Moderné metódy čistenia. Skúšobná práca: Proces úpravy vody

Aktívny rozvoj priemyslu a rast urbanizácie viedli v priebehu niekoľkých storočí k modernému stavu ekológie, v ktorom sa neodvážite piť vodu ani zo studne, nehovoriac o nejakom povrchovom zdroji. Pri stavbe nových domov za mestom ľudia uprednostňujú vŕtanie studní. Ostatné blízke zdroje sa tiež prispôsobujú, ale určite používajú filtračné zariadenia a niekedy aj celé stanice. Vo svojej „surovej“ forme má voda vždy rôzne nečistoty, najmä ak je extrahovaná z hĺbky. Môžu tam byť dokonca aj toxické látky: prírodný sírovodík alebo fenoly, dusičnany a iné znečisťujúce látky, ktoré sa do podzemných vôd dostali z priemyselného odpadu. Ak je dom napojený na mestskú sieť, takkúpiť úpravu vodytam bude musieť ísť tiež. V mestských filtračných staniciach sa aktívne používa chlór, ktorý po aplikácii zostáva v zložení kvapaliny. Ostatné kvalitatívne charakteristiky vody sú tiež uvádzané len na splnenie požiadaviek SanPiN. To znamená, že mnohé látky sa úplne nevylúčia, ale zníži sa len ich koncentrácia.

použitie membrány alebo iných materiálov s nízkou priepustnosťou;

iónová výmena;

magnetické a elektromagnetické efekty;

ultrafialové žiarenie.

Použitie každej z týchto technológií by malo byť odôvodnené charakteristikami zariadenia, požadovanými parametrami čistenia, dostupnosťou nákupu, údržbou a inými nuansami. Moderná úprava vody má seriózny prístup a niekoľko etáp. Profesionáli najskôr vykonajú laboratórnu analýzu zdroja a pre jej výsledky sú už vybrané špecifické metódy čistenia a zariadenia, ktoré najlepšie zodpovedajú individuálnym vlastnostiam každého objektu. Kontaktovaním LLC NTK Soltek môžete získať celý rad služieb: od návrhových výpočtov až po inštaláciu a ďalšiu údržbu čistiarní odpadových vôd.

1. Čo sa myslí paro-vodným cyklom kotolní

Cyklus para-voda je obdobie, počas ktorého sa voda mení na paru a toto obdobie sa mnohokrát opakuje.

Pre spoľahlivú a bezpečnú prevádzku kotla nevyhnutné má v sebe cirkuláciu vody - jej nepretržitý pohyb v kvapalnej zmesi po určitom uzavretom okruhu. Tým je zabezpečený intenzívny odvod tepla z vykurovacej plochy a eliminovaná lokálna stagnácia pary a plynu, čo chráni vykurovaciu plochu pred neprípustným prehrievaním, koróziou a zabraňuje poruche kotla. Cirkulácia v kotloch môže byť prirodzená a nútená (umelá), vytvorená pomocou čerpadiel.

V moderných konštrukciách kotlov je vykurovacia plocha vyrobená zo samostatných zväzkov rúrok spojených s bubnami a kolektormi, ktoré tvoria pomerne zložitý systém uzavretých cirkulačných okruhov.

Na obr. je znázornená schéma takzvaného cirkulačného okruhu. Do nádoby sa naleje voda a ľavé koleso rúrky v tvare U sa zahreje, vytvorí sa para; merná hmotnosť zmesi pary a vody bude menšia v porovnaní so špecifickou hmotnosťou v pravom kolene. Kvapalina v takýchto podmienkach nebude, je v rovnovážnom stave. Napríklad A - A, tlak vľavo bude menší ako vpravo - začína sa pohyb, ktorý sa nazýva cirkulácia. Para sa uvoľní z odparovacieho zrkadla, bude sa pohybovať ďalej od nádoby a na jej miesto sa dostane napájacia voda v rovnakom hmotnostnom množstve.

Na výpočet obehu sa riešia dve rovnice. Prvý vyjadruje hmotnú rovnováhu, druhý rovnováhu síl.

Prvá rovnica je formulovaná takto:

G pod = G op kg/s, (170)

Kde G pod - množstvo vody a pary pohybujúce sa v zdvíhacej časti okruhu v kg / s;

G op - množstvo vody pohybujúce sa v spúšťacej časti v kg / sek.

Rovnicu výkonovej bilancie možno vyjadriť nasledujúcim vzťahom:

N = ∆ρ kg / m2, (171)

kde N je celková hnacia výška rovná h (γ v - γ cm), v kg;

∆ρ je súčet hydraulických odporov v kg / m 2 vrátane sily zotrvačnosti, ktorá vzniká pohybom parovodnej emulzie a vody cez kanceláriu a má za následok rovnomerný pohyb pri určitej rýchlosti.

V cirkulačnom okruhu kotla pracuje paralelne veľké množstvo potrubí a podmienky ich prevádzky nemôžu byť z viacerých dôvodov úplne totožné. Aby bola zabezpečená neprerušovaná cirkulácia vo všetkých potrubiach paralelných prevádzkových okruhov a nedochádzalo k prevráteniu obehu v žiadnom z nich, je potrebné zvýšiť rýchlosť pohybu vody po okruhu, čo je zabezpečené určitou rýchlosťou cirkulácie K.

Rýchlosť cirkulácie sa zvyčajne volí v rozmedzí 10 - 50 a pri nízkom tepelnom zaťažení rúr je oveľa viac ako 200 - 300.

Spotreba vody v okruhu, berúc do úvahy rýchlosť cirkulácie, sa rovná

kde D = prietok pary (napájacej vody) vypočítaného okruhu v kg / h.

Rýchlosť vody na vstupe do zdvíhacej časti okruhu sa dá určiť z rovnosti

2. Príčiny tvorby usadenín vo výmenníkoch tepla

Rôzne nečistoty obsiahnuté v ohriatej a odparenej vode sa môžu uvoľňovať do tuhej fázy na vnútorných povrchoch parogenerátorov, výparníkov, parných konvertorov a kondenzátorov. parné turbíny vo forme vodného kameňa a vo vnútri vodnej hmoty - vo forme suspendovaného kalu. Nie je však možné určiť jasnú hranicu medzi vodným kameňom a kalom, pretože látky usadené na vykurovacej ploche vo forme vodného kameňa sa môžu časom zmeniť na kal a naopak, kal sa môže za určitých podmienok prilepiť na vykurovaciu plochu. , tvoriaci šupina.

Z prvkov parného generátora sú na kontamináciu vnútorných povrchov najnáchylnejšie rúrky s vyhrievanými stenami. Tvorba usadenín na vnútorných povrchoch rúrok na výrobu pary má za následok zhoršenie prenosu tepla a v dôsledku toho nebezpečné prehriatie kovového potrubia.

Radiačné vykurovacie plochy moderných parogenerátorov sú intenzívne vyhrievané spaľovacím horákom. Hustota tepelného toku v nich dosahuje 600–700 kW / m2 a lokálne tepelné toky môžu byť ešte vyššie. Preto aj krátkodobé zhoršenie koeficientu prestupu tepla zo steny do vriacej vody vedie k takému výraznému zvýšeniu teploty steny potrubia (500–600 ° C a viac), že pevnosť kovu môže byť nedostatočná. aby odolal stresom, ktoré v ňom vznikli. Dôsledkom toho je poškodenie kovu, ktoré sa vyznačuje výskytom chýb, olova a často prasknutím rúr.

V prípade prudkých teplotných výkyvov v stenách parogeneračných rúr, ku ktorým môže dôjsť počas prevádzky parogenerátora, dochádza k odlupovaniu vodného kameňa zo stien vo forme krehkých a hustých vločiek, ktoré sú unášané prúdom cirkulujúceho vody na miesta s pomalou cirkuláciou. Tam sa zrážajú vo forme náhodného nahromadenia kúskov rôznych veľkostí a tvarov, stmelených kalom do viac či menej hustých útvarov. Ak má bubnový parný generátor vodorovné alebo mierne naklonené časti parogeneračných rúr s pomalým obehom, potom sa v nich zvyčajne hromadia voľné usadeniny kalu. Zúženie prierezu pre prechod vody alebo úplné zablokovanie rúrok na výrobu pary vedie k narušeniu obehu. V takzvanej prechodovej zóne prietokového parogenerátora až po kritický tlak, kde sa odparí posledná zvyšková vlhkosť a dôjde k miernemu prehriatiu pary, sa tvoria usadeniny zlúčenín vápnika, horčíka a koróznych produktov.

Prietokový parný generátor je totiž účinným lapačom ťažko rozpustných zlúčenín vápnika, horčíka, železa a medi. Potom sa pri ich zvýšenom obsahu v napájacej vode rýchlo akumulujú v potrubnej časti, čo výrazne skracuje dobu trvania pracovnej kampane parogenerátora.

Aby sa zabezpečili minimálne usadeniny tak v zónach maximálneho tepelného zaťaženia parogenerátorov, ako aj v dráhe prúdenia turbín, je potrebné prísne dodržiavať prevádzkové normy prípustného obsahu niektorých nečistôt v napájacia voda. Na tento účel sa doplnková napájacia voda podrobuje hĺbkovému chemickému čisteniu alebo destilácii v úpravniach vody.

