Tehnologije tretmana vode. Metode prečišćavanja vode za piće. Tretman vode

Uvod

Dugi niz godina i vijekova tretman vode nije se izdvajao kao grana tehnologije, a još manje kao grana hemijske tehnologije. Korištene su empirijski utvrđene tehnike i metode prečišćavanja vode, uglavnom antiinfektivne. I stoga, istorija tretmana vode je istorija prilagođavanja za pripremu i prečišćavanje vode poznatih hemijskih procesa i tehnologija koje su našle ili nalaze svoju primenu. Priprema vode za piće i industrijsku vodu suštinski se razlikuje od ostalih oblasti hemijske tehnologije: procesi prečišćavanja vode odvijaju se u velikim količinama vode i sa vrlo malim količinama rastvorenih materija. To znači da velika potrošnja vode zahtijeva ugradnju opreme velikih dimenzija, a mala količina tvari koje se ekstrahiraju iz vode neizbježno podrazumijeva korištenje "finih" metoda obrade vode. Trenutno se intenzivno razvijaju naučne osnove tehnologija za prečišćavanje vode, uzimajući u obzir specificirane specifičnosti ove grane tehnologije. A takav posao je daleko od završenog, ako se uopće može govoriti o konačnom poznavanju vode. Bilo bi veliko preterano reći da su napredne naučne i projektantske snage, najbolje mašinograditeljske sposobnosti bile usmerene na zadovoljenje potreba za prečišćavanjem vode. Naprotiv, pažnja na ovu industriju, a samim tim i finansiranje je iskazana u najmanjem iznosu, na rezidualnoj osnovi.

Prečišćavanje vode je također doživjelo iskušenja koja su zadesila Rusiju u posljednjih 12-15 godina. I kupci i nabavke opreme za prečišćavanje vode su sve više, da tako kažem, individualizirani. Ranijih godina isporuke su po pravilu bile na veliko, a sada uglavnom manje i pojedinačne. Da ne spominjemo činjenicu da nedavno nije postojala ruska proizvodnja kućnih filtera i autonomnih vodovodnih sistema, koji se, po definiciji, isporučuju u jednom ili više primjeraka. A uvoz takve opreme je bio vrlo oskudan. To znači da su mnogi ljudi koji to ranije nisu bili upoznati sa tretmanom vode. Osim toga, s obzirom na mali broj specijalista za tretman vode, vodom se bave mnogi inženjeri koji su stekli obrazovanje iz drugih specijalnosti. Zadatak obezbjeđenja kvalitetne pijaće vode potrošača teško se može nazvati lakim.

Gotovo je nemoguće čak i ukratko sagledati sve metode prečišćavanja i tretmana vode. Ovdje smo željeli skrenuti pažnju čitatelja na najčešće korištene u praksi moderne tehnologije na postrojenjima za prečišćavanje različitih vodovodnih sistema.

1. Svojstva i sastav vode

Voda je najneobičnija supstanca prirode. Ovaj uobičajeni izraz je zbog činjenice da svojstva vode u velikoj mjeri ne odgovaraju fizičkim zakonima kojima se druge supstance pokoravaju. Prije svega, potrebno je podsjetiti: kada govorimo o prirodnoj vodi, svi sudovi ne bi trebali biti vezani za vodu kao takvu, već za vodene otopine raznih, zapravo svih elemenata Zemlje. Do sada nije bilo moguće dobiti hemijski čistu vodu.

1.1 Fizička svojstva vode

Polarna asimetrična struktura vode i raznolikost njenih saradnika određuju zadivljujuća anomalna fizička svojstva vode. Voda postiže najveću gustinu na pozitivnim temperaturama, ima nenormalno visoku toplotu isparavanja i toplotu fuzije, specifičnu toplotu, tačke ključanja i smrzavanja. Veliki specifična toplota -4,1855 J/(g°C) na 15°C - pomaže u regulaciji temperature na Zemlji zbog sporog zagrijavanja i hlađenja vodenih masa. Živa, na primjer, ima specifični toplinski kapacitet na 20°C od samo 0,1394 J/(g°C). Općenito, toplinski kapacitet vode je više nego dvostruko veći od toplinskog kapaciteta bilo kojeg drugog kemijskog spoja. Ovo može objasniti izbor vode kao radnog fluida u energetskom sektoru. Anomalno svojstvo vode - proširenje zapremine za 10% nakon smrzavanja osigurava plutanje leda, odnosno opet čuva život pod ledom. Još jedno izuzetno važno svojstvo vode je njena izuzetno velika površinski napon . Molekule na površini vode doživljavaju međumolekularnu privlačnost s jedne strane. Budući da su sile međumolekularne interakcije u vodi nenormalno jake, svaki molekul koji „pluta” na površini vode je takoreći uvučen u sloj vode. Voda ima površinsku napetost od 72 mN/m na 25°C. Ovo svojstvo posebno objašnjava sferni oblik vode u uslovima bestežinskog stanja, porasta vode u tlu i u kapilarnim sudovima drveća, biljaka itd.

Prirodna voda - kompleks disperzni sistem, koji sadrži širok izbor mineralnih i organskih nečistoća.

Kvalitet prirodne vode općenito se odnosi na karakteristike njenog sastava i svojstava koja određuju njenu pogodnost za određene vrste korištenja vode, dok su kriteriji kvaliteta karakteristike po kojima se ocjenjuje kvalitet vode.

1.2. Suspendirane nečistoće

Suspendirane čvrste materije , prisutni u prirodnim vodama, sastoje se od čestica gline, pijeska, mulja, suspendiranih organskih i neorganskih tvari, planktona i raznih mikroorganizama. Suspendirane čestice utiču na bistrinu vode.

Sadržaj suspendiranih nečistoća u vodi, mjeren u mg/l, daje predstavu o kontaminaciji vode česticama uglavnom nominalnog prečnika većeg od 1·10 - 4 mm. Kada je sadržaj suspendovanih supstanci u vodi manji od 2-3 mg/l ili veći od navedenih vrednosti, ali je nazivni prečnik čestica manji od 1 × 10-4 mm, zagađenje vode se određuje indirektno zamućenjem vode. voda.

1.3. Zamućenost i bistrina

Zamućenost voda je uzrokovana prisustvom finih nečistoća uzrokovanih nerastvorljivim ili koloidnim anorganskim i organskim tvarima različitog porijekla. Uz zamućenost, posebno u slučajevima kada voda ima blagu boju i zamućenost, a njihovo određivanje je teško, koristi se indikator « transparentnost» .

