Дайте технологическую схему сорбционного дефторирования воды.

Метод сорбции фтора осадком гидроксида Al или Mg целесообразно применять при обработке поверхностных вод, когда кроме обесфторирования требуется также осветление и обесцвечивание. А также при обработке подземных вод при необходимости их одновременного умягчения и обесфторирования.

Обесфторивание воды солями алюминия основано на сорб­ции фтора осадком гидроксида алюминия. Это связано с обра­зованием на поверхности твердой фазы малорастворимых фто­ридов. При этом эффективность процесса находится в обратной зависимости от рН воды. По мере снижения рН воды при по­стоянной дозе сульфата алюминия эффективность обесфторивания возрастает, что объясняется неоднородностью состава осад­ков при гидролизе сульфата алюминия при различных рН. При низких значениях рН в осадке преимущественно образуется основной сульфат алюминия — А1(ОН)SO₄, эффективность обесфторивания возрастает, уменьшается содержание в нем гидро­ксида алюминия, который сорбирует фтор в меньшей степени, чем основной сульфат алюминия. По данным В. В. Ломако, для обесфторивания воды при значениях рН, близких к нейтраль­ным, требуются очень большие дозы серно-кислого алюминия. Поэтому удаление фтора из воды этим способом наиболее це­лесообразно вести при рН 4,3..5,0. При таких значениях рас­ход сульфата алюминия на 1 мг удаленного фтора составит 25…30 мг/л. Следовательно, обесфторивание воды гидроксидом алюминия требует ее предварительного подкисления с по­следующим подщелачиванием для снижения коррозионного действия воды. Технологическая схема состоит из вертикального смесителя, осветлителей со взвешенным осадком и скорых осветлительных фильтров. Раствор кислоты для подкисления вводится перед смесителем, сульфат алюминия — в смеситель, известь для подщелачивания воды — перед фильтрами. Большие расходы кислоты и извести, а также необходимость точного дозирования реагентов делают этот метод обесфторивания воды дорогим и сложным в эксплуатации.

