Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
За твердістю технічну воду класифікують так: дуже м'яка вода містить 0—1,5 мг-екв/л Ca2+ або Mg2+; м'яка— 1,5—3,0; середньої твердості — 3,0—6,0; тверда — 6,0—10,0; дужетверда — більш як 10.
Розрізняють три види твердості води: тимчасову, постійну і загальну.
Тимчасова (карбонатна або усувна) твердість зумовлена наявністю у воді Ca (НС03)2 і Mg (НС03)2, які при кип'ятінні води перетворюються в нерозчинні CaCO3 або-Mg2 (OH)2 CO3 і випадають в осад, який на посудині утворює накип:
Ca (НС03)2 = CaCO3 + H2O + CO2; 2Mg (НС03)2 = Mg2 (OH)2 CO3 + 3CO2 + H2O.
Утворення накипу на стінках котлів е дуже небезпечним і призводить до перевитрати палива при нагріванні води або виробленні пари.
Постійна твердість зумовлена наявністю у воді всіх інших (в основному хлоридів і сульфатів) солей кальцію і магнію. Тимчасова і постійна твердість разом утворюють загальну твердість.
Прозорість води визначається товщиною шару води в циліндрі, через який ще видно зображення позначки на дні циліндра. Прозорість води визначається візуально або за допомогою фотоелемента.
Окислюваність води зумовлюється наявністю у воді органічних речовин і визначається кількістю міліграмів KMnO4, що витрачаються на окислення при кип'ятінні протягом 10 хв з надлишком KMnO4, в 1 л води. В перерахунку на кисень вона не повинна перевищувати 3 мг/л.
Кислотність, або реакція води, характеризується концентрацією водневих іонів, або рН. Вода вважається нейтральною, коли рН = = 6,5 -і- 7,5; кислою, коли рН < 6,5 і лужною, коли рН > 7,5.
Реакція природних вод близька до нейтральної, а оборотних вод залежить від характеру виробництва. Залежно від призначення до якості води ставлять суворі вимоги, допустимі домішки регламентуються відповідними ГОСТами. Особливо жорсткі норми встановлено на вміст у питній воді As, Pb, F, Cu і Zn.
Згідно з санітарними вимогами, питна вода повинна бути безпечною з бактеріологічного боку. Загальна кількість бактерій в 1 мл води після 24-годинного вирощування при 37° C не повинна перевищувати 100, в тому числі кількість кишкових паличок в 1 л води не повинна бути більше трьох. Кількість завислих у воді твердих часточок визначається фільтруванням проби через стандартний фільтр і виражається в міліграмах на 1 л. Питна вода не повинна містити більш як 1—1,5 мг/л завислих часточок, а для великих міст—більш як 0,2 мг/л. До промислових вод іноді ставляться навіть більші вимоги щодо вмісту солей і газів, ніж до питної води. Надзвичайно високі вимоги ставляться до вмісту у воді O2 і CO2, особливо, коли воду використовують для котлів, які працюють під тиском. Твердість води при цьому не повинна перевищувати 0,01 мг-екв/л, вміст O2 — 0,03 мг/л, кремнієвої кислоти — 0,03 мг/л і загальний вміст солей 1—2 мг/л. Не більш як 0,2 мг/л солей може бути у воді, яка використовується у виробництві напівпровідників, люмінофорів тощо.
§ 2. МЕТОДИ ОЧИСТКИ ВОДИ
Промислова водопідготовка — це комплекс операцій і методів, які забезпечують очистку води, тобто видалення з неї шкідливих домішок, що перебувають у розчиненому, колоїдному і завислому стані у воді. Методи очистки води вибирають залежно від кількості і складу домішок у воді, а також від вимог, які ставляться до неї виробництвом. Основні операції водопідготовки полягають в очистці від завислих домішок відстоюванням, коагуляцією і фільтруванням, потім зм'якшенням, а в окремих випадках — знесолюванням, нейтралізацією, дегазацією^ _та^нездр_ажув^шням. Здебільшого на""водо-очисних станціях запроваджують комбіновані методи очистки.
Рис. 106. Схема водопровідної станції з очисними спорудами.
Насамперед позбуваються грубих завислих і змулених часточок відстоюванням води у спеціальних бетонованих відстійниках, через які вода проходІптГз невеликою швидкістю. Щоб прискорити відстоювання змулених та колоїдних часточок, вдаються до коагуляції. Більшість колоїдних часточок у воді (глина, кремнієва кислота, гу-міни) мають негативні заряди. Тому для коагуляції вибирають такі коагулянти, які у воді утворюють позитивно заряджені частинки: Al (OH)3 або Fe (OH)3 Внаслідок нейтралізації колоїдні часточки укрупнюються і осідають. Одночасно коагулянт реагує з солями, які
ЗУМОВЛЮЮТЬ ТИМЧаСОВу ТВерДІСТЬ, і ЗМеНШуЄ ЇХ КІЛЬКІСТЬ у ROTTi—
Ai2 (SO1),, + 3Ca (HCOg)2 = 3CaSO1 + 2Al (0H)3 + 6CO2.
Якщо у воді карбонатна твердість мала, то Al (OH)3 утворюється завдяки реакції гідролізу
Ai2 (SO4),, + 6H2O 2Al (0H)3 + 3H2SO4.
Одночасно з коагуляцією відбувається процес адсорбції на поверхні осаду органічних забарвлених речовин, внаслідок чого вода знебарвлюється. На рис. 106 наведено схему очистки води. Вода з водоймища / надходить у колодязь 2 і насосом З подається у змішувач 4, де обробляється коагулянтом, який подається з дозатора 5. Через розподільник ^вода з коагулянтом надходить у реакційну камеру 7. Внаслідок гідролізу в камері утворюються об'ємисті часточки Al (OH)3 або Fe (OH)3, які разом з домішками осідають у відстійнику 8. Вода з відстійника через напірний бак 9 надходить на фільтр 10 для освітлення. Із збірника 11 вода насосом 12 подається споживачам^ Для прискорення осідання великих пластівців і руйнування колоїдних структур застосовують флокулянти колоїдну кремнієву кислоту, крохмаль, поліакриламід, полівініловий спирт та ін. Витрата їх невелика — 1,5 мг/л. Флокулянти висаджують великі пластівці завдяки взаємодії міжмолекулярних сил і слабкого зв'язку пластівців з середовищем. Після коагуляції і відстоюв_ання вода надходить на фільтрування через піщані фільтри, де забруднюючі воду часточки осідають на поверхні фільтра і утворюють щільну плівку, здатну затримувати навіть мікроорганізми. Так, кількість кишкових паличок у воді після такого фільтрування зменшується на 70—80%.
