Бактерицидное облучение воды.

Для обеззараживания природных вод рекомендуется применять бактерицидное излучение при условии, если коли-индекс воды не более 1000 ед. на 1 л, содержание железа до 0,3 мг/л, мутность до 2 мг/л. Обеззараживание воды бактерицидными лучами имеет преимущества перед хлорированием, так как природные вкусовые качества и хими­ческие свойства воды не изменяются

Бактерицидное действие лучей протекает во много раз быстрее, чем хлора; после облучения воду сразу можно подавать потребителям. Бактерицидные лучи уничтожают не только вегетативные виды бактерий, но и спорообразующие. Эксплу­атация установок для обеззараживания воды бактерицидными лучами проще, чем хлорного хозяйства.

Наибольшим бактерицидным эффектом облада­ют ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 240…290 мкм. Эту область ультрафиолетового излучения называют бактерицидной. Мак­симум бактерицидного действия располагается около длины волны в 260 мкм.

Распространенными источниками бактерицидного излучения явля­ются ртутно-кварцевые лампы высокого давления ПРК и аргоно-ртутные лампы низкого давления РКС-2,5. Ртутно-кварцевые лампы высокого давления (0,05…0,1 МПа) с температурой оболочки при горении лампы до 250…2000С являются мощными источниками видимого света и ультрафиолетовых лучей с максимумом излучения линий 365,0…3666,3 мкм.

Расчетного срок службы ламп составляет 4500…5000 ч горения. Бактерицидный поток новых ламп на 30% выше.

Небольшая мощность аргонно-ртутных ламп, их экономичность позволяет применять их в установках небольшой производительности. Ртутно-кварцевые лампы высокого давления, хотя и менее экономич­ные, чем аргонно-ртутные, применяют для обеззараживания большого количества с незначительным бактериальным загрязнением, так как это более экономично по сравнению с хлорированием. В отечественной практике применяют несколько типов установок для обеззараживания воды бактерицидными лучами, разработанных в НИИ КВОВ Акаде­мии коммунального хозяйства.

Недостатком рассматриваемого метода обеззараживания, как и при озонировании, является отсутствие длительного (пролонгированного) его действия в водопроводных сетях.

В последнее время очень широкий выбор бактерицидных установок предлагает НПО «ЛИТ».

Рис. 2. Схема работы озонаторной станции

подача воды; 2- воздушный фильтр; 3- теплообменник; 4- водомаслоотделитель; 5- сорбционные фильтры с ГАУ; 6- адсорбер с силикагелем; 7- тканевый фильтр; 8- озонатор; 9- блок автоматики; 10 и 12- подача и отвод обрабатываемой воды; 11- контактная камера

Рис. 3. Бактерицидная установка ОВ-АКХ-1

1,6 – подача и отвод воды; 2 – бактерицидная камера; 3 – ртутно-кварцевые лампы ПРК-7; 4 – кварцевые чехлы; 5 – струенаправляющие перегородки

Раздел «Водоснабжение промышленных предприятий»:

1. Системы и схемы водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий. Водный режим систем оборотного водоснабжения. Балансовые схемы промышленных предприятий. Возврат очищенных сточных вод в производство.

2. Процессы охлаждения воды. Типы и конструкции охладителей.

3. Обработка охлаждающей воды в системах оборотного водоснабжения (цветение и биообрастание, коррозия, образование отложений).

4. Классификация реагентных методов умягчения воды, сущность процессов, технологические схемы и оборудование, принцип расчета.

5. Классификация катионитных методов умягчения воды, сущность процессов, технологические схемы и оборудование, принцип расчета.

6. Классификация методов обессоливания воды, сущность процессов. Анионитный метод обессоливания воды и обратный осмос, технологические схемы и оборудование

Ответы по разделу «Водоснабжение промышленных

предприятий»

1. Системы и схемы водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий. Водный режим систем оборотного водоснабжения. Балансовые схемы промышленных предприятий.

Возврат очищенных сточных вод в производство.

На промышленных предприятиях можно выделить три основные категории потребителей:

1. Производственные.

2. Хозяйственно-питьевые.

3. Противопожарные.

В общем случае требования к качеству воды у этих потребителей разные. Так для хозяйственно-питьевых потребителей вода должна соответствовать ГОСТу "Вода питьевая" и требованиям СанПИН, для противопожарного водоснабжения качество воды особого значения не имеет, а для производственных потребителей может изменяться в широких приделах в зависимости от технологических требований конкретного производства. Но в ряде случаев все три потребителя могут обеспечиваться водой из одной системы водоснабжения.

Чаще устраиваются отдельные системы производственного и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Противопожарные водопотребители могут обеспечиваться водой из производственного или хозяйственно-питьевого водопровода или из специального противопожарного водопровода. Если предприятие расположено на территории города, то возникает вопрос о возможности и целесообразности объединения его водоснабжения с городским. Решение зависит от требуемых расходов воды, напора, качества ее и ряда местных условий. Потребители технической воды в промышленности и ее назначение в производственных процессах весьма разнообразны. Даже на одном и том же предприятии вода может использоваться для разных целей.

