5. ХВО. 5. Химводоочистка 1 Основные положения воднохимического режима
 Скачать 385.5 Kb.
|
|
5.4 Установки химводоочистки 1. Химобессоливающая установка. Предварительная очистка воды осуществляется путем ее известкования и коагуляции. При этом, наряду с удалением коллоидных веществ, происходит снижение карбонатной (временной) жесткости, щелочности, содержания железа, кремнекислоты, окисляемости и величины сухого остатка. Эти процессы осуществляются в осветлителях. При обработке воды данным методом происходят следующие процессы: - декарбонизация воды за счет связывания известью свободной углекислоты с образованием трудно растворимого, выпадающего в осадок карбоната кальция - СаСО3. Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 ↓ + Н2О (5.4.1) - снижение щелочности и, соответственно, временной жесткости воды при введении извести в большем количестве, чем это необходимо для связывания свободной углекислоты. Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 → 2СаСО3↓ + 2Н2О (5.4.2) Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2 → Mg(ОН)2↓ + 2СаСО3↓ + 2Н2О (5.4.3) Как видно из приведенных уравнений, из воды удаляются ионы магния и кальция, содержащиеся в исходной воде, эквивалентные содержанию в них бикарбонат-иона. Образующиеся в процессе известкования воды карбонат кальция (СаСО3) и гидроксид магния Mg(ОН)2 выпадают в виде осадка (шлама). Для углубления эффекта декарбонизации и удаления других примесей в обрабатываемую воду наряду с известью дозируют коагулянт – сернокислое железо FeSO4. При вводе в умягченную в осветлителе воду сернокислого железа в результате гидролиза образуются положительно заряженные коллоидные частицы гидрата окиси железа. Содержащиеся в воде коллоидные частицы с отрицательными зарядами и вновь образовавшиеся коллоидные частицы коагулятора с положительными зарядами притягиваются, взаимно разряжаются, укрупняются и в виде хлопьев отделяются от воды. Реакция образования гидрата окиси железа может быть изображена следующим образом: 4FeSO4 + 4Са(ОН)2 + О2 + 2Н2О → 4Fe(ОН)3↓ + 4СаSO4 (5.4.4) или 4Fe2+ + 8OH– + О2 + 2Н2О → 4Fe(ОН)3↓ (5.4.5) Образовавшиеся хлопья гидроокиси железа захватывают механические примеси из воды и мелкие частицы осадка, образовавшегося при известковании воды. Таким образом, в воде снижается содержание коллоидных и органических веществ. Совместное известкование и коагуляция обеспечивают наилучший эффект протекания процессов, т.к. Са(ОН)2 является поставщиком гидроксил-ионов, необходимых для гидролиза FeSO4. В свою очередь, при удалении коллоидных веществ в процессе коагуляции создаются благоприятные условия для роста кристаллов СаСО3 и Mg(ОН)2. | |||||||||||||||||
| | | | | | | ДП 1-43 01 05.08.61.06 | Лист | ||||||||||
| | | | | | | 86 | |||||||||||
| | Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||||||||||||
| | При коагуляции воды сернокислым железом, совмещаемой с известкованием происходит увеличение кальциевой некарбонатной (постоянной) жесткости воды и содержания сульфатов. Поэтому при эксплуатации предочистки следует поддерживать те минимальные дозы извести и коагулянта, при которых достигается необходимое качество известкованно-коагулированной воды и необходимые свойства шлама. Обычно достаточна доза коагулянта в пределах 0,2 ÷ 0,5 мг-экв/л. Качество обработанной в осветлителе воды определяется по следующим показателям: - жесткость; - щелочность общая и гидратная; - рН; - содержание взвеси (прозрачность). Для контроля работы осветлителя в исходной и известкованно-коагулированной воде дополнительно определяются: - содержание железа; - содержание кремнекислоты; - окисляемость. Основные факторы, влияющие на процесс обработки воды известью и коагулянтом. На протекание процесса обработки исходной воды известкованием и коагуляцией влияют следующие факторы: качество исходной воды, ее температура, использование ранее выпавшего шлама в качестве контактной среды, применение флокулянта, стабильность дозирования реагентов, стабильность расхода воды, подаваемой в осветлитель, степень удаления воздуха в воздухоотделителе. Высокое солесодержание исходной воды благоприятно для коагуляции коллоидных примесей. Плохая коагулируемость воды может объясняться особыми свойствами содержащихся в воде коллоидных примесей и загрязнением воды промышленными или бытовыми стоками. Для вод с высокой окисляемостью в отдельных случаях для коагуляции требуется повышенная доза коагулянта. В воде многих поверхностных источников в период паводка резко снижается щелочность и одновременно увеличиваются содержание взвесей и кремнекислоты (в т.ч. нереакционноспособной), окисляемость и цветность. Чтобы при этом сохранить требуемый эффект очистки воды, бывает необходимым изменение дозы реагентов. В результате состав и свойства образующегося осадка существенно изменяются. При подогреве обрабатываемой воды ускоряются процессы химического взаимодействия и кристаллизации образующихся веществ, улучшаются условия выделения осадка из-за уменьшения вязкости воды. Вследствие этого интенсифицируются процессы обработки воды, что позволяет уменьшить расчетную длительность пребывания воды в осветлителе и увеличить допустимую скорость движения воды через него. Оптимальная температура воды находится в пределах от 30 до 40ºС и уточняется в процессе наладки. Увеличение температуры способствует более эффективному умягчению воды. Температура обрабатываемой воды должна быть стабильной – колебания ее проводят к возникновению температурных потоков в осветлителе и ухудшению результатов осветления воды. | ||||||||||||||||
