Хранение реагентов и снабжающие системы

Хранение реагентов и снабжающие системы.

 

Введение.

Важность проектирования систем химреагентов в сооружениях обработки воды не может быть недооценена. Хотя системы реагентов составляют относительно малую часть от капитальных затрат на строительство очистных сооружений, однако они обычно составляют большую часть ежегодных затрат на обслуживание и содержание. Правильное проектирование данных систем может сократить эксплуатационные затраты и улучшить эффективность очистки. В этой главе описываются отдельные проектные решения для жидких, твердых и газообразных реагентов. Рассматриваются группы реагентов,используемых в отдельных процессах обработки воды, а также в каждой группе регистрируются реагенты и их физические характеристики. Приведено логическое обоснование выбора отдельных реагентов . Анализируются важные проектные решения для каждого класса системы реагентов, которые включают в себя выбор формы реагента, доставку, хранение, снабжение, метод транспортировки и меры безопастности.

 

Выбор реагентов.

 

Функции реагентов.

 

Реагенты используются для коагуляции и как «помощники» коагуляции, для умягчения, контроля запаха и вкуса, дезинфекции, дехлорирования, фторирования, регулирования содержания фтора, регулирования pH, контроля коррозии, удаления некоторых компонентов, т.к. железо, марганец и тяжелые металлы. Каждая из этой функциональной классификации содержит множество реагентов, которые могут использоваться в одном процессе, и в некоторых случаях реагенты используются более чем в одном процессе. В таблице 24-1 описаны реагенты в пределах различных процессов.

 

Коагулянты. В большинстве случаев, для очистки воды требуется использование коагулянтов, кроме грунтовых вод. Сульфат алюминия – наиболее широко используемый коагулянт. Он применяется в гранулированном, порошкообразном или жидком виде и может быть отгружен в сухом виде насыпью или в 100-пудовых (45,5 кг) мешках,и в емкостях – в жидком состоянии. Однако могут использоваться соответственно другие коагулянты, которые приведены в таблице 24-1.

 Например, сырая вода с высоким содержанием магния требует применения извести, для получения гидроксида магния, который выпадает в осадок. Тяжелые металлы эффективно удаляются при высоком pH (результирующая величина при применении извести).

 

«Помощники» коагулянтов (флакулянты). В некоторых случаях требуется помощь для эффективного прцесса коагуляции. Бентонит используется для воды с низкой мутностью в осветлителях с восходящим потоком жидкости. Бентонитовая глина является ядром для формирования хлопьев, которые быстро оседают. Микрочастички песка также используются в качестве флакулянта в процессе осаждения. Этот процесс называется актифло ( описан далее в тексте). Карбонат кальция используется для образования ядер во флокулах гидроксида алюминия и железа, для ускорения процесса осаждения. Широко применяются органические и полимерные флокулянты. Они бывают естественного и искусственного ( синтетического ) происхождения. В главе 10 описаны различные типы полимеров, применяемых в различных процессах. Полимеры подаются в твердой или жидкой формах ( привозятся насыпью или в 50-пудовых (22,7 кг.) емкостях).

Силикат натрия плюс активированный кремнезем используется в качестве флокулянта для уплотнения хлопьев сквозь ионные и электронные связи.

 

Умягчение. Умягчение может выполняться либо ионным обменом, либо известково-содовым методом. Каждый процесс требует различных реагентов. При ионном обмене смолистую загрузку обычно регенерируют хлоридом натрия, как описано в главе 18. Известково-содовый метод требует применения гидроксида или оксида кальция и карбоната натрия; углекислота или серная кислота требуется для последующего регулирования pH. Эти методы описаны в главе 13.

 

Вкус и запах. Наиболее прстые реагенты, применяемые для удаления вкусов и запахов – порошкообразный или гранулированный активированный уголь. Для скачкообразных или редких проявлений вкуса и запаха применяются окисляющие реагенты такие как: перманганат калия, озон, хлор, пероксид и двуокись хлора. См. главу 19 для детельного обзора контроля вкуса и запаха.

 

Дезинфицирующие реагенты. Хлор – основной дезинфицирующий реагент, хотя ультрафиолетовое излучение, озон, пероксид, монохлорамин и двуокись хлора также используется. Бромид йода и перманганат калия применяются в особых случаях. Более детально см. главу 11.

 

Дехлорирующие реагенты. Материалы используемые для дехлорирования воды включают в себя гранулированный или порошкообразный активированный уголь, перекись водорода, тиосульфат натрия и соединения четырехволентной серы, такие как двуокись серы (SO2 ), бисульфат натрия (NaHSO3 ), сульфат натрия (Na2SO3 ), пентаоксодисульфат натрия (Na2S2O5), тиосульфат кальция и витамин C. Двуокись серы применяется в газообразном виде; храниться и дозируется как хлор.

