Федеральное агентство пообразованию
Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования
Нижегородский государственныйархитектурно-строительный институт
Кафедра водоснабжения иводоотведения
Реферат
по предмету: Водоснабжениеи водоотведение
на тему: Технологические схемы очистки природных вод
Преподаватель: Кулемина С.В.
Студент гр. ЭУНз 07-1 Четверикова А.В.
Нижний Новгород – 2010г.
Содержание
Введение
1. Водоподготовка воды
2. Безреагентные методы очисткиприродной воды
3. Реагентные методы очисткиприродной воды
3.1 Двухступенчатая схема очистки
3.2 Одноступенчатая схема очистки
Заключение
Список литературы
Введение
Очистка природныхвод и водоподготовка — комплекс физических, химических ибиологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащенияее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого,промышленного или сельскохозяйственного использования. В поверхностных и подземныхприродных водах обычно присутствуют во взвешенном состоянии песчаные и глинистыечастицы, ил, планктон, коллоиды органического и минерального происхождения, в томчисле: гуматы, кремне-кислота, гидроксид трехвалентного железа; в истиннорастворимомсостоянии — минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа,хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др. В воде нередко присутствуют также антропогенныезагрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, СПАВ, токсичныевещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаютсятакже бактерии и вирусы. Раствор, в воде газы — кислород, диоксид углерода, сероводород— интенсифицируют процессы коррозии металлич. трубопроводов и оборудования. Послехлорирования цветных вод, а также вод, загрязненных нефтепродуктами и планктоном,образуются канцерогенные хлорорганические соединения. В ряде случаев в воде обнаруживаетсяметан, что иногда является взрывоопасным. Для очистки природной воды применяют реагентныеи безреагентные методы. Безреагентные с медленными фильтрами отличаются простотойустройства и эксплуатации, дают значит, меньше отходов, загрязняющих окружающуюсреду, но имеют ограничения по цветности и мутности исходной воды. Методы обработкиводы с применением реагентов интенсивнее и эффективнее. С использованием реагентовфильтрование осуществляется со скоростью 5—15 м/ч и выше, без реагентов (медленноефильтрование) — 0,1—0,2 м/ч.
1. Водоподготовкаводы
Водоподготовкаводы — процесс очистки воды из природных источников и подготовки ее для нужд потребителей.Водоподготовка включает в себя следующие основные методы очистки воды:
· Обезжелезиваниеи деманганация — очистка воды от железа и марганца
· Осветлениеи сорбция — очистка воды от взвешенных частиц, хлора, органики
· Умягчениеводы — удаление из воды солей жесткости, тяжелых металлов
· Аэрированиеводы — отдув растворенных газов, предварительное окисление железа
· Озонированиеводы — стерилизация воды, окисление органики, металлов, газов
Как правило, всистему водоподготовки включается несколько стадий очистки воды, в зависимости отисходных загрязнений и требований к качеству воды на выходе с фильтров. На первыхстадиях очистки удаляются взвешенные вещества, железо, затем воду умягчают или обессоливают.Так как система водоподготовки сложное техническое решение, очень важным являетсяграмотный подбор системы и настройка работы, иначе фильтры могут выйти из строячерез небольшой промежуток времени. Области применения систем водоподготовки охватываютпочти все сферы жизнедеятельности человека, а именно:
· Промышленнаяводоподготовка — приготовление воды для технологических процессов, массовых потребителей.
· Водоподготовкакоттеджа — очистка воды из скважины, колодца, поселкового водопровода.
· Водоподготовкав квартиру — приготовление питьевой воды, очистка от хлора.
· Водоподготовкав офис — приготовление питьевой воды.
· Очисткаводы для школ, детских садов и больниц — приготовление питьевой воды и там где требуетсяналичие чистой воды, а требования к качеству постоянно растут.
2. Безреагентные методыочистки природной воды
Основой безреагентных методовявляется предварительное аэрирование воды, которое может осуществляться различнымиспособами, и последующее фильтрование через зернистую загрузку, например через кварцевыйпесок.
К известным в настоящеевремя безреагентным методам очистки воды относятся: упрощённая аэрация и фильтрование,глубокая аэрация, отстаивание и фильтрование, «сухая» фильтрация.
На сегодняшний день средиметодов очистки воды наиболее широкое применение нашли упрощённая аэрация с последующимфильтрованием и «сухая» фильтрация. Однако каждый из этих методов имеет свои недостатки.Применение метода упрощенной аэрации с последующим фильтрованием затруднено приповышенных концентрациях железа в исходной воде, а также при наличии в подземнойводе гумусовых веществ или других органических соединений, образующих трудноокисляемыеорганоминеральные железистые соединения, практически не извлекаемые из воды приее очистке данным методом обезжелезивания. К недостаткам метода «сухой» фильтрацииможно отнести повышенный расход электроэнергии в процессе водоочистки (по сравнениюс методом упрощённой аэрации), необходимость постоянного контроля за водовоздушнымсоотношением, повышение коррозионности очищенной воды вследствие избыточной концентрациив ней непрореагировавшего кислорода.
