Хранение реагентов и снабжающие системы

Растворитель для дозаторов сухих реагентов не похож на дозатор, который может простым регулированием и изменением скорости увеличивать производительность десятикратно. Растворитель должен быть предназначен для работы, которая будет выполняться. Растворитель, соответствующий расходу 10 фунтов/час (4,54 кг/ч) не подходит для растворения при расходе 100 фунтов/час (45,4 кг/ч).

 Производительность растворителя  основывается на продолжительности  пребывания воды, которое зависит  от смачиваемости или растворимости  реагента. Поэтому растворитель должны быть достаточно большим для обеспечения необходимой задержки реагента и воды при подаче максимальной дозы.

Подающие системы газов. Подающие системы газов механически и операционно просты. Газ можно подавать под давлением, под вакуумом, или непосредственной подачей. Также они могут быть разбавлены и поданы как раствор. Поэтому газовые дозаторы могут классифицироваться как подача раствора или непосредственная подача. Дозаторы вакуумного типа подачи раствора обычно используются в хлорировании и в дехлорировании с применением двуокиси серы. В хлорировании газообразный хлор измеряется под вакуумом и смешивается с водой в инжекторе, чтобы получить раствор хлорной воды. Поток газообразного хлора автоматически перекрывается при потере вакуума, остановке напорного трубопровода или потерях давления. Оборудование для непосредственной или “сухой подачи” применяется редко. Этот тип оборудования почти такой же, как тип подачи раствора, за исключением того, что нет устройства для получения и впрыскивания водного раствора. Газ по трубопроводам подается непосредственно в обрабатываемую воду. То же самое оборудование используется для контроля, удаления и измерения газа.

Требования системы подачи для распространенных реагентов

Алюминий. Сухой алюминий должен стать раствором до подачи на очистное сооружение. Баки - растворители должны быть изготовлены из стойких к коррозии материалов и правильных размеров для получения желаемой концентрации раствора. Самая оптимальная концентрация раствора – 0,5 фунтов (0,23 кг) алюминия на 1 галлон (0,06 кг/л) воды, или 6% раствор. Баки-растворители должны быть предназначены для минимальной продолжительности пребывания воды в нем 5 минут при подаче максимального расхода.

 Растворители должны  оборудоваться водоизмерителями  и мешалками для контроля за водо-алюминевой смесью. В большинстве случаев подается жидкий алюминий, поскольку он выпускается в стандартном 50% растворе.

Обычно, раствор алюминия подается насосами - дозаторами с положительной высотой всасывания. Стандартно, разбавляющая вода подводится к напорному трубопроводу насоса, подающего алюминий, для предотвращения закупоривания линии и помощи при смешивании. Выпуск из насосов может контролироваться автоматически датчиками потока или пропорционально расходу станции.

Двуокись углерода. Отходящие газы от местных печей, типа перекальцинирования или сжигания мусора, использовались как источник двуокиси углерода. Подающие системы для отходящих газов включают простое расположение клапанов для изменения количества впускаемого газа к всасывающей стороне компрессоров постоянного давления. Выпуск излишнего количества газа может регулироваться клапанами на всасывающей линии компрессора. Компрессор подает газы к точке применения. Генераторы давления и погружные газовые горелки регулируются клапанами на линиях подачи топлива или воздуха. Производство двуокиси углерода завершается сгоранием топливно (природного газа)- воздушной смеси под водой. Такие системы наиболее трудны для контроля, требуют внимания оператора и продолжительности обслуживания, по сравнению с системами, использующими жидкий CO2.

Коммерческая жидкая двуокись углерода используется чаще из-за высокой чистоты, простоты и диапазона дозирующего оборудования, легкости контроля и менее дорогостоящих систем трубопроводов. После испарения, двуокись углерода с соответствующим измерением и снижением давления можно подавать прямо в точку применения как газ. Герметичное дозирование газа затруднительно вследствии высоких характеристик адиабатного расширения газа. Также, непосредственная  подача требует чрезвычайно мелких пузырьков, для обеспечения растворения газа, что в свою очередь может привести к проблемам. Следовательно, предпочтительными являются подающие вакуумные устройства растворного типа. Такие подающие механизмы включают устройства безопасности и органы управления в компактном корпусе приборной панели, со строительными материалами, соответствующими обслуживанию двуокиси углерода. Поглощение двуокиси углерода в инжекторе водоснабжения приближается к 100% при соотношении 1 фунта (2,2 кг) газа к 60 галлонам (0,002 кг/л) воды.

Хлор. Атомарный хлор - это ядовитый желто-зеленый газ при нормальной температуре и давлении. Газ хранится в сжиженном виде под давлением в специальных стальных емкостях, и испаряется из жидкого состояния или непосредственно (прямо), или в нагреваемых испарителях. Дозаторы газообразного хлора делятся на два типа: непосредственная подача и подача раствора.

