Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Кафедра «Хімічної техніки та промислової екології»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до Курсового проекту

з теми: «Обладнання знезалізування підземної води для харчового виробництва»

Виконала:

студентка групи ІТ-12бм,

Ойтугдієва Л.В.

Харків 2016

Реферат

Ключові слова: фільтр, станція знезалізнення, зернисте завантаження, промивна вода, продуктивність, водопідготовка, розподільча система.

Об'єкт розробки - обладнання водопідготовки підземних вод.

Мета роботи - спроектувати станцію знезалізнення продуктивністю 5000 м³ / добу.

Розроблена технологічна схема апарату, проведений розрахунок напірного фільтра з зернистим фільтруючим середовищем.

Основне призначення розроблюваного пристрою - очистка води від залізних і марганцевих домішок за рахунок їх каталітичного окислення на поверхні зерен фільтруючого шару.

Зміст

Вступ

• 1. Теоретична частина
• 1.1 Знезалізнення води
• 1.1.1 Хімізм процесів у воді за участю заліза
• 1.2 Аналіз методів знезалізнення води в харчовій промисловості
• 1.3 Опис технологічної схеми
• 1.4 Технічна характеристика апарату
• 1.5 Обгрунтування конструкції і опис
• 1.6 Вибір конструкційного матеріалу та захист від корозії
• 1.7 Особливості монтажу та випробувань апарату
• 1.8 Технічне обслуговування та ремонт
• 2. Питання промислової екології
• 2.1 Загальна характеристика відходів станції
• 2.2 Утилізація опадів станції знезалізнення
• 3. Технологічні розрахунки
• 3.1 Розрахунки матеріального балансу
• 3.1.1 Характеристика вод до і після очищення
• 3.1.2 Визначення повної продуктивності станції знезалізнення
• 3.1.3 Споживання основних видів паливно-енергетичних ресурсів при експлуатації
• 3.2 Розрахунок фільтра
• 3.3 Розрахунок розподільчої системи
• Висновок
• Список джерел інформації

Вступ

Актуальність теми. Сьогодні, як ніколи гостро стоїть проблема забезпечення населення доброякісною та безпечною питною водою. Використання альтернативних джерел прісної води, таких як підземні джерела водопостачання, сьогодні є пріоритетним напрямком ресурсозбереження у всьому світі. Однак, в природній воді, особливо у воді підземних джерел, у великих кількостях в розчиненому вигляді міститься залізо і часто, марганець. Норми їх вмісту в питній воді складають по СанПиН 2.1.4.1074-01 0,3 мг/л для заліза і 0,1 мг/л для марганцю [1]. Вимоги багатьох виробництв значно жорсткіше.

Залізо перебуває у воді в наступних формах:

* двовалентне - розчинена у вигляді іонів Fe ²⁺;

* тривалентне (хоча хлориди і сульфати Fe ³⁺ добре розчиняються у воді, іони Fe³⁺ повністю гідролізуються в нерозчинний гідроксид Fe (OH)₃, який знаходиться у вигляді суспензії або осаду);

* органічне залізо (знаходиться у вигляді різних розчинних комплексів з природними органічними кислотами (гуматів), маючи, як правило, колоїдну структуру);

* бактеріальне залізо - продукт життєдіяльності залізобактерій (залізо знаходиться в їх оболонці).

У підземних водах присутнє, в основному, розчинене двовалентне залізо у вигляді іонів Fe²⁺. Тривалентне залізо з'являється після контакту такої води з повітрям і в зношених системах водорозподілу при контакті води з поверхнею труб. Підвищений вміст заліза у воді надає їй бурувате забарвлення, неприємний металевий присмак, викликає заростання водопровідних мереж та водорозбірної арматури, є причиною браку в текстильній, харчовій, паперовій, хімічній та ін. галузях промисловості. Надлишок заліза в питній воді шкідливий для здоров'я людини. При тривалому введенні в організм заліза, воно накопичується в печінці в колоїдній формі оксиду заліза, що отримав назву гемосидерина, яка шкідливо діє на клітини печінки, викликаючи їх руйнування. Тому воду з підвищеним вмістом заліза необхідно знезалізнювати.

Метою Курсового проекту є проектування станції знезалізнення продуктивністю 5000 м³ / добу.

Для реалізації цієї мети в роботі необхідно було вирішити такі завдання:

· проаналізувати існуючі технологічні схеми та обладнання, що застосовується для знезалізнення підземних вод;

· провести технологічний та конструкційний розрахунок обладнання для станції знезалізнення;

· провести патентний пошук і маркетингові дослідження установок бактерицидного знезараження води і на його основі вибрати установку знезараження;

· розробити заходи з охорони праці на станції знезалізнення;

· провести техніко-економічні розрахунки станції знезалізнення і визначити економічний ефект від застосування сучасного обладнання.

1. Теоретична частина

1.1 Знезалізнення води

Вода з високим вмістом заліза має неприємний смак, а використання такої води у виробничих процесах (текстильна промисловість, виробництво паперу і т.д.) неприпустимо, тому що призводить до появи іржавих плям і розводів на готовій продукції. Іони заліза і марганцю забруднюють іонообмінні смоли, тому при проведенні більшості іонообмінних процесів попередньою стадією обробки води є їх видалення.

У теплоенергетичному обладнанні (котли парові і водогрійні, теплообмінники) залізо - джерело утворення железонакіпних відкладень на поверхнях нагріву.

У воді, що надходить на обробку в баромембранні, електродіалізні, магнітні апарати - завжди лімітується вміст заліза.

Очищення води від сполук заліза - в ряді випадків досить складна задача, яка може бути вирішена тільки комплексно. Ця обставина в першу чергу пов'язана з різноманіттям форм існування заліза в природних водах. Щоб визначити найбільш дієвий і економічний для конкретної води метод знезалізнення, потрібно провести пробне видалення заліза. Відповідно до вимог СНиП 2.04.02-84 * метод знезалізнення води, розрахункові параметри та дози реагентів слід приймати на основі результатів технологічних досліджень, виконаних безпосередньо у джерела водопостачання.

1.1.1 Хімізм процесів у воді за участю заліза

У воді поверхневих джерел залізо знаходиться зазвичай у формі органо-мінеральних колоїдних комплексів, зокрема, у вигляді гуміновокіслого заліза, і тонкодисперсної суспензії гідроксиду заліза. У річковій воді, забрудненій кислотними стоками, зустрічається сульфат двовалентного заліза FeSO₄. Через наявність у річковій воді розчиненого кисню двовалентне залізо Fe²⁺ окислюється в тривалентне Fe³⁺. При появі у воді сірководню H₂S утворюється тонкодисперсна суспензія сульфіду заліза FeS.

