МДС 40-3.2000, страница 9
Описание файла
Документ из архива "МДС 40-3.2000", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "другие" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "другие" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "МДС 40-3.2000"
Текст 9 страницы из документа "МДС 40-3.2000"
- разработка технологической схемы станций приготовления питьевой воды и выбор оборудования.
На последующих этапах работы осуществляется проектирование сооружений и станций для очистки воды, а на заключительном этапе наладочные работы и пуск станций в эксплуатацию.
Обучение эксплуатационного персонала проводится на лабораторных стендах и установках, а также в процессе монтажа и пусконаладочных работ непосредственно на объекте внедрения.
5.2. Обезжелезивание природных вод
§ Подземные железосодержащие воды имеют, как правило, в 80—90 % случаев бикарбонатные формы железа. При этом вне зависимости от концентрации указанные типы вод содержат также железобактерии, которые в исходной форме в бескислородной среде подземного водозабора неактивны.
Однако в тех случаях, когда вода после водозабора не подвергается обработке, а сразу поступает в РЧВ или в водонапорную башню и происходит ее обогащение кислородом, происходит бурное развитие железобактерий, и они становятся активной биологически коррозионной структурой. В результате происходят коррозия и разрушение стенок труб, вынос железа в воду и ее вторичное загрязнение. При этом содержание железа может увеличиваться в несколько раз.
В связи с этим любые методы обезжелезивания воды, не предусматривающие удаление железобактерий, являются малоэффективными.
§ Обезжелезивание воды от форм железа, которые принято называть бикарбонатными, осуществляется наиболее простыми методами. Такие формы характеризуются, как правило, содержанием железа до 10—15 мг/л, рН — до 6, перманганатной окисляемостью до 6—8 мг О2/л, отсутствием цветности воды и концентрацией углекислоты до 30—50 мг/л.
В указанных случаях основным методом является предварительная естественная аэрация (излив), иногда с дополнительным эжектированием и фильтрованием через зернистую загрузку.
§ В тех случаях, когда указанные выше условия по качеству исходной воды не соблюдаются по ряду показателей (рН 6,3—6,5, окисляемость более 12—15 мг О2/л, наличие цветности — приходится встречаться с т. н. органическими формами железа обычно в зоне болот и торфянников), необходимо применение реагентных методов обезжелезивания с использованием двухступенной схемы очистки. Наиболее эффективное применение схемы "тонкослойный отстойник — скорый фильтр" с вводом щелочного реагента извести (доза 40— 60 мг/л по СаО).
§ В практике очистки подземных вод от железа при улучшении работы существующих станций приходится учитывать:
• изменение системы аэрации и окисления железа. В ряде случаев вследствие избыточного ввода кислорода воздуха путем компремирования наблюдается, с одной стороны, интенсивное окисление железа, что приводит к образованию неудовлетворительной в каталитическом отношении пленки, неспособной к глубокому извлечению железа, а с другой стороны — для напорных схем такое решение вызывает скопление избыточных газов (углекислоты, сероводорода и т. д.) в фильтрах, что также снижает эффективность их работы;
• при решении задач интенсификации работы станций обезжелезивания воды необходимо также принимать во внимание наличие и концентрации сопутствующих примесей (сероводорода, углекислоты и т. п.);
• концентрации и типы железобактерий, поскольку повышение их концентрации может вызвать вторичное развитие железобактерий в сети, биокоррозию металлических труб и вторичное загрязнение сетей железом. В то же время при минимальных концентрациях железобактерий станции обезжелезивания требуют активной аэрации (в т. ч. эжекционной или напорной с разрывом струи), без чего их эффективная работа невозможна. Таким образом, в каждом конкретном случае следует проводить углубленные физико-химические, микробиологические и технологические изыскания, которые позволят улучшить работу станций обезжелезивания;
• тип и состояние дренажа, а также виды промывки — водяная или водовоздушная. Интенсификация, реконструкция дренажных систем, модернизация и в ряде случаев изменение режима и вида промывки могут оказывать решающее влияние на работу станций обезжелезивания воды.
5.3. Специальные методы кондиционирования подземных вод
5.3.1. Удаление марганца .и железа
Ряд подземных вод характеризуется одновременно наличием железа и марганца, поэтому зачастую возникает необходимость их обезжелезивания и деманганации.
Выбор технологии очистки зависит от природы соединений железа и марганца, их концентрации, щелочности, окисляемости, рН воды и других показателей.
