Файл: Методическое пособие По рабочей профессии Аппаратчик химводоочистки.docx

Хлор продолжает оставаться основным дезинфицирующим средством и для оптимального эффекта дополняется другими средствами (озонированием, ультрафиолетовым облучением и т. п.). К его недостаткам относятся: высокая токсичность, трудность обеспечения жидким хлором удаленных объектов, образование токсичных и дурнопахнущих хлорпроизводных. Постоянно проводятся исследования по замене хлора на реагенты, имеющие близкую окислительную способность, но лишенные его недостатков.

Для увеличения продолжительности бактерицидного действия хлора и предотвращения образования хлорфенольных запахов в воду наряду с хлором вводят аммиак. При его взаимодействии с хлорноватистой кислотой, которая образуется при хлорировании воды, получается монохлорамин который, гидролизуясь, образует сильный окислитель – гипохлоритный ион .

Гидролиз хлорамина протекает достаточно медленно, поэтому в первое время его окислительное действие ниже, чем хлора. Однако длительность бактерицидного действия хлорамина существенно больше. Поэтому аммонизацию применяют, если вода длительное время должна находиться в промежуточных резервуарах и сетях. Соотношение доз хлора и аммиака зависит от состава исходной воды. Обычно использу ется соотношение, когда аммиака в 5–6 раз меньше, чем хлора.

Диоксид хлора сильнее хлора и как дезинфектант, и как окислитель, прекрасно уничтожает привкусы и запахи воды, не взаимодействует с аммиаком и эффективен в широком диапазоне рН. Однако он взрывоопасен и не может сжижаться, храниться и перевозиться. Поэтому он должен получаться на месте потребления (известно два метода: реакция хлорита натрия с хлором в присутствии кислоты или реакция хлорита натрия с соляной кислотой).

Полученный раствор дозируется в обрабатываемую воду, пропорционально ее расходу.

По сравнению с хлором диоксид хлора обладает рядом преимуществ:

• 
  более высокое бактерицидное и дезодорирующее действие;
  
• 
  отсутствие в очищенной воде хлорорганических соединений;
  
• 
  высокий уровень окисления (до образования CO2);
  
• 
  улучшение органолептических свойств воды .
  

Недостатком этого способа является образование вредных продуктов – хлоритов и хлоратов – и бoльшая стоимость по сравнению с хлором (и озоном).

В связи с высокой стоимостью диоксида хлора возможно применять его совместно с хлором – хлор вводится в воду на насосной станции или перед отстойниками в дозе, равной хлороемкости воды, а ClO2 поступает в осветленную воду в дозе 0,5–1,0 мг/л для глубокого обеззараживания, снижения запахов и цветности воды, а также улучшении ее вкуса.

---

В настоящее время предлагаются полностью автоматизированные установки для производства диоксида хлора и его дозировки в воду.

Гипохлорит натрия – NaClO – стал применяться для дезинфекции воды с самого зарождения хлорной промышленности благодаря высокой антибактериальной активности и широкому спектру действия на различные микроорганизмы. Однако содержание активного хлора в нем относительно мало, его растворы имеют ограниченную стойкость и постепенно разлагаются с понижением содержания активного хлора.

Окислительное и бактерицидное действие гипохлорита натрия идентично растворенному хлору, кроме того, он обладает пролонгированным бактерицидным действием.

Одним из наиболее перспективных способов обеззараживания природной воды является использование гипохлорита натрия, получаемого на месте потребления путем электролиза 2–4%-ных растворов хлорида натрия (поваренной соли) или природных минерализованных вод, содержащих не менее 50 мг/л хлорид-ионов.

В настоящее время рядом заводов России серийно выпускаются электролизеры различной производительности для получения гипохлорита натрия. Производятся как малогабаритные установки с производительностью до 10 г/ч, так и относительно крупные, с производительностью до нескольких кг в час в пересчете на активный хлор.

Такие установки предназначены для обеззараживания до 1000 тыс. м3 воды в сутки. Производимый раствор содержит от 6 до 12 г/л по активному хлору. Расход электроэнергии составляет 6–8 кВт на кг активного хлора, а расход поваренной соли – 12 кг/кг хлора.