При очистке подземных водсодержащих сероводород, в основном, применяется метод аэрации с последующим окислением.В основном в роли окислителя используется хлор. При этом одним из основных продуктовокисления сероводорода является коллоидная сера, придающая воде характерную мутность,устойчивую опалесценцию и неприятный вкус. Анализ современных технологий очисткисероводородных вод показывает, что в подавляющем большинстве случаев этап очисткисероводородных вод от коллоидной серы предлагается осуществлять методом контактногоосветления на фильтровальных сооружениях, благодаря чему водоочистка водоподготовкабудет проходить еще быстрее. Однако необходимость применения больших доз коагулянтаприводит к образованию и накоплению в процессе очистки воды огромного количествасеросодержащих осадков гидроксидов металлов, обработка и утилизация которых трудоёмкаяи дорогостоящая. Кроме того, даже реагентная обработка такой воды коагулянтами невсегда обеспечивает надёжное, глубокое удаление коллоидной серы до требуемых нормативовочистки воды.
3. Реагентные методы очисткиприродной воды
Реагентные методы очисткиводы можно разделить на двухступенчатые (коагуляция — осветление — фильтрование)и одноступенчатые (контактная коагуляция — прямоточное фильтрование).
3.1 Двухступенчатая схемаочистки
В основе очистки воды городскоговодоснабжения лежит двухступенчатая схема, в основе которой находится применениесернокислого алюминия и хлора. Аппаратное оформление двухступенчатойсхемы очистки: смесители — камеры хлопьеобразования — отстойники (осветлители,флотаторы) — скорые фильтры.
Но с увеличениемколичества вредных примесей в воде, что связано с общей экологической ситуацией,данный способ очистки не справляется с поставленной задачей, именно поэтому к даннойсхеме следует добавить процедуру озонирования, сорбции и включить применение мембранныхпроцессов.
Тогда процедураочистки воды в системах городского водоснабжения будет состоять из следующих этапов.
На подготовительномэтапе следует провести озонирование, за счёт чего существенно сокращается уровеньозона в воде и увеличивается эффект осветления, что немаловажно для процесса ультрафильтрации,которая проводится на завершающем этапе.
После проведенияозонирования осуществляется коагуляция, в процессе которой регулируется величинапоказателя рН, затем проводится осветление воды на специальных аппаратах, послечего водная нагрузка увеличивается практически в два раза по сравнению с тонкослойнымотстойником.
По завершенииданного этапа, снова проводится озонирование воды, после чего проводится её фильтрацияс использованием песчаных фильтров. Это основной этап в схеме очистки воды системгородского водоснабжения.
На завершающемэтапе проводится ультрафильтрация, основанная на применении порошкообразного гранулированногоугля, который способствует удалению болезнетворных микробов и вредных органическихсоединений, после чего осуществляется обеззараживание хлором. Без данного этапавода не может считаться качественной и безвредной.
Все эти этапыпозволяют сделать воду безопасной для использования в повседневной жизни, но, темне менее, следует применять ещё и барьерный способ очистки воды собственными силами,основанный на применении фильтров, тем самым вода станет не только безопасной, нои полезной для здоровья.
3.2 Одноступенчатая схемаочистки
Одноступенчатая схемапрямоточного фильтрования включает коагуляцию — фильтрование. Коагуляция происходитнепосредственно в фильтрующей загрузке. Аппаратное оформление: смесители — скорыефильтры. Область применения прямоточного фильтрования — невысокая мутность водыпри дозе коагулянта до 20 мг/л. Ввиду эффективности контактной коагуляции при прямоточномфильтровании нормативная скорость фильтрования может достигать 25 м/ч (форсиров.40 м/ч), экономия коагулянта — до 20%. Для маломутных высокоцветных вод нашел применениеметод, включающий коагуляцию, крупно- и мелкозернистые фильтры. Конструкции смесителейобеспечивают практически мгновенное смешение реагентов с исходной водой. В отечественнойпрактике успешно применяют фильтры с плавающей загрузкой, например, из пенополистирола,а также контактные осветлители. В качестве загрузки скорых фильтров используют песок,керамзит, антрацит, гранодиарит, габбро-диабаз, шунгизит, горелые породы, вулканич.шлаки, фосфорит, цеолит, дробленый гранит. Большое разнообразие фильтрующих материаловпозволяет применять высокоэффективные многослойные фильтры. Обработка воды растворомкоагулянта, подвергнутым магнитно-электрической активации, позволяет увеличить крупностьвзвешенных веществ и улучшить работу фильтров водопроводных станций. Обработку водыкоагулянтами применяют для очистки воды от взвешенных веществ пестицидов, нефтепродуктов,снижения цветности и для интенсификации процесса реагентного умягчения воды.