1.4. Miris

Karakter i intenzitet mirisa prirodna voda se određuje organoleptički. Na osnovu svoje prirode, mirisi se dijele u dvije grupe: prirodnog porijekla (organizmi koji žive i umiru u vodi, raspadajući biljni ostaci, itd.); vještačkog porijekla (nečistoće industrijskih i poljoprivrednih otpadnih voda). Mirisi druge grupe (vještačkog porijekla) nazivaju se prema tvarima koje određuju miris: hlor, benzin itd.

1.5. Okus i miris

Razlikovati četiri vrste aroma vode : slano, gorko, slatko, kiselo. Kvalitativne karakteristike nijansi osjeta okusa - okus - izražene su deskriptivno: klor, riblji, gorak i tako dalje. Najčešći slani okus vode najčešće uzrokuje natrijum hlorid rastvoren u vodi, gorak od magnezijum sulfata, kiselkast od viška slobodnog ugljen-dioksida itd.

1.6. Chroma

Indikator kvaliteta vode, koji karakteriše intenzitet boje vode i određen je sadržajem obojenih jedinjenja, izražava se u stepenima platina-kobalt skale i utvrđuje se poređenjem boje ispitne vode sa standardima. Chroma Temperatura prirodnih voda određena je uglavnom prisustvom humusnih materija i jedinjenja gvožđa, u rasponu od nekoliko do hiljada stepeni.

1.7. Mineralizacija

Mineralizacija - ukupan sadržaj svih mineralnih materija pronađenih tokom hemijske analize vode. Mineralizacija prirodnih voda, koja određuje njihovu specifičnu električnu provodljivost, varira u širokim granicama. Većina rijeka ima mineralizaciju od nekoliko desetina miligrama po litri do nekoliko stotina. Njihova specifična električna provodljivost varira od 30 do 1500 µS/cm. Mineralizacija podzemnih voda i slanih jezera varira u rasponu od 40-50 mg/l do stotina g/l (gustina se u ovom slučaju već značajno razlikuje od jedinice). Električna provodljivost atmosferske padavine sa mineralizacijom od 3 do 60 mg/l je 10-120 µS/cm. Prirodne vode mineralizacije dijele se u grupe. Granica slatke vode - 1 g/kg - ustanovljena je zbog činjenice da kada mineralizacija prelazi ovu vrijednost, okus vode je neprijatan - slan ili gorko-slan.

1.8. Električna provodljivost

Električna provodljivost je numerički izraz sposobnosti vodene otopine da provodi električnu struju. Električna provodljivost vode ovisi uglavnom o koncentraciji otopljenih mineralnih soli i temperaturi.

Na osnovu vrijednosti električne provodljivosti može se približno suditi o mineralizaciji vode.

vode

Vrsta vode Salinitet Gustina,

1.9. Krutost

Tvrdoća vode je uzrokovano prisustvom jona kalcija, magnezija, stroncijuma, barija, željeza i mangana u vodi. Ali ukupan sadržaj jona kalcija i magnezija u prirodnim vodama je neuporedivo veći od sadržaja svih ostalih nabrojanih jona – pa čak i njihovog zbira. Stoga se pod tvrdoćom podrazumijeva zbir količina iona kalcija i magnezija - ukupna tvrdoća, koja se sastoji od vrijednosti karbonatne (privremene, eliminisane ključanjem) i nekarbonatne (stalne) tvrdoće. Prvi je uzrokovan prisustvom kalcijum i magnezijum bikarbonata u vodi, a drugi prisustvom sulfata, hlorida, silikata, nitrata i fosfata ovih metala. Međutim, ako je tvrdoća vode veća od 9 mmol/l, mora se uzeti u obzir sadržaj stroncijuma i drugih zemnoalkalnih metala u vodi.

Prema standardu ISO 6107-1-8:1996, koji uključuje više od 500 pojmova, tvrdoća se definira kao sposobnost vode da stvara pjenu sa sapunom. U Rusiji se tvrdoća vode izražava u mmol/l. U tvrdoj vodi, obični natrijum sapun se pretvara (u prisustvu jona kalcijuma) u nerastvorljivi "kalcijum sapun", formirajući beskorisne pahuljice. I dok se na ovaj način ne eliminiše sva tvrdoća kalcijuma u vodi, stvaranje pjene neće početi. Za 1 mmol/l tvrdoće vode, za takvo omekšavanje vode teoretski je potrebno 305 mg sapuna, praktično do 530. Ali, naravno, glavni problemi su stvaranje kamenca.

Klasifikacija vode prema tvrdoći (mmol/l): Grupa vode Mjerna jedinica, mmol/l

Veoma mekana………..do 1,5

Soft…………….1.5 - 4.0

Srednja tvrdoća………… 4 - 8

Teško………... 8 - 12

Veoma teško……………….više od 12

1.10. Alkalnost

Alkalnost vode je ukupna koncentracija anjona slabe kiseline i hidroksilnih jona sadržanih u vodi (izražena u mmol/l), koji tokom laboratorijskih ispitivanja reaguju sa hlorovodoničnom ili sumpornom kiselinom da tvore kloridne ili sulfatne soli alkalnih i zemnoalkalnih metala. Razlikuju se sljedeći oblici alkalnosti vode: bikarbonatna (hidrokarbonatna), karbonatna, hidratna, fosfatna, silikatna, humatna - ovisno o anionima slabih kiselina koji određuju alkalnost.

Alkalnost prirodnih voda čija je pH vrednost obično< 8,35, зависит от присутствия в воде бикарбонатов, карбонатов, иногда и гуматов. Щелочность других форм появляется в процессах обработки воды.

Budući da je alkalnost u prirodnim vodama gotovo uvijek određena bikarbonatima, za takve vode se uzima da je ukupna alkalnost jednaka karbonatnoj tvrdoći.

1.11. Organska materija

Domet organske nečistoće vrlo širok:

Huminske kiseline i njihove soli - natrijum, kalijum, amonijum humati;

Neke nečistoće industrijskog porijekla;

Dio aminokiselina i proteina;

Fulvokiseline (soli) i huminske kiseline i njihove soli - humati kalcijuma, magnezijuma, gvožđa;

Masti različitog porijekla;

Čestice različitog porijekla, uključujući mikroorganizme.

Sadržaj organskih supstanci u vodi se procjenjuje korištenjem metoda za određivanje oksidacije vode, sadržaja organskog ugljika, biohemijske potražnje kisika i apsorpcije u ultraljubičastom području. Vrijednost koja karakterizira sadržaj organskih i mineralnih tvari u vodi koje pod određenim uvjetima oksidiraju jednim od jakih hemijskih oksidansa naziva se oksidabilnost . Postoji nekoliko vrsta oksidacije vode: permanganat, bihromat, jodat, cerij (metode za određivanje posljednje dvije se rijetko koriste). Oksidabilnost se izražava u miligramima kiseonika, što je ekvivalentno količini reagensa koji se koristi za oksidaciju organskih supstanci sadržanih u 1 litru vode. U podzemnim (arteškim) vodama praktički nema organskih nečistoća, a u površinskim vodama ima "organskih" u odlučujući stepen više.

