Осветление речной воды в процессе водоподготовки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Осветление речной воды в процессе водоподготовки

С каждым годом промышленные предприятия потребляют все большее количество воды. Это связано как с увеличением объемов действующих производств, так и с внедрением новых технологических процессов. При этом к промышленной воде предъявляются все более жесткие требования по качеству. Для решения этой проблемы разрабатываются и внедряются новые методы подготовки воды [1-5].

Современная водоподготовка включает в себя целый комплекс различных процессов, одной из стадий подготовки природной воды является ее осветление. Цель этого процесса заключается в удалении из воды механических примесей. Грубодисперсные примеси удаляются достаточно легко под действием гравитационных сил. Сложнее всего удалить коллоидные частицы, которые имеют одноименный отрицательный заряд и вследствие взаимного отталкивания сохраняют свою устойчивость. Для разрушения коллоидных систем используются различные реагенты [6-9].

Одним из методов осветления воды является метод известкования совместно с коагуляцией и последующим вводом флокулянта. В качестве коагулянта используется сульфат железа (II). Наиболее оптимальной считается доза коагулянта 0,25-0,75 ммоль/дм³ FeSO₄. Оптимальная доза известкового молока подбирается в зависимости от дозы коагулянта таким образом, чтобы в осветленной воде всегда присутствовала гидратная щелочность в пределах 0,05-0,20 ммоль/дм³. В паводковый период в исходной воде повышается щелочность за счет увеличения содержания силикатов, органических и взвешенных веществ. При осветлении воды в паводковый период рекомендуется увеличение дозы сульфата железа (II) и уменьшение дозы известкового молока. Повышение дозы коагулянта способствует удалению органических веществ, являющихся стабилизирующими коллоидами по отношению к продуктам известкования.

Целью представленной работы является изучение процесса осветления речной воды в различных условиях. Исследование включало два этапа. На первом этапе изучено осветление речной воды в паводковый период. Второй этап посвящен поиску альтернативных флокулянтов для обеспечения потребностей процесса химводоподготовки в действующем производстве азотных удобрений. В настоящее время на предприятии используется «Праестол 2510». Необходимость поиска альтернативных вариантов обусловлена обеспечением бесперебойной работы производства в случае прекращения поставок «Праестола 2510». Для испытаний выбран флокулянт AN910 производства фирмы SNF FLOERGER, как наиболее близкий флокулянту «Праестол 2510». Флокулянты этой фирмы хорошо зарекомендовали себя при очистке воды [10].

Для определения оптимальных доз реагентов в паводковый период были проведены исследования, результаты которых отражены в таблице 1.

промышленный вода осветление реагент

Таблица 1. Экспериментальные данные

Согласно технологическим требованиям цеха химводоподготовки, качество известково-коагулированной воды должно соответствовать следующим нормам:

- жесткость общая, ммоль/дм³ - не более 4,0;

- щелочность общая, ммоль/дм³ - не более 1,0;

- щелочность гидратная, ммоль/дм³ - 0,05-0,20;

- железо общее, мг/дм³ - не более 0,3;

- мутность, мг/дм³ - не более 10,0;

- рН - 8,5-10,5.

Данные таблицы 1 показывают, что нормам соответствует осветленная вода, полученная в условиях опытов, проведенных 2 и 3 мая. Таким образом, для получения воды с требуемыми показателями качества необходимо работать со следующими дозами реагентов: сульфат железа (II) - 1,31-1,41 ммоль/дм³, известковое молоко - 2,38-2,52 ммоль/дм³. Эти дозы определены в лабораторных условиях при температуре осветления воды 22°С, именно при этой температуре проходит осветление в цехе химводоподготовки предприятия.

На втором этапе исследования проведены сравнительные испытания флокулянтов «Праестол 2510» и AN910.

В производственных условиях приготовление раствора Праестола с концентрацией 0,1% проводится путем загрузки порошкообразного флокулянта в заполненный водой бак и дальнейшего перемешивания раствора технологическим воздухом. Затем полученный однородный раствор с помощью центробежного насоса подается в бак приготовления рабочего раствора с концентрацией 0,01%. Раствор этой концентрации подается в осветлители насосами-дозаторами.

Первоначально провели испытания по определению растворимости флокулянтов в воде, для чего приготовили растворы с концентрацией 0,5% и 0,1%.

Приготовление растворов полимеров с концентрацией 0,5% проводили в стаканах вместимостью 1000 см³. В стаканы наливали дистиллированную воду. При интенсивном перемешивании с помощью магнитной мешалки всыпали навески полимеров таким образом, чтобы частицы падали в воду по отдельности одна за другой. Общее время растворения составило один час. По мере набухания растворы становились вязкими, и интенсивность перемешивания уменьшалась сама собой. При внесении флокулянтов в воду было замечено, что частицы порошкообразного AN910 хуже смачиваются водой и имеют тенденцию слипаться при снижении интенсивности перемешивания. Полученный раствор флокулянта AN910 более вязкий, чем раствор Праестола той же концентрации, и слегка мутный. При перемешивании магнитной мешалкой не представляется возможным установить одинаковую скорость перемешивания обоих растворов. Кроме того, по мере растворения флокулянтов увеличивается вязкость растворов и мешалкой перемешиваются только нижние слои, в то время как верхние слои остаются неподвижными.

