Файл: Методическое пособие По рабочей профессии Аппаратчик химводоочистки.docx

Электролизная может располагаться в отдельно стоящем здании, или в изолированном помещении водопроводной станции. На рис. дана схема установки для электролитического обеззараживания воды  (электролизной) с электролизерами непроточного типа.Х ранение поваренной соли осуществляется в баке 1 в виде раствора 20–25 %-ной концентрации. Для ускорения растворения соли в нижнюю часть бака подается сжатый воздух от воздуходувки. Концентрированный раствор хлорида натрия перекачивается на второй этаж здания в бак рабочего раствора 4, где разбавляется до 3–5 %-ной концентрации. Рабочий раствор перепускается в электролизер 5, в котором в течение определенного времени готовится раствор гипохлорита натрия. Готовый раствор ГПХН собирается в баке 6 и оттуда, в зависимости от высотного положения, самотеком или насосом подается в обрабатываемую воду.Рис.69. Технологическая схема обеззараживания воды с электролизерами циклического действия: 1 – бак мокрого хранения соли; 2 – насос раствора соли; 3 – солевой фильтр; 4 – бак рабочего раствора соли; 5 – электролизер; 6 – бак-накопитель раствора гипохлорита натрия; 7 – эжектор для подачи гипохлорита натрия в обрабатываемую воду; 8 – вентиляционный зонд; трубопроводы: В – вода; О – воздух для взрыхления соли; С – солевой раствор; Х – раствор гипохлорита натрия Электролизёры проточного типа имеют в настоящее время преимущественное применение за рубежом, но все большее распространение получают и в России.В установках диафрагменного типа жидкость, подвергающаяся обработке, направляется двумя потоками к аноду и катоду. Разделяющая диафрагма препятствует их смешению. При обработке водных растворов минеральных солей, к которым относится и обычная питьевая вода, на аноде и катоде получают электрохимически активированные растворы (ЭХА-растворы). Полученные в результате униполярной обработки (анодной или катодной) ЭХА-растворы получили название анолита и католита.В качестве исходных для процессов электрохимической активации чаще всего используют водные растворы хлорида  натрия (поваренной соли) с концентрацией от 0,2 до 5,0 г/л или питьевую воду.  ЭХА-растворы проявляют каталитическую активность и повышенную реакционную способность в окислительно-восстановительных и других, сопряженных с ними, реакциях.

---

Анолит обладает сильными дезинфицирующими свойствами и используется для обеззараживания питьевых и сточных вод. Обеззараживающее действие оказывает не одно вещество, а их комплекс, в который входят и традиционные хлорные соединения, и озон, и многие другие окислители, объединенные общим термином – оксиданты. Высокоактивные неустойчивые продукты, время жизни которых ограничено несколькими часами, значительно усиливают проявление дезинфицирующих свойств анолита. Католит возможно использовать для подщелачивания воды при ее реагентной обработке. На катоде ион гидроксила ОН– образует с молекулой воды ион H3O2-, который активно взаимодействует с различного рода загрязнениями, обеспечивая аномально высокую моющую активность католита, что позволяет использовать его в качестве моющего раствора.В настоящее время в России созданы и работают производственные установки по получению ЭХА-растворов, нашедших применение для дезинфекции воды в системах водоснабжения и водоотведения. Характеристики некоторых из них приведены в табл. Наиболее известны установки типа «СТЭЛ» различных модификаций, разработанные и серийно выпускаемые в НПО «Экран».Таблица 15.Технические характеристики электрохимических систем с диафрагменным проточным реактором 

Показатель	Тип установки
	ЭХА-30 (Россия)	УМЭМ  (Россия)	HISUN F-400 (Япония)	СТЭЛ-1000 (Россия)
Концентрация оксидантов в анолите, мг/л	200–600	500–1000	70–150	200–500
Концентрация хлорида натрия в исходном растворе, г/л	5–9	15–20	5–9	2–5
Удельный расход электроэнергии на синтез оксидантов, Вт∙ч/г	78	12	25	7
Электрическая мощность, кВт	–	–	–	2,0
Масса установки, кг	50	100	65	80
Габаритные размеры, мм	400´200´ ´900	520´600´ ´1750	530´520´ ´1460	500´500´ ´1600

---

Путем электролиза получают и газообразный хлор. Создана локальная установка  Аквахлор-1000 для получения газообразного хлора для работы и в условиях водоочистной станции.Газообразный хлор не собирается, а сразу с помощью эжектора отводится от установки и смешивается с водой, образуя хлорную воду.  Работа установки характеризуется данными, приведенными в табл. Применение такого рода установок позволяет использовать высокоэффективное обеззараживающие вещество – газообразный хлор – в безопасных условиях, так как исключается его транспортирование и хранение. Но стоимость хлора, получаемого на водопроводной станции, значительно выше, чем поставляемого химическими заводами.Таблица 16.Технические характеристики установки Аквахлор-1000 