Железо и марганец присутствуют в природных водах в форме минеральных или органических соединений гуминовых или некоторых жирных кислот. Во втором случае это воды с повышенной окисляемостью, имеющие агрессивный характер. Железо- и марганоорганические комплексы создают условия для развития маргано- и ферробактерий со всеми вытекающими негативными последствиями. С позиций технологии водоподготовки всегда имеется различие между способами улучшения качества подземных вод при наличии железа и марганца в минеральной или органической форме. При их минеральном происхождении обычно применяются безреагентные технологии, при органическом происхождении — обработка требует использования реагентов, что более сложно и трудоемко, сопряжено со значительными капитальными и эксплуатационными затратами.
Если железо и марганец присутствуют в воде в растворимой форме, то для выбора технологии важно знать бикарбонатную щелочность воды, которая влияет на процесс десорбции оксида углерода и оксидации железа (П) и марганца (П) и является главенствующим фактором при выборе технологии. Наиболее благоприятные условия для удаления железа и марганца создаются при карбонатной щелочности, равной общей и составляющей не менее 1,35 мг-экв/л
Концентрация ионов водорода в воде и ее кислая или щелочная реакция определяют действие воды как растворителя, поэтому значение рН играет важную роль в осаждении гидроксидов.
Значение рН исходной воды влияет и на способность фильтрующего материала задерживать железо и марганец. При повышении рН эта способность возрастает, что объясняется изменением дзета-потенциала поверхности зерен загрузки.
Присутствующие в воде органические вещества оказывают негативное влияние на процессы удаления железа и марганца в тех случаях, когда их количество, определяемое перманганатной окисляемостью, свыше 6,5 мг/л. При обработке воды фильтрованием они могут образовывать желатиновые пленки на зернах" фильтрующей загрузки, что затрудняет процессы адсорбции и хемосорбции.
Трансформация железа и марганца в органическую, восстановительную минеральную и окисленную минеральную форму обусловлена деятельностью маргано- и ферробактерий, а оксидация железа и марганца в кислой среде может происходить химически только при их вмешательстве. Присутствие в воде ферро- и марганобактерий указывает на восстановительное состояние системы и свидетельствует о необходимости обработки воды сильным окислителем перед ее фильтрованием.
При выборе технологии удаления железа и марганца следует также учитывать присутствие в воде аммиака, нитратов и нитритов, так как необходимое количество окислителя для оксидации железа (П) и марганца (П) возрастает при наличии в обрабатываемой воде аммиака.
Руководствуясь результатами анализа основных факторов, влияющих на процессы удаления железа и марганца, и экспериментальными данными, предлагается ряд методов удаления железа и марганца, в том числе такие:
- упрощенная аэрация с одноступенчатым фильтрованием;
- глубокая аэрация и фильтрование либо двойная аэрация и двойное фильтрование;
- глубокая аэрация, обработка сильным окислителем, фильтрование, стабилизация;
- известкование с коагулированием, напорная флотация и фильтрование либо аэрация, известкование с коагулированием, отстаивание в тонком слое и фильтрование.
Возможно также применение и других методов удаления железа и марганца.
5.3.2. Удаление сероводорода
В некоторых случаях подземные воды содержат избыточные концентрации сероводорода. Для его удаления применяют различные конструкции дегазаторов с использованием методов пенной дегазации, барботирования воздухом, вакуумной дегазации с подогревом и без подогрева воды и др.
Наибольшее распространение получил метод удаления сероводорода аэрированием. В ряде случаев для более полного удаления сероводорода аэрирование сопровождается подкислением воды до рН < 5 с последующей стабилизацией очищенной воды ее подщелачиванием.
Наиболее эффективными, получившими распространение на станциях большой производительности, являются химические методы — хлорирование, применение перманганата калия, озонирование.
Возможно применение фильтрования воды через модифицированную загрузку. При этом удаление сероводорода осуществляется при адсорбции ионов сероводородных соединений на зернах фильтрующей загрузки. Модификация песчаной загрузки состоит в том, что ее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса и перманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чего на поверхности зерен кварцевого песка при рН среды 6—9 образуется пленка, в составе которой имеется гидроксид железа и диоксид марганца.
Кроме химических способов окисления сероводорода, используют и биохимический метод, при котором в окислении сульфидных вод принимают участие серобактерии, встречающиеся в серных источниках и стоячих водах. Для массового развития серобактерий необходимы сероводород и кислород.
5.3.3. Обесфторивание воды
Для дефторирования воды используют ряд методов, которые можно подразделить на следующие.
