Промышленная водоподготовка

Министерство  образования и науки 
Российской Федерации 
Государственное образовательное учреждение 
Высшего профессионального образования 
«Тверской государственный технический университет» (ГОУ ВПО «ТГТУ»)

 

 

 

 

.

Реферат

на тему:

Промышленная  водоподготовка.

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 3 курса 
Факультета ХТ гр. БТ1003 
Андреева В.В.

 

 

 

Тверь 2012

 

Содержание.

Введение. 3

I. Использование воды. 4

II. Основные (традиционные) методы обработки воды. 8

III. Основные способы водоочистки 10

1. Осветление воды 10

2. Обеззараживание воды 11

3. Обеззараживание воды сильными окислителями. 12

4. Озонирование 12

5. Обеззараживание воды бактерицидными лучами. 13

IV. Специальные (дополнительные) методы улучшения качества воды. 13

1. Умягчение 14
2. Сорбция 14
3. Ультразвуковая обработка воды 15

V. Новые технологии и инновационные методы улучшения качества воды 16

VII.  Методы бесконтактной активации  жидкости (БОЖ). Резонансные технологии. 18

Заключение 19

Использованная литература. 20

 

Введение.

Без использования подготовленной воды не обходится практически не один современный производственный процесс. В настоящее время производство конкурентоспособной продукции  практически невозможно без внедрения  передовых технологий водоподготовки и современного водоочистного оборудования. При этом необходимо учитывать, что  требования к качеству воды и источники  водоснабжения могут различаться  и в отдельных случаях могут  быть гораздо жестче, к примеру, получение  питьевой воды.

Основные задачи водоподготовки - это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных  нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного  водоснабжения  с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов  водоочистки, водоподготовки. Подход к  водоочистке не может быть везде  одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются  в зависимости от назначения воды (питьевой, технической и т.д.). Однако существует набор типичных процедур, используемых в системах водоочистки  и последовательность, в которой  используются эти процедуры.

I. Использование воды.

Химическая промышленность - один из крупных потребителей воды. Вода используется почти во всех химических производствах для разнообразных  целей. На отдельных химических предприятиях потребление воды достигает 1млн  м3 в сутки. Превращение воды в  один из важнейших элементов химического  производства объясняется:

•  наличием комплекса ценных свойств (высокая теплоемкость, малая вязкость, низкая температура кипения);

•  доступностью и дешевизной (затраты  исключительно на извлечение и очистку);

•  не токсичностью;

•  удобством использования  в производстве и транспортировке.

В химической промышленности вода используется в следующих направлениях:

1. Для технологических целей  в качестве:

-  растворителя твердых, жидких  и газообразных веществ;

-  среды для осуществления  физических и механических процессов  (флотация, транспортировка твердых  материалов в виде пульпы);

-  промывной жидкости для  газов;

-  экстрагента и абсорбента  различных веществ.

2. Как теплоноситель (в виде  горячей воды и пара) и хладагента  для обогрева и охлаждения  аппаратуры.

3. В качестве сырья и реагента  для производства различной химической  продукции (водорода, ацетилена,  серной и азотной кислот.).

Воды морей и океанов - источники  сырья для добычи многих химических веществ: из них извлекаются NaС1, МgСl, Br, I и др. продукты. Так например, содержание элементов в водах  океана составляет: К-3.8 *10-2%, V- 5*10-8%, Аu -4*10-10%, Аg -5*10-9%. Приняв массу воды на планете-1.4 *1018, получим соответственно содержание в ней Аu-5.6 * 106т.

Масштабы потребления воды химической промышленностью зависят от типа производства. Так, расходный коэффициент  по воде (м3/т продукции) составляет: для азотной кислоты - 200, аммиака- 1500, синтетического каучука-1600. Например, завод капронового волокна расходует  такое же количество воды, как город  с населением 400тыс. человек. Общее  количество воды на Земле составляет 1.386 *1018м3

Природную воду принято делить на 3 вида, сильно различающихся по наличию  примесей:

Атмосферная вода - вода дождевых и  снеговых осадков, содержит минимальное  количество примесей, главным образом, растворенные газы СО2, О2 а в промышленных районах N0х, SОх. Почти не содержит растворенные соли.

