Коагулянты для очистки воды: сфера применения и особенности
Флокулянты для очистки воды
С помощью таких веществ получится доочистить жидкость до требуемых стандартов качества. Специальная обработка дает нужный результат вне зависимости от источников получения жидкостного сырья
Отработанная технология выпуска позволяет улучшать состав Н2О, взятой для питья либо сбрасываемой в сточные коллекторы и городские канализационные сети. Но эту задачу могут решать также коагулянты для очистки воды. Оба класса реагентов применяют на:
- Водоподготовительных контурах ТЭЦ и промышленных котельных;
- Станциях углубленной очистки канализационных компаний;
- Аппаратах водоснабжения индустриальных объектов;
- Сельскохозяйственных предприятиях широкого спектра деятельности
Очистка вод коагулянтами и флокулянтами
Две группы реактивов упомянуты в связке намеренно. Только солидарная очистка вод коагулянтами и флокулянтами дарует блистательное торжество чистоты.
Коагуляция — суть укрупнение частиц, расположенных в жидкостной толще в режиме коллоидной формации. Складывающие микрохлопья обнаруживаются проще и отделяются естественным образом. У загрязнений только отбирают отрицательный электрический заряд, и потому разворачивается слипание в рыхлые комья.
Флокуляция — следующий шаг (выработка химических связок, стягивающих микрохлопья). Тип связи — полимерный мостик — прочно сцепляет увеличенные комочки. Но простота описания не вводит в заблуждение профессионалов В производственных и бытовых условиях зачастую требуется очистка воды для доведения ее химического состава до действующих нормативов. Обработке подлежит как вода, взятая из природных или иных источников и предназначенная для питья, так и сточные жидкости, образующиеся в процессе производства.
Очистка происходит с помощью специальных реагентов, разделяющихся на коагулянты и флокулянты. Они используются также при водоподготовке ТЭЦ и котельных, в промышленности и сельском хозяйстве.
Особенности коагулянтов и флокулянтов для воды
Для достижения высоких качественных показателей воды применяют оба вида реагентов. Процесс очистки происходит в два этапа, неразрывно связанных между собой.
1.Коагуляция
Коагуляция направлена на укрупнение коллоидных частиц и образование микрохлопьев, легко выявляющихся в водной суспензии. Происходит это за счет нейтрализации отрицательного заряда, во время которой агрегаты собираются в рыхлую массу.
2.Флокуляция
Флокуляция является продолжением коагуляции и способствует возникновению химических связей между микрохлопьями, образовавшимися после первого этапа. Благодаря этому сгустки скрепляются между собой полимерными мостиками, образуя более крупные комочки.
Сроки, дозы и последовательность применения реагентов зависят от свойств конкретной жидкости и определяются исходя из ее физико-химических показателей. Выпавший осадок удаляется из суспензии, а вода, полученная в результате очистки, соответствует заданным нормативам и критериям.
У загрязнений только отбирают отрицательный электрический заряд, и потому разворачивается слипание в рыхлые комья. Флокуляция — следующий шаг (выработка химических связок, стягивающих микрохлопья). Тип связи — полимерный мостик — прочно сцепляет увеличенные комочки. Но простота описания не вводит в заблуждение профессионалов Они крепко думают до всякого использования парного режима.
Количество веществ, время активации, температура, последовательность воздействия — избираются нормально лишь лицами с высшим химическим образованием.
Физико-химический анализ на месте гарантирует, что раствор флокулянта либо раствор коагулянта сработают рациональным образом. Ассортимент включает ряд типов действительных, апробированных смесей. Подтверждена пригодность таковых в производственной практике и в работе водопроводных сетей
Вместо того чтобы закупать жидкий коагулянт и иное отдельно, стоит обратить внимание на смешанный агент АКФК в канистрах 5 литров. На прочистку 1 кубометра воды тратится 200 миллилитров состава. Водородный показатель не меняется. Ликвидируются одноклеточные водоросли
Жидкий коагуляционный конгломерат PAX-18 отменно работает в очистной и подготовительной сферах, сокращает длительность фильтроцикла. Снижение pH минимизировано. Уничтожаются нитевидные бактерии в осадочных веществах. Допустимо использование при рекультивации озер и в целлюлозно-бумажной индустрии.