При достаточном содержании хлоридов в самой обрабатываемой воде обеззараживание может осуществляться путем непосредственного ее электролиза.

Наряду с достоинствами у обеззараживания воды гипохлоритом натрия, производимым на месте потребления, имеется и ряд недостатков, прежде всего – повышенный расход поваренной соли, обусловленный низкой степенью ее конверсии (до 10–20%). При этом остальные 80–90% соли в виде балласта вводятся с раствором гипохлорита в обрабатываемую воду, повышая ее солесодержание. Снижение же концентрации соли в растворе, предпринимаемое ради экономии, увеличивает затраты электроэнергии и расход анодных материалов.

В целях повышения эффективности и надежности обеззараживания воды в 1991 г . АО «Кемвод», г. Кемерово, впервые в России внедрило технологию обеззараживания питьевой воды привозным техническим гипохлоритом натрия. Указывается, что технология, надежная и простая в эксплуатации, позволила улучшить экологическую ситуацию в населенном пункте, повысить гигиеническую безопасность процесса очистки воды, обеспечить стабильное качество питьевой воды и уменьшить коррозию оборудования трубопроводов в 10–20 раз. Технология внедрена на водопроводных очистных сооружениях производительностью 30 и 240 тыс. м3 /сутки, а также в восьми городах и поселках Кузбасса. Однако данный метод обеззараживания, снимающий многие проблемы, присущие электрохимическому получению гипохлорита натрия на месте применения, целесообразно использовать в тех городах, где существуют предприятия химической промышленности, которые выпускают указанный продукт. В противном случае потребуются перевозки гипохлорита натрия спецтранспортом, что может существенно ухудшить экономические показатели процесса обеззараживания воды.

---

Гипохлорит кальция содержит больше активного хлора и более стабилен, чем гипохлорит натрия. Однако при его растворении в воде образуется не только хлорноватистая кислота, но и гидроксид кальция, из-за чего раствор гипохлорита кальция имеет сильно щелочную реакцию. Так, даже 1%-ный раствор гипохлорита кальция имеет рН 10–11, и при его введении обрабатываемая вода подщелачивается.

Перманганат калия удобен тем, что не образует веществ с непри ятным запахом, не дает побочных эффектов. Его растворы допускают длительное хранение. Из-за сильного окисляющего воздействия он расходуется в первую очередь на взаимодействие с органическими и неорганическими веществами в воде, что мешает дезинфицирующему действию. К тому же его дезинфицирующее действие ниже, чем у хлора и озона. Поэтому для дезинфекции воды перманганат калия редко применяется самостоятельно. Используется для перевода солей двухвалентного железа и марганца в четырехвалентное состояние, в котором они легко гидролизуются (см. раздел об обезжелезивании воды).

К недостаткам перманганата калия следует отнести его высокую стоимость, дефицитность и опасность передозировки, поскольку марганец в питьевой воде нормируется на уровне 0,1 мг/л.

Пероксид водорода стало возможным применять в технологии водообработки только после освоения удобных и дешевых методов его получения (анодное окисление бисульфита или серной кислоты или прямое окисление изопропилового спирта). В то же время пероксид водорода токсичен, и его содержание в воде ограничивается по санитарно-токсикологическому признаку вредности уровнем 0,1 мг/л, в то время как дезинфицирующее действие пероксид водорода проявляет на уровне единиц и сотен мг/л.

---

Обработка воды активным  углем.

Если сравнивать сорбционный и окислительный методы дезодорации, то первый отличается большей надежностью в силу того, основан на извлечении органических веществ из воды, а не на их трансформации. Наиболее эффективные сорбенты – активные угли, хорошо сорбирующие фенолы, большинство нефтепродуктов, полициклические ароматические углеводороды (канцерогенные в том числе), хлор- и фосфорорганические пестициды, а также  другие органические загрязнения. Но сорбция на  активных углях не является универсальным средством очистки воды от органических соединений, так как некоторые вещества (например, органические амины) ими не задерживаются или же задерживаются, но плохо (например, синтетические поверхностно-активные вещества).