Прямые или дозаторы сухой подачи газа подают газообразный хлор под давлением прямо в точку применения. Хлораторы непосредственной подачи менее безопасны, чем хлораторы подачи раствора, и применяются там, где нет в наличии водопровода для работы инжектора. В устройствах вакуумного типа, подающих раствор, газообразный хлор все время поддерживается под вакуумом специальным оборудованием. Вакуум создается водой, перекачиваемой через инжектор или насос, для транспортировки хлора от системы снабжения через дозирующее устройство к инжектору или насосу. Газообразный хлор смешивается с водой в инжекторе, а затем хлорная вода подается к точке применения. В дозаторе вакуум управляет работой впускного клапана так, чтобы хлор не подавался, если не установлен достаточный вакуум специальным оборудованием. Этот тип дозатора наиболее распространен, так как гарантирована его безопасная работа. Здесь используется прямое индикационное измерение и подача хлора автоматически прекращается при утечке вакуума, остановке линий или потерях давления.

Двуокись хлора. Двуокись хлора - это зеленовато-желтый газ, неустойчивый и при определенных условиях взрывоопасный. Его нельзя хранить в контейнерах из-за его взрывоопасности, а следует дозировать сразу же после получения на месте. Несмотря на то, что двуокись хлора быстро растворяется в воде, он не вступает в реакцию с водой, как это делает хлор. Двуокись хлора легко удаляется из водного раствора при пропускании через него небольшого количества воздуха. Водные растворы двуокиси хлора также подвергаются в некоторой степени фоторазложению. Двуокись хлора производится путем окисления хлористого натрия хлором (либо газообразным хлором, либо гипохлоритом) при рН=4 и менее. Это означает, что хлоратор должен обеспечивать подачу раствора с концентрацией более чем 500 мг/л. Поскольку верхний предел концентрации раствора не должен превышать 3500 мг/л, для предотвращения прорыва молекулярного хлора в точке использования, рабочий диапазон при получении двуокиси хлора около 7:1. Дозаторы могут работать пропорционально потоку с диапазонами до 20:1 и 100:1 при сложной схеме регулируюшей системы.

Хлорид железа. Хлорид железа всегда подается в виде жидкости с концентрацией 20 - 45% FeCl3. Когда соль железа (типа хлористого железа) используется для коагуляции в мягкой воде, требуется небольшое количество основания (такого как гидроксид натрияили известь) для нейтрализации кислотности от солей сильной кислоты.

 Разбавление раствора  хлорида железа необходимо из-за его склонности к гидролизу. Хлорид железа может перемещаться из подземных резервуаров в расходные емкости гуммированными центробежными самовсасывающими насосами с тефлоновой подвижной и неподвижной изоляцией. Ротаметры со стеклянными трубками не применяются, так как хлорид железа способен к окрашиванию и отложению (наростанию). Для подачи хлорида железа в дозаторах с вращающимся колесом и в диафрагменных насосах-дозаторах используется гуммированная сталь и пластмасса.

Сульфат железа (11). Подаваемый раствор, как правило, готовится в соотношении воды-к-реагенту от 2:1 до 8:1. Обычное соотношение 4:1, при продолжительности пребывания раствора в баке-растворителе 20 минут. Не следует разбавлять раствор сернокислого железа (11) до концентрации менее 1%, чтобы предотвратить гидролиз и осаждение гидроксида железа. Необходимое оборудование для подачи сухого сульфата железа подобно тому, что используется для сухих реагентов, содержащих алюминий, за исключением того, что ленточные дозаторы используются редко, из - за их открытого типа конструкции. Закрытая конструкция, которая используется в объемных и ненагружаемых дозаторах, обычно минимально подвергается действию компонентов испарения, и таким образом снижает техническое обслуживание. Растворители должны обеспечиваться водоструйными съемниками пара, для защиты механизмов и оператора.

Сульфат железа (111). Гранулированный вид этого реагента является предпочтительным, может применяться для его подачи и объемное и весовое подающее оборудование. Оптимальное соотношение реагента к воде при непрерывном растворении 0,5 фунтов/галлон, или 6%, с продолжительностью пребывания воды в растворителе 5 мин. В растворителях должны предусматриваться механические мешалки для полного растворения.

Перикись водорода. Перикись водорода приобретается у поставщиков и имеется в наличии в следующих концентрациях: 35%, 50%, 75%. Перевозится в емкостях или цилиндрах железнодорожными или автоцистернами. Может храниться на складе, но быстро портится при загрязнении. Хранится обычно в полиэтиленовых барабанах или резервуарах. Перикись водорода добавляется в воду насосами - дозаторами, изготовленными из стойких к перикиси водорода материалов. Удельный вес 50% раствора перикиси водорода  составляет 1,39 кг/м3. Допустимые материалы для труб включают нержавеющую сталь марки 316, полиэтилен, тефлон. Уплотнители для труб должны быть тефлоновыми.

