Система водоподготовки СОВ-1М4

Система водоподготовки СОВ-1М4 (Аква-Тех, ООО)

Технические характеристики

Состав оборудования:

1.Насос высокого давления 2.Элемент обратноосмотический 3.Бак промывочный

4.Насос низкого давления 5.Щит управления 6.Вычислитель расхода

Технология

Ионообмен

Обработка воды методом ионного обмена основана на пропуске исходной воды или частично обработанной воды через фильтрующий слой ионообменного материала, практически нерастворимого в воде но способного взаимодействовать с содержащимися в обрабатываемой воде ионами. Материалы, обладающие свойствами обменивать катионы, называются катионитами, а материалы, обладающие свойствами обменивать анионы, — анионитами. Чтобы получить нужную ионную форму ионита, проводят регенерацию.

Катиониты при регенерации их растворами NaCl, H2SO4 образуют соответственно натриевую или водородную формы, которые условно можно обозначить следующим образом: NaR, HR.

При пропуске обрабатываемой воды, содержащей катионы Са2+ и Mg 2+, через отрегенерированный катионит протекают реакции обмена ионов Са2+ и Mg 2+ на ионы Na+ или Н+, содержащиеся в катионите; этот процесс называется катионированием.

Аниониты, отрегенерированные щелочью NaOH, образуют гидроксильную форму, условно обозначенную ROH. Если через отрегенерированный анионит пропускать раствор кислоты, например HCl, произойдет реакция обмена анионов (анионирование) и осуществится взаимная

ROH + HCl = RCl + Н₂О Н+ + ОН — » Н₂О

нейтрализация ионов Н+ (кислоты) и ионов ОН -, вытесненных анионами из анионита. По своей химической природе все катионы являются кислотами, все аниониты — основаниями. В зависимости от состава функционально активных групп различают типы ионитов по кислотности (или основности), катиониты подразделяют на сильно-,средне- и слабокислотные, соответственно аниониты — на сильно-, средне- и слабоосновные.

Наиболее часто используемые марки катионитов в практике питьевого водоснабжения приведены в таблице.

Обратный осмос и ультрафильтрация

Методы обратного осмоса и ультрафильтрации заключаются в фильтровании растворов через специальные полупроницаемые мембраны. При этом либо мембрана пропускает только молекулы растворителя (воды), либо частично с растворителем проходят ионы и молекулы задерживаемых веществ. При обратном осмосе осуществляется отделение частиц (молекул, гидратированных ионов), размеры которых сопоставимы с размерами молекул растворителя, тогда как при ультрафильтрации минимальные размеры задерживаемых частиц на порядок больше, причем максимальные их размеры не должны превышать 0,5 мкм.

Если частицы имеют размеры более 0,5 мкм, для их отделения необходимо применять собственно фильтрование. Иногда нижний предел частиц, удаляемых ультрафильтрацией, характеризуют их молекулярной массой, равной 500.

В основу процесса обратного осмоса положено явление осмоса- самопроизвольного перехода растворителя через специальную полупроницаемую перегородку (мембрану) в раствор. Если какую-либо ячейку разделить мембраной и залить левую часть чистой водой, а правую раствором (см. рис.1) то будет наблюдаться самопроизвольный переход молекул воды из левой части в правую. Движущей силой процесса при этом является разность концентрации воды в левой и в правой частях ячейки. При этом уровень воды в левой части ячейки будет понижаться, а в правой повышаться. Вследствие возникновения гидравлического напора за счет разности уровней воды в обеих частях ячейки вода будет переходить из правой части ячейки в левую, причем скорость перехода воды слева направо будет падать вследствие убывания разности концентрации примесей по обе стороны мембраны (разбавление раствора в правой части ячейки), а скорость перехода воды с права налево будет возрастать из-за увеличения разности уровней по обе стороны мембраны. Естественно, что при определенном гидростатическом давлении наступит равновесие такой системы, когда уровни в обеих частях ячейки не будут изменяться. Гидростатическое давление, соответствующее равновесному состоянию такой системы, называется осмотическим давлением.

Если со стороны раствора приложить внешние давление, превышающее осмотическое, то скорость перехода через мембрану воды из раствора будет большей, чем воды в раствор. Таким образом, движущая сила процесса обратного осмоса с учетом того, что мембраны обычно пропускают некоторое количество ионов вместе с водой и фильтрат представляет собой раствор, но значительно менее концентрированный, чем исходный, будет равна

(1), где

Р — избыточное давление над исходным раствором;

p1 и p2 — осмотическое давление соответственно исходного раствора и раствора, прошедшего через мембрану.