Підземні джерела води в переважній більшості характеризуються наявністю розчиненого бікарбонату двовалентного заліза Fe (HCO₃)₂, який цілком стійкий при відсутності окислювачів і рН> 7,5. При великій карбонатної жорсткості, рН> 10 і змісті Fe₂ +> 10 мг / л бікарбонат може гідролізувати з утворенням вуглекислоти:

Fe(HCO₃)₂ + 2H₂O = Fe(OH)₂ + 2H₂CO₃ (1.1)

Концентрація заліза в підземних ґрунтових водах знаходиться в межах від 0,5 до 50 мг / л. Ця величина змінюється в діапазоні 0,3-10 мг / л, найбільш часто - 3-5 мг/л, в залежності від географічного місця розташування і глибини джерела. Починаючи з концентрації 1,0-1,5 мг / л вода має неприємний металевий присмак. При значеннях більше 0,3 мг / л залізо залишає п'ятна на білизні і санітарно-технічних виробах. При концентрації заліза менше 0,3 мг / л запах зазвичай не відчувається, хоча можуть з'являтися мутність і кольоровість води.

Анаеробна (яка не має контакту з повітрям) прозора грунтова вода може містити сполуки двовалентного заліза (Fe²⁺) до декількох міліграмів на літр без її помутніння при прямій подачі з джерела. Однак при контакті з повітрям, а точніше, з киснем повітря, двовалентне залізо окислюється до тривалентного колоїдного стану, надаючи воді характерний червоно-коричневий відтінок:

4Fe(HCO₃)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃ + 8CO₂ (1.2)

Видалення CО₂ при аеруванні необхідне, оскільки при рН < 7,0 процес окислення Fe²⁺ в Fe³⁺ сповільнюється. Кількість вуглекислого газу (СО₂) у воді, що поступає на знезалізнення, міліграм/л:

Свх = 1,57 СFe + Cн, (1.3)

де СFe - вміст заліза у вихідній воді, мг / л; С_Н - початкова концентрація у воді вільного СО₂, мг / л.

Приблизно:

С_Н = 0,268 · Жк₃, (1.4)

де Жк - карбонатна жорсткість води, ммоль / л.

Гідроксид тривалентного заліза Fe (OH)₃ коагулює і перетворюється на оксид заліза Fe₂O₃Ч3H₂O, випадає в осад у вигляді бурих пластівців.

Користувач часто спостерігає таку картину: в перший момент вода, отримана з свердловини, здається абсолютно чистою і прозорою, але з плином часу (від декількох хвилин до декількох годин) вона мутніє (реакція (1.2)), набуваючи специфічний відтінок. При відстоюванні води муть осідає, утворюючи бурий пухкий осад (гідроксид тривалентного заліза).

Залізо сприяє також розвитку «залізо-бактерій», які отримують енергію при окисленні Fe²⁺ до Fe³⁺, в результаті чого в трубопроводах і на обладнанні утворюється скупчення слизу.

В процесі окислення на 1 мг Fe²⁺ витрачається 0,143 мг кисню (О₂), збільшується вміст вільної вуглекислоти (СО₂) на 1,6 мг / л, а лужність знижується на 0,036 ммоль / л.

Присутність у воді солей міді, а також контакт води з випавшим осадом Fe(OH)₃ каталітично прискорюють процес окислення Fe²⁺ до Fe³⁺.

Залежно від умов (значення рН, температура, наявність у воді окислювачів або відновників, їх концентрація) окислення може передувати гідролізу, йти паралельно з ним або окисленню може піддаватися продукт гідролізу двовалентного заліза Fe(OH)₂.

Вибір оптимального методу знезалізнення води залежить від знання форм заліза, присутніх у природних водах, які потрібно знезалізнювати.

1.2 Аналіз методів знезалізнення води в харчовій промисловості

Для знезалізнення поверхневих вод використовуються тільки реагентні методи з подальшою фільтрацією. Знезалізнення підземних вод здійснюють фільтруванням в поєднанні з одним із способів попередньої обробки води:

спрощена аерація;

аерація на спеціальних пристроях;

коагуляція і освітлення;

введення таких реагентів-окислювачів, як хлор, гіпохлорит натрію або кальцію, озон, перманганат калію.

При мотивованому обгрунтуванні застосовують катіонування, діаліз, флотацію, електрокоагуляцію та інші методи.

Для видалення з води заліза, що міститься у вигляді колоїду гідроксиду заліза Fe (OH)₃ або у вигляді колоїдальних органічних сполук, наприклад гуматів заліза, використовують коагулювання сульфатом алюмінію або оксихлоридом алюмінію , або залізним купоросом з додаванням хлору або гіпохлориту натрію.

Як наповнювачі для фільтрів в основному використовують пісок, антрацит, сульфоуголь, керамзит, пиролюзит, а також фільтруючі матеріали, оброблені каталізатором, що прискорює процес окислення двовалентного заліза в тривалентне.

При наявності у воді колоїдного двовалентного заліза потрібне проведення пробного знезалізнення. Якщо відсутня можливість здійснити його на першій стадії проектування, вибирають один з перерахованих вище методів на підставі проведеного пробного знезалізнення в лабораторії або досвіду роботи аналогічних установок.

Спрощена аерація

У процесі аерації кисень повітря окисляє двовалентне залізо, при цьому з води видаляється вуглекислота, що прискорює процес окислення і наступний гідроліз з утворенням гідроксиду заліза.

Метод заснований на здатності води, що містить двовалентне залізо і розчинений кисень, при фільтруванні через зернистий шар виділяти залізо на поверхні зерен завантаження, утворюючи каталітичну плівку з іонів і гідроксидів двох- і тривалентного заліза. Плівка активно інтенсифікує процес окислення і виділення сполук заліза з води.

При надходженні в фільтр перших порцій очищеної води на початку процесу знезалізнення на поверхні наповнювача формується моно-молекулярний шар сполук заліза (фізична адсорбція). Поверхневий шар хімічно активніший, ніж чистий наповнювач, що прискорює процес осадження заліза. Значення істинної поверхні плівки сполук заліза більше 200 м² / г, що визначає її властивості як сильного адсорбенту губчастої структури. Ця плівка одночасно служить каталізатором окислення двовалентного заліза. Потрібно відзначити: ряд домішок в очищується воді, таких як сірководень, вільна вуглекислота, колоїдна кремнієва кислота, аміак, помітно погіршують каталітичні властивості плівки.

Описаний метод допустимий при наступних кількісних показниках води:

загальний вміст заліза до 10 мг / л (в тому числі, двовалентного заліза - не менше 70%);

значення рН - не менше 6,8;

лужність загальна - більше (1 + Fe²⁺ / 28) ммоль / л; вміст сірководню - не більше 2 мг / л; перманганатная окислюваність - не більше (0,15 · Fe²⁺ + 3) МГО / л;

вміст амонійних солей (по NH^4-) не більше 1 мг / л;

вміст сульфідів (по H₂S) - не більше 0,2 мг / л.