В процессе эксплуатации бетонным емкостям, в которых хранится коагулянт, может понадобится как текущий, так и капитальный ремонт лучшим решением по ремонту бака хранилища крепкого раствора коагулянта все чаще становиться нанесение полимочевинной мембраны Чистая полимочевина — это самый стойкий к различным агрессивным химикатам — материал, с максимальной адгезией к любым, даже самым СЛОЖНЫМ ОСНОВАНИЯМ (премыканиям, стыкам, сопряжениям) позволяет надежно защитить бетонный бак, в том числе при условии применения как жидкого, так и кускового коагулянта, с мкксимальной абразивостойкостью в условиях регулярного наполнения и опорожнениея хранилища
ОБРАБОТКА ВОДЫ ХИМИЧЕСКИМИ РЕАГЕНТАМИ
В процессах обработки воды применяется большое количество реагентов и материалов: соли, кислоты, щелочи, сорбенты. Реагенты поставляются в твердом, жидком или газообразном состоянии. От свойств реагента зависят условия его хранения и подготовки к дозированию в воду.
|
Реагенты |
Химическая формула основного вещества |
ГОСТы и нормативные документы |
Насыпная масса, т/м3 |
Назначение при обработке воды |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Алюминий сернокислый технический очищенный (сульфат алюминия, гидрат) |
A12(S04)3*14H20 A12(S04)3*18H20 |
ГОСТ 12966-85 |
1,1-1,4 |
Коагуляция примесей воды при осветлении и обесцвечивании воды |
|
Оксихлорид алюминия («Аурат») |
[А12(ОН)5С1] •6Н20 |
— |
1,1 |
То же |
|
Хлорное железо (хлорид железа (III)) |
FeCl3 |
— |
1,5 |
То же, особенно целесообразно при низких температурах вод |
|
Сернокислое окисное железо (сульфат железа (III), гидрат) |
Fe2(S04)3*9H20 |
ВТУУХКП 52-80 |
0,96 |
То же |
|
Железный купорос технический (сульфат железа (И), гидрат) |
FeS04*7H20 |
— |
1,15 |
То же, применяется при известковом и известково-содовом умягчении воды |
|
Стекло натриевое жидкое (метасиликат натрия технический) |
Na2Si03 |
ГОСТ 13078-81* ГОСТ 13079-81 |
1,43-1,55 |
После активации в качестве флокулянта |
|
Полиакриламид технический |
Сополимер амида и солей акриловой кислоты |
СТУ 120221-84 ВТУ 70401-86 |
— |
Флокуляция для интенсификации хлопьеобразования |
|
Хлор жидкий |
Сl2 |
ГОСТ 6718-88* |
1,41 |
Хлорирование воды для обеззараживания и интенсификации процессов ее осветления и обесцвечивания |
|
Хлорная известь |
СаОСl2 |
ГОСТ 1692-85 |
1,2 |
Хлорирование воды для обеззараживания и интенсификации процессов ее осветления и обесцвечивания |
|
Г ипохлорит натрия |
NaCIO |
ГОСТ 11086-86* |
Рас твор |
То же |
|
Тиосульфат натрия (тиосульфат натрия, гидрат) |
Na2S203*5H20 |
ГОСТ 11086-86* |
1,0 |
Дехлорирование воды |
|
Сернистый ангидрид жидкий технический (оксид серы (IV)) |
S02 |
ГОСТ 2918-89* |
1,38 |
То же |
|
Сульфит натрия (сульфит натрия, гидрат) |
Na2S03*7H20 |
ГОСТ 903-86* |
1,5 |
То же |
|
Уголь активный марки: ОУ, сухой БАУ (древесный) КАД йодный рекуперацион- ный |
— |
ГОСТ 4453-84* ГОСТ 6217-84* МРТУ 601611-83 ГОСТ 8703-84* |
0,22 0,22 0,22 0,22 |
То же, устранение привкусов и запахов, придаваемых воде органическими веществами То же |
|
Марганцовокислый калий технический (перманганат калия) |
KMnO4 |
— |
1,36 |
Устранение привкусов и запахов воды |
|
Медный купорос (сульфат меди) |
CuS04-5H20 |
ГОСТ 19347-84Е |
1,18 |
Устранение цветения воды в водоемах, биологического обрастания и развития водорослей |
|
Аммиак жидкий синтетический |
NH3 |
ГОСТ 6221-82*Е |
0,61 |
Аммонизация воды |
|
Аммиак водный |
NH3 + NH4OH |
ГОСТ 3760-89* |
0,91 |
То же |
|
Сульфат аммония |
(NH4)2S04 |
ГОСТ 10873- 83* |
1,03 |
То же |
|
Аммоний хлористый (аммоний хлорид) |
NH4Cl |
ГОСТ 3769-89* ГОСТ 2210- 83 *Е |
0,48 |
Аммоний-натрий- катионирование |
|
Известь строительная, воздушная кальцинированная (оксид кальция) |
СаО |
ГОСТ 9179-87 |
1,0 |
Подщелачивание воды, устранение карбонатной и магнезиальной жесткости воды |
