Файл: Методическое пособие По рабочей профессии Аппаратчик химводоочистки.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 2046
Скачиваний: 103
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Дозирование хлоргаза осуществляется вакуумными хлораторами. В хлораторе образуется хлорная вода, которая подается в обрабатываемую воду. Поддержание заданной концентрации хлора можно обеспечить с использованием системы автоматического регулирования дозирования. Устройство и эксплуатация помещений, в которых размещают хлораторы, требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Помещение должно быть на первом этаже, иметь запасный выход, оборудовано вентиляцией с 12-кратным обменом воздуха в 1 час с вытяжкой вблизи пола. Ряд других важных правил техники безопасности приведен в специальных нормативных документах. В установках по обеззараживанию воды хлором хлорной известью или порошкообразным гипохлоритом вначале также приготовляется хлорная вода определенной концентрации, затем она подается в обрабатываемую воду. Для приготовления хлорной воды используют два бака: растворный и расходный. В растворном баке приготовляют тестообразную массу реагента, перепускают ее в расходный бак, разбавляют до концентрации 1 — 2% по активному хлору, дают отстояться и сливают в дозировочный бачок, из которого вводят раствор в обрабатываемую воду.
Существуют электролизные установки для приготовления и дозирования раствора хлора. Электролизу подвергают морскую или подземную засоленную воду или раствор поваренной соли с целью получения гипохлорита натрия и последующего его введения в обрабатываемуюводу. Такие установки обычно размещают поблизости от места ввода гипохлорита натрия в воду.
Сохраняя все достоинства хлорирования с использованием жидкого хлора, применение электролитического гипохлорита натрия позволяет избежать основных трудностей — транспортирования и хранения токсичного газа. Кроме того, при применении этого реагента устраняется постоянную зависимость потребителя от заводов-поставщиков жидкого хлора или других хлорпродуктов, выпускаемых централизованно химической промышленостью, а также от использования транспортных средств, что особенно важно для отдаленных районов. Электрохимический способ получения гипохлорита натрия основан на получении хлора и его взаимодействии со щелочью в одном и том же аппарате — электролизер.
Энергетически процесс протекает в наивыгоднейшем режиме — при электролизе растворов с высокой концентрацией хлоридов, температуре 20—25 С, максимально возможной плотности тока и отсутствии перемешивания анодного слоя. Большое значение имеет материал анода. Аноды работают в условиях непосредственных соприкосновения с химическими активными веществами, поэтому основное требование к материалу анода — химическая устойчивость. Кроме того, материал анода должен способствовать разряду ионов СГ, иметь высокую электропроводимость, механическую прочность и легко обрабатываться.
При электролитическом получении гипохлорита натрия в основном применяют платино-титановые аноды и электроды с активным покрытием из диоксида рутения. ЧВ качестве катодного материала могут использоваться обычная сталь, графит, титан.
На водопроводных станциях малой пропускной способности при применении поверхностных (до 800—1000 м /сут) или подземных (до 3,5—5 тыс.м3/сут) вод, а также на сооружениях биологической очистки сточных вод (до 200—400 м /сут) в ряде случаев обеззараживание целесообразно осуществлять путем прямого электролиза.
Сущность метода заключается в том, что под действием электрического тока из солей, находящихся в самой обрабатываемой воде, образуются сильные окислители, которые в основном и разрушают микроорганизмы. Все эти процессы происходят в одном аппарате — электролизере при прохождении через него обеззараживаемой воды. Минимальное содержание хлоридов в воде должно быть 25—30 мг/л. Обеззараживание воды прямым электролизом является разновидностью хлорирования, поэтому все методы контроля качества воды и эффекта обеззараживания, применяемые при хлорировании, могут использоваться и при электролизе.