Поверхностная вода - речные, озерные, морские, содержат различные минеральные  и органические вещества, природа  и концентрация которых зависят  от климата, геоморфологических и гидротехнических мероприятий.

Подземная вода — вода артезианских скважин, колодцев, ключей, гейзеров. Для  них характерно высокое содержание минеральных солей, выщелачиваемых из почвы и осадочных пород  и малое содержание органических веществ.

Морская вода представляет многокомпонентный  раствор электролитов и содержит все элементы, входящие в состав литосферы.

Вода, используемая в химической промышленности должна удовлетворять по качеству определенным требованиям. Качество воды определяется совокупностью физических и химических характеристик, к которым относятся: цвет, прозрачность, запах, общее солесодержание, жесткость, рН, окисляемость. Для промышленных вод важнейшими из этих характеристик  являются солесодержание, жесткость, рН, содержание взвешенных веществ.

Жесткостью называется свойство воды, обусловленное присутствием в ней  солей Са и Мg. В зависимости  от природы анионов различают  временную жесткость (устранимую, карбонатную), удаляемую при кипячении - Жв и  постоянную (некарбонатную) - Жп. Сумма  Жв и Жп называется общей жесткостью воды

Жо = Жв + Жп

Принята следующая классификация  по жесткости: мягкая (Са и Мg до 3 мгэкв/л), умеренно- жесткая(3-6 мгэкв/л) и жесткая (более 6 мгэкв/л).

В зависимости от солесодержания природные  воды делятся на пресные (с/с менее 1г/кг), солоноватые (с/с от 1 до 10 г/кг) и соленые (с/с более 10г/кг.

Окисляемость воды обусловлена  наличием в воде органических примесей и определяется количеством мг перманганата калия, израсходованного при кипячении 1л воды.

РН воды характеризует ее кислотность  щелочность.

Водооборотные циклы химико-технологических  производств являются важным фактором рационального использования водных ресурсов. В этих циклах осуществляется многократное использование воды без  выброса загрязненных стоков в водоемы, а потребление свежей воды для  ее восполнения ограничено только технологическими превращениями и естественными  потерями. В химических производствах  используется 3 схемы водооборота  в зависимости от технологических  изменений, которые вода претерпевает в процессе производства.

Вода только нагревается и д.б. перед возвратом охлаждена в  бассейне или градирне.

Вода только загрязнена и д. б. перед  возвращением очищена в специальных  очистных сооружениях.

Вода нагревается и загрязнена. Это комбинация 1 -го и 2 -го типа ВОЦ.

II. Основные (традиционные) методы обработки воды.

 В практике водоснабжения в процессе очистки и обработки вода подвергается осветлению (освобождение от взвешенных частиц), обесцвечиванию (устранение веществ, придающих воде цвет), обеззараживанию (уничтожение находящихся в ней болезнетворных бактерий). При этом в зависимости от качества исходной воды в некоторых случаях дополнительно применяются и специальные методы улучшения качества воды: умягчение воды (понижение жесткости, обусловленной наличием солей кальция и магния); фосфатирование (для более глубокого умягчения воды); опреснение, обессоливание воды (снижение общей минерализации воды); обескремнивание, обезжелезивание воды (освобождение воды от растворимых соединений железа); дегазация воды (удаление из воды растворимых газов: сероводорода H2S, CO2 , O2); дезактивация воды (удаление из воды радиоактивных веществ.); обезвреживание воды (удаление ядовитых веществ из воды), фторирование (добавления в воду фтора) или обесфторирование (удаление соединений фтора); подкисление или подщелачивание (для стабилизации воды). Иногда требуется устранять привкусы и запахи, предотвращать коррозионное действие воды и т.п. Те или иные комбинации указанных процессов применяют в зависимости от категории потребителей и качества воды в источниках.