|
Едкий натр технический (гидроксид натрия) |
NaOH |
|
|
Подщелачивание воды |
|
Сода кальцинированная техническая (карбонат натрия) |
Na2C03 |
ГОСТ 2263-89* ГОСТ 5100-85Е ГОСТ 10689- 85* |
1,5 0,9-1,2 |
Регенерация анио- нитовых фильтров Подщелачивание воды Устранение некарбонатной жесткости |
|
Кислота серная техническая |
H2S04 |
ГОСТ 2184-87* |
1,84 |
Стабилизационная обработка воды |
|
Кислота соляная техническая |
НСl |
ГОСТ 857-88* ТУ 601-1194-89 |
1,2 |
Регенерация Н- катионитовых фильтров То же |
|
Тринатрий- фосфат технический (ортофосфат натрия, гидрат) |
Na3P04*12H20 |
ГОСТ 201-86*Е |
0,80 |
Стабилизационная обработка воды Доумягчение воды перед котельными установками |
|
Г ексаметафос- фат натрия технический |
(NaP03)6 |
МРТУ 6085-84 |
1,26 |
Стабилизационная обработка воды |
|
Натрий кремнеф тористый технический (кремнефторид натрия) |
Na2SiF6 |
ТУ 14/0769-84 |
1,5 |
Предотвращение выпадения осадка гидроксида железа Фторирование воды |
|
Натрий фтористый технический (фторид натрия) |
NaF |
— |
0,95-1,0 |
То же |
|
Аммоний кремнефтористый технический (кремнефторид аммония) |
(NH4)SiF6 |
ОСТ 608-2-85 |
1,0 |
То же |
|
Аммоний фтористый (фторид аммония) |
NH4F |
ЦМРТУ 3437- 83 |
1,0 |
То же |
|
Оксид алюминия активный |
AI2O3 |
ГОСТ 8136-85 |
0,4-0,75 |
Обесфторивание воды |
1. Для жидких веществ плотность приводится в т/м3
2. Насыпная масса сухого (в числителе) и набухшего (в знаменателе) вещества
В практике водоподготовки применяются неорганические коагулянты в сочетании с флокулянтами. Преимущество совместного использования этих двух групп реагентов состоит в том, что коагулянты и продукты их гидролиза обладают высокой адсорбционной и коагулирующей активностью по отношению к растворенным коллоидным загрязнениям, а флокулянты способствуют укрупнению скоагулированных загрязненний и их выделению из очищаемой воды отстаиванием, флотацией, фильтрованием.
В этой связи привлекательным является использование для очистки природных вод композиционных (смешанных) реагентов, которые выполняли бы в комплексе функции коагулянта, флокулянта, осадителя и адсорбента и обладали бы синергетическим эффектом.
Композиционные реагенты по компонентному составу разделяются:
- на неорганические коагулянты;
- органические флокулянты;
- коагулирующе-флокулирующие композиции;
Композиционные неорганические коагулянты (КНК) представляют смеси неорганических алюминий- и железосодержащих коагулянтов. Они могут содержать также различные минеральные добавки, увеличивающие их коагулирующую или адсорбционную способность.
Композиционные флокулянты (КФ) получают смешением флокулянтов, обладающих разными свойствами — молекулярной массой, величиной и знаком заряда, химическим строением.
Коагулирующе-флокулирующие композиционные реагенты (КФК) включают в качестве компонентов неорганические коагулянты, органические флокулянты и различные активные добавки, изменяющие те или иные характеристики КФК.
Композиционные реагенты изготавливают путем смешения отдельных компонентов или их растворов или переработкой смешанного сырья или отходов производства.
Использование последних позволяет дополнительно решать экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов. Реже используют специальные технологии получения. Например, в ОАО «Сорбент» гидроксохлорсульфат алюминия получают в процессе смешения сплава сульфата алюминия и раствора гидроксохлорида алюминия, выдержки и последующей кристаллизации смеси. Алюмосиликатный коагулянт АКФК получают путем обработки природного алюмосиликата нефелина минеральной кислотой.
Композиционные реагенты могут выпускаться в виде жидкостей, суспензий, порошков, гранул. Преимуществом порошкообразных композиционных реагентов являются удобства, связанные с их транспортировкой и хранением.