Якщо одна з цих умов не витримується, потрібна попередня аерація води в аераторах з додаванням в неї необхідних реагентів (хлор, гіпохлорит натрію, перманганат калію та ін.).

При вмісті заліза у воді у вигляді сульфату FeSO₄ аерація води не дозволяє провести її знезалізнення: при гідролізі розчиненої солі заліза утворюється кислота, що знижує рН води менше 6,8, при цьому процес гідролізу майже припиняється. Для видалення з води кислоти потрібно її вапнування з осадженням погано розчинної гіпсу CaSO₄:

FeSO₄ + Ca(OH)₂ = Fe(OH)₂ + CaSO₄ (1.5)

Після вапнування потрібні відстоювання і фільтрування води.

Спрощену аерацію можна реалізувати шляхом виливу води в кишеню або в центральний канал відкритих фільтрів з висоти 0,5-0,6 м над рівнем води.

При використанні напірних фільтрів повітря вводять безпосередньо в подаючий трубопровід на відстані, рівному не менше 10 діаметрів трубопроводу, з нормою витрати 2 л на 1 г заліза (Fe²⁺). Якщо у вихідній воді більше 40 мг / л вільної вуглекислоти і більше 0,5 мг / л сірководню, то повітря в трубопровід не вводять. У цьому випадку перед напірним фільтром необхідно встановити проміжну ємність з вільним зливом води і повисительний насос.

СНиП 2.04.02-84 * «Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди» визначають розрахункову швидкість фільтрування при знезалізненні води спрощеної аерацією за допомогою табл. 1.1.

Використовуючи характеристики конкретного наповнювача фільтра та керуючись параметрами табл. 1.1, можна виконати розрахунок фільтрувальної станції. СНиП 2.04.02-84 * вимагають, щоб тривалість роботи фільтрів між промивками при нормальному режимі становила не менше 8-12 годин, а при форсованому режимі або повної автоматизації промивки фільтра - не менше 6.

Загальну поверхню фільтрування можна визначити за формулою:

F = Q / (Tстvн - nпрqпр - nпрtпрvн), (1.6)

Таблиця 1.1 - Характеристика фільтруючого шару при знезалізненні води спрощеною аерацією

Мінімальний діаметр зерен, мм	Максимальний діаметр зерен, мм	Еквівалентний діаметр зерен, мм	Коефіцієнт неоднорідності	Висота шару, мм	Розрахункова швидкість фільтрування, м / год
0,8	1,8	0,9-1,0	1,5-2	1000	5-7
1	2	1,2-1,3	1,5-2	1200	7-10

де Q - корисна продуктивність фільтрувальної станції, м3 / добу; T_ст - тривалість роботи станції протягом доби, год; v_н - розрахункова швидкість фільтрування при нормальному режимі (м / год), приймається за табл. 1.1; n_пр - число промивок одного фільтра на добу при нормальному режимі експлуатації; q_пр - питома витрата води на одну промивку одного фільтра, м³/м² (визначається за паспортними даними фільтру і експлуатаційними характеристиками наповнювача); t_пр - час простою фільтра у зв'язку з промиванням, ч (паспортні дані фільтру і робочі характеристики наповнювача).

Аерація в спеціальних пристроях

Коли необхідно видалити з води залізо при концентрації його у воді більше 10 мг / л і збільшити значення рН більше 6,8, здійснюється аерація в спеціальних пристроях.

Для цього використовують вентиляторні градирні (дегазатори) або контактні градирні з природною вентиляцією. Вихідна вода подається у верхню частину вентиляторної градирні, заповненої керамічною насадкою (кільця Рашига). Назустріч потоку води за допомогою вентилятора направляють повітря. У процесі аерації виділяється вуглекислота (діоксид вуглецю), вода збагачується киснем і відбувається окислення заліза. Потім вода подається у фільтр, де в обсязі наповнювача завершується утворення пластівців гідроксиду тривалентного заліза і їх затримання.

Метод «сухого» фільтрування

Метод полягає в фільтруванні повітряно-водної емульсії через «сухе» (незатоплене) зернисте завантаження шляхом створення у фільтрі вакууму або нагнітання великої кількості повітря з подальшим відсмоктуванням з піддонного простору. При цьому на поверхні фільтруючого завантаження утворюється адсорбційно-каталітична плівка з сполук заліза (і марганцю, якщо він присутній у воді), підвищуючи ефективність процесів знезалізнення і деманганації. Як завантаження зазвичай використовуються пісок, керамзит, антрацит, вініпласт та ін.

Особливість процесу - утворення дегідратованої плівки на зернах завантаження, що складається з магнетиту, сідеріта, гетиту і гематиту. Зазначені сполуки мають щільну структуру, а об'єм їх в 4-5 разів менше, ніж у гідроксиду заліза. Тому невисокий темп приросту втрат напору в завантаженні при такій схемі процесу.

Коагулювання, освітлення, флокулювання

З поверхневих вод, як правило, необхідно видалити суспензії і колоїдно-дисперсні речовини, що включають сполуки заліза. Звільнення води від суспензії і колоїдних речовин можливо здійснити тільки шляхом введення спеціальних реагентів-коагулянтів.

Коагулянт утворює у воді пластівці, які адсорбують на своїй поверхні колоїди і виділяються у вигляді осаду.

В якості коагулянтів застосовують:

сульфат алюмінію (глинозем) Al₂(SO₄)₃ Ч 18H₂O при рН вихідної води 6,5-7,5;

сульфат заліза (залізний купорос) FeSO₄ Ч 7H₂O при рН води 4-10;

хлорне залізо FeCl₃ Ч 6H₂O для води з рН = 4-10; полігідроксіхлорід алюмінію Al₂(OН₅)Cl.

Для інтенсифікації процесу коагуляції у воду додатково вводять флокулянти (найбільш поширений полакриламід). Флокулянти сприяють укрупненню осаду і прискорюють процес злипання осаджуваних колоїдних і зважених часток.

