Водоподготовка
Водоподготовка представляет собой сложную систему изменения состава воды путем удаления органических и минеральных примесей и микроорганизмов или добавления веществ для приведения их состава и свойств в соответствие с потребностями потребителей. В соответствии с конечной целью использования воды различают водоочистку для питьевой (в том числе бытовой) и промышленных нужд.
Питьевая вода должна соответствовать требованиям санитарно-эпидемиологической и радиационной безопасности, быть безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Это достигается путем удаления биогенных элементов, тяжелых металлов, галогенов, бактерий и т. Д., А также, при необходимости, добавления недостающих микроэлементов.
При приготовлении воды для промышленных нужд из воды удаляются грубые и коллоидные примеси, соли и микроорганизмы, чтобы предотвратить образование накипи, коррозию металлов, засорение трубопроводов и загрязнение обработанных материалов при использовании воды в технологических процессах. Таким образом, в теплоэнергетике, где вода является хладагентом, важно удалить соли твердой фазы и другие примеси в ионной форме из воды, поскольку повышение температуры во время нагрева приводит к образованию окалины в технических элементах системы - котлах, трубопроводы, градирни. Технологические этапы очистки воды для промышленных нужд и для питьевых целей часто совпадают.
Целевые компоненты поверхностных и грунтовых вод в водоочистке
При приготовлении воды для питьевых или промышленных нужд в зависимости от направления окончательного применения к нормативным значениям приводится содержание представителей следующих групп веществ:
- частицы песка, глины и ила в суспендированном состоянии;
Комплексная система очистки воды WiseWater
- коллоиды органического и минерального происхождения, включая гуматы, трехвалентный гидроксид железа;
Комплексная система очистки воды WiseWater
- минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлоридов, сульфатов, бикарбонатов и других веществ в истинно растворенном состоянии;
Комплексная система очистки воды WiseWater
- антропогенное загрязнение - биогенные вещества (соединения азота, фосфора), нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, токсичные вещества (мышьяк, стронций, тяжелые металлы и т. д.) -);
Комплексная система очистки воды WiseWater
- бактерии, простейшие, водоросли, яйца червей, вирусы;
Комплексная система очистки воды WiseWater
- растворенные газы - кислород, двуокись углерода, сероводород.
Комплексная система очистки воды WiseWater
Химический и биологический состав воды определяет выбор технологий очистки воды и технологических схем.
Технологии водоподготовки
Коагуляция - процесс расширения коллоидных и дисперсных частиц с введением реагентов-коагулянтов, что происходит из-за адгезии частиц под действием молекулярных сил притяжения. Сплавленные частицы дополнительно осаждаются. Из воды выводятся взвешенные твердые вещества и большая часть микроорганизмов, что приводит к ее глубокому осветлению.
Смягчение воды - это процесс удаления растворенных солей щелочноземельных металлов (Ca2 + и Mg2 +) из воды, которые определяют жесткость воды. Твердые соли можно удалить четырьмя способами:
Cмягчение воды реагентами - это добавление реагентов, увеличивающих концентрацию анионов; в результате слегка растворимая соль с ионами Ca2 + и Mg2 +, позже опускающаяся в осадок. Процессы осаждения проводят в отстойниках и осветлителях. Отложение полученных хлопьев происходит очень медленно, поэтому оборудование имеет низкую производительность.
Методы с применением реагентов используются только при приготовлении воды для технических нужд, так как вода приобретает высокощелочную реакцию;
Ионный обмен представляет собой процесс, в котором анионы и катионы, присутствующие в воде, заменяются другими ионами при прохождении через слой ионообменного материала. Обмен катионов Ca2 + и Mg2 + с Na + приводит к размягчению воды. Анионный состав воды не изменяется, и раствор остается нейтральным;
Мембранная фильтрация - передача воды через мембраны нанофильтрации и обратного осмоса под высоким давлением, что приводит к селективному удержанию многозадачности и больших ионов. Также удаляет взвешенные твердые частицы, коллоиды, бактерии, вирусы и т. Д. Содержание солей твердости снижается до 10-50 раз.
Обезжелезивание воды. В поверхностных водных источниках железо обычно находится в форме органоминеральных коллоидных комплексов, в подземных источниках воды - в виде растворенного бикарбоната двухвалентного железа. Для удаления железа из поверхностных источников используются химические методы с последующей фильтрацией в сочетании с предварительной обработкой воды:
аэрация окисляет двухвалентное железо кислородом воздуха, а углекислый газ удаляется из воды, что ускоряет образование гидроксида железа;
Коагуляция и осветление используются для железа в виде суспензий и коллоидно-диспергированного вещества (см. выше);
Обработка окислителями (хлор, гипохлорит натрия или кальция, озон, перманганат калия) приводит к разрушению гумата и других железосодержащих органических соединений. В результате образуются легко гидролизуемые неорганические соли трехвалентного железа.
Дезинфекция - это комплксный процесс удаления вирусов и патогенных микроорганизмов (бактерий, простейших) дезинфицирующими агентами или физическими действиями. Эффективность дезинфекции воды напрямую зависит от степени ее предварительной очистки, так как удаление коллоидных и дисперсных частиц из воды увеличивает подачу дезинфицирующего средства на цели дезинфекции - бактерии, вирусы, простейшие.
На практике наиболее часто используется сочетание различных методов дезинфекции, что позволяет снизить негативный эффект одного и укрепить достоинство других.
Дегазация воды. Наличие растворенных газов в воде - кислороде, свободном углекислом газе и сероводороде - определяет его коррозионные свойства. Используются следующие методы дегазации воды:
химические методы состоят в добавлении реагентов, которые связывают растворенные газы в воде;
физические методы дегазации - наиболее распространенная аэрация и кипящая вода. Для удаления кислорода из воды используется кипячение, чтобы удалить свободный диоксид углерода и сероводород.
Корректировка качества питьевой воды. Ряд макро- и микроэлементов, важных для организма (йод, фтор, кальций, магний и т. Д.), поступают в организм человека вместе с питьевой водой. А зачастую вода из источника воды не содержит таких веществ в необходимом количестве. Для коррекции состава питьевой воды используются следующие методы:
Фторирование - доступный и безопасный метод предотвращения кариеса путем увеличения концентрации фтора до 0,6-1,1 мг / л;
Обогащение йодом (йодом). Дефицит йода в некоторых случаях является причиной врожденных пороков развития, повышенной перинатальной смертности, снижением умственных способностей у детей и взрослых, глухотой. Содержание йода в питьевой воде должно составлять 40-60 мкг / л;
Обогащение селеном. Селен является антиоксидантом, который усиливает иммунную систему и метаболические процессы в организме. Добавление селена в питьевую воду используется в качестве сопутствующего фактора в снижении риска развития рака, сердечно-сосудистых заболеваний, артрита, преждевременного старения населения;
Обогащение кальцием. Недостаток кальция приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям (гипертония, коронарная и ишемическая болезнь сердца, инсульт), рахит у детей, остеомаляция, нарушение свертывания крови;
Обогащение магнием. Дефицит магния приводит к увеличению тяжести сердечно-сосудистых заболеваний и младенческой смертности;
Обогащение ионов гидрокарбоната используется для коррекции водородного показателя воды (рН) и увеличения его щелочности.