Закрыть рекламу ×
Закрыть рекламу ×

Осветление воды: назначение и методы

Какими способами может осуществляться осветление воды

Осветление воды — это процесс удаления взвешенных и коллоидных веществ, состоящих из глинистых, песчаных или илистых частиц. Их наличие ухудшает качество воды, делает ее мутной и непригодной для употребления как для питьевых, так и для технических целей.

  1. Способы осветления воды
  2. Метод отстаивания
  3. Осветление в гидроциклонах
  4. Коагуляция и флотация
  5. Фильтрование через слой взвешенного осадка
  6. Фильтрование через слой загрузки

Способы осветления воды

Осветление воды осуществляют механическим или химическими методами. Очистка, как правило, многоступенчатая

В технологической схеме очистки осветление происходит в первую очередь. Его суть заключается в удалении загрязнений под действием силы тяжести либо с помощью принудительной фильтрации.

Методы осветления воды:

  • отстаивание в отстойниках;
  • осветление в гидроциклонах;
  • коагуляция и флотация;
  • фильтрование через слой взвешенного осадка или фильтрующий материал;
  • использование окислителей в полевых условиях.

Выбор метода осветления – один из главных пунктов при разработке технологии очистки, так как он скажется в дальнейшем на всём процессе водоподготовки. Нужно внимательно подходить к этой задаче и изучать нюансы каждого варианта.

Метод отстаивания

Метод заключается в удалении взвешенных и коллоидных частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения зависит от их формы, размеров, плотности, шероховатости и от температуры жидкости. Оптимальные значения для этого процесса – 8-12°С.

Одним из условий эффективной очистки является скорость движения воды в отстойнике, которая напрямую влияет на выпадение частиц в осадок. Она должна быть в пределах 0,12-0,6 мм/с, в зависимости от конструкции сооружения.

Применяются отстойники: горизонтальные, вертикальные и радиальные. Каждый из них предназначен для определённых значений объёма и количества загрязнений.

Способ отстаивания является самым простым, эффективность составляет 60-70%. Основной минус – большой объём сооружений.

Осветление в гидроциклонах

Принцип работы гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. За счёт тангенциальной скорости крупные примеси прижимаются к стенке сооружения и под действием силы тяжести удаляются.

Коагуляция и флотация

Коагуляция – процесс укрупнения загрязнений в результате их слипания. Минеральные вещества и коллоидный гумус имеют отрицательный заряд, а коллоидное вещество – положительный. Разноимённые заряды притягиваются, вследствие чего происходит их коагулирование.

Эффективность зависит не только от количества загрязнений, но и от дозы коагулянта, быстроты смешивания, щёлочности. Для интенсификации данного процесса необходимо использовать флокулянты, которые ускоряют агломерацию хлопьев.

При осветлении с использованием коагулянтов, как правило, происходит процесс обесцвечивания – удаление гумусовых веществ, которые придают воде желтоватый, коричневый или зелёный цвет. Зачастую это происходит на застойных участках, таких как бассейны.

Фильтрование через слой взвешенного осадка

Метод является сочетанием фильтрования и использования реагентов для ускорения процесса очистки. Хлопья коагулянтов, взаимодействуя с коллоидными веществами, задерживаются слоем взвешенного осадка, за счёт чего и происходит осветление.

Данный способ подходит для сильнозагрязнённых вод, так как можно получить высокий эффект очистки, затратив минимальное количество реагентов.

Фильтрование через слой загрузки

Вода проходит через зернистый материал, задерживающий коллоидные загрязнения. В качестве слоя загрузки применяют кварцевый песок, гравий, дроблённый антрацит и другие. Они должны обладать надлежащим гранулометрическим составом и необходимой механической прочностью, так как происходит их периодическое истирание.

По скорости движения и времени очистки различают скорые и медленные фильтры. Медленные подходят для очистки некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую примесь. Так как данный метод – безреагентный, то максимальные значения исходной мутности должны быть до 50 мг/л, цветности до 50 градусов. Скорость движения в таком фильтре составляет 0,1-0,3 м/ч.

Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод. В технологической схеме очистки скорые фильтры предусматривают после сооружений коагуляции и отстаивания, так как невозможно получить необходимый эффект одной ступенью. Важно проводить периодическую обратную промывку загрузки для предотвращения последующего загрязнения. Скорость движения в скором фильтре составляет 5,5-15 м/ч.

Для очистки воды в полевых условиях можно прибегнуть к бытовым окислителям: перекись водорода, зелёнка или белизна. Их принцип действия ничем не отличается от специальных коагулянтов, они отлично справляются с загрязнёнными водами рек и озёр.

Чистая вода — дело техники!

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ФИЛЬТРЫ СМЕШАННОГО ДЕЙСТВИЯ

ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ

Осветление воды – это процесс удаления из нее частиц веществ, находящихся во взвешенном или коллоидном состоянии, которые, как правило, определяют повышенную мутность и цветность воды. Взвешенные примеси, находящиеся в воде, обладают различной дисперсностью – от крупных частиц, которые быстро оседают под действием силы тяжести, до микрочастиц, которые образуют коллоидные системы.

Необходимая степень осветления и обесцвечивания воды во многом зависит от целей ее последующего использования, а технологические приемы и аппаратурное оформление, используемые при этом, определяются размерами взвешенных частиц (дисперсностью), их концентрацией и физико-химическими свойствами. Грубодисперсные взвеси выделяют из воды чаще всего осаждением и отстаиванием (без применения реагентной обработки, фильтрацией на жестких фильтрующих перегородках (например, сетчатых фильтрах) и флотацией, тонкодисперсные – отстаиванием (c применением реагентной обработки), осаждением в центробежном поле и фильтрованием. Для достижения требуемой степени очистки воды от взвешенных веществ очень часто эти методы осветления воды применятся в комбинации друг с другом: например, отстаивание с фильтрованием или коагуляция с отстаиванием и фильтрованием и т.д.

Основная масса взвешенных в воде примесей и/или скоагулированных хлопьев, как правило, удаляется отстаиванием, т.е. их осаждением под действием силы тяжести. Главным преимуществом метода осаждения является низкая энергоемкость процесса осветления воды, поскольку ее движение осуществляется самотеком. На скорость осаждения взвешенных частиц влияют их размер, форма, склонность к агрегации, в также вязкость воды, которая, в свою очередь, определяется температурой и солесодержанием.

Основным параметром, который используется для расчета отстойников, является гидравлическая крупность частиц, т.е. скорость осаждения частиц в неподвижной воде (мм/с) при определенной температуре, поскольку в данном случае важно знать скорость осаждения частиц, а не их размеры. Как правило, этот параметр определяют экспериментально, измеряя относительное количество взвеси, выпавшей за определенный промежуток времени на дно цилиндра, заполненного испытуемой водой на определенную высоту. При невозможности проведения таких испытаний гидравлическую крупность определяют по табличным данным.