Введення реагентів-окислювачів. Обробка води хлором і його похідними

Реагенти-окислювачі, в першу чергу хлор, з метою знезараження, а також видалення заліза, використовуються в Росії з початку ХХ ст. Л.А. Кульский повідомляє: хлорування майже у всіх випадках звільняє воду від вмісту в ній заліза. Після обробки різних вод цим методом вміст заліза у всіх випадках стає менше 0,1 мг / л, причому метод ефективний, коли інші прийоми не працюють. Під дією хлору відбувається руйнування гуматів та інших органічних сполук заліза і перехід їх у формі неорганічних солей тривалентного заліза, які легко гідролізуються. В результаті гідролізу випадає осад або гідроксиду заліза, або продуктів неповного гідролізу - основних солей заліза різного складу. Ці процеси, можна умовно описати таким рівнянням:

4Fe(HCO₃)₂ + 2Cl₂ + 4H₂O = 4Fe(OH)₃ + 8CO₂ + 4HCl (1.7)

Як видно з рівняння, вода підкисляється. За стехиометрією (у відповідності з рівнянням реакції) на окислення 1 мг двовалентного заліза витрачається 0,64 мг хлору, при цьому лужність зменшується на 0,018 ммоль / л.

Хлор також окисляє двовалентний марганець, руйнуючи органічні речовини і сірководень.

Доза хлору в залежності від вмісту заліза може становити 5-20 г на 1 м³ води при контакті, принаймні, протягом 30 хв. (не тільки для окислення заліза, але і для надійного знезараження).

СНиП 2.04.02-84 * визначають розрахункову дозу хлору (у перерахунку на 100%, мг / л) для цілей знезалізнення наступним виразом:

Д_х = 0,7[Fe²⁺], (1.8)

де [Fe²⁺] - концентрація двовалентного заліза, мг / л.

Обробку води хлором здійснюють за допомогою хлораторів, в яких газоподібний (випаровування) хлор абсорбують водою. Хлорну воду з хлоратора подають до місця споживання. Хоча цей метод обробки води і є найбільш поширеним, проте він має цілу низку недоліків, в першу чергу пов'язаних зі складним транспортуванням і зберіганням великих обсягів рідкого високотоксичного хлору. В якості альтернативного варіанту в останні роки все ширше використовують обробку води розчином гіпохлориту натрію (NaClO), причому цей метод знаходить застосування як на великих станціях водопідготовки, так і на невеликих об'єктах, у тому числі і в приватних будинках.

Водні розчини гіпохлориту натрію одержують хімічним:

Cl₂ + 2NaOH = NaClO + NaCl + H₂O, (1.9)

або електрохімічним методом за реакцію:

NaCl + H₂O = NaClO + H₂. (1.10)

Окислення двовалентного заліза відбувається у відповідності з наступним рівнянням:

2Fe(HCO₃)₂ + NaClO + H₂O = 2Fe(OH)₃ + 4CO₂ + NaCl. (1.11)

При розрахунку дози гіпохлориту натрію на знезалізнення потрібно обов'язково враховувати його витрату на деманганацию, видалення сірководню (якщо марганець і сірководень присутні в оброблюваної воді) і - коли це потрібно - знезараження.

Необхідна витрата активного хлору (АХ) на обробку води (у перерахунку на 100% -ний хлор, г / ч) визначається наступним виразом:

AX = [Q_час · Д_х + [Fe²⁺] · K_Fe] + [Mn²⁺] · K_Mn + [H₂S] · K_CB, (1.12)

де Qчас - об'ємна витрата води (максимальна), м³ / год; Д_х - доза активного хлору для знезараження води, мг / л; [Fe²⁺] - вміст двовалентного заліза у вихідній воді, мг / л; K_Fe - витрата активного хлору для окислення заліза (0,64 мг активного хлору на 1 мг двовалентного заліза); [Mn²⁺] - вміст двовалентного марганцю у вихідній воді, мг / л; K_Mn - витрата активного хлору для окислення двовалентного марганцю (1,3 мг активного хлору на 1 мг марганцю); [H₂S] - вміст сірководню у вихідній воді, мг / л; K_CB - витрата активного хлору для руйнування сірководню (2,1 мг активного хлору на 1 мг сірководню).

Як випливає з рівняння (1.11), в процесі окислення заліза гіпохлоритом натрію не відбувається підкислення води, а це дуже важливо для процесу фільтрації. Крім того, розчин гіпохлориту натрію (як товарний, так і електрохімічний) - лужний.

Обробка води перманганатом калію

Метод окислення двовалентного заліза використовується шляхом введення у вихідну воду перед фільтрами розчину перманганату калію KMnO₄. Останній може також вводитися в поєднанні з гіпохлоритом натрію з метою обробки складних вод та економії перманганату калію - досить дорогого окислювача.

При обробці води перманганатом калію реакція окислення заліза з наступним гідролізом протікає за рівнянням:

4Fe(HCO₃)₂ + MnO₄ + 2H₂O = 4 Fe(OH)₃ + MnO₂ + 8CO₂ (1.13)

За рівняння (1.13) на окислення 1 мг Fe²⁺ витрачається 0,71 мг (практично 1 мг) перманганату калію, а лужність води зменшується на 0,036 ммоль / л. СНиП 2.04.02-84 * визначають розрахункову дозу перманганату калію (у перерахунку на 100%, мг / л) для окислення заліза і марганцю за допомогою наступного виразу:

Д_KMnO4= [Fe²⁺] + 2[Mn²⁺], (1.14)

де [Fe²⁺] - концентрація двовалентного заліза у вихідній воді, мг / л; [Mn²⁺] - концентрація двовалентного марганцю у вихідній воді, мг / л.

Для приготування робочих розчинів слід керуватися даними за розчинності перманганату калію у воді:

при температурі 20 °С - 6,34 г KMnO₄ на 100 г води;

при температурі 60 °С - 22,2 г KMnO₄ на 100 г води.

При спільному введенні в оброблювану воду перманганату калію і гіпохлориту натрію дози цих реагентів (у перерахунку на 100%, мг / л) можна визначити з рівнянь:

Д_KMnO = 0,2[Fe²⁺] + 2[Mn²⁺]; (1.15)

Д_NaOCl = 0,7[Fe²⁺]. (1.16)

Порівняння рівнянь (1.15) і (1.16) показує: спільне введення реагентів дозволяє економити до 80% перманганату калію. Введення цього реагенту перед подачею у воду гіпохлориту натрію руйнує органічні речовини, що вступають в реакцію з хлором. В результаті утворюються продукти з різким запахом, наприклад, феноли. Якщо введення реагентів здійснити в іншій послідовності, то перманганат калію буде руйнувати утворені хлорпродукти.

Обробка води озоном

Один з перспективних методів окислення заліза - озонування. Озон (О₃) - один з найсильніших окислювачів. Одночасно із знезараженням йдуть процеси окислення двовалентних заліза і марганцю, знебарвлення води, а також її дезодорація і поліпшення органолептичних властивостей.

Стехіометрично можна визначити дозу озону на окислення двовалентного заліза за наступним виразом:

Д = 0,14[Fe²⁺], мг/л. (1.17)

де [Fe²⁺] - концентрація двовалентного заліза у вихідній воді, мг / л.