При приготовлении растворов с концентрацией 0,1% воду в стаканах, а затем и растворы, перемешивали стеклянной Z-образной мешалкой с регулируемой интенсивностью перемешивания. Растворение флокулянтов проводили с одной и той же интенсивностью перемешивания в течение часа. За это время оба флокулянта полностью растворились, несмотря на то, что частицы AN910 хуже смачивались водой и после погружения их в воду вначале образовались небольшие слипшиеся комочки. Раствор AN910 с концентрацией 0,1% также более вязкий и слегка мутный.

Измерение кинематической вязкости полученных 0,1%-ных растворов проводили с использованием вискозиметра ВПЖ-2 с внутренним диаметром капилляра 0,99 мм. Вязкость раствора Праестола составила 8,6 мм²/с, а раствора AN910 - 11,8 мм²/с (время истечения измеряли при t = 25°С).

Для сравнения флоккулирующих свойств Праестола и AN910 были проведены пробные коагуляции. Из растворов флокулянтов с концентрацией 0,1% разбавлением были приготовлены 0,01%-ные растворы. Растворы сульфата железа (II) и известкового молока были получены в действующем цехе химводоподготовки.

Пробные коагуляции проводили с дозами, соответствующими цеховым, а также с дозами, подобранными ранее для осветления речной воды в паводковый период, в этой связи качество осветленной воды не соответствует регламентированным нормам. Дозы реагентов и показатели осветленной воды приведены в таблице 2. Исходная речная вода имела следующие показатели:

- рН - 7,5;

- мутность, мг/дм³ - 6,38;

- щелочность, ммоль/дм³ - 0,6;

- общее железо, мг/дм³ - 1,9.

Таблица 2. Сравнительные результаты пробных коагуляций

Пробные коагуляции проводились в цилиндрах вместимостью 1000 см³ при перемешивании воды вручную стеклянными палочками. После введения реагентов и окончания перемешивания осуществлялось визуальное наблюдение за образованием и осаждением хлопьев. Осветление речной воды с добавлением Праестола и AN910 происходило одинаково без существенных различий.

На основании проведенных сравнительных испытаний были сделаны следующие выводы.

1. Продолжительность растворения флокулянтов «Праестол 2510» и AN910 при приготовлении растворов с концентрацией 0,1% является одинаковой.

2. При визуальном наблюдении за процессом осветления речной воды в цилиндрах с добавлением Праестола 2510 и AN910 не выявлено различий в образовании и осаждении хлопьев.

3. Частицы порошкообразного полимера AN910 хуже смачиваются водой и имеют тенденцию слипаться при недостаточном перемешивании. Для растворения таких полимеров в производственных условиях рекомендуется использовать растворные баки с высокоскоростными мешалками. В связи с этим при приготовлении растворов этого флокулянта в действующем цехе химводоподготовки возможно образование комков из-за несовершенства конструкции мешалки, а также низкого давления технологического воздуха, используемого для перемешивания. Образовавшиеся комки повлекут залипание распределительной решетки технологического воздуха.

4. Полученные растворы флокулянта AN910 концентраций 0,1% и 0,01% более вязкие, чем растворы Праестола тех же концентраций. В цехе водоподготовки при перекачивании более вязких растворов усложнится работа всего оборудования и, прежде всего, насосов-дозаторов.

Список литературы

промышленный вода осветление реагент

1. Лаптев А.Г., Сергеева Е.С. Водоподготовка и водоочистка в энергетике. Часть 1 // Вода: химия и экология. 2011. №3. С. 33-40.

2. Касимова Ф.И., Стефаненко В.К. К вопросу об энергосбережении при водоподготовке // Известия ЮФУ. Технические науки. 2010. №1 (102). С. 236-241.

3. Gray N.F. Water Technology. - Elsevier Science. 2010. 768 p.

4. Кофман В.Я. Напорная флотация в водоподготовке (обзор зарубежных изданий) // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. №. 5. С. 44-48.

5. Носырев М.А., Комляшев Р.Б., Вешняков А.В., Ильина С.И., Терпугов Г.В. Водоподготовка на химическом предприятии с использованием мембранных модулей неэквивалентного переноса // Успехи в химии и химической технологии. 2012. Т.26. №1 (130). С. 105-108.

6. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П. Особенности применения коагулянтов для очистки природных цветных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. №1. С. 9-15.

7. Музыченко О.В., Мандрик Т.С. Современные коагулянты // Вологдинские чтения. 2009. №76. С. 82-84.

8. Гречанков А.В., Платонов А.П., Ковчур С.Г., Ковчур А.С. Новые коагулянты и флокулянты в процессах водоподготовки // Вестник Витебского государственного технологического университета. 2012. №2 (23). С. 102-107.

9. Реагенты для питьевой воды - URL http://snf-group.ru/wp-content/uploads/2015/05/FLOQUAT-FLOPAM-reagentyi-dlya-pitevoi-vodyi.pdf (дата обращения 24.09.2016 г.).

Размещено на Allbest.ru