4. Методы осветления воды

Осветление – это процесс удаления из воды ГДП и коллоидных примесей.

Наибольшее распространение получили следующие методы:

1) механическое разделение в гравитационном поле, т.е. под действием силы тяжести (в отстойниках)

2) механическое разделение под действием ЦБС – осуществляется в мультициклонах.

О снову мультициклона составляют отдельные гидроциклоны, компанующиеся параллельно в количестве, соответствующем заданной производительности мультициклона.

Конструктивно гидроциклон состоит из корпуса, представляющего собой цилиндр, нижняя часть которого переходит в конус. Поток воды под рабочим давлением направляется в корпус через подводящий патрубок и, вращаясь с большой скоростью, движется по спирали сверху вниз. По достижении конической части корпуса поток меняет направление движения в сторону вихревой насадки и через сливной патрубок выводится из гидроциклона. Скорость вращения потока в наружном вихре – 500-1000 об/мин, а во внутреннем – 2000-5000 об/мин, при этом в циклоне создаётся центробежное поле сил большой интенсивности. Взвешенные частицы, поступающие в гидроциклон, отбрасываются к наружной стенке под действием ЦБС и, достигнув шламового отверстия, удаляются из гидроциклона. Время пребывания воды в гидроциклоне – доли секунды.

3) флотация

Флотация – процесс разделения, основанный на различии в смачиваемости водой.

Сущность его заключается в действии молекулярных сил, способствующих слипанию взвешенных веществ и пузырьков тонкодиспергированного в воде воздуха с образованием на поверхности воды пенного слоя, насыщенного извлекаемым веществом.

Процесс флотации состоит в том, что при сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью частицы разделяющий их тонкий слой жидкости становится неустойчивым и разрывается при достижении некоторого критического значения.

4) осветление во взвешенном слое осадка – в осветлителях.

Принцип действия: вся масса частиц твёрдой фазы во взвешенном слое находится в состоянии динамического равновесия. При этом каждая из частиц непрерывно хаотически перемещается, весь же слой в целом находится в пространстве в фиксированном положении.

Обрабатываемая вода в осветлителе движется в направлении снизу вверх. Проходя через слой взвешенного осадка, мелкодисперсные частицы твёрдой фазы, образующиеся в результате коагуляции и осаждения, налипают на крупные частицы осадка, находящегося во взвешенном слое.

Важным условием для существования взвешенного слоя является скорость потока. Для ВТИ-400- скорость воды в зоне взвешенного осадка – 4,1 м/ч, в зоне осветления – 5,1 м/ч. При больших скоростях возможен вынос частиц с потоком и размывание взвешенного слоя.

При меньших - осаждение всей массы частиц на дно аппарата (т.к. силы тяжести становятся больше сил гидродинамического воздействия потока).

Ещё одно условие – постоянство концентрации твёрдой фазы во взвешенном слое. Поток обрабатываемой воды вносит в слой новые порции примесей, поэтому требуется непрерывно удалять из слоя образующейся избыток взвеси. В современных осветлителях для этого предусмотрена специальная ёмкость, называемая шламоуплотнителем.

5) фильтрование через пористые загрузки

Осуществляется путём пропускания воды через слой мелкозернистого фильтрующего материала в фильтрах определённой высоты.

По виду фильтрующей среды фильтры делят на:

• тканевые, сетчатые

• каркасные

• зернистые

Тканевые, сетчатые и каркасные – фильтры со сравнительно большим размером отверстий, поэтому не могут обеспечить достаточно полное удаление загрязнений.

В осветлительных фильтрах на ТЭС и АЭС в качестве загрузки используют зернистые материалы.

По фракционному составу фильтрующих материалов осветлительные фильтры делят на насыпные и намывные.

Насыпные - для очистки от ГДП и коллоидных примесей (предочистка (добавочная вода)).

Намывные – для очистки вод от продуктов коррозии (конденсата и питательной воды)

Требования к фильтрующим материалам:

1. механическая и химическая устойчивость в обрабатываемой воде;

2. не должен загрязнять воду;

3. должен иметь определённый фракционный состав;

4. дешевизна и доступность.

В качестве фильтрующих материалов могут быть использованы:

• антрацит

• кварцевый песок

• дроблёный мрамор

• сульфоуголь, катиониты

• цеолиты

При подготовке добавочной воды (в системе предочистки) – в основном дроблёный антрацит. Допускается кварцевый песок и дроблёный мрамор, но они имеют некоторые недостатки:

• кварцевый песок загрязняет воду SiO₂, т.е. его можно использовать только в том случае, если не требуется удаление соединений кремния;

• эти материалы более образивны, чем антрацит  быстрее изнашиваются дренажные устройства осветлительных фильтров;

• требуют больше воды для промывки.

Применяется дроблёный антрацит марки АС. Требования к качеству:

зольность – до 10 %,

содержание серы – до 2%,

истираемость – до 1%.

измельчаемость – до 5%,

фракции зёрен – 0,6-1,4 мм

После контакта воды с антрацитом прирост в ней содержания кремниевой кислоты не должен превышать 2 мг/кг, окисляемости не более 8 мгО₂/кг; сухого остатка – не более 10 мг/кг.