Состав коагулирующее-флокулирующих композиций
|
Вид, наименование |
Состав |
|
Коагулянт-флокулянт АКФК |
Водный раствор, содержащий соли алюминия — 2,1% по оксиду и кремния — 3% по оксиду |
|
Смесь солей амфотерного металла и флокулянта |
Смесь 1 вес.ч. катионного полиэлектролита с молек. массой 500-5000 и 0,2-3 вес.ч. соли (ZnCl2, Fe С13, А1 Cl3, ZnS04) |
|
Бинарная смесь цинката щелочного металла и катионного полиамина |
Водный раствор с pH 8-11, содержащий цинкат натрия и катионный полиамин с мол.массой 500-100000 в отношении (вес.ч.): 1 (по Zn2+) 0,2-0,5 |
|
Смесь оксихлорида алюминия и катионных флокулянтов |
Смесь оксихлорида алюминия и полиамина и (или) полиди- метилдиаллиламмоний хлорида в весовом отношении 5:1 |
|
Смесь ГОХА и неионных или анионных флокулянтов |
Смесь гидроксохлорида алюминия и полиакриламида |
|
Смесь солей алюминия, флокулянта и минеральных добавок |
Жидкая суспензия, содержащая 10-90% по весу 50% водного оксихлорида алюминия, 10-90% по весу полидиметилди- аллиламмоний хлорида и до 2% тонкодисперсной слюды формулы H2KA13(S04) |
|
Смесь солей алюминия, флокулянта и минеральных добавок |
Смесь сульфата алюминия, полиакриламида, извести, активированного кислотой бентонита, адипиновой кислоты |
|
Смесь солей трехвалентых металлов, катионного и анионного флокулянтов и минеральных добавок |
Порошковая смесь (в масс.%) солей трехвалентных металлов (30-55%), катионного (1-2%) и (1-2%) анионного флокулянтов, активированного бентонита (3-65%) и карбоната натрия (остальное) |
К известным торговым маркам коагулирующе-флокулирующих композиций относятся немецкие коагулянты марок Bets, Efapur, Polysorb, отечественные реагенты марок АКФК, «Оседон», ЛКР, СКИФ на основе оксихлорида алюминия (ОАО «Аурат»), коагулянт DREWO на основе соли цинка (Италия).
Практический интерес представляют бинарные композиции, содержащие коагулянт и флокулянт, поскольку они могут заменить эти реагенты при их раздельном применении для очистки природных и сточных вод.
Известные коагулирующе-флокулирующие композиции на основе минеральных коагулянтов и органических флокулянтов состоят из солей алюминия и железа, неионных или катионных флокулянтов. Применение органических анионных флокулянтов в таких композициях ограниченно, поскольку при их взаимодействии с солями алюминия или железа возможно образование нерастворимых продуктов.
Имеющиеся результаты исследований физико-химических свойств растворов бинарных композиций на основе солей алюминия, железа и водорастворимых полимеров свидетельствуют о наличии химических взаимодействий между компонентами, приводящих к образованию устойчивых металлосодержащих полимерных комплексов. Эффективность коагулирующе-флокулирующих композиций может определяться аддитивным (самостоятельным) или синергетическим эффектом входящих в них компонентов. При использовании для очистки воды композиционных алюмокремниевых коагулянтов проявляются флокулирующие свойства активной кремниевой кислоты и коагулирующие действия соединений алюминия. Образующиеся соединения типа Al2Si205(0H)4 способствуют повышению эффективности применения такого композиционного реагента.
При использовании порошковых композиций того же состава, в которых химические воздействия отсутствуют, проявляется аддитивный эффект компонентов композиции. Сначала протекает гидролиз коагулянта, а затем флокуляция адсорбированных продуктами гидролиза загрязнений благодаря различной скорости растворения коагулянта и флокулянта. В результате эффективность применения порошковых композиций для очистки воды растет с увеличением катионной активности флокулянта, входящего в их состав, как и при последовательном вводе коагулянта и флокулянта, что является косвенным доказательством одинакового механизма протекания процесса.
Коагулирующе-флокулирующие композиции эффективны для очистки как природных, так и сточных вод и с успехом могут заменить эти же реагенты при их раздельном применении.
Композиционный коагулянт-флокулянт на основе сульфата алюминия и полиакриламида марки СА-ЗН-600, разработанный ОАО «Сорбент» при участии Пермводо- канала и Пермэнерго, позволяет упростить технологию очистки и повысить ее эффективность на станциях, не имеющих отдельного узла приготовления растворов флокулянта. Данный реагент прошел промышленные испытания на одной из ТЭЦ Пермэнерго с положительным результатом.
При очистке маломутной природной воды эффективно введение в воду водного раствора композиции, содержащей гидролизующуюся соль алюминия и водорастворимый полиэлектролит катионного типа. В качестве гидролизующейся соли алюминия (ГСА) может быть использован сульфат алюминия, основный сульфат алюминия, хлорид алюминия, основный хлорид алюминия. В качестве водорастворимого полиэлектролита катионного типа предлагается полидиметилдиаллиламмонийгидрохлорид (ПДАДМАХ) (молекулярная масса 200000-1000000). Соотношение ГСА к ПДАДМАХ составляет (2-10): 1 в пересчете на 100%-ный продукт. Данный реагент позволяет очищать воды в холодное время года.
При соотношении компонентов 5:1 отмечается синергетический эффект при использовании композиции для очистки маломутной воды с низкой щелочностью.