Осмотическое давление раствора в общем случае определяется согласно уравнению Вант — Гоффа

(2), где

i = 1 — а — коэффициент Вант — Гоффа (а — степень диссоциации растворенного вещества); R — универсальная газовая постоянная, равная 8,3143 Дж/(моль К);

T — абсолютная температура раствора, К;

C — концентрация растворенного вещества, кг/м³; М — масса 1 моля растворенного вещества, кг.

Из (2) видно, что осмотическое давление зависит от химической природы растворенного вещества и его концентрации.

Поскольку в реальных процессах производительность установок должна быть технологически приемлемой, то и рабочее давление в них должно значительно превосходить осмотическое. Обычно рабочее давление поддерживается в интервале 1 — 2,5 МПа.

В растворах, содержащих высокомолекулярные вещества с максимальным диаметром частиц 0,5 мкм (или молекулярной массой не более 500), осмотическое давление пренебрежимо мало. Для их разделения применяют процесс ультрафильтрации на специальных мембранах, пропускающих лишь воду, ионы и молекулы низкомолекулярных соединений. В этом случае рабочее давление в аппарате не превышает 0,5 МПа.

Обратный осмос и ультрафильтрация принципиально отличны от процессов фильтрования, так как при их осуществлении образуется не осадок, как при фильтровании, а лишь два раствора с разными концентрации примесей. Образование же осадка на мембранах не допустимо во избежание их засорения и снижения эффективности работы.

Эффективность процессов обратного осмоса и ультрафильтрации в значительной мере определяется свойствами применяемых мембран, которые должны отвечать следующим требованиям: они должны обладать высокой разделяющей способностью (селективностью), высокой удельной проницаемостью, устойчивостью к действию среды, неизменностью характеристик в процессе эксплуатации, достаточной механической прочностью, иметь низкую стоимость.

Озонирование

Озон — высокоэффективное и универсальное окисляющее вещество, которое используется в обработке воды в целях дезинфекции, удаления марганца и железа, улучшения вкуса, устранения цвета и запаха, а так же для удаления органических соединений, опасных для окружающей среды.

Выпускаемые нашей фирмой озонаторы, работающие на частоте от 800 до 2500 Гц, отличаются надежностью, экономичностью и малыми габаритами.

Подтверждением этому могут служить результаты достигнутые на уже введенных в эксплуатацию установках.

Озон.

Озон (О₃) является трехатомной модификацией кислорода (О2), который при нормальных условиях представляет из себя газ. Озон — очень сильный окислитель, поэтому его реакции обычно очень быстрые и полные. Основные преимущества применения озона для обработки питьевой воды содержатся в самой его природе: результатом его реакции является только кислород и продукты окисления. Вредные побочные продукты, такие как хлорорганические соединения, при этом не образуются.

Производство озона.

Озон, как трехатомную форму кислорода, синтезируют путем перекомбинации очень подвижных молекул или атомов кислорода с другими молекулами кислорода. Атомарный кислород получают путем расщепления двухатомных молекул кислорода. Для этого необходима энергия, которая может быть произведена электрическим, фото или электрохимическим путем.

Благодаря перекомбинации молекул часть энергии будет освобождаться вновь, требуя обязательного охлаждения. Остальная часть энергии содержится в высоко энергетических молекулах озона, которые поэтому очень не устойчивы. Поскольку озон может вновь быстро превращаться в кислород, он должен производиться непрерывно в месте его использования.

Озон производится путем «тихого» электрического разряда _ результата переменного поля высокого напряжения, действующего между двумя электродами, разделенными диэлектриком и небольшим зазором. Питающий газ, воздух или кислород, пропускается через узкий зазор, где происходит электрический разряд.

Электродами в генераторе озона является две концентрические трубки изготовленные из нержавеющей стали. Наружный электрод охлаждается обтекающей его водой.

Озоновый генератор представляет собой цилиндрический резервуар, содержащий несколько таких пар электродов и внешне напоминающий теплообменник.

Конструкция установки по озонированию воды.

Установка озонирования помимо озонового генератора включает в себя источник питания, систему подготовки питающего газа, систему смешения озона с обрабатываемой водой и систему разрушения остаточного озона.

Назначение озона.

Очистка воды поверхностных водоисточников от антропогенных загрязнений: для удаления запахов и привкусов;

для удаления специфических органических загрязнений — фенолов, нефтепродуктов, СПАВ, пестицидов, хлорорганических соединений, аминов и многих других.