На эффективность работы отстойников также влияет режим движения воды: скорость движения воды зависит от конструкции отстойника и обычно находиться в пределах от десятых долей мм/с до нескольких мм/с. И все же эффективность осветления воды в отстойниках не превышает 50-60%. Кроме того размеры задерживаемых в отстойниках микрочастиц редко опускаются ниже значения в 50 мкм. Поэтому процесс полного осветления воды чаще всего завершают процессом ее фильтрования.

На сегодняшний день фильтрование является самым распространенным методом отделения твердых частиц от жидкости. Оно может обеспечить практически любое качество осветления. При этом из воды могут быть удалены не только диспергированные частицы, но и коллоидные соединения. Процесс фильтрования основан на задержке взвешенных частиц снаружи или внутри пористой фильтрующей среды – фильтрующей перегородке.

Для осветления воды в промышленном и муниципальном водоснабжении наиболее широкое распространение получили насыпные (засыпные) фильтры с зернистой загрузкой, которые, как правило, состоят из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр осветляемой воды и отвода очищенной и промывной воды.

Интенсивность процесса фильтрования на таких фильтрах обычно характеризуется объемной скоростью фильтрования, представляющей собой частное от деления расхода фильтруемой воды на площадь фильтрующего слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т. е. количеством воды в м 3 , фильтруемой через 1 м 2 площади фильтрующего слоя в течение 1 ч.

Фильтрование воды через фильтрующий слой насыпного фильтра происходит под действием разности давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Разность давлений воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора возрастает до некоторой величины, характеризующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. По достижении предельной потери напора или при ухудшении качества фильтрата нужно произвести очистку фильтрующего слоя очистить от накопившихся в нем загрязнений путем его промывки или другим способом.

Для автоматизации работы насыпных фильтров с зернистой загрузкой используются специальные блоки управления (фирм-изготовителей «FLECK»; «CLACK»; «FOBRITE»; «RUNXIN»), которые в автоматическом режиме обеспечивают регенерацию (промывку) фильтрующей среды в соответствие с требуемыми технологическими параметрами. При этом накопленные загрязнения и отходы, образовавшиеся при регенерации фильтра, сбрасываются в дренажную линию (канализацию). После проведения регенерации (промывки) блок управления автоматически переводит фильтр в рабочий режим.

Для осуществления процесса осветления воды мы предлагаем Вам использовать насыпные скорые фильтры серии AN, характеристики которых приведены на следующей странице.

Эффективность осветления воды на насыпных скорых фильтрах достаточно велика: достигает 80-85%. Однако для проведения отдельных процессов очистки воды (например, процесса ультрафиолетовой стерилизации, процесса обратного осмоса и пр.) такой очистки воды от взвешенных веществ бывает недостаточно. Поэтому для удаления остаточной концентрации взвесей и коллоидов используется процесс микрофильтрации на патронных фильтрах со сменными фильтрующими элементами.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ:

08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.

08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.

Какими способами может осуществляться осветление воды

Осветление воды — это процесс удаления взвешенных и коллоидных веществ, состоящих из глинистых, песчаных или илистых частиц. Их наличие ухудшает качество воды, делает ее мутной и непригодной для употребления как для питьевых, так и для технических целей.

Способы осветления воды

В технологической схеме очистки осветление происходит в первую очередь. Его суть заключается в удалении загрязнений под действием силы тяжести либо с помощью принудительной фильтрации.

Методы осветления воды:

  • отстаивание в отстойниках;
  • осветление в гидроциклонах;
  • коагуляция и флотация;
  • фильтрование через слой взвешенного осадка или фильтрующий материал;
  • использование окислителей в полевых условиях.

Выбор метода осветления – один из главных пунктов при разработке технологии очистки, так как он скажется в дальнейшем на всём процессе водоподготовки. Нужно внимательно подходить к этой задаче и изучать нюансы каждого варианта.

Метод отстаивания

Метод заключается в удалении взвешенных и коллоидных частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения зависит от их формы, размеров, плотности, шероховатости и от температуры жидкости. Оптимальные значения для этого процесса – 8-12°С.

Одним из условий эффективной очистки является скорость движения воды в отстойнике, которая напрямую влияет на выпадение частиц в осадок. Она должна быть в пределах 0,12-0,6 мм/с, в зависимости от конструкции сооружения.

Применяются отстойники: горизонтальные, вертикальные и радиальные. Каждый из них предназначен для определённых значений объёма и количества загрязнений.

Способ отстаивания является самым простым, эффективность составляет 60-70%. Основной минус – большой объём сооружений.

Осветление в гидроциклонах

Принцип работы гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. За счёт тангенциальной скорости крупные примеси прижимаются к стенке сооружения и под действием силы тяжести удаляются.

Коагуляция и флотация

Коагуляция – процесс укрупнения загрязнений в результате их слипания. Минеральные вещества и коллоидный гумус имеют отрицательный заряд, а коллоидное вещество – положительный. Разноимённые заряды притягиваются, вследствие чего происходит их коагулирование.

Эффективность зависит не только от количества загрязнений, но и от дозы коагулянта, быстроты смешивания, щёлочности. Для интенсификации данного процесса необходимо использовать флокулянты, которые ускоряют агломерацию хлопьев.

При осветлении с использованием коагулянтов, как правило, происходит процесс обесцвечивания – удаление гумусовых веществ, которые придают воде желтоватый, коричневый или зелёный цвет. Зачастую это происходит на застойных участках, таких как бассейны.

Фильтрование через слой взвешенного осадка

Метод является сочетанием фильтрования и использования реагентов для ускорения процесса очистки. Хлопья коагулянтов, взаимодействуя с коллоидными веществами, задерживаются слоем взвешенного осадка, за счёт чего и происходит осветление.

Данный способ подходит для сильнозагрязнённых вод, так как можно получить высокий эффект очистки, затратив минимальное количество реагентов.

Фильтрование через слой загрузки

Вода проходит через зернистый материал, задерживающий коллоидные загрязнения. В качестве слоя загрузки применяют кварцевый песок, гравий, дроблённый антрацит и другие. Они должны обладать надлежащим гранулометрическим составом и необходимой механической прочностью, так как происходит их периодическое истирание.

По скорости движения и времени очистки различают скорые и медленные фильтры. Медленные подходят для очистки некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую примесь. Так как данный метод – безреагентный, то максимальные значения исходной мутности должны быть до 50 мг/л, цветности до 50 градусов. Скорость движения в таком фильтре составляет 0,1-0,3 м/ч.

Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод. В технологической схеме очистки скорые фильтры предусматривают после сооружений коагуляции и отстаивания, так как невозможно получить необходимый эффект одной ступенью. Важно проводить периодическую обратную промывку загрузки для предотвращения последующего загрязнения. Скорость движения в скором фильтре составляет 5,5-15 м/ч.

Для очистки воды в полевых условиях можно прибегнуть к бытовым окислителям: перекись водорода, зелёнка или белизна. Их принцип действия ничем не отличается от специальных коагулянтов, они отлично справляются с загрязнёнными водами рек и озёр.

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды – это удаление из нее взвешенных веществ, которые изменяют цвет воды или делают ее непрозрачной. Необходимость и степень такой очистки зависит от целей последующего использования жидкости.

