Устройство и принцип действия установок в режиме очистки поверхностных вод

4. Схема работы и технологическое решение водоочистной установки изображены на рис. 1. Исходная вода забирается из водоисточника насосами 2 и подается на установку. Раствор коагулянта и щелочи (кальцинированной соды) в требуемых дозах (выбранных на основании пробных лабораторных испытаний) вводится в напорный патрубок насоса до или после сетчатого фильтра. Обеззараживающий раствор хлорреагента вводится в фильтрованную воду, а при необходимости также и в исходную воду. В случае ввода флокулянта полиакриламида (ПАА) он дозируется после сетчатого фильтра, а коагулянт - до него.

Реагенты смешиваются с обрабатываемой водой в напорном трубопроводе до камеры хлопьеобразования, в рециркуляторе. Для задержания крупных плавающих примесей после насоса устанавливают сетчатый фильтр 3. Пройдя его, вода поступает в камеру хлопьеобразования 4, в которой после ввода коагулянта образуются хлопья гидрата окиси алюминия с извлечениями из воды взвешенными частицами. Затем образовавшиеся в камере хлопья поступают в отстойник 7, в трубках в межтрубном пространстве которого происходит выпадение взвеси, и вода интенсивно осветляется. Одновременно часть осадка сползает в камеру хлопьеобразования. Отстоянная вода с остаточной мутностью проходит фильтр 8, где происходит ее окончательная очистка.

Рис. 1. Схема осветления воды на установках «Струя-М» при очистке поверхностных вод:

1 - поверхностный водозабор; 2 - насосы исходной воды; 3 - сетчатый фильтр; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - рециркулятор; 6 - диффузор; 7 - трубчатый отстойник; 8 - фильтр подщелачивания; 9 - водонапорная башня; 10 - блок коагулирования; 11 - блок обеззараживания; 12 - блок подщелачивания; 13 - насосы-дозаторы; 14 - операционные зажимы

20. Специальные методы обработки природных и сточных вод

Специальные методы очистки воды

Существует много специальных методов выделения солей из природных и сточных вод.

а) Дистилляция (выпаривание) – хорошо освоенный и широко применяемый метод. Мощность выпарных установок составляет 15–30 тыс. м³ в сутки. Одни из самых мощных выпарных установок располагаются на предприятиях атомной энергетики, где необходимо опреснение морской воды, например, в г. Шевченко (реактор на быстрых нейтронах). Основным недостатком этого способа является большой расход энергии – 0,020 Гкал/т. Геоопреснительные установки невелики по мощности (< 20 м³/с.), а стоимость опреснения велика.

б) Вымораживание. При медленном охлаждении соленой воды из нее в первую очередь выделяются кристаллики льда, практически не содержащие солей. По сравнению с дистилляцией вымораживание имеет энергетические, технологические, конструкционные преимущества.

в) Мембранный метод. Это электродиализ и гиперфильтрация, или обратный осмос. Электродиализ – современный метод деминерализации и концентрирования растворов. Основан на направленном переносе ионов диссоциированных солей в поле постоянного тока через ионселективную мембрану из естественного или синтетического материала. Схема электродиализа представлена на рис. 4.6. За рубежом этот метод получил широкое распространение для обессоливания морской воды. Например, установка в Ливии на 20 тыс. м³/с., в США – на 400 тыс. м³.

Метод обратного осмоса – это процесс разделения водных растворов путем их фильтрования через полупроницаемую мембрану под действием давления выше осмотического (до 6–8 МПа).

Процесс характеризуется небольшими энергозатратами. За рубежом освоено производство установок производительностью до 1 тыс. м³/с. У нас работают установки меньшей мощности, но есть разработки и проекты на большие мощности. Основные трудности этих методов – в создании полупроницаемых мембран и давления.

г) Ионный обмен. Метод широко применяется во всех странах мира. До настоящего времени этот метод является основным для приготовления глубоко обессоленной воды для АЭС и ТЭС с котлами сверхвысокого и критического давления. Кроме того, метод ионного обмена широко используется в водооборотных циклах на предприятиях для концентрирования и извлечения из сточных вод ценных компонентов (например, тяжелых металлов).

Основной недостаток общепринятых технологических схем ионного обмена – избыток растворов солей после регенерации ионообменных фильтров. Велик расход воды на собственные нужды (20–60% от производительности). Существует необходимость удаления органических веществ, чтобы избежать отравления ионитами. Поэтому ионный обмен с большим допущением можно назвать методом обессоливания сточных вод, скорее это технологический прием получения воды высокой степени очистки.

Очень широкое применение этот метод нашел в практике умягчения воды, т. е. избавления ее от солей постоянной жесткости.

Технология очистки природных вод от железа окислением предполагает обработку хлором, перекисью водорода или аэрацией, в результате чего металл окисляется и выпадает в осадок. Способ хорошо походит для домов, расположенных в городской черте или непосредственной близости от нее (при водоснабжении от центральной системы).