Способы кондиционирования воды

Методы кондиционирования воды

Методы улучшения качества воды делятся на основные и специальные. Основные (т.е. обязательные) включают:

а) осветление (устранение мутности) и обесцвечивание (устранение цветности), т.е. улучшение органолептических качеств;

б) обеззараживание – освобождение от патогенных микроорганизмов и вирусов.

Осветление и обесцвечивание воды (очистка) может проводится по двум схемам.

Одна схема включает в себя отстаивание и медленную фильтрацию. Для отстаивания вода пребывает в отстойнике 4-8 часов, за это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси, а затем вода подается на медленные фильтры со скоростью 0,1-0,3 м/час

Достоинства медленных фильтров:

– плавная фильтрация, близкая к естественной;

– отсутствие коагуляции;

– высокий процент (99,9%) задержки бактерий;

– простота устройства и эксплуатации.

Недостатки:

– большой объем сооружений;

– малая производительность (за 1 час пропускают слой воды 10 см.).

Обратите внимание

Вторая схема включает три этапа: коагуляцию, отстаивание и быструю фильтрацию. Для ускорения процессов осветления и обесцвечивания воды перед отстаиванием используют коагуляцию.

Сущность этого процесса состоит в том, что вещества, находящиеся в воде в коллоидном состоянии (гидрозоли), свертываются, образуют хлопья и выпадают в осадок (гидрогели) при соединении с коагулянтом.

Коагулянт – химический реагент, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидных частиц, находящихся в воде и сам образует коллоидный раствор, быстро коагулирующий с образованием хлопьев, выпадающих в осадок.

Благодаря действию коагулянта нейтрализуется заряд коллоидных частиц воды, они перестают взаимно отталкиваться, кинетическое равновесие коллоидного раствора нарушается, частицы теряют способность к диффузии, агломерируются (объединяются) и выпадают в осадок. Хлопья же самого коагулянта адсорбируют коллоидные и мелковзвешенные частицы и, кроме того, опускаясь на дно, механически увлекают за собой более крупную взвесь.

В качестве коагулянта наиболее широко на водопроводах применяют сульфат алюминия (сернокислый глинозем) – Al2(SO4)3х18H2O. Раствор глинозема при добавлении к воде вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния (бикарбонатами) и образует с ними гидрат окиси алюминия в виде студенистых, хлопьевидных сгустков, которые оседают на дно и увлекают за собой муть и частично бактерии.

Успех очистки воды коагуляцией прежде всего зависит от правильной дозировки коагулянта и флокулянта, т.к.

при недостаточном их количестве образуется мало хлопьев и не получится хорошего осветления, при избытке же его последний остается неразложенным и вода приобретает кислый привкус и запах.

Потребная доза коагулянта зависит главным образом от степени бикарбонатной (устранимой) жесткости воды: чем больше в воде бикарбонатов кальция и магния, тем больше требуется сернокислого алюминия.

Важно

Если жесткость воды мала, то при пробном коагулировании перед добавлением раство-ра глинозема подщелачивают воду 0,1% раствором извести (1мг/л СаО), учитывая, что на 1 мл сернокислого глинозема требуется 0,14 мг СаО.

Кроме сульфата алюминия, на водопроводах получили распространение сернокислое и хлорное железо. Эти реагенты особенно пригодны для удаления мути и окраски растительного происхождения, а также для коагуляции воды при низкой температуре (зимнее время).

Лабораторный контроль за коагуляцией воды на водопроводе, помимо постановки реакции опытной коагуляции (т.е.

установки дозы коагулянта – то его наименьшее количество в мл, которое требуется для осветления и обесцвечивания 1 л воды до соответствия гигиеническим требованиям), предусматривает систематическую проверку прозрачности, цветности обрабатываемой воды, ее щелочности, а также возможного изменения при стоянии (так называемая “отлежка”).

Для этого воду, прошедшую обработку, выдерживают в цилиндре в течение 24 часов и наблюдают за появлением хлопьев и осадка (вторичная коагуляция). При наличии “отлежки” целесообразно после осаждения хлопьев определить в воде присутствие остаточного алюминия (не более 0,5 мг/л) и железа (не более 0,3 мг/л).

После коагулирования и отстаивания вода подается на быстрые фильтры. На быстрых фильтрах очищенную воду напускают снизу и отчасти сверху. Вместо биологической пленки медленных фильтров здесь после промывки в несколько минут образуется пленка из мелких хлопьев коагулянта, не осевших в отстойнике.

Достоинства скорых фильтров:

– производительность в 50 раз больше, чем медленных (за час пропускают столб воды 5-6 м) со скоростью 5 – 8 м/час.

– уменьшается площадь, объем и стоимость сооружений;

– очистка фильтров механическая.

Недостатки:

– быстро засоряются и требуют очистки 1-2 раза в сутки;

– эффективность фильтров по задержанию бактерий лишь около 95%;

– требуют предварительной коагуляции воды.

Для обеззараживания воды применяют механические (фильтрование), физические (кипячение, УФ-облучение, ультразвук,- излучение УВЧ-волны) и химические (хлорирование, озонирование, олигодинамическое действие солей тяжелых металлов, окислители) методы.

Наиболее широко используемые методы обеззараживания воды на речных водопроводах – озонирование и различные модификации хлорирования. Основными способами хлорирования воды являются:

– хлорирование нормальными дозами;

– хлорирование с добавлением различных веществ (с преаммонизацией);

– гиперхлорирование (повышенные дозы хлора).