Из этой статьи вы узнаете:

На каком этапе очистки воды происходит ее осветление

Какие методы осветления воды существуют

Какие фильтровые установки для осветления воды бывают

На каком этапе очистки происходит осветление сточных вод

Мы каждый день пользуемся водой, но почти никогда не задумываемся над тем, что происходит с ней после. Сточная вода представляет собой мутную жидкость, содержащую большое количество примесей, в том числе и вредных, обычно имеющую неприятный запах. Такая вода вовсе не пригодна для питья, хозяйственно-бытовых и производственных нужд. В настоящее время существует множество методов обработки сточных вод с целью их эффективной очистки. Очищенная вода может вновь использоваться человеком.

Как правило, на первом этапе очистки, сточная жидкость отстаивается, а затем фильтруется. Обычно фильтрация состоит из нескольких этапов. Сначала проводят фильтрацию грубой очистки, после чего используются методы осветления воды. На последнем этапе используют специальные фильтры осветления воды. Материал таких фильтров должен быть определенной высоты, отличаться высокой прочностью, не истираться, не быть слишком легким.

В качестве материала для фильтров на данном этапе процесса осветления сточных вод применяют измельченный керамзит или гидроантрацит. Иногда используют системы двухслойного и трехслойного фильтрования: в этом случае сверху засыпается слой с более крупными частицами, а снизу – с более мелкими.

Методы осветления воды

В зависимости от требуемой степени очистки могут применяться разные методы осветления воды. К ним относятся те, что основаны на использовании различных физико-химических процессов. Так, например, очистка от твердых взвешенных частиц осуществляется путем отстаивания. Кроме того, очистить воду можно с помощью сетчатых фильтров, осветлительного и сорбционного фильтрования, а также посредством гидроциклонирования, флотации, коагуляции и флокуляции.

Хлорирование воды

Традиционно наиболее распространенным из всех ныне существующих способов обеззараживания воды, вследствие дешевизны и доступности, является ее хлорирование. Для этого применяют газообразный хлор (в баллонах), хлорную известь, гипохлорит кальция, хлорамин.

Бактерицидный эффект хлорирования достигается за счет:

Антимикробных свойств хлора.

Антимикробных свойств атомарного кислорода (О), который образуется при разложении хлорноватистой кислоты, образующейся при взаимодействии хлора с водой.

Эффект от хлорирования зависит от:

Активности применяемых веществ. Самой большой активностью обладает хлор, далее следует хлорная известь, еще слабее – другие реагенты. Активность хлорной извести тоже неодинаковая и тем больше, чем выше процент содержания в ней активного хлора (25–35 %);

Чистоты хлорируемой воды. Во-первых, хлор расходуется на окисление органических веществ, находящихся в воде, во-вторых, взвешенные в воде частицы препятствуют действию хлора. Поэтому чем выше качество воды, тем больше эффект от ее хлорирования.

Дозы хлора и времени его действия.

Свойств самих микроорганизмов и др.

Известно несколько технологий хлорирования. На водопроводных станциях обычно применяют нормальное постхлорирование газообразным хлором.

Хлорирование воды имеет и свои недостатки:

Меняется запах, вкус и прозрачность воды (органолептические свойства).

Уничтожаются не все микроорганизмы, например, спорообразующие микробы.

Отстаивание

Методом отстаивания воду очищают только от крупных включений, поперечный размер которых 0,1–0,01 мм. Для удаления более мелких частиц в процессе осветления воды нужно проводить коагулирование.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Многие очистные станции оборудованы отстойниками воды. Как правило, последние выполнены в виде бассейнов, в которых медленно и непрерывно движется вода. Попадая из трубы в широкое русло бассейна, вода замедляет скорость своего потока от 1 м/с до нескольких миллиметров в секунду.

При таком резком замедлении взвесь выпадает в осадок почти с такой же скоростью, что и в неподвижной воде. В процессе отстаивания некоторые мелкие частицы укрупняются и тоже оседают на дно. В зависимости от конструкции отстойника, в частности, от направления движения воды в нем, он бывает горизонтальным или вертикальным.

Горизонтальные отстойники строят в виде прямоугольных, вытянутых по направлению движения воды резервуаров, которые оснащены устройством, создающим в воде ламинарный поток. Дно емкости наклонено ко входу. Для сбора осадка в начале резервуара на дне имеется приямок. Осветляемая вода поступает в резервуар с одной из сторон отстойника, а выходит с другой, проходя через перегородку с отверстиями.

Резервуар отстойника, как правило, разбит на ряд параллельных коридоров, ширина которых примерно 6 м. Величина скорости потока воды в них как правило в пределах 2–4 мм/с. Скорость частицы в потоке равна суперпозиции двух взаимно перпендикулярных составляющих: скорости выпадения в осадок, направленной вертикально вниз, и скорости горизонтального ламинарного потока.

В зависимости от соотношения модулей этих составляющих частица за время прохождения бассейна ложится на дно или выносится из отстойника.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрическую (кубическую) емкость с конической (пирамидальной) нижней частью. В центре емкости проходит коаксиальная труба, в которую сверху поступает осветляемая вода. Пройдя по центральной трубе вниз, осветляемая вода попадает в кольцевое пространство резервуара, в так называемую зону осаждения.

Процесс осветления воды проходит во время ее движения снизу вверх с небольшой скоростью (порядка 0,4–0,6 мм/с) по всему кольцевому пространству. Дойдя до самого верха емкости отстойника, частично очищенная от взвеси (осветленная) вода отводится из резервуара, при этом собирающийся в нижней части отстойника осадок периодически удаляется. Время полного прохождения водой отстойника составляет, в зависимости от размеров емкости, от 4 до 8 часов.

Достоинством отстойников вертикальной конструкции является небольшая площадь, занимаемая ими. А недостатками – медленный процесс осветления воды и большие высоты емкостей, необходимые для увеличения времени осаждения. К минусам вертикальных отстойников можно также причислить и то, что мелкие частицы в них не успевает осесть, а коллоидные вещества вовсе не образуются.

В полевых условиях, при длительной дислокации контингента в определенном месте, в качестве отстойников часто используют небольшие запруды либо искусственные водохранилища, сообщающиеся с рекой. При долговременном отстаивании воды в природных условиях наряду с увеличением прозрачности отмечается снижение цветности, а также уменьшение количества микробов на 75–90 % по Хлопину.

Коагулирование

К методам осветления воды относится и коагуляция, суть которой заключается в образовании хлопьев при свертывании веществ, находящихся воде в коллоидном состоянии. Такой способ осветления используют в целях уменьшения мутности воды и изменения ее цвета. Проводят коагуляцию с использованием специальных химических веществ (коагулянтов): соль алюминия – Аl2(SО4)3 × 18Н2О, сернокислое железо – FeSO4 × 7Н2О, хлорное железо – FеСl3 × 6Н2О.

Сточные воды после грубой фильтрации и отстаивания, как правило, имеют высокие показатели цветности и мутности, представляя собой взвешенную систему из электролита, коллоидных частиц и грубодисперсных примесей. Коагулянты, после их растворения в такой полидисперсной смеси, подвергаются гидролизу. В итоге в воде образуются хлопья плохо растворимых гидратов, окисей и углекислый газ:

При взаимодействии положительно заряженного коллоида гидрата окиси алюминия с анионами коллоида воды происходит укрупнение коллоидных частиц и последующее их выпадение в осадок в виде хлопьев.