Известь. Хотя известь входит во многие формы, наиболее часто используется  негашеная и гашеная известь для коагуляции и умягчении. Негашеная известь почти полностью состоит из оксида кальция (на 70 - 96%). Кальцинированная негашеная известь содержит более чем 88% оксида кальция и менее чем 5% оксида магния, в то время как доломитовая известь может содержать до 40% оксида магния.

 Негашеная известь  почти полностью состоит из  оксида кальция и сначала должна быть переведена в гидрированную форму (Ca(OH)2). Гидротированная или гашеная известь -  порошок, получаемый добавлением достаточного количества воды к негашеной извести. Гашеная известь нуждается только в достаточном количестве воды, для получения известкового молока. Увлажнители или растворители обычно проектируются на продолжительность пребывания 0,5 фунт/галлон (0,06 кг/л) водной или 6% гидросмеси 5 минут, при подаче максимального расхода. Гашеная известь часто используется при максимальном расходе не менее, чем 250 фунтов/час (110 кг/ч). Разбавление не так важно во время подачи, поэтому нет необходимости контролировать количество воды, используемой при подаче. Гидравлические сопла необходимо применять для перемешивания в увлажняющих камерах, но они должны быть правильного размера для сохранения давления в водопроводе.

Известь никогда не подается в виде раствора из-за ее низкой растворимости в воде. Также, негашеная и гашеная известь обычно не добавляются прямо в воду в сухом виде по следующим причинам:

• легко транспортируется в виде гидросмеси (пульпы);
• известковое молоко лучше смешивается с водой, чем сухая известь;
• увлажнение извести в дозаторе с быстрым перемешиванием обеспечивает увлажнение всех частиц и предотвращает их осаждение.

Основные компоненты (части) системы снабжения извести (изображены на рис. 24-16) включают бункер для хранения, дозатор сухой извести, гаситель извести, резервуар для хранения гидросмеси, дозатор известкового молока. Резервуар для гидросмеси обычно необходим только, когда точка применения находится достаточно далеко. Дозаторы негашеной извести должны быть приводно -ременного или не нагружаемого весового типа, так как плотность извести сильно изменяется. Подающее оборудование обычно имеет регулируемый диапазон подачи не менее 20:1, соответствующий рабочему диапазону гасителя.

Существует два основных типа гасителей извести: гаситель пастообразного молока или типа “глиномялка” (рис24-17) и гаситель задерживающего типа (рис.24-18). В гасители пастообразного типа добавляется вода, которая требуется для поддержания необходимой вязкости смешивания так, чтобы вязкость определяла рабочее время задержки в гасителе. В гаситель задерживающего типа вода добавляется для достижения желаемого соотношения с известью так, чтобы время реакции регулировалось скоростью подачи извести. Этот тип позволяет получить известковое молоко с содержанием Са(ОН)2 -10%, в то время как пастообразный тип – пасту с содержанием Са(ОН)2 -36%. Другие различия между двумя гасителями в том, что гаситель задерживающего типаработает с более высоким соотношением вода:известь, более низкой температурой и более длинным временем удерживания. Для любого типа гасителя требуются съемники пара в дозаторах, так как гашение извести происходит с выделением тепла при гидротировании CaO в Са(ОН)2.  Гасители извести показаны на рис. 24-19а и 24-19б.

 Требуемое время гашения  изменяется в зависимости от  вида извести. Для быстро гасимой  извести требуется 3-5 минут, а для низкокачественной извести может требоваться до 60 минут и внешний источник тепла, такой как горячая вода или пар. Перед выбором гасителя, желательно определить для используемой извести время гашения, наилучшую начальную температуру воды, оптимальное соотношение вода: известь. Больше информации о хранении, обработке и использовании извести может находиться в источнике 8.

Хлорид полиалюминия. Хлорид полиалюминия (РАСl) - прозрачная бледно- желтая жидкость, иногда применяемая вместо алюминия для целей коагуляции. Он может храниться в цилиндрах, передвижных бункерах или наливных резервуарах. Для подачи реагента обычно используются диафрагменные насосы - дозаторы. Некоторые поставщики утверждают, что РАСl может подаваться на целых 30% меньше, чем алюминия. Удельный вес реагента находится в диапазоне от 1,1 до 1,4.

Озон. Озон производится в коммерческих целях подачей электрического разряда в кислородсодержащем газе. Подаваемый газ, который может быть воздухом, чистым кислородом или воздухом, обогащенным кислородом, проходит между электродами, отделенные изолирующим материалом. Высокое напряжение до 20,000 вольт подается к электроду высокого напряжения. Озоновая молекула, состоящая из трех атомов кислорода, является очень неустойчивой и одиним из самых  мощных известных окислителей (см главу 19).