Второй этап обработки:

Точки ввода подщелачивающих реагентов устанавливаются в зависимости от качества обрабатываемой воды и производительности водопроводных сооружений:

а) поверхностные малоцветные воды - в смеситель перед отстойниками или осветлителями;

б) поверхностные цветные воды (для станций малой и средней производительности) - перед фильтрами;

в) поверхностные цветные воды (для станций большой производительности) - перед РЧВ в профильтрованную воду.

Реакции реагентной обработки:

Фильтрационный метод стабилизации:

Область применения фильтрации: Жк = 2,3 – 3 мг-экв/л, Fe < 0,3 мг/л, t > 3 ⁰C. Агрессивная углекислота связывается с образованием в большей степени бикарбонатов Mg и меньшей Ca. Высота слоя фильтров 2 м, продолжительность контакта с загрузкой 0,6-4,5 ч, скорость фильтрования до 50 м/ч. Промывка восходящим потоком воды интенсивностью 15 л/(с*м3) 15 мин.

Так же используется аэрация. Стабилизация происходит за счет отдувки при пропуске воды через загрузку градирен. воду пропускают через вакуумно-эжекционный аппарат или вентиляторную градирню с кольцевой пластмассовой насадкой

или насадкой из колец Рашига.

Стабилизация воды при I_L > 0.

Обработку воды технической серной или соляной кислотой осуществляют с целью снижения в воде гидрокарбонатов, способствующих обрастанию труб. В пересчете на товарный продукт:

При стабилизационной обработке фосфатными реагентами воды, используемой для питьевых целей, остаточное содержание фосфат-ионов в соответствии с ГОСТ 2874—82 не должно превышать 3,5 мг/л.

Гексаметафосфат натрия обладает поверхностно-активными свойствами и адсорбируется на поверхности зародышей кристаллов карбоната кальция в виде пленки гексаметафосфата кальция и натрия.

Изолируя зародыши, пленка препятствует росту микрокристаллов. Следовательно, действие реагента сводится к торможению роста кристаллов карбоната кальция, повышая их растворимость.

В реакции вместо треугольничка стрелочка:

Условие применения: Жк < 5,5 – 6,0 мг-экв/л. При добавлении кислоты происходит снижение в воде гидрокарбоната и освобождение части углекислого газа.

В основе действия тринатрийфосфата (Na3PO4X I2H2O) лежит перевод накипи в шлам. Реагент формирует в воде малорастворимый ортофосфат кальция, который, адсорбируясь на гранях кристаллов карбоната кальция, вызывает изменение их формы и препятствует агломерации первичных агрегатов, в результате вместо накипи образуется рыхлый, легко удаляемый шлам.

При наложении магнитного поля в массе воды формируются центры кристаллизации, вследствие чего выделение накипеобразователей происходит не на теплопередающей поверхности нагрева или охлаждения, а в объеме воды с образованием вместо твердой накипи мигрирующего тонкодисперсного шлама, легко удаляемого с поверхности теплообменников и трубопроводов. Вода в магнитных аппаратах должна двигаться перпендикулярно магнитным силовым линиям.

В настоящее время выпускают два типа аппаратов для магнитной обработки воды — с постоянными магнитами и электромагнитами. Аппараты с постоянными магнитами удобны и дешевы, но напряженность поля в них невелика. Более широкие возможности имеют аппараты с электромагнитами, позволяющими создавать магнитное поле с напряженностью до 400 кА/м. Обрабатываемая вода проходит через кольцевое сечение между корпусом и внутренним источником магнитного поля. Время пребывания воды в аппарате определяется ее скоростью, которая составляет 1,15... 1,3 м/с.

Существует метод обработки охлаждающей воды акустическим полем. Для этой цели применяют генераторы с ультразвуковой частотой A0... 120 кГц колебаний). Механизм действия акустического поля заключается в создании кавитации, которая способствует, с одной стороны, нарушению процесса кристаллизации, а с другой — разрушению ультразвуковыми волнами уже образовавшихся отложений на поверхностях нагрева.