Фільтрування із застосуванням каталітичних завантажень

Фільтрування із застосуванням каталітичних завантажень - найбільш поширений метод видалення заліза і марганцю, застосовуваний у високопродуктивних компактних системах. Це зумовлено як комерційними аспектами, так і високою технологічністю процесів. Каталітичні наповнювачі - природні матеріали, що містять діоксид марганцю або завантаження, в які діоксид марганцю введений при відповідній обробці.

Ці фільтруючі «засипки» відрізняються один від одного як своїми фізичними характеристиками, так і вмістом діоксиду марганцю і тому ефективно працюють у різних діапазонах значень, які характеризують параметри води. Однак принцип їх роботи однаковий.

Механізм дії базується на здатності з'єднань марганцю порівняно легко змінювати валентний стан. Двовалентне залізо у вихідній воді окислюється вищими оксидами марганцю. Останні відновлюються до нижчих рівнів окислення, а далі знову окислюються до вищих оксидів розчиненим киснем і перманганатом калію:

4Fe(HCO₃)₂ + 3MnO₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃ + Mn₂O₃ + MnO + 8CO₂ (1.18)

3MnO + 2KMnO₄ + H₂O = 5MnO₂ + 2KOH; (1.19)

3Mn₂O₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 8MnO₂ + 2KOH. (1.20)

Згодом більша частина окисленого і затриманого на фільтруючому матеріалі заліза вимивається в дренаж при зворотному промиванні. Таким чином, шар гранульованого каталізатора фільтрує середовище. Для поліпшення процесу окислення у воду можуть додаватися додаткові хімічні окислювачі.

При проведенні процесу слід мати на увазі, що для ефективного окислення сполук заліза (і марганцю) необхідно як наявність каталізатора, який тільки прискорює процес, так і реагенту-окислювача. У ролі останнього може виступати розчинений кисень, вищі сполуки марганцю, хлор, гіпохлорит. З цієї точки зору поділ методів знезалізнення (на реагентні і безреагентні) носить умовний характер. У будь-якому випадку в ході реакції витрачається окислювач незалежно від того, вводиться він ззовні або входить до складу фільтруючого завантаження. В останньому випадку слід визначити ресурс завантаження, виходячи зі складу води та її витрати, а також забезпечити своєчасну регенерацію або заміну фільтруючого матеріалу.

Всі системи на основі каталітичного окислення за допомогою діоксиду марганцю мають ряд обмежень:

неефективні щодо органічного заліза; більше того, за наявності у воді будь-якої з форм органічного заліза, на поверхні гранул фільтруючого матеріалу з часом утворюється органічна плівка, що ізолює каталізатор (діоксид марганцю) від води;

не можуть впоратися з випадками, коли вміст заліза у воді перевищує 10-15 мг / л, що зовсім не рідкість. Присутність у воді марганцю ще більше погіршує ефективність знезалізнення.

Каталітичні наповнювачі («чорний пісок» і сульфоуголь) дозволяють вести процес фільтрування зі швидкістю 10 м / год при висоті шару наповнювача 1 м. «Чорний пісок» отримують шляхом обробки кварцового піску з розміром частинок 0,5-1,2 мм 1% - ним розчином перманганату калію з його підлуговуванням до рН = 8,5-9 розчином аміаку.

Для обробки сульфоугля використовують 10%-й розчин хлориду марганцю (MnCl₂). Далі через нього фільтрують 1% -й розчин перманганату калію. Марганець витісняється зі структури наповнювача і осідає на поверхні вугілля вигляді плівки.

Знезалізнення води катіонуванням

При фільтруванні води через шар іоніту залізо - згідно ліотропному ряду - буде затримуватися і поглинатися іонітом раніше і краще кальцію і магнію. І обмінна ємність іоніту по кальцію і магнію буде швидко зменшуватися. Тому видалення з води заліза методом іонного обміну (катіонування) допускається, коли одночасно з знезалізнення потрібно пом'якшення води. Однак у цьому випадку можливо тільки витягти залізо в розчиненій двухвалентній формі При наявності у воді кисню іон Fe²⁺ окислюється, гідроксид заліза Fe (OH)₃, що утворює погано розчинний у воді і, осідаючи на зернах іоніту, «закриває» його пори. Ресурс роботи іонообмінного матеріалу буде значно знижений. Тому виробники іонітів обмежують вміст заліза (Fe) у вихідній воді значеннями 0,05-0,3 мг / л. Отже, застосування цього методу має бути економічно обгрунтовано.

Сучасні ефективні способи видалення органічного заліза - сорбція на спеціальних слабоосновних аніонітах і ультрафільтрація.

1.3 Опис технологічної схеми

На станції знезалізнення воду добувають з чотирьох свердловин. Вода з другої і третьої свердловини під дією підземного тиску самопливом надходить в резервуар чистої води. Вода з другої і третьої свердловини йде на станцію знезалізнення. Четверта свердловина є запасною і включається в роботу у разі відключення першої. З підземних вод двовалентне залізо усувається за допомогою аерації води.

Системи попередньої аерації активно використовуються в такому процесі, як знезалізнення води. Вони дозволяють при мінімальних експлуатаційних витратах значно знизити навантаження на подальше водоочисне обладнання - знезалізнення води в кілька разів збільшує термін служби каталітичних фільтруючих матеріалів. Аерація води здійснюється нагнітанням повітря в напірний трубопровід перед освітлювальними фільтрами за допомогою компресора.

Система знезалізнення води на основі аерації заснована на застосуванні малогабаритних безмасляних компресорів ЦВД, керованих за сигналом наявності потоку. Надлишок повітря скидається на повітреділильних клапанах, які встановлюються безпосередньо на фільтрах, або за допомогою спеціальної аераційної колони. Двовуглекисле залізо у воді частково гідролізується, втрачаючи вуглекислоту згідно з формулою:

Fe(HCO₃)₂ + 2H₂O -> Fe(OH)₂ + 2H₂O + 2CO₂.

При аерації води гідрат окису заліза Fe(ОН)₂, з'єднуючись з киснем, перетворюється на колоїдний гідроокис заліза Fe(ОН)3, який при коагулюванні переходить в окис заліза Fe₂О₃ · 3Н₂О, який випадає у вигляді бурих пластівців. Тому після аерації воду пропускають через швидкі фільтри, в яких здійснюється доокислення заліза на поверхні каталітичного завантаження і фільтрування води через шар пористого матеріалу.