В институте ВОДГЕО (д.т.н. JI.B. Гандуриной) разработана и производится серия двух- и трехкомпонентных коагулирующе-флокулирующих композиций серии ЛKP для очистки воды гидрофильтров от различных типов ЛKM. Коагулянты представляют собой высокоэффективные, нетоксичные, неагрессивные порошкообразные или жидкие продукты, способные действовать в нейтральной среде. По эффективности их действия данные реагенты не уступают зарубежным аналогам.
|
Реагент |
Доза, мг/л |
Мутность, мг/л |
|
ПДАДМАХ |
4 8 20 |
8,9 9,0 9,8 |
|
Оксихлорид алюминия |
4 5 10 |
1,2 0,9 0,6 |
|
Оксихлорид алюминия/ПДАДМАХ 5:1 10:1 20:1 |
20 20 20 |
5,4 4,6 2,1 |
Технологические схемы очистки природных и сточных вод с применением композиционных реагентов ничем не отличаются от схем с самостоятельным применением коагулянтов и флокулянтов. Композиционные реагенты могут дозироваться в виде растворов, суспензий или порошков. Порошкообразные композиционные реагенты дозируют непрерывно шнековым дозатором или периодически отдельными порциями через воронку в зону интенсивного перемешивания непосредственно в смеситель.
Выбор реагентов определяется принятой технологией водоочистки, качеством исходной воды и требованиями к степени ее очистки. Расчетные дозы реагентов по их активной части устанавливаются в зависимости от качества обрабатываемой воды с учетом допустимых их количеств в очищенной воде. В процессе эксплуатации сооружений дозы реагентов должны уточняться для каждого периода колебаний качества воды.
Ориентировочная доза коагулянта определяется в зависимости от мутности исходной воды. При применении контактных осветлителей или контактных фильтров эта доза может быть уменьшена на 10-15%. При коагулировании воды алюминатом натрия его доза составляет 1/10-1/20 от дозы сернокислого алюминия.
|
Мутность воды, мг/л |
Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/л |
|
До 100 |
25-30 |
|
От 100 до 200 |
30-40 |
|
От 200 до 400 |
35-45 |
|
От 400 до 600 |
45-50 |
|
От 600 до 800 |
50-60 |
|
От 800 до 1000 |
60-70 |
|
От 1000 до 1500 |
70-80 |
Дозы флокулянтов ПАА, применяемых для улучшения процесса хлопьеобразования, ориентировочно определяются по таблице:
|
Мутность воды, мг/л |
Цветность воды, град Р1-С0 |
Доза безводного ПАА, мг/л |
|
До 10 |
>50 |
1-1,5 |
|
От 10 до 100 |
30-100 |
0,3-0,6 |
|
От 100 до 500 |
20-60 |
0,2-0,5 |
|
От 500 до 1500 |
— |
0,2-1 |
Доза хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) принимается: для обеззараживания воды поверхностных источников после ее очистки — до 2-3 мг/л, подземных источников — 0,7-1 мг/л. При большом содержании органических веществ в исходной воде для улучшения процессов коагуляции и обесцвечивания производится предварительное ее хлорирование дозой хлора более 3 мг/л.
Дозы порошкового активного угля или перманганата калия, используемых для удаления привкусов и запахов из воды, определяются по результатам технологических исследований.
Суточный расход реагентов подсчитывается по формуле
Cсут=ДQсут/10ρ
где Д- доза реагента, мг/л; Qсут— полная производительность станции, м3/сут (для суток с максимальным водопотреблением); ρ — содержание активного вещества в реагенте, %.
Подбор технологического оборудования
На складах должен храниться запас реагента на срок до 30 суток в зависимости от Qсут. Расчетный запас реагентов (доставляемых навалом) округляется до единиц, кратных грузоподъемности транспортных средств (вагоны — 60 т, автосамосвал — 4 т), а для реагентов, доставляемых в таре, кратным весу одной упаковки.
Годовой расход реагентов, Сгод, определяют по формуле
Сгод= ДсрQсут.ср*365*100/1*106*ρ
где Дср — средняя для разных периодов года доза реагента, мг/л; Qсут.ср — полная производительность станции, м3/сут (для суток со средним водопотреблением).
Поставки и хранение реагентов на водопроводной станции производятся в сухом и жидком состоянии, а их дозирование в воду — в виде растворов, суспензий или сухого порошка. Все это определяет большой набор схем хранения и приготовления реагентов.
Схема реагентного хозяйства с сухим хранением реагента (сернокислого алюминия)
1 — автосамосвал; 2 — склад; 3 — растворные баки; 4 — кран-балка с грейфером; 5 — насос; 6 — расходные баки; 7 — насос-дозатор; 8 — воздуходувка; I — трубопровод холодной воды; II — трубопровод горячей воды; III — сжатый воздух; IV — раствор коагулянта
Схема приготовления коагулянта при сухом хранении, представленная на рисунке, целесообразна при расходе коагулянта до 5-6 т/сут. Транспортирование коагулянта по складу и загрузку в растворные баки осуществляют с кран-балкой и подвесным грейфером емкостью до 0,5 м3 с помощью дистанционного пульта.
