Очистка воды от взвешенных веществ

<14 15 16 17 181920 >

Для очистки свежей, подпиточной или оборотной воды от взвешенных веществ в системах промышленного водоснабжения применяются те же сооружения, что и в коммунальных системах: решетки, сетки, сита, барабанные сетки и микрофильтры, гидроциклоны напорные и открытые, а также отстойники различных типов, осветлители и фильтры. Однако специфические и разнообразные требования к качеству воды и значительный диапазон расходов централизованных и локальных систем промышленных водопроводов явились причиной появления специальных высокопроизводительных конструкций сооружений, учитывающих особый характер технологических процессов в различных отраслях промышленности: конусные сетки, сетчатые фильтры, сверхскоростные самопромывающиеся фильтры, тонкослойные отстойники, осветлители особых конструкций.

Очистка воды отстаиванием. Значительный вклад в разработку теории и практики тонкослойного отстаивания, а также отечественных конструкций тонкослойных отстойников различного назначения внесли специалисты НИИ ВОДГЕО, Петербургского государственного университета путей сообщения (ЛИИЖТа), АКХ им. Памфилова, многие проектные и конструкторские организации.

Полки блока тонкослойного отстаивания могут быть изготовлены из стали, полиэтилена, слоистого пластика, винипласта и других материалов, рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схема блока тонкослойного отстаивания из алюминия индустриального изготовления:

1 – трубчатый или уголковый каркас; 2 – полки из плоского или гофрированного листа

Для очистки свежей, подпиточной и оборотной вод разработан типоразмерный ряд различных конструкций вертикальных и горизонтальных отстойников (рис. 6.1) производительностью 30, 60, 90 м³/ч.

Рис. 6.2. Тонкослойные отстойники типоразмерного ряда производительностью 30, 60 и 90 м³/ч:

а) – горизонтальный; б) – с восходящим движением потока в тонкослойных элементах и камерой хлопьеобразования; в) – то же, с тонкослойными элементами для больших исходных концентраций взвеси; г) – с гравийной камерой хлопьеобразования; 1 – входной патрубок; 2 – входной распределительный лоток с водосливом; 3 – распределительная перегородка; 4 – блок полок; 5 – водосборный лоток; 6 – отвод осветленной воды; 7 – патрубок для выгрузки осадка; 8 – камера хлопьеобразования; 9 – поворотная труба для отвода нефтепродуктов и всплывающей взвеси; 10 – прорези; 11 – глухая перегородка четных тонкослойных элементов блока; 12 – вертикальная перегородка; 13 – отвод воды из осадкоуплотнителя; 14 – осадкоприемные окна; 15 – зона уплотнения осадка; 16 – гравийная камера хлопьеобразования; 17 – рапределительный подводящий трубопровод; 18 – осадкоотводящая труба

При реконструкции существующих отстойников обычного типа с целью повышения производительности или эффекта очистки воды их оснащают тонкослойными элементами различной конструкции. Взвешенные вещества осаждаются в тонкослойных блоках и очищенная от взвеси вода, поступает к технологическим установкам, рис.6.3.

Рис. 6.3. Схема производственного водоснабжения с очисткой воды в тонкослойном отстойнике (а) и в тонкослойном отстойнике в комплексе с фильтрами (б):

НС-I, НС-II – насосные станции I и II подъема; СМ – смеситель; РХ – реагентное хозяйство; ТО – тонкослойный отстойник; ФМ – фильтр механический; ФС – фильтр сорбционный; 1 – охлаждаемый агрегат; 2 – охладитель оборотной воды; 3 – перепускной канал; 4 – резервуар охлажденной и добавочной воды; 5 – трубопровод для удаления осадка

Очистка воды методом фильтрации.Для очистки воды от взвешенных и коллоидных примесей методом фильтрации применяются безнапорные открытые и напорные фильтры. Они могут применяться для доочистки воды после отстойников или осветлителей со взвешенным осадком или как самостоятельные сооружения. В зависимости от типа фильтрующего слоя различают фильтры: зернистые, сетчатые, тканевые.

В зависимости от крупности зерен фильтрующего слоя зернистые фильтры разделяют на мелкозернистые (размеры зерен 0,3 – 0,5 мм); среднезернистые (размеры зерен 0,5 – 0,8 мм) и крупнозернистые (размеры зерен 1 – 2 мм). Поддерживающие слои укладывают из крупного песка или гравия с размерами зерен 2 – 20 мм. Для загрузки фильтров используют кварцевый песок, антрацит, керамзит, горелые породы и т. п. Высота слоя загрузки соответственно 1,5 – 2 м, скорость фильтрации v_ф = 10 – 12 м/ч. Интенсивность промывки водой 6 – 8 л/с м². Продувка воздухом 15 – 25 л/с∙м².

Фильтры с плавающей загрузкой. В последнее время для очистки свежей и оборотной воды в промышленности находят применение фильтры нескольких модификаций с пенополистирольной плавающей загрузкой. При использовании таких фильтров температура обрабатываемой воды не должна превышать 50^оС. Диаметр гранул нижнего рабочего слоя 0,7 – 1,5 мм и поддерживающего верхнего слоя 2,5 – 6 мм. Применяется при исходном содержании взвешенных веществ в воде до 500 мг/л. Скорость фильтрования v_ср = 5 м/ч. Высота слоя загрузки Н_ср = 1,4 м. Остаточное содержание взвешенных веществ в фильтрате снижается до 3 – 6 мг/л.