Обесфторивание воды гидроксидом магния: рН = 9,5 – происходит эффективное удаление F. MgSO4 добавляется при недостатке Mg в исходной воде. На 1 мг F приходится 50-60 мг Mg, (150-160 мг MgSO4). Доза остаточного F определяется по ф-ле: Фост = Фисх – (0,07*Фисх*(Mg)^0,5),где Фисх – сод-ие F^- в исходной воде (Mg)^0,5 – кол-во Mg, выпавшего в осадок при подщелачивании воды. 19. Приведите схему дефферезации воды методом глубокой аэрации. Повышенное содержание железа в воде придаёт ей буроватую окраску, неприятный металлический привкус, вызывает зарастание водопроводных сетей и водоразборной арматуры, является причиной неполадок в текстильной, пищевой бумажной и т.д. отраслях промышленности. Повышенное содержание Fe (т.е. > 0,3 мг/л) в питьевой воде вредно для здоровья человека. Метод вакуумно-эжекционной аэрации. Сущность метода заключается в окислении кислородом воздуха железа (2) в окисное с образованием коллоида гидроксида железа, его коагулировании при рН = 6,8…7 и выделении в осадок в виде бурых хлопьев. При контакте воды, содержащее железо (2), с воздухом кислород растворяется в воде, окислительный потенциал системы повышается, и если при этом создать условия для удаления части растворённой углекислоты, то рН системы возрастёт до значения, обеспечивающего при данном окислительном потенциале выпадение в осадок гидроксида железа (3). 1. Конический насадок (происходит сужение потока воды и увеличение скорости истечения). 2. Вакуумная камера. 3. Отверстия для подачи воздуха и удаления СО2 4. Эжекционная камера, в кот. происходит насыщение воды кислородом. 5. Эжекционная камера. 6. Эжекционная камера. 7. Отражательная пластина. 8. Бак. 9. Насос. 10. Скорый фильтр. Скорость окисления Fе^2+ зависит от крупности капель, на которые мы разбиваем струю воды. Можно увеличить грязеёмкость фильтра за счёт дополнительного слоя антрацита или керамзита. 20. Нарисуйте схему устройства и работы отстойника с малой глубиной осаждения взвеси. 1 Подача исходной воды; 2 Горизонтальный отстойник; 3 Лоток децентрализованного отбора осветлённой воды; 4 Зона осветления воды; 5 Тонкослойные модули; 6 Лотки для сбора и отведения воды; 7 Вихревая камера хлопьеобразования; 8 Отвод осветлённой воды; 9 Водораспределительные перфорированные трубы; 10 Перфорированные трубы сбора и удаления осадка. В сооружениях тонкослойного осветления осаждение взве­си протекает в малом слое воды, образуемом устройством на­клонных элементов. Эти элементы обеспечивают быстрое выделение взвеси и ее сползание по их наклонной поверхности в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Режим течения в отстойнике – ламинарный. Тонкослойные элементы или блоки могут выполняться из мягких или полужестких полимерных пленок, соединенных в сотовую конструкцию, или из жестких листовых материалов в виде отдельных полок. Размеры в плане отдельных блоков следует принимать в пре­делах 1х1... 1,5x1,5 м с учетом фактических размеров соору­жения. Высоту поперечного сечения тонкослойного ячеистого элемента рекомендуется принимать в пределах 0,03 … 0,05 м. Ячейки могут быть приняты любой формы, исключающей на­копление в них осадка. Угол наклона элементов необходимо принимать в пределах 50... 60° (меньшие значения для более мутных вод, большие — для маломутных цветных). Сбор осветленной воды из тонкослойных сооружений следует осуществлять желобами с затопленными отверстиями или от­крытыми водосливами, например, треугольного профиля, распо­ложенными на расстоянии не более 2... 3 м друг от друга. Высота тонкослойных элементов (h0) существенно влияет на эффект осветления во­ды (Э). F = Q / q, где F –площадь зон осаждения; Q –суточная (часовая) производительность; q –удельная нагрузка (СНиП для маломутных и цветных вод, обработанных коагулянтом, 3…3,5 м^3/(ч×м^2), для средней мутности 3,6…4,5 м^3/(ч×м^2), для мутных вод 4,6…5,5 м^3/(ч×м^2). Применение тонкослойных модулей в отстойниках повышает скорость осветления, уменьшает площадь отстойника на 60%, эффект обработки воды увеличивается на 25…30%. 21. Нарисуйте схему скорого фильтра с боковым отводом промывной воды и водовоздушной промывкой. 1. Корпус; 2. Загрузка – кварцевый песок; 3. Колпачковая распределительная (дренажная) система; 4. Подача воздуха для водовоздушной промывки; 5. Струенаправляющий выступ; 6. Направляет струю в горизонтальном направлении для равномерного отвода воды (α = 45^0); 7. Верхнее отделение канала; 8. Нижнее отделение канала. В скорых фильтрах с боковым отводом промывной воды и водовоздушной промывкойпредусматривают две трубчатые распределительные системы: одна для подачи воды, другая — воздуха. Воздухораспределительная система состоит из дырчатых полиэтиленовых труб, располагаемых у дна соору­жения. Также в них применяют си­стему горизонтального отвода промывной воды, основными эле­ментами которой являются пескоулавливающий желоб и струенаправляющий выступ. Работа такого фильтра осу­ществляется по следующей схеме: Обрабаты­ваемая вода, подается в верхнее от­деление бокового кармана и далее по распределительной системе поступает в загрузку. Фильтрат собирается в подзагрузочном объеме и по­ступает в нижнее отделение бокового кармана, откуда по тру­бопроводу отводится в сборный коллектор очищенной воды.