§ Метод сорбции фтора осадком гидроксида алюминия или магния, а также фосфата кальция — целесообразно применять при обработке поверхностных вод, когда кроме обесфторивания требуются еще осветление и обесцвечивание. Этот метод может найти применение и для обработки подземных вод при необходимости их одновременного умягчения (реагентным методом) и обесфторивания.
§ Метод фильтрования воды через фторселективные материалы — основан на обменной адсорбции ионов, при которой фтор удаляется в процессе пропуска обрабатываемой воды через сорбент. Этот метод наиболее эффективен при обесфторивании подземных вод, как правило, не нуждающихся в других видах кондиционирования, или в тех случаях, когда одновременно с обесфториванием производят и опреснение.
Наибольшее распространение получило обесфторивание воды сульфатом алюминия. Технологическая схема в этом случае включает вертикальный смеситель, осветлитель со взвешенным осадком или отстойник с тонкослойными модулями и скорые осветлительные фильтры.
§ В некоторых случаях эффективным является контактно-сорбционный метод обесфторивания природных вод, предложенный НИИ КВОВ. Коагулянт вводят в воду непосредственно перед контактными осветлителями. В первоначальный период (1,5—2,0 ч) подается повышенная доза коагулянта 100—150 мг/л по Al2O3. При этом на зернах и в порах загрузки образуется гидроксид алюминия, который впоследствии сорбирует фтор. В этот период — период «зарядки» фильтрат, содержащий большое количество ионов фтора и алюминия, отводят в специальную емкость для последующего использования в качестве промывных вод. После «зарядки» дозу коагулянта снижают до 20—25 мг/л, что обеспечивает эффективное извлечение фтора за счет сохранения сорбционной способности гидроксида алюминия. Процесс дефторирования воды можно осуществлять и без "зарядки" при постоянной дозе коагулянта, величина которой определяется качеством исходной воды.
Контактно-сорбционное обесфторивание приемлемо при обработке вод, содержащих фтор — до 5 мг/л, сероводород — до 2 мг/л, щелочность — до 6 мг-экв/л. На 1 мг удаляемого фтора расходуется около 80 мг сульфата алюминия.
§ Обесфторивание воды на алюмомодифицированных материалах показывает, что после обработки солями алюминия, песка, керамзита, дробленого клинолтилолита и других фильтрующих загрузок они способны эффективно извлекать из фильтруемой воды фтор-ионы. Максимальной сорбционной емкостью по фтору из рассматриваемых материалов обладает алюмомодифицированный клиноптилолит, который в естественной форме фтор из воды практически не извлекает.
Технологическая схема обесфторивания воды путем ее фильтрования через алюмомодифицированную загрузку клиноптилолита состоит из скорых фильтров, загруженных модифицированным клиноптилолитом. Регенерацию истощенной загрузки осуществляют в два приема:
- взрыхление и отмывка сорбента от фторсодержащих осадков, задержанных на поверхности и в порах загрузки;
- модификация загрузки пропусканием через нее концентрированного 4—6%-го раствора солей алюминия (например сернокислого алюминия).
5.3.4. Применение метода обратного осмоса для удаления
различных растворенных веществ
Физико-химический состав подземных вод может включать в себя различные известные растворенные примеси в широком диапазоне концентраций, порой значительно превышающих нормативные показатели. Помимо высокой минерализации подземные воды, как отмечалось выше, могут содержать повышенные количества солей жесткости, фтор, стабильный стронций, марганец, бром, радионуклиды и другие компоненты, удаление которых из воды традиционными методами сопряжено с большими материальными затратами и не всегда достаточно эффективно.
В то же время применение мембранной технологии, в частности метода обратного осмоса, позволяет уже в настоящее время на малогабаритном и несложном в эксплуатации оборудовании извлекать из воды до 99 % растворенных веществ. Питьевые свойства полученной после обратноосмотической обработки глубоко обессоленной воде придаются или путем ее смешения с расчетным количеством исходной воды (если позволяет исходная концентрация конкретного ингредиента), или, в отдельных случаях, в процессе кондиционирования путем добавления в обессоленную воду определенного количества необходимых веществ и микроорганизмов.
Метод обратного осмоса предназначен для обработки истинных растворов, т. е. извлечения из воды растворенных минеральных и органических веществ, поэтому при наличии в подземной воде двухвалентного железа и железобактерий установка доукомплектовывается системой обезжелезивания.
При значительном бактериальном загрязнении артезианских вод, что имеет место при загрязнении подземых вод сточными водами, в целях предотвращения бактериального загрязнения мембранных элементов воду предварительно обеззараживают. В случае обработки исходной воды реагентами, содержащими активный хлор, перед обратноосмотической установкой предусматривается узел дехлорирования.