Zlepšenie kvality kondenzátov a napájacej vody citeľne oslabuje proces tvorby prevádzkových usadenín na povrchu paroenergetických zariadení, ale úplne ho neodstraňuje. Pre zaistenie správnej čistoty vykurovacej plochy je preto potrebné popri jednorazovom predštartovom čistení vykonávať aj periodické prevádzkové čistenie hlavného a pomocného zariadenia a navyše nielen v prítomnosť systematických hrubých porušení stanoveného vodného režimu a pri nedostatočnej účinnosti protikoróznych opatrení vykonávaných na TPP, ale aj v bežných prevádzkových podmienkach TPP. Prevádzkové čistenie je potrebné najmä pri elektrárňach s prietokovými parogenerátormi.

3. Popíšte koróziu parných kotolní pozdĺž parovo-vodných a plynových ciest

Kovy a zliatiny používané na výrobu tepelných a energetických zariadení majú schopnosť interagovať s prostredím, ktoré je s nimi v kontakte (voda, para, plyny), ktoré obsahuje určité korozívne nečistoty (kyslík, uhličité a iné kyseliny, zásady atď.).

Pre narušenie normálnej prevádzky parného kotla je nevyhnutné vzájomné pôsobenie látok rozpustených vo vode s jeho umývaním kovom, v dôsledku čoho dochádza k deštrukcii kovu, čo pri známych rozmeroch vedie k nehodám a poruchám jednotlivých článkov kotla. Takéto ničenie kovu prostredím sa nazýva korózia. Korózia vždy začína od povrchu kovu a postupne sa šíri hlbšie.

V súčasnosti sa rozlišujú dve hlavné skupiny koróznych javov: chemická a elektrochemická korózia.

Chemická korózia sa vzťahuje na deštrukciu kovu v dôsledku jeho priamej chemickej interakcie s prostredím. V teplárenstve sú príkladmi chemickej korózie: oxidácia vonkajší povrch zahrievanie horúcimi spalinami, korózia ocele prehriatou parou (tzv. paro-vodná korózia), korózia kovu mazivami a pod.

Elektrochemická korózia, ako ukazuje jej názov, je spojená nielen s chemickými procesmi, ale aj s pohybom elektrónov v interagujúcich médiách, t.j. s výskytom elektrického prúdu. K týmto procesom dochádza pri interakcii kovu s roztokmi elektrolytov, čo prebieha v parnom kotli, v ktorom cirkuluje kotlová voda, čo je roztok solí a zásad rozložených na ióny. Elektrochemická korózia vzniká aj pri kontakte kovu so vzduchom (pri normálnej teplote), ktorý vždy obsahuje vodnú paru, ktorá kondenzuje na povrchu kovu vo forme tenkého filmu vlhkosti a vytvára podmienky pre vznik elektrochemickej korózie.

Deštrukcia kovu začína v podstate rozpustením železa, ktoré spočíva v tom, že atómy železa stratia časť svojich elektrónov, ktoré zostanú v kove, a tým sa premenia na kladne nabité ióny železa, ktoré prechádzajú do vodného roztoku. Tento proces neprebieha rovnomerne po celom povrchu vodou umývaného kovu. Faktom je, že chemicky čisté kovy zvyčajne nie sú dostatočne pevné a preto sa ich zliatiny s inými látkami používajú najmä v technológii, ako viete, liatina a oceľ sú zliatiny železa s uhlíkom. Okrem toho sa do oceľovej konštrukcie v malých množstvách pridáva kremík, mangán, chróm, nikel atď., aby sa zlepšila jej kvalita.

V podmienkach moderného veľkomesta, so znečisteným vzduchom a dosť zlou ekológiou, sa každý človek snaží udržať si zdravie. Voda je hlavným produktom každého z nás. V poslednej dobe všetci viac ľudí premýšľať o tom, aký druh vody používajú. V tomto smere nie sú tvrdosť a čistenie vody prázdne pojmy, ale dôležité parametre. Dnes odborníci úspešne aplikujú technológie úpravy a čistenia vody, čo prispieva k výrobe oveľa čistejšej, využiteľnej vody. Odborníci venujú pozornosť zmäkčovaniu vody a vykonávajú množstvo opatrení na zlepšenie jej vlastností.

Čo poskytujú technológie úpravy vody

Pozrime sa bližšie na to, čo sú technológie úpravy vody. V prvom rade ide o čistenie vody z planktónu. Tento mikroorganizmus žijúci v riekach sa začal najintenzívnejšie rozvíjať po objavení veľkých nádrží. Všimnite si, že keď sa planktón vyvíja vo veľkých množstvách, voda začne nepríjemne zapáchať, meniť farbu a získava charakteristickú chuť.

Dnes mnohé priemyselné podniky vylievajú svoje neupravené odpadové vody do riek s obrovským množstvom organických znečisťujúcich látok a chemických nečistôt. Z týchto otvorených nádrží sa následne získava pitná voda. Výsledkom je, že väčšina z nich, najmä tie, ktoré sa nachádzajú na území megacities alebo v ich blízkosti, sú veľmi znečistené. Voda obsahuje fenoly, organochlórové pesticídy, amónny a dusitanový dusík, ropné produkty a iné škodlivé látky. Samozrejme, voda z takýchto zdrojov je bez predbežnej prípravy na spotrebu nepoužiteľná.

Netreba zabúdať ani na nové výrobné technológie, rôzne havarijné stavy a havárie. Všetky tieto faktory môžu tiež zhoršiť stav vody v zdrojoch a negatívne ovplyvniť jej kvalitu. Vďaka moderným metódam výskumu vedci dokázali nájsť vo vode a ropných produktoch, amíny, fenoly a mangán.

Technológie úpravy vody, ak prichádza o meste vrátane výstavby úpravní vody. Prechodom niekoľkých stupňov čistenia sa voda stáva pitnejšou. No napriek tomu ani pri použití úpravní vody nie je úplne zbavená škodlivých nečistôt, a preto sa do našich domácností stále dostáva skôr znečistená.

Dnes existujú rôzne technológie na úpravu vody a čistenie pitnej a odpadovej vody. V rámci týchto aktivít sa mechanické čistenie z rôznych nečistôt pomocou nainštalovaných filtrov odstraňujú zvyšky chlóru a prvky obsahujúce chlór, čistia vodu od veľkého množstva minerálnych solí v nej obsiahnutých a tiež zmäkčujú, odstraňujú soli a železo.

Základné technológie úpravy a čistenia vody

Technológia 1. Rozjasnenie

Čírenie je stupeň čistenia vody, pri ktorom sa eliminuje jej zákal, čím sa znižuje množstvo mechanických nečistôt prírodných a Odpadová voda... Úroveň zákalu vody, najmä povrchových zdrojov počas povodní, niekedy dosahuje 2 000 - 2 500 mg / l, pričom norma pre vodu vhodnú na pitie a použitie na farme nie je vyššia ako 1 500 mg / l.

Voda sa číri zrážaním nerozpustených látok pomocou špeciálnych čističiek, sedimentačných nádrží a filtrov, ktoré sú najznámejšími zariadeniami na úpravu vody. Jednou z najznámejších metód široko používaných v praxi je koagulácia, to znamená zníženie množstva jemne rozptýlených nečistôt vo vode. V rámci tejto technológie úpravy vody sa používajú koagulanty - komplexy na zrážanie a filtráciu nerozpustených látok. Ďalej vyčírená kvapalina vstupuje do nádrží čistá voda.

Technológia 2. Odfarbenie

Koagulácia, použitie rôznych oxidantov (napríklad chlór spolu s jeho derivátmi, ozón, mangán) a sorbentov (aktívne uhlie, umelé živice) umožňuje odfarbiť vodu, to znamená odstrániť alebo odfarbiť farebné koloidy alebo úplne rozpustené látky v nej .

Vďaka tejto technológii úpravy vody možno výrazne znížiť znečistenie vody likvidáciou väčšiny baktérií. Zároveň aj po odstránení niektorých škodlivých látok vo vode často zostávajú iné, napríklad bacily tuberkulózy, brušného týfusu, dyzentérie, cholera vibrio, encefalitídy a vírusy poliomyelitídy, ktoré spôsobujú infekčné ochorenia. Na ich úplné zničenie je potrebné dezinfikovať vodu používanú na domáce a domáce potreby.

Koagulácia, usadzovanie a filtrácia majú svoje nevýhody. Tieto technológie úpravy vody nie sú dostatočne účinné a sú drahé, a preto je potrebné využívať iné spôsoby čistenia a zlepšovania kvality vody.

Technológia 3. Odsoľovanie

Touto technológiou úpravy vody sa z vody odstránia všetky anióny a katióny, ktoré ovplyvňujú obsah soli vo všeobecnosti a úroveň jej elektrickej vodivosti. Na odsoľovanie sa používa reverzná osmóza, iónová výmena a elektrodeionizácia. V závislosti od toho, aká úroveň obsahu soli a aké požiadavky existujú na demineralizovanú vodu, sa vyberie vhodná metóda.

Technológia 4. Dezinfekcia

Konečným stupňom čistenia vody je dezinfekcia, čiže dezinfekcia. Hlavnou úlohou tejto technológie úpravy vody je potlačiť životnú aktivitu škodlivých baktérií vo vode. Na úplné čistenie vody od mikróbov sa nepoužíva filtrácia a usadzovanie. Na jej dezinfekciu sa chlóruje a používajú sa ďalšie technológie úpravy vody, o ktorých budeme diskutovať nižšie.

