Специальная обработка воды
В зависимости от свойств воды источника водоснабжения или от требований, предъявляемых потребителями к качеству воды, может потребоваться специальная ее обработка — умягчение, обезжелезивание, стабилизация, обессоливание, охлаждение и т. п.
Умягчение воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, обычно не производят. Однако оно необходимо для некоторых технологических процессов на промышленных предприятиях. Так, для отдельных производств текстильной, химической и пищевой отраслей промышленности требуется вода с жесткостью не более 1 мг-экв/л. Питательная вода для котлов среднего и высокого давления должна иметь жесткость не более 0,3 мг-экв/л.
Рис. 11.54. Установка для умягчения воды известково-содовым методом/—3 — растворные бачки; 4—6 — дозирующие бачки; 7 — смеситель; 8 — камера хлопъеобразования; 9 — воздухоотделитель; 10 — осветлитель; /; — фильтр; 12 — резервуар; 13 — насос
Рис. 11.55. Установка для Na- катионирования
Различают методы реагентного и катионитового умягчения воды, а также комбинированные методы.
Из методов реагентного умягчения наиболее распространен известково-содовый, при котором в воду добавляют известь для снятия временной (карбонатной) жесткости и кальцинированную соду для удаления постоянной (некарбонатной) жесткости. При введении в воду указанных реагентов образуются нерастворимые соединения, выпадающие в осадок, или соединения, сохраняющиеся в воде, но не обладающие свойствами солей жесткости.
После умягчения воду осветляют в отстойниках или осветлителях. Иногда для ускорения процесса осветления производят коагулирование воды, железным купоросом.
На рис. П. 54 приведена схема установки для умягчения воды известково-содовым методом.
При известково-содовом умягчении воды обычно применяют камеры хлопьеобразования вихревого типа.
Метод катионитового умягчения основывается на способности катионитов обменивать катионы натрия или водорода на катионы солей жесткости, содержащихся в воде. Умягчающую способность катионитов называют обменной способностью или емкостью поглощения.
В результате обменной реакции катионы солей жесткости переходят в состав катионита, а в воду переходят катионы натрия, образуя натриевые соли. Такое умягчение называют Na-катионирова-нием. При Н-катионировании в обменную реакцию с катионами магния и кальция вступают катионы водорода.
При работе установки катионит расходует катионы Na или Н и теряет способность умягчать воду. В связи с этим необходима периодическая регенерация катионитового фильтра. Для восстановления катионов натрия через фильтр пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления катионов водорода — раствор серной кислоты.
После Н-катионирования увеличивается кислотность воды, а после Na-катионирования вода приобретает повышенную щелочность. Применяя H-Na-катионирование, умягченную воду не нужно ни подщелачивать, ни подкислять.
На рис. П. 55 приведена схема установки для Na-катионирования. В напорный фильтр, загруженный катионитом, по трубе 1 вводится вода для умягчения. Вода проходит через катионит сверху вниз и отводится по трубопроводу 3. Для промывки загрузки фильтра через его дренажную систему подается вода из промывного бака 2. Продолжительность промывки 10—15 мин. Промывная вода сбрасывается по трубе 1. Для регенерации катионита в фильтр вводят раствор соли. Солевой раствор из фильтра уходит по трубе 4. Затем фильтр должен быть отмыт от солевого раствора. Для этого по трубе / подают сырую воду, котораяпроходит фильтр и сбрасывается по трубе 4. Часть этой воды направляется в промывной бак.
Обезжелезивание воды. Содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л На предприятиях ряда отраслей промышленности, например текстильной, содержание железа в воде, используемой для технологических нужд, не должно превышать 0,1—0,2 мг/л.
Обезжелезивание воды поверхностных источников проводится путем аэрации, введения реагентов-окислителей с аэрацией или без нее и путем катионирования. Одновременно происходит ее осветление и обесцвечивание.
Установка обезжелезивания методом аэрации состоит из аэрационного устройства, контактного резервуара и фильтра.
В аэрационном устройстве вода насыщается кислородом, частично удаляется углекислота, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного. В контактном резервуаре завершается окисление двухвалентного железа и образуется осадок гидрата окиси железа. Фильтры служат для извлечения из воды гидрата окиси железа. Аэрация воды может осуществляться следующими способами: нагнетанием воздуха через дырчатые трубы или пористые пластины; подачей воздуха во всасывающий патрубок насоса; разбрызгиванием воды; пропуском воды через контактные или вентиляторные градирни. Наиболее распространены контактные градирни.
