Контроль предварительной обработки воды

Установки предварительной обработки воды (предочистки) обычно служат для удаления или снижения в воде взвешенных и органических веществ, полного удаления свободной углекислоты, частично кальция, магния, бикарбонатного иона и кремниевой кислоты путем фильтрования, осаждения, обработки в поле центробежных сил, окисления, углевания, подщелачивания.

В качестве окислителей используют хлор, озон, перманганат калия. Наибольшее распространение получило предварительное хлорирование воды, обеспечивающее окисление части органиче­ских веществ, обусловливающих цветность воды, и разрушение защитных коллоидов, препятствующих коагуляции. Одновремен­но со снижением цветности происходит обеззараживание воды, что значительно улучшает условия эксплуатации сооружений водоподготовки.

Дозы хлора составляют в среднем 3—6 мг/дм³. Поскольку хло­рирование снижает численность клеток фитопланктона, конт­роль процесса должен быть дополнен гидробиологическими тестами.

В программу предварительной водообработки входит удаление из воды запахов и привкусов. В тех случаях, когда этой цели до­биться одним хлорированием воды не удается, дополнительно вво­дят в воду перманганат калия КМnО₄, который добавляют после хлора в виде 1– 2%-го раствора дозой 1–10 мг/дм³. Время между введением С1₂ и КМnO₄ ≥10 мин.

Другим вариантом комбинированной дезодорации и удаления антропогенной органики является хлорирование в сочетании с углеванием воды. Активированный уголь в виде суспензии 2,5–5% по массе вводят в воду после ее первичного хлорирования с интер­валом 10–15 мин дозой 20–80 мг/дм³.

Технологический контроль комбинированных методов обра­ботки сводится к поддержанию оптимальных доз и соблюдению порядка ввода реагентов, обеспечению необходимого времени кон­такта их с водой, периодическому контролю качества воды по та­ким показателям, как запах и остаточный хлор.

При концентрации планктона в воде более 1000 клеток в 1 мл целесообразно в качестве предварительной ступени очистки при­менять микрофильтры. При контроле работы микрофильтров за­меряют потери напора (до 5 КПа) и расход воды на промывку (1,5% от расхода обрабатываемой воды). Частичную отмывку сетчатых полотен осуществляют обратным током воды, а полную очистку сеток производят вручную с извлечением сетки из корпуса филь­тра. Гидробиологический анализ воды до и после микрофильтров позволяет оценить эффективность их работы.

Наиболее распространенными схемами предочистки при хи­мической обработке воды для питания паровых котлов являются:

- коагуляция в осветлителях + фильтрование;

- бессатураторное из­весткование в осветлителях + фильтрование;

- бессатураторное известкование (иногда с коагуляцией) + отстаивание в зашламленных осветлителях + фильтрование [по СанПиН 2.1.4.1074-01]. Дозы реагентов опре­деляют расчетом [по СНиП 2.04.02-84] и уточняют экспериментально упрощенными методами.

При известковании остаточная жесткость (Ж_ост, мг-экв/дм³) отстоянной и профильтрованной воды определяется по формуле

Ж_ост = Ж_{н к} + Д_к + (0,8-1,5),

где Ж_{н к} — некарбонатная жесткость, мг-экв/дм³;

Д_к — расход коагулянта, мг-экв/дм³.

При содоизвестковании маломинерализованных вод Ж_ост долж­на находиться в пределах 0,3—0,6 мг-экв/дм³, а высокоминерали­зованных – 1,0 – 2,0 мг-экв/дм³.

В качестве коагулянтов используют сернокислые соли алюми­ния и железа. Большое значение для процесса коагуляции имеет растворимость образующегося гидроксида. Растворимость Аl(ОН)₃ уменьшается с повышением температуры и оказывается минималь­ной при pH = 5,5-7,5. Величина pH влияет и на скорость коагуля­ции золя гидроксида алюминия.

Поскольку гидролиз коагулянта приводит к снижению pH, то при недостатке природной щелочности в воду добавляют известь или соду, рассчитывая их дозы в соответствии с указаниями [по СНиП 2.04.02-84].

Несмотря на то, что коагуляция уже давно и широко применя­ется для обработки воды с различными целями, еще не найден па­раметр, который мог бы в полной мере характеризовать процесс коагуляции. При введении в воду коагулянтов изменению подвер­гается целый ряд качественных показателей: изменяется солевой состав воды и, в частности, содержание сульфатов и хлоридов, электропроводность, увеличивается мутность и другие показатели. Однако эти физико-химические показатели в отдельности в большинстве слу­чаев не могут служить критериями для определения оптимальной дозы коагулянта; кроме того, не каждый из них может быть изме­рен. Из-за сложности измерения не используется наиболее объек­тивный показатель коагуляции — ξ-потенциал (кси-потенциал), которым обладают заряженные частицы взвеси и коллоидов.

Сложность одновременной оценки и учета многочисленных факторов, влияющих на процесс коагулирования, приводит к не­обходимости экспериментального определения дозы коагулянта. Пробное коагулирование проводят с 6-10 различными дозами, охватывающими диапазон предполагаемой оптимальной дозы. Од­новременно уточняется доза извести или соды.

Для интенсификации процессов коагуляции и осветления при­меняют флокулянты. Наибольшее распространение в Российской Федерации получили полиакриламид и активированная кремние­вая кислота. При использовании флокулянтов пробное коагули­рование дополняется определением оптимальной дозы флокулянта.

Полиакриламид вводится в воду спустя 1—1,5 мин после подачи коагулянта. Если процессу коагулирования предшествует обработ­ка воды окислителями, коагулянт вводят с интервалом 2-3 мин. При углевании воды разрыв между подачей угольной пульпы и ко­агулянта должен составлять не менее 10—15 мин.

На крупных станциях предусматривается автоматическое дози­рование коагулянта с непрерывной регистрацией дозы на самопи­шущих приборах. В этом случае контрольные определения дозы выполняют 1 раз в сутки или в смену. Расчет истинной дозы коа­гулянта производят на основании данных анализа исходной и об­работанной воды по показателю «щелочность».

В некоторых случаях контроль по щелочности оказывается не­достаточным, так как требуется подщелачивание или подкисление воды для поддержания оптимального для коагуляции значения pH. В этих случаях контроль осуществляется по величине pH. Частота отбора проб устанавливается в каждом конкретном случае, но не реже 1-го раза в смену.