Dnes odborníci používajú mnoho spôsobov dezinfekcie vody. Technológie úpravy vody možno rozdeliť do piatich hlavných skupín. Prvý spôsob je tepelný. Druhým je sorpcia na aktívnom uhlí. Tretia je chemická, pri ktorej sa používajú silné oxidanty. Štvrtou je oligodynamika, pri ktorej ióny pôsobia na ušľachtilé kovy. Piata je fyzická. V rámci tejto technológie úpravy vody sa využíva rádioaktívne žiarenie, ultrafialové lúče a ultrazvuk.

Pri dezinfekcii vody sa spravidla používajú chemické metódy využívajúce ako oxidanty ozón, chlór, oxid chloričitý, manganistan draselný, peroxid vodíka, chlórnan sodný a vápnik. Pokiaľ ide o určité oxidačné činidlo, v tomto prípade sa najčastejšie používa chlór, chlórnan sodný, bielidlo. Spôsob dezinfekcie sa volí na základe spotreby a kvality čistenej vody, účinnosti jej prvotného čistenia, podmienok prepravy a skladovania činidiel, schopnosti automatizovať procesy a mechanizovať komplexnú prácu.

Špecialisti dezinfikujú vodu, ktorá bola vopred upravená, koagulovaná, vyčírená a odfarbená vo vrstve suspendovaného sedimentu, alebo usadená, filtrovaná, keďže filter neobsahuje častice, na ktorých alebo vo vnútri ktorých sa môžu nachádzať adsorbované mikróby, ktoré neboli dezinfikované.

Technológia 5.Dezinfekcia silnými oxidantmi

V súčasnosti sa v oblasti bývania a komunálnych služieb voda zvyčajne chlóruje, aby sa prečistila a dezinfikovala. Pri pití vody z vodovodu by ste mali pamätať na obsah organochlórových zlúčenín v nej, ktorých hladina po dezinfekcii chlórom je až 300 μg / l. Počiatočný prah znečistenia zároveň tento ukazovateľ neovplyvňuje, keďže tvorbu týchto 300 mikroprvkov spôsobuje chlórovanie. Je veľmi nežiaduce konzumovať vodu s takýmito indikátormi. Chlór v kombinácii s organickými látkami vytvára trihalometány - deriváty metánu s výrazným karcinogénnym účinkom, v dôsledku čoho sa objavujú rakovinové bunky.

Pri varení chlórovanej vody vzniká vysoko toxická látka nazývaná dioxín. Znížiť hladinu trihalomenátov vo vode je možné znížením množstva chlóru používaného na dezinfekciu a jeho nahradením inými látkami na dezinfekciu. V niektorých prípadoch sa na odstránenie organických zlúčenín vznikajúcich pri dezinfekcii používa granulované aktívne uhlie. Samozrejme netreba zabúdať na plnú a pravidelnú kontrolu ukazovateľov kvality pitnej vody.

Ak sú prírodné vody veľmi zakalené a majú vysokú farbu, často sa uchyľujú k predbežnému chlórovaniu. Ale ako už bolo spomenuté, táto technológia úpravy vody nemá dostatočnú účinnosť a navyše je veľmi škodlivá pre naše zdravie.

Medzi nevýhody chlorácie ako technológie úpravy vody preto patrí nízka účinnosť a obrovské poškodenie organizmu. Keď sa vytvorí karcinogén trihalometán, objavia sa rakovinové bunky. Pokiaľ ide o tvorbu dioxínu, tento prvok, ako je uvedené vyššie, je najsilnejším jedom.

Dezinfekcia vody bez použitia chlóru je ekonomicky nepraktická. Rôzne alternatívne technológie úpravy vody (napríklad dezinfekcia pomocou UV žiarenia) sú dosť drahé. Najlepšou možnosťou je dnes dezinfekcia vody pomocou ozónu.

Technológia 6.Ozonizácia

Zdá sa, že dezinfekcia ozónom je bezpečnejšia ako chlórovanie. Ale táto technológia úpravy vody má aj svoje nevýhody. Ozón nemá zvýšenú odolnosť a je náchylný na rýchlu deštrukciu, a preto pôsobí baktericídne na veľmi krátky čas. V tomto prípade musí voda pred vstupom do našich domovov obísť vodovodný systém. Tu vznikajú ťažkosti, pretože všetci predstavujeme približný stupeň poškodenia vodovodných potrubí.

Ďalšou nuansou tejto technológie úpravy vody je reakcia ozónu s rôznymi látkami, vrátane napríklad fenolu. Prvky vznikajúce pri ich interakcii sú ešte toxickejšie. Dezinfekcia vody ozónom je nebezpečným počinom, ak voda obsahuje čo i len nepatrné percento brómových iónov (je ťažké to zistiť aj v laboratóriu). Pri ozonizácii sa objavujú jedovaté zlúčeniny brómu - bromidy, ktoré sú pre človeka nebezpečné už v mikro dávkach.

V tomto prípade je ozonizácia najlepšou možnosťou na dezinfekciu veľkého objemu vody, ktorá si vyžaduje dôkladnú dezinfekciu. Nezabudnite však, že ozón, rovnako ako látky, ktoré vznikajú pri jeho reakciách s organochlórom, je jedovatý prvok. V tomto ohľade môže byť vysoká koncentrácia organochlóru v štádiu čistenia vody veľmi škodlivá a nebezpečná pre zdravie.

Nevýhody dezinfekcie pomocou ozónu teda zahŕňajú ešte väčšiu toxicitu pri interakcii s fenolom, ktorý je ešte nebezpečnejší ako chlórovanie, ako aj krátky baktericídny účinok.

Technológia 7.Dezinfekcia pomocou baktericídnych lúčov

Na dezinfekciu podzemnej vody sa často používajú baktericídne lúče. Môžu sa použiť iba vtedy, ak koli-index počiatočného stavu vody nie je vyšší ako 1000 U / l, obsah železa je do 0,3 mg / l a zákal je do 2 mg / l. V porovnaní s chlórovou dezinfekciou je baktericídny účinok na vodu optimálny. V chuti vody a jej chemické vlastnosti pri použití tejto technológie úpravy vody nedochádza k žiadnym zmenám. Lúče prenikajú do vody takmer okamžite a po ich vystavení sa stáva použiteľnou. Pomocou tejto metódy sa ničia nielen vegetatívne, ale aj spórotvorné baktérie. Okrem toho je oveľa pohodlnejšie použiť inštalácie na dezinfekciu vody týmto spôsobom ako pri chlórovaní.

V prípade neupravených, zakalených, zafarbených vôd alebo vôd s vysokým obsahom železa je koeficient absorpcie taký silný, že používanie germicídnych lúčov sa stáva z ekonomického hľadiska neopodstatnené a z hygienického hľadiska nedostatočne spoľahlivé. V tomto ohľade sa baktericídna metóda najlepšie používa na dezinfekciu už vyčistenej vody alebo na dezinfekciu podzemnej vody, ktorá nevyžaduje čistenie, ale dezinfekcia je potrebná na prevenciu.

Medzi nevýhody dezinfekcie pomocou baktericídnych lúčov patrí ekonomická neopodstatnenosť a nespoľahlivosť tejto technológie úpravy vody z hľadiska sanitácie.

Technológia 8.Odstraňovanie železa

Hlavnými zdrojmi zlúčenín železa v prírodnej vode sú procesy zvetrávania, erózia pôdy a rozpúšťanie skaly... Čo sa týka pitnej vody, železo sa v nej môže nachádzať v dôsledku korózie vodovodných potrubí a tiež preto, že mestské čistiarne používali na čírenie vody koagulanty s obsahom železa.

Moderným trendom sú nechemické spôsoby čistenia podzemných vôd. to biologická metóda... Táto technológia úpravy vody je založená na využití mikroorganizmov, najčastejšie železitých baktérií, premieňajúcich Fe 2 + (železnaté železo) na Fe 3 + (hrdza). Tieto prvky nie sú nebezpečné pre ľudské zdravie, no ich odpadové produkty sú vysoko toxické.

Základom modernej biotechnológie je využitie vlastností katalytického filmu, ktorý sa vytvára na záťaži piesku a štrku alebo iného podobného materiálu s malými pórmi, ako aj schopnosti železitých baktérií zabezpečiť priebeh zložitých chemických reakcií. bez nákladov na energiu a činidiel. Tieto procesy sú prirodzené a sú založené na biologických prírodných zákonoch. Baktérie železa sa aktívne a vo veľkých množstvách vyvíjajú aj vo vode, ktorej obsah železa je od 10 do 30 mg / l, ale prax ukazuje, že môžu žiť aj pri nižšej koncentrácii (100-krát). Jedinou podmienkou je tu udržiavať dostatočne nízku úroveň kyslosti prostredia a súčasný prístup kyslíka zo vzduchu aspoň v malom objeme.

Poslednou fázou aplikácie tejto technológie úpravy vody je sorpčná úprava. Používa sa na zachytávanie odpadových produktov baktérií a na konečnú dezinfekciu vody pomocou baktericídnych lúčov.

Táto metóda má mnoho výhod, z ktorých najdôležitejšia je napríklad šetrnosť k životnému prostrediu. Má všetky šance na ďalší rozvoj. Táto technológia úpravy vody má však mínus - proces trvá veľa času. To znamená, že na zabezpečenie veľkých objemov výroby musia byť konštrukcie nádrží veľké.

