Электрохимическая подготовка природных вод
Качество воды, поступающей на производственные нужды, должно соответствовать техническим требованиям с учетом ее влияния на технологический процесс и выпускаемую продукцию. Важным показателем качества воды является жесткость. Так как в природных водах преобладают в основном ионы кальция и магния, то под общей жесткостью чаще всего подразумевают сумму их концентраций.
К достоинствам мягких вод можно отнести возможность их использования при минимальной обработке в технологии изготовления искусственного и синтетического волокна, пластмасс, кинопленки, каолина, кожи, а также для производств пищевой, радиоэлектронной промышленности, в теплоэнергетике, коммунальном хозяйстве и перед мембранным обессоливанием. Экономически целесообразно применение мягких вод для приготовления растворов мыла, красителей, кислот и щелочей, а также при получении диоксида титана и пигментов.
Природные воды в основном не удовлетворяют требованиям промышленных предприятий по содержанию солей жесткости (0,01–0,001 мг-экв/л), поэтому их следует обязательно подвергать предварительной обработке, которая определяется физико-химическими свойствами примесей воды и их фазово-дисперсным состоянием.
Природные воды представляют собой сложные системы, содержащие растворенные вещества в виде ионов и молекул, минеральные и органические соединения в форме коллоидов, суспензий и эмульсий.
Химический состав природных вод представлен в основном ионами К+, Na+, Са2+, Mg2+, SO42–, НСО3–, CO32–, Сl–, железа, алюминия, кремнекислоты и органических веществ. Кроме того, имеются соединения азота (NH3+, NO3–, NO2–). Эти компоненты присутствуют во всех природных водах, и их содержание составляет 90–95% общего количества ионов. Органические вещества присутствуют в виде эмульсий минеральных масел и нефтепродуктов, попадающих в водоемы со сточными водами, а также в виде гумусовых соединений и микроорганизмов, придающих воде цветность. Жесткость воды колеблется в широких пределах – от нескольких десятых до десятков мг-экв/л. Например, для реки Москвы жесткость у истока составляет 0,5–0,9 мг-экв/л, а в месте впадения реки Можайки – 6–7 мг-экв/л. Величина показателя рН природных вод обычно варьируется в пределах 6,5–8,5.
Технология подготовки природных вод предполагает электрохимическую коррекцию рН очищаемой воды и электрофлотационное разделение жидкой и твердой фаз. На рисунке представлена технологическая схема электрохимической подготовки природных вод.
Вода поступает в сборник-отстойник (1) для выделения тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) и грубодисперсных частиц (структурных примесей растительного и животного происхождения). После предварительной очистки сток подается в катодную камеру (2а) электрокорректора рН, из которой под действием электрического тока анионы мигрируют через анионообменную мембрану в анодную камеру (2б), где происходит подкисление среды. В катодной камере в процессе электролиза воды раствор подщелачивается до рН=10–11, что сопровождается образованием частиц гидроксидов и карбонатов смешанного состава. Далее сток поступает в камеру грубой очистки (3а) и тонкой очистки (3б) электрофлотатора, где в результате электролиза воды происходит образование пузырьков газов водорода и кислорода, которые, поднимаясь вверх, сталкиваются с частицами примесей (гидроксиды и карбонаты металлов, эмульсии, дисперсные органические вещества), флотируют их на поверхность, образуя устойчивый пенный слой – флотошлам, периодически удаляемый шламосборным устройством. После осветления умягченная вода направляется в анодную камеру (2б) электрокорректора рН, где происходит нейтрализация воды до величины показателя рН, практически не отличающейся от величины рН исходной воды. После обработки умягченная и очищенная вода поступает на технологические нужды.
В таблице представлены результаты, полученные при электрохимической обработке речной и артезианской воды по данной схеме. Забор речной воды осуществлялся по водоводу из водозаборного узла «Заозерье» (река Москва), артезиан-
ской – из скважины, расположенной на территории МП «Теплоцентраль» (г. Жуковский Московской обл.).
Удельный расход электроэнергии при электрофлотационной обработке составляет 0,3–0,5 кВт•ч/м3, электрохимическом корректировании 1–2 кВт•ч/м3. Модуль производительностью 5 м3/ч занимает площадь 25 м2.
| Таблица | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проведение процесса в щелочной области рН обеспечивает умягчение воды за счет образования труднорастворимых соединений кальция, магния и других тяжелых металлов, разложение ионов аммония с образованием газообразного аммиака. Обезвреживание растворенных органических соединений происходит за счет процессов электрохимической деструкции и сорбции, при этом уменьшаются мутность и цветность воды.
Данные бактериологических анализов свидетельствуют о дезинфицирующем действии электрохимического способа. В результате электролиза природной воды, содержащей хлорид-ионы, образуются бактерицидные агенты: гипохлориты, хлорноватистая кислота, которые легко взаимодействуют с присутствующими в воде аммиаком и аммонийными солями. При этом образуются хлорамины, также обладающие обеззараживающим действием. Это дает возможность при использовании мягких вод в качестве подпиточных в системах оборотного водоснабжения снижать дозы биоцидов.
 |
| Рисунок Технолоическая схема электрохимической подготовки пиродных вод |
Применение электрохимического метода по сравнению с реагентной обработкой позволяет исключить увеличение общего солесодержания умягченной воды; избежать повышения остаточной жесткости воды и производить одновременно стабилизационную обработку воды и тем самым предотвратить отложение карбоната кальция, которое происходит при известковом умягчении и вынуждает проводить стабилизацию воды продувкой углекислотой; отказаться от использования химических реагентов и реагентного хозяйства и, следовательно, сократить производственные площади, необходимые для размещения очистных сооружений.
Просмотров: 4881
Отзывы о статье: 0 (читать все отзывы о статье, добавить отзыв о статье)
Дата: 21.01.2015