Хлопья коагулянта, рыхлые по своей структуре, имеют весьма большую активную поверхность (несколько десятков квадратных метров на 1 г осадка). На этой поверхности сорбируются коллоидные частицы. Они медленно оседают на дно, захватывая при этом и более грубые взвеси. Таким образом, происходит процесс осветления воды.

Скорость коагуляции зависит от температуры воды, интенсивности ее смешивания, числа грубых включений в воде, активной реакции и ее щелочности.

Для различных составов осветляемой воды следует подбирать свою дозу коагулянта.

Ускорить процесс можно посредством флоккулянтов – высокомолекулярных синтетических соединений.

Фильтрование воды

С помощью фильтров воду очищают от взвешенных частиц, придающих ей мутность. При этом в фильтре частично оседают микроорганизмы, а также отдельные ядовитые и радиоактивные вещества. В итоге снижаются цветность и окисляемость жидкости.

По скорости фильтрования различают: медленные (от 0,1 до 0,3 м/ч) и скорые фильтры (от 5 до 10 м/ч).

Фильтры делят в зависимости: от направления фильтруемого потока воды – на однопоточные и двухпоточные; от числа фильтрующих слоев – на однослойные и двухслойные.

Для удаления из воды механических примесей, кроме сетчатых, используются также и фильтры с зернистой загрузкой. Они представляют собой устройства в виде емкости с фильтрующими материалами, которые должны быть химически стойкими к обрабатываемой жидкости, механически прочными и не должны загрязнять ее. Для этих целей обычно используют кварцевый песок, крошку из керамики, опилки, коксовую крошку, керамзит, дробленый антрацит.

Двухслойные фильтры, кроме основного фильтрующего слоя, имеют так называемый поддерживающий, который задерживает мелкий фильтрующий материал и не дает потоку воды его разрушить. Поддерживающий слой состоит из гравия или щебня разного размера, постепенно увеличивающегося сверху вниз от 2 до 40 мм.

В настоящее время есть два принципиально разных метода осветления воды фильтрованием. Один из них – пленочное адгезионное фильтрование. При этом осветление воды и удержание дисперсных примесей происходит на поверхности фильтрующего слоя. Пленка формируется вследствие малой скорости фильтрации, большой мутности воды и значительного содержания живых микроорганизмов (биологическая пленка). При адгезионном фильтровании взвешенные в воде вещества задерживаются поверхностью зерен (налипают на нее) всего фильтрующего материала.

Биологическая пленка играет главную роль в действии медленных фильтров. Наряду со взвесями, пленка задерживает еще и бактерии, понижая их количество на 95–99 %. Также биологическая пленка снижает окисляемость (на 20–45 %) и цветность (на 20 %) воды. Медленные фильтры отличаются простотой устройства и эксплуатации. Их первыми применили в качестве очистных сооружений в городах. В дальнейшем, из-за увеличения объемов использования воды они были заменены скорыми фильтрами с большей производительностью, что важно в условиях современного мегаполиса.

Фильтровые установки для осветления воды

Осадочные фильтры используют для очистки воды от таких включений, как железо, ржавчина, песок, окалина и т. п. Данные фильтры применяют как для небольших, так и для крупных промышленных станций.

Осветлительный фильтр

Проходя через зернистую структуру фильтра, вода, освобождаясь от содержащихся в ней взвешенных частиц, осветляется. Производительность этого процесса зависит от физико-химических свойств примесей, особенностей фильтрующих материалов и гидродинамических характеристик фильтра.

Фильтрация воды происходит в результате двух контрадикторных процессов – адгезии и суффозии. При движении воды сквозь фильтр находящиеся в ней твердые частицы контактируют с зернами загрузки и закрепляются на них (адгезия). В дальнейшем, под напором воды, определенная часть уже прилипших частиц отрывается от зерен фильтра и переносится в последующие слои фильтра (суффозия). Там они снова задерживается в каналах фильтрующего материала.

Осветление воды при фильтрации происходит, когда скорость прилипания частиц превышает скорость их отрыва. Результативность этого процесса тем выше, чем больше такое превышение.

Осадочный фильтр

По мере насыщения верхних слоев загрузки, зона фильтрации перемещается по направлению потока от верхних слоев фильтра, где преобладает процесс суффозии, к нижним слоям со свежей загрузкой – здесь происходит, в основном, адгезия.

Период, в течение которого фильтр обеспечивает требуемую степень осветления воды, называется временем защитного действия загрузки, а этап, в течение которого потери напора в загрузке возрастают до максимально возможного для данного фильтра значения, называется временем достижения предельной потери напора. Оптимальным с технико-экономической точки зрения режимом работы фильтра считается тот, когда значения обоих периодов примерно равны.

При достижении предельного напора или ухудшении степени осветления воды требуется регенерация фильтра. Для этого его переводят в режим взрыхляющей промывки, когда загрузка промывается обратным потоком воды, а загрязнения сбрасываются в дренаж.

Если вы хотите приобрести установку для осветления воды, мы готовы вам помочь.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Выбрать фильтр для воды.

Подключить систему фильтрации.

Подобрать сменные материалы.

Устранить неполадки в работе оборудования.

Дать телефонную консультацию по интересующим вопросам.

Доверьте очистку воды профессионалам компании «Biokit», которые заботятся о вашем здоровье.

Осветление и обесцвечивание воды

Осветление воды. Осветление воды как уже отмечалось, проводится для удаления из воды взвешенных частиц (устранение мутности воды) при непрерывном движении ее при малых скоростях через специальные сооружения (отстойники, фильтры).

Мутность воды обусловлена наличием в ней механических взвешенных частиц: глинистых, песчаных, илистых и др. Мутность свойственна, в основном, поверхностным водам (как правило, речным). Чем мельче механические частицы, тем больше мутность воды; кроме того, чем больше скорость движения воды в реке, тем все более крупные частицы увлекаются водой. При определенных скоростях движения воды частицы грунта могут находиться во взвешенном состоянии. В этом случае возникает необходимость избавления от мутности воды с целью ее осветления.

Осветление воды может быть осуществлено путем ее отстаивания и последующего пропуска через специальные фильтры.

Отстаивание воды заключается в пропускании ее через отстойники при весьма малых скоростях. Заметим, что одним из простых способов отстаивания воды являются ковши; однако, полного избавления от механических взвесей в них, как правило, не достигается. При большой крупности механических частиц осветление воды может быть достигнуто прямым отстаиванием ее в специальных отстойниках довольно быстро (в течение нескольких часов). Если же в воде содержатся тонкодисперсные частицы (например, пылеватые или глинистые), то удаление их путем отстаивания в приемлемые сроки практически невозможно (время отстаивания воды может составить несколько месяцев). А санитарные требования весьма жестки: в воде не должно содержаться взвешенных частиц более 1мг/л.