Technológia 9.Dsplyňovanie

Určité fyzikálno-chemické faktory ovplyvňujú korozívnosť vody. Najmä voda sa stáva korozívnou, ak obsahuje rozpustené plyny. Pokiaľ ide o najbežnejšie a korozívne prvky, možno tu zaznamenať oxid uhličitý a kyslík. Nie je žiadnym tajomstvom, že ak voda obsahuje voľný oxid uhličitý, kyslíková korózia kovu sa stáva trikrát intenzívnejšou. V tomto ohľade technológie úpravy vody vždy znamenajú elimináciu rozpustených plynov z vody.

Existujú hlavné spôsoby odstraňovania rozpustených plynov. Používajú fyzikálnu desorpciu a tiež chemické metódy ich spájania na odstránenie zvyškov plynu. Použitie takýchto technológií úpravy vody si spravidla vyžaduje vysoké náklady na energiu, veľké výrobné plochy a spotrebu činidiel. To všetko môže navyše spôsobiť sekundárnu mikrobiologickú kontamináciu vody.

Všetky uvedené okolnosti prispeli k vzniku zásadne novej technológie úpravy vody. Ide o membránové odplynenie alebo odplynenie. Pomocou tejto metódy špecialisti pomocou špeciálnej poréznej membrány, do ktorej môžu preniknúť plyny, ale voda nemôže preniknúť, odstraňujú plyny rozpustené vo vode.

Základom pôsobenia membránového odplyňovania je použitie špeciálnych membrán veľká plocha(zvyčajne na báze dutého vlákna) umiestneného v tlakových nádobách. V ich mikropóroch prebiehajú procesy výmeny plynov. Membránová technológia úpravy vody umožňuje použiť kompaktnejšie inštalácie a minimalizuje sa riziko, že voda bude opäť vystavená biologickému a mechanickému znečisteniu.

Vďaka membránovým odplyňovačom (alebo MD) je možné odstrániť rozpustené plyny z vody bez jej rozptýlenia. Samotný proces sa uskutočňuje vo vode, potom v membráne a potom v prúde plynu. Napriek prítomnosti ultraporéznej membrány v MD sa princíp činnosti membránového odplyňovača líši od iného typu membrány (reverzná osmóza, ultrafiltrácia). V priestore membrán odplyňovača prúdenie kvapaliny cez membránové póry neprechádza. Membrána je inertná plynotesná stena, ktorá slúži ako separátor pre kvapalnú a plynnú fázu.

Odborný názor

Vlastnosti aplikácie technológie ozonizácie podzemných vôd

V.V. Jubo,

L.I. Alferovej,

Vedúci výskumný pracovník Katedry zásobovania vodou a likvidácie odpadových vôd, Štátna univerzita architektúry a stavebníctva v Tomsku

Na to, ako efektívna bude ozonizácia ako technológia úpravy vody a čistenia podzemnej vody, vplývajú nielen parametre syntézy ozónu: spotreba elektrickej energie, cena atď. Dôležité je aj to, ako efektívne zaberá miešanie a rozpúšťanie ozónu v upravovanej vode. miesto. Netreba zabúdať ani na kvalitné zloženie.

Pre lepšie rozpúšťanie ozónu vhodnejšie studená voda, a látka sa pri zvýšení teploty vodného prostredia rýchlejšie rozkladá. Keď sa saturačný tlak zvyšuje, ozón sa tiež lepšie rozpúšťa. Toto všetko treba brať do úvahy. Napríklad ozón sa v prostredí s určitou teplotou rozpúšťa až 10-krát rýchlejšie ako kyslík.

V Rusku av zahraničí sa pri mnohých príležitostiach uskutočnili štúdie týkajúce sa ozonizácie vody. Výsledky výskumu tejto technológie úpravy vody ukázali, že úroveň nasýtenia vody ozónom (maximálna možná koncentrácia) ovplyvňujú nasledujúce faktory:

• pomer objemu privádzanej zmesi ozónu a vzduchu (m 3) a množstva upravenej vody Qw (m 3) - (Qoz / Qw);
• koncentrácia ozónu v zmesi ozónu a vzduchu, ktorá sa dodáva do vody;
• objem upravovanej vody;
• teplota upravovanej vody;
• saturačný tlak;
• trvanie nasýtenia.

Ak je zdrojom vody podzemná voda, treba pamätať na to, že v závislosti od ročného obdobia sa môžu meniť, najmä sa mení ich kvalita. Toto je potrebné vziať do úvahy pri zdôvodňovaní technológií úpravy vody na organizáciu verejného zásobovania vodou, najmä ak sa v ňom používa ozonizácia.

Ak sa ozón používa v technológiách úpravy podzemných vôd, netreba zabúdať na výrazné rozdiely v ich kvalite v rôznych regiónoch Ruska. Okrem toho sa kvalita podzemnej vody líši aj od zloženia predtým skúmanej čistej vody. V tomto ohľade bude nesprávne použitie akejkoľvek známej technológie úpravy vody alebo technologických parametrov úpravy vody, pretože vždy treba brať do úvahy kvalitatívne zloženie a špecifickosť vody, ktorá je predmetom plánovanej úpravy. Napríklad vždy budú existovať rozdiely medzi skutočnou alebo skutočne dosiahnuteľnou koncentráciou ozónu v prírodnej podzemnej vode, ktorá sa má čistiť, a teoreticky možnou alebo dosiahnuteľnou koncentráciou čistej vody. Na zdôvodnenie jednej alebo druhej technológie úpravy vody je v prvom rade potrebná podrobná štúdia kvalitatívneho zloženia vodného zdroja.

Moderné technológie úpravy vody a inovatívne metódy

Zavedením nových metód a technológií úpravy vody je možné vyriešiť určité problémy, ktorých dosiahnutie zabezpečuje:

• výroba pitnej vody v súlade s GOST a súčasnými normami, ktoré spĺňajú požiadavky kupujúcich;
• spoľahlivé čistenie a dezinfekcia vody;
• neprerušovaná a spoľahlivá prevádzka zariadení na úpravu vody;
• zníženie nákladov na prípravu vody a jej čistenie;
• šetrenie činidiel, elektriny a vody pre osobné potreby;
• vysokokvalitná výroba vody.

Mali by sa dotýkať a Najnovšie technológieúprava vody, ktorá sa používa na zlepšenie vody.

1. Membránové metódy

Membránové metódy sú založené na moderných technológiách úpravy vody, ktoré zahŕňajú makro- a mikro-, ultra- a nanofiltráciu, ako aj reverznú osmózu. Membránová technológia úpravy vody sa používa na odsoľovanie odpadových vôd a riešenie problémov s úpravou vody. Zároveň vyčistenú vodu ešte nemožno nazvať užitočnou a bezpečnou pre telo. Všimnite si, že membránové metódy sú drahé a energeticky náročné a ich aplikácia je spojená s neustálymi nákladmi na údržbu.

2. Metódy bez reagencií

Tu treba v prvom rade zdôrazniť štruktúrovanie alebo aktiváciu kvapaliny ako najčastejšie používanú metódu. Dnes existujú rôzne cesty aktivácia vody (napríklad využitie magnetických a elektromagnetických vĺn, kavitácia, ultrazvukové frekvenčné vlny, expozícia s použitím rôznych minerálov, rezonančné metódy). Pomocou štruktúrovania je možné riešiť množstvo úloh na prípravu vody (odfarbovať, zmäkčovať, dezinfikovať, odplyňovať, odželezňovať vodu a vykonávať množstvo ďalších manipulácií). V tomto prípade sa nepoužívajú chemické technológie úpravy vody.

Aktivovaná voda a kvapalina, na ktorú boli aplikované tradičné technológie úpravy vody, sa navzájom líšia. Nevýhody tradičných metód už boli spomenuté vyššie. Štruktúra aktivovanej vody je podobná štruktúre vody z pramenitej, „živej“ vody. Má veľa liečivé vlastnosti a veľké výhody pre ľudský organizmus.

Na odstránenie zákalu z kvapaliny (ťažko zrážateľné riedke suspenzie) sa používa iný spôsob aktivovanej vody - jej schopnosť urýchliť koaguláciu (adhéziu a sedimentáciu) častíc a následnú tvorbu veľkých vločiek. Chemické procesy a kryštalizácia rozpustených látok prebieha oveľa rýchlejšie, absorpcia sa stáva intenzívnejšou, dochádza k zlepšeniu koagulácie nečistôt a ich zrážaniu. Okrem toho sa takéto metódy často používajú na zabránenie usadzovaniu vodného kameňa v zariadeniach na výmenu tepla.

Použité aktivačné metódy a technológie úpravy vody priamo ovplyvňujú kvalitu vody. Medzi nimi:

• magnetické zariadenia na úpravu vody;
• elektromagnetické metódy;
• kavitácia;
• rezonančné vlnové štruktúrovanie kvapaliny (táto technológia úpravy vody je bezkontaktná a jej základom sú piezoelektrické kryštály).

3. Hydromagnetické systémy

Účelom HMS (hydromagnetických systémov) je úprava vodných tokov pomocou konštanty magnetické polešpeciálna priestorová konfigurácia. HMS sa používa na neutralizáciu vodného kameňa v zariadeniach na výmenu tepla, ako aj na čistenie vody (napríklad po dezinfekcii chlórom). Tento systém funguje takto: kovové ióny vo vode vzájomne interagujú na magnetickej úrovni. Súčasne prebieha chemická kryštalizácia.