| | | | | | | ДП 1-43 01 05.08.61.06 | Лист | ||||||||||
| | | | | | | 87 | |||||||||||
| | Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||||||||||||
| | Обязательным приемом интенсификации процесса является использование ранее выпавшего шлама (осадка) в качестве контактной среды. Движущаяся снизу вверх вода поддерживает частицы шлама во взвешенном состоянии и контактирует с их поверхностью. Образующиеся при обработке воды трудно-растворимые вещества выделяются, в основном, не в объеме воды, а откладываются на поверхности частиц шлама. Для того чтобы улучшить технологические свойства шлама, рекомендуется в дополнение к извести и коагулянту вводить в обрабатываемую воду флокулянт. В качестве флокулянтов может быть использованы полиакриламид (ПАА) или импортные флокулянты. Механизм действия флокулянта заключается в том, что молекулы этого полимера адсорбируют различные микрочастицы, содержащиеся в воде и образующиеся в процессе известкования и коагуляции. Применение флокулянта обычно позволяет улучшить осветление воды, но не углубляет эффекта удаления других примесей. Обычная доза флокулянта в пересчете на 100%-ный продукт составляет 0,2-1,0 мг/л. Флокулянт обычно вводят по ходу воды позже извести и коагулянта или осуществляют совместный ввод раствора коагулянта и флокулянта. Одним из важнейших факторов протекания процессов предварительной очистки воды в осветлителе является стабильность дозирования реагентов. Попеременная подача извести то с избытком, то с недостатком недопустима: известкованная вода оказывается при этом нестабильной, так как в ней продолжается процесс снижения жесткости и возникает опасность образования карбонатных отложений на фильтрующем материале механических фильтров. Недопустимо нарушение в работе воздухоотделителя, т.к. оставшиеся в воде пузырьки воздуха налипают на частички шлама, делают их более легкими, что приводит к выносу шлама из осветлителя. Обработанная в осветлителе вода даже при нормальной его работе содержит определенное количество механических примесей, находящихся в форме взвешенных различной степени дисперсности частиц. В моменты нарушения режимов работы осветлителя количество примесей резко возрастает за счет выносимого шлама. Для удаления взвесей шлама, попадающих в известкованно-коагулированную воду, производится фильтрация ее через механические фильтры, загруженные дробленым антрацитом. Содержащиеся в осветленной воде взвешенные вещества при движении через фильтрующий материал задерживаются им, и вода осветляется. Извлечение механических примесей из воды вследствие их прилипания к зернам фильтрующего материала происходит под действием сил адгезии. Осадок, накапливающийся в фильтрующем слое, имеет непрочную структуру и под влиянием гидродинамических сил потока разрушается, некоторая часть ранее прилипших частиц отрывается от зерен в виде мелких частиц и переносится в последующие слои загрузки. С течением времени, по мере накопления осадка в фильтрующем слое роль его верхних слоев уменьшается, и после предельного насыщения они перестают осветлять воду. При этом усиливается загрязнение последующего слоя и т.д. Когда вся толщина загрузки окажется недостаточной для обеспечения требуемой полноты осветления воды, концентрация взвеси в фильтрате будет быстро возрастать. Вода при движении через фильтрующий материал преодолевает сопротивление, возникающее в результате трения ее о поверхность зерен фильтрующего материала, что характеризуется так называемой величиной потери напора. | ||||||||||||||||
| | | | | | | ДП 1-43 01 05.08.61.06 | Лист | ||||||||||
| | | | | | | 88 | |||||||||||
| | Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||||||||||||
| | Поэтому поступающая на фильтр вода должна иметь давление, превышающее потерю напора в фильтре. Потеря напора в фильтре является основным показателем его работы и зависит от следующих факторов: - крупности фильтрующего материала; - высоты слоя фильтрующего материала; - скорости фильтрования; - степени загрязнения фильтрующего материала. Величина потери напора, вызываемая первыми тремя факторами, для фильтра практически постоянна. Что же касается степени загрязнения фильтрующего материала, то она непрерывно возрастает по мере работы фильтра и соответственно вызывает рост потери напора воды в фильтре. Когда величина потери напора воды в механическом фильтре достигает максимально допустимого (резко снижается производительность фильтра) в данных условиях значения, фильтрование воды прекращают и приступают к удалению задержанных фильтрующим материалом взвешенных веществ. Это осуществляется путем промывки фильтра обратным потоком воды или смесью воздуха и воды. При этом фильтрующий материал приходит во взвешенное состояние, загрузка расширяется и ее поверхность, которую она занимала в процессе фильтрования, приближается к кромке верхнего распределительного устройства. Находясь