2. Izbor metoda tretmana vode

Metode prečišćavanja vode treba odabrati upoređujući sastav izvorne vode i njen kvalitet, regulisan regulatornim dokumentima ili odrediti potrošač vode. Nakon preliminarne selekcije metoda prečišćavanja vode, analiziraju se mogućnosti i uslovi njihove upotrebe na osnovu zadatka koji je pred njima. Najčešće se rezultat postiže postupnom implementacijom nekoliko metoda. Stoga je važan i izbor samih metoda obrade vode i njihov redoslijed.

Postoji oko 40 metoda prečišćavanja vode, a ovdje se razmatraju samo one najčešće korištene.

2.1.Fizičko-hemijski procesi tretman vode

Ove procese karakteriše upotreba hemijskih reagensa za destabilizaciju i povećanje veličine čestica koje formiraju zagađenje, nakon čega se čvrste čestice fizički odvajaju od tekuće faze.

2.1.1. Koagulacija i flokulacija

Koagulacija i flokulacija su dvije potpuno različite komponente fizičkog i kemijskog tretmana vode.

Koagulacija - ovo je faza u kojoj dolazi do destabilizacije koloidnih čestica (slično kuglicama prečnika manjeg od 1 mikrona).

Reč koagulacija dolazi od latinskog “coagulare”, što znači “aglomerirati, držati zajedno, akumulirati”. U tretmanu vode, koagulacija se postiže dodavanjem hemikalija u vodenu suspenziju gdje se dispergirane koloidne čestice skupljaju u velike agregate zvane flokule ili mikroflokule.

Koloidi su nerastvorljive čestice koje su suspendovane u vodi. Male veličine (manje od 1 mikrona) čine ove čestice izuzetno stabilnim. Čestice mogu biti različitog porijekla:

Minerali: mulj, glina, silicijum dioksid, metalni hidroksidi i soli, itd.

Organski: huminske i fulvo kiseline, boje, tenzidi i

itd.

Napomena: Mikroorganizmi kao što su bakterije, plankton, alge, virusi se također smatraju koloidima.

Stabilnost i stoga nestabilnost suspendovanih čestica je faktor koji se određuje različitim silama privlačnost i odbojnost:

Sile međumolekularne interakcije

Elektrostatičke sile

Gravitacijom zemlje

Snage uključene u Brownovo kretanje

Koagulacija je i fizički i hemijski proces. Reakcije između čestica i koagulansa osiguravaju stvaranje agregata i njihovo naknadno taloženje. Kationski koagulansi neutraliziraju negativni naboj koloida i formiraju labavu masu zvanu mikropahuljice.

Mehanizam koagulacije se može svesti na dva koraka:

1- Neutralizacija naboja: što odgovara smanjenju električnih naboja koji imaju odbojni učinak na koloide.

2- Formiranje agregata čestica.

Trenutno se koriste uglavnom mineralni koagulansi. Baziraju se uglavnom na solima gvožđa ili aluminijuma. Ovo su najčešće korišteni koagulansi. Naboj katjona ovdje stvaraju ioni metala, koji nastaju iz željeznih ili aluminijskih hidroksida u kontaktu s vodom. Glavne prednosti takvih koagulanata su njihova svestranost i niska cijena.

Koagulacija - ovo je srednja, ali veoma važna faza u procesu fizičko-hemijskog prečišćavanja vode i otpadnih voda. Ovo je prvi korak u uklanjanju koloidnih čestica, čija je glavna funkcija destabilizacija čestica. Destabilizacija se uglavnom sastoji od neutralizacije električnog naboja prisutnog na površini čestice, što potiče agregaciju koloida.

Flokulacija - Ovo je faza tokom koje se destabilizirane koloidne čestice (ili čestice nastale u fazi koagulacije) skupljaju u agregate.

Faza flokulacije se može odvijati samo u vodi u kojoj su čestice već destabilizirane. Ovo je faza koja logično prati koagulaciju. Flokulanti, svojim nabojem i vrlo velikom molekulskom težinom (dugi monomerni lanci), fiksiraju destabilizirane čestice i agregiraju ih duž polimernog lanca. Kao rezultat toga, u fazi flokulacije dolazi do povećanja veličine čestica u vodenoj fazi, što se izražava u formiranju flokula.

Veze između destabiliziranih čestica i flokulanta su po pravilu ionske i vodikove.

2.2. Prečišćavanje vode filtracijom

Početna faza obrade vode, u pravilu, je njeno oslobađanje od suspendiranih nečistoća - bistrenje vode, ponekad klasifikovano kao predtretman.

Postoji nekoliko vrsta filtriranja:

- naprezanje - veličine pora filterskog materijala su manje od veličine zadržanih čestica;

- filmska filtracija - pod određenim uslovima, nakon određenog početnog perioda, filterski materijal je obavijen filmom suspendovanih supstanci, na kojem se mogu zadržati čestice i manje od veličine pora filterskog materijala: koloidi, male bakterije, veliki virusi;

- volumetrijska filtracija - suspendirane čestice, prolazeći kroz sloj filterskog materijala, više puta mijenjaju smjer i brzinu kretanja u pukotinama između granula i vlakana filterskog materijala; Dakle, kapacitet filtera za zadržavanje prljavštine može biti prilično velik - više nego kod filmske filtracije. Filtracija u platnenim, keramičkim i gotovo svim filterima sa netkanim vlaknastim filterskim elementima vrši se prema prva dva navedena tipa; u finozrnatim filterima za rasuti teret - prema drugom tipu, u krupnozrnim filterima za rasuti teret - prema trećem.

2.2.1. Klasifikacija filtera sa granularnim opterećenjem

Granulirani filteri se uglavnom koriste za prečišćavanje tekućina u kojima je sadržaj čvrste faze zanemarljiv, a sediment nema nikakvu vrijednost, a glavna namjena filtera je bistrenje prirodne vode. Oni su oni koji se najviše koriste u tehnologiji prečišćavanja vode. Klasifikacija filtera prema nizu glavnih znakovi:

♦ brzina filtracije:

Sporo (0,1-0,3 m/h);

Hitna pomoć (5-12 m/h);

Super velike brzine (36-100 m/h);

♦ pritisak pod kojim rade:

Otvoreno ili slobodno;

Pritisak;

♦ broj slojeva filtera:

Jednoslojni;

Dvoslojni;

Višeslojni.

