
- •Технология очистки природных вод и обработка осадка
- •Часть 1
- •1. Классификация загрязнений природных вод и методов обработки воды
- •1.1. Классификация загрязнений природных вод
- •1 .2. Классификация способов очистки природных вод
- •2. Физико-химическая сущность коагулирования загрязнений природных вод
- •2.1. Коагуляционные структуры
- •3. Физико-химическая сущность процесса очистки воды фильтрованием
- •4. Математическое описание фильтрационного процесса очистки воды
- •5. Обработка экспериментальных данных технологического моделирования
- •6. Метод контактного осветления воды
- •7. Сорбционная очистка природных вод
- •7.1. Общие понятия о сорбционной очистке природных вод
- •7.2. Природа цветности природных вод (особенности цветности)
- •7.3. Технологическая схема сорбционной очистки природных вод с применением активированного алюмосиликатного адсорбента длительного использования
- •Расчетные и технологические параметры процесса
- •7.4. Усовершенствованная технологическая схема сорбционной очистки природных вод с использованием ааа
- •Электродиализный аппарат
- •8. Обезжелезивание и деманганация подземных вод
- •8.1. Безреагентные методы обезжелезивания
- •8.2. Упрощенная аэрация и фильтрование
- •8.3. Метод "сухого" фильтрования
- •8.4. Деманганация подземных вод
- •9. Методы опреснения и обессоливания подземных вод и области их применения
- •9.1. Ионнообменный метод опреснения воды
- •9.2. Опреснение воды обратным осмосом
- •10. Очистка подземных вод от газов
- •10.1. Физические методы дегазации
- •10.2. Химические методы дегазации сероводородосодержащих вод
- •Содержание
- •Часть 1
- •Технология очистки природных вод фильтрованием
- •1 90031, СПб., Московский пр., 9.
1 .2. Классификация способов очистки природных вод
Способы и сооружения очистки воды от загрязнений I группы
Т
аблица
1.1
Технологический процесс |
Рекомендуемый способ очистки воды |
Область применения способа по удаляемым загрязнениям |
Состав очистных сооружений |
Степень очистки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Безреагентная очистка |
1. Отстаивание |
Грубодисперсные примеси: а) С до 500 мг/л
б) С
в) задерживаемая взвесь ио= 0,08 мм/с |
а) отстойники б) радиальные отстойники в)тонкослойные |
а) 50...70% б) 30...50% в) 70...80% |
2. Во вращательном потоке |
Грубодисперсные примеси а) до 200 г/л б) до 160 г/л |
а) вихревые осветлители б) гидроциклоны |
а) 60...90% б) 40...70% |
|
3. Центрифугирование |
Грубо- и тонкодисперсные примеси (разность плотностей твердой и жидкой фаз более 0,2 кг/дм3) |
Центрифуги (ОГШ) |
80...90% |
|
4. Микропроцеживание |
Взвешенные вещества и планктон более 1000 кл/мл; продолжительность цветения более 1 мес. в году |
Сетки (0,5…2 мм) + микрофильтры (барабанные, плоские) |
70...90% |
|
5. Фильтрование
|
Взвешенные вещества: С до 1500 мг/л, цветность до 50° |
Медленные фильтры (Vф = 10…20 см/ч) |
90...95% |
|
а) Дельта-фильтрование |
Взвешенные вещества:
|
Скорые однослойные Дельта-фильтры (Vф = 5…8,5 м/ч) |
До норм СанПиН |
|
б) Инфильтрация (как при искусственном пополнении запасов подземных вод из поверхностных источников) |
Мутность до 20 мг/л, цветность 40…60° |
Скорость фильтрации до 2 м в сутки |
98% |
П
родолжение
табл. 1.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Адгезия на зернистых материалах |
Фильтрование |
Взвешенные вещества; цветности нет |
Намывные фильтры; скорые многослойные фильтры |
До норм СанПиН |
Реагентная очистка с применением коагулянтов и флокулянтов |
1. Отстаивание |
Концентрация взвешенных веществ до 1,5 г/л; (4,0 мг/л) цветность до 120º; удаление бактерий, планктона |
Отстойники, (тонкослойные); осветлители со взвешенным осадком |