Для ускорения осветления воды широко привлекается коагулирование отстаиваемой воды. Коллоидные глинистые частицы естественной мути имеют отрицательный электрический заряд и взаимно отталкиваются. При введении коагулянта в воде искусственно создается коллоидное вещество с положительно заряженными частицами. При взаимодействии с отрицательно заряженными частицами мути происходит нейтрализация их зарядов – частицы взаимно притягиваются, укрупняются и относительно быстро выпадают из воды в осадок.

В качестве коагулянтов наиболее часто используют сернокислый алюминий Al(SO4)3, иногда железный купорос FeSO4 и хлорное железо FeCl3. Так, при введении в воду Al(SO4)3 происходит ее диссоциация:

Далее происходит катионный обмен между Al 3+ и катионами на глинистых частицах. Избыток же ионов Al 3+ в результате гидролиза приводит к образованию выпадающего в осадок Al(OH)3:

Образовавшееся положительно заряженное коллоидное вещество Al(OH)3 и обусловливает процесс коагулирования. Процесс коагуляции требует определенной щелочности воды; если она мала, то воду специально подщелачивают путем добавления в нее извести или соды.

Из опыта осветления воды доза Al(SO4)3 для рек России составляет от 60мг/л (для северных рек) до 100-120 мг/л (для южных рек с большей мутностью).

Привлечение коагулирования требует устройства на очистной станции специальных отстойников.

Горизонтальныйотстойник используется на водозаборах с большой производительностью (более 50-60 тыс. м 3 /сут). Эти отстойники устраивают в виде заглубленных в землю железобетонных бассейнов (из 2-3 параллельных камер) с уклоном, обратным ходу воды; при этом скорость движения воды в них должна обеспечивать выпадение в пределах отстойника взвешенных частиц.

Обычно скорость выпадения частиц при коагулировании составляет = 0.5-0.6 мм/сек, а скорость движения воды в отстойнике принимается равной v = 5-6 мм/сек, т.е. примерно в 10 раз больше.

По заданной производительности отстойника и принятой величине v определяют габариты отстойника: площадь, ширину, длину. В практике подобных сооружений высоту зоны осаждения отстойника принимают равной H = 3-5 м [1].

Длину отстойника можно определить по формуле:

, (38)

С учетом соотношения скоростей потока v и осаждения , можно принять, что L/H

Площадь отстойника в плане:

(39)

Принимая во внимание, что площадь поперечного сечения отстойника будет , получим:

(40)

Нижняя часть отстойника – зона накопления и уплотнения осадка рассчитывается на прием осадка, выпадающего за период между чистками отстойника.

Вертикальные отстойники обычно применяют на водопроводах с производительностью менее 40 тыс.м 3 /сут и представляют собой резервуары цилиндрической формы; в них очищаемая вода движется вертикально снизу-вверх. Высота отстойника H принимается равной 4-5 м, отношение диаметра отстойника к его высоте составляет 1.5-2.

В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения на базе речных вод после отстаивания воды обычно применяется ее фильтрование. Основная задача этого процесса заключается в доводке осветления воды до степени, соответствующей требованиям ГОСТа.

При фильтровании воду пропускают через слой фильтрующего материала, задерживающего взвешенные в ней вещества. В качестве фильтрующего материала чаще всего привлекают мелкий кварцевый (речной) песок, иногда – дробленый антрацит.

Обесцвечивание воды.Цветность воды обусловлена присутствием в ней гумусовых веществ, находящихся в коллоидном состоянии и придающих воде желтоватый, коричневый или зеленый цвета. Цветностью обладают воды рек, вытекающих из болот и торфяников, а также воды ряда водохранилищ. Цветность питьевой воды (по ГОСТу) не должна превышать 20 градусов (по платинокобальтовой шкале).

В процессе осветления, как правило, достигается и обесцвечивание воды; если этого нет, то из положения выходят путем увеличения дозы того же коагулянта, который привлекается и для осветления воды.

Обеззараживание воды

Этот метод очистки проводится с целью уничтожения в воде болезнетворных бактерий, вызывающих такие опасные заболевания, как холера, паратиф, брюшной тиф, дизентерия и др. Обеззараживание воды осуществляется на всех очистных станциях, если имеется вероятность загрязнения природных вод поверхностными стоками. Проблема эта весьма актуальна для г. Санкт-Петербурга. Основной водозабор города находится ниже впадения в реку Неву ее притока Охты, которая весьма загрязнена химическими и органическими стоками.

Отстаивание и фильтрование воды не дают гарантий удаления микроорганизмов. Для окончательной очистки воды используют обеззараживание. Как правило, обеззараживанию подвергаются воды, уже прошедшие отстаивание и фильтрование. Для обеззараживания воды используют следующие методы: кипячение, обработка ультрафиолетовыми лучами, хлорирование и озонирование.

Кипячение воды (термическая обработка). Используется для обеззараживания малых количеств воды (обычно для индивидуального водоснабжения).

Ультрафиолетовые лучи. Бактерицидные лучи с длиной волны 2000-2950 А 0 “убивают” болезнетворные бактерии. Источником бактерицидных лучей являются ртутно-кварцевые лампы высокого давления или ртутно-аргоновые лампы низкого давления.

Хлорирование воды. Хлорирование воды для обеззараживания получило наибольшее распространение. В большинстве случаев оно осуществляется жидким хлором или хлорной известью. При введении хлора в воду в результате гидролиза в ней образуется хлорноватистая и соляная кислоты:

Хлороватистая кислота HOCl – вещество неустойчивое и диссоциирует с образованием гипохлоритного иона и водорода:

HOC lÞ H + + OСl –

Образующиеся гипохлоритные ионы, наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты, оказывают окислительные (бактерицидные) действия на микроорганизмы.

Необходимую дозу активного хлора устанавливают опытным путем на основе лабораторных данных о хлоропоглощаемости воды. Ориентировочно ее принимают для профильтрованной воды 0.5–1 мг/л, а для исходной неочищенной воды из поверхностных источников – до 5 мг/л.

Продолжительность контакта хлора с водой должна быть не менее 30 минут при условии интенсивного предварительного перемешивания; после 30-ти минутного контакта такая вода может быть направлена потребителю.

Более правильно назначать дозу хлора по «остаточному» хлору, количество которого должно быть в пределах 0.3–0.5 мг/л. При такой величине «остаточного» хлора может быть гарантирована полная дезинфекция воды. Дозу хлора определяют из такого расчета, чтобы в 1 литре очищенной воды оставалось еще 0.3–0.5 мг хлора, не вступившего в реакцию. Это и является контролем над качеством дезинфекции воды.

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH воды, чем меньше pH – тем лучше результаты хлорирования.

Хлорирование воды хлорной известью (3 CaOCl2CaO×4H2O) используется на водопроводах небольшой производительности (до 3 тыс. м 3 /сут). Известь распадается на гипохлорит кальция Ca(OCl)2 и хлористый кальций. В результате реакции гипохлорита кальция с находящейся в воде углекислотой или бикарбонатом кальция образуется, как и при хлорировании воды жидким хлором, хлорноватистая кислота HOCl, которая диссоциирует с образованием гипохлоритного иона OСl – .