Склад коагулянта находится в неотапливаемом помещении. Высота склада должна позволять производить беспрепятственную выгрузку коагулянта и его транспортирование по складу.
Площадь складов следует рассчитывать на хранение 30-дневного запаса, считая по периоду максимальной потребности реагента:
Fскл=1,15Qсут. ДТ/10000ργ0h
где Qcym— полная производительность очистной станции, м3/сут; Д- доза реагента, г/м3; Т — продолжительность хранения реагента, сут; ρ — содержание активного вещества в реагенте, %; γ0 — объемная насыпная масса реагента, т/м3; h-допустимая высота складирования ~ 1,5-2,5 м.
Расходные баки находятся в отапливаемом помещении, отделяемом от склада капитальной перегородкой. Над этим помещением находятся обычно помещения для приготовления или хранения других реагентов. Из растворных баков раствор коагулянта концентрацией 10-15% перепускается в расходные баки, где разбавляется до рабочей концентрации (4-10%). Для перемешивания раствора в нижнюю часть баков через систему труб подается воздух. Из расходных баков раствор коагулянта подается в смеситель насосом-дозатором либо кислотостойким насосом через дозатор любого типа. Количество расходных, растворных баков и насосов должно быть: растворных — 3, расходных — 2.
Схема организации реагентного хозяйства при мокром хранении коагулянта в растворных баках-хранилищах представлена на рис. 13.2. В этом случае коагулянт доставляется автотранспортом и загружается в растворные баки-хранилища, где растворяется и хранится в виде 15-20%-ного концентрированного раствора. Емкость баков-хранилищ рассчитывается на 30-суточный расход реагента. Количество баков должно быть не менее трех.
Схема реагентного хозяйства с мокрым хранением реагента (сернокислого алюминия)
1 — вагон с реагентом; 2 — подъемник; 3 — транспортер; 4, 5 — растворная часть баков-хранилищ концентрированного раствора коагулянта; 6 — насос; 7 — расходные баки;8 — насос-дозатор; 9 — воздуходувка; I — трубопровод холодной воды; II — сжатый воздух; III — раствор коагулянта
После растворения коагулянта производится его отстаивание. Осадок собирается в нижней, подрешеточной части баков и сбрасывается в канализационный лоток. Из верхней отстойной части баков-хранилищ крепкий раствор коагулянта забирается насосами с помощью поплавка и перекачивается в расходные баки, где готовится рабочий раствор.
Для растворения и перемешивания коагулянта в баках предусматривается подвод воздуха от воздуходувок. Воздуходувки могут располагаться в одном помещении с расходными баками и насосами.
Для подачи воздуха в растворные и расходные баки обычно применяются водокольцевые насосы-воздуходувки типа ВК.
Насосов должно быть не менее двух (один рабочий, один резервный).
Для перекачки и дозирования реагентов целесообразно применять насосы-дозаторы. Наиболее распространены плунжерные насосы-дозаторы типа НД, предназначенные для перекачки чистых жидкостей и неабразивных суспензий с концентрацией твердой фазы до 10% по массе.
Подача насосов регулируется от нуля до максимума путем изменения длины хода плунжера.
Основные параметры насосов-дозаторов приведены в таблице. Первая цифра в марке насоса означает подачу в л/ч, вторая — давление в атм. Для перекачки известкового молока применяются насосы НД с этими же параметрами, но устойчивые к абразивному действию суспензий.
Перемешивание известкового молока в гидравлических мешалках, перекачка угольной пульпы производится насосами типа ФГ, устанавливаемыми под залив без обратных клапанов.
Основные характеристики насосов-дозаторов типа НД
|
Марка |
Габариты, мм |
Масса с электродвигателем серии ВАО, кг |
||
|
длина |
ширина |
высота |
||
|
НД 10/100 |
445 |
215 |
465 |
42 |
|
НД 16/23 |
450 |
215 |
465 |
43 |
|
НД 25/40 |
470 |
215 |
465 |
44 |
|
НД 40/25 |
475 |
215 |
465 |
45 |
|
НД 63/16 |
475 |
280 |
677 |
46 |
|
НД 100/10 |
475 |
215 |
465 |
48 |
|
НД 160/25 |
648 |
273 |
622 |
78 |
|
НД 400/16 |
803 |
280 |
677 |
110 |
|
НД 630/10 |
803 |
280 |
677 |
120 |
|
НД 1000/10 |
840 |
302 |
726 |
150 |
|
НД 1600/10 |
965 |
350 |
840 |
239 |
|
НД 2500/10 |
970 |
350 |
840 |
245 |
При производительности станции более 50 тыс.м3/сут применяется схема с хранением концентрированного раствора коагулянта в специальных резервуарах, располагаемых обычно в здании или вне его.