Качество воды в водном объекте  и источнике водоснабжения, определяется целым рядом показателей (физических, химических и санитарно-бактериологических), в соответствии с назначением  воды и установленными нормативами  качества. Подробно об этом в следующем  разделе. Сравнивая данные качества воды природных источников (полученные по результатам анализа) с требованиями потребителей определяют мероприятия  для ее обработки.

Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и  биологических  изменений в процессе обработки с целью сделать  ее пригодной для питья, т. е. очистки  и улучшения ее природных свойств.

Способ обработки воды, состав и  расчетные параметры очистных сооружений для технического водоснабжения  и расчетные дозы реагентов устанавливают  в зависимости от степени загрязнения  водного объекта, назначения водопровода, производительности станции и местных условий, а также на основании данных технологических исследований и эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях.

Очистка воды производится в несколько  этапов. Мусор и песок удаляются  на этапе предочистки. Сочетание  первичной и вторичной очистки, проводимое на водоочистных сооружениях (ВОС), позволяет избавиться от коллоидного  материала (органических веществ). Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки. Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить  все категории загрязнителей. Для  этого существует множество способов.

При соответствующей доочистке, при  качественной аппаратуре ВОС можно  добиться того, что в конечном итоге  получится вода, пригодная для  питья. Многие люди бледнеют при мысли  о вторичном использовании канализационных  стоков, но стоит вспомнить о том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот. Фактически соответствующая доочистка может  обеспечить воду лучшего качества, нежели получаемая из рек и озер, не редко принимающих неочищенные  канализационные стоки.

III. Основные способы водоочистки

1. Осветление  воды

Осветление - это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных  источников в паводковый период, может  достигать 2000-2500 мг/л (при норме для  воды хозяйственно-питьевого назначения - не более 1500 мг/л).

Осветление воды путем осаждения  взвешенных веществ. Эту функцию  выполняют осветлители, отстойники и фильтры, представляющие собой  наиболее распространенные водоочистные сооружения. Одним из наиболее широко применяемых на практике способов снижения в воде содержания тонкодисперсных  примесей является их коагулирование (осаждение в виде специальных комплексов - коагулянтов) с последующим осаждением и фильтрованием. После осветления вода поступает в резервуары чистой воды.

Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат  калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Осветление фильтрованием с  предварительным коагулированием  способствуют значительному снижению бактериальной загрязненности воды. Однако среди оставшихся после водоочистки  в воде микроорганизмов могут  оказаться и болезнетворные (бациллы  брюшного тифа, туберкулёза и дизентерии; вибрион холеры; вирусы полиомиелита и энцефалита), являющиеся источником инфекционных заболеваний. Для окончательного их уничтожения вода, предназначенная  для хозяйственно-бытовых целей, должна быть в обязательном порядке  подвергнута обеззараживанию.

Недостатки коагуляции, отстаивания  и фильтрации: затратные и недостаточно эффективные методы водоочистки, в  связи с чем требуются дополнительные методы улучшения качества.)

2. Обеззараживание воды

Обеззараживание или дезинфекция - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - это подавление жизнедеятельности  содержащихся в воде болезнетворных микробов. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют  хлорирование и другие способы, описанные  ниже.

В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания  воды, который можно классифицировать на пять основных групп: термический; сорбция  на активном угле; химический (с помощью  сильных окислителей); олигодинамия (воздействие ионов благородных  металлов); физический (с помощью  ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных методов наиболее широко распространены методы третьей группы. В качестве окислителей применяют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору, хлорной извести, гипохлориду натрия. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды,   эффективностью   ее    предварительной   очистки,   условиями   поставки,  транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Обеззараживанию подлежит вода, прошедшая  предшествующие стадии обработки,  коагулирование, осветление и обесцвечивание в слое взвешенного осадка или  отстаивание, фильтрование, так как  в фильтрате отсутствуют частицы, на поверхности или внутри которых  могут находиться в адсорбированном  состоянии бактерии и вирусы, оставаясь  вне воздействия обеззараживающих агентов.