29

Запах обусловлен наличием в воде низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом. Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последую­щим фильтрованием, однако часто для устранения нежелатель­ных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и со­стоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истин­ные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды не существует, однако, использование некоторых из них в сочета­нии обеспечивает требуемую степень очистки.

Способы:

1. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взве­шенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование.

2. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоя­нии, извлекают дегазацией, и др.

3. Запахи и привкусы, вызываемые органическими вещест­вами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают путем оксидации и сорбции.

4. Действие окислителей в усло­виях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном Недостатки окислительного метода:

   1. Образуют новые вещества, значительно усиливающие первоначальные привкусы и запахи.

   2. необ­ходимость дозирования окислителя в исключительно точном со­ответствии с уровнем и видом загрязнения воды.

   3. эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений. Устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) кисляются плохо.

5. Сорбция. Хорошо сорбируются активным углем гидрофобные вещества, т. е. плохо раствори­мые в ней и слабо гидратирующие в растворах (слабые органические электролиты, фенолы и др.). Менее эффективно сорбируются активным углем более сильные органические электролиты и многие органические ациклические соединения (карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, спирты). Недостатки:

   1. сравнительно малая поглощающая способность что вызывает необходимость частой его замены или регенера­ции.

В условиях повышенного антропогенного загрязнения водо­емов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагряз­нений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэра­ции.

Дезодорация аэрацией.

Для удаления из природных вод летучих органических со­единений биологического происхождения, вызывающих запахи, привкусы, широко применяют их аэрирование.

На практике аэрирование проводят в специальных установках – аэраторах.

Типы аэраторов:

1. барботажного,

2. разбрызгивающего

3. каскадного типов.

В аэраторах барботажного типа воздух, подаваемый возду­ходувками, распределяется в воде 2 способами:

1. дырчатыми трубами, подве­шенными в резервуаре,

2. распылительными устрой­ствами, расположенными на его дне.

Преимущество первого способа заключается в простоте демонтажа установки. Глубина слоя воды в аэраторах такого типа колеблется от 2,7 до 4,5 м.

Максимальная ширина резервуара обычно в два раза больше, чем глубина. Площадь поверхности выбирают произвольно. Длительность продувания воздуха, как правило, не превышает 15 мин. Могут работать при температуре ниже 0. Степень аэрирования легко регулиру­ется изменением количества подаваемого воздуха. Стоимость установок и их эксплуатации невысока.

Аэратор барботажного типа: 6 — магистральный воздухопровод; 2 — ввод воды в барботажную камеру 5; 3 — дырчатые пластины; 4 — воздухораспределитель; 7,1 - отвод аэрированной и подача исходной воды; 5 — барботажная камера

В разбрызгивающих аэраторах вода распыляется соплами на мелкие капли, при этом увеличивается поверхность ее кон­такта с воздухом. Основным фактором, определяющим работу является форма сопла и его размеры. Продолжи­тельность соприкосновения воды с воздухом, определяемая на­чальной скоростью струи и ее траекторией, обычно составляет 2с.

В аэраторах каскадного типа обрабатываемая вода падает струями через несколько последовательно расположенных во­досливов(типа перепадного колодца). Длительность контакта в этих аэраторах может быть изменена за счет увеличения количества ступеней. Потеря на­пора на аэраторах каскадного типа колеблется от 0,9 до 3 м.

В аэраторах смешанного типа вода одновременно разбрыз­гивается и стекает тонкой струей с одной ступени на другую. Для увеличения площади соприкосновения воды с воздухом применяют керамические шары или кокс.

Общим недостатком аэраторов, построенных на принципе контакта пленки воды с воздухом, является:

1. их неэкономич­ность из-за большой площади,

2. невозможность использования в зимнее время,

3. потребность в мощной вентиляции при установке их в помещениях,

4. склонность к обрастанию.

А эрирование воды в пенном слое осуществляется в инкааэраторе представляющем собой бетонный резер­вуар, на дне которого находится перфорированная пластина из нержавеющей стали. Вода равномерно распределяется по пла­стине распределительной трубой. Для стабилизации слоя пены применяется специальная перегородка. Аэрируют воду возду­хом, подаваемым вентилятором. Вода, пройдя инкааэратор, выпускается через водослив.