Najefikasniji i najekonomičniji su višeslojni filteri, kod kojih se, radi povećanja kapaciteta zadržavanja prljavštine i efikasnosti filtracije, opterećenje sastoji od materijala različite gustine i veličine čestica: na vrhu sloja su velike lagane čestice, na dnu su mali teški. Filtracijom prema dolje, veliki zagađivači se zadržavaju u gornjem sloju opterećenja, a preostali mali se zadržavaju u donjem sloju. Na taj način funkcionira cjelokupna zapremina utovara. Filteri za pročišćavanje su efikasni u zadržavanju čestica veličine >10 mikrona.

2.2.2. Tehnologija filtriranja

Voda koja sadrži suspendirane čestice, koja se kreće kroz granularni teret koji zadržava suspendirane čestice, bistri se. Efikasnost procesa zavisi od fizičko-hemijskih svojstava nečistoća, filterskog medija i hidrodinamičkih faktora. Zagađivači se nakupljaju u debljini tereta, smanjuje se volumen slobodnih pora i povećava hidraulički otpor tereta, što dovodi do povećanja gubitaka tlaka u teretu.

Općenito, proces filtracije se može podijeliti u nekoliko faza: prijenos čestica iz vodenog toka na površinu filterskog materijala; fiksiranje čestica na zrnima i u pukotinama između njih; odvajanje fiksnih čestica sa njihovim prelaskom nazad u tok vode. Uklanjanje nečistoća iz vode i njihovo fiksiranje na zrnima opterećenja nastaje pod utjecajem sila prianjanja. Nastali sediment na česticama opterećenja ima krhku strukturu, koja se može uništiti pod utjecajem hidrodinamičkih sila. Neke od prethodno zalijepljenih čestica se otkidaju sa zrna tereta u obliku sitnih pahuljica i prenose u sljedeće slojeve tereta (sufuzija), gdje se ponovo zadržavaju u kanalima pora. Dakle, proces bistrenja vode treba posmatrati kao ukupni rezultat procesa adhezije i sufuzije. Svjetljenje u svakom elementarnom sloju opterećenja nastaje sve dok intenzitet adhezije čestica premašuje intenzitet razdvajanja. Kako gornji slojevi tereta postaju zasićeni, proces filtracije se pomiče u donje; zona filtracije kao da se kreće u smjeru strujanja iz područja gdje je filterski materijal već zasićen kontaminantima i proces sufuzije prevladava do površina svježeg tereta.

Tada dolazi vrijeme kada je cijeli sloj za punjenje filtera zasićen vodenim zagađivačima, a potreban stupanj bistrenja vode nije postignut. Koncentracija suspendovanih materija na izlazu za punjenje počinje da raste.

Vrijeme tokom kojeg se postiže bistrina vode do određenog stepena naziva se vrijeme zaštite od opterećenja . Kada se dostigne ili kada se postigne maksimalni gubitak tlaka, filter za bistrenje mora se prebaciti u način pranja s otpuštanjem, kada se opterećenje ispere obrnutim tokom vode, a zagađivači se ispuštaju u odvod.

Mogućnost zadržavanja grubih suspendovanih materija pomoću filtera zavisi uglavnom od njegove mase; fine suspenzije i koloidne čestice - od površinskih sila. Naboj suspendovanih čestica je važan, jer se koloidne čestice istog naboja ne mogu spajati u konglomerate, povećavati i taložiti: naboj onemogućava njihovo približavanje. Ovo „otuđenje“ čestica prevazilazi se veštačkom koagulacijom. Kao rezultat koagulacije nastaju agregati - veće (sekundarne) čestice koje se sastoje od klastera manjih (primarnih). U pravilu, koagulacija (ponekad, dodatno, flokulacija) se provodi u taložnicima-bistriteljima.

Često se ovaj proces kombinuje sa omekšavanjem vode kačenjem, ili kalciranjem sode, ili omekšavanjem sode kaustične. U konvencionalnim filterima za bistrenje najčešće se opaža filmska filtracija. Volumetrijska filtracija je organizovana u dvoslojnim filterima i u takozvanim kontaktnim bistrilima. Filter je ispunjen donjim slojem kvarcnog pijeska veličine zrna 0,65-0,75 mm i gornjim slojem antracita veličine zrna 1,0-1,25 mm. Na gornjoj površini sloja velikih antracitnih zrna ne stvara se film; suspendirane nečistoće prodiru duboko u sloj - u pore i talože se na površini zrna. Zadržavaju se suspendirane tvari koje su prošle kroz sloj antracita donji sloj pijesak. Prilikom otpuštanja filtera, slojevi pijeska i antracita se ne miješaju, jer je gustoća antracita polovina gustine kvarcnog pijeska.

3. Metode pročišćavanja jonske izmjene

Jonska izmjenaje proces izdvajanja nekih jona iz vode i njihove zamjene drugima. Proces se provodi upotrebom supstanci za ionsku izmjenu - umjetno zrnatih tvari netopivih u vodi, specijalnih netkanih materijala ili prirodnih zeolita koji u svojoj strukturi imaju kisele ili bazične grupe koje se mogu zamijeniti pozitivnim ili negativnim ionima.

Tehnologija jonske izmjene danas se najviše koristi za omekšavanje i demineralizaciju vode. Ova tehnologija omogućava postizanje kvaliteta vode koja zadovoljava standarde različitih industrijskih i energetskih objekata.

Prečišćavanje kiselih voda za ispiranje metodom ionske izmjene temelji se na sposobnosti ionskih izmjenjivača nerastvorljivih u vodi da uđu u ionsku izmjenu sa solima topivim u vodi, ekstrahujući svoje katione ili anjone iz otopina i ispuštajući u otopinu ekvivalentnu količinu jona. , kojim su kationski i anjonski izmjenjivači periodično zasićeni tokom regeneracije.

Metoda jonske izmjene koristi se za odslađivanje i prečišćavanje vode od metalnih jona i drugih nečistoća. Suština jonske izmjene leži u sposobnosti materijala za ionsku izmjenu da uzimaju ione iz otopina elektrolita u zamjenu za ekvivalentnu količinu jona izmjenjivača.

Prečišćavanje vode se vrši pomoću jonoizmjenjivača - sintetičkih jonoizmenjivačkih smola izrađenih u obliku granula veličine 0,2...2 mm. Jonski izmjenjivači su napravljeni od polimernih tvari netopivih u vodi koje na svojoj površini imaju pokretni ion (kation ili anion), koji pod određenim uvjetima stupa u reakciju izmjene s ionima istog predznaka koji se nalaze u vodi.