В зависимости от выполняемой функции воду в системах производственного водоснабжения можно разделить на следующие четыре категории:

вода I категории используется в качестве теплоносителя (для охлаждения машин, аппаратов); вода нагревается и практически не загрязняется;

вода II категории используется на паросиловое нужды;

вода III категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворенные примеси; вода используется с нагревом (очистка газов в скрубберах) и без нагрева (гидротранспорт), загрязняется механическими и растворенными примесями;

вода IV категории служит в качестве экстрагента (для извлечения из полупродукта или товарного продукта нежелательных примесей) и растворителя реагентов.

Вода в промышленности и энергетике используется для конденсации и охлаждения газообразных и жидких продуктов химических и нефтехимических производств, для конденсации отработавшего пара после паровых двигателей, отвода тепла от маслоохладителей и оборудования в целях предохранения его от разрушения под влиянием высоких температур (цилиндры компрессоров, кладка производственных печей) и т.п.

В зависимости от вида производства требования, предъявляемые к температуре охлаждающей воды различны (табл. 1.1). Они диктуются условиями производственных процессов и определяются экономичностью и надежностью работы оборудования.

Водопотребление на охлаждение имеет масштабы, значительно превосходящие все остальные виды потребления воды. Причем удельный вес его продолжает расти. На большинстве предприятий от50 до 98 % общего количества воды идет на нужды охлаждения.

Предприятия теплоэнергетической отрасли потребляют две трети свежей воды, забираемой на промышленные нужды из источников водоснабжения, при наибольшем расходовании ее для охлаждения технологического оборудования (96%). Однако коэффициент водооборота в отрасли ниже среднего по промышленности и составляет примерно 60% из-за сохранившихся с предыдущих лет на многих энергетических предприятиях прямоточных систем водоснабжения.

Например, на ТЭС мощностью 1 млн. квт. Расходуется на охлаждение около 200000 м³/час воды.

Некоторые данные об использовании оборотной воды в промышленной энергетике приведены в табл. 1.1.

Данные об использовании оборотной воды в промышленности

В практике производственного водоснабжения нашли применение следующие системы: прямоточные; прямоточные с повторным использованием воды; оборотные: комбинированные; замкнутые.

Наиболее часто по прямоточной схеме обеспечиваются водой водопотребители небольшой мощности или для сброса в городскую канализацию. Также используются приморских территориях со сбросом в море на больших расстояниях от берега, получив соответствующее разрешение на спецводопользование.

Рис. 2.1. Схемы прямоточных, систем водоснабжения; а - простейшая; б - с очисткой природной и отработанной воды; 1 - поверхностный источник водоснабжения; 2 - водозабор с насосной станцией; 3 - выпуск отработанной воды; 4 - сооружения для улучшения качества воды водоисточника; 5 - сооружения для обработки отработанной воды; П - производственный водопотребитель

В прямоточных с повторным использованием воды системах водоснабжения после использования воды первым водопотребителем предусматривается подача ее на повторное использование вторым водопотребителем и после этого сброс в водоем.

Но большинство систем на предприятиях работают по оборотной системе, что наиболее рационально и экономично.

Рис. 2.3. Схемы оборотных систем водоснабжения: а, б - для первой категории водопотребления, в - для второй категории водопотребления; г - для третьей категории водопотребления; П1 и П2 - производственные водопотребители; P1.1, P1.2 - резервуары в системе водоснабжения первого водопотребителя.

Нормальное функционирование любой оборотной и тем более замкнутой системы водоснабжения промышленного предприятия возможно лишь при обеспечении балансов: по количеству воды; по количеству тепла; по количеству веществ (примесей воды).

Количество воды в системе оборотного водоснабжения должно быть постоянным. Все потери воды должны компенсироваться добавочной (подпиточной) водой. Потери воды в оборотной системе включают:

Q_пп - безвозвратное потребление воды в производстве;

Q_пол - потери воды на полив территории;

Q_исп - потери воды на испарение в охладителях;

Q_ун - потери воды на капельный унос в охладителях;

Q_оч - потери воды на очистных сооружениях;

Q_прод - организованный сброс воды из системы (продувка), например, для поддержания допустимого содержания растворенных примесей, то есть

Q_пот = Q_пп + Q_пол + Q_исп + Q_ун + Q_оч + Q_прод.

Водный баланс выражается уравнением:

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃

Р – общие потери воды, в % от Q_пот;

Р₁ – потери воды на испарение, %;

Р₂ – потери воды на капельный унос, %;

Р₃ – потери воды в производстве и сбрасываемой из системы для продувки.