Spracovanie s použitím hydromagnetických systémov nevyžaduje chemické činidlá, a preto je tento spôsob čistenia ekologický. Ale v HMS sú aj nevýhody. V rámci tejto technológie úpravy vody sa používajú permanentné silné magnety, ktoré sú založené na prvkoch vzácnych zemín, ktoré si dlhodobo (desaťročia) zachovávajú svoje parametre (intenzitu magnetického poľa). Ale v prípade prehriatia týchto prvkov nad značkou 110-120 ° C je možné oslabenie magnetických vlastností. V tomto ohľade by sa inštalácia hydromagnetických systémov mala vykonávať na tých miestach, kde teplota vody nepresahuje tieto hodnoty, t.j. pred zahriatím (spiatočka).

Nevýhody HMS teda zahŕňajú možnosť použitia pri teplote nie vyššej ako 110-120 o C, nedostatočnú účinnosť, potrebu použiť spolu s tým aj iné metódy, čo je z ekonomického hľadiska nerentabilné.

4. Kavitačná metóda

Pri kavitácii vo vode vznikajú dutiny (dutiny alebo kavitačné bubliny), vo vnútri ktorých je plyn, para alebo ich zmes. Počas kavitácie prechádza voda do inej fázy, to znamená, že sa mení z kvapaliny na paru. Kavitácia sa objaví, keď sa tlak vo vode zníži. Zmena tlaku je spôsobená zvýšením jeho rýchlosti (pri hydrodynamickej kavitácii), prechodom akustickej vody počas polperiódy riedenia (pri akustickej kavitácii).

Keď kavitačné bubliny náhle zmiznú, dôjde k vodnému rázu. V dôsledku toho sa vo vode s ultrazvukovou frekvenciou vytvorí vlna stlačenia a predĺženia. Kavitačná metóda sa používa na čistenie vody od železa, tvrdých solí a iných látok presahujúcich maximálne prípustné koncentrácie. Zároveň je kavitačná dezinfekcia vody málo účinná. Medzi ďalšie nevýhody použitia metódy patrí značná spotreba energie a nákladná údržba spotrebnými filtračnými vložkami (zdroj od 500 do 6000 m 3 vody).

Technológie úpravy pitnej vody pre bývanie a komunálne služby podľa schémy

Schéma 1.Prevzdušňovanie-odplyňovanie - filtrácia - dezinfekcia

Túto technológiu úpravy vody možno označiť za najjednoduchšiu z technologického hľadiska a konštruktívnu pri realizácii. Schéma sa realizuje rôznymi metódami prevzdušňovania-odplyňovania - všetko závisí od kvality zloženia podzemnej vody. Táto technológia úpravy vody má dve kľúčové použitia:

• prevzdušňovanie-odplyňovanie kvapaliny v počiatočnom stave v nádrži; nútený prívod vzduchu a následná filtrácia na zrnité filtre a dezinfekcia UV žiarením sa nepoužíva. Pri prevzdušňovaní-odplyňovaní sa striekanie vykonáva na tvrdú kontaktnú vrstvu pomocou ejektorových dýz a vírivých dýz. Ako rezervoár počiatočnej vody môže pôsobiť kontaktná nádrž, vodárenská veža atď.. Filtre sú tu albitofyry, vypálené horniny. Táto technológia sa zvyčajne používa na čistenie podzemných vôd, v ktorých sú minerálne formy rozpusteného Fe 2 + a Mn 2 +, ktoré neobsahujú H 2 S, CH 4 a antropogénne znečistenie;
• prevzdušňovanie-odplyňovanie, vykonávané analogicky s predchádzajúcou metódou, ale navyše sa používa nútený prívod vzduchu. Táto metóda sa používa, ak sú v zložení podzemnej vody rozpustené plyny.

Vyčistená voda môže byť dodávaná do špeciálnych RCHV (nádrže čistej vody) alebo veží, čo sú špeciálne zásobníky, za predpokladu, že ešte neboli použité ako zberná nádrž. Ďalej sa voda dopravuje k spotrebiteľom cez distribučné siete.

Schéma 2Aerácia-odplyňovanie - filtrácia - ozonizácia - filtrácia na GAU - dezinfekcia

Pokiaľ ide o túto technológiu úpravy vody, jej použitie je vhodné na komplexné čistenie podzemnej vody, ak sa v nej vyskytujú silné kontaminanty vo vysokých koncentráciách: Fe, Mn, organické látky, amoniak. V priebehu tejto metódy sa vykonáva jednorazová alebo dvojitá ozonizácia:

• ak voda obsahuje rozpustené plyny CH 4, CO 2, H 2 S, organické látky a antropogénne znečistenie, ozonizácia sa vykonáva po prevzdušnení-odplynení s filtráciou na inertných materiáloch;
• ak CH4 chýba, pri (Fe2+ / Mn2+)< 3: 1 озонирование нужно проводить на первом этапе аэрации-дегазации. Уровень доз озона в воде не должен быть выше 1,5 мг/л, чтобы не допустить окисления Mn 2 + до Mn 7 +.

Môžete použiť tie filtračné materiály, ktoré sú uvedené v schéme A. Ak sa používa sorpčné čistenie, často sa používa aktívne uhlie a klinoptilolit.

Schéma 3 Prevzdušňovanie - odplyňovanie - filtrácia - hĺbkové prevzdušňovanie vo vortexových prevzdušňovačoch s ozonizáciou - filtrácia - dezinfekcia

Táto technológia vyvíja technológiu čistenia podzemných vôd podľa schémy B. Môže sa použiť na čistenie vody s obsahom zvýšená hladina Fe (do 20 mg / l) a Mn (do 3 mg / l), ropné produkty do 5 mg / l, fenoly do 3 μg / l a organické látky do 5 mg / l s pH zdrojová voda takmer neutrálna.

V rámci tejto technológie úpravy vody je na dezinfekciu vyčistenej vody najlepšie použiť UV žiarenie. Územia pre germicídne zariadenia môžu byť:

• miesta umiestnené tesne pred dodávkou upravenej vody spotrebiteľom (ak je dĺžka sietí malá);
• priamo pred odbernými miestami.

Zohľadnenie kvality podzemnej vody z hygienického hľadiska a stavu vodovodného systému (siete, stavby na nich, RFW atď.), vybavenie staníc alebo zariadení na úpravu vody na účely dezinfekcie vody pred jej dodaním do spotrebitelia môžu znamenať prítomnosť akéhokoľvek zariadenia prijateľného pre podmienky konkrétneho územia.

Schéma 4.Intenzívne odplyňovanie - prevzdušňovanie - filtrácia (AB; GP) - dezinfekcia (UFO)

V tejto technológii úpravy vody sú stupne intenzívneho odplyňovania-prevzdušňovania a filtrácie (niekedy dvojstupňové). Použitie tejto metódy je vhodné pri potrebe stripovania rozpusteného CH 4, H 2 S a CO 2, ktoré sú prítomné vo zvýšených koncentráciách s dostatočne nízkym obsahom rozpustených foriem Fe, Mn - do 5 a 0,3 mg/ L, resp.

V rámci aplikácie technológie úpravy vody sa v 1-2 stupňoch vykonáva zosilnené prevzdušňovanie a filtrácia.

Na prevzdušňovanie využívajú vírivé trysky (aplikované na jednotlivé systémy), vírivé odplyňovače - prevzdušňovače, kombinované odplyňovacie a prevzdušňovacie jednotky (kolóny) so súčasným odfukovaním plynov.

Pokiaľ ide o filtračné materiály, sú podobné tým, ktoré sú uvedené v schéme A. Pri obsahu fenolov a ropných produktov v podzemnej vode sa filtrácia vykonáva pomocou sorbentov - aktívneho uhlia.

V súlade s touto schémou sa voda filtruje na dvojstupňových filtroch:

• 1. stupeň - čistenie vody od zlúčenín Fe a Mn;
• 2. stupeň - vykonať sorpčné čistenie vody, ktorá už bola vyčistená, od ropných produktov a fenolov.

Ak je to možné, vykoná sa iba prvá fáza filtrovania, vďaka čomu sa schéma stáva flexibilnejšou. Implementácia takejto technológie úpravy vody si zároveň vyžaduje väčšie náklady.

Ak uvažujeme o malých a stredných sídlach, je použitie tejto technológie úpravy vody výhodnejšie v tlakovej verzii.

V rámci aplikácie technológie úpravy vody môžete použiť akýkoľvek spôsob dezinfekcie už vyčistenej vody. Všetko závisí od toho, ako efektívny je systém zásobovania vodou a aké sú podmienky územia, kde sa používa technológia úpravy vody.

Schéma 5.Ozonizácia - filtrácia - filtrácia - dezinfekcia (NaClO)

Ak je potrebné odstrániť antropogénne a prirodzené znečistenie, uchýliť sa k ozonizácii s ďalšou filtráciou cez granulovanú náplň a adsorpciu na GAU a dezinfekciu chlórnanom sodným s celkovým obsahom železa do 12 mg/l, manganistanom draselným do 1,4 mg/l a oxidovateľnosťou do 14 mg O 2 / l.