Озонирование воды. В последнее все более широкое распространение приобретает обеззараживания воды путем ее озонирования. Озонирование заключается в пропускании через воду озонированного воздуха, в котором кислород частично переведен в трехатомную форму (О3).

Озон является сильным окислителем и обладает прекрасными бактерицидными свойствами и обеспечивает надежную дезинфекцию воды.

Преимущество озонирования воды перед хлорированием заключается в том, что озон получается непосредственно на станции очистки воды, он не ухудшает видовых качеств воды, не ведет к появлению в воде запахов.

Кроме того, под действием озона одновременно с обеззараживанием происходит и обесцвечивание воды, а также устраняются нежелательные запахи и привкусы. Недостатком озонирования является то обстоятельство, что озон действует на воду мгновенно, и быстро из нее уходит, не обеспечивая обеззараживающего эффекта на всем пути от водопроводной станции до потребителя. Озон получают из атмосферного воздуха в специальных аппаратах, называемых озонаторами. Воздух предварительно охлаждается, пропускается через фильтры и обезвоживается.

При прохождении переменного электрического тока (напряжением 8000-10000 вольт) через разрядное пространство, заполненное воздухом, происходит разряд коронного типа, в результате которого и образуется озон.

Доза озона для обеззараживания фильтрованной воды составляет 1-3 мг/л, для очистки подземных вод – 0.75-1.0 мг/л. Если требуется еще и обесцвечивание воды, то доза озона увеличивается до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном составляет 5-10 минут.

Умягчение воды

Процесс умягчения связан с понижением жесткости воды, обусловленной присутствием в ней солей кальция и магния. Обычно повышенная жесткость воды характерна для подземных вод; поверхностные же воды, как правило, характеризуются малой жесткостью. Различают карбонатную жесткость (соли Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2) и некарбонатную жесткость ( соли CaCl2, MgCl2, CaSO4 и MgSO4). Суммарная жесткость называется общей жесткостью. По ГОСТу общая жесткость воды, используемой для хозпитьевого водоснабжения, не должна превышать 7 мг-экв/л [7]. В то же время для некоторых производственных нужд требуется очень мягкая вода; например, вода для питания паровых котлов не должна превышать 0.1-0.07 мг-экв/л.

На водопроводных станциях используются различные способы уменьшения жесткости воды; привлечение их диктуется требованиями к мягкости воды и экономическими соображениями. Наиболее распространенными являются реагентные методы и метод катионного умягчения воды.

Реагентные методы (методы осаждения) Суть этих методов заключается в том, что в воду вводятся определенные химические вещества, которые переводят ионы кальция и магния в малорастворимые и легко удаляемые соединения (например, в карбонат кальция (СаСО3) или гидроксид магния (MgO)).

Из реагентных методов наиболее широко используется известково-содовый способ умягчения воды. Суть его заключается в том, что первоначально в воду вводится известь, которая вызывает протекание следующих реакций:

т.е происходит перевод солей из магниевой жесткости в кальциевую. Заметим, что на этой стадии очистки воды величина жесткости практически не меняется. Поэтому для окончательного снижения жесткости воды на втором этапе в воду вводится сода и химическая реакция протекает уже по схеме:

Известково-содовым способом жесткость воды может быть снижена до величины 1 мг-экв/л. Заметим, что скорость процесса умягчения воды заметно возрастает при попутном ее подогреве.

Катионное умягчение воды. Метод основан на способности некоторых веществ (катионитов) обменивать катионы, содержащиеся в них (Na + и Н + ) на катионы солей жесткости, находящихся в воде (Са 2+ и Мg 2+ ). Процесс управляется законами диффузии и действия масс (эквивалентный обмен).

В качестве катионитов на станциях очистки воды используются только искусственно полученные материалы – сульфоуголь и ионнообменные смолы. Хотя, в принципе, могут быть и природные материалы, такие, как глауконитовые пески.

Сульфоуголь получается путем обработки концентрированной серной кислотой коксующихся плавких углей. По виду сульфоуголь – гранулы неправильной формы размером 0.25 – 1.25 мм. Обменная способность сульфоугля составляет до 200 – 300 мг-экв/л.

Синтетические ионнообменные смолы – иониты – представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из молекул-гигантов с огромной молекулярной массой. Ионит – твердое, практически нерастворимое в воде вещество, прочное и химически устойчивое. Обменная способность их составляет 800 – 900 мг-экв/л. С помощью смол жесткость может быть снижена до 0.01 мг-экв/л.

Так как в процессе своей работы ионит постепенно расходует содержащиеся в нем катионы Na + (или Н + ) и теряет способность умягчать воду, то требуется периодически проводить регенерацию катионного фильтра. Для восстановления катионов натрия через фильтр (сульфоуголь или ионит) пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления ионов водорода – раствор серной кислоты.

Длительность операций по регенерации некоторых катионных фильтров приблизительно 1.5 – 2 часа. Скорость фильтрования при катионном умягчении воды зависит от ее жесткости и определяется расчетом (обычно 5 – 15 м/час).

6. ОСУШИТЕЛЬНАЯ МЕЛИОРАЦИЯ

Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratiо, что в переводе на русский язык означает улучшение. Мелиорация – это комплекс инженерных мероприятий, направленных на улучшение водно-солевого режима почв и пород территорий, на которых проводятся сельскохозяйственные или строительные работ. Различают осушительную и оросительную мелиорацию

В рамках осушительной мелиорации рассмотрим вопросы, связанные с дренажем городских и промышленных территорий, а также с осушением заболоченных и избыточно увлажненных сельскохозяйственных территорий.

Описание методов улучшения качества воды

  1. Основные методы осветления и обесцвечивания
  2. Какие методы обеззараживания применяются?
  3. Обзор специальных способов

Использование вод из открытых природных водоемов в целях питьевого и хозяйственного водоснабжения немыслимо без предварительного улучшения характеристик воды. Для этого проводится предварительная обработка, в результате которой вода избавляется от запаха, привкуса, твердых взвешенных частиц, микроорганизмов и всевозможных примесей.

Основные методы осветления и обесцвечивания

Чтобы вода соответствовала требованиям гигиены, ее обязательно осветляют и обесцвечивают. К основным техникам, повышающим органолептические характеристики воды, относятся отстаивание, фильтрация и коагуляция.

Самый простой способ предварительного очищения воды – отстаивание. Это механический метод очистки, основанный на том, что под действием гравитационных сил плотные частицы металлов и других загрязняющих веществ оседают на дне емкости с водой, а летучие компоненты, такие как хлор, улетучиваются. Неслучайно отстойники являются самым первым местом, куда вода попадает на предприятиях водоочистки. Впрочем, в наши дни данная техника в промышленности используется все реже, в основном ограничиваясь бытовым применением. Если в доме отсутствуют современные установки для очистки, то необходимо набрать воду в любую ёмкость, при этом чем шире будет горлышко резервуара — тем активнее будет проходить испарение летучих компонентов. Спустя 7-8 часов содержимое кастрюли примерно на 2⁄3 переливают в чайник, стараясь не взбалтывать. Оставшуюся снизу жидкость, где скопились загрязнения, выливают.

