27. Хлорирование воды с преаммонизацией. Схема получения гипохлорита натрия электролизом. Обеззараживание воды прямым электролизом.

Виды и преимущества видов гипохлорита натрия.

Самый распространенный продукт – гипохлорид натрия, бывает 2х видов:

1. Химический гипохлорид натрия, он изготавливается на химимческих предприятиях, где готовят хлор. Концентрация его 160-200 г активного хлора/л. Он быстро разлагается и его транспортировка целесообразна на расстояние не более 300км от места изготовления.

2. Более распространенный вид: электролитический. Получают на месте потребления электролизом в электролизере из растворов поваренной соли или из сильно минерализованных подземных вод. Концентрация обычно около 8-10г/л. До 2000г. применяли электролизеры на небольших водопроводах. Но потом построили в Питере очень крупный завод по изготовлению электролитического гипохлорита натрия.

Недостатки:

1. высокая стоимость оборудования для получения гипохлорида натрия,

2. сложность и высокая стоимость эксплуатации оборудования, очень высокий расход электроэнергии на электролиз. По стоимости это в десятки раз выше, чем применение обычных схем применения газообразного хлора, но зато нет проблем с безопасностью, что значительно снижает затраты на безопасность.

Схема получения гипохлорита натрия: Гипохлорит натрия получают путем электролиза поваренной соли (рис 3). Насосами раствор перекачивают в электролизер, где подвергают электродиализу. Готовый раствор дозируется в воду.

Схема установки для получения гипохлорита натрия электролизом. 1-растворный бак, 2-насос, 3-распределительный тройник, 4-рабочий бак, 5-поплавок-дозатор, 6-электролизер, 7-зонт вытяжной вентиляции, 8-бак-накопитель гипохлорита натрия, 9-источник постоянного тока.

Гипохлорит натрия получают электролизом раствора хлорида натрия с образованием гидроксида натрия NaOH и Cl₂ с последующим его гидролизом в установке: H₃O+2e=H+H₂O - на катоде На аноде 2Cl^-=Cl^-+2e

Cl₂+2H₂O=H₃O⁺+Cl^-+HOCl  HOCl+H₂O=H₃O⁺+OCl^-

Хлорирование с аммонизацией.

При наличие в воде аммонийного азота:

1. 

Образуется моно и дихлорамин, обладающие более низким бактерицидным действием-в 25раз ниже, но у них преимущество перед хлорноватистой кислотой: повышенная длительная устойчивость и сохранность в воде при ее хранении и транспортировке. Хлорноватистая кислота и гипохлорид ион максимум держится в течении 2часов, хлорамины м. сохраняться в воде(последействие) до нескольких суток. Поэтому аммонизация целесообразна для применения в больших городах. Иногда для преднамеренного образования хлораминов в воду вводят кроме хлора азотсодержащие реагенты. М. вводить аммиак газообразный, сульфат аммония и тд. Расход хлора снижается на 60%. Содержащийся хлор в хлораминах называется связанным, сумма свободного и связанного называется активным хлором.

Введение аммиака или другого азотсодержащго реагента за 2 мин до вторичного ввода хлора – преамонизация. При преаммонизации доза аммиака принимается равной 30-50% от дозы хлора. или Дк/4-10

Применяется:

1. для предотвращения образования хлорфенольных запахов

2. для предотвращения хлорорганических соединений. Хлорамины не могут вступить в реакцию с органикой и нет побочных продуктов. При хлорировании с амонизацией снижается содержание побочных продуктов до нескольких раз.

Введение аммиака после хлора, как правило производится перед РЧВ. Называется хлорированием с постамонизацией. Применяют с постамонизацией:

1. для увеличения продолжительности бактерицидного действия хлора, при длительной транспортировке по сетям или при длительном хранении воды.

Постамонизация используется в Москве. Широко применяют и постамонизацию и преамонизацию.

Схема с преамонизацией:

R1 -	Трубопровод подачи коагулянта
R2 -	Грубопровод подачи извести
R3 - "	Грубопровод подачи аммиака
R4 - "	Грубопровод подачи хлора

Газообразный аммиак из баллонов дозируют и растворяют в воде аммонизаторами, конструктивно сходными с хлораторами типа Л К-10.