Schéma 6.Prevzdušňovanie - odplyňovanie - koagulácia - filtrácia - ozonizácia - filtrácia - dezinfekcia (NaClO)

Táto možnosť je podobná predchádzajúcej schéme, ale tu sa používa prevzdušňovanie a odplyňovanie a pred odželezňovací a demanganačný filter sa zavádza koagulant. Vďaka technológii úpravy vody je možné odstrániť antropogénne kontaminanty pre viac ťažká situácia pri obsahu železa do 20 mg / l, mangánu do 4 mg / l a vysokej oxidovateľnosti manganistanu - 21 mg О 2 / l.

Schéma 7.Prevzdušňovanie - odplyňovanie - filtrácia - filtrácia - výmena iónov - dezinfekcia (NaClO)

Táto schéma sa odporúča pre regióny západnej Sibíri, kde sú významné ropné a plynové polia. V rámci technológie úpravy vody sa voda zbavuje železa, vykonáva sa odber na GAU, výmena iónov na klinoptilolite v Na-forme s ďalšou dezinfekciou a chlórnanom sodným. Treba poznamenať, že schéma sa už úspešne používa v západnej Sibíri. Vďaka tejto technológii úpravy vody voda spĺňa všetky normy SanPiN 2.1.4.1074-01.

Technológia úpravy vody má svoje nevýhody: ionomeničové filtre sa musia pravidelne regenerovať roztokom chloridu sodného. Preto tu vyvstáva otázka zničenia alebo opätovného použitia roztoku na regeneráciu.

Schéma 8. Prevzdušňovanie-odplyňovanie - filtrácia (C + KMnO 4) - ozonizácia - usadzovanie - adsorpcia (C) - filtrácia (C + KMnO 4) (demanganácia) - adsorpcia (C) - dezinfekcia (Cl)

Vďaka technológii úpravy vody podľa tejto schémy sa z vody odstraňujú ťažké kovy, amónium, rádionuklidy, antropogénne organické znečistenie a iné, ako aj mangán a železo v dvoch stupňoch - pomocou koagulácie a filtrácie cez nálož prírodného zeolitu. (klinoptilolit), ozonizácia a sorpcia na zeolite ... Regenerujte náplň pomocou reagenčnej metódy.

Schéma 9. Prevzdušňovanie - odplyňovanie - ozonizácia - filtrácia (čírenie, deferrizácia, demanganácia) - adsorpcia na GAU - dezinfekcia (UFO)

V rámci tejto technológie úpravy vody sa vykonávajú tieto činnosti:

• metán sa úplne odstráni so súčasným zvýšením pH v dôsledku čiastočného stripovania oxidu uhličitého, sírovodíka, ako aj prchavých organických zlúčenín chlóru (VOC), predozonizácie, predozonizačnej oxidácie a hydrolýzy železa (štádium hlbokého prevzdušnenia- odplynenie) sa vykonávajú;
• odstraňuje sa 2-3-mocné železo a komplexy železo-fosfát, čiastočne mangán a ťažké kovy (filtračný stupeň technológie úpravy vody);
• ničiť zvyškové stabilné komplexy železa, manganistanu draselného, ​​sírovodíka, antropogénnych a prírodných organických látok, sorpcia produktov ozonizácie, nitrifikovať amónny dusík (stupeň ozonizácie a sorpcie).

Vyčistená voda sa musí dezinfikovať. Na to sa vykoná UV ožarovanie, vstrekne sa malá dávka chlóru a až potom sa kvapalina privedie do rozvodnej siete vody.

Odborný názor

Ako si vybrať správnu technológiu úpravy vody

V.V. Jubo,

Dr. Tech. Sci., profesor Katedry zásobovania vodou a likvidácie odpadových vôd, Štátna univerzita architektúry a stavebníctva v Tomsku

Z inžinierskeho hľadiska navrhovať technológie úpravy vody a vyrábať technologické schémy, podľa ktorého je potrebné doviesť vodu k normám pitia, je dosť ťažké. Definíciu spôsobu úpravy podzemných vôd ako samostatného stupňa prípravy všeobecnej technológie úpravy vody ovplyvňuje kvalitatívne zloženie prírodných vôd a požadovaná hĺbka úpravy.

Podzemná voda v ruských regiónoch je iná. Práve ich zloženie určuje technológiu úpravy vody a dosahovanie súladu vody s pitnými normami SanPiN 2.1.4.1074-01 „Pitná voda. Hygienické požiadavky na kvalitu vody systémov centralizovaného zásobovania pitnou vodou. Kontrola kvality. Sanitárne a epidemiologické pravidlá a normy “. Od východiskovej kvality a obsahu pitnej vody závisia aj používané technológie úpravy vody, ich náročnosť a samozrejme náklady na úpravu vody.

Ako už bolo uvedené, zloženie vôd je odlišné. Jeho vznik ovplyvňujú geografické, klimatické, geologické podmienky územia. Napríklad výsledky prírodných štúdií zloženia vôd na rôznych územiach Sibíri naznačujú, že v rôznych ročných obdobiach majú rozdielne vlastnosti, pretože ich jedlo sa líši v závislosti od sezóny.

Keď sú porušené podmienky na odber podzemnej vody z vodonosných vrstiev, voda tečie z priľahlých horizontov, čo ovplyvňuje aj zmenu charakteristík, kvalitatívne zloženie kvapalín.

Keďže výber tej či onej technológie úpravy vody závisí od charakteristík vôd, je potrebné dôkladne a úplne analyzovať ich zloženie, aby sme si vybrali tú menej nákladnú a najefektívnejšiu možnosť.

Zvýšenú pozornosť púta pripravenosť termálnych staníc a kotolní na zimu v rámci celoruského programu prípravy na vykurovaciu sezónu. Do popredia sa dostáva potreba vykonať práce na zabezpečenie bezporuchovej prevádzky vykurovacích zariadení. Jedným z hlavných problémov, ktorým čelia prevádzkové organizácie, je tvorba pevných usadenín na vnútorných povrchoch kotlov, výmenníkov tepla a potrubí tepelných staníc. Tvorba týchto usadenín vedie k vážnym stratám energie. Tieto straty môžu dosiahnuť až 60 %. Rast usadenín výrazne znižuje prenos tepla. Veľké usadeniny môžu úplne zablokovať prevádzku systému, viesť k upchatiu, urýchliť koróziu a v konečnom dôsledku poškodiť drahé zariadenia.

Všetky tieto problémy vznikajú v dôsledku skutočnosti, že spravidla neexistujú žiadne kotolne na napájanie vykurovacích sietí alebo tie, ktoré sú inštalované, sú morálne a fyzicky zastarané. Surová voda sa často dodáva do vykurovací systém bez potrebného spracovania a prípravy.

Spoľahlivosť a účinnosť kotla, tepla a energie a iných podobných zariadení zároveň do značnej miery závisí od účinnosti vykonanej úpravy vody. Extrémne zhoršenie vybavenia mnohých kotolní je často spôsobené tým, že táto bola vykonaná veľmi, veľmi dávno.

Nakoľko je ekonomicky opodstatnené míňať na úpravu vody?

Odborníci vypočítali, že opatrenia na úpravu vody prinášajú úsporu paliva od 20 do 40%, životnosť kotlov a kotlových zariadení sa zvyšuje na 25-30 rokov, kapitálové a bežné náklady vo všeobecnosti, ako aj jednotlivé prvky, kotly a vykurovacie zariadenia sú výrazne znížený. Návratnosť úpravní vody závisí od ich výkonu a pohybuje sa od 6 mesiacov do 1,5 – 2 rokov.

Značný počet objektov, na ktorých sú inštalované moderné systémy úpravy vody rôznych výkonov a účelov, a zvýšený záujem prevádzkujúcich služieb o tento problém nám umožňuje tvrdiť, že ľudia, od ktorých závisí teplo v našich domoch, si uvedomili, že využívanie úpravne vody vytvorené na základe moderných technológií a konštruktívne riešenia- záruka spoľahlivej, neprerušovanej, bezproblémovej prevádzky malých kotolní aj veľkých energetických jednotiek.

Krasnov M.S., Ph.D., procesný inžinier spoločnosti "Ekodar"

Táto časť podrobne popisuje existujúce tradičné spôsoby úpravy vody, ich výhody a nevýhody, ako aj predstavuje moderné nové metódy a nové technológie na zlepšenie kvality vody v súlade s požiadavkami spotrebiteľov.

Hlavnou úlohou úpravy vody je získať na výstupe čistú, nezávadnú vodu vhodnú pre rôzne potreby: zásobovanie domácnosťou, pitnou, technickou a priemyselnou vodou berúc do úvahy ekonomickú realizovateľnosť použitia potrebných metód čistenia vody, úpravy vody. Prístup k úprave vody nemôže byť všade rovnaký. Rozdiely sú dané zložením vody a požiadavkami na jej kvalitu, ktoré sa výrazne líšia v závislosti od účelu vody (pitná, technická a pod.). Existuje však súbor typických postupov používaných v systémoch úpravy vody a postupnosť, v ktorej sa tieto postupy používajú.

Základné (tradičné) spôsoby úpravy vody.