 

Фторирование. Фтор добавляют в питьевую воду для уменьшения проявления кариеса среди детей. Правильная дозировка полезна, но превышение дозы может нанести вред зубам. Оптимальная концентрация фтора изменяется в зависимости от температуры воздуха, как показано в таблице 24-2, потому что в теплую погоду люди пьют больше. Плавиковый шпат и фторид кальция – торговые компоненты обычно используемые в обработке воды. Кремнефторид натрия чаще используется для фторирования воды в системах городского водоснабжения, в то время как фторид натрия используется реже из-за высокой стоимости. Кремнефтористый аммоний и кремнефтористоводородная кислота также могут быть использованы для фторирования. Более детально показано в главе 20.

 

Уменьшение содержания фтора. Так как соединения фтора присутствуют в окружающей среде (13 место среди элементов), сырая вода может содержать фтор в большом количестве. Излишки концентрации фтора могут вызывать почернение и разрушение зубов. Применяется несколько видов реагентов для уменьшения содержания фтора, в том числе производимых с коммерческими целями, такие как флюорекс и фторуглерод, а также оксид магния и активированный глинозем. Процесс дефторирования описан в главе 20.

 

Регулирование pH. Может быть несколько точек (мест) в процессе обработки воды, где должно регулироваться pH. Используются несколько кислот и оснований в зависимости от желаемого конечного эффекта. Наиболее часто используемые реагенты приведены в таблице 24-1.

 

Удаление железа и марганца. Железо и марганец удаляются из воды, если их концентрация превышает 0,3 мг/л. Несмотря на то, что железо и марганец не вредны для здоровья, они являются причиной окрашивания воды и проблем со вкусом. Эти компоненты удаляются при помощи окисления, образования осадка и фильтрации. Используется хлор, двуокись хлора, озон или перманганат калия. Небольшое количество (около 1 мг/л) может быть удалено при помощи гексаметафосфата натрия. Более детально указано в главе 14.

 

Контроль коррозии. Перед окончанием процессов обработки воды и перед подачей в распределительную систему, вода не должна быть коррозионной. Коррозионная вода является причиной дорогостоящиих проблем как в системе хранения и распределения, так и для индивидуальных потребителей. Известь, кальцинированная сода, гидроксид натрия, гексаметафосфат натрия и триполифосфат натрия используется для уменьшения коррозионных свойств воды.

 

Контроль за цветением воды в резервуарах обычно достигается добавлением сульфата меди в воду ( см.главу 8 ).

Многие реагенты не совместимы друг с другом и большое внимание необходимо уделять на недопущение вступления их в контакт. Когда реагенты не совместимы, они разделяются и находятся либо в разных зданиях, либо в крайнем случае на обособленных площадках. В таблице 24-3 приведены наиболее часто применяемые реагенты, а также их совместимость (крестиком отмечена несовместимость).

 

Качество сырой воды. Есть много соображений в выборе специальных реагентов, которые будут использоваться в процессах обработки воды, одним из важных существующих пунктов является качество сырой воды. Исходная вода сначала должна быть исследована для определения необходимого уровня и типа очистки. Важно рассмотреть эффективность каждого реагента, опираясь на опыт и результаты эксплуатации других очистных сооружений, с похожим качеством исходной воды. Однако, необходимо прявлять осторожность, когда используются данные других очистных станций. Проектировщик не должен предполагать, что отдельные реагенты, используемые на одних очистных станциях дадут идентичный результат на других станциях. Эффективность каждого реагента изменяется в зависимости от различного применения и эксплуатационных режимов. Лабораторные и/или экспериментальные испытания могут использоваться, чтобы спрогнозировать эффективность реагента для данного применения. Цели лабораторных изучений обычно: (1) определить какие дозы реагента необходимы, чтобы получить желаемые результаты; (2) получить данные для проектирования и данные о работе оборудования. После того, как реагенты, которые не удовлетворяют требованиям исключены, может быть сделано предварительное сравнение стоимости для оставшихся реагентов, чтобы определить, который должен получить дальнейшее рассмотрение. Также необходимо признать, что лабораторные и экспериментальные испытания не всегда точно прогнозируют дозы и условия работы в масштабе очистной станции.

 

Транспортирование и стоимость. Другими важными аспектоми при выборе реагентов являются его наличие в отдельной области, надежность поставки и стоимость. Мало преимуществв выборе реагента, который удовлетворял бы все требования процесса очистки воды, если реагента на данный момент нет в наличии. Основные затраты на транспортировку и подачу различных реагентов значительно изменяются в зависимости от характеристик подаваемых реагентов, формы (жидкой, твердой, газообразной), в которой реагент закуплен, и формы, в которой он в конечном счете используется в процессе очистки.

Транспортирование- значительная стоимость для некоторых поселений. Стоимость (в месте производства) обычно указывается изготовителем в центах или долларах за фунт, за 100 фунтов, или за тонну и изменяется согласно размера заказа. Это может быть цена «франко-вагоны» в пункте изготовления или на областном складе. Когда закуплена маленькая партия, пункт «франко-борт» важен, потому что изготовитель отправляет товар на склад оптом и по более низким ценам для выгоды покупателя. Пункт производства и отгрузки всегда должен ясно устанавливаться, так как затраты на транспортирование небольшого количества реагента может быть больше чем стоимость реагента, особенно при большом расстоянии перевозки.