Не более 70% (до 80%); цветность до 40º |
|
2. Фильтрование (после отстаивания) |
С взвеси не более 50 мг/л |
а) Скорые одно- и многослойные фильтры |
До норм СанПиН |
3. Дельта-фильтрование |
Взвешенные вещества |
б) Скорые Дельта-фильтры |
– // – |
|
4. Фильтрование как самостоятельный процесс с использованием метода контактной коагуляции |
Взвешенные вещества С до 120 мг/л, цветность до 120°; могут присутствовать бактерии, планктон |
Контактные осветлители и контактные многослойные фильтры |
До норм СанПиН |
|
Флотация |
Безреагентное и реагентное удаление эмульгированных масел и нефти |
До нескольких мг/л |
Флотаторы |
95...98% |
Бактерицидное воздействие на патогенные микроорганизмы (обеззараживание воды) |
1. Обработка воды хлором |
Бактериальные загрязнения |
Хлораторы, смесители, контактные резервуары |
ГОСТ 2874-73(82) |
2. Озонирование воды |
Бактериальные, вирусные загрязнения |
Озонаторные установки |
До норм СанПиН |
|
3. Обработка воды ультразвуком |
То же |
Установки |
95% |
|
4. УФ-облучение |
То же |
Установки УФО |
99,99% |
|
5. Сорбционная очистка |
То же |
Сорбционные фильтры |
– |
|
6. Использование ЭХА-растворов |
То же |
Установки ЭХА |
До норм СанПиН |
С
пособы
и сооружения очистки воды от загрязнений
II
группы
Таблица 1.2
Технологический процесс |
Рекомендуемый способ очистки воды |
Область применения способа по удаляемым загрязнениям |
Состав очистных сооружений |
Степень очистки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Мембранное разделение (молекулярные сита) |
Ультрафильтрация |
Высокомолекулярные коллоидные примеси и вирусы |
Ультрафильтрационные установки (величина пор 0,1…0,01 мкм) |
До 100% |
Адсорбция на гидрооксидах Al, Fe |
1. Коагуляция в свободном объеме при обработке воды коагулянтами и флокулянтами с последующим удалением продуктов коагуляции, отстаиванием и фильтрованием |
Повышенное содержание в воде коллоидных и высокомолекулярных веществ, обуславливающих окисляемость и цветность воды (до 200º) |
Устройства для приготовления и дозирования растворов реагентов (коагулянтов и флокулянтов), смесители, камеры хлопьеобразования, отстойники или осветлители, скорые фильтры |
До норм стандарта |
2. Фильтрование воды с использованием метода контактной коагуляции |
Коллоидные и высокомолекулярные соединения, обуславливающие цветность природных вод до 150º при малой мутности до 20 мг/л (тип вод С-3 РФ) |
Контактные осветлители, многослойные контактные фильтры |
До требований стандарта |
|
Окисление |
1. Хлорирование (сложившаяся практика применения по СНиП 2.04.02-84) |
Повышенное содержание в воде коллоидных и высокомолекулярных соединений, обуславливающих окисляемость и цветность воды (прехлорирование недопустимо, т. к. получаем 2…4 ПДК по хлороформу – CHCl3) |
Хлораторы, смесители, контактные резервуары |
ГОСТ 2874-73(82) Вода питьевая |
П
родолжение
табл. 1.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
2. Озонирование |
Повышенное содержание в воде коллоидных и высокомолекулярных соединений, обуславливающих окисляемость и цветность воды |
Озонаторные установки с узлами подготовки воздуха, смешивания озона с водой и обезвреживания остаточного озона |
До норм СанПиН Вода питьевая На ВОС |
3. Использование ЭХА-растворов |
То же |
Установки ЭХА |
До норм СанПиН Вода питьевая |
|
Адсорбция на гранулированном алюмосиликатном адсорбенте |
Фильтрование через активированный алюмосиликатный адсорбент (ААА) |
То же |
Сорбционные фильтры с узлом приготовления регенерационных растворов и набор средств для проведения активации адсорбента |
До норм СанПиН Вода питьевая |
Вирулицидное воздействие |
Обработка воды окислителями, ультразвуком, ультрафиолетовым облучением, ЭХА-растворами, с помощью катализаторов |