Selektivna apsorpcija molekula površinom čvrstog adsorbenta nastaje zbog djelovanja neuravnoteženih površinskih sila adsorbenta na njih.

Jonoizmenjivačke smole imaju sposobnost regeneracije. Nakon što se radni kapacitet izmene jona iscrpi, on gubi sposobnost razmene jona i mora se regenerisati. Regeneracija se vrši zasićenim rastvorima, čiji izbor zavisi od vrste jonoizmenjivačke smole. Procesi oporavka se po pravilu odvijaju automatski. Regeneracija obično traje oko 2 sata, od čega 10-15 minuta za otpuštanje, 25-40 minuta za filtriranje rastvora za regeneraciju i 30-60 minuta za pranje. Prečišćavanje jonske izmjene vrši se sekvencijalnom filtracijom vode kroz kationske i anjonske izmjenjivače.

U zavisnosti od vrste i koncentracije nečistoća u vodi i zahtevane efikasnosti prečišćavanja, koriste se različite šeme postrojenja za ionsku izmjenu.

3.1. Kationation

Kationation , kao što ime kaže, koristi se za izdvajanje otopljenih katjona iz vode, tj. kationizacija - proces prerade vode metodom jonske izmjene, uslijed čega se izmjenjuju kationi. U zavisnosti od vrste jona (H+ ili Na+) prisutnih u zapremini kationskog izmenjivača, razlikuju se dva glavna tipa kationizacije: kationizacija natrijuma i kationizacija vodonika.

3.1.1. Kationizacija natrijuma

Metoda izmjene natrijum katjona koristi se za omekšavanje vode sa sadržajem suspendovanih materija ne većim od 8 mg/l i vodenom bojom ne većom od 30 stepeni. Tvrdoća vode opada sa jednostepenom kationizacijom natrijuma na vrednosti od 0,05 - 0,1 mEq/l, sa dvostepenom kationizacijom natrijuma - na 0,01 mEq/l. Proces kationizacije natrijuma opisuje se sljedećim reakcijama izmjene:

Regeneracija Na-katjonskog izmenjivača se postiže filtriranjem 5-8% rastvora kuhinjske soli kroz njega brzinom od 3-4 m/h.

Prednosti kuhinjske soli kao rastvora za regeneraciju:

1. jeftin;

2. pristupačnost;

3. proizvodi za regeneraciju se lako odlažu.

3.1.2. Kationizacija vodonika

Metoda izmjene vodonikovih katjona koristi se za duboko omekšavanje vode. Ova metoda se zasniva na filtriranju tretirane vode kroz sloj kationskog izmjenjivača koji sadrži katjone vodonika kao izmjenjivačke jone.

Prilikom kationizacije vode vodikom, pH filtrata se značajno smanjuje zbog kiselina koje nastaju tokom procesa. Ugljični dioksid koji se oslobađa tokom reakcija omekšavanja može se ukloniti otplinjavanjem. Regeneracija N-katjonskog izmenjivača se u ovom slučaju vrši 4-6% rastvorom kiseline.

3.1.3. Druge metode kationizacije

Metoda jonizacije natrijum-hlor koristi se kada je potrebno smanjiti ukupnu tvrdoću, ukupnu alkalnost i mineralizaciju izvorske vode, povećati kriterij potencijalne alkalne agresivnosti (smanjiti relativnu alkalnost) kotlovske vode, smanjiti ugljični dioksid u pari i vrijednost pročišćavanja parnih kotlova - uzastopnim filtriranjem kroz sloj natrijum katjonske smole u jednom filteru i kroz slojeve: prvo - hlorni anjonski izmenjivač, a zatim - natrijum kationski izmenjivač u drugom filteru.

Vodonik-natrijum-kationizacija (kombinovana, paralelna ili sekvencijalna sa normalnom ili „izgladnjelom“ regeneracijom vodonik-katjonskih izmenjivačkih filtera) - smanjiti ukupnu tvrdoću, ukupnu alkalnost i mineralizaciju vode, kao i povećati kriterijum za potencijalnu alkalnu agresivnost kotlovske vode, smanjiti sadržaj ugljičnog dioksida u pari i smanjenje propuštanja kotla.

Amonijum-natrijum-kationizacija koristi se za postizanje istih ciljeva kao i jonizacija natrijum hlora.

3.2. Anionizacija

Anionizacija , kao što ime govori, koristi se za ekstrakciju otopljenih anjona iz vode. Voda koja je već prošla preliminarnu kationizaciju podliježe anionizaciji. Regeneracija filtera za anionsku izmjenu obično se izvodi alkalijom (NaOH). Nakon što se iscrpi radni kapacitet izmenjivača anjona, on se regeneriše.I jako i slabo bazični anjonski izmenjivači su sposobni da apsorbuju jake kisele anjone iz vode. Anione slabih kiselina - ugljene i silicijumske - apsorbuju samo jaki bazični anionizmjenjivači.Za jake bazične anionizmjenjivače kao regenerator se koristi otopina NaOH (zato se proces naziva i hidroksidna anionizacija). Mehanizam jonske razmene i uticaj različitih faktora na tehnologiju procesa anionizacije u mnogome su slični njihovom uticaju na procese kationizacije, ali postoje i značajne razlike. Anjonski izmjenjivači slabe baze su sposobni za sorpciju različitih anjona u različitom stepenu. U pravilu se opaža određena serija u kojoj se svaki prethodni ion apsorbira aktivnije iu većim količinama od sljedećeg.

U tehnološkom lancu demineralizacije jonizacijom, nakon vodonik kationskih i slabo baznih anionizmjenjivačkih filtera, predviđeni su jaki bazični anionizmjenjivači filteri ako je potrebno iz vode ukloniti anjone silicijumske kiseline, a ponekad i anione ugljične kiseline. vrhunski rezultati se dobijaju sa niske vrijednosti pH i skoro potpuna degradacija vode. Upotreba anjonskih izmjenjivača kada izvorna voda sadrži organske nečistoće ima svoje karakteristike.

3.3. Desalinizacija vode jonskom metodom

Za pročišćavanje otpadnih voda od anjona jakih kiselina koristi se tehnološka shema jednostupanjske H-katjonizacije i OH-anionizacije pomoću jako kiselog kationskog izmjenjivača i slabo bazičnog anionskog izmjenjivača.

Za dublje prečišćavanje otpadnih voda, uključujući i uklanjanje soli, koristi se jednostepena ili dvostepena H-katjonizacija na jakom kiselinskom kationskom izmenjivaču, a zatim dvostepena OH-anionizacija na slabo, a zatim i jako bazičnom anionskom izmenjivaču.