Для коагуляции водыприменяют следующие реагенты: сернокислый алюминий Al2(S04)3, хлорное железо FeCb,железный купорос FeSO
Для улучшения качества воды,используемой для хозяйственно-бытовых целей, применяют фторирование и дефторированиеводы. Заключительным этапом очистки воды является обеззараживание газообразным хлором,хлорной известью, гипохлоритом кальция или натрия и гипохлоритами, получеными путемэлектролиза непосредственно на станции в специальных электролизерах, озоном, ультрафиолетовымилучами.
Вода, используемая в промышленности,подвергается обработке для устранения из нее раствора и взвешенных примесей, а такжеагрессивных газов (Ог, СОг, HfeS), предупреждения отложений в теплосиловом оборудовании,ухудшающих теплообмен, и снижения интенсивности коррозии внутренних поверхностей.Снижение содержания в воде свободного диоксида углерода называемого декарбонизацией.
Для снабжения городов водазабирается из поверхностных или подземных источников и подвергается очистке, частьее (около 20—40%) направляется на водоподготовку для питания теплосиловых объектов.ТЭС и АЭС с тепловыми сетями обеспечиваются водой обычно от специального комплексасооружений, включающего очистку и подготовку воды. Жесткость воды нормируется длятеплоэнергетического оборудования всех видов, некоторых производственных процессови для хозяйствено-питьевого использования. Снижение ее обеспечивается умягчением,для чего применяются как ионообменные так и реагентные методы. Прозрачность, содержаниесоединений железа и марганца — нормируемые показатели для хозяйствено-питьевоговодоснабжения и добавочной воды для всех парогенераторов, ядерных ректоров, испарителейи тепловых сетей; цветность — для тепловых сетей открытого типа с водозабором употребителей; содержание кремния — для парогенераторов высокого, сверхвысокого исверхкритичного давления .
Для удаления грубодисперсныхи коллоидных веществ осуществляется осветление. Эффективность осветления контролируетсясодержанием взвешенных веществ. Очистка воды от них происходит в отстойниках илиспециальных осветлителях (осадок в них поддерживается во взвешенном состоянии потокомпоступающей снизу вверх воды), в напорных или открытых фильтрах и контактных осветлителяхс загрузкой из зернистых материалов, а также во флотаторах, гидроциклонах и фильтрахнамывных (напорных), которые позволяют добиться более глубокой очистки от взвешенныхвеществ.
Для устранения цветностиводы, если она обусловлена гуминовыми соединениями, применяют коагуляцию солямиалюминия (при рН около 5) или озонирование. Если причина цветности воды — соединениятрехвалентного Fe, то ее устраняют при обезжелезивании.
Одна из основных задач приэксплуатации систем охлаждающей воды — предотвращение образования карбонатных отложенийв теплообменных аппаратах и парогенераторах, которое вызывается распадом бикарбонатакальция и увеличением концентрации карбоната кальция, а также гидроксида магния.Одной из причин, вызывающих распад бикарбоната кальция, является недостаток растворенногов воде диоксида углерода. Чтобы предотвратить распад бикарбоната кальция, в водеподдерживают необходимую концентрацию растворенного диоксида углерода, т.е. равновеснуюконцентрацию. На ТЭС недостаток диоксида углерода в охлаждающей воде восполняютобработкой ее дымовыми газами. Введение в воду диоксида углерода называется рекарбонизацией.Наряду с умягчением рекарбонизация служит для предотвращения образования карбонатныхотложений.
Расход воды на собственныенужды станций очистки воды (промывные воды фильтров, воды от обезвоживания осадковсточных вод и т.д.) составляет 10—14% ее пропускной способности, станций умягчения— 20—30%. При повторном использовании воды расход сточной воды сокращается до 3—4%.
Заключение
В ходе проделаннойработы были рассмотрены такие вопросы как: что такое водоподготовка воды, методыи схемы очистки природных вод от вредных веществ.
Данная тема небыла раскрыта мною полностью. Но уже при проделанной работе можно сказать, что оченьбольшое значение имеет мониторинг за состоянием воды, охрана и очистка питьевойводы.
В настоящее времяразрабатываются все новые и новые методы очистки вод от вредных примесей. Конструируетсямножество дополнительных очистных приборов, таких как фильтрованные установки длядомашнего использования. И, будем надеяться, что прогресс будет достигнут и мы придемк более рациональному использованию воды, хорошему качеству питьевой воды, а какследствие, и к снижению поломок бытовой техники, а также снижению болезней человека,связанных с потреблением воды низкого качества.
Используемая литература
1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение.Учебник для вузов. Изд.2-е. М.: Стройиздат, 1974 — 480 с.
2. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Издательство литературы по строительству, 1971 — 579 с
3. Орадовская А.Е., Лапшин Н.Н. Санитарная охрана водозаборовподземных вод. М.: Недра, 1987 — 167с.
4. АлексеевЛ.С. Контроль качества воды: Учебник. М.: ИНФРА-М, 2004 — 154 с.