Очистка воды поверхностных водоисточников от загрязнений природного происхождения: от гуминовых веществ, обуславливающих цветность воды;

от специфического запаха и привкуса, появляющегося при повышенных концентрации планктона, а так же для устранения выделяемых планктоном ядовитых веществ;

удаление привкусов и запахов (почвы, плесени, травы, рыбы и др.), продуцируемых различными водными организмами.

Установлено, что эти загрязнения (п.п.4.1 и 4.2.) практически не задерживаются на традиционных сооружениях очистки воды, однако, они разрушаются озоном и удаляются при фильтрации на активных углях.

Следует отметить, что только одним озонированием так же, как только сорбционной очисткой, не всегда удается обеспечить требуемую эффективность очистки воды. Наиболее целесообразным в большинстве случаев является использование озона в сочетании с заключительной сорбционной очисткой на фильтрах с активным углем.

0.           Очистка подземных вод — для удаления неорганических соединений, таких как железо, марганец, сероводород, и для обеззараживания воды.

1.           Частным случаем применения озона является его использование в плавательных бассейнах (как спортивных, так и общего пользования) для обеззараживание и существенного повышения органолептических свойств воды.

2.           И, наконец, поскольку озон является более эффективным, чем хлор, дезинфицирующим реагентом в отношении спор и вирусов, то в отношении обеззараживания его роль более существенна. Так, по данным специалистов фирмы «Дегремон» в случаях эпидемии холеры и неизвестной ранее «болезни легионеров», которая вызывается бактериями Legionella pneumophila и одноклеточными Giardia, только озонирование может гарантировать необходимую степень обеззараживания.

Озонаторное оборудование, выпускаемое фирмой «Аква-Тех», отвечает всем требованиям по обеззараживанию и очистки воды, а так же имеет малые габариты, вес, низкое энергопотребление, не требует применения компрессоров, работает по замкнутому циклу. В качестве питающего газа используется атмосферный воздух.

Сорбция

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки воды. Эффективность сорбции обусловлена, прежде всего, тем, что сорбенты способны извлекать из воды многие органические вещества, в том числе и биологически жесткие, не удаляемые из нее другими методами. При использовании высокоактивных сорбентов воду можно очистить от загрязняющих веществ (сорбатов) до практически нулевых остаточных концентраций. Наконец, сорбенты могут извлекать вещества из воды при любых концентрациях, в том числе и весьма малых, когда другие методы очистки оказываются неэффективными.

Сорбцию следует применять в тех случаях, когда необходима особенно глубокая очистка жидкости, например при сбросе ее в водоем на особо охраняемых участках или при направлении ее в систему промышленного водоснабжения предприятий.

В качестве сорбентов практически могут служить все мелкодисперсные твердые вещества, обладающие развитой поверхностью — опилки, зола, торф, различные глины, коксовая мелочь и др. Однако наиболее эффективными сорбентами являются активные угли (АУ) различных марок.

Активные угли являются пористыми материалами, поры которых по своему размеру могут быть подразделены на четыре вида: макропоры, переходные поры, супермикропоры и микропоры. Эффективность АУ обуславливается наличием в них микропор, а также в определенной степени супермикропор.

Растворенные органические вещества имеют размер частиц менее 10°А. Они заполняют объем микропор сорбента, полная удельная вместимость, см³/г, которых соответствует поглощающей способности сорбента. Которая в свою очередь во многом зависит от сырья и процесса активации. В качестве сырья используют битуминозный уголь, торф, древесину и скорлупу кокосового ореха. Большая часть активированного угля, используемого для питьевой воды, производится из битуминозного угля. АУ помимо гранулированной формы (ГАУ) имеется также в форме экструдатов — гранул и в форме порошка — порошковый активированный уголь (ПАУ). ГАУ используется для обработки питьевой воды путем загрузки его в стационарные адсорберы, сделанные из нержавеющей стали. Вода пропускается через адсорберы, заполненные активированным углем, который адсорбирует органические соединения, очищая, таким образом, воду.

Адсорбционную емкость для различных применений в обработке питьевой воды очень трудно оценить путем лабораторных методов. Параметры, такие как иодное число, показывают общую пористость угля, но не могут использоваться для оценки работы угля в разных областях его применения для питьевой воды.

Так, например АУ Фильтрасорб 200 имеет большую емкость (см. таблицу), чем Фильтрасорб 400 для удаления хлорсоединений не смотря на то, что он менее активен. Наилучший способ оценить качества ГАУ — это провести пилотные испытания на модельной установке или полагаться на опыт и знания.

В большинстве случаев ставится задача удаления привкуса и запаха, а так же хлорированных углеводородов и озона в воде. Для этой цели лучше всего подходят угли марки Фильтрасорб 100, 200, а так же ГАУ на основе скорлупы кокосов марки 207CR.