Водоочистка

ВОДООЧИСТКА ВТОРИЧНАЯ — обработка воды с использованием биохимических процессов, капельной фильтрации или активного ила, обеспечивающая полное удаление механических и большинства химических ингредиентов.

ВОДООЧИСТКА ТРЕТИЧНАЯ (водоподготовка) — обработка воды химическими реагентами или облучением для придания ей желаемого качества.

водоочистка — совокупность процессов удаления из воды примесей, препятствующих ее использованию для питья и в промышленных целях; одна из стадий водоподготовки.

ВОДООЧИСТКА — техническое доведение качества воды, поступающей в водопроводную есть, до установленных нормативами показателей.

ВОДООЧИСТКА ПЕРВИЧНАЯ — пропускание воды через систему фильтров и отстойников, обеспечивающее почти полное удаление плавающих и взвешенных примесей.

Водоочистка — это комплекс процессов: осветление, обесцвечивание, очистка от солей железа, марганца, обеззараживание, удаление растворенных в воде газов (кислорода, оксида углерода (IV), сероводорода и т.д.), органических веществ, обусловливающих появление запахов, неприятного вкуса воды.

Система водоочистки состоит из двух частей; 1) камер, фильтров и других устройств для выделения из соды взвешенных веществ (песка, ила и т. п.) с последующим их удалением с территории предприятия; 2) устройств для отделения от воды нефтепродуктов и их слива или сжигания. Тетраэтилсвинец при необходимости нейтрализуют в основном с помощью озона, для чего в системе очистки воды включают озонаторы. Наиболее распространенная система водоочистки (рис. 12.11) включает в себя грязеотстойник с устройствами для его разгрузки от грязи и бензомаслоуловитель. Грязеотстойник состоит, как правило, из двух камер. В первой камере происходит естественное осаждение частиц, в основном песка, под действием собственного веса (песколовка), во второй камере осаждают легкие частицы ила, которые предварительно укрупняют с помощью коагуляции. В воду добавляют специальные вещества (коагулянты: сернокислый алюминий и известь и др.), образующие при соединении с солями воды хлопья, которые адсорбируют взвешенные частицы и осаждаются вместе с ними. Удаление грязи из грязеотстойников с пропускной способностью более 5,5 м3/ч обязательно проводят механизировано (гидроэлеваторы, грязевые насосы, грейферы, конвейеры). Отделение нефтепродуктов от воды в бензомаслоуловителе происходит за счет разного удельного веса жидкостей: нефтепродукты сливают с верхнего уровня, а чистую воду забирают с нижних уровней камеры. В системе водоочистки используют сжатый воздух для перемешивания воды (барботаж) в грязеотстойнике и в бензомаслоуловителе.

В технике водоочистки в качестве коагулянтов наиболее широко применяют сульфат алюминия, сульфат и хлориды железа, алюминиевые квасцы и смесь хлорида и сульфата железа. В редких случаях используют соли магния, цинка и титана [9, Ю].

В практике водоочистки применяют перегородчатые камеры с горизонтальным или вертикальным движением воды, камеры вихревого типа системы Тетеркина. Последние представляют собой расширяющийся кверху конический или пирамидальный резервуар, к которому снизу подводится вода. Одним из недостатков этих камер является трудность сбора воды без разрушения хлопьев. Последнего можно избежать при устройстве вихревой камеры внутри горизонтального отстойника. Слой взвешенного осадка должен быть не менее 3 м, время пребывания воды в камере — не менее 20 мин. Скорость восходящего потока воды в верхнем сечении при осветлении маломутных вод (до 20 мг/дм3) должна составлять 3,24 м/ч, при мутности от 20 до 50 мг/дм3 — 4,02 м/ч, средней мутности (50—250 мг/дм3) — 5,76 м/ч и высокой мутности (более 250 мг/дм3) — 7,92 м/ч.

В процессах водоочистки используют природные неорганические и органические иониты. В процессах водоочистки применяются и синтетические иониты: неорганические (силикагели и труднорастворимые оксиды и гидроксиды алюминия, хрома, циркония) и органические (главным образом, ионообменные смолы). Наибольшее практическое применение в водоочистных сооружениях нашли синтетические ионообменные смолы — высокомолекулярные соединения, радикалы которых образуют пространственную сетку (каркас) с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами.

Основной технологией водоочистки является обработка сточной воды коагулирующим или флокулирующим агентом. При этом важнейшим условием успешности очистки является создание оптимальных гидродинамических условий смешения коагулянта с водой. Сущность обработки заключается в однородном распределении коагулянта в объеме воды, т.е. в обеспечении таких условий, которые способствовали бы быстрой коагуляции, эффективному хлопьеобразованию и последующему осаждению скоагулированной взвеси. Характер, интенсивность и продолжительность перемешивания оказывают значительное влияние на процесс дестабилизации системы.

Более перспективны для водоочистки катионные флокулянты: а) они эффективнее, чем анионные и неионные флокулянты; б) не требуют корректировки pH обрабатываемой воды, что позволяет исключить применение нейтрализующих агентов: в) не требуют дополнительного внесения электролитов и поэтому не изменяют солесодержания воды, что особенно ценно при использовании очищенной воды в оборотных системах; г) коррозионно неактивны, не изменяют pH очищаемой воды; д) при обработке воды образуется сравнительно небольшое количество осадка с низкой влажностью [150].

Важным элементом технологии водоочистки является правильный выбор доз коагулянтов (ДК), обеспечивающих требуемую глубину очистки сточных вод буровой от загрязнителей. Непостоянство стоков по составу и свойствам в течение всего цикла бурения скважин не позволяет ориентировать технологию очистки на строго определенную дозу« коагулянта. Необходимо гибко реагировать на изменение уровня загрязненности стоков, подвергаемых очистке и соответственно корректировать дозу вводимого коагулянта.

Характерной чертой, отличающей водоочистку от других областей химической технологии, является то, что процессы осаждения, фильтрования, обесцвечивания, удаления органических (растворенных и коллоидных) примесей и т. п. протекают в больших объемах при малых концентрациях растворов. Чистота обрабатываемой воды должна быть во много раз выше, чем чистота продуктов, выпускаемых большинством химических заводов. Например, содержание железа в воде допускается не выше 0,3 мг! л,т. е. 0,00003%.

Как основу перевода технологии водоочистки на уровень строгих количественных решений средствами электронной вычислительной техники наиболее реально и перспективно использовать изложенный в настоящей монографии принцип классификации примесей и загрязнений воды.

Как известно [ 13[, лимитирующей стадией технологии водоочистки является стадия хлопьеобразования и осадкообразования. Экспериментально установлено, что процесс осадкообразования обработанных буровых сточных вод в основном заканчивается в первые 30 мин, а затем имеет место лишь его уплотнение. Причем процесс уплотнения существенно не сказывается на объеме осадка. В этой связи следует признать, что технологически необходимым временем осветления буровых сточных вод является время, равное не менее чем 30 мин На это время ориентируются проектные решения технологии очистки буровых сточных вод.

Возможность реализации электрического разряда для целей водоочистки изучена в работах О. М. Спиваковой, О. В. Смирнова, Л. Н. Губанова, Н. И. Рукобратского и др.