Кроме этого уравнения оценку системы оборотного водоснабжения производят по концентрациям солей:

C_об(p₂ + p₃) = C_под(p₁ + p₂ + p₃),

С_об и С_под - концентрации солей соответственно в циркуляционной и добавочной воде, мг/л;

Если в приведенное равенство подставить значение допустимой концентрации солей С_об.доп в воде оборотной системы и решить его относительно р₃, то можно определить минимально необходимый расход, м³/ч, продувочной воды:

p₃ = [C_под(p₁ + p₂ + p₃/C_об.доп)] - p₂, Q_прод = p₃Q_об/100.

Продувка системы эффективна лишь в том случае, если концентрация солей в подпиточной воде значительно ниже допустимой концентрации солей в воде оборотной системы. Иначе потребуются большие расходы подпиточной воды и соответственно необходимость обработки больших расходов продувочной воды, что неэкономично. В этом случае может предусматриваться предварительное обессоливание подпиточной воды либо применяться другие методы борьбы с отложениями в оборотных системах, что будет рассмотрено в соответствующих разделах книги.

Эффективность использования воды промышленными предприятиями оценивается двумя показателями:

коэффициентом использования свежей воды из источника

K_исп = (Q_ист - Q_сбр)/Q_ист;

коэффициентом использования оборотной воды

K_об = Q_об/(Q_об + Q_ист),

где Q_ист - количество воды, забираемой из источника, м³/сут; Q_сбр -количество сточных вод, сбрасываемых в водоем, м³/сут; Q_об - количество оборотной воды, м³/сут.

Чем ближе эти коэффициенты к единице, тем совершеннее системы водопользования на промышленном предприятии.

Обработка сточных вод в оборотных и замкнутых системах водоснабжения осуществляется с целью придания им свойств, позволяющих повторное использование очищенной воды на производственные нужды.

Способы обработки сточных вод, предназначенных для повторного использования, зависят от характера и концентрации загрязняющих веществ, количества сточных вод и требований водопотребителей, использующих очищенные сточные воды.

Для обработки сточных вод при создании оборотных и замкнутых систем применяются все известные методы очистки городских и производственных сточных вод, с которыми студенты знакомятся при изучении дисциплин, освещающих водоотведение населенных мест и промышленных предприятий.

В силу этого далее будет обращено внимание только на некоторые особенности обработки сточных вод для повторного использования и на примере будет обозначен круг вопросов, которые приходится решать при создании замкнутых систем водопользования.

При создании таких систем очищенные производственные и городские сточные воды, а также поверхностный сток рассматриваются как источник водоснабжения производственных водопотребителей. Именно это должно быть положено в основу при выборе методов очистки сточных вод и разработке схем водоснабжения и водоотведения.

Очистка стока должна сводиться к регенерации отработанной воды с целью ее повторного использования в производстве. При этом целесообразно создавать локальные замкнутые системы технического водоснабжения, которые являются основным звеном замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий. Методы регенерации отработанной воды должны обеспечивать одновременное извлечение ценных компонентов и доведение образующихся отходов до товарного продукта или вторичного сырья при минимальных материальных и энергетических затратах.

Замкнутая система водного хозяйства промышленного предприятия включает в свой состав несколько локальных и централизованных замкнутых систем водоснабжения. Централизованные системы создают для регенерации сточных вод, близких по химическому составу, при обработке которых целесообразно использовать один и тот же способ. В некоторых случаях необходима предварительная очистка одного или нескольких локальных потоков перед их объединением с остальными сточными водами.

Замкнутые системы водного хозяйства промпредприятий обеспечивают оптимальное использование воды во всех технологических операциях, производствах и цехах.

Значительную сложность при создании замкнутых систем водопользования представляет корректировка минерального состава очищенных сточных вод. Для поддержания солесодержания в воде оборотных систем на заданном уровне применяется удаление растворенных примесей обессоливанием части оборотной воды методами дистилляции, электродиализа, ионного обмена и гиперфильтрации.

При использовании для подпитки оборотных охлаждающих систем очищенных городских сточных вод к ним предъявляются требования по технологическим свойствам и санитарной безопасности. Требования к технологическим свойствам очищенных сточных вод сводятся к предотвращению образования на поверхности теплообменников каких-либо отложении (солевых, биологических и механических) и коррозии оборудования. Для выполнения этих требований часто биологически очищенные сточные воды необходимо освобождать от органических веществ, умягчать или обессоливать. Санитарно-гигиенические требования заключаются в обеспечении безопасных эпидемиологических и токсикологических условий для обслуживающего персонала и окружающей среды. Для этого биологически очищенные городские сточные воды подвергаются всесторонней гигиенической оценке с целью определения органолептических, эпидемиологических и токсикологических факторов, чтобы на основании этих данных выбрать методы их доочистки. Гигиеническую оценку воды проводят на основе комплексного изучения условий ее использования, методов доочистки и обеззараживания, физико-химического состава и степени возможной токсичности и опасности для человека.

Значительное место в замкнутых системах водопользования занимают установки для переработки и утилизации концентрированных отработанных технологических растворов, осадков и др. Именно эти сооружения позволяют сделать систему водопользования замкнутой.