Основой хлорирования нормальными дозами является выбор такой рабочей дозы активного хлора, которая после 30-минутного контакта с водой обеспечивала бы наличие 0,3-0,5 м/л активного хлора в воде.

Преимуществами метода является малый расход (экономическая рентабельность) препаратов, относительно небольшое влияние их на органолептические свойства воды, вследствие чего вода может употребляться без последующей обработки (дехлорирования).

Совет

Недостатками метода является сложность выбора рабочей дозы хлора и возможность появления в хлорированной воде хлорфенольного запаха.

На городских водопроводах чаще применяется хлорирование после фильтрации, но иногда вносят некоторое количество хлора до обработки, чтобы вода, пройдя насосы второ-го подъема, содержала не менее 0,3-0,5 мг/л остаточного хлора.

Гиперхлорирование применяется, главным образом, когда ограничен выбор водоисточников и иногда приходится использовать воду низкого качества. Сущность метода заключается в том, что в воду вносится повышенное количество активного хлора в расчете на последующее дехлорирование.

Доза активного хлора выбирается в зависимости от свойств воды (мутность, цветность), характера, степени благоустройства водоисточника и от эпидемиологической обстановки. В большинстве случаев она равна 10-30 мг/л. Преимущества гиперхлорирования:

– надежный эффект обеззараживания даже мутных и окрашенных вод, а также вод, содержащих аммиак;

– сокращение времени обеззараживания до 10-15 минут;

– упрощение техники хлорирования (не определяют хлорпотребность воды);

– дезодорация воды (устранение привкусов и запахов, обусловленных присутстви-ем сероводорода, а также разлагающихся веществ растительного и животного происхождения);

– разрушение некоторых токсических веществ;

– уничтожение споровых форм патогенных микроорганизмов при длительном контакте (до 2 часов) и дозе активного хлора 100-150 мг/л и более;

– улучшение условий протекания коагуляции.

К недостаткам метода следует отнести необходимость дополнительной обработки воды – дехлорирование, повышенный расход хлора и его препаратов, необходимость соблюдать меры предосторожности при работе с концентрированными растворами хлорной извести в связи с возможностью острого отравления.

При санитарном надзоре за хлорированием воды необходимо контролировать:

– содержание активного хлора в хлорной извести или других хлорсодержащих препаратах;

– правильность дозировки хлора при обеззараживании воды (хлорпотребность);

– эффективность хлорирования по остаточному свободному и связанному (хлорпоглощаемость) хлору;

– результаты бактериологического анализа воды.

При обеззараживании воды свободным хлором время его контакта с водой должно составлять не менее 30 мин, связанным хлором – не менее 60 мин. Контроль за содержанием остаточного хлора производится перед подачей воды в распределительную сеть. При одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора их общая концентрация не должна превышать 1,2 мг/л.

С учетом классификации состава воды, утвержденной ГОСТом 2761-84, очистка воды может производиться с использованием пяти принципиально отличных схем:

1) естественное отстаивание воды с последующим фильтрованием через медленно действующие песчаные фильтры (производительность водопровода до 1000 м3 в сутки при цветности не более 50, а мутности не более 20 мг/л);

2) коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на быстродействующих фильтрах разных конструкций (неограниченная производительность водопровода при цветности не более 200, мутности – 1500 мг/л);

3) коагуляция и фильтрование воды через контактные осветлители (любая производительность водопровода при цветности не более 120, а мутности – 1500 мг/л);

Обратите внимание

4) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на осветлителях (любая производительность водопровода при цветности воды не более 200, мутности 1500 мг/л и количества планктона 100000 кл/см3);

5) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, двухступенчатое отстаивание для высокомутной воды, фильтрация воды на скорых фильтрах или контактных осветлителях, применение окислителей и сорбентов для устранения запахов и более эффективное обеззараживание (любая производительность водопровода при цветности до 200, мутности 10000 мг/л, запахе 4 балла).

В соответствии с классом качества воды в источнике предусматриваются ГОСТом 2761-84 и методы ее улучшения.

Подземные источники:

I класс – хотя вода и не требует улучшения качества, однако при организации водоснабжения предусматривают строительство сооружений для ее возможного обеззараживания.

II класс – доведение воды до гигиенических нормативов аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием.

III класс – для ее очистки требуются более сложные системы обработки – применение специальных аэраторов или окислителей перед фильтрованием, использование контактно-сорбционной коагуляции.

Поверхностные источники:

I класс – применяют фильтрацию без коагуляции или с применением малых доз коагулянта и обеззараживание.

II класс – коагулирование с последующим отстаиванием (или осветление во взвешенном слое осадка) и фильтрование, коагулирование с последующим двухступенчатым фильтрованием, контактное осветление, обеззараживание; для удаления планктона – микрофильтрование.

III класс – помимо традиционных схем и методов очистки, требуется дополнительная обработка. Для устранения мутности воды – дополнительная ступень отстаивания, запаха – применение окислителей и сорбентов, бактериальной загрязненности – более эффективное обеззараживание.

Специальные методы улучшения качества воды.

Важно

Эти методы включают в себя такие приемы, как дезодорация, обезжелезивание, умягчение, опреснение, обесфторивание, дезактивация воды. Наиболее современной схемой при проведении специальных методов является использование фильтрации воды через соответствующие ионообменные смолы на ионообменных установках.

Особое внимание уделяют фторированию воды как наиболее эффективному методу профилактики кариеса.

Для фторирования воды используют следующие реагенты: 1) фторид натрия; 2) кремнефтористый натрий; 3) кремнефтористый аммоний; 4) фторид-бифторид аммония; 5) кремнефтористую и фтороводородную кислоты.