Несмотря на то, что хлорирование — самый распространенный способ обеззараживания природных вод, при применении его в воде образуются летучие галогенорганические соединения, в основном тригалогенметаны, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. В хлорированной воде обнаружено около 20 различных летучих галогенорганических соединений. Их качественный состав зависит от физико-химических показателей источника водоснабжения. Наиболее часто отмечается присутствие тригалогенметанов и четыреххлористого углерода. Количество хлороформа обычно на 1—3 порядка превышает содержание летучих галогенорганических соединений.
Концентрация этих соединений возрастает при увеличении рН среды, содержания в воде органических веществ, дозы хлора и времени контакта хлора с водой. Традиционными методами очистки (коагулирование, отстаивание и фильтрование) летучие галогенорганические соединения из воды не удаляются. Предотвращение или значит, снижение их образования в процессе водоподготовки можно осуществлять изменением режима предварительного обеззараживания воды хлором. Доза хлора в этом случае устанавливается не более 1—2 мг/л. При высокой хлорпоглощаемости воды или при транспортировании неочищенной воды на значительное расстояние необходимо проводить рассредоточенное обеззараживание воды хлором по длине водовода. Кроме того, для сокращения времени контакта неочищенной воды с хлором можно изменить точку ввода хлора, приблизив ее к очистным сооружениям.
В последние годы все большее распространение получило обеззараживание гипохлоритом натрия (ГПХН), полученным непосредственно на станции водоочистки электролизом солевых растворов.
Электролизер состоит из двух электродов – катода и анода, погруженных в ванну (реактор) с раствором соли или обрабатываемой воды. Электроды подключаются к электрической цепи постоянного тока. Под действием электрического поля ионы солей, растворенных в воде, начинают двигаться к аноду и катоду, где происходит разряд ионов и образование новых химических соединений.
В анодной части реактора протекают реакции, продуктами которых являются биоцидные соединения: хлор, хлорноватистая кислота, перекись водорода, озон и другие вещества. В катодной части выделяется водород, окисляются растворенные металлы и образуются щелочи.
По конструкции и принципу работы различают электролизеры:
– бездиафрагменные, в которых анодная и катодная части реактора ничем не разделены, и растворы этих частей перемешиваются;
– диафрагменные, в которых анодная и катодная части ректора разделены диафрагмой. От анода отводится дезинфекционный раствор, называемый анолитом, от катода щелочной раствор – католит.
По режиму подачи питающего раствора электролизные установки могут быть периодического действия (непроточными) и проточными. Непроточные (статические) электролизеры выполняются в виде сосуда с погруженными в него электродами, в сосуде раствор подвергается электролизу («варится») без смены в течение некоторого времени. В проточных электролизерах обрабатываемая жидкость постоянно движется через реактор.
В зависимости от вида используемого сырья электролизные установки можно разделить на установки для прямого электролиза природных вод, для электролиза искусственно приготовленных растворов и для электролиза природных рассолов. В первом случае дезинфекционные растворы получают из хлоридов, содержащихся в небольших концентрациях в обрабатываемой воде, а в двух последних для этой цели используют более концентрированные растворы поваренной соли. Каждый тип электролизной установки имеет свои достоинства и недостатки.
В числе первых в России были применены электролизеры непроточного типа ЭН. Характеристики этих электролизеров приведены в табл.
Таблица 12.
Технические характеристики электролизеров непроточного типа ЭН
Характеристики | ЭН5-01 | ЭН25М |
Производительность по активному хлору, кг/сут | – | 25 |
Сила тока, А | 60–70 | 120–140 |
Напряжение питания, В | 40–42 | 55–60 |
Концентрация активного хлора в растворе, г/л | 7–8 | 10–12 |
Расход на 1 кг активного хлора: | | |
соли, кг | 15–13 | 10–8 |
электроэнергии, кВт∙ч | 6–7,5 | 8–9 |
Объем ванны электролизера, м3 | 0,35 | 1 |
Производительность за один цикл активного хлора, кг | 2,4–2,6 | 10–12 |
Продолжительность одного цикла, ч | 7–8 | 10–12 |
Габариты узла (с зонтом вентиляции), мм | 1291Í1010Í1165 | 2015Í1600Í1600 |
Электролизер ЭН работает следующим образом. Реактор заполняют раствором хлорида натрия с концентрацией 10–12 %. Затем от источника питания подают на электроды ток с величиной напряжения 40–60 В. Электролиз проводят до требуемой концентрации активного хлора в растворе, обычно находящейся в пределах от 6 до 14 %. Приготовленный раствор сливают в бак-накопитель и используют для обработки очищаемой воды.