Kada otpadna voda sadrži veliku količinu ugljičnog dioksida i njegovih soli, kapacitet jakog baznog anionskog izmjenjivača brzo se iscrpljuje. Da bi se smanjilo iscrpljivanje, otpadne vode nakon filtera za kationsku izmjenu se degaziraju u posebnim degazerima sa mlaznicom od Rašigovih prstenova ili u drugim uređajima. Ako je potrebno osigurati pH vrijednost od ~6,7 i prečistiti otpadnu vodu od aniona slabih kiselina, umjesto anjonskih izmjenjivača drugog stupnja koristi se filter mješovitog djelovanja napunjen mješavinom kationskog izmjenjivača jake kiseline i jako baznog aniona. koristi se izmjenjivač.

Metoda odsoljavanja vode jonskom izmjenom bazira se na sekvencijalnom filtriranju vode kroz H-katjonski izmjenjivački filter smole, a zatim OH-, HCO 3 - ili CO 3 - filter od anjonske izmjenjivače. , kationi sadržani u vodi se zamjenjuju za katjone vodonika. U filterima za izmjenu OH-anjona, kroz koje voda prolazi nakon izmjenjivača H-katjona, anjoni formiranih kiselina se zamjenjuju za OH- jone. Zahtjevi za vodu koja se dovodi u H-OH filtere:

suspendovane supstance - ne više od 8 mg/l;

ukupan sadržaj soli - do 3 g/l;

sulfati i hloridi - do 5 mg/l;

boja - ne više od 30 stepeni;

oksidacija permanganata - do 7 mg O 2 /l;

ukupno gvožđe - ne više od 0,5 mg/l;

naftni proizvodi - nema;

slobodni aktivni hlor - ne više od 1 mg/l.

Ako izvorska voda ne ispunjava ove zahtjeve, potrebno je izvršiti preliminarni tretman vode.

U skladu sa potrebnom dubinom desalinizacije vode, projektovane su jednostepene, dvostepene i trostepene instalacije, ali se u svim slučajevima za uklanjanje metalnih jona iz vode koriste jako kiseli H-katjonski izmenjivači sa visokim kapacitetom razmene.

Jednostepene jedinice za ionsku izmjenu koriste se za proizvodnju vode sa sadržajem soli do 1 mg/l (ali ne više od 20 mg/l).

U jednostepenim instalacijama za jonsku izmjenu, voda se uzastopno propušta kroz grupu filtera sa H-katjonskim izmjenjivačem, a zatim kroz grupu filtara sa slabo bazičnim anionskim izmjenjivačem; slobodni ugljični monoksid (CO 2) se uklanja u degazeru instaliranom nakon kationskih ili anionskih filtera ako se regenerišu otopinom sode ili bikarbonata. Svaka grupa mora imati najmanje dva filtera.

3.4. Demineralizacija vode jonizacijom

Demineralizacija vode - metoda dizajnirana da smanji mineralizaciju vode, uključujući ukupnu tvrdoću, ukupnu alkalnost i sadržaj silicijumskih jedinjenja. Metoda jonske izmjene vode za demineralizaciju bazira se na sekvencijalnom filtriranju vode kroz vodonik kationski izmjenjivač, a zatim HCO 3 -, OH - ili CO 3 -anionski izmjenjivački filter. Ekvivalentna količina kiseline se formira u filtratu iz anjona na koje su vezani kationi. CO 2 nastao tokom razgradnje hidrokarbonata uklanja se u dekarbonizatorima.

U anionskim filterima (hidroksidna anionizacija), anjoni formiranih kiselina se zamjenjuju za OH jone - (zadržava filter). Rezultat je demineralizirana (deslana) voda.

Ova metoda je zapravo „nezavisna“, sintetička. Predstavlja šematski niz opcija za kombinovanje različitih stepena složenosti – u zavisnosti od svrhe tretmana vode – katjonizacije vodonika i anionizacije hidroksida.

3.5. Uslovi za korišćenje jedinica za ionsku izmjenu

Jedinice za ionsku izmjenu treba snabdijevati vodom koja sadrži soli - do 3 g/l, sulfate i hloride - do 5 mmol/l, suspendirane tvari - najviše 8 mg/l, boju - ne više od 30 stepeni, oksidaciju permanganata - do 7 mgO/l. U skladu sa potrebnom dubinom desalinizacije vode, projektovane su jednostepene, dvostepene i trostepene instalacije, ali se u svim slučajevima koriste jaki kiseli vodonik kationski izmenjivači za uklanjanje iona metala iz vode. Za industrijske i energetske potrošače, voda se može pripremiti po jednostepenoj shemi - jedan kationski i jedan anjonski izmjenjivački filter; prema dvostepenoj shemi - dva filtera za kationsku izmjenu i dva filtera za anionsku izmjenu; po trostepenoj šemi, a treći stepen može biti projektovan u dve opcije: odvojeni filteri kationske i anjonske izmene ili kombinovanje katjonske izmene i anjonske izmene u jednom filteru.

Nakon jednostepene šeme: salinitet vode - 2-10 mg/l; specifična električna provodljivost - 1-2 µS/cm; sadržaj silicijumskih jedinjenja se ne menja. Dvostepena shema se koristi za dobivanje vode sa sadržajem soli od 0,1-0,3 mg/l; specifična električna provodljivost 0,2-0,8 µS/cm; sadržaj silicijumskih jedinjenja do 0,1 mg/l. Trostepena shema vam omogućava da smanjite sadržaj soli na 0,05-0,1 mg/l; specifična električna provodljivost - do 0,1-0,2 µS/cm; koncentracija silicijske kiseline - do 0,05 mg/l. Za kućne filtere koristi se jednostepena demineralizacija - zajedničko punjenje filtera katjonoizmjenjivačkom smolom i smolom za izmjenu anjona.

3.6. Mešani filteri

Kombinovanjem kationskog i anjonskog izmenjivača u jednom aparatu moguće je postići visok stepen prečišćavanja: skoro svi ioni u rastvoru se ekstrahuju iz vode u jednom prolazu. Pročišćena voda ima neutralnu reakciju i nizak sadržaj soli. Nakon zasićenja jonima, mješavina jonskih izmjenjivača - za regeneraciju - mora se prvo podijeliti na kationski i anjonski izmjenjivač, koji imaju različite gustine. Odvajanje se vrši hidrodinamičkom metodom (protok vode odozdo prema gore) ili punjenjem filtera koncentrovanim 18% rastvorom reagensa. Trenutno, glavni strani proizvođači proizvode setove monodisperznih granula smole posebno odabranih za gustinu i veličinu, pružajući visok stepen razdvajanja i stabilnost performansi.