Все перечисленные реагенты обладают почти одинаковыми противокариозными свойствами, поэтому выбор реагента зависит преимущественно от экономических и технических условий, а также от мощности водопровода.

Фтор следует вводить в воду после очистных сооружений, т.к. процессы очистки снижают его содержание в воде. Поэтому на артезианских водопроводах, где вода не подвергается обработке, фторреагент вводят в резервуар чистой воды; на речных водопроводах – после фильтрования до или после хлорирования.

Кроме того, кремний фтористый аммоний и фторид аммония, а также фторид-бифторид аммония, реагируя с активным хлором, образуют хлорамины, поэтому аммонийсодержащие реагенты надо вводить в воду через 30 мин после хлорирования.

Концентрация фтор-иона в воде должна быть оптимальной для данного климатического района в соответствии с СанПиНом 2.1.4.559-96г.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s2722t10.html

Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом.

Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности.

Читайте также:  Блоки для вентиляции

В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов.

Совет

Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу важнейших ее качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозионная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

где рНs – это рН равновесного раствора, насыщенного карбонатом кальция; рНs определяется расчетным путем или по номограмме.

Коррозионная активность воды, т. е. ее агрессивность по отношению к металлам, проявляется, когда индекс стабильности J является отрицательной величиной (J1), то на стенках начинается отложение карбоната кальция. Вода, которая используется в качестве теплоносителя, должна иметь индекс стабильности J, близкий к 0.

Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность или карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты.

Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок. Для их удаления используются различные рассмотренные выше химические методы.

Для систем, работающих при невысоких параметрах теплоносителя, предлагаются физические и химические методы, которые позволяют предотвратить выпадение осадков на поверхностях теплообмена без химического умягчения воды. Эти методы приводят к связыванию солей жесткости в кристаллические структуры, не имеющие адгезии к поверхностям теплообмена, и остающиеся в растворе.

Физическое воздействие – это магнитная и радиоволновая обработка воды.

Обратите внимание

В последние несколько десятилетий в России и за рубежом активно пропагандируется применение магнитной обработки воды для парогенераторов низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах.

Сторонники этого метода водоподготовки указывают на простоту, дешевизну, безопасность и безреагентность такого метода обработки воды. Магнитная обработка воды заключается в пропускании потока воды через магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом или электромагнитом, перпендикулярно магнитным силовым линиям. Скорость потока воды может составлять 1–3 м/с.

Механизм взаимодействия магнитного поля с водой и растворенными солями окончательно не определен. Считается, что под воздействием поля происходят поляризационные процессы с диполями воды и ионами солей, которые приводят к формированию центров кристаллизации и образованию кристаллических взвесей солей жесткости не на теплообменных поверхностях, а в объеме раствора.

В результате вместо твердой накипи в воде появляется тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Более того, происходит растворение образовавшихся ранее отложений. На практике эффект магнитной обработки зачастую проявляется только в первый период эксплуатации. Затем происходит «привыкание» воды. Считается, что свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания питательной воды, необходимо омагничивать всю воду, циркулирующую в системе. Омагничивание применяют, если:

  • вода подогревается до температуры не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость воды не превышает 9 мг-экв/л;
  • содержание растворенного кислорода в воде не более 3 мг/л, а сумма хлоридов и сульфатов не более 50 мг/л;
  • содержание двухвалентного железа в воде не превышает 0,3 мг/л.

В 90-х годах прошлого века появились аппараты для радиочастотной обработки воды. В таких аппаратах на воду воздействует высокочастотное излучение, создаваемое специальным генератором и изменяющееся по заданной программе. Передача энергии в воду происходит посредством излучателей, которые представляют собой несколько витков провода, намотанных на трубопровод.

Механизм действия аналогичен магнитному воздействию – соли жесткости переводятся в нерастворимую кристаллическую фазу, которая взвешена в потоке воды. Разработчики приборов уверяют, что отсутствует эффект «привыкания», а также рекомендуют применять такую воду для питьевых целей.

Не оспаривая наличия некоторого эффекта физического воздействия на воду, можно отметить, что отсутствует надежная статистика реальной эффективности таких методов. Данные разных авторов очень сильно различаются.

Химическая обработка заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прикипают к греющим поверхностям. Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования, и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы.

К реагентам, которые связывают соли жесткости в малорастворимые соединения, прежде всего относятся различные фосфаты. В промышленности применяются: тринатрийфосфат Na3PO4 , динатрийфосфат Na2HPO4, мононатрийфосфат NaH2PO4, гексаметафосфат Na2[Na4(PO4)6], триполифосфат Na5P3O10.

В результате реакций растворенных солей кальция и магния с ними образуются мелкокристаллические фосфаты кальция и магния, которые оказываются взвешенными в слое воды.

Реакцию образования гидроксилапатита можно представить уравнением: 10Ca2(+) + 6PO4(3–) + 2OH(–) = 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2, которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо не только наличие анионов PO4(3–) , но и щелочной среды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды используются различные вышеперечисленные фосфаты.

В результате гидролиза всех фосфатных солей образуется раствор тринатрийфосфата, диссоциирующий затем до анионов PO4(3–). Например, гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO4)6] реагирует по реакции: Na2[Na4(PO4)6] + NaOH = Na3PO4 + H2O. Следует отметить, что в максимальной концентрации PO4(3–) содержится в гексаметафосфате натрия.