Недостатками установок ЭН является применение быстро изнашивающихся графитовых электродов, большие удельные расходы соли и электроэнергии. Но установки относительно дешевы и просты в эксплуатации. Применятся на станциях очистки природных и сточных вод небольшой производительности.
Более высокие технико-экономические показатели имеют установки непроточного типа, характеристики некоторых из них приведены в табл.
Таблица 13.
Характеристики непроточных электролизеров с анодами типа ОРТА
Параметр | Тип электролизеров | ||||||
ГУП НИИ «Синтез» | ЗАО «НПП "Санер"» | ||||||
ЭГН-1 | ЭГН-3 | ЭГН-6 | С5-30 | С5-120 | С5-400 | ||
Производительность по активному хлору, г/ч | 1000 | 3000 | 6000 | 30 | 120 | 400 | |
Сила тока, А | 30 | 60 | 100 | 6,3 | 10 | 50 | |
Рабочее напряжение на электродах, В | 16–24 | 16–24 | 16–24 | 10 | 24 | 24 | |
Концентрация активного хлора в растворе, г/л | 6–8 | 6–8 | 6–8 | 8 | 8 | 8 | |
Расход на 1 кг активного хлора: | | | | | | | |
поваренной соли, кг | 5–6 | 5–6 | 5–6 | | 5–6 | | |
электроэнергии, кВт∙ч | 3,8 | 3,8 | 3,8 | | 5 | | |
Габариты узла, мм | | | | 200Í Í200ÍÍ100 | 600Í 400Í100 | 800Í Í600ÍÍ500 | |
Стоимость в ценах 2000 г., тыс. руб. | 65 | 110 | 190 | 6,0 | 56 | 130 |
Установки непроточного (циклического) типа позволяют регулировать время электролиза соли и концентрацию активного хлора в готовом растворе. Но они требуют постоянного обслуживания, трудны в автоматизации. Этих недостатков лишены установки проточного типа, в которых производство раствора ГПХН осуществляется с непрерывным движением раствора соли и готового продукта.
В России выпускаются проточные электролизеры различными фирмами. Характеристики некоторых из них приведены в табл.
Таблица 14.
Характеристики проточных электролизеров
Параметр | Тип электролизера | ||||||||
ВНИИЖТ МПС России | ООО «САР» | ЗАО НПФ «Юпитер» | ГУП НИИ «Синтез» | ||||||
МАЭ-75 | ЭЦД-100 | АХЭ-1,2 | Хлор-Эл-2000 | ЭЛП | ЭГН-П | ||||
Производительность по активному хлору, г/ч | До 75 | 100 | 150 | 2000 | От 500 до 10000 | 45000 | |||
Сила тока, А | 24 | 24 | 48 | 100 | | 100 | |||
Рабочее напряжение на электродах, В | 24 | 24 | 24 | 28 | | 28 | |||
Концентрация активного хлора в растворе гипохлорита натрия, г/л | – | 5 | – | 8 | – | 7,5±1,25 | |||
Расход на 1 кг активного хлора: поваренной соли, кг | 6 | 5 | 5 | 5,0 | 6,5 | 4,0 | |||
электроэнергии, кВт∙ч | до 7 | 6 | 7 | 4,2 | 5 | 4,0 | |||
Габариты узла, мм | 220Í Í480Í Í600 | Площадь0,25 м2 | 950Í Í550Í Í1450 | Д=240 Н=1850 | – | 1200Í Í600Í Í860 | |||
Стоимость в ценах 2000 г., тыс. руб | 60,0 | 60,0 | 100,0 | 300,0 | – | – |