Многие производители указывают цены «франко-борт» от пункта продажи, но также предоставляют покупателям информацию относительно ожидаемой стоимости транспортирования по железной дороге или грузовым автомобилем до пункта использования. Иногда производители также указывают «разрешенную грузоподъемность», которая означает, что они примут плату за провоз при отгрузке. В некоторых поставках важно сравнивать стоимость перевозки грузовым автомобилем к стоимости перевозки железнодорожным транспортом. Хотя расценка грузового автомобиля может быть выше, чем расценка на железнодорожный транспорт, так как материал будет взят от завода-изготовителя и поставлен к дверям завода грузовиком без дополнительной платы. С другой стороны, при транспортировке железнодорожным транспортом, стоимость дается из расчета до ближайшей станции назначения и будут дополнительные затраты на транспортирование материала от грузовой станции до завода. Расчет полной стоимости поставки должен учитывать эти факторы.

Чтобы избежать или минимизировать потенциальные проблемы в приобретении реагентов, прежде чем реагент будет выбран для применения на очистной станции, нужно войти в контакт с поставщиками определенных реагентов для выяснения деталей относительно его доступности. Желательно учытывать рыночные тенденции для реагентов очистной станции, чтобы предвидеть возможный дефицит или большое увеличение стоимости реагентов.

Некоторые реагенты следует производить на месте: озон, диоксид хлора, монохлорамин, пепекись водорода и гидрохлорит натрия.

 

Продолжительность хранения. Продолжительность хранения зависит от способности реагента сохранять свои свойства. Если срок хранения 6 месяцев, то экономически нецелесообразко закупать реагенты в больших количествах. Если же срок годности более одиного года, то экономически целесообразно закупать большое количество реагентов из-за скидок. При длительном хранении должно быть соответствующее оборудование для хранения. В зависимости от характеристик выбранного реагента, стоимость такого оборудования может быть существенным фактором в определении оптимального количества закупаемого реагента.

Достаточный запас реагента должен быть под рукой, чтобы покрыть ежедневные рабочие потребности, плюс дополнительное количество для покрытия времени между размещением, переупорядочиванием и получением материала.

 

Совместимость с существующей системой. При расширении существующих очистных сооружений, важно учитывать тип используемых в настоящее время реагентов, тип используемого в настоящее время оборудовая, тип оборудования, которое будет использоваться после расширения, и совместимость с другими процессами очистки. На очистных сооружениях могут применяться несколько процессов, таких как умягчение или удаление железа и марганца в добавлении к коагуляции и фильтрации. Выбранный реагент может добавить один или больше других процессов, для достижения первичной функции. Другое соображение – тип системы управления, которая может одобрить один реагент по отношению к другому.

 

Трудозатраты. Учитывается уровень обслуживания при хранении и дозировании реагентов. Обслуживание зависит от характеристик реагентов и от формы, в которой они закупаются, храняться и подаются. Например, обычно меньше трудозатрат требуется для реагента, который закуплен и подается а одной и тойже форме, в отличие от реагента, который куплен в сухой форме, растворяется для хранения и позже разбавляется для дозирования. Таблица 24-4 иллюстрирует трудозатраты на эксплуатацию и техническое обслуживание для некоторых реагентов, обычно используемых в качестве коагулянтов и флокулянтов. Эти трудозатраты включают разгрузку, хранение и эксплуатацию. Негашенная известь требует тоносительно высоких трудозатрат для того, чтобы погасить и подать в оборудование. Как показано в таблице 24-4, существуют различия в трудозатратах, и эти различия нужно учитывать при выборе реагентов. Стоимость обработки воды обсуждается в главе 32 и включает системы подачи реагентов.

 

Проектные решения

 

Общие положения. Конструкция систем обработки реагентов должна принимать во внимание тип и форму реагентов, в которой они будут подаваться. Это должно также учитывать методы поставки, хранения, смешивания и дозирования реагентов, а также транспортировку реагентов в конечную точку подачи. Проект должен заканчиваться эффективной обработкой реагентов от момента поставки и хранения до точки использования. Эксплуатация должна быть удобной и легкой, не создавая дополнительных трудностей для обслуживающего персонала. Конструкция подачи и обработки реагентов должна быть универсальной и позволять максимальную гибкости при эксплуатации. На очистной станции должно быть предусмотрено достаточное число точек для подачи реагентов, а заодно и для возможности контроля, позволяющих оператору изменять дозировки реагентов к этим точкам. Оборудование для дозировки реагентов должно иметь достаточную производительность, обеспечивающую достаточное увеличение ассортимента реагентов. Должно быть достаточное количество дозирующих устройств, чтобы конечное качество воды защитило здоровье потребителя даже при авариях. Дозирующие устройства и насосы должны работать в режиме не ниже чем 20% мощности подачи. При проектировании таких устройств, следует учитывать возможное расширение станции.