Образование огромной пограничной поверхности между жидкой и газообразной фазами обеспечивает высокую интен­сивность процесса дезодорации. Нормальное соотношение воз­духа и воды колеблется в пределах 30 : 1 — 300:1. Несмотря на большой расход воздуха, интенсивное аэрирование экономически оправдано (благодаря незначитель­ной потере напора воздух подается вентилятором).

Недостаток метода аэрирования:

1. аэрированием невозможно устранить стойкие запа­хи и привкусы, обусловленные наличием примесей, имеющих летучесть.

7,1 - отвод аэрированной и подача исходной воды; 8 — водослив; 9 — стабилизационная перегородка; 10 — слой пены; 11 — вентилятор; 12 — дырчатое дно; 5 — барботажная камера

Хлорирование с амонизацией: Введение аммиака или другого азотосодержащго реагента за 2 мин до ввода хлора – преамонизация. Применяется для предотвращения образования хлорфенольных запахов и хлорорганических соединений. При преаммонизации доза аммиака принимается равной 30-50% от дозы хлора. Введение аммиака после хлора, как правило производится перед РЧВ. Называется хлорированием с постамонизацией.

При аммонизации процесс хлорирования протекает несколько иначе. При взаимодействии аммиака (его водного раствора NH4OH) с хлорноватистой кислотой НОС1, образующейся при хлорировании воды, полу-

чаются хлорамины, например

При аммонизации должен быть обеспечен контакт воды с хлором продолжительностью не менее 1 ч, т. е. более длительный, чем при использовании одного хлора.

Кроме аммиака для аммонизации используют также сульфат аммония (NH₄)₂SO₄. Для борьбы с хлорными запахами и привкусами аммиак вводят в воду позже хлора, перед ее поступлением в резервуар чистой воды.

Удаление органических веществ, привкусов и запахов.

Органические вещества нормируются по величине окисляемости. Привкусы и запахи м. вызывать органические и неорганические соединения. Запахи и привкусы м. усиливаться при водоподготовке. В некоторых случаях(подземные воды) привкусы и запахи м.б. обусловлены присутствием газов в воде.

Окисление

3 основных метода удаления органических веществ, вызывающих привкусы и запахи:

1. Окисление озоном: перманганат калия, хлор, озон и тд. Применение метода возможно только после проведения технологических испытаний.

1этап: выбор дозы по таблице.

Перманганатная	Доза окислителя, мг/л
окисляемость воды, мг О/л	хлора	перманганата калия	озона
8-10	4-8	2-4	1-3
10-15	8-12	4-6	3-5
15-25	12-14	6-10	5-8

2 этап: выбор точки ввода. Принимаем введение озона перед коагулированием, т.е. в начале водоподготовки. Чтоб обеспечить контакт воды с озоном в течение 10мин. надо запроектировать КР. Объем резервуара = 10 минутному объему обрабатываемой воды. 1-воздушный фильтр,

2-воздуходувка, 3-теплообменник, 4-адсорберы, 5-пылевой фильтр, 6-генератор озона, 7-барботажная колонная, 8-озоно-воздушная смесь, 9-распылительные элементы, I-воздух, II-охлаждающая вода, III-выход очищенной воды, IV-вода на очистку, V-выход отработанного газа.

Достоинства:

1. окисляет вещества, обуславливающие вкусы и запахи, которые не окисляются другими реагентами

2. не вступает в реакции замещения

Недостатки:

1. при большом загрязнении воды озон не дает хорошего дезодорирующего эффекта

Сорбция фильтрованием. Применяют их потому, что многие вещества, вызывающие привкусы и запахи задерживаются сорбентами.