V praxi zásobovania vodou v procese čistenia a úpravy je voda vystavená objasnenie(uvoľňovanie suspendovaných častíc), zmena farby ( odstránenie látok, ktoré zafarbujú vodu) , dezinfekcia(zničenie patogénnych baktérií v ňom). Zároveň sa v závislosti od kvality zdrojovej vody v niektorých prípadoch dodatočne uplatňujú špeciálne metódy na zlepšenie kvality vody: zmäkčenie voda (zníženie tvrdosti v dôsledku prítomnosti solí vápnika a horčíka); fosfátovanie(pre hlbšie zmäkčenie vody); odsoľovanie, odsoľovanie voda (pokles celkovej mineralizácie vody); desilikonizácia, deferrizácia voda (oslobodenie vody od rozpustných zlúčenín železa); odplynenie voda (odstránenie rozpustných plynov z vody: sírovodík H2S, C02, O2); deaktivácia voda (odstraňovanie rádioaktívnych látok z vody.); neutralizácia voda (odstránenie jedovaté látky z vody), fluoridácia(pridanie fluoridu do vody) príp defluorácia(odstránenie zlúčenín fluóru); okyslenie alebo alkalizácia ( na stabilizáciu vody). Niekedy je potrebné eliminovať chute a pachy, zabrániť korozívnemu pôsobeniu vody atď. Tieto alebo tie kombinácie týchto procesov sa používajú v závislosti od kategórie spotrebiteľov a kvality vody v zdrojoch.

Kvalita vody vo vodnom útvare a je určená množstvom ukazovateľov (fyzikálnych, chemických a hygienicko-bakteriologických), v súlade s účelom vody a stanovenými štandardy kvality... Podrobnosti o tomto v ďalšej časti. Porovnaním údajov o kvalite vody (získaných z výsledkov rozborov) s požiadavkami spotrebiteľov sa stanovia opatrenia na jej úpravu.

Problematika čistenia vody zahŕňa problematiku fyzikálnych, chemických a biologických zmien v procese spracovania tak, aby bola vhodná na pitie, teda čistenie a zlepšovanie jej prirodzených vlastností.

Spôsob úpravy vody, zloženie a konštrukčné parametre liečebné zariadenia pre technické zásobovanie vodou a vypočítané dávky činidiel sa ustanovujú v závislosti od stupňa znečistenia vodného útvaru, účelu vodovodu, kapacity stanice a miestnych podmienok, ako aj na základe údajov z technologického výskum a prevádzka stavieb fungujúcich v podobných podmienkach.

Čistenie vody sa vykonáva v niekoľkých etapách. Odpad a piesok sa odstraňujú v štádiu predbežnej úpravy. Kombinácia primárneho a sekundárneho čistenia vykonávaného na čistiarni odpadových vôd (ČOV) umožňuje zbaviť sa koloidného materiálu ( organickej hmoty). Rozpustené biogény sa eliminujú dodatočnou úpravou. Aby bolo čistenie úplné, čistiarne odpadových vôd musia eliminovať všetky kategórie znečisťujúcich látok. Existuje mnoho spôsobov, ako to urobiť.

Vhodnou dodatočnou úpravou, kvalitným WOS zariadením je možné docieliť, že v konečnom dôsledku sa získa voda vhodná na pitie. Mnoho ľudí bledne pri pomyslení na recykláciu odpadových vôd, ale stojí za to pripomenúť, že v prírode v každom prípade všetka voda cirkuluje. V skutočnosti môže vhodná dodatočná úprava poskytnúť lepšiu kvalitu vody ako voda získaná z riek a jazier, do ktorých sa často dostáva neupravená odpadová voda.

Hlavné metódy úpravy vody

Čistenie vody

Čírenie je etapa čistenia vody, pri ktorej sa eliminuje zákal vody znížením obsahu suspendovaných mechanických nečistôt prírodných a odpadových vôd v nej. Zákal prírodnej vody, najmä povrchových zdrojov počas povodňového obdobia, môže dosiahnuť 2 000 - 2 500 mg / l (pri norme pre vodu pre domácnosť a pitné účely - nie viac ako 1 500 mg / l).

Čírenie vody zrážaním nerozpustených látok. Túto funkciu vykonáva čističky, sedimentačné nádrže a filtre, ktoré sú najrozšírenejšími čistiarňami odpadových vôd. Jednou z v praxi najpoužívanejších metód na zníženie obsahu jemne rozptýlených nečistôt vo vode je ich koagulácia(sedimentácia vo forme špeciálnych komplexov - koagulantov) s následnou sedimentáciou a filtráciou. Po vyčírení voda vstupuje do nádrží na čistú vodu.

Odfarbenie vody, tie. elimináciu alebo odfarbenie rôznofarebných koloidov alebo úplne rozpustených látok je možné dosiahnuť koaguláciou, použitím rôznych oxidantov (chlór a jeho deriváty, ozón, manganistan draselný) a sorbentov (aktívne uhlie, umelé živice).

Čírenie filtráciou s predbežnou koaguláciou prispieva k výraznému zníženiu bakteriálnej kontaminácie vody. Medzi mikroorganizmami, ktoré zostávajú po úprave vody vo vode, sa však môžu nachádzať patogény (bacily brušného týfusu, tuberkulózy a úplavice; cholera vibrio; vírusy detskej obrny a encefalitídy), ktoré sú zdrojom infekčných ochorení. Na ich konečné zničenie musí voda určená na domáce účely podliehať povinnému dezinfekcia.

Nevýhody koagulácie, usadzovanie a filtrácia: nákladné a nedostatočne efektívne metódy čistenia vody, v súvislosti s ktorými sú potrebné ďalšie metódy zvyšovania kvality.)

Dezinfekcia vody

Dezinfekcia alebo dezinfekcia je konečnou fázou procesu úpravy vody. Cieľom je potlačiť životnú aktivitu patogénnych mikróbov obsiahnutých vo vode. Pretože ani usadzovanie, ani filtrácia neposkytuje úplné uvoľnenie, na dezinfekciu vody sa používa chlórovanie a ďalšie metódy opísané nižšie.

V technológii úpravy vody je známych množstvo metód dezinfekcie vody, ktoré možno rozdeliť do piatich hlavných skupín: tepelný; sorpcia na aktívnom uhlí; chemický(s použitím silných oxidantov); oligodynamia(vystavenie iónom ušľachtilých kovov); fyzické(pomocou ultrazvuku, rádioaktívneho žiarenia, ultrafialových lúčov). Z vyššie uvedených metód sú najpoužívanejšie metódy tretej skupiny. Ako oxidanty sa používajú chlór, oxid chloričitý, ozón, jód, manganistan draselný; peroxid vodíka, chlórnan sodný a vápenatý. Z uvedených oxidačných činidiel sa v praxi dáva prednosť chlór, bielidlo, chlórnan sodný. Výber spôsobu dezinfekcie vody sa vykonáva podľa spotreby a kvality upravenej vody, účinnosti jej predbežného čistenia, podmienok dodávky, prepravy a skladovania činidiel, možnosti automatizácie procesov a mechanizácie náročných na prácu. práca.

Voda, ktorá prešla predchádzajúcimi fázami spracovania, koagulácie, čírenia a odfarbenia vo vrstve suspendovaného sedimentu alebo usadzovania, je filtrácia podrobená dezinfekcii, pretože vo filtráte nie sú žiadne častice, na povrchu alebo vo vnútri ktorých môžu baktérie a vírusy adsorbované a zostávajú mimo vplyvu dezinfekčných prostriedkov.

Dezinfekcia vody silnými oxidantmi.

V súčasnosti sa v objektoch bývania a komunálnych služieb spravidla používa na dezinfekciu vody chlórovanie voda. Ak pijete vodu z vodovodu, mali by ste vedieť, že obsahuje organochlórové zlúčeniny, ktorých množstvo po procedúre dezinfekcie vody chlórom dosahuje 300 μg / l. Navyše toto množstvo nezávisí od počiatočnej úrovne znečistenia vody, týchto 300 látok sa tvorí vo vode vďaka chlórovaniu. Konzumácia takejto pitnej vody môže mať veľmi vážny zdravotný dopad. Faktom je, že keď sa organické látky spájajú s chlórom, vytvárajú sa trihalometány. Tieto deriváty metánu majú výrazný karcinogénny účinok, ktorý prispieva k tvorbe rakovinových buniek. Pri varení chlórovanej vody v nej vzniká silný jed – dioxín. Znížiť obsah trihalometánov vo vode je možné znížením množstva použitého chlóru alebo jeho nahradením inými dezinfekčnými prostriedkami, napr. granulované aktívne uhlie na odstránenie organických zlúčenín vznikajúcich pri čistení vody. A samozrejme potrebujeme podrobnejšiu kontrolu kvality pitnej vody.

V prípadoch vysokého zákalu a farby prírodných vôd sa vo veľkej miere používa predbežné chlórovanie vody, avšak tento spôsob dezinfekcie, ako je popísaný vyššie, nie je nielen dostatočne účinný, ale aj jednoducho škodlivý pre naše telo.

Nevýhody chlórovania: nedostatočne účinný a zároveň prináša nezvratné poškodenie zdravia, keďže tvorba karcinogénu trihalometánov prispieva k tvorbe rakovinových buniek a dioxín vedie k ťažkej otrave organizmu.

Dezinfekcia vody bez chlóru nie je ekonomicky realizovateľná alternatívne metódy dezinfekcia vody (napríklad dezinfekcia pomocou ultrafialové žiarenie) sú dosť drahé. Bola navrhnutá alternatíva chloračnej metódy dezinfekcie vody pomocou ozónu.