во взвешенном состоянии, отдельные зерна загрузки непрерывно соударяются друг с другом, в результате чего загрязнения, налипшие на них, оттираются и потоком промывочной воды выводятся из фильтра. Фильтр промывается до тех пор, пока промывочная вода не станет прозрачной. Промывка фильтров является вспомогательным процессом, однако, она может оказать решающее значение на нормальный режим работы фильтров. Спуск водяной подушки перед промывкой служит дополнительной мерой интенсификации процесса промывки. После окончания промывки перед включением механического фильтра в работу следует провести операцию доотмывки в дренаж, необходимую для уплотнения фильтрующего материала с целью получения требуемой прозрачности выходящей из фильтра воды. Отключение механических фильтров на взрыхляющую промывку производится после пропуска через них определенного количества воды либо при достижении перепада давления на фильтре определенной величины. Это связано с тем, что предельные потери напора на фильтре после пропуска значительного количества известкованно-коагулированной воды возникают за счет снижения пропускной способности фильтра в результате загрязнения и уплотнения фильтрующего материала. При одновременной работе нескольких механических фильтров давление на входе и выходе из них уравнивается, поэтому отключение фильтров на взрыхление необходимо производить по снижению расхода по сравнению с расходом на других работающих фильтрах. Продолжительность рабочего цикла фильтра будет тем больше, чем больше при прочих равных условиях он способен задерживать взвешенных веществ. Эту способность называют грязеемкостью фильтра и выражают количеством задержанных в течение рабочего цикла фильтра взвешенных веществ в килограммах, отнесенных | ||||||||||||||||
| | | | | | | ДП 1-43 01 05.08.61.06 | Лист | ||||||||||
| | | | | | | 89 | |||||||||||
| | Изм. | Лист | № докум. | Подпись | Дата | ||||||||||||
| | к одному кубическому метру загруженного фильтрующего материала (кг/м3) или к одному квадратному метру площади фильтрования. Фильтрующий материал является основным рабочим элементом фильтра, поэтому правильный выбор его параметров имеет первостепенное значение для нормальной работы фильтра. Основными технологическими требованиями к фильтрующему материалу механических фильтров являются: необходимый фракционный состав, определенная степень однородности зерен, механическая прочность, химическая стойкость по отношению к фильтруемой воде. Степень однородности размеров зерен фильтрующей загрузки и ее фракционный состав существенно влияют на работу фильтра. Использование более крупного фильтрующего материала, чем это предусмотрено, влечет за собой снижение качества фильтрата, использование более мелкого вызывает уменьшение фильтроцикла и перерасход промывочной воды. Использование фильтрующего материала с большей степенью неоднородности по величине зерен ухудшает условия их промывки, так как вынос мелких фракций начнется раньше, чем придет в движение основная масса зерен загрузки. Снижение интенсивности промывки с целью прекращения выноса мелких фракций приведет к ухудшению степени промывки более крупного фильтрующего материала. Кроме ухудшения условий промывки загрузки, применение неоднородного фильтрующего материала вызывает ухудшение условий фильтрования из-за образования поверхностной фильтрующей пленки. Важным показателем качества фильтрующего материала является его механическая прочность. При истирании и измельчении материала происходит повышение гидравлического сопротивления верхнего слоя фильтрующей загрузки из-за забивания мелочью в результате выноса измельченных зерен нижних слоев в верхние с промывочной водой. Механическую прочность фильтрующего материала оценивают двумя показателями: истираемостью (т.е. процентом износа материала вследствие взаимного трения зерен во время промывок) и измельчаемостью (процентом износа вследствие растрескивания зерен). Важным требованием, предъявляемым к качеству фильтрующего материала, является его химическая стойкость по отношению к фильтруемой воде, т.е. способностью не выделять в очищаемую воду вещества, ухудшающие условия работы ионитовых фильтров. Фильтрующий материал считается химически стойким, если он дает прирост сухого остатка не более 10 мг/м3, окисляемости – не более 8 мг/м3 и кремнекислоты – не более 2мг/м3. Наиболее распространенным фильтрующим материалом для механических фильтров электростанций является дробленый антрацит или гидроантрацит. Размер зерен антрацита, загружаемого в механические фильтры, должен быть 0,8÷1,6 мм. При загрузке более крупных фракций (более 1,6 мм) процесс осветления воды на механических фильтрах ухудшается за счет проскока частичек шлама через слой антрацита. Удаление катионов и анионов производится с помощью ионообменных материалов. Удаление растворенных газов (СО2) производится путем декарбонизации воды. Удаление из воды истинно-растворенных примесей (катионов и анионов) осуществляется путем фильтрования воды через материал, способный обменивать часть своих ионов на ионы, растворенные в воде. Такие зернистые материалы называют ионитами или ионообменными материалами. | ||||||||||||||||
| | | | | | | ДП 1-43 01 05.08.61.06 | | ||||||||||