Если аммонизацию проводят аммиачной водой, применяют установку, состоящую из двух работающих попеременно баков, оборудованных по типу сосуда Мариотта и соединенных с мерником. Аммиачную воду из газообразного аммиака приготовляют в баке-абсорбере.

3 -промежуточный баллон для выделения капелек воды.после того, как хлорпроводы выходили в ремонт, их промывают -40град азотом. 4-запорный вентиль для выключения, 5-фильтр для задержки технических примесей, 6-редукционный клапан, кот поддерживает постоянное давление после себя=>поддерж постоянный расход 7-манометры, 8-регулировочный вентиль для регулировки дозы, 9-ротаметр и поплавок 10 в нем, 11-эжектор со встроенными внутри 12 и 13. 12-обратный клапан-для предотвращения попадения воды в хлорпровод13-клапан для охраны системы подачи от сбоя при понижении давления на водопроводной сети.-для избежания подсоса реагента в систему.

Д ля смешения аммиака с водой применяют часто шайбовые смесители:

Шайбовый смеситель. Шайба – сужающаяся часть трубопровода.

28

Стабильной называют воду, не вызывающую коррозии поверхностей, с которыми она соприкасается, и не выделяющую на этих поверхностях осадка карбоната кальция. Понятие «агрессивности» воды связано с содержанием в ней соединений угольной кислоты, присутствующей в форме недиссоциированных молекул Н₂СО₃ (незначительные концентрации), молекулярно растворенного углекислого газа СО₂, бикарбонатных ионов НСОз и карбонатных ионов СОз^2- (при рН > 8,4).

Соотношение между соединениями угольной кислоты в растворе при данной температуре зависит от величины рН (рис. 15.8). Между различными формами угольной кислоты в их водных растворах существует динамическое равновесие(при нарушении равновесия вода становится нестабильной):

О стабильности воды судят по показателю стабильности. Для определения показателя стабильности используют метод встряхивания воды в сосуде с порошком карбоната кальция в течение двух часов.

где Щ₀ - щелочность воды до контакта с порошком карбоната кальция, мг-экв/л; Щs - щелочность воды после контакта, мг-экв/л. При Пст > 1 - вода пересыщена карбонатом кальция и способна создавать на поверхности труб защитную пленку. При Пст < 1 - вода является агрессивной и способна растворять карбонат кальция. При Пст = 1 - вода считается стабильной.

Одним из широко распространенных расчетных критериев оценки стабильности воды является индекс насыщения Ланжелье, который определяется из выражения:

где рН - величина рН исходной воды; pHs - рН равновесного насыщения воды карбонатом кальция.

где f1(t) - функция температуры воды; f2(Ca) - функция концентрации в воде кальция; f3(Щ) - функция общей щелочности воды; f4(Р) - функция общего солесодержания.

При I_L = 0- вода стабильна, при I_L < О - агрессивна, при I_L > О - пересыщена по карбонату кальция.

Расчетным критерием стабильности воды является индекс Ризнера:

Вода считается стабильной в области значений Ir , равных 6-7, при Ir > 7 агрессивна, при Ir < 6 - вода способна к осаждению СаСОз.

Стабилизация воды при I_L <0.

Реагентную обработку агрессивной воды проводят в два этапа: в начальный период путем введения в воду реагента с расчетной дозой (Дщ1) обеспечивают наращивание на внутренних стенках труб защитной карбонатной пленки, при этом создают I_L~+0,7. После формирования защитной пленки обработка воды с целью ее сохранения ведется дозами реагента (Дщ2)при условии поддержания I_L ~= 0. Расчет требуемой дозы подщелачивающего реагента, для каждого конкретного случая производится по формулам: Первый этап обработки:

[CO2]св.о – концентрация свободной углекислоты в исходной воде; Щ0 – щелочность исходной воды; р – содержание активного вещества в техническом продукте; е – эквивалентный вес щелочи (едкий натр 40, известь 28); m₃ = f(pHs)