Подобная операция имеет смысл только в том случае, если воду сперва отстаивают, а только потом кипятят. Если сделать наоборот, хлор и металл из жидкости никуда не денутся. Более того, в процессе нагревания они вступят в реакцию с металлом чайника и оставят на стенках накипь.

Такой способ очистки занимает много сил и времени, к тому же требует постоянного пополнения запасов воды. Кроме того, он не может гарантировать 100% избавления от всех примесей, он только снижает их концентрацию. В этом плане отстаивание существенно проигрывает остальным способам очистки.

Для осуществления предварительной фильтрации поток воды пропускают через микрофибру. В результате весь зоо- и фитопланктон задерживается мембраной, а очищенная вода поступает в систему водоснабжения.

Более эффективным методом очистки считается коагуляция. Преимущество этой техники заключается в том, что она позволяет очистить воду от тех взвешенных частиц, которые не могут быть удалены при помощи фильтрации и отстаивания. Сущность процесса сводится к добавлению в воду коагулянтов, которые вступают в реакцию с присутствующими в воде с солями жесткости. В результате образуются твердые, положительно заряженные частицы в виде тяжелых хлопьев. Под действием собственной тяжести они оседают на дно и увлекают за собой присутствующие взвешенные частицы с отрицательным зарядом. Коагуляционная очистка воды производится быстро, на выходе вода получается прозрачной, а ее вкусовые характеристики и запах существенно улучшаются.

В качестве коагулянта чаще всего используют сульфат алюминия, а для улучшения процесса очистки прибегают к введению высокомолекулярных флокулянтов: это может быть щелочной крахмал, активированная кремниевая кислота, производные акриловой кислоты и некоторые другие синтетические препараты.

При очистке сточных вод используют способ флотации. Техника базируется на том, что крупные частички всегда оседают на дно, а те, что легче воды, всплывают на поверхность. Последние при наполнении емкости пузырьками воздуха, скапливаются в виде пены и снимаются. Флотационный метод позволяет очистить воду от смол, продуктов нефтепереработки, полимерных материалов и донного ила. Он позволяет обеспечить непрерывность процесса очистки со стабильно высоким результатам.

Однако гидрофильные загрязнения таким способом не удаляются. Такая вода не предназначена для дальнейшего питьевого использования.

Какие методы обеззараживания применяются?

Важным этапом обработки воды является уничтожение микроорганизмов, направленное на обеспечение эпидемиологической безопасности. Обычно для этого используют химические реагенты, которые вызывают гибель патогенной микрофлоры, находящейся в воде. Чаще всего используют соединения хлора, реже – йод, перманганат калия, серебро и некоторые соли тяжёлых металлов. Хлорирование на крупных водопроводных станциях выполняется при помощи растворов хлорной извести либо газообразного хлора. Кроме них, могут использоваться такие соединения, как двуокись хлора, гипохлорит натрия или гипохлорит кальция. Бактерицидное действие этих реагентов объясняется особенностями хлорноватистой кислоты. Её молекулы проходят через оболочки бактериальной клетки и воздействуют на клеточные ферменты – таким образом метаболизм микробных клеток нарушается, подавляется их способность к размножению.

Любые химические способы, используемые для обеззараживания, имеют свои недостатки. Большая часть этих веществ ухудшает органолептические характеристики воды. Кроме того, их бактерицидное действие распространяется не на все виды патогенной микрофлоры.

Этого недостатка лишено озонирование. Являясь по своей природе сильным окислителем, озон действует как протоплазматический яд, он поражает жизненно важные ферменты бактерий и приводит к их гибели. Основное преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что в этом случае существенно улучшаются цветовые и вкусовые параметры воды. Озон не оказывает никакого негативного воздействия на кислотность воды и её минеральный состав. Избыток компонента трансформируется в кислород, поэтому остаточный озон не несет никакой опасности для человеческого организма.

В современных условиях разработаны безреагентные физические способы дезинфекции – ультразвуковое и ионообменное, большое распространение получила техника воздействия ультрафиолетом. Для обработки загрязненной жидкости используют аргоно-ртутные лампы низкого давления, а также ртутно-кварцевые лампы. Обеззараживание жидкости происходит довольно быстро – на это уходит не более 2-х минут. В результате воздействия УФ-излучения погибают вегетативные и споровые формы микробов, а также уничтожаются яйца гельминтов и вирусы, стойкие к действию хлорирования. Однако на практике использование бактерицидных ламп не всегда возможно, поскольку эффективность обеззараживания воды снижается при высокой концентрации железа в воде.

В полевых условиях для очистки используют табельные средства и кипячение. Вода закипает при температуре 100 градусов, через 3-5 минут обработки все имеющиеся в ней микроорганизмы погибают, а через полчаса вода становится абсолютно стерильной.

Несмотря на исключительный бактерицидный эффект, для обеззараживания больших объемов воды данный способ не подходит.

Обзор специальных способов

В ситуации, когда вода в том или ином регионе имеет выраженные химические особенности, используются специальные методы улучшения ее качества. Они предназначены для профилактики патологии серьезных заболеваний от её использования.

Осветление воды (предочистка)

  • 2.1. Физико-химические основы и технология коагуляции; организация процесса в осветлителях.
  • 2.2. Обработка воды осаждением — известкование и реагентное умягчение воды.
  • 2.3. Фильтрация воды.
  • 2.1. Физико-химические основы и технология коагуляции; организация процесса в осветлителях

Крупные взвешенные частицы удаляются отстаиванием, мелкие – фильтрацией. Для фильтрующей загрузки используют песок, мраморную крошку, антрацит, сульфоуголь.

При осаждении тонущих в воде загрязняющий частиц под действием силы тяжести оседают на дно резервуара (отстойника), в котором осветляе-мая вода находится в состоянии покоя или медленного движения.

Скорость их осаждения зависит от их размеров, плотности и коэф-фициента сопротивления воды движению частицы.

Для средне- и мелкодисперсных частиц эта скорость с некоторым приближением может определиться формулой Стокса:

где рГ и рж — плотность соответственно взвешенных частиц и воды, кг/м 3 ; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; d –эквивалентный диаметр частицы, м; р – коэффициент динамической вязкости воды, н с/м 2

Для удаления коллоидных и органических веществ воду перед фильтрацией обрабатывают коагулянтом, т. е. веществами, которые способствуют укрупнению взвешенных веществ (сернокислое железо FeCl, и сернокислый алюминий A1JOH).). Эти вещества гидратируются с образованием хлопьев (Л1(ОН), и Fc(OH),). После этого осадок удаляется в осветлителях.

При использовании городской водопроводной воды операции коагуляции и осветления отпадают.

2.1.1 Осветление воды

Осветление воды является первоначальной стадией и имеет целью очистку от взвешенных веществ.

Так как тонкодисперсные и коллоидные частицы плохо поддаются удалению этим способом, то применяют методы укрупнения этих частиц.