Промывка осуществляется обратным током воды (т.е. снизу вверх). В начале промывки загрузка продувается воздухом для пред­варительного разрушения загрязнений и выравнивания гидрав­лического сопротивления загрузки по площади сооружения. За­тем в результате одновременной подачи воды и воздуха загряз­нения полностью разрушаются и перемещаются кверху, выходя на поверхность загрузки, и далее в верхнее отделение бокового кармана и за пределы аппарата. По окончании совместной водовоздушной промывки подача воздуха в загрузку прекращает­ся и производится дополнительная промывка загрузки водой. Таким образом, в конце промывки из загрузки удаляется остав­шийся в ней воздух, она несколько разрыхляется и восстанав­ливается ее первоначальная пористость. По окончании промыв­ки производится сброс первого фильтрата, а затем вновь начи­нается фильтроцикл. Удаление загрязнений при промывке осуществляется с по­мощью системы горизонтального (низкого) отвода воды. Про­мывная вода из надгрузочного объема, двигаясь горизонталь­ным потоком, проходит через пескоулавливающий желоб и сли­вается в верхнее отделение бокового кармана и далее в водо­сток. Необходимая скорость горизонтального потока в началь­ном сечении создается за счет его стеснения струенаправляющим выступом. Выносимые потоком отдельные зерна загрузки оседают на стенках желоба и через щель меж­ду стенками попадают обратно в загрузку. 22. Дайте схему кондиционирования воды повышенного антропогенного воздействия. После О3 всё равно проводят Cl-ие. Озонирование в системе. 1. Фильтр (удаляет механические примеси). 2. Компрессор. 3. Теплообменник (воздух нагревается). 4. Осушитель (воздухо- или влагопоглотитель). 5. Озонатор. 6. Контактный рез-ар. 7. Подача исходной воды. 8. Отвод воды. Одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы (в частности, вирусы полиомиелита), является озон О3. При озонировании одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, дезодорация и улучшение вкусовых качеств. Озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток через несколько минут превращается в кислород О2. Озон получают из ат­мосферного воздуха в озонаторах, в результате воздействия на него «тихого» электрического заряда, сопровождающегося выделением озона. Озонаторный генератор представляет собой горизон­тальный цилиндрический аппарат с вмонтированны­ми в него из нержавеющей стали трубками, по типу теплооб­менника. Внутри каждой стальной трубы помещена стеклянная трубка с небольшой (2...3 мм) кольцевой, воздушной прослой­кой, являющейся разрядным пространством. Внутренняя по­верхность стеклянных трубок покрыта графитомедным (или алюминиевым) покрытием. К стальным трубам подводят электрический пе­ременный ток напряжением 8... 10 кВ, а покрытия на стеклян­ных трубках заземляют. При прохождении электрического тока через разрядное пространство происходит разряд коронного типа, в результате которого образуется озон. Предварительно осушенный и очищенный воздух проходит через кольцевое про­странство и таким образом озонируется, т. е. образуется озоно-воздушная смесь. Воздух, исполь­зуемый в озонаторах, должен быть предва­рительно освобожден от влаги и пыли. При сушке воздуха выделяется теплота. Чтобы в озонатор не попал слишком теплый воздух, его подвергают охлаждению. С этой целью воздух пропускают через теплообменник. Доза озона зависит от назначения озонирования воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную во­ду (после ее предварительного коагулирования), то дозу озона принимают 1... 3 мг/л, для подземной воды — 0,75... 1 мг/л, при введении озона для обесцвечивания и обеззараживания воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Продолжительность контакта обеззараживаемой воды с озоном принимается 5... 12 мин. Озон очень сильный окислитель, поэтому патогенные микроорганизмы уничтожаются им в 15 - 20 раз, а споровые формы бактерий — в 300 - 600 раз быстрее, чем хлором. Концентрация остаточного озона после выхода во­ды из контактной камеры должна быть 0,1—0,3 мг/л. Передо­зировка озона не опасна, так как через короткое время он превращается в кислород. 23. Повторное использование промывной воды и обработка осадка на водоочистных комплексах. Всё написано в СНиПе приложение 9. Рисунок прилагается. Основная схема: Время пребывания воды в смесителе 1,5…2 мин. Если содержание планктона > 1000 клеток на 1 л, то перед смесителем предусматривается микрофильтр. Время пребывания воды в КХО от 10 до 40 мин. Образование и укрупнение хлопьев. Время пребывания в отстойнике ≈ 2…2,5 ч. На выходе: М=10…15 мг/л. В фильтре происходит окончательное осветление и обесцвечивание воды. В качестве загрузки используют песок или антрацит. В РЧВ вода соответствует нормам ГОСТа. Она предназначена для аварийного и противопожарного запаса. НС-2 – подаёт воду потребителю. Промывка: Вода на промывку фильтров поступает из бака, а в бак она попадает после фильтровальной очистки или из трубопровода чистой воды. Обработка промывной воды: Пес­коловки: Для улавливания из сточных вод песка и других ми­неральных нерастворенных загрязнений применяют пес­коловки. Усреднители: Для усреднения расхода и ко­личества загрязнений сточных вод применяются контакт­ные и проточные усреднители. 24. Умягчение воды катионированием, схемы и области применения. СНиП приложение 7. Na-катионирование одно­ступенчатое: Р-ция катионирования:

Р-ция регенерации: Умягчаемая вода пропускается через Na - катионитовые фильтры. Для глубокого умягчения воды с незначительным со­держанием взве­шенных веществ и Ц < 30°; М < 5-8 мг/л; Жисх ^ОБЩ < 15 мг-экв / л; Жост = 0,03…0,05 мг-экв / л. Na-катионирование двух­ступенчатое:   Умягчаемая вода пропускается сначала через Na - катионито­вые фильтры I ступе­ни, где жесткость сни­жается на 70 - 75%, а затем через Na-катионитовые фильтры II ступени. Для весьма глу­бокого умягчения воды с незначитель­ным содержанием взвешенных ве­ществ и Ц < 30°; М < 5-8 мг/л; Жисх ^ОБЩ = 8…10 – 14 мг-экв / л; Жост = 0,01 мг-экв / л. Схема Н катионирования с голодной регенерацией: Применяется для обработки воды с повышенным соединением Жк при малом содержании Na в исходной воде. Р-ция катионирования: Р-ция регенерации: Схемы Н - Na - катионирования: А) Параллель­ное: Часть воды пропускается через Na-катионитовый фильтр, другая часть — через Н-катионитовый, после чего оба фильтрата (щелочной и кислый) смешиваются и про­исходит их взаимная нейтрализация. Затем вся вода поступает в дега­затор для удаления свободной уг­лекислоты. Жк/Жо ≥ 0,5 при Жн < 3,5 мг-экв/л; Щост = 0,3…0,4 мг-экв/л; Жост = 0,03 мг-экв / л; содержание в исходной воде SO4^2- + Cl^- ≤ 3…4; Na^+ ≤ 1…2 мг-экв / л. Б) Последова­тельное: Часть исходной воды проходит через Н-катионитовый фильтр, сме­шивается с остальной для нейтра­лизации кислотности фильтрата и пропускается через дегазатор для удаления свободной углекислоты. Затем вся вода пропускается че­рез Na-катионитовый фильтр. Жк/Жо ≤ 0,5 при Жн > 3,5 мг-экв/л; Щост = 0,3…0,7 мг-экв/л; Жост снижается на величину Жк, Жк остаётся неизменной мг-экв / л; содержание в исходной воде SO4^2- + Cl^- ≤ 3…4. В) Совместное: Вся вода пропускается через катионитовый фильтр, отгенерированный так, что верхние слои катионита содержат обменные катионы водорода, а нижние - катионы нат­рия. Жк/Жо ≥ 1 при Ж0 < 6 мг-экв/л; Щост = 1…1,8 мг-экв/л; Жост = 0,1…0, 3 мг-экв / л; содержание в исходной воде SO4^2- + Cl^- ≤ 2…3; Na^+ ≤ 1 мг-экв / л. 25. Опреснение воды электродиализом, схема установки. Опреснение воды электродиализом основано на том, что в электрическом поле катионы растворенных в воде солей дви­жутся к погруженному в опресняемую воду катоду, а анио­ны — к аноду. При этом электрический ток в растворе перено­сится ионами, которые разряжаются на аноде и катоде. Если сосуд с опресняемой водой, в который погружены ка­тод и анод, разделить проницаемыми для катионов и анионов перегородками на

три части (катодную, рабочую и анодную) и включить постоянный ток, то постепенно большая часть ка­тионов, растворенных в воде солей, будет перенесена электри­ческими токами в катодное, а анионов — в анодное простран­ство. Находящаяся в рабочем пространстве электродиализато­ра вода опресняется. В результате исследований были получены электрохимические активные мембраны. От их свойств и качеств зависит эффектив­ность процесса опреснения. Мембраны должны обладать высо­кой электропроводностью, селективностью (способность про­пускать ионы с зарядом одного знака), отличаться достаточной прочностью и стойкостью в воде и рассолах. Ионитовые мембраны разделя­ются на катионо- и анионо-активные. Первые пропускают в электрическом поле катионы, но практически не пропускают анионов, вторые пропускают анионы, но не пропускают катио­нов. Метод электродиализа (электрохимический) надлежит применять при опреснении подземных и поверхностных вод с содержанием солей от 1500 до 7000 мг/л для получения воды с содержанием солей не ниже 500 мг/л. Вода, подаваемая на электродиализные опреснительные установки, должна содержать, не более: взв. в-тв - 1,5 мг/л; Ц - 20°; перманганатную окисляемость - 5 мг О/л; Fe - 0,05 мг/л; Mn - 0,05 мг/л. Вода, не отвечающая этим требованиям, должна предварительно обрабатываться. Опресненная электродиализом вода перед подачей ее в систему хозяйственно-питьевого водоснабжения должна быть дезодорирована на фильтрах, загруженных активным углем, и обеззаражена. Борьба с отложениями солей на поверхности мембран со стороны рассольного тракта и в катодной камере должна предусматриваться переполюсовкой электродов с одновременным переключением трактов диализата рассола, а также подкислением рассола и католита. Дозу кислоты необходимо принимать равной щелочности исходной воды. Трубопроводы опреснительных установок должны приниматься из полиэтиленовых труб.

Схема к вопросу 21.

Дата добавления: 2015-10-29