Установка для реагентного (с помощью коагулирования и известкования) обезжелезивания воды состоит из устройств для растворения и дозирования реагента, аэратора-смесителя, осветлителя и фильтра. Аэратор-смеситель обычно совмещается с осветлителем и располагается над ним. Он представляет собой систему дырчатых днищ, расположенных одно над другим
Обезжелезивание катионированием .производят на ка-тионитовых фильтрах, загруженных сульфоуглем Фильтр регенерируют раствором поваренной соли.
Стабилизация воды заключается в придании ей свойств, при которых она теряет способность вызывать коррозию и откладывать соли, препятствует биологическому обрастанию.
Стабилизация воды необходима в промышленных системах оборотного водоснабжения, когда из-за испарения воды в охладительных сооружениях в ней повышается концентрация солей. Стабилизация воды в таких системах'предотвращает образование накипи и развитие коррозии в теплообменных аппаратах и охладительных устройствах.
Для стабилизации воды применяют подкисление, рекарбонизацию и фосфатирование. Подкисление воды заключается в добавке в нее соляной или серной кислоты. При рекарбонизации в воду вводят углекислоту для стабилизации содержащихся в пей карбонатов. Для этого обычно используют дымовые газы, в состав которых входит углекислота. При фосфатировании в воду добавляют фосфаты (гексаметафосфат натрия, тринатрийфосфат и суперфосфат). Фосфаты препятствуют образованию отложений в трубопроводах и, кроме того, образуют на поверхности металла пленку, которая предотвращает развитие коррозии.
Для борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов и оборудования в системах оборотного водоснабжения периодически применяют купоросование или хлорирование воды.
Обессоливание воды заключается в удалении из нее растворенных солей. Полное обессоливание необходимо, например, при подготовке питательной воды для котлов высокого давления. Частичное удаление растворенных солей называется опреснением.
Опреснение вод с солесодержанием до 2—3 г/л производится при помощи ионного обмена, вод с солесодержанием 3—15 г/л г—методом электродиализа или гиперфильтрации и вод с солесодержанием более 10 г/л — путем замораживания, дистилляции или гиперфильтрации.
Ионный обмен применяют для опреснения или обессоливания воды при количестве взвешенных частиц в ней не более 8 мг/л и цветности ее не более 8°. Опреснение воды путем ионного обмена обычно проводится по одноступенчатой схеме фильтрованием через катио-нит и слабоосновный анионит. Предусматривается удаление углекислоты из фильтрата катионитовых фильтров. Применяют также двух- и трехступенчатые схемы.
Охлаждение воды. В системах промышленного водоснабжения для охлаждения воды применяют охладительные пруды, брызгаль-ные бассейны и градирни.
Охладительные пруды представляют собой искусственные водоемы, в хвостовую часть которых сбрасывают нагревшуюся воду, а из головной части которых забирают охлажденную воду. Охлаждение воды происходит вследствие ее испарения с поверхности и конвекции. Охладительный эффект пруда зависит от температуры наружного воздуха, силы и направления ветра. Для охлаждения 1 м3 воды необходима площадь пруда 15—40 м2. К недостаткам прудов относятся зарастание их в результате интенсивного развития водных организмов и минерализация воды. В связи с этим пруды обычно устраивают только в тех случаях, когда необходимо регулирование водного стока.
Брызгальные бассейны выполняют в виде прямоугольных водонепроницаемых резервуаров глубиной до 1,5 м. Нагревшуюся воду разбрызгивают по поверхности воды с помощью брызгал. При разбрызгивании воды происходит ее охлаждение.
Градирни бывают капельными и пленочными.
Наиболее распространены градирни капельные башенного типа. Нагревающуюся воду подают в верхнюю часть башни и по желобам разводят по всей ее площади. Ороситель представляет собой систему деревянных реек. Вода из желобов падает на розетки, разбрызгивается и стекает вниз. Холодный воздух поступает через окна в нижней части оросителя и поднимается вверх, охлаждая воду. Общая высота градирен составляет 30—80 м. Охлажденная вода собирается под градирней. Площадь оросителя, необходимая для охлаждения 1 м3 воды, составляет 0,25 — 0,3 м2. В пленочных градирнях вода обтекает тонкой пленкой большие поверхности оросителя.
Применяют также градирни с искусственной подачей воздуха вентиляторами. В этом случае вытяжная башня не устраивается.
Градирни выполняют из дерева или железобетона.
Раздел III. КАНАЛИЗАЦИЯ