Zbog složenosti operacija odvajanja mješavine kationskog i anionskog izmjenjivača i njihove regeneracije, ovakvi uređaji se uglavnom koriste za prečišćavanje voda niskog saliniteta i dodatno prečišćavanje vode prethodno odsoljene reverznom osmozom, kada se vrši regeneracija. rijetko ili se jonski izmjenjivači koriste jednom.

3.7. Karakteristike tehnologije jonske izmjene

Istorijski gledano, skoro svi dizajni filtera za jonsku izmjenu su paralelno precizni (direktni protok), odnosno, tretirana voda i regenerirajuća otopina kreću se u filteru u istom smjeru - odozgo prema dolje. Kako se otopina za regeneraciju kreće od vrha do dna kroz sloj ionskog izmjenjivača, koncentracijski tlak je razlika koncentracije između prethodno zadržani ioni (na primjer, kalcij i magnezij) i ioni regenerirajuće otopine (na primjer, natrij) koji ih istiskuju - postaje sve manje.

Na kraju svog puta, „slaba“ regeneraciona otopina nailazi na sloj ionskog izmjenjivača koji sadrži određenu, iako malu, količinu jona koje je potrebno istisnuti iz ionskog izmjenjivača. Nema pomjeranja. Kao rezultat toga, sljedeći tok tretirane vode ne postiže traženi kvalitet.

Ova karakteristika tehnologije jonske izmjene, kao i svojstva jonskih izmjenjivača, regeneranata i liotropnih serija, određuju fundamentalne nedostatke tehnologije jonske izmjene za prečišćavanje vode: velika potrošnja reagensa, vode za pranje jonskog izmjenjivača od ostataka regeneracijskog rastvora i velika količina otpadnih voda, čiji kvalitet ne ispunjava zahtjeve regulatornih dokumenata.

Izlaz iz situacije pronašli su tehnolozi koji su predložili dvostepenu filtraciju za kationizaciju natrijuma i trostepenu filtraciju za demineralizaciju jonizacijom. Paralelno protivstrujno filtriranje može se smatrati vrstom dvostepenog omekšavanja: unatoč nazivu, filtracija paralelnog toka se provodi u svakom od para filtera.

Dekarbonizacija- uklanjanje ugljičnog monoksida koji se oslobađa u procesima katjonizacije i anionizacije vodika.

Uklanjanje iz vode prije jakih baznih anionizmjenjivačkih filtera je neophodno, jer će se u prisustvu CO 2 u vodi dio radnog kapaciteta izmjenjivača potrošiti na apsorpciju CO 2.

Tradicionalno se za uklanjanje ugljičnog dioksida iz vode koriste dekarbonizatori - uređaji punjeni raznim razdjelnicima vode (obično rasuti, na primjer, Raschig, Pall prstenovi, itd.), koji se nazivaju mlaznicama, ili bez punila, a koji se upuhuju zrakom prema protoku vode . U zavisnosti od dizajna, dekarbonizator se može instalirati nakon prve ili druge faze katjonizacije vodonika, ili nakon prve (slabe baze) anionizacijske faze. Posljednja shema se češće koristi u stranim razvojima. Ejektorski (vakuumski, mlazni) uređaji postaju sve rasprostranjeni. Njihov rad se zasniva na stvaranju protoka velike brzine u ejektorskom uređaju, u kojem se protok evakuiše, nakon čega se vazduh usisava u vodu i izduvava. Uz male dimenzije, ovaj dizajn pruža veću produktivnost i visoku efikasnost uklanjanja plina. U ovom slučaju - slobodan CO 2. Na malim stanicama za pročišćavanje vode i sa niskim sadržajem bikarbonata u izvorišnoj vodi, koristi se shema prerade vode bez dekarbonizatora.

5. Baromembranske metode tretmana vode

Demineralizacija vode jonskom izmjenom i termička demineralizacija (destilacija) omogućavaju desalinizaciju vode i gotovo potpuno odslanu. Međutim, primjena ovih metoda otkrila je postojanje nedostataka: potrebu za regeneracijom, glomaznu i skupu opremu, skupe ionske izmjenjivače itd. U tom smislu, baromembranske metode tretmana vode postale su široko rasprostranjene.

Grupa baromembranskih metoda uključuje reverznu osmozu, mikrofiltraciju, ultrafiltraciju i nanofiltraciju. Reverzna osmoza (veličine pora 1-15Å , radni pritisak 0,5-8,0 MPa) koristi se za demineralizaciju vode, zadržava skoro sve jone za 92-99%, a kod dvostepenog sistema i do 99,9%. Nanofiltracija (veličine pora 10-70Å , radni pritisak 0,5-8,0 MPa) koristi se za odvajanje boja, pesticida, herbicida, saharoze, nekih rastvorenih soli, organskih materija, virusa itd. Ultrafiltracija (veličine pora 30-1000Å , radni pritisak 0,2-1,0 MPa) koristi se za odvajanje nekih koloida (na primjer silicijum), virusa (uključujući poliomijelitis), čađi uglja, razdvajanje mlijeka na frakcije itd. Mikrofiltracija (veličine pora 500-20000Å , radni pritisak od 0,01 do 0,2 MPa) koristi se za odvajanje nekih virusa i bakterija, finih pigmenata, prašine aktivnog uglja, azbesta, boja, odvajanje vodeno-uljnih emulzija itd. Što su veće pore formirane u membrani, to je razumljiviji proces filtracije kroz membranu, to se više približava tzv. mehaničkoj filtraciji u svom fizičkom smislu.

Međugrupu čine takozvane trake membrane, koje se dobijaju zračenjem Mylar (polietilen tereftalant) filmova u ciklotronu strujom teških jona. Nakon izlaganja filma ultraljubičastim zracima i nagrizanja alkalijama, u filmu se formiraju pore promjera 0,2-0,4 mikrona (uglavnom 0,3 mikrona).

5.1. Reverzna osmoza

Reverzna osmoza - jedna od najperspektivnijih metoda prečišćavanja vode, čije su prednosti niska potrošnja energije, jednostavnost dizajna uređaja i instalacija, njihove male dimenzije i jednostavnost rada; Koristi se za odslađivanje voda sa sadržajem soli do 40 g/l, a granice njegove upotrebe se stalno šire.

