5. Обработка оборотной воды.

Нормальной работе систем производственного водоснабжения препятствуют отложения и обрастания, образующиеся в теплообменных аппаратах, трубопроводах, градирнях в процессе эксплуатации. Прежде всего это карбонат кальция, отлагающийся на внутренней поверхности оборудования вследствие нарушения углекислотного равновесия в системе оборотного водоснабжения, а так же биологические обрастания, представляющие собой биоценоз микроорганизмов, развивающихся в определенных стабильных во времени условиях.

5.1. Предотвращение карбонатных отложений.

Солевой баланс систем оборотного водоснабжения зависит от концентрации солей, поступающих в системы с добавочной водой. Характер и величина изменений концентраций солей зависит от растворимости их, физико-химических процессов, происходящих с ними, водного режима оборотной системы и от его параметров.

Соли, поступающие в системы оборотного водоснабжения с добавочной водой, делятся на две основные группы:

- к первой относятся соли хорошо растворимые (хлориды калия, натрия, кальция, магния, железа):

- ко второй - соли, которые вследствие недостаточной растворимости или физико-химических превращений могут выпадать в осадок (сульфаты и бикарбонаты кальция).

Отложения карбоната кальция образуются наиболее интенсивно на поверхности теплообмена вследствие нарушения углекислотного равновесия в системах оборотного водоснабжения.

Эти отложения типичны для систем, использующих в качестве добавочной, воду с высокой жесткостью и щелочностью (артезианскую).

Концентрация равновесной углекислоты зависит от:

- температуры воды;

- концентрации ионов НСО₃ при рН < 8,3 равной общей щелочности воды;

- содержания в воде катионов Са²⁺;

- общего солесодержания.

В качестве показателя интенсивности карбонатной агрессии принимается индекс насыщения воды карбонатом кальция (индекс Ланжелье).

(5.1)

- замеренная величина рН при её фактической температуре;

- величина рН соответствующая равновесному насыщению воды карбонатом кальция.

Для определения необходимо определить температуру оборотной воды , содержание в ней кальция, щелочность оборотной воды и общее солесодержание.

(5.2)

Где величина определяется по формуле:

(5.3)

Ψ – величина, зависящая от общего солесодержания оборотной воды и температуры охлажденной воды , принимаем по таблиц 1 приложения 12 СНиП, Ψ=9,4; - концентрация кальция в добавочной воде, мг/л.

– коэффициент концентрирования (упаривания) солей, не выпадающих в осадок.

(5.4)

Р₁, Р₂, Р₃ – потери воды из системы на испарение, унос ветром и продувку, , , ;

ΣР₁= +Р₁, м³/ч (5.5)

Р₁ – потери воды на испарение в градирнях 1,16% от , Р₁=210,29 м³/ч

- потери воды на испарение в ходе производства 60% от , =425 м³/ч.

ΣР₁=210,29+425=635,29 м³/ч

ΣР₂= +Р₂, м³/ч (5.6)

Р₂ – потери воды на каплеунос ветром в градирнях 0,2% от , Р₂=36,2 м³/ч;

- потери воды на каплеунос в ходе производства 40% от , =283,56 м³/ч.

ΣР₂=36,2+283,56=319,76 м³/ч

- концентрация двуокиси углерода в охлаждаемой воде, определяемая по таблице 2 приложения 12 СНиП в зависимости от щелочности добавочной воды и коэффициента упаривания в системе =2,4 мг/л;

- концентрация двуокиси углерода в добавочной воде, =17 мг/л.

(5.7)

Так как , вода склонна к образованию карбонатных отложений.

Обработку воды для предотвращения карбонатных отложений следует предусматривать при условии:

Для предотвращения карбонатных отложений применяем метод подкисления, так как этот метод применяется при любых величинах щелочности.

Доза кислоты в расчете на добавочную воду определяется по формуле:

(5.8)

– эквивалентный вес кислоты, для НCl е_кис=36,5 мг/мг-экв;

С_кис – содержание НCl в технической кислоте, %, принимается 76%.

Расход кислоты определяется по формуле:

(5.9)

- расход добавочной воды для выполнения всех видов потерь в системе оборотного водоснабжения промпредприятия.

Хранение растворов реагентов и дозирование их в обрабатываемую воду осуществляется в реагентном хозяйстве.

5.2 Борьба с биологическими обрастаниями.

В оборотных системах, использующих в качестве добавочной воду из поверхностных источников, могут происходить биологические обрастания трубопроводов, теплообменных аппаратов и градирен.

Значительную часть отложений составляют грубодисперсные примеси, вносимые в системы с воздухом и с добавочной водой. Отложения могут представлять собой конгломерат из названных компонентов, а так же продуктов коррозии.

Для предупреждения развития бактериальных биологических обрастаний применяется хлорирование оборотной воды продолжительностью 40-60 минут, периодичностью 2-6 раз в сутки.

В целях предупреждения обрастания водорослями градирен применяется обработка воды раствором медного купороса продолжительностью 1 час дозой 1- 2мг/л, периодичностью 3- 4 раза в месяц.

Расход хлора на одно обеззараживание рассчитывается по формуле:

(5.10)

- доза хлора, мг/л, п.6.146 СНиП.

Подбираем хлоратор типа АХВ-1000/Р 12-СМ-5-2Р.

Подача хлорной воды из хлоратора будет производится в резервуар охлажденной воды.

Разовый расход медного купороса:

(5.11)

– доза медного купороса, мг/л;

- концентрация раствора купороса, .

Таким образом месячная потребность в медном купоросе, так как периодичность обработки 3 раза в месяц, составляет: 0,03*3=0,09 т.

5.3 Предотвращение механических отложений.

Для предотвращения механических отложений предусматривает частичное осветление оборотной воды. Основными источниками загрязнения чистых оборотных циклов является добавочная вода и пыль атмосферного воздуха, попадающая в циркулирующую воду при охлаждении на градирнях.

В данном курсовом проекте рассмотрен вариант, при котором содержание взвешенных веществ не превышает 50 мг/л, что удовлетворяет требованиям. Увеличение концентрации сверх этого количества ведёт к осложнению в работе оборудования, поэтому предусматривается выведение из оборотного цикла грубодисперсных примесей в количестве эквивалентном поступающему. Такое выведение осуществляется механической очисткой части оборотной воды. Необходимое количество обрабатываемой воды определяется, исходя из уравнения баланса взвешенных веществ в обработанной воде по формуле:

, м³/ч (5.12)

- мутность добавочной воды, мг/л, ;

- содержание взвешенных веществ в воде на охлаждение оборудования, мг/л, ;

– количество воды на продувку, ;

– расход воздуха, проходящего через градирни, равный суммарной производительности вентилятора. =10880мг/л;

- запыленность воздуха на промышленной площадке, =0,0016 мг/л;

– эффективность перехода взвешенных веществ из атмосферного воздуха в оборотную воду, =0,8;

– мутность воды после очистки на фильтрах, =13 мг/л.

Таким образом, расход обрабатываемой воды для удаления механических примесей из чистого оборотного цикла составляет 3,3 % от общего количества оборотной воды.

Удаление механических примесей из оборотной воды осуществляется фильтрованием через волокнистую загрузку осветлительных фильтров.