20 Промышленная водоподготовка

Природную воду перед использованием в производстве подвергают очистке различными методами в зависимости от характера примесей и требований к качеству воды.

Основными операциями при подготовке воды являются: очистка от взвешенных примесей отстаиванием и фильтрацией; умягчение и обессоливание воды; дегазация и обеззараживание.

Отстаивание крупных частиц проводят в непрерывнодействующих отстойниках большой емкости; от мелких частиц освобождаются фильтра­цией.

Для осаждения коллоидных частиц глин и белковых веществ их под­вергают коагуляции добавлением в воду коагулянтов (сульфата алюминия или алюмокалиевых квасцов). При этом на поверхности коллоидных час­тиц адсорбируются ионы коагулянта, имеющие заряд, противоположный заряду частиц, вследствие чего заряд и силы электростатистического вза­имного отталкивания частиц уменьшаются, они слипаются и выпадают в осадок.

Умягчение и обессоливание воды состоит в удалении из нее солей кальция и магния (придающих воде жесткость) и других веществ. Разли­чают физические способы умягчения (нагревание, перегонка, выморажи­вание) и физико-химические способы (ультрафильтрация, ионный обмен, обратный осмос).

Дегазация воды осуществляется химическими или физическими спо­собами. Для удаления диоксида углерода воду пропускают (фильтруют) через слой гашенной извести или добавляют к воде "известковое молоко"; при этом протекает реакция:

Са(ОН)₂ + СО₂ → СаСОз ↓ + Н₂О.

Кислород из воды удаляют фильтрацией воды через слои железных опилок или стружек, при этом протекает реакция:

2Fe+O₂ → 2FeO.

Физические способы дегазации воды состоят в нагревании ее под ат­мосферным или пониженным давлением действием перегретым водяным паром.

Обеззараживание воды при необходимости осуществляют путем хло­рирования или озонирования и облучением ультрофиолетовыми лучами. В качестве хлорирующего вещества используют хлорную известь (СаОСl₂), гидрохлорат кальция (Са(ОН)СlO₄) или молекулярный хлор. Под действи­ем озона, хлора и УФ-лучей содержащиеся в воде бактерии погибают, а органические соединения окисляются и разлагаются.

21 Оборотное водоснабжение промышленного производства

Производственное водоснабжение бывает прямоточное (с однократным использованием воды) и оборотное (с многократным использованием во­ды). Использование оборотного водоснабжения позволяет ( в 10-50 раз ) сократить расход свежей воды из природного источника и уменьшить за­грязнения водного бассейна.

В системе оборотного водоснабжения необходимо предусмотреть очистку сточной воды и ее повторное использование, а также охлаждение оборотной воды. Система оборотного водоснабжения может работать со сбросом или без сброса части оборотной воды. При работе без сброса обо­ротной воды (т.е. без продувки) объем потребной свежей воды для подпит­ки системы будет меньше (чем при работе со сбросом) но при этом возрас­тут затраты на подготовку более качественной подпиточной воды.

Оборотная вода в основном используется в теплообменной аппаратуре для отвода тепла от горячих технологических потоков. Это вода много­кратно нагревается (до 40-45 °С) и охлаждается (до 25-30°С) в прудах, брызгательных бассейнах или вентилируемых градирнях. Вследствие испа­рения брызгоуноса, сброса воды и других причин количество воды в сис­теме уменьшается; для восполнения потерь система подпитывается свежей водой, содержание солей в которой меньше, чем в оборотной воде.

Из-за неплотностей и неисправностей тепломенной аппаратуры обо­ротная вода загрязняется охлаждаемыми продуктами. Вследствие отложе­ния солей (инкрустации), биологического обрастания и коррозии эффек­тивность работы теплообменностей аппаратуры снижается.

Основным требованием к подпиточной воде является ограничение ее жесткости, т.е. содержание в воде карбонатов и сульфатов; ограничивается также содержание взвешенных веществ, которые могут отложиться на некоторых участках теплообменной аппаратуры и трубопроводов.

При движении воды на поверхности труб теплообменников отклады­вается карбонат кальция по реакции:

Са²⁺ + 2НСО₃^- → СаСО₃↓+ СО₂ + Н₂О

Скорость отложения солей должна не превышать 0,25 г/(м·ч).

Для предотвращения коррозии материалов теплообменных систем и труб в воду добавляют ингибиторы коррозии, а в отсутствие ингибиторов содержание солей в оборотной воде не должно превышать 2000 мг/л. Наи­более интенсивно коррозия происходит при наличии в воде растворимых солей К, Na, Li и Mg.

Для предотвращения биологического обрастания аппаратов должно быть ограничено содержание в оборотной воде органических веществ и соединений биогенных элементов (азота и фосфора), являющихся пита­тельной средой для микроорганизмов.

Скорость биообрастания поверхности теплообменников не должна превышать 0,07г/(м²·ч), а прирост толщины биослоя не должен быть более 0,05 мм в месяц..