Обработка осадков станций водоподготовки с одновременной регенерацией коагулянта.

На станциях водоподготовки обработка осадков с одновременной регенерацией коагулянта осуществляется с использованием кислоты или щелочи.

Кислотная обработка осадков для регенерации сульфата алюминия проводится в три этапа: уплотнение осадка до концентрации сульфата 20 г/л; введение серной кислоты до достижения рН 2−3; отделение осадка от сульфата алюминия.

Таким способом можно восстановить до 90% сульфата алюминия. Для повышения эффективности процесса и снижения кислотности среды в конце цикла обработки осадка на фильтр− прессы подается известковое молоко, и добавляются флокулянты.

Обезвоживание осадка достигается до концентрации сухого вещества 40−45%. Расход 100% кислоты составляет приблизительно 3кг на 1кг алюминия. Этот метод не применяют для осадков, которые образуются при очистке высокоцветных и высокомутных вод, а так же при попадании в обрабатываемую воду растворимых кислотой токсичных загрязнений осадка.

При обработке воды с низким значением рН, обработку осадка целесообразно осуществлять с одновременной регенерацией коагулянта в виде щелочного раствора. Для регенерации коагулянта в осадок вводят известковое молоко до рН 10,5−11,5. При этом происходит переход части гидроксида алюминия в раствор при отделении образующегося при этом осадка остается раствор щелочного коагулянта с концентрацией 400−800 мг/л по Al₂O₃.

Щелочной регенирированый коагулянт используется в сочетании с товарным сульфатом алюминия, доза которого может быть сокращена на 20−40%. Использование регенирированого коагулянта приводит к увеличению остаточных значений рН и щелочности обработанной воды, к снижению её коррозионной активности, что позволяет исключить или снизить расход реагентов, которые необходимы для подщелачивания и стабилизации обработанной воды.

Вторичные осадки отличаются от исходных по химическому составу и свойствам. Содержание гидроксида алюминия во вторичных осадках на 20−40% ниже чем в исходных, а содержание СаО возрастает до 30−45%, влажность осадка равна 98,5−96%, рН=11,2−12. Вторичные осадки могут быть обезвожены на вакуум− фильтрах и фильтр− прессах. При этом влажность обезвоженного осадка после вакуум− фильтрах составляет 70−75%, а после фильтр− прессах типа ФПАКМ равна 55−60%.

Литература:

1. В.Г. Иванов Водоснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие.− СПб: Петербургский гос. ун−т путей сообщения, 2003.

2. С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов Водоотводящие системы промышленных предприятий.− М.: Стройиздат, 1990

3. . С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. Очистка производственных сточных вод −М.: Стройиздат, 1985

4. СНиП 2.04.03−84 Водоотведение. Наружные сети и сооружения/Госстрой России.−М.:ГУП ЦПП, 1998

5. И.С. Туровский Обработка осадков сточных вод−М.: Стройиздат, 1982

Тема 5. Условия многократного использования технической воды и очищенных сточных вод в промышленном водоснабжении. 0,111 (4 час).

При изучении материала студенту следует обратить внимание на следующие вопросы: на теплообменные, технологические и энергетические процессы и требования к качеству оборотной и добавочной воды для этих процессов.

Основной теоретический материал по теме изложен (приведен) ниже.

Требования к химическому составу и другим показателям качества оборотной воды определяются условиями использования её в конкретных технологических процессах.

Наибольщее количество воды в промышленности используется в теплообменной аппаратуре на отведение избыточного количества тепла. На компенсацию потерь охлаждающей воды в оборотных системах водоснабжения расходуется значительное количество воды. Использование в оборотных системах охлаждения многократный нагрев воды до 45−50°С и последующее охлаждение в открытых охладителях приводят к потерям двуокиси углерода и отложению на поверхности теплообменных аппаратов и трубопроводов карбоната кальция по уравнению

Са²⁺+2НСО₃^-↔СаСО₃↓+СО₂↑+Н₂О

Упаривание воды в оборотном цикле приводит к превышению растворимости карбоната кальция (растворимость его с ростом температуры уменьшается) и образованию прочных карбонатных отложений, удаление которых из трубопроводов и теплообменных аппаратов затруднено. Скорость таких отложений ограничивается и должна быть не более 0,25 г/м²∙ч. По этому основные требования к воде, которая многократно используется в теплообменных процессах, заключается в следующем:

− ограничение карбонатной и сульфатной жесткости воды для предотвращения отложений (скорость отложений ≤0,25 г/м²∙ч или 0,08 мм/год);

−ограничение в подпиточной и оборотной воде содержание взвешенных веществ (крупная взвесь осаждается в пазухах холодильников, трубках конденсаторов, участках трубопроводов в местах поворотов и расположения арматуры, а мелкие илистые и глинистые частицы взвеси, самостоятельно не оседают в теплообменной аппаратуре, попадают в состав образующихся отложений карбоната и сульфата кальция, повышая их прочность и интенсифицируя процесс образования карбонатных отложений);

−предельное содержание солей не рекомендуется допускать выше 2000г/м³ (иногда до 3000г/м³) из условия коррозии трубопроводов и оборудования (допустимая скорость коррозии ≤0,09 г/м²∙ч или <0,1 мм/год);

−для предотвращения интенсивного биообрастания сооружений и охлаждающих теплообменных аппаратов оборотных систем водоснабжения в оборотной и подпиточной воде должно быть ограничено содержание органических веществ и соединений биогенных элементов (азота и фосфора), являющихся питательной средой для микроорганизмов (допустимая скорость биообрастаний ≤ 0,07г/м²∙ч, а рост толщины слоя не более 0,05 мм/месяц).