Загрязнение воды вирусами |
Установки: озонаторные, ультразвуковые, УФ-облучатели, СТЭЛ, "Изумруд-Си", Акватэст |
До норм СанПиН Вода питьевая |
С
пособы
и сооружения очистки воды от загрязнений
III
группы
Т аблица 1.3
Технологический процесс |
Рекомендуемый способ очистки воды |
Область применения способа по удаляемым загрязнениям |
Состав очистных сооружений |
Степень очистки |
Десорбция газа |
Аэрирование |
Газы и летучие органические соединения, придающие воде неприятные привкусы и запахи |
Брызгальные бассейны Аэраторы Дегазаторы |
По углекислоте – до 80% По сероводороду – до 0,3…0,5 мг/л (0,5 мг/л ≈ 2 балла) |
Окисление |
1. Хлорирование |
Сероводород и нелетучие органические соединения |
Хлораторные, смесители, установки для получения СlО2 |
Отсутствие Н2S; уменьшение содержания органических соединений |
2. Озонирование |
Для удаления привкусов и запаха |
Озонаторные установки |
Полное отсутствие загрязняющих веществ; вновь образованные вещества |
|
Адсорбция на активированных углях |
1. Углевание |
Неприятные привкусы и запахи естественного происхождения и вносимые со сточными водами |
Установки приготовления, дозирования, смешивания с водой угольной суспензии |
80...95% |
2. Очистка воды на угольных фильтрах |
Привкусы, запахи |
Угольные фильтры, а также аппараты для регенерации активированного угля |
80...95% |
|
Адсорбция на цеолитах (природных, например, клиноптилолитах; искусственных), шунгитах, водных силикатах, коксах |
Очистка на фильтрах |
Очистка от привкусов, запахов, растворенных органических веществ, красителей |
Фильтры, регенерационные устройства (приготовление, дозирование) |
80...90% |
Способы и сооружения очистки воды от загрязнений IV группы
Т
аблица
1.4
Технологический процесс |
Рекомендуемый способ очистки воды |
Область применения способа по удаляемым загрязнениям |
Состав очистных сооружений |
Степень очистки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Разделение ионов мембранными методами |
Обратный осмос (гиперфильтрация, Р > 10 атм), 25 атм |
Общее солесодержание 3…35 г/л (концентрированные растворы) |
С полупроницаемыми мембранами |
До 98% |
Перевод ионов в малорастворимые соединения |
Умягчение воды а) термический способ (безреагентный) |
Жесткость 20…50 мг-экв/л Мутность < 50 мг/л ~ (подземные воды) |
Термоумягчители различных типов |
До 0,35 мг-экв/л |
б) содово-известковый |
Жесткость 5…30 мг-экв/л Мутность до 50 мг/л |
Смесители, вихревые реакторы Для осадка: осветлители, фильтры, отстойники |
От 0,7 до 1 мг-экв/л |
|
Окисление закисных форм металлов с образованием их гидроокисей |
Обезжелезивание и деманганация с использованием окислителей: кислорода воздуха или озона |
Бикарбонат железа до 25 мг/л Щелочность до 2 мг-экв/л Окисляемость до 6 мг О2/л |
Брызгальные бассейны, градирни, смесители, фильтры |
До требований СаНПиН Мn – 0,1 мг/л Fe – 0,3 мг/л |
Н, Na-катионирование (ионный обмен) |
Умягчение воды |
Жесткость до 14 мг-экв/л |
Н-Na-катионитовые фильтры Установки для приготовления и дозирования регенерационных растворов |
0,005 мг-экв/л (для котлов ТЭЦ) |
Продолжение табл. 1.4
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
ОН-катионирование |
Опреснение |
Общее солесодержание до 3…4 г/л Взвесь ≤ 8 мг/л Цветность до 30º |
Ионообменные фильтры, дегазаторы, установки для приготовления и дозирования регенерационных растворов |
75…90% |
Дестиляция, экстракция, вымораживание |
|
|
|
|
Адсорбция на гранулированных алюмосиликатных адсорбентах (ААА) (Fe, Cu, Zn, Mn, …) |
Фильтрование через слой ААА |
При любой концентрации указанных ионов |
Обычные сорбционные фильтры. Узел приготовления регенерационных растворов |
99,9% |