Промышленная водоподготовка

Водоподготовкой называют комплекс мероприятий по улучшению качества воды для технологических це­лей. В нее включают операции по удалению механических примесей, умяг­чению, осветлению и дегазации. Наглядное пред­­ставление о методах водоподготовки дает рисунок 2.

Рисунок 2 – Методы очистки воды

Содержащиеся в воде примеси классифицируются по фазово-дисперсному состоянию:

Группа I объединяет нерастворимые в воде примеси с величиной частиц 10^-5 – 10^-6 см и больше. эти взвеси обусловливают мутность воды, а в некоторых случаях и ее цветность. В состав группы входят глинистые вещества, карбонатные породы, ил, мелкий песок, малорастворимые гидроокиси металлов, взвеси органических веществ, детрит, планктон… Во взвешенных частицах возможно присутствие патогенных бактерий, споровых микроорганизмов и вирусов.

Для очистки воды от этой группы примесей используют физико-химические процессы рассчитанные на удаление из воды веществ в пределах от тонких взвесей до крупных частиц: адгезию на поверхности сорбентов и зернистых инертных загрузок, адгезию при помощи коагулянтов и флокулянтов, флотацию. Из механических методов используют отстаивание, микропроцеживание, центрифугирование.

Группа II объединяет гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, находящиеся в воде в состоянии золей и высокомолекулярные вещества. Размер частиц - 10^-6 – 10^-5 см. К ним относят коллоидные минеральные и органно-минеральные частицы почв и грунтов, недиссоциированные и нерастворимые формы гумусовых веществ, которые придают воде окраску. Высокомолекулярные соединения представлены в воде гуминовыми и фульвокислотами и их солями.

Обработка воды, содержащей примеси этой группы, большими дозами хлора, озона и другими окислителями улучшает ее качество, так как при этом окисляются вещества, придающие цветность воде, гибнут микроорганизмы, разрушаются гидрофильные коллоиды, проявляющие защитные свойства по отношению к гидрофобным примесям воды, и тем создаются благоприятные условия для последующего коагулирования, ускоряется процесс образования и осаждения хлопьев коагулянта. Основными реагентами, обеспечивающими удаление коллоидных примесей из воды, являются коагулянты. Значительное повышение эффекта коагулирования достигается введением флокулянтов, чаще всего – активной кремнекислоты.

Группа III объединяет растворенные в воде газы и молекулярно растворимые органические соединения как биологического происхождения так и вносимые со стоками промышленных предприятий и населенных пунктов. Вещества этой группы придают воде самые разнообразные запахи, привкусы, а иногда и окраску. Размер частиц - 10^-6 – 10^-7 см. Наиболее эффективными процессами удаления из воды веществ этой группы: аэрирование, окисление, адсорбция. Растворенные в воде газы и органические вещества удаляются путем аэрирования воды. Растворенные в воде одно- и многоатомные фенолы, большинство продуктов органического синтеза, гуминовые и фульвокислоты разрушаются под действием сильных окислителей. Многие вещества этой группы удаляются из воды активированным углем – для адсорбции низкомолекулярных соединений применяют мелкодисперсный уголь марки КАД и БАУ; для удаления гуминовых или фульвокислот примесей используют крупнопористый уголь марки ОУ и А.

Группа IV объединяют вещества диссоциирующие в воде на ионы с размером 10^-7 – 10^-8. Примеси природный вод, относящиеся к этой группе представляют собой электролиты. Очистка воды от этой группы примесей заключается в связывании ионов, которые подлежат удалению, в малорастворимые или слабодиссоциирующие соединения. Для этого используют ионообменные реакции, протекающие на поверхности твердой фазы – на ионообменных смолах. Освобождение воды от ионов можно осуществить путем испарения, перевода в твердую фазу – вымораживание, газогидратный метод – или добавление соответствующего несмешивающегося с водой растворителя для образования двух фаз, используя неравномерность распределения ионов между этими фазами; иногда используют подвижность ионов в электрическом поле – электродиализ.

Процессы, используемые при обработке воды делят на безреагентные и реагентные.

К безреагентным относят: осветление и частичное осветление воды отстаиванием, процеживание через сетки, фильтрование через пористые перегородки и зернистые загрузки, центрифугирование. обеззараживание воды излучениями – ультрафиолетовым, ультразвуком, гамма-излучением и др. дегазация воды аэрированием и вакуумированием; опреснение воды дистилляцией, вымораживанием и электродиализом.