Показатель	Значение
Производительность в пересчете на Cl2 , г/ч	1000
Удельный расход соли, г/г хлора	1,8
Удельный расход электроэнергии на синтез хлора, Вт∙ч/г	1,9
Масса установки, кг	80
Габаритные размеры установки, мм	1200´900´800

Электролизёр представляет собой сосуд (или систему сосудов), наполненный электролитом с размещенными в нёмэлектродами — катодом и анодом, соединёнными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. В промышленности и лабораторной практике применяют электролизёры различных типов и конструкций (например, открытые и герметически закрытые, для периодической и непрерывной работы, с неподвижными и движущимися электродами, с различными системами разделения продуктов электролиза). В зависимости от назначения электролизёры рассчитываются для работы при различных температурах — от минусовых (при электрохимическом синтезе малостойких кислородных соединений) до высоких плюсовых (приэлектролизе расплавленных электролитов в производстве алюминия, кальция и др. металлов). Соответственно электролизёры снабжают устройствами для нагрева или охлаждения электролита или электродов.  Применяют электролизёры с диафрагмой — пористой перегородкой или мембраной

---

, отделяющей катодное пространство от анодного, проницаемой для ионов, но затрудняющей механическое смешение и диффузию.

Для изготовления диафрагм используются асбест, полимерные материалы и керамика, находят применения электролизёры с ионообменными мембранами. По способу включения в электрическую цепь электролизёры разделяются на моно- и биполярные.

Монополярный электролизёр состоит из одной электролитической ячейки сэлектродами одной полярности, каждый из которых может состоять из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока.

Биполярный электролизёр имеет большое число ячеек (до 100—160), включенных последовательно в цепь тока, причём каждый электрод, за исключением двух крайних, работает одной стороной каккатод, а другой как анод.

 Для изготовления анодов применяют графит, углеграфитовые материалы, платину, окислы некоторых металлов,свинец и его сплавы; используются малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смесиокислов рутения и титана, а также платины и её сплавов.

Для катодов в большинстве электролизёров используется сталь. Применяются также электролизёры с жидкими электродами (например, в одном из методов производствахлора и гидроокиси натрия в качестве катода используют ртуть). Некоторые электролизёры работают поддавлением, например разложение воды ведётся под давлением до 4 Мн/м2 (40 кгс/см2); разрабатываются электролизёры для работы под более высоким давлением.

Материалы для изготовления электролизёров выбираются с учётом агрессивности электролита и продуктов электролиза, температуры и других условий.

Широко применяется сталь, в том числе с различными защитными покрытиями, пластические массы, стекло истеклопластики, керамика. Современные крупные электролизёры имеют высокую нагрузку: монополярные до 400—500 ка, биполярные — эквивалентную 1600 ка.

---

Комбинированые методы и установки обеззараживания воды.Комбинированные методыНедостатки традиционных способов обеззараживания питьевой воды заставляют исследователей искать новые, основанные, как правило, на комбинированном действии двух или нескольких факторов. В комбинации могут присутствовать только химические агенты или физические факторы, предлагаются также физико-химические способы.В качестве комбинированных химических способов рассматриваются  использование хлора и озона, препаратов хлора с перекисью водорода, ионами серебра и меди, перекиси водорода с озоном, ионами серебра и меди и т. д. Данные технологии предполагают снижение концентрации применяемых реагентов, уменьшение времени обработки воды при неизменном, а в ряде случаев и более выраженном антимикробном эффекте.Для обеззараживания питьевой воды предлагаются комбинированные физические способы, в частности сочетание УФИ и УЗК, термическая обработка с УЗК или g - излучением, комплекс электрических воздействий. Характерными недостатками комбинированных физических  способов являются отсутствие последействия и способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания воды.В последнее время большое внимание уделяется физико-химическим способам обеззараживания питьевой воды. Особенный интерес вызывает сочетание УФИ с химическими дезинфектантами. Предлагается совместное использование УФИ с ионами серебра и меди, возможно использование УФИ с хлором и перекисью водорода, УЗК с хлором. Помимо получения более высокого антимикробного эффекта, таким образом  можно устранить один из недостатков УФИ – отсутствие последействия.Установлено, что в результате предварительного введения в воду окислителей (озона, перекиси водорода) и последующей ее обработки УФИ образуются свободные радикалы, которые в свою очередь являются более мощными окислителями. При совместном действии УФИ и окислителей отмечено значительное усиление скорости и степени инактивации бактерий по сравнению с действием каждого агента в отдельности.Среди других перспективных физико-химических способов обеззараживания, находящихся на стадии лабораторных исследований, можно отметить: воздействие постоянного электрического поля с ионами серебра и меди, УЗК с перекисью водорода или хлором, лазерное излучение с ионами меди.

---