Важно

При добавлении фосфатов в количестве меньшем, чем содержание Ca, Mg и Fe, образуются труднорастворимые фосфатные комплексы этих элементов. Они образуют на внутренних стенках трубопроводов плотную пленку, которая предотвращает непосредственное соприкосновение воды с металлом, защищая его от коррозии.

Фосфатирование позволяет допускать повышенную щелочность воды без выпадения осадков карбонатов кальция. Близким по методу воздействия обладает широко рекламируемый метод «Гидро-Икс» разработки датской фирмы «Hydro-X».

Предлагаемый ей раствор имеет в своем составе щелочь для регулировки значения рН, тринатрийфосфат Na3PO4 и шесть органических соединений, которые способствуют выделению солей кальция и магния и стабилизации образовавшихся микрочастиц, поглощают кислород и создают защитный слой на теплообменных поверхностях.

При обработке воды раствором «Гидро-Икс» количество базовых веществ – щелочи и тринатрийфосфата, – по утверждению разработчиков, на порядок меньше стехиометрического. Количество раствора «Гидро-Икс» при постоянной дозировке составляет примерно 0,2 л на 1 м3 добавочной воды и 0,04 л на 1 м3 конденсата.

При использовании в качестве добавочной умягченной воды, постоянная дозировка составляет 0,04 л на 1 м3 добавочной воды и конденсата. Однако, по данным отечественных исследователей, основным действующим веществом является щелочь, количество которой близко к стехиометрическому количеству.

Следует отметить, что все описанные выше методы требуют удаления образующихся взвесей путем продувки системы или фильтрации теплоносителя. К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, стабилизирующих насыщенные растворы солей, таких как кислоты и различные комплексоны. Добавление кислоты в воду приводит к переходу карбонатной жесткости в некарбонатную: Ca(HCO3)2 + H2SO4 =CaSO4 + 2H2O + 2CO2. При этом CaSO4 имеет большую растворимость, чем Ca(HCO3)2, а растворенная углекислота предотвращает нарушение карбонатного равновесия. Кислота должна вводиться в стехиометрическом количестве. При ее недостатке возможно выпадение осадка, а при избытке – увеличение коррозии оборудования. В современных установках целесообразно подавать приготовленный раствор кислоты насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования или дозирования по поддержанию стабильного значения величины рН (см. ниже). Комплексонами называют группу органических соединений, которые способны образовывать устойчивые комплексные соединения с катионами металлов. В водоподготовке для теплоэнергетики комплексоны применяются для решения ряда задач:

  • стабилизации растворенных в воде соединений солей жесткости и железа для предотвращения их распада и образования осадков накипи;
  • ингибирования коррозии металлического оборудования;
  • удаления отложений накипи и продуктов коррозии с поверхностей теплообменного оборудования.

Классическим примером комплексона, используемого в водоподготовке для теплоэнергетики, является трилон Б – двузамещенная натриевая соль ЭДТА. Он образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и др. комплексообразователями. Для полного связывания 1 мг-экв солей жесткости расход трилона Б составляет 168 мг, на
1 мг железа – 6 мг, на 1 мг меди – 2,7 мг. Трилонирование как технологический процесс не получило широкого распространения в водоподготовке из-за высокой стоимости трилона Б. В настоящее время на рынке предлагается широчайший ассортимент комплексонов, пригодных для самых разных условий, как импортного, так и отечественного производства – Аминаты, ИОМСы. Их основой являются производные органической фосфоновой кислоты, например, оксиэтилиденфосфоновой кислоты – ОЭДФ. Особенностью фосфорорганических комплексонов является их способность даже при малых концентрациях тормозить образование кристаллов карбонатов солей жесткости и предотвращать образование накипи. При этом соединения ОЭДФ с некоторыми металлами являются активными ингибиторами коррозии углеродистых сталей. Поскольку количество вносимого комплексона незначительно (1–5 мг на л подпиточной воды), расходы на такую обработку существенно меньше, чем при умягчении воды. По термической устойчивости комплексоны могут применятся до температуры 130 °С. Они могут быть эффективно использованы для водоподготовки отопительных систем, малой энергетики, тепловых сетей и котлов с соответствующими параметрами пара.

 

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Удалению вредных загрязнений воды посвящены все предыдущие разделы. Одновременно с вредными из воды могут извлекаться и полезные для организма вещества.

Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли. Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода. Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов.

Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы. Их растворение происходит до прихода системы в стабильное состояние, т. е. насыщения ее солями жесткости до уровня, соответствующего имеющемуся солесодержанию и рН.

Кондиционирование воды путем добавления необходимых солей производится методом дозирования их раствора в поток воды. Так, концентрация фтора в воде должна находиться в интервале от 0,7 до 1,2 мг/л. При концентрации меньшей, чем 0,5 мг/л, необходимо вводить реагенты, содержащие фтор в высокой концентрации; при большей – удалять из воды избыточный фтор.

Совет

В качестве таких реагентов применяют фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый калий, кремнефтористый аммоний, фтористый кальций. Следует отметить, что все эти вещества являются ядами. В современных установках целесообразно вводить приготовленный раствор реагента насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования (см.

ниже). Другим путем, используемым для систем с малой производительностью, является применение специальных ионообменных смол, имеющих в своем составе фтор или йод. При контакте с водой происходит медленное выделение этих компонентов. ОАО НИИПМ производит в ограниченном количестве такие материалы: катионит-фторатор КУ-фторатор и бактерицидный анионит БА-1, содержащий йод.