Применяют активные  угли  в виде порошка – для углевания воды и  в виде гранул – как   загрузку для фильтров. Стоит отметить ряд недостатков, ограничивающих осуществление  углевания воды – это трудности замачивания и дозирования  угля, необходимость в емкости для обеспечения контакта угля с обрабатываемой  водой и т. д. Поэтому данный метод используется в основном тогда, когда требуется эпизодическая, кратковременная  дезодорация небольших объемов воды.

Рис.82. Применение  гранулированных   активных   углей  в  качестве ф ильтрующей загрузки – более надежный вариант. Вне зависимости от колебания уровня загрязнения воды фильтры с загрузкой из гранулированного активного угля являются   прекрасно  действующим барьером для сорбируемых веществ до момента исчерпания емкости угля.

Располагают угольные фильтры после осветлительных. Также возможен вариант применения совмещенных осветлительно-сорбционных фильтров.

Недостаток угольных фильтров - необходимость регенерации активного угля. Восстановление угольной загрузки  может  осуществляться  химическим, термическим и биологическим методами. При использовании химического метода регенерации уголь  предварительно обрабатывается  острым паром, потом - щелочью. При всей сложности и  трудоемкости метод не достаточно эффективен,  так как не происходит полного восстановления сорбционной способности материала. Термический метод предусматривает выжигание адсорбированных органических соединений     при  температуре    800 ...   900ºС  в  специальных  печах. Этот достаточно сложный  метод регенерации  сопровождается потерями  угля  при обжиге. Биологический метод регенерации опирается на способность бактерий к минерализации адсорбированных  углем  органических соединений, но скорость  этого процесса очень  мала.

---

Как правило, в промышленных системах водоочистки и тем более в бытовых системах применение ни одного из представленных выше видов регенерации невозможно и при снижении качества очистки просто производят замену фильтрующей загрузки.

Окислительно-сорбционный метод обработки воды.

В силу вышеизложенного актуальна задача увеличения межрегенерационного периода работы гранулированного активного угля, которая успешно решается обработкой воды окислителем перед фильтрованием  ее  через  уголь. Такая обработка воды дает не просто суммирование двух процессов, а способствует проявлению эффекта окислительно-сорбционного взаимодействия. При этом уголь «работает» как катализатор окисления, значительно повышающий глубину и скорость этого процесса, и, в то же время, на угле лучше сорбируются многие продукты окисления. Подобное одновременное применение двух методов значительно расширяет диапазон органических загрязнений, удаляемых из воды. Практикой доказано также экономическое преимущество совместного применения  окислителей  и  активного   угля.

Исходные данные, такие как качество обрабатываемой воды, состав и типы очистных сооружений, определяют разнообразие  технических решений  применения окислительно-сорбционного метода очистки  воды.  Например,  фильтры с загрузкой из  гранулированного    активного   угля, очищающие воду только от органических загрязнений, располагаются  в  технологической схеме послеосветлительных фильтров. Фильтры, использующие  гранулированный уголь и выполняющие наряду с указанной функцией также функцию осветления воды, размещаются после сооружений первой ступени.  Загрузка таких фильтров  имеет два варианта исполнения: 1) целиком состоит и з активного   угля; 2) состоит  из  угля  и материала механической очистки (двухслойная загрузка).

Схема контактного осветления воды предполагает также возможность расположения после контактных осветлителей отдельно стоящих угольных фильтров или же устройство контактных осветлителей с песчано-угольной загрузкой.  Стоит отметить, что в  первом случае, когда  фильтрование  воды происходит последовательно  через  два отдельных каскада фильтров, наблюдается значительный рост капитальных затрат на строительство очистных сооружений. Однако при этом угольную загрузку используют по ее прямому назначению (для удаления химических загрязнений) и находится она  в  наиболее благоприятных условиях, так как на угольный фильтр поступает осветленная вода. В результате фильтр требует более редких Рис.83.

---