Після того, як фільтрувальний і каталітичний матеріал вичерпав свою ємність, відбувається процес регенерації. Регенерація фільтра знезалізнення води здійснюється зворотним промиванням профільтрованою водою. Для інтенсифікації регенерації фільтру проводиться розпушення фільтрувального матеріалу, який містить пластівці, продувкою повітрям. Кисень повітря також бере участь в регенерації каталітичного завантаження. Вода для промивання подається з напірного бака. Вода після промивання надходить в баки для прийому промивної води, звідки направляється в пісколовку на освітлення. Шлам, який утворився утилізується, а освітлена вода надходить назад на фільтри для доочищення.

Відфільтрована вода перетікає в резервуари для прийому фільтрованої води самопливом, а потім в зрівняльну ємність. Далі за допомогою насосів вода подається на бактерицидну установку, де відбувається процес знезараження води під дією високочастотного згубного для мікроорганізмів і вірусів випромінювання. Очищена і знезаражена вода надходить в резервуар чистої води, де, змішуючись з водою з другої і третьої свердловини, усереднюється за вмістом заліза і подається споживачам.

Рисунок 1 - Технологічна схема процесу знезалізнення

1.4 Технічна характеристика апарату

Станція знезалізнення підземних вод включає наступні об'єкти:

1. Установку для знезалізнення підземних вод, яка включає в себе:

· вузол окислення заліза киснем повітря за допомогою компресора, де відбувається процес аерації води для утворення окису заліза, яка випадає у вигляді бурих пластівців, так як кисень повітря сприяє переведенню розчиненої форми заліза (+2) в нерозчинну колоїдну форму заліза (+3).

· вузол механічного очищення на фільтрі з зернистим каталітичним спецзавантаженням, що забезпечує додаткове окислення заліза і марганцю, а так само затримування колоїдних механічних частинок, в т.ч. нерозчинного заліза (+3), марганцю. Вода очищається від пластівців шляхом фільтрування.

Процес знезалізнення води відбувається наступним чином: вода, що містить сполуки заліза після аерації надходить на спеціальний каталітичний матеріал, на якому відбувається процес окислення і перетворення сполук заліза в нерозчинні і тим самим добре видаляються фільтруванням пластівці. Установка включає бак-аератор, фільтр, бак прийому промивної води. Кількість установок знезалізнення - 4 шт.

2. Резервуари для прийому фільтрованої води.

3. Зрівнювальна ємність.

4. Насос відцентровий з електричним двигуном КМ 150-125-250. Q = 200 м³ / год, Н = 20 м, N = 18.5 кВт, n = 1500 об / хв, призначений для перекачування води зі зрівнюючої ємності на бактерицидні установки.

5. Бактерицидні установки Лазур М-100, обладнані зануреними джерелами бактерицидного опромінення. Застосовуються для знезараження води.

6. Пісколовка (відстійник-усреднітель), призначена для освітлення, прийому і усереднення якості промивних вод.

Засипні фільтри (фільтри із зернистим завантаженням) є основними елементами систем очищення води від заліза і солей жорсткості, а також для освітлення води. Вони розрізняються по використовуваному в них фільтруючому матеріалу, кількості шарів завантаження (зазвичай 1 або 2) і загальним обсягом завантаження (розміром бака) [3].

Фільтри являють собою вертикальні сталеві резервуари, наповнені завантажувальним матеріалом - кварцовим піском різних фракцій. Крупність завантаження зростає зверху вниз.

Напірні фільтри з зернистим фільтруючим середовищем, а також каталізатором реакції окислення, при якій розчинене у воді залізо і / або марганець переходять в нерозчинну форму і випадають в осад. Осад затримується в шарі фільтруючого завантаження і надалі вимивається в дренаж при зворотному промиванні.

Перед надходженням на фільтри, вихідна вода, піддається попередній обробці для окислення заліза за допомогою аерації води повітрям.

При дотриманні умов експлуатації забезпечується очищення води до вимог СанПин 2.1.4.559-96 "Питна вода" за вмістом заліза (не більше 0,3 мг / л) і марганцю (не більше 0,1 мг / л).

1.5 Обґрунтування конструкції і опис

Фільтри оснащені форсунками для досягнення рівномірного розподілу води під час фільтрації і промивки. Подача освітленої води і відведення промивної здійснюється через центрально-розташовану воронку, звернену широким кінцем догори, або кільцевий перфорований трубопровід.

Фільтр не містить підтримуючих шарів і фільтруючий матеріал розташовується безпосередньо на колпачковому або щілинному дренажі.

Втрата напору через багатошаровий фільтр підвищується пропорційно кількості затриманих забруднень. Втрати натиску через кожну здвоєну фільтрувальну установку вимірюються диференціальним манометром. Промивання починається після проходження обсягу води, що вільно задається.

Відновлення фільтруючої здатності (регенерація) проводиться зворотним промиванням завантаження.

Промивка фільтра здійснюється окремо повітрям і водою. Спочатку здійснюється розпушування фільтруючого шару повітрям. Для цієї мети рівень води у фільтрі знижується приблизно до 100 мм вище рівня завантаження. Стиснене повітря для промивання подається з промислової системи стисненого повітря і, насамперед, очищується на механічному і вугільному фільтрах.

Два насоси промивної води, які працюють паралельно, подають сиру воду з баків протипожежного запасу води в нижню частину фільтрів. Промивання проводиться без натиску знизу вгору, причому досягається розширення фільтруючого шару приблизно на 30%, таким чином, забруднення можуть бути легше віддалені. Промивна вода, яка містить забруднення відводиться через лійку у верхній частині фільтру. Після закінчення промивання місткість фільтра наповнюється сирою водою.

Фільтруючий матеріал: пісок. Щільність 2,0 г / смІ; насипна вага - 0,8 кг / л; рекомендована швидкість розпушування 30-35 м / ч. Принцип дії - каталізатор, що прискорює процес окислення двовалентних заліза і марганцю розчиненим у воді киснем повітря. Видаляє: загальне залізо, марганець (при рН = 8,0-8,5). Умови роботи: pH води не менше 6,8; вміст вільного кисню на 15% більше вмісту заліза; зміст HCO^3- аніонів в 2 рази більше суми (SO₄^2- + Cl^-); (окиснюваність <4 мг/л; відсутність сірководню і нафтопродуктів.

1.6 Вибір конструкційного матеріалу та захист від корозії

Корозія являє собою процес руйнування металу в результаті хімічних або електрохімічних процесів. Електрохімічна корозія - корозія металу в електроліті. Стосовно до процесів водопідготовки електролітом є вода. Не має істотного значення і кількість вологи. Корозія виникне навіть у шарі вологи товщиною в кілька десятків мкм. Основні процеси при електрохімічній корозії: анодний перехід атомів металу в розчин; катодна асиміляція електронів на катоді. Перенесення заряду між катодом і анодом здійснюється електронами або іонами (в розчині). Система «анод-електроліт-катод» являє собою короткозамкнений гальванічний елемент. Головну роль у електрохімічної корозії грають мікрогальванічні елементи, роль катодів і анодів в яких можуть виконувати мікровключення домішок металу, окремі атоми, мікропори оксидної плівки на поверхні металу і т. д.