Недостатками этих продуктов наряду с высокой ценой является неравномерность выделения полезного компонента в воду и, в результате, непредсказуемость его концентрации.

 

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной.

Читайте также:  Разновидности сплит-систем кондиционирования

Поскольку щелочность воды определяется, как количество 0,1 н соляной кислоты, необходимой для титрования по метилоранжу, наиболее простым способом ее корректировки является введение в воду необходимого количества кислоты. Могут быть использованы различные кислоты, допущенные для применения в пищевой промышленности.

Доступных приборов непосредственного автоматического контроля щелочности нет. Поэтому возможно два варианта: контроль рН после смешения и пропорциональное дозирование. Типичная зависимость рН от щелочности представлена на рисунке. Для каждого состава воды она индивидуальна. Выбрав контрольные точки, определяют режим работы дозирующего насоса.

Более дешева и проста система дозирования пропорционально расходу воды.

Источник: http://www.mediana-filter.ru/water_conditioning.html

Кондиционирование воды позволяет значительно улучшить ее основные свойства

Жизнь человека немыслима без воды. Долговое время существовало мнение, что идеальная вода для употребления человеком – природная вода. Однако реалии современной жизни позволяют считать этот мнение ошибочным, так как чтобы натуральная природная вода была безопасной и полезной для здоровья человека, ее нужно предварительно подвергнуть тщательной очистке и обработке.

Вода, используемая для питья и приготовления пищи, должна обладать определенными свойствами и химическим составом.

Часто недостаточно просто избавить воду от токсичных веществ, бактерий и микроорганизмов, нужно обеспечить присутствие в составе воды полезных веществ в заданном количестве, поддержать необходимый уровень pH и щелочности.

Такое требование справедливо не только для питьевой воды, но и для воды, применяемой в различных областях. Например, в энергетической промышленности нужно обеспечить такой состав примесей в воде, которые будут препятствовать образованию накипи и не будут вызывать коррозию металлов.

Процесс доведения параметров состава воды до заданных величин называют кондиционированием воды. Кондиционирование воды обычно включает в себя ряд операций, позволяющих очистить воду от загрязнений и ввести необходимые реагенты.

Вода из природных источников не идеальна по своему составу. С одной стороны, она может содержать различные патогенные вещества, с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одной водоочистки становится недостаточно.

Кроме того, при очистке вместе с вредными веществами из воды могут вымываться и полезные для организма вещества. Чтобы восполнить этот недостаток, проводят кондиционирование воды – в нее искусственно вводят недостающие соли для достижения необходимого солевого состава.

Как правило, основными вводимыми солями являются фтор и йод. Еще одним условием пригодной к употреблению воды должна быть стабильность. Стабильной называют такую воду, химический состав которой позволяет избежать коррозии металла и выделения на поверхности металла осадков карбоната кальция.

Требование стабильности обусловлено тем, что в противном случае при проходе через трубопровод вода может оказаться загрязненной продуктами коррозии.

Обратите внимание

Вода отличается в разных регионах по своим химическим и органолептическим свойствам. Основными показателями при проведении химического анализа считают показатели жесткости, кислотности, содержания примесей.

Жесткость воды характеризуется присутствием в ней кальция и магния. Жесткость воды различается в разных регионах. Но в любом случае жесткая вода создает ряд проблем.

Наиболее известные среди них – налет на посуде, нагревательных элементах посудомоечных и стиральных машин, кранах; жесткая вода препятствует пенообразованию, в результате значительно ухудшаются моющие свойства мыла и стирального порошка. Кроме того, жесткая вода способна изменить вкус приготовляемых блюд.

Для решения описанной проблемы обычно используют безреагентное умягчение воды или с использованием специальных веществ-реагентов, которые удаляют соли жесткости из воды.

Железо в воде способствует образованию желтых пятен на одежде и сантехнических приборах. Оно отрицательно влияет на вкус приготовляемой пищи. Для решения данной проблемы обычно используют умягчители воды, если же концентрация железа в воде высока, то применяют фильтры-обезжелезиватели.

Кислотность воды играет также немаловажную роль. Кислая вода способна вызвать коррозию труб, сантехнического оборудования, водонагревателей и других водопотребляющих устройств.

для определения уровня кислотности воды проводят специальных химический анализ. Чем выше уровень полученного pH, тем кислее вода.

Установка фильтра-нейтрализатора или дозирующего насоса позволит поддерживать в норме уровень кислотности воды.

Важно

Осадок в воде – это взвесь инородных мелких частиц в воде, чаще всего они представляют собой ил или глину. Если содержание взвеси в воде значительно, то это приводит к помутнению воды. Для осветления воды и устранения взвеси используют осадочный фильтр или фильтр механической очистки.

Кондиционирование воды помогает справиться с четырьмя основными проблемами:

  1. помогает снизить жесткость воды;
  2. снижает уровень железа в воде;
  3. нормализует кислотность;
  4. помогает избежать возникновения осадка.

Источник: http://www.bwt.ru/useful-info/1075/

Кондиционирование воды

Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов, должна обладать определенными свойствами и химическим составом.

Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности.

В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов.

Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса параметров называют кондиционированием.

Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу ее важных качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозийная активность.Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

Совет

Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность и карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты.

Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок. Для их удаления используются различные методы.

К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, т.н. химическая обработка.Химическая обработка воды заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прилипают к греющим поверхностям.

Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования (фосфаты и пр.), и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы (кислоты, комплексоны и пр.).

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одновременно с вредными загрязнениями могут извлекаться и полезные для организма вещества.

Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли.Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода.Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов.

Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы или методами дозирования необходимых компонентов.

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности.

Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной, поэтому в воду вводится кислота, допущенная для применения в пищевой промышленности. Параллельно ведется контроль рН.

Другими путями контролируемого уменьшения щелочности являются: умягчение воды на слабокислотном катионите, Na-H-катионирование, обессоливание обратным осмосом или нанофильтрация, которые описаны выше.

В производстве пива требования к составу воды противоречивы, например, необходимо иметь достаточное количество солей кальция при отсутствии магния. Обычными способами селективно извлечь магний невозможно, поэтому часто используют метод обессоливания воды с последующим вводом необходимых реагентов.

Источник: http://armbur.ru/konditsionirovanie-vody

Что такое «питьевая вода» и какой она бывает?

Что такое «питьевая вода» и какой она бывает?

Существует множество определений понятия «питьевая вода». Однако, все они страдают определённой условностью.

Нечёткость и неоднозначность  трактовок рассматриваемого понятия вызывают ряд проблем  социального, экономического и даже политического характера, поскольку качественная природная  вода превращается в важнейший стратегический ресурс, наличие которого становится непременным условием устойчивого развития.

Любая используемая человеком вода, в том числе питьевая  в своей основе является природной, поскольку изначально получается из природных источников. Искусственно синтезированная  вода для питьевых целей не пригодна, объёмы её производства ничтожны, затраты на получение колоссальны.

По степени изменённости состава и свойств используемой питьевой воды по сравнению с изначальным природным выделяются два вида питьевой воды – натуральная и подготовленная.

                       Питьевая вода, полученная непосредственно из высококачественных природных водоисточников  без применения методов водоподготовки, изменяющих её естественный химический состав и физические свойства и  изначально  соответствующая установленным к питьевой воде требованиям,  может быть условно  названа «натуральной питьевой водой». Натуральными могут быть признаны артезианские, грунтовые, родниковые, ледниковые, речные, озёрные, атмосферные и прочие виды природной  питьевой воды, не проходящие указанную выше подготовку.

Вода, качество которой на уровне питьевого может быть достигнуто лишь после соответствующей водоподготовки, в результате которой    изменяются её первоначальные состав и свойства может быть названа «подготовленной питьевой водой». Выделяются следующие основные виды подготовленной водыочищенная, доочищенная, кондиционированная и смешанная.

Очищенная питьевая  вода, как следует из самого названия, получается путём её очистки, проводимой с целью снижения избыточного содержания в воде вредных веществ и микроорганизмов. Способов, методов и установок по очистке огромное множество. Их выбор определяется  исходя из начального и требуемого качества очищаемой воды и экономических возможностей.
Предварительно очищенная питьевая вода, прошедшая повторную очистку (доочистку) с целью дальнейшего улучшения её качественных показателей, называется доочищенной питьевой водой. На практике под «дочищенной»  наиболее часто понимается вода, полученная на локальных водоочистных установках в системах централизованного водоснабжения, либо в бытовых водоочистных  устройствах, где предварительно очищенная на головных сооружениях водопровода природная вода, очищается повторно. Теоретически число ступеней очистки (доочистки) воды неограниченно и определяется требованиями к получаемой воде, техническими возможностями водоочистных устройств и экономическими соображениями.
Кондиционированная питьевая вода – это, вода, в которой искусственно повышается концентрация тех или иных веществ (например,путём добавления йод и-или фторсодержащих веществ) с целью достижения установленных для них значений нормативных показателей.

Обратите внимание

Питьевая вода смешанного вида получается путём комбинирования при её подготовке методов очистки, доочистки и кондиционирования.

Наиболее ярким примером подготовленной воды смешанного вида является бутылированная  питьевая вода высшей (по российским нормативам) категории качества. В природе, как отмечает учёный-гидролог В.В.Мороков  вода с таким составом и свойствами  до сих пор не обнаружена.

С точки зрения непосредственного места нахождения питьевой воды и получения её потребителями могут быть выделены:

Читайте также:  Сколько потребляет кондиционер

 -питьевая вода в системах питьевого водоснабжения (централизованных, нецентрализованных, автономных, в системах питьевого водоснабжения на транспорте и пр.);

-питьевая вода, полученная с помощью бытовых водоочистных устройств;

– питьевая вода, расфасованная в ёмкости (бутыли, контейнеры, пакеты).

В особую категорию могут быть выделены питьевые минеральные воды, в том числе бутылированные.

Очевидно, что  качество любой воды может оцениваться лишь применительно к конкретным  видам  её использования (водопользования), число которых огромно.

Вода вполне пригодная для полива сельхозкультур или рыбохозяйственных целей, может полностью вывести из строя системы  выработки пара и охлаждения оборудования на тепловых электростанциях. Вода, с успехом используемая во многих отраслях промышленного производства, как правило, не пригодна для питья.

  
Под гигиеническими нормативами  качества питьевой воды в ГОСТе Р 52109-2003 подразумевается «совокупность научно обоснованных и установленных санитарными правилами предельно допустимых значений показателей органолептических свойств, эпидемиологической и радиационной безопасности, содержания химических веществ и микроорганизмов в питьевой воде, гарантирующих безопасность и безвредность питьевой воды для жизни и здоровья человека независимо от продолжительности ее использования».

Обеспечение  нормативных  показателей качества любой, в том числе питьевой воды сопряжено с определёнными, зачастую значительными  затратами. Поэтому сами нормативы качества воды  в значительной  степени обусловлены общеэкономическими, региональными и технологическими  возможностями их достижения и устанавливаются дифференцированно для различных систем водообеспечения. 

