеся в воде, вступают в обменные реакции с указанным минералом, замещая в нем натрий и тем самым, умягчая воду. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легко растворимых натриевых солей.

Щелочность воды при натрий-катионировании не изменяется.

В качестве катионита используют сульфоуголь.

В процессе эксплуатации катионовая масса загрязняется и уплотняется. Для очистки ее промывают обратным потоком воды. Регенерация катионита осуществляется NaCl.

Вода после регенерации и промывки сбрасывается в дренаж, загрязняя окружающую среду. Это является серьезным недостатком данной системы очистки воды.

При водород-катионировании в качестве катионита применяют сульфоуголь. В этом методе катионит регенерируется 2%-ой серной кислотой. Обычно водород-катионирование не применяют в чистом виде, а сочетают с натрий-катионированием по трем возможным схемам: параллельного, совместного или последовательного водород- натрий-катионирования.

Применяются также такие методы ионного обмена как алюминий-натрий-катионирование и натрий-хлор-катионирование.