Ozonizácia

Modernejším postupom dezinfekcie vody je čistenie vody pomocou ozónu. naozaj, ozonizácia Voda je na prvý pohľad bezpečnejšia ako chlórovanie, no má aj svoje nevýhody. Ozón je veľmi nestabilný a rýchlo sa rozkladá, takže jeho baktericídny účinok je krátkodobý. Ale voda musí ešte prejsť vodovodným systémom, kým skončí v našom byte. Cestou ju čaká veľa problémov. Nie je žiadnym tajomstvom, že vodovodné potrubia v ruských mestách sú extrémne opotrebované.

Okrem toho ozón reaguje aj s mnohými látkami vo vode, napríklad s fenolom, a výsledné produkty sú dokonca toxickejšie ako chlórfenoly. Ozonizácia vody sa ukazuje ako mimoriadne nebezpečná v prípadoch, keď sú ióny brómu vo vode prítomné aspoň v najmenšom zanedbateľnom množstve, ktoré je ťažké určiť aj v laboratórnych podmienkach. Ozonizáciou vznikajú toxické zlúčeniny brómu – bromidy, ktoré sú pre človeka nebezpečné už v mikro dávkach.

Spôsob ozonizácie vody sa veľmi dobre osvedčil na úpravu veľkých más vôd - v bazénoch, v zdieľaných systémoch, t.j. kde je potrebná dôkladnejšia dezinfekcia vody. Treba však pamätať na to, že ozón, rovnako ako produkty jeho interakcie s organochlórom, je jedovatý, preto prítomnosť vysokých koncentrácií organochlóru v štádiu čistenia vody môže byť pre telo mimoriadne škodlivá a nebezpečná.

Nevýhody ozonizácie: baktericídny účinok je krátky, v reakcii s fenolom je dokonca toxickejší ako chlórfenol, ktorý je pre organizmus nebezpečnejší ako chlórovanie.

Dezinfekcia vody baktericídnymi lúčmi.

ZÁVERY

Všetky vyššie uvedené metódy nie sú dostatočne účinné, nie vždy bezpečné a navyše nie sú ekonomicky realizovateľné: po prvé, sú drahé a veľmi nákladné, vyžadujú si stálu údržbu a opravy, po druhé s obmedzenou životnosťou a po tretie, s veľkou spotrebou energetických zdrojov....

Nové technológie a inovatívne metódy na zlepšenie kvality vody

Zavedenie nových technológií a inovatívnych metód úpravy vody umožňuje riešiť súbor úloh, ktoré poskytujú:

• výroba pitnej vody, ktorá spĺňa stanovené normy a GOST, spĺňa požiadavky spotrebiteľov;
• spoľahlivosť čistenia a dezinfekcie vody;
• efektívna, neprerušovaná a spoľahlivá prevádzka úpravní vody;
• zníženie nákladov na úpravu vody a úpravu vody;
• šetrenie činidiel, elektriny a vody pre vlastnú potrebu;
• kvalitu výroby vody.

Medzi nové technológie na zlepšenie kvality vody patria:

Membránové metódy založené moderné technológie(vrátane makrofiltrácie; mikrofiltrácie; ultrafiltrácie; nanofiltrácie; reverznej osmózy). Používa sa na odsoľovanie Odpadová voda, riešia komplex úloh čistenia vody, ale čistená voda ešte neznamená, že je užitočná pre zdravie. Okrem toho sú tieto metódy drahé a energeticky náročné a vyžadujú si trvalé náklady na údržbu.

Metódy úpravy vody bez činidiel. Aktivácia (štruktúrovanie)kvapaliny. V súčasnosti existuje mnoho spôsobov, ako aktivovať vodu (napríklad magnetická a elektromagnetické vlny; vlny ultrazvukových frekvencií; kavitácia; vystavenie rôznym minerálom, rezonancia atď.). Metóda štruktúrovania kvapaliny poskytuje riešenie komplexu problémov úpravy vody ( odfarbenie, zmäkčenie, dezinfekcia, odplynenie, odželeznenie vody atď.), s výnimkou chemickej úpravy vody.

Ukazovatele kvality vody závisia od použitých metód štruktúrovania kvapaliny a závisia od výberu použitých technológií, medzi ktoré patria:
- zariadenia na magnetickú úpravu vody;
- elektromagnetické metódy;
- kavitačná metóda úpravy vody;
- rezonančná vlna aktivácia vody (bezkontaktné spracovanie na báze piezokryštálov).

Hydromagnetické systémy (HMS) sú určené na úpravu vody v prúde s konštantným magnetickým poľom špeciálnej priestorovej konfigurácie (používajú sa na neutralizáciu vodného kameňa v teplovýmenných zariadeniach; na čírenie vody napr. po chlórovaní). Princípom fungovania systému je magnetická interakcia kovových iónov prítomných vo vode (magnetická rezonancia) a súčasný proces chemickej kryštalizácie. HMS je založený na cyklickom pôsobení na vodu dodávanú do výmenníkov tepla magnetickým poľom danej konfigurácie, vytvoreným vysokoenergetickými magnetmi. Metóda magnetickej úpravy vody nevyžaduje žiadne chemické činidlá a preto je šetrná k životnému prostrediu. Ale sú tu aj nevýhody... HMS používa silné permanentné magnety na báze prvkov vzácnych zemín. Svoje vlastnosti (sila magnetického poľa) si zachovávajú veľmi dlho (desiatky rokov). Ak sa však prehrejú nad 110 - 120 C, magnetické vlastnosti sa môžu oslabiť. Preto musí byť HMS inštalovaný tam, kde teplota vody neprekračuje tieto hodnoty. Teda ešte pred zahriatím, na spätnom potrubí.

Nevýhody magnetických systémov: použitie HMS je možné pri teplotách nie vyšších ako 110 - 120 °S; nedostatočné efektívna metóda; pre úplné čistenie je potrebné použiť ho v kombinácii s inými metódami, čo je v dôsledku toho ekonomicky neúčelné.

Kavitačná metóda úpravy vody. Kavitácia - vznik dutín v kvapaline (kavitačné bubliny alebo dutiny) naplnených plynom, parou alebo ich zmesou. Podstatou kavitácia- iný fázový stav vody. V podmienkach kavitácie prechádza voda z prirodzeného stavu do pary. Kavitácia vzniká v dôsledku lokálneho poklesu tlaku v kvapaline, ku ktorému môže dôjsť buď zvýšením jej rýchlosti (hydrodynamická kavitácia), alebo prechodom akustickej vlny počas polperiódy riedenia (akustická kavitácia). Okrem toho náhle (náhle) zmiznutie kavitačných bublín vedie k vzniku hydraulické tlmiče a v dôsledku toho k vytvoreniu tlakovej a napínacej vlny v kvapaline s ultrazvukovou frekvenciou. Metóda sa používa na odstránenie železa, solí tvrdosti a iných prvkov presahujúcich maximálne prípustné koncentrácie, ale je slabo účinná pri dezinfekcii vody. Zároveň výrazne spotrebúva elektrickú energiu, nákladnú na údržbu spotrebnými filtračnými vložkami (zdroj od 500 do 6000 m 3 vody).

Nevýhody: spotrebúva elektrickú energiu, nie je dostatočne účinný a je nákladný na údržbu.

ZÁVERY

Vyššie uvedené metódy sú najúčinnejšie a šetrné k životnému prostrediu v porovnaní s tradičné metódyúprava vody a úprava vody. Majú však určité nevýhody: zložitosť inštalácií, vysoké náklady, potreba spotrebného materiálu, zložitosť údržby, na inštaláciu systémov na úpravu vody sú potrebné významné plochy; nedostatočná účinnosť a okrem toho obmedzenia použitia (obmedzenia teploty, tvrdosti, pH vody atď.).

Metódy bezkontaktnej kvapalinovej aktivácie (BOZH). Rezonančné technológie.

Spracovanie kvapalín sa vykonáva bezkontaktným spôsobom. Jednou z výhod týchto metód je štruktúrovanie (resp. aktivácia) kvapalných médií, ktorá zabezpečuje všetky vyššie uvedené úlohy aktiváciou prirodzených vlastností vody bez spotreby elektrickej energie.

Najúčinnejšou technológiou v tejto oblasti je NORMAQUA Technology ( spracovanie rezonančných vĺn na báze piezokryštálov), bezdotykový, ekologický, bez spotreby elektrickej energie, nemagnetický, bez servisu, životnosť - minimálne 25 rokov. Technológia bola vytvorená na báze piezokeramických aktivátorov pre kvapalné a plynné médiá, čo sú invertorové rezonátory vyžarujúce vlny ultra nízkej intenzity. Podobne ako v prípade vystavenia elektromagnetickým a ultrazvukovým vlnám sa vplyvom rezonančných vibrácií narušujú nestabilné medzimolekulové väzby a molekuly vody sú usporiadané v prirodzenej fyzikálnej a chemickej štruktúre do zhlukov.

Použitie technológie vám umožňuje úplne opustiť chemická úprava vody a drahé systémy a Zásobyúpravou vody a dosiahnuť dokonalú rovnováhu medzi zachovaním najvyššej kvality vody a úsporou prevádzkových nákladov zariadenia.

Znížte kyslosť vody (zvýšte pH);
- ušetríte až 30% elektrickej energie na čerpadlách a zmyte predtým vytvorené usadeniny vodného kameňa znížením koeficientu trenia vody (predĺženie doby kapilárneho nasávania);
- zmeniť redoxný potenciál vody Eh;
- znížiť celkovú tuhosť;
- zlepšiť kvalitu vody: jej biologickú aktivitu, bezpečnosť (dezinfekcia až do 100%) a organoleptické vlastnosti.