Залізо термодинамічно нестійке у воді і прагне до розчинення в ній. Досить мінімальної неоднорідності, щоб виникла можливість переходу Fe в стан Fe²⁺, ініціюючого процес електрохімічної корозії. Метал стає постачальником електронів і грає роль анода. А кисень перехоплює електрони і грає роль катода [6].

Анод (окислення): .

Катод (відновлення):

(нейтральна вода);

(аерована вода);

(кислі води);

(кисла, аэрована вода).

Вторинні реакції:

;

;

(іржа).

Корозія металів має багато видів, тому дуже рідко доводиться мати справу тільки з одним фактором, що викликає корозію. Як правило, на її виникнення впливає багато параметрів, що накладаються один на одного. Умовно їх можна поділити на два види:

· загальна рівномірна корозія, яка охоплює всю поверхню металу і веде до його стоншування;

· локальні корозійні руйнування, до яких відносяться виразкова (піттенгова) корозія, міжкристалітна корозія, підшламова, щілинна, корозія в тріщинах, мікробіологічна.

Для індикації швидкості корозії можна скористатися емпіричною формулою, що дає досить представницькі результати для багатьох природних жорстких вод в діапазоні температур до 80 ° С.

Емпіричні формули швидкості корозії сталі в діапазоні від 10 до 80 °С [33]:

в знесоленій воді:

(1.21)

де - швидкість корозії, г/(м²·год);

- температура води, °С. Температура води у підземних джерелах коливається в межах 10-15 °С. Приймемо максимальне значення 15 °С.

г/(м²·год)

Глибинний показник корозії обчислюється:

(1.22)

де - щільність сталі або чавуну, приблизно 7900 г/см³;

8760 - кількість годин роботи в год, годин/год.

Поставка фільтрів регламентована ГОСТ 4.472-87 СПКП. Устаткування водопідготовки для енергетичних котлів і котлів промислових підприємств. Номенклатура показників:

· корпуси виготовляються з вуглецевої сталі і пристосовані під нанесення захисного покриття. Перед нанесенням захисного покриття всі нерівності зварних швів повинні бути видалені, гострі кромки і кути заокруглені;

· зварювання проводиться до нанесення захисного покриття.

Комплект поставки фільтруючого обладнання:

· фільтр з нанесеним на внутрішню поверхню антикорозійним покриттям;

· фільтруючий матеріал, розрахунок фільтруючих матеріалів;

· відповідні фланці з кріпильними деталями та прокладним матеріалом;

· комплект арматури і контрольно-вимірювальних приладів;

· паспорт виробу, що включає технічні умови, характеристики виробів та інструкції з експлуатації;

· запасні частини, пристосування для збирання і розбирання устаткування.

По обидві сторони зварного шва можуть піддаватися руйнуванню зони шириною менше 0,1 мм. Розтріскування відбувається, якщо розтягувальні напруження перевищують критичне значення у_кр (зазвичай у_кр ? у_0,2), а в електроліті присутній активатор, що руйнує пасивний стан металу (наприклад Cl-).

Корозійне розтріскування представляє собою руйнування металу при одночасній дії корозійно-активного середовища і розтягуючих напружень.

Феритні сталі мають максимальну стійкість до корозійного розтріскування, а аустенітні - мінімальну, що і стало основою вибору марки сталі. Зважаючи на викладене вибираємо конструкційні матеріали для обладнання (табл. 1.2) [34-37].

Таблиця 1.2 - Специфікація обладнання, комунікацій, будівельних конструкцій

№ п/п	Найменування виробу	Умови експлуатації	Рекомендовані матеріали в проекті
		середовище	t, оС
1	Аератор	O2, H2O	15	Збірна конструкція: сталь 32, сталь 12Х21Н5
2	Насос центробіжний	H2O	15	Чавун Сч. 24-44
3	Трубопровід для транспортування води	H2O	15	Сталь 12Х13Покрито зовні емаллю ГФ 115 по ГОСТ 6465-76.
4	Резервуари чистої води	H2O	15	Поліетилен низького тиску (ПНД) по ГОСТ 24157-80
5	Пісколовка	H2O	15	08Х22Н6Т Аустенітно-феритний сплав
6	Бактерицидна установка	H2O	20	08Х18Н10Т Аустенітний сплав
7	Будівельні конструкції Металоконструкції Ж/б конструкції Підземні Ж/б конструкції	атмосфера SO2 SO3 NO NO2 кислий грунт		ЛКП ХС059-2с. ХС 759 лак ХВ-724 емаль ХС 759 бітумна мастика

Таблиця 1.3 - Матеріали, які були використовані для виготовлення фільтра

	Найменування матеріалу	Умови експлуатації	Фізико-механічні характеристики, МПа	Швидкість корозії, мм / рік	Виготовлені деталі
		Середовище	t, оС	ув	у0,2	укр
1.	Сталь 08Х17Т ГОСТ 5632-72	Н2О, О2	15	400	280	350	0,09	Обічайка, кришка, днище, патрубки
2.	Сталь 08Х18Г8Н2ТГОСТ 5632-72			540	350	450	0,1	Дренаж

1.7 Особливості монтажу та випробувань апарату

Після складання і монтажу всі компоненти, включаючи систему трубопроводів, повинні пройти гідравлічні випробування на міцність і щільність.

Корпус фільтра - циліндричний зварний, з листової сталі товщиною - 12 мм, з привареним днищем. До нижнього днища приварені три опори для установки фільтра на фундамент. Огляд, монтаж, ремонт внутрішніх пристроїв фільтра, а також завантаження і вивантаження фільтруючих матеріалів здійснюються через два циліндрових люка діаметром 600 мм.

До корпусу фільтра приварені з фланцями або штуцери, до яких зовні приєднуються трубопроводи вихідної води, фільтрату, стисненого повітря і промивної води. На рівні порочного днища приварений патрубок з фланцем для вивантаження фільтруючих матеріалів. Для видалення повітря після промивання в найбільш високій частині верхнього еліптичного днища врізаний патрубок. Крім того, на верхньому днищі передбачається установка автоматичного вантуза.

Верхній розподільний пристрій складається з вертикальної труби і водорозподільної лійки з шістьма вікнами, в яких встановлюються колосники решітки.

Нижній розподільний пристрій має дренажні сталеві плити з різьбовими отворами для установки ковпачків, опорні металоконструкції (поздовжні балки і стійки) і колектор стисненого повітря.