Высокий эффект очистки оборотной воды от взвешенных веществ получают при использовании напорного комбинированного осветлительно-сорбционного фильтра, представленного на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Схема напорного комбинированного осветлительно-сорбционного фильтра: 1 – подача воды на обработку и отвод промывной воды; 2 – песчаная фильтрующая загрузка; 3 – поддерживающий слой; 4 – подача промывной воды; 5 – слой адсорбента; 6 – отвод очищенной и промывной воды

Дегазация воды

Дегазация или деаэрация воды – это удаление из воды растворенных в ней газов. Во многих случаях качество продукции и сохранность систем промышленного водоснабжения и оборудования от коррозии и отложений связаны с наличием газов в воде, используемой в технологических процессах. Чаще всего приходится удалять из воды углекислоту CO₂, кислород O₂, сероводород H₂S и метан CH₄.

Эти газы относятся к коррозионно-активным, способствующим или усиливающим процессы коррозии металлов. Кроме того, углекислота и сероводород коррозионны по отношению к бетону, сероводород ядовит и имеет неприятный запах, а метан взрывоопасен. Сероводород присутствует в некоторых подземных источниках водоснабжения.

Для удаления из воды растворенных газов в процессе водоподготовки в основном применяются пленочные дегазаторы (рис. 6.5), а в теплоэнергетике – термические дегазаторы.

В практике водоподготовки наиболее часто для глубокого удаления свободной углекислоты (CO₂), сероводорода (H₂S) и др. газов применяют пленочные дегазаторы, загруженные кольцами Рашига, керамическими или пластмассовыми кольцами или с хордовой деревянной насадкой для увеличения поверхности контакта аэрируемой воды и воздуха. Обрабатываемая воды тонкой пленкой стекает по контактной загрузке сверху вниз, а снизу под контактную массу вентилятором нагнетается воздух.

Рис.6.5. Дегазаторы различных типов:

а – пленочный с принудительной подачей воздуха; б – струйно-пленочный без принудительной подачи воздуха (контактная градирня); в – пенный многоярусный; г – то же, одноярусный; 1 – подача воздуха; 2 – насадка из колец Рашига; 3 – перфорированные пластины или дырчатое днище; 4 – слой пены; 5 – отвод воздуха; 6 – подача исходной воды; 7 – отвод дегазированной воды; 8 – водослив; 9 – стабилизационная перегородка; 10 – распределительная труба; 11 – вентилятор; 12 – распределительная плита; 13 – оросительные патрубки; 14 – газоотводные патрубки

Вакуумные дегазаторы применяются при необходимости одновременного удаления углекислоты (CO₂) и кислорода (O₂) или только кислорода. Вода подается в дегазатор устройством, обеспечивающим тонкое и равномерное распределение ее по поверхности насадки, в качестве которой, чаще всего применяются кольца Рашига. Для наблюдения за уровнем воды в дегазаторе установлено водомерное стекло.

6.3. Умягчение воды

Умягчение воды – это снижение ее исходной жесткости, обусловленной присутствием в воде ионов кальция Са²⁺ и магния Mg²⁺.

Карбонатная жесткость обусловлена гидрокарбонатами Са²⁺ и Mg²⁺: Са(НСО₃)₂, Mg(НСО₃)₂, СаСО_3,MgСО₃, сульфатами и хлоридами: СаSO₄, MgSO₄, СаCl₂, MgСl₂.

В соответствии с СанПИН для питьевого водоснабжения жесткость воды не должна быть более 7 мг-экв/л. Для большинства производственных процессов требуется жесткость воды значительно меньше этой величины до 0,01 – 0,005 мг-экв/л.

Методы умягчения воды:

· термический;

· реагентный (химический);

· ионообменный (катионитный);

· комбинированный.

Комбинированные методы умягчения воды представляют собой сочетание реагентного и катионитного или термического и реагентного методов. В последнем случае применяют нагрев воды и используют реагентный метод, достигая при этом более глубокого умягчения воды за счет уменьшения растворимости СаСО₃ и Mg(ОН)₂ с повышением температуры.

Выбор метода умягчения воды зависит от ее качества, требуемой глубины умягчения и осуществляется с учетом технико-экономических соображений.

Термический метод умягчения воды. Термический метод умягчения воды применяется при использовании карбонатных вод, а также в сочетании с реагентными методами.

При нагревании воды карбонаты разлагаются с выделением углекислого газа СО₂:

Са(НСО₃)₂ СаСО₃↓+ СО₂↑ + Н₂О , ( 32 )

Мg(НСО₃)₂МgСО₃ + СО₂↑ + Н₂О.

Таким образом, при нагревании воды до кипения жесткость, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния, падает до 0,65 мг-экв/л, снижается. Однако, в связи с незначительной растворимостью карбоната кальция и гидрата окиси магния, полностью удалить указанную жесткость нельзя. Процесс осуществляется в специальных аппаратах – термоумягчителях.

Реагентный метод умягчения воды. При введении в воду реагентов

ионы Са и Mg образуют с ними нерастворимые соединения, удаляемые затем отстаиванием или фильтрацией.

В качестве реагентов применяются известь и кальционированная сода, а для удаления из воды от нерастворимых продуктов - осветлители со взвешенным слоем. Технологическая схема обработки воды при этом способе такая же, как и при осветлении и обесцвечивании воды с использованием осветлителей.

При использовании коридорных осветлителей (рис. 6.6) ввод обработанной реагентами воды (хлорное железо FeСl₃ или сернокислое железо FeSO₄ ) осуществляется по вертикальным трубам.