Suština metode. Ako su otapalo i rastvor odvojeni polupropusnom pregradom koja dozvoljava samo molekula rastvarača, tada će rastvarač početi proći kroz pregradu u rastvor dok sve dok su koncentracije rastvora na obe strane membrane nisu poravnate. Proces spontanog strujanja supstanci kroz polupropusnu membranu koja razdvaja dva rastvora različite koncentracije (poseban slučaj je čisto otapalo i rastvor), tzv osmozom (iz grčkog: osmos - guranje, pritisak). Ako stvorite povratni pritisak nad otopinom, brzina prenosa rastvarača kroz membranu će se smanjiti. Kada se uspostavi ravnoteža, odgovarajući pritisak može poslužiti kao kvantitativna karakteristika fenomena reverzne osmoze. Zove se osmotski pritisak i jednak pritisku na koji se mora primijeniti rastvor da se dovede u ravnotežu sa čistim rastvaračem odvojenim od njega polupropusnom pregradom. Što se tiče sistema za prečišćavanje vode, gdje rastvarač je voda, proces je obrnut Osmoza se može predstaviti na sljedeći način: ako sa strane prirodne vode koja teče kroz aparat sa određenim sadržajem nečistoća primeniti pritisak koji premašuje osmotski pritisak, tada će voda procuriti kroz membranu i akumuliraju se na drugoj strani, a nečistoće ostaju sa izvorišnom vodom, njihova koncentracija će biti povećati.

U praksi, membrane obično nisu idealno polupropusne i postoji određeni prijenos otopljene tvari kroz membranu.

Osmotski pritisci rastvora mogu doseći desetine MPa. Radni pritisak u jedinicama za reverznu osmozu mora biti znatno veći, jer je njihov učinak određen pokretačkom silom procesa – razlikom radnog i osmotskog pritiska. Tako se pri osmotskom pritisku od 2,45 MPa za morsku vodu koja sadrži 3,5% soli preporučuje radni pritisak u postrojenjima za desalinizaciju da se održava na 6,85-7,85 MPa.

5.2. Ultrafiltracija

Ultrafiltracija - proces membranskog odvajanja, kao i frakcionisanje i koncentriranje rastvora. Nastaje pod uticajem razlike pritisaka (ispred i posle membrane) rastvora jedinjenja visoke i male molekulske mase.

Ultrafiltracija je posudila metode za proizvodnju membrana iz reverzne osmoze, a uvelike joj je slična i po dizajnu hardvera. Razlika je u mnogo većim zahtjevima za uklanjanjem koncentrirane otopine tvari s površine membrane koja u slučaju ultrafiltracije može formirati geloliki sloj i slabo topljive taloge. Ultrafiltracija prema dijagramu toka procesa i parametrima je srednja karika između filtracije i reverzne osmoze.

Tehnološke mogućnosti ultrafiltracije su u mnogim slučajevima mnogo šire od mogućnosti reverzne osmoze. Dakle, kod reverzne osmoze u pravilu dolazi do općeg zadržavanja gotovo svih čestica. Međutim, u praksi se često javlja zadatak selektivnog odvajanja komponenti rastvora, odnosno frakcionisanja. Rješenje ovog problema je veoma važno, jer je moguće izdvojiti i koncentrirati vrlo vrijedne ili rijetke tvari (proteini, fiziološki aktivne tvari, polisaharidi, kompleksi rijetkih metala itd.). Ultrafiltracija, za razliku od reverzne osmoze, koristi se za razdvajanje sistema u kojima je molekulska težina otopljenih komponenti mnogo veća od molekulske težine rastvarača. Na primjer, za vodene otopine pretpostavlja se da je ultrafiltracija primjenjiva kada barem jedna od komponenti sistema ima molekulsku težinu od 500 ili više.

Pokretačka snaga ultrafiltracije je razlika u pritisku na obje strane membrane. Obično se ultrafiltracija izvodi pri relativno niskim pritiscima: 0,3-1 MPa. U slučaju ultrafiltracije, uloga vanjskih faktora se značajno povećava. Tako je, u zavisnosti od uslova (pritisak, temperatura, intenzitet turbulizacije, sastav rastvarača, itd.), na istoj membrani moguće postići potpuno razdvajanje supstanci, što je nemoguće različitom kombinacijom parametara. Ograničenja ultrafiltracije uključuju: uski tehnološki opseg – potrebu za preciznim održavanjem uslova procesa; relativno niska granica koncentracije, koja za hidrofilne tvari obično ne prelazi 20-35%, a za hidrofobne tvari - 50-60%; kratak (1-3 godine) vijek trajanja membrane zbog taloženja u porama i na njihovoj površini. To dovodi do kontaminacije, trovanja i narušavanja strukture membrane ili pogoršanja njihovih mehaničkih svojstava.

5.3. Membrane

Odlučujući faktori u implementaciji membranskih metoda su razvoj i proizvodnja polupropusnih membrana koje ispunjavaju sljedeće osnovne zahtjeve:

Visoka sposobnost razdvajanja (selektivnost);

Visoka specifična produktivnost (propusnost);

Hemijska otpornost na komponente odvojenog sistema;

Konzistentnost karakteristika tokom rada;

Dovoljna mehanička čvrstoća da zadovolji uslove ugradnje, transporta i

membransko skladištenje;

Jeftino.

Trenutno postoje dvije glavne vrste membrana na tržištu, napravljene od celuloznog acetata (mješavina mono-, di- i triacetata) i aromatičnih poliamida. Prema svom obliku, membrane se dijele na cjevaste, limove (spiralno valjane) i izrađene u obliku šupljih vlakana. Moderne membrane za reverznu osmozu - kompozitne - sastoje se od nekoliko slojeva. Ukupna debljina je 10-150 mikrona, a debljina sloja koji određuje selektivnost membrane nije veća od 1 mikrona.

Sa praktične tačke gledišta, dva indikatora procesa su od najvećeg interesa: koeficijent zadržavanja rastvorene supstance (selektivnost) i produktivnost (volumenski protok) kroz membranu. Oba ova pokazatelja dvosmisleno karakteriziraju polupropusna svojstva membrane, budući da u velikoj mjeri zavise od uvjeta procesa (pritisak, hidrodinamički uvjeti, temperatura itd.).

6. Metode za odmrzavanje vode

Voda sa visokim sadržajem gvožđa je neprijatnog ukusa, a upotreba takve vode u proizvodnim procesima (tekstilna industrija, proizvodnja papira i sl.) je neprihvatljiva, jer dovodi do pojave mrlja od hrđe i mrlja na gotovom proizvodu. Joni gvožđa i mangana kontaminiraju jonoizmenjivačke smole, pa je u većini procesa jonske razmene prethodna faza tretmana vode njihovo uklanjanje. U termoenergetskoj opremi (parni i toplovodni kotlovi, izmjenjivači topline) željezo