Фільтруюче завантаження двошарове: верхній шар товщиною 0,75 м - антрацит фракції 3-6 мм, нижній шар товщиною 0,75 м - кварцовий пісок фракції 1,5 - 2,5 мм.

Всі випробування обладнання та його компонентів повинні проводитися за програмою випробувань.

Період всіх попередніх перевірок повинен починатися після успішного завершення установки і монтажу всіх компонентів водопідготовчої установки, а також електричного обладнання та засобів управління і контролю.

Період попередніх перевірок включає проведення всіх необхідних інспекцій, перевірок, функціональних тестів і пробних випробувань окремих видів обладнання, приладів, пристроїв і систем, що поставляються за окремими контрактами. Особлива увага повинна приділятися засобам безпеки і блокувань, а також їх надійної роботи, як в межах пакетів поставок, так і при стикуванні пакетів.

Предметом випробування є експлуатаційні характеристики установок водопідготовки, після чого дані випробувань обробляються. Прилади для проведення випробувань, установка і зняття таких, нагляд і практичне проведення випробувань, а також обробка та систематизація результатів повинні виконуватися.

Мета експлуатаційних випробувань полягає у підтвердженні таких положень:

· установка відповідає вимогам експлуатаційних гарантій;

· установка працює стабільно і ефективно.

Умови експлуатаційних випробувань, при яких повинні виконуватися гарантії робочих параметрів, наступні:

· всі гарантовані робочі параметри - це параметри, при яких установка працює в стабільних умова;

· всі експлуатаційні гарантії вважаються чинними одночасно в будь-який момент гарантійного терміну.

Повинно бути передбачено під'єднання для випробувальних приладів і обладнання на обладнанні. Випробувальні під'єднання повинні мати належні кришки, що забезпечують щільне закриття, коли під'єднання не використовуються.

1.8 Технічне обслуговування та ремонт

Всі стики під зварювання, зварювання на заводі, монтажне і ремонтне зварювання, а також кошти, обсяги та методи контролю якості зварних з'єднань повинні відповідати вимогам безпеки відповідно до стандартів і нормативів України та заводу-виробника.

Всі процедури зварювання, зварювальники та зварювальні роботи повинні пройти атестацію згідно з тими ж стандартами та вимогами.

Для ремонтних робіт, а також вивантаження і завантаження фільтрувального матеріалу в конструкції фільтра передбачені люки.

2. ПИТАННЯ ПРОМИСЛОВОЇ ЕКОЛОГІЇ

2.1 Загальна характеристика відходів станції

У процесі роботи станції по знезалізненню підземних вод утворюються тверді відходи у вигляді шламу окису заліза Fe₂О₃ · 3Н₂О.

Шлам утворюється на стадії освітлення промивної води в пісколовці.

Шлам має температуру навколишнього середовища, знаходиться під атмосферним тиском у твердому стані.

Відходи направляються на переробку в накопичувач для подальшого використання в будівництві.

У процесі роботи станції не утворюється проміжних і кінцевих шкідливих продуктів в повітрі виробничих приміщень, в атмосфері і у воді.

Стічні води відсутні.

2.2 Утилізація опадів станції знезалізнення

На станціях знезалізнення питної води щорічно накопичується близько 500 т осаду. У промивних водах, що надходять на пісколовки, після промивання швидких фільтрів станції знезалізнення міститься 3,8 ... 11,4% Аl₂O₃ і 21 ... 33% SiO₂, а також Fe₂О₃ · 3Н₂О. Зниження маси осаду при його прожарюванні досягають 69 ... 79%, що свідчить про вміст у промивної воді значної кількості домішок і зв'язаної води.

Безпечна утилізація осаду станцій очищення питної води може бути досягнута при їх термічній обробці з отриманням кінцевого продукту щебеню.

Спалювання осаду технологічних стоків станцій очищення води для питних цілей у присутності мінералів, які розплавляються легко, дозволяє отримати щебінь, який можна використовувати як крупний заповнювач при виробництві бетонів або в якості інших будівельних матеріалів. Оплавлення поверхні щебеню запобігає винос мінеральних домішок випаленого осаду. Таке рішення дозволяє забезпечити екологічно нешкідливу і ефективну роботу станції очистки питної води, яка має особливе значення для умов екологічної безпеки.

Можливо також застосування інших технологій утилізації осаду - укладання в дорожнє полотно, використання як складової бетону, застосування при виготовленні цементу, використання осаду в якості сировини для цегельного заводу.

вода знезалізнення фільтр корозія

3. Технологічні розрахунки

3.1 Розрахунки матеріального балансу

3.1.1 Характеристика вод до і після очищення

У вихідних даних з проектування станції водопідготовки міститься інформація про якість води в природному джерелі, вимоги до якості очищеної води і обов'язково задається корисна продуктивність станції або потреба в очищеній воді.

Таблиця 3.1.1 - Характеристика вод, які надходять на очисні споруди

Показник	Од. вимірювання	Фактична постійна
Кольоровість	Градуси	5
Каламутність	Мг/л	0,35
Запах при 20С : 60С	Бал	3,3
Присмак	Бал	2
рН		7,15
Жорсткість	0Ж	8,76
Залізо	Мг/л	2,46
Фториди	Мг/л	0,32
Нітрити	Мг/л	<0,02
Нітрати	Мг/л	<0,1
Аміак	Мг/л	1,21
Хлориди	Мг/л	59,4
Сульфати	Мг/л	130,0
Марганець	Мг/л	0,07
Загальна мінералізація (сухий залишок)	Мг/л	574,5
Окислюваність перманганатна	МгО/л	2,37
Нафтопродукти	Мг/л	0,018
Бор	Мг/л	0,06
Феноли загальні	Мг/л	0,0021

Аналіз табл. 3.1.1 показує необхідність очищення води за допомогою знезалізнення запропонованої технологічної схеми. Скаогульовані пластівці і процес фільтрування в свою чергу будуть сприяти очищенню води від інших домішок, підвищуючи якість води по каламутності, кольоровості і т. д.

Таблиця 3.1.2 - Характеристика води, яка надходить на очисні споруди

Точка відбору	Каламутність, Мг/л	Залізо, Мг/л	Фтор, Мг/л
Вхід в систему	0,35	2,46	0,32
Фільтр №1	0,00	<0,1	0,32
Фільтр №2	0,00	<0,1	0,32
Фільтр №3	0,00	<0,1	0,32
Фільтр №4	0,00	<0,1	0,32
Вихід після бактерицидних ламп	0,00	<0,1	0,32
Вихід у місто	0,00	<0,1	0,93

Згідно СанПиН 2.1.4.1074-01 і ГДК очищені води повинні містити [1]:Залізо - не більше 0,3 мг / л;фтор - не більше 1,5 мг / л;каламутність не повинна перевищувати 1,5 мг / л.

...