Качество непосредственно питьевой воды также нормируется применительно к существующей (проектируемой) системе водоснабжения, либо конкретному способу обеспечения водой.

При этом нормативы качества устанавливаются дифференцированно  для   питьевой воды в системах питьевого водоснабжения, питьевой воды, расфасованной в емкости.

Далее, эти нормативы конкретизируются по видам систем водоснабжения (централизованные и нецентрализованные),  по категориям расфасованной воды (первая и высшая) и условиям использования воды (аварийные ,чрезвычайные и др.).

Поэтому, хотя речь во всех случаях идёт о питьевой воде (т.е. воде пригодной непосредственно для питья и приготовления пищевых продуктов), следует  иметь ввиду, что требования к её качеству   в различных системах водоснабжения и условиях  различны.

Важно


Наиболее строгие критерии и нормативы качества установлены для расфасованных питьевых вод. Наименее строгие – для воды  нецентрализованного водоснабжения. Промежуточное положение по строгости устанавливаемых критериев и нормативов качества занимает питьевая вода в системах централизованного водоснабжения.

 Для  периодов чрезвычайных ситуаций разработаны и  могут вводиться  особые требования к качеству питьевой воды.

Из многих определений питьевой воды, в том числе приводимых в  нормативных документах, следует, что питьевая вода помимо прямого предназначения должна удовлетворять бытовые потребности человека.

Следствием этого является, в частности,  продолжающееся воспроизводство систем централизованного хозяйственно- питьевого водоснабжения с использованием огромных объёмов воды питьевого (либо близкого к нему) качества не столько  для  питья, приготовления пищи и целей личной гигиены, сколько  для хозяйственно-бытовых  нужд, включая  разбавление  и отведение  отходов жизнедеятельности  населения,  для удовлетворения которых  не требуется вода  питьевого качества.

С учётом приведённых соображений, наиболее разумным на наш взгляд,  является определение понятия «питьевая вода», предложенное основателем и научным руководителем  компании ООО «Питьевая вода»,  академиком РЭА, д.г.н.  В.В.Мороковым:

«Питьевая вода –это  вода в естественном состоянии или после подготовки, пригодная непосредственно для питья, а также  приготовления пищевых продуктов, в том числе напитков, детского питания и пищевого льда, качество которой не превышает  допустимые гигиенические требования, установленные для используемой системы питьевого водообеспечения.

 (по материалам сайта www. pitvoda.ru  http//:питьеваявода.рф)

Источник: http://voda-pribor.ru/?id=52

Специальные методы кондиционирования подземных вод

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

5.3.

Специальные методы кондиционирования подземных вод

5.3.1. Удаление марганца .и железа

Ряд подземных вод характеризуется одновременно наличием железа и марганца, поэтому зачастую возникает необходимость их обезжелезивания и деманганации.

Выбор технологии очистки зависит от природы соединений железа и марганца, их концентрации, щелочности, окисляемости, рН воды и других показателей.

Железо и марганец присутствуют в природных водах в форме минеральных или органических соединений гуминовых или некоторых жирных кислот. Во втором случае это воды с повышенной окисляемостью, имеющие агрессивный характер. Железо- и марганоорганические комплексы создают условия для развития маргано- и ферробактерий со всеми вытекающими негативными последствиями.

С позиций технологии водоподготовки всегда имеется различие между способами улучшения качества подземных вод при наличии железа и марганца в минеральной или органической форме.

При их минеральном происхождении обычно применяются безреагентные технологии, при органическом происхождении — обработка требует использования реагентов, что более сложно и трудоемко, сопряжено со значительными капитальными и эксплуатационными затратами.

Если железо и марганец присутствуют в воде в растворимой форме, то для выбора технологии важно знать бикарбонатную щелочность воды, которая влияет на процесс десорбции оксида углерода и оксидации железа (П) и марганца (П) и является главенствующим фактором при выборе технологии. Наиболее благоприятные условия для удаления железа и марганца создаются при карбонатной щелочности, равной общей и составляющей не менее 1,35 мг-экв/л

Концентрация ионов водорода в воде и ее кислая или щелочная реакция определяют действие воды как растворителя, поэтому значение рН играет важную роль в осаждении гидроксидов.

Совет

Значение рН исходной воды влияет и на способность фильтрующего материала задерживать железо и марганец. При повышении рН эта способность возрастает, что объясняется изменением дзета-потенциала поверхности зерен загрузки.

Присутствующие в воде органические вещества оказывают негативное влияние на процессы удаления железа и марганца в тех случаях, когда их количество, определяемое перманганатной окисляемостью, свыше 6,5 мг/л. При обработке воды фильтрованием они могут образовывать желатиновые пленки на зернах” фильтрующей загрузки, что затрудняет процессы адсорбции и хемосорбции.

Трансформация железа и марганца в органическую, восстановительную минеральную и окисленную минеральную форму обусловлена деятельностью маргано- и ферробактерий, а оксидация железа и марганца в кислой среде может происходить химически только при их вмешательстве. Присутствие в воде ферро- и марганобактерий указывает на восстановительное состояние системы и свидетельствует о необходимости обработки воды сильным окислителем перед ее фильтрованием.

При выборе технологии удаления железа и марганца следует также учитывать присутствие в воде аммиака, нитратов и нитритов, так как необходимое количество окислителя для оксидации железа (П) и марганца (П) возрастает при наличии в обрабатываемой воде аммиака.