Фильтрование воды ч/з фильтры, загруженные гранулированным активированным углем(сорбционные фильтры). По конструкции фильтры аналогичны песчаным фильтрам. Предназначены фильтры для фильтрования воды полностью очищенной, т.е. их ставят в конце технологической схемы. Сорбционные фильтры служат постоянным барьерам для веществ, вызывающих привкусы и запахи, пока не исчерпалась их сорбционная способность, потом уголь надо регенерировать. Есть 2а способа регенерации: обработка щелочными реагентами и острым паром. Есть еще и термический способ регенерации: нагревание до 400-600 градусов(выгорает органика и уголь очищается). У обоих способах регенерации есть недостатки – теряется уголь, его надо добавлять после регенерации.

2. Окислительно-сорбционный метод: обработка воды окислителями с последующим фильтрованием воды ч/з сорбционный фильтр. Метод позволяет избежать недостатков первых двух методов. Побочные продукты окисления будут задержаны на сорбционных фильтрах. Эффективность сорбции повышается при наличие в воде окислителей.

Рис. 15.4. Напорный фильтр со стационарным (а) и взвешенным (б) слоем активного угля и

схема прямоточного осветлительно-сорбционного фильтра (в).

1 — слой активного угля; 2 — поддерживающий слой; 3 — противоток очищаемой воды и активного угля; 4 — система сбора очищенной воды; 5, 8 — подача и отвод пульпы активного угля; 6, 7 — отвод очищен- ной и подача исходной воды; 9 — система распределения очищаемой воды; 10 — ввод катионного флокулянта; 11 — смеситель; 12 — подача промывной воды; 13 — песок (дробленый керамзит), модифицированный сульфатом алюминия.

Перманганат калия: Применяют в виде 0,5-2% р-ра, который перемешивают в Ст баках гидравлическим, механическим способом(2 или больше баков). Р-р дозируют дозаторами, транспортируют к месту ввода по Ст или пластмассовым тр\пр.

При расчете объема растворно-расходных баков длительность полного растворения товарного продукта принимают в зависимости от температуры воды:

Действие обычных доз хлора на вещества, придающие воде привкусы и запахи, можно усилить добавлением 0,3— 0,5 мг/л перманганата калия перед или после введения хлора. В первом случае перманганат калия разрушает органические вещества, вступающие в реакцию с хлором и образующие хлорпроизводные с резким неприятным запахом, во втором он разлагает образовавшиеся хлорпроизводные. Перманганат калия добавляют до введения хлора при наличии в воде фенолов.

Недостатки:

1. высокая стоимость

2. опасность появления остаточных концентраций

3. редкость

Хлор: Длительность контакта с водой 2-3 часа. Хлорирование в ковше или в НС первого подъема. Дехлорирование после РЧВ.

Перехлорирование воды большими дозами хлора (8—14 мг/л), когда соотношение концентраций (по массе) хлора и фенола превысит 6:1, обусловливает окисление фенолов до малеиновой и угольной кислот, не имеющих неприятного запаха.

Перед подачей такой воды потребителю необходимо дехлорировать ее химическими (оксид серы(IV), гипосульфит или сульфит натрия) или адсорбционным (активированный уголь) методами.

Далее происходит диссоциация образовавшейся хлорноватистой кислоты

Дехлорирование осуществляется введением в хлорированную воду веществ, способных связывать избыточный хлор. В качестве таких веществ можно применять гипосульфитнатрия (серноватисто-кислый натрий Na₂S₂O₃), сернистый газ SO₂, сульфит натрия Na2SO3 и др.

Процесс дехлорирования при использовании сульфита натрия идет по уравнению

Достоинства: наиболее дешевый способ

Недостатки: 1.способен вступать в реакцию замещения, в результате чего могут образовываться нежелательные соединения

2.небольшие дозы хлора могут усиливать привкусы и запахи

Пероксид водорода: применяют при наличии в воде ядохимикатов, вызывающие запахи и привкусы

Недостатки окислительных методов: некоторые химические вещества в обычных условиях практически не поддаются действию окислителей, даже такого наиболее сильного из них, как озон. К таким веществам относятся пиридин, бензол и его производные, ряд ароматических нитросоединений, альдегиды, кислоты. Ряд соединений окисляются не полностью.