После растворения в растворных баках коагулянт перекачивается кислотостойкими насосами в баки-хранилища, а в растворные баки загружается новая партия коагулянта. Емкость баков-хранилищ рассчитывается на весь срок хранения.
Из баков-хранилищ 15-20%-ный раствор коагулянта насосами или самотеком подается в расходные баки, где готовится рабочая концентрация раствора, подаваемая затем насосами-дозаторами в смеситель.
Количество расходных баков в этой схеме должно быть не менее двух, растворных баков и баков-хранилищ — не менее трех.
Перемешивание раствора в баках-хранилищах с помощью воздуха предусматривать не следует. На крупных станциях по экономическим соображениям резервуары обычно располагают вне здания реагентного хозяйства, но защищают от замерзания раствора. Температура замерзания 30%-ного раствора коагулянта -5 °С.
Схема при использовании концентрированного коагулянта
1 — растворный бак; 2 — резервуар-хранилище; 3 — расходный бак; 4 — насос перекачки коагулянта из растворных баков в резервуары-хранилища; 5 — канализационные лотки; 6 — водопровод; 7 — трубопровод к насосам-дозаторам; 8 — трубопроводы отвода раствора
В удаленных районах, где имеется достаточно электрической энергии и куда поставка реагентов затруднена, для обработки воды может быть применена электрокоагуляция. Электрокоагуляция, основанная на растворении алюминиевых или стальных электродов для получения Аl203 и Fe203, позволяет значительно уменьшить общую площадь станции очистки, так как при этом отпадает необходимость в складах для хранения реагента, растворных и расходных баках. Однако вследствие большого расхода электроэнергии этот метод обработки воды применяется преимущественно на станциях небольшой производительности.
Использование очищенных гранулированных, хорошо растворимых коагулянтов позволяет перейти на их сухое дозирование в воду.
Применение сухого дозирования реагентов повышает точность дозирования и упрощает технологическую схему реагентного хозяйства, так как отпадают растворные и расходные баки.
Использование известкования воды для улучшения процессов коагулирования и стабилизационной обработки воды связано с необходимостью предварительного гашения извести. Из-за малой растворимости извести ее. обычно дозируют в виде известкового молока, представляющего собой быстро расслаивающуюся суспензию. Поэтому в баках хранения известкового молока требуется постоянное перемешивание.
При сухом хранении строительную известь доставляют в негашеном виде на склад, примыкающий к помещениям, где расположено оборудование известкового хозяйства. С помощью грейферного крана известь загружается в приемный бункер для гашения. Гашение извести производят при помощи известегасилок или шаровых мельниц. При применении комовой извести перед загрузкой в известегасилку требуется ее предварительное дробление в дробилках. После известегасилки концентрированное известковое молоко поступает в растворные баки-хранилища, а затем в гидравлическую или механическую мешалку, где разбавляется до 5%-ной концентрации; или циркуляционным насосом.
Недостатком сухого хранения извести является большое пылевыделение при производстве работ и их трудоемкость.
Характеристики аппаратов известкового хозяйства
|
Марка аппарата |
Производи тельность, т/ч |
Габариты, мм |
Мощность электродвигателя, кВт |
||
|
длина |
ширина |
высота |
|||
|
Известегасилка С-382 |
1,0 |
1770 |
1750 |
1540 |
2,8 |
|
Известегасилка СМ-1247 |
2-3 |
2800 |
996 |
1560 |
2,2 |
|
Шаровая мельница СМ-432 |
0,5-1,9 |
5088 |
1800 |
1700 |
20 |
|
Стержневая мельница СМ-435 |
1-2,4 |
4925 |
1820 |
1700 |
20 |
Известегасилки применяют для приготовления известкового молока из извести-пушонки или быстрогасящейся комовой извести-кипелки. Для гашения извести в них подается холодная вода.
Шаровые и стержневые мельницы предназначены для мокрого измельчения и гашения комовой извести. К ним подводится горячая вода. Мельницы применяются при больших расходах извести. При их применении увеличивается количество осадка в сооружениях очистки воды. Для осветления известкового молока применяются гидроциклоны или вертикальные отстойники.
Обычно применяют гидроциклоны типа ГЦК с внутренним диаметром не более 250 мм. При необходимости устанавливают несколько гидроциклонов.
Известковое молоко на гидроциклоны подается насосами типа ФГ или ПС с напором от 6 до 25 м. Слив осадка из гидроциклона производится обратно в бак неочищенного молока. Осветленное молоко подается в бак очищенного молока, а оттуда насосом- дозатором в обрабатываемую воду.