К качеству охлаждающей воды оборотных систем для различных отраслей промышленности предъявляются разные требования, которые устанавливаются отраслевыми стандартами, но для наиболее важных показателей (карбонатная жесткость, рН, ХПК, содержание биогенных элементов). которые определяют термостабильность, коррозионность воды и интенсивность биообрастаний в системе водоснабжения, они достаточно близки. Более жесткие требования приняты для химической промышленности. Для некоторых отраслей промышленности ведомственными стандартами нормируется только часть показателей, которые имеют важные значения для применяемого оборудования и специфики производства.

Требования к качеству охлаждающей воды при комплексном её использовании в качестве среды поглощающей и транспортирующей загрязнения при непосредственном соприкосновении с продуктом (пылеулавливание и очистка газов и др.) определяются свойством, видом и составом продукта, а так же условиями использования воды. Температура воды должна быть не выше 25−30°, взвешенных веществ не более 150−200мг/л, запах до 4 баллов, рН≤7,2−8,5, ПАВ менее 15 мг/л. На основании требований к качеству оборотной воды можно определить общие требования к качеству подпиточной воды оборотных и замкнутых систем промышленного водоснабжения, т.е. к свежей, подаваемой из источника или очищенной сточной воде, используемой для подпитки оборотной системы.

Подпиточная вода добавляется для компенсации потерь воды в оборотной системе водоснабжения. Количество подпиточной воды определяется балансом воды в системе водоснабжения промышленного предприятия.

Требования к воде, которая используется для технологических процессов, отличается разнообразием. Для некоторых производственных процессах в химической, целлюлозно − бумажной, электротехнической, полиграфической и других отраслей промышленности требуется вода высокого качества с ограничениями по содержанию взвешенных веществ, солей, отдельных химических элементов или их полном отсутствием. Для отдельных производств или технологических процессов существуют низкие требования по сравнению, например, с требованиями предъявляемыми к технической воде, используемой для охлаждения технологического оборудования. Требования к технической воде, которая используется в различных производственных процессах, принимаются на основании опыта эксплуатации, действующих нормативов и отраслевых стандартов, а так же задаются технологами производства. Качество воды для предприятий теплоэнергетики отражает специфику этой отрасли, где большее количество воды используется для охлаждения конденсаторов паровых турбин, подпитки тепловых сетей и др. нужд.

Для питания паровых котлов используется вода, к которой предъявляются повышенные требования по сравнению с водой, которая используется для охлаждения. Она не должна содержать взвешенных веществ, солей жесткости и растворенного кислорода. Для котлов высокого давления из неё полностью удаляют кремневую кислоту и обессоливают (табл.10)

Таблица10

Требование к качеству воды для паровых котлов различных типов.

Показатели качества	Котлы с давлением пара, кг/см2
	5−15	15−25	25−50	50−100	100−185*	100−300**
Общая жесткость, мг−экв/л	0,35	0,15	0,05	0,035	0,005	0,003
Содержание: кремниевой кислоты (поSiO32-),мг/л	не нормируется			0,02
кислорода, мг/л	1	0,5	0,01	0,01	0,01
свободной углекислоты, мг/л	следы			0,01
масел, мг/л	10	5	2	1	0,5	следы
натриевых соединений (по Na2SO4), мг/л	не нормируется			0,02
железа (по Fe2O3), мг/л	−	−	−	−	0,1	0,01
меди (по CuO), мг/л	−	−	−	−	0,005	0,005
нитратов и нитритов, мг/л	−	−	−	−	0,102	0,102
рН, мг/л	−	−	>7	>7	7−8,5	7−8,5

* Котлы барабанные. ** Котлы прямоточные.

Для питания котлов утилизаторов в производстве аммиака остаточное содержание взвеси должно быть не более 2,5 мг/л, кремний кислоты− не более 0,1 мг/л. Для аналогичных котлов в производстве серной кислоты жесткость воды должна быть не более 250−300 мг/л, а щелочность не долее 1 мг−экв/л, содержание железа в такой воде −0,35мг/л, а масел ≤ 0,1 мг/л.

Литература:

1. В.Г. Иванов Водоснабжение промышленных предприятий: Учебное пособие.− СПб: Петербургский гос. ун−т путей сообщения, 2003.

2. Н.Н. Абрамов Водоснабжение. 2−е изд. Перераб. и доп. –М.: Стройиздат, 1984

3. Л.А. Алферова, А.П. Нечаев замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. −М.: Стройиздат, 1984

4. Б.Н. Фрог, А.П. Левченко Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996