Для укрупнения частиц применяется коагуляция воды. Так как коллоидные частицы, обладая электрическим зарядом, отталкиваются друг от друга, то это препятствует их укрупнению. Коллоидные частицы имеют отрицательный заряд, поэтому вводят искусственные коллоидные системы, имеющие положительный заряд. К таким коллоидам относятся гидраты окислов А1(ОН)? и Fe(OH)r Для их получения используют сернокислые соли FeSO* ? 1II2О и Л/?(5О4)3 • 1 %Н,О . Их дозируют в воду в виде растворов, концентрацией 5 – 10%, при этом протекают реакции:

• растворение и электролитическая диссоциация солей:

FeSO, о Fe

  • • образование гидратов окислов:
    • 2АІ І+ + 677,О 2Л/(О/7), + 67/’;
  • • при взаимодействии с растворённым в воде кислородом гидрат закиси железа переходит в гидрат окиси, выпадающий в виде хлопьев:
    • 4 Fe(OII )22+1Н2О -> 4FelOH.

При этом снижается ещё и щелочность за счет разложения бикарбонатов в связи с повышением концентрации ионов Н + :

Если щелочность воды недостаточна для связывания всех ионов Н + , образующихся при коагуляции, то воду подщелачивают (едким натром) во избежание получения кислой воды. Солесо-держание увеличивается за счет образования Na2SO4.

При использовании Л/2(5О4), 18Я2О значение pH должно быть 6,5 – 7,5, т. к. при pH – более 7,5 образуется растворимые алюминаты. При проведении коагуляции совместно с известкованием (pH = 10) следует применять только Fe(SO^)-lH2O или FeCl> -6Н2О (хлорное железо):

Дозировка коагулянта: А12(8ОД – обычно 0,5 – 1,2 мг экв/л; FeSO4 – обычно 0,1 – 0,5 мг экв/л. (Уточняется лабораторным путём при наладке).

В последнее время применяют флокулянт полиакриламид (НАА), который вводится в обрабатываемую воду в виде раствора концентрацией 0,1 – 0,2 %; доза – в пределах 0,5 – 1,5 мг на 100 кг взвешенных веществ.

  • 2.2. Обработка воды осаждением – известкование и реагентное умягчение воды
  • 2.2.1. Известкование воды

Известкование основано на связывании ионов, подлежащих удалению в малорастворимые соединения, осаждаемые в виде шлама.

Основным назначением известкования является удаление из воды связанной или свободной углекислоты, снижение щелочности и сухого остатка с одновременным её умягчением.

При известковании, совмещенной с коагуляцией, достигается обезжелезивание и частичное обескремнивание (на 30 – 40 %).

Для более полного удаления кремния (SiO?) (до 0,8 – 1,5 мг/л) с известью дозируется окись магния (MgO).

При известковании воды (добавлении Са(ОН)2) протекают следующие процессы:

а) удаление свободной углекислоты

б) удаление кальциевой карбонатной жесткости

в) удаление магниевой карбонатной жесткости

MgiJICO ,)2 + 2Ca(OH Mg(QH Ф +2СаСО, I+2НгО.

Дозировка извести устанавливается при наладке в зависимости от исходной воды и требуемого качества обработанной воды. Рекомендуется составлять диаграмму гипотетического состава солей.

Для расчета потребности в извести можно ориентировочно использовать формулы:

• если ССт в + К > Ско>и в – СНЩост , то доза извести

где /С – доза коагулянта, [мг экв/л];

• если коагулянт не дозируется в воду (Q > CIKOfU , – CHCOfOcm ), то

и СО^и.в. НСО^и.в. НСО^ост. 9

если имеет место условие ССаив +К<С11ЩивГ1С^ост , то в воде содержится бикарбонат магния и для его полного осаждения в виде (Mg(OH)2) необходим избыток извести = 0.05 – 0,3 мг экв/л) и

Известь на осаждение коагулянта не используется, достаточно щелочности исходной воды (ССа со знаком «-» ).

2.2.2. Содо-известкование воды

Если Ж > Що, то применяют содо-известкование (увеличивают в воде содержание анионов СО>

и ОН При содо-извест-ковапии воды (Na,CO3 – сода) протекают следующие процессы:

Наличие ОН- приводит к распаду НСОК :

Метод практически нс применяется из-за дефицита соды.

2.2.3. Обработка едким натром

При обработке воды едким натром (добавлении NaOH) протекают следующие процессы:

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 4- +2NaCl.

Образующаяся сода идёт на удаление нскарбонатной кальциевой жесткости, например:

Умягчение осаждением совмещают с коагуляцией.

Образующиеся в результате реакций хлопья коагулянта и шлама осаждают в осветлителях или фильтрованием.

  • 2.3. Фильтрация воды
  • ? А) Фильтры предназначены для механической очистки воды. Конструкции фильтров: безнапорные; напорные. І Іапорньїс: 1) однослойные вертикальные; 2) однослойные горизонтальные; 3) двухпоточные (имеют в середине дренаж); 4) многокамерные (в одном вертикальном корпусе несколько параллельных камер).

В котельных применяют напорные однопоточныс и двухпоточные фильтры, загруженные дробленым антрацитом или кварцевым песком.

Равномерное распределение воды по площади фильтрования обеспечивается двумя способами:

  • 1. Применением нижних дренажных устройств высокого сопротивления (бссподстилочныс, с колпачками или лучевые со щелями);
  • 2. Обеспечением одинакового давления проходящей через фильтр воды при подходе к распределительному устройству (дренажи низкого сопротивления). Равное давление воды создаёт пористая подушка (подстилочный слой) в виде ряда слоёв зернистого материала различной крупности, располагаемых на дренаже и отделяющий его от основной загрузки.

Общая площадь фильтрования: f-°± К Ф

где Q — производительность фильтра по осветлённой воде;

= = 5 – 10 м/ч – скорость фильтрования; b – коэффициент собственных нужд осветлённой воды (для 1 – 2 разовой промывки в сутки h = 1,03 – 1,1).

Площадь фильтрования каждого фильтра:

f = —-, а > 2 штук. а-1

Для очистки фильтра производится взрыхляющая промывка. Ее рекомендуется производить осветлённой водой с применением продувки воздухом.

Расход воды па одну промывку:

где і – интенсивность промывки (10-12 л/(с*м 2 )); t – продолжительность промывки (

1 Іромьівка производится при потере напора 10 – 15 м вод. ст. (0,1 – 0,15 МПа) и зависит от высоты загрузки (0,5 – 1 м) и гранулометрического состава).

Гранулометрический состав определяется по ситовому анализу. Просеивают 100 – 200 г материала через набор сит с разницей калибра 0,25 мм. Остатки на ситах взвешивают, составляют таблицу и строят график (рисунок 2.1), по которому определяют:

  • • средний диаметр зёрен, соответствующий 50 %-му калибру;
  • • коэффициент неоднородности:
  • (2.5)

где JS() и dlQ – диаметр 80 % и 10 % калибров.

Рекомендуется dso = 0,5 – 0,8 мм; кн лянт от насоса дозатора

Перфорированные перегородки для успокоения потока

Продувка (обезвоживается под осадка давлением столба)

Сопла для турбулизации воды и перемешивания с коагулянтом

Ссылка на основную публикацию