Руководствуясь результатами анализа основных факторов, влияющих на процессы удаления железа и марганца, и экспериментальными данными, предлагается ряд методов удаления железа и марганца, в том числе такие:

– упрощенная аэрация с одноступенчатым фильтрованием;

– глубокая аэрация и фильтрование либо двойная аэрация и двойное фильтрование;

– глубокая аэрация, обработка сильным окислителем, фильтрование, стабилизация;

– известкование с коагулированием, напорная флотация и фильтрование либо аэрация, известкование с коагулированием, отстаивание в тонком слое и фильтрование.

Возможно также применение и других методов удаления железа и марганца.

5.3.2. Удаление сероводорода

В некоторых случаях подземные воды содержат избыточные концентрации сероводорода. Для его удаления применяют различные конструкции дегазаторов с использованием методов пенной дегазации, барботирования воздухом, вакуумной дегазации с подогревом и без подогрева воды и др.

Наибольшее распространение получил метод удаления сероводорода аэрированием. В ряде случаев для более полного удаления сероводорода аэрирование сопровождается подкислением воды до рН < 5 с последующей стабилизацией очищенной воды ее подщелачиванием.

Наиболее эффективными, получившими распространение на станциях большой производительности, являются химические методы — хлорирование, применение перманганата калия, озонирование.

Обратите внимание

Возможно применение фильтрования воды через модифицированную загрузку. При этом удаление сероводорода осуществляется при адсорбции ионов сероводородных соединений на зернах фильтрующей загрузки.

Модификация песчаной загрузки состоит в том, что ее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса и перманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чего на поверхности зерен кварцевого песка при рН среды 6—9 образуется пленка, в составе которой имеется гидроксид железа и диоксид марганца.

Кроме химических способов окисления сероводорода, используют и биохимический метод, при котором в окислении сульфидных вод принимают участие серобактерии, встречающиеся в серных источниках и стоячих водах. Для массового развития серобактерий необходимы сероводород и кислород.

5.3.3. Обесфторивание воды

Для дефторирования воды используют ряд методов, которые можно подразделить на следующие.

Наибольшее распространение получило обесфторивание воды сульфатом алюминия. Технологическая схема в этом случае включает вертикальный смеситель, осветлитель со взвешенным осадком или отстойник с тонкослойными модулями и скорые осветлительные фильтры.

Технологическая схема обесфторивания воды путем ее фильтрования через алюмомодифицированную загрузку клиноптилолита состоит из скорых фильтров, загруженных модифицированным клиноптилолитом. Регенерацию истощенной загрузки осуществляют в два приема:

– взрыхление и отмывка сорбента от фторсодержащих осадков, задержанных на поверхности и в порах загрузки;

– модификация загрузки пропусканием через нее концентрированного 4—6%-го раствора солей алюминия (например сернокислого алюминия).

5.3.4. Применение метода обратного осмоса для удаления различных растворенных веществ

Физико-химический состав подземных вод может включать в себя различные известные растворенные примеси в широком диапазоне концентраций, порой значительно превышающих нормативные показатели.

Помимо высокой минерализации подземные воды, как отмечалось выше, могут содержать повышенные количества солей жесткости, фтор, стабильный стронций, марганец, бром, радионуклиды и другие компоненты, удаление которых из воды традиционными методами сопряжено с большими материальными затратами и не всегда достаточно эффективно.

В то же время применение мембранной технологии, в частности метода обратного осмоса, позволяет уже в настоящее время на малогабаритном и несложном в эксплуатации оборудовании извлекать из воды до 99 % растворенных веществ.

Важно

Питьевые свойства полученной после обратноосмотической обработки глубоко обессоленной воде придаются или путем ее смешения с расчетным количеством исходной воды (если позволяет исходная концентрация конкретного ингредиента), или, в отдельных случаях, в процессе кондиционирования путем добавления в обессоленную воду определенного количества необходимых веществ и микроорганизмов.

Метод обратного осмоса предназначен для обработки истинных растворов, т. е. извлечения из воды растворенных минеральных и органических веществ, поэтому при наличии в подземной воде двухвалентного железа и железобактерий установка доукомплектовывается системой обезжелезивания.

При значительном бактериальном загрязнении артезианских вод, что имеет место при загрязнении подземых вод сточными водами, в целях предотвращения бактериального загрязнения мембранных элементов воду предварительно обеззараживают. В случае обработки исходной воды реагентами, содержащими активный хлор, перед обратноосмотической установкой предусматривается узел дехлорирования.

В качестве дехлорирования используются сорбционные фильтры, загруженные активированным углем, или обработку исходной воды раствором бисульфата натрия.

В настоящее время развитие мембранной технологии позволит создавать надежные, практичные и удобные в эксплуатации установки мембранной очистки воды на основе обратного осмоса. Производительность обратноосмотических установок составляет от 1 до 100 м3/ч.

5.3.5. Удаление органических загрязнений

Для ряда подземных вод, особенно в нефтегазодобывающих регионах, таких как Ямал, Тюменская обл. и др., характерно наличие в них повышенных концентраций органических загрязнений (фенолов, нефтепродуктов и пр.).

В таких случаях наряду с традиционными или существующими методами очистки подземных вод необходимо дооснащение водоочистных станций или установок озонаторным оборудованием и применение сорбционных фильтров, что обеспечит получение воды требуемого стандартом качества.

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

Источник: http://zinref.ru/000_uchebniki/03700_ochistka_vodi/005_MDS_40_3_2000_daginski/012.htm

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector