Загрузил Vyacheslav Tkachov

Очка природных вод

Реклама
ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД
Очистка природных вод
1. Качество природных вод и требования к степени их очистки
.1 Состав примесей природных вод
Природная вода представляет собой многокомпонентную динамичную систему, в состав
которой входят газы, соли, минеральные и органические вещества, находящиеся в
растворенном или взвешенном состоянии, а также различные микроорганизмы. Из
растворенных газов в воде в основном присутствуют кислород, углекислый газ, азот, реже метан, сероводород.
Количество и содержание газов в природной воде зависит от многих факторов, таких как
природа, температура, давление, состав водной среды и т.д.
Находящийся в воде растворенный кислород, поступает из атмосферного воздуха, а также
образуется в результате фотосинтеза органических веществ из неорганических. Содержание
кислорода в воде может уменьшаться из-за процессов окисления органических веществ, а
также в результате потребления кислорода при дыхании живыми организмами.
Сероводород в воде может встречаться в основном в подземных источниках. Он образуется в
результате процессов разложения и восстановления различных минеральных солей. В
поверхностных водах сероводород почти не встречается, так как он легко окисляется.
Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах, а также способствует коррозии
трубопроводов и развитию серобактерий. Присутствие в воде углекислого газа обусловлено
процессом окисления органических веществ в водоемах, а также дыханием водных
организмов.
Различные взвешенные вещества попадают в воду в результате смыва частиц c покрова
земли талыми водами или дождями, а также во время паводков. Метан, в основном,
встречается в подземных водах. Его появление связано с процессом разложения микробами
клетчатки растительных остатков. В поверхностные воды метан чаще всего попадает в
результате сброса неочищенных сточных вод.
Сточные воды представляют особую опасность для водоемов, поскольку в их состав входят
жиры, углеводы, эфиры, органические кислоты, спирты, фенолы, нефть и т.п. В зимний
период количество органических веществ в сточных водах минимально, оно повышается
весной - в период половодья и паводков, а также летом - в период цветения. Наличие в воде
органических веществ резко ухудшает ее показатели и отрицательно действует на организм
животных и человека.
1.2 Классификации природных вод и их примесей
Состав природных вод, концентрации и физико-химические свойства содержащихся в них
примесей, являются основополагающими при оценке пригодности воды для использования ее
различными категориями потребителей. По целевому назначению воду классифицируют как
используемую для: хозяйственно-питьевых целей; пищевой промышленности; орошения
полей; сельскохозяйственных нужд; паросилового хозяйства; охлаждения производственного
оборудования; технологических целей предприятий; заводнения нефтяных пластов и др.
Традиционно природные источники, используемые для целей хозяйственно-питьевого
водоснабжения, подразделяются на две основные группы:
поверхностные источники: реки, озера, водохранилища, каналы, моря, ледники;
подземные источники: различные типы подземных вод (артезианские, грунтовые, верховодка,
подрусловые и родники).
Источниками промышленного водоснабжения чаще всего являются поверхностные воды.
Примером, иллюстрирующим попытку дифференцировать водные объекты, пригодные в
качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения по ряду показателей с целью
определения необходимой технологии водоподготовки, может служить санитарная
классификация поверхностных и подземных источников, принятая в ГОСТ 2761-84. Согласно
ей, выделяются три класса источников в зависимости от качества исходной воды по
совокупности основных показателей, определяющей степень ее подготовки. На стадии
проектирования водоочистной станции класс источника до настоящего времени определялся
проектной организацией на основании ежемесячных данных анализов качества воды в местах
предполагаемых водозаборов, полученных не менее чем за последние три года - для
поверхностных и год - для подземных источников.
Указанным выше ГОСТ рекомендуются следующие методы подготовки воды из источников
для целей хозпитьевого водоснабжения: 1 класса - фильтрование с реагентной обработкой
или без нее, обеззараживание; 1 класса - коагулирование, отстаивание, фильтрование,
обеззараживание; при наличии фитопланктона - микрофильтрование; класса - основные
методы-то же что и для 2-го класса, а также дополнительно: вторая ступень осветления,
окислительные и сорбционные методы и более эффективные методы обеззараживания. В
технической литературе приводится ряд детализованных классификаций природных вод по
физико-химическим показателям, одна из которых в качестве примера приведена в табл.
Классификация природных вод
Наименование показателейТипы природных водЗначение123Поверхностные водыМутность,
мг/лмаломутныедо 50средней мутности50-250мутные250-1500высокомутныесвыше
1500Цветность, град.малоцветныедо 35средней цветности35-120высокой цветностисвыше
120Подземные водыСтепень минерализации, г/лпресныедо 1солоноватые1-3засоленные310соленые10-50рНщелочные11-14слабощелочные8-10нейтральные7слабокислые46кислые1-3Жесткость общая, ммоль/лочень мягкиедо 1,5мягкие1,5-3умеренно жесткие36жесткие6-9очень жесткиесвыше 9
Классификация по фазоводисперсному состоянию
ГруппаХарактер примесейРазмер частиц, смСтруктурные системыI. Взвесисуспензии,
эмульсии, микроорганизмы, планктон10-2-10-5гетерогенныеII. Коллоидные
растворыколлоиды, высокомолекулярные соединения, вирусы10-5 -10-6гетерогенные| III.
Молекулярные растворыгазы, растворимые в воде, органические вещества, придающие запах
и привкус10-6-10-7гомогенныеIV. Ионные растворысоли, кислоты, основания10-7-108гомогенные
Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
Характеристика водЗначения ИЗВКлассы качества водОчень чистыедо 0,21| Чистые0,21,02Умеренно загрязненные1,0-2,03Загрязненные2,0-4,04I Грязные4,0-6,05Очень грязные6,010,06Чрезвычайно грязные> 10,07
Классы качества вод в зависимости от индексов
УровеньЗоныИндексыКлассызагрязненностисапробности Sкачества водОчень
чистыексеносапробнаядо 0,501Чистыеолигосапробная0,50-1,502Умеренно загрязненныеамезосапробная1,51-2,503Тяжело загрязненныеВ-мезосапробная2,51-3,504Очень тяжело
загрязненныеполисапробная3,51-4,005Очень грязныеполисапробная>4,006
1.3 Оценка качества исходной воды при выборе технологических схем водоочистки
Гидрохимический режим современных поверхностных водоисточников в значительной
степени формируется в условиях интенсивной хозяйственной деятельности на зсаосборах.
Кроме традиционных природных факторов: геоморфологического строения, климатических
условий, поверхностного и почвенного покрова, поверхностных и аэдземных вод, качество
воды формируют рассеянные и точечные источники антропогенно-техногенной нагрузки,
интенсивность процессов эвтрофирования. Сочетание тельных природных и антропогенных
факторов образует причудливые комбинации, эровоцирующие суммарные эффекты
воздействия. Некоторые из таких процессов на текущем уровне знаний просто
непредсказуемы. Многие антропогенно-техногенные загрязнения обладают кумулятивными
свойствами. В зависимости от дозы и периода содействия они могут подавлять или
стимулировать метаболизм экосистемы водного объекта, в значительной степени изменяя его
гидрохимический режим.
Для того чтобы водопроводные очистные сооружения (ВОС) служили надежным
примером, предотвращающим поступление загрязнений потребителям, при подборе
технологии водоподготовки необходимо провести объективный анализ информации во
изменчивости показателей качества исходной воды в районе водозабора за период
составляющий не менее пяти лет. Методы очистки воды, рекомендуемые для изменения на
ВОС, должны обеспечивать ее кондиционирование в соответствии с ГОСТ 2.1.4.1074-01 на
протяжении всего периода эксплуатации при изменяющемся качестве воды в водоисточнике.
Однако, характер изменчивости таких показателей на мутность, цветность, окисляемость и
других, наблюдаемый в конкретном месте водозабора, согласно действующим проектным
нормативам в настоящее время формально можно не учитывать.
В процессе эксплуатации запроектированных без учета этого фактора сооружений,
особенно с появлением в воде водоисточника повышенных концентраций антропогенных
явлений выясняется, что ВОС не всегда могут должным образом выполнять свои функции изза несоответствия реализованной технологии качеству исходной воды.
Самой сложной задачей, возникающей при оценке загрязнений в воде, поступающей в
«голову» очистных сооружений, является определение верхних пределов концентраций
лимитируемых ингредиентов, на которые должны быть ориентированы потенциальные
способности очистных сооружений, включаемых в технологическую схему станции. Над
лимитируемыми ингредиентами ведется постоянный или периодический контроль в створе
водозабора. Учитывая в ряде случаев трех-пяти и большую кратность превышения
концентраций отдельных ингредиентов исходной воды над средними их значениями за
наблюдаемый период, нетрудно убедиться в роли и влиянии значений С на будущие
капитальные и эксплуатационные затраты проектируемых ВОС.
Для выбора и обоснования технологии водоподготовки необходимо установить четкие
границы поля концентраций ингредиентов исходной воды. Нижней границей этого поля
является установленный нормативными документами лимит на содержание вещества в
обработанной воде. Для питьевой воды - это норма СНИП 2.1.4.1074-01. Нахождение верхней
границы поля концентраций является более сложной и неопределенной задачей, связанной с
риском возможного превышения граничных значений ингредиента после ВОС в период их
эксплуатации.
Предложенная авторами методология определения верхних расчетных концентраций
лимитируемых ингредиентов качества воды, поступающей на очистку, базируется на
сопоставлении достаточной санитарно-гигиенической надежности работы очистных
сооружений на весь расчетный период их эксплуатации с одной стороны и затратами на
строительство и годовые эксплуатационные расходы станции, с другой.
По результатам гидрохимических и бактериологических наблюдений за качеством исходной
воды водоисточников в районе водозаборов не менее 5-ти лет создается и обрабатывается
база данных, используемая для проведения численного моделирования изменчивости
качества воды в водоисточнике.
Для проведения статистического анализа разрабатывается пакет программ, например, в
среде программирования DELPI 7.0. Составляется выборка с использованием данных
наблюдений за режимом уровней рассматриваемых водоисточников. Все ранжированные
ряды и выборки по показателям среднеквадратичных отклонений оцениваются по
удовлетворительной для статистической обработки репрезентативностью.
1.4 Требования потребителей к степени очистки воды
Основными показателями, определяющими пригодность воды для разных категорий
водопотребителей, являются состав и концентрация содержащихся в ней примесей. По
специфике требований к качеству очищенной воды различают воду, используемую для
хозяйственно-питьевых целей, нужд пищевой и бродильной промышленности, для поения
домашних животных и птиц, орошения, для охлаждения элементов технологических агрегатов
в теплоэнергетике и других отраслях народного хозяйства, питания паровых котлов,
технологических целей промышленности, заводнения нефтяных пластов и др.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого
водоснабжения и правила контроля качества воды, производимой и подаваемой системами
питьевого водоснабжения населенных мест в России, устанавливаются по СПиП 2.1.4.107401. В мировой практике используются нормативы всемирной организации здравоохранения
ВОЗ и развитых государств с высоким научно-техническим потенциалом: США, Франции,
Германии и других.
Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении,
безвредна по химическому составу и иметь удовлетворительные органолептические
свойства. Ее безопасность в эпидемическом отношении определяется ее соответствием
нормативам по показателям, представленным в таб.
Нормативы по микробиологическим и паразитологическим показателям
ПоказателиЕдиницы измеренияНормативыТермотолерантные колиформные бактерииЧисло
бактерий в 100 мл1ОтсутствиеОбщие колиформные бактерии2Число бактерий в 100
мл1ОтсутствиеОбщее микробное число2Число образующих колоний бактерий в 1 млНе более
50Колифаги3Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 млОтсутствиеСпоры
сульфитредуцирующих клостридий4Число спор в 20 млОтсутствиеЦисты лямблий3Число
цист в 50 лОтсутствие
Примечания:
. При определении проводится трехкратное исследование по 100 мл отобранной пробы воды.
. Превышение норматива не допускается в 95% проб, отбираемых в точках водозабора
наружной и внутренней водопроводной сети в течение 12 месяцев, при количестве
исследуемых проб не менее 100 за год.
. Определение проводится только в системах водоснабжения из поверхностных источников
перед подачей воды в распределительную сеть.
. Определение проводится при оценке эффективности технологии обработки воды.
Органолептические свойства воды должны соответствовать нормативам, приведенным в
табл.
Нормативы по органолептическим показателям
ПоказателиЕдиницы измеренияНормативы, не
болееЗапахБаллы2ПривкусБаллы2ЦветностьГрадусы20 (35)МутностьЕМФ (единицы
мутности по формазину) или мг/л (по каолину)2,6 (3,5) 1,5 (2)
Примечание. Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению
явногогосударственного врача по соответствующей территории для конкретной системы
водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в
населенном цвете и применяемой технологии водоподготовки.
Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием
нормативам по обобщенным показателям и содержанию вредных и химических
веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории РФ, и
веществ антропогенного происхождения и образующихся в воде в процессе её обработки.
Нормативы по обобщенным показателям и вредным химическим веществам
ПоказателиЕдиницы измеренияНормативы (ПДК), не болееПоказатель вредностиКласс
опасности12345Обобщенные показателиВодородный показательед. РН6-9Общая
минерализация (сухой остаток)мг/л1000 (1500)2ткость общаяммоль/л7,0 (10)2Окисляемость
перманганатнаямг/л5,0Нефтепродукты (суммарно)мг/л1,0Поверхностно-активные вещества
ПАВ), анионоактивныемг/л0,5Фенольный индексмг/л0,25Неорганические веществаАлюминий
(А13+)мг/л0,2С.-т.2Барий (Ва2+)мг/л0,1С.-т.2Бериллий (Ве2+)мг/л0,0002С.-т.1Бор (В,
суммарно)мг/л0,5С.-т.2Железо (Fe, суммарно)мг/л0,3 (1,0)2 орг.3Кадмий (Cd,
суммарно)мг/л0,001С.-т.2Марганец (Мn, суммарно)мг/л0,1 (0,5)2Орг.3Медь (Сu,
суммарно)мг/л1,0Орг.3
Нормативы по вредным химическим веществам, поступающим и образующимся в процессе
обработки воды
ПоказателиЕдиницы измерен.Нормативы (ПДК), не болееПоказатель вредностиКласс
опасности12345Хлор - остаточный свободный - остаточный связанныймг/л мг/л0,3-0,5 0,81,2Орг. Орг.3 3Хлороформ (при хлорировании воды)мг/л0,06С.-т.2Озон
остаточный3мг/л0,3Орг.Формальдегид (при озонировании воды)мг/л0,05С.т.2Полиакриламидмг/л2,0С.-т.2Активированная кремнекислота По Si)мг/л10С.т.2Полифосфаты (по Р043-)мг/л3,5Орг.3Остаточные количества алюминий-: и
железосодержащих коагулянтовмг/лсм. табл. 9.11
При использовании новых видов реагентов, обеззараживающих веществ других материалов
они должны иметь гигиенические сертификаты, с указанием веществ, которые могут
поступать в воду при их применении. Так при использовании флокулянтов в воду могут
поступать исходные мономеры. Например, при применении полиакриламида вода
загрязняется акриламидом, ПДК на который в 200 раз выше чем на полиакриламид.
Санитарные правила нормируют также содержание индивидуальных химических соединений,
которые могут присутствовать в питьевой воде и могут быть идентифицированы
современными аналитическими методами. Для каждого вещества указан норматив по
величине ПДК, предельно-допустимой концентрации, которая не оказывает влияние на
состояние здоровья человека. Также указывается лимитирующий признак вредности, по
которому устанавливается ПДК.
Различают 4 класса опасности: 1 класс - чрезвычайно опасные вещества, 2 класс - высоко
опасные, 3 класс - опасные, 4 класс - умеренно опасные.
При обнаружении в воде химических веществ, относящихся к 1 и 2 классам и нормируемых по
санитарно-токсикологическому признаку вредности, сумма отношений обнаруженных
концентраций каждого из них по величине его ПДК не должна быть больше 1. Введение
суммарного показателя дает более объективную картину загрязненности питьевой воды.
Вода, используемая в прямоточных и оборотных системах водоснабжения, должна
удовлетворять требованиям к ее качеству, которые зависят в свою очередь от
технологии основных и вспомогательных производств и конструктивных особенностей
аппаратов, установок и сооружений, в которых она присутствует и потребляется.
Так, в оборотной и добавочной воде систем охлаждения основными ионами, которые могут
приводить к отложениям солей, являются: анионы - бикарбонаты, карбонаты, гидроокиси,
фосфаты, сульфаты, силикаты; катионы - кальций, магний, алюминий, железо, цинк
2. Обоснование технологических схем водоочистки
Методология обоснования водоочистных технологий
Технологии и сооружения подготовки воды питьевого качества в современных
условиях должны:
обеспечить повышенные барьерные функции сооружений от попадания в питьевую золу не
только природных примесей, но и примесей антропогенного характера;
предотвратить в процессе водообработки образование токсичных хлорорганических
соединений при первичном хлорировании воды, содержащей в большом количестве
растворенные органические вещества;
обеспечить гибкость в управлении процессами водоочистки в различные периоды изменения
качества воды на разных по назначению и принципу работы сооружениях, входящих в единую
технологическую схему станций;
способствовать экономному расходованию электроэнергии, сорбентов, химических реагентов
и эффективных режимов работы энергоемкого очистного оборудования (озонаторов,
флотаторов, установок ионного обмена и др.) при изменяющейся загрязненности исходной
воды в разные периоды года;
Максимально использовать методы предварительной очистки воды от грубодисперсных
примесей и органических растворенных веществ непосредственно в водозаборном узле,
позволяющих сократить количество осадков, образующихся в процессе очистки воды на
водопроводных станциях и эксплуатационные затраты на их реагентную обработку.
В то же время действующие в РФ санитарные нормы на источники централизованного
хозяйственно-питьевого водоснабжения рекомендации, нормы и правила проектирования
систем водоснабжения в условиях повышенной антропогенной нагрузки на: источники не
позволяют в достаточной мере принимать правильные решения по прибору и методом
интенсификации технологии водоподготовки.
Отмеченные выше аспекты явились предпосылками для разработки специального системного
подхода к выбору водоочистных технологий, заключающегося в комплексном анализе и
использовании:
гидрохимической и санитарно-гигиенической информации о динамике многолетнего
изменения качества природных вод и результатов ее статистической обработки с целью
определения перечня основных загрязняющих ингредиентов, их расчетных концентраций,
фазово-дисперсного состояния примесей и продолжительности их присутствия в районе
водозабора;
новых классов и подклассов природных вод по качественному составу, предложенных для
выбора технологий водоподготовки с учетом антропогенной нагрузки на них, фазоводисперсного состояния примесей и временного фактора их присутствия в заданном
интервале концентраций;
впервые разработанных классификаторов технологий очистки природных вод, позволяющих
для заданного качества очищаемой воды получить набор нескольких альтернативных
технологических схем водоочистки, реализующих как традиционные, так и
усовершенствованные процессы и сооружения;
современных методов технико-экономического сравнения эффективности технологий для
определения наиболее выгодной из них, в том числе в условиях рыночной экономики;
впервые разработанных и апробированных структурных и математических моделей
оптимизации выбранной технологии водоочистного комплекса в целом с последующим
решением задач, связанных с управлением его работой;
разработанных систем автоматического управления оптимальными режимами эксплуатации
водоочистных комплексов.
Практическое решение поставленной комплексной научно-технической задачи базируется на
предложенной методологии обоснования надежной и экономичной технологии
водоподготовки.
Интенсификация отдельных процессов и технологической схемы очистки воды в современных
условиях осуществляется в следующих направлениях:
более широкое применение методов биологической и механической предочистки воды (в том
числе в руслах водотоков), позволяющих снизить начальные концентрации загрязнений и
гидравлическую нагрузку на основные очистные сооружения;
применение комплексной обработки воды различными окислителями (озон, перманганат
калия, пероксид водорода) при наличии в воде особо токсичных веществ;
применение более эффективных коагулянтов и флокулянтов для конкретного состава
исходной воды;
применение смесителей мгновенного действия, лопастных, контактных камер преобразования
и камер с псевдоожиженным слоем;
повышение эффективности процессов отстаивания и осветления воды путем использования
тонкослойных модулей, рециркуляторов слоя взвешенного осадка;
использование инертных фильтрующих загрузок с более развитой поверхностью зерен;
применение двух- и трехслойных загрузок большой грязеемкости, двухпоточного
фильтрования;
усовершенствование режимов промывки загрузок и конструкций сборно-распределнтельных
систем фильтровальных сооружений;
дополнение реагентной технологии очистки воды озонированием, осуществляемым в одну
или две ступени и сорбционной доочисткой с использованием гранулированных или
порошковых сорбентов, вводимых в зону глубокого осветления воды;
Внедрение фильтровальных сооружений комбинированного типа с зернистыми и
граэванными загрузками с плотностью больше и меньше плотности воды, волокнистолированными и осветлительно-сорбционными загрузками позволяет добиться более очистки
воды за счет регулирования межпорового пространства, продолжительности фильтроцикла,
уменьшения темпов роста потерь напора при временном снижении эксплуатационных затрат
на промывку фильтрующих загрузок. их доставку к станциям назначения и плановопрофилактические работы. В целом реализация системного подхода на практике позволяет
обеспечить достаточную санитарную и экологическую надежность станций водоподготовки и
эконом-использование дорогостоящих материалов и оборудования в условиях повышен антропогенных нагрузок на водоисточники.
3. Сорбционная очистка воды
Сорбционная очистка воды - это высокоэффективный метод глубокого очищения. При
сорбции устраняются вредные химические соединения и примеси за счет того, что частицы
связываются между собой из-за силы молекулярного взаимодействия. Уникальность
сорбционной очистки воды состоит в том, что с помощью сорбционных материалов можно
очистить воду от таких органических веществ, которые не удалялись с помощью других
методов.
Благодаря очищению высокоактивными сорбентами обеспечивается выход воды с почти
нулевыми остаточными концентрациями. Стоит также отметить, что высокоактивные
сорбенты реагируют даже с теми веществами, которые содержатся в воде в малых
концентрациях, когда остальные методы не работают. Кроме этого, существует ещё один вид
сорбционной технологии: находясь в гетерогенной среде, происходит электрособция, если
речь идет о воздействии внешних электрических полей.
С помощью сорбционной очистки воды устраняются различные запахи, привкусы
хлорированных углеводородов и сероводорода. Сорбентами выступают пористые твердые
материалы, эффективность которых определяется величиной поверхности взаимодействия.
Сорбционной способностью материала называют емкость и определяют ее в зависимости от
того, сколько загрязнителей, которые можно нейтрализовать с помощью данного количества
сорбента.
В качестве сорбента чаще всего используют активированный уголь. Он особо эффективен за
счет своей структуры: в нем присутствуют микропоры и субмикропоры, величина которых
зависит от того, какой тип сырья выбран, а так же от процесса активации. В качестве
основного сырья при получении активированного угля может быть: торф, древесина, скорлупа
орехов и различные продукты животного происхождения. Если на активированный уголь
нанести частицы иона серебра, то это предотвратит поражение сорбента различными
микроорганизмами.
Обычно использование активированного угля происходит для удаления многих органических
веществ, для водоподготовки перед системами обратного осмоса, при сорбционной очистке
питьевая вода очень эффективно дехлорируется. Устранение хлора надо проводить не
только, если используется многоступенчатая фильтрация питьевой воды, но и если речь идет
о подготовке технической воды, которая используется для гигиенических целей.
Хотя хлор нашел свое широкое применение в качестве дезинфекции воды, но если хлор
попадет в организм человека, это может пагубно воздействовать на жирные кислоты и
нарушить обмен веществ. Поэтому лучше перестраховаться и дополнительно очистить воду
от хлора с помощью сорбционной очистки воды.
4. Флотационная очистка воды
Заключается в образовании комплексов, состоящих из частиц нефтепродуктов и пузырьков
воздуха, которыми предварительно насыщают обрабатываемую воду, реализуя принцип
напорной флотации. При этом скорость всплытия комплекса превышает на два-три порядка
скорость всплытия капли масла. При напорной флотации воздух растворяется в воде под
избыточным давлением до 0,5 МПа, для чего он подается в трубопровод перед насосом
(обычно с помощью эжектора), а затем водовоздушная смесь в течение 8 - 10 мин находится
в специальной напорной емкости, откуда направляется во флотатор. Во флотаторе
происходит снижение давления, образование пузырьков воздуха и собственно флотационный
процесс разделения воды и примеси. На ТЭС используются горизонтальные многокамерные и
радиальные флотаторы, в которые для повышения эффективности очистки может вводиться
раствор коагулянта.
Флотационная очистка воды с выделением воздуха из растворенного состояния связана с
необходимостью осуществлять его предварительное растворение в жидкости. Практически
все газы обладают той или иной степенью растворимости в различных жидкостях. Она
зависит от характера жидкости и газа, температуры и давления. При равновесии системы газ жидкость передачи вещества между фазами не происходит. Увеличение парциального
давления газа в газообразной фазе по сравнению с парциальным его давлением над жидкой
фазой вызывает переход (массопередачу) газа из газообразной фазы в жидкую, называемый
абсорбцией. Возможен и обратный процесс - переход газа из жидкой в газообразную фазу,
если парциальное давление газа над жидкой фазой, в которой он растворен, больше, чем
парциальное давление этого газа в газообразной фазе.
Принципиально флотационная очистка воды от нефтепродуктов ничем не отличается от
обогащения измельченных руд цветных металлов флотационным методом. Разве только тем,
что не вводят флотареагенты, которые изменяют смачиваемость поверхности полезных
компонентов измельченной руды. При продувании воздуха через очищаемую воду капли
нефти прилипают к пузырькам и выносятся с ними на поверхность. Механическими способами
продукт такой флотации удаляют и сжигают.
В некоторых случаях флотационная очистка воды сочетается с обработкой ее растворами
коагулянтов и флокулянтов. Выделяющиеся при этом гидроокиси алюминия или железа
сорбируют загрязняющие воду примеси, поверхность образующихся сверхмицеллярных
агрегатов гидрофобизируется либо самими сорбированными веществами, например
нефтями, либо добавлением поверхностно-активных веществ.
В некоторых случаях флотационная очистка воды сочетается с добавлением коагулянтов и
флокулянтов. При этом выделяющиеся гидроокиси алюминия или железа сорбируют
загрязняющие воду примеси, поверхность образующихся сверхмицеллярных агрегатов
гидрофобизируется либо самими сорбированными веществами, например нефтями, либо
добавлением коллекторов.
В частности не применяется для флотационной очистки воды имеющийся в изобилии на
промыслах попутный нефтяной газ высокого, низкого и среднего давлений. Анализ такого
необычного явления показал, что это связано с традиционной последовательностью
осуществления процессов сепарации газа, подготовки нефти и очистки сточных вод, их
технологической разобщенностью и реализацией на автономных объектах различными
службами объединений.
В связи с изложенным часто упоминаемая в литературе эффективность прямоточной
безреагентной флотационной очистки воды, например, от нефтепродуктов около 50%, должна
рассматриваться как совокупный результат флотации частиц эмульсии выделяющимися на
них пузырьками воздуха в момент дросселирования и пузырьками, захватившими частицы
путем столкновения в ходе их совместного движения. Образование флотоагрегатов в
жидкости после дросселирования по схеме механизма выделения маловероятно, так как, вопервых, степень пересыщения воды воздухом в типовых флотаторах незначительна, и, вовторых, в системе уже имеется большое число пузырьков воздуха, в которые активно
диффундирует растворенный воздух, снижая тем самым вероятность возникновения
зародышей пузырьков на новых частицах загрязнений.
Для более интенсивного отделения нефтепродуктов от воды применяют флотационную
очистку. Флотационная очистка воды заключается в подаче воздуха в очищаемую воду. При
этом образуются комплексы частица нефтепродукта - пузырек воздуха. Такие комплексы
быстро всплывают на поверхность, с которой их затем удаляют. Для создания указанных
комплексов сточную воду насыщают воздухом. Различают напорную и безнапорную
флотацию. При напорной флотации воздух растворяется в воде под давлением до 0 5 МПа.
При безнапорной флотации пузырьки воздуха образуются за счет механических или
электрических сил.
Список литературы
Оводов B.C. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. - М.: Колос, 1984.
Карамбиров Н.А. Сельскохозяйственное водоснабжение. - М: Агропромиздат, 1986.
Сельскохозяйственное водоснабжение. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1992.
Смагин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное проектирование по
сельскохозяйственному водоснабжению. - М.: Агропромиздат, 1990.
5.
Усаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в сельском хозяйстве. - М.: Колос.
1.
2.
3.
4.
Дикаревский B.C., Якубчик П.П., Иванов В.П. и др. Водоснабжение и водоотведение на
железнодорожном транспорте. - С.-Петербург: Вариант, 1999.
7.
Кемелев А.А. Групповые системы сельскохозяйственного водоснабжения. - М.: Колос
8.
Кряжевских Н.Ф., Кряжевских Ф.Н. Интенсификация работы групповых водопроводов.
Краснодар: Советская Кубань, 2000.
9.
Тажибаев Л.Е., Усенко B.C., Николадзе Г.И. и др. Сельскохозяйственное
водоснабжение М.: Агропромиздат, 1992.
6.
вода очистка фильтровальный природный
http://diplomba.ru/work/45921
Скачать