Вместо гидроциклона для осветления известкового молока можно применять вертикальные отстойники, рассчитываемые по восходящей скорости потока 2 мм/с.
При стабилизации воды известковое молоко должно вводиться перед фильтрами, что увеличивает нагрузку на фильтры по загрязнениям и уменьшает длительность их фильтроциклов. Поэтому при соответствующем обосновании применяется ввод раствора извести или очищенного известкового молока в трубопровод после фильтров.
При расходе извести на станции до 50 кг/сут по СаО допускается применение схемы, при которой известковое молоко из ящика для размыва теста подается в сатуратор двойного насыщения для приготовления известкового раствора. Из сатуратора очищенный известковый раствор подается в дозатор.
Схема известкового хозяйства с поступлением комовой негашеной извести
1 — автотранспорт; 2 — бункер; 3 — питатель; 4 — дробилка; 5 — элеватор; 6 — бункер-хранилище; 7 — вибратор; 8 — питатель; 9 — известегасилка; 10 — промежуточный бак; 11, 13 — насосы; 12 — бак с гидравлическим перемешиванием; 14 — дозатор; I — трубопровод подачи воды; II — подача известковой суспензии к смесителю
При больших расходах извести в трубопровод после фильтров дозируют известковое молоко, предварительно очищенное в гидроциклонах или вертикальных отстойниках.
В отличие от коагулянтов и извести сода и хлористый натрий являются хорошо растворимыми реагентами.
Кальцинированная сода дозируется в воду в виде 5-8%-ного раствора для улучшения коагуляции или для стабилизации воды.
Для приготовления раствора соды с целью улучшения коагуляции можно использовать то же самое оборудование, что и для извести. Это позволит оперативно переходить от использования извести к соде или наоборот, в зависимости от наличия реагентов.
Наиболее распространенным флокулянтом является полиакриламид (ПАА), поставляемый на станции очистки воды в виде гелеобразной массы.
ПАА хранится на станциях очистки в таре и растворяется в баках с механическими мешалками с числом оборотов вала 800-1000 в 1 мин. Срок хранения раствора ПАА на станциях очистки воды не должен превышать 15 суток (при большом сроке хранения ПАА стареет). Водные растворы ПАА не обладают коррозийными свойствами и дозируются в воду с концентрацией 0,5-1%.
Из других флокулянтов наибольшее применение получили типа «Праестол», активная кремневая кислота (АК), ВПК-402 и др.
Далее приведена технологическая схема установки системы НИИ КВОВ АКХ им. К.Д. Памфилова для приготовления АК обработкой жидкого стекла раствором серно-кислого алюминия. В расходных баках готовится 1,5-2,5%-ный раствор жидкого стекла и 1,5-3,5%-ный раствор сернокислого алюминия. Раствор сернокислого алюминия подается в расходный бак установки АК от расходных баков коагулянтного хозяйства.
Приготовление и дозирование полиакриламида
1- растворный бак; 2, 3 — механическая мешалка; 4 — циркуляционный насос; 5 — расходный бак; 6- дозатор; 7 — эжектор; 8 — сброс осадка в канализацию
Принципиальная схема установки приготовления активной кремнекислоты (АК)
1- баки рабочего раствора жидкого стекла; 2 — баки раствора сернокислого алюминия; 3 — бак раствора АК; 4 — реактор; 5 — полимеризатор; 6 — насосы-дозаторы; 7 — регулятор давления; 8 — расходомер; 9 — эжектор; 10 — краны для регулирования времени полимеризации АК; 11- сброс осадка в канализацию; 12 — подача воды; 13 — подача раствора АК в обрабатываемую воду; 14, 15 — механическая мешалка
В непосредственной близости от установки должны находиться склад бочек и растворные баки жидкого стекла. Растворение жидкого стекла производится путем перемешивания с помощью сжатого воздуха, подаваемого с интенсивностью 3-5 л/с-м2. Растворные баки можно совмещать с расходными, обеспечив забор отстоянного раствора жидкого стекла с верхнего слоя баков.
Количество рабочих установок на станции должно быть не менее двух. В каждой установке должен быть один рабочий и один резервный реактор.
Транспортирование и растворение реагентов сопровождаются значительным выделением вредных веществ в воздух. Поэтому реагентное хозяйство обычно сблокировано в одной части здания очистки воды. Внутри цеха реагентного хозяйства должно быть деление на помещения с однородными выделениями вредных веществ.
Примерно однородными помещениями можно считать склад коагулянта и извести, в котором обычно находятся растворные баки коагулянта и известегасилки; помещение расходных баков, в которых обычно находятся также насосы и воздуходувки; помещение хранения и приготовления ПАА; фтораторная, блокуглевание, хлораторная и другие помещения.
В цехах реагентного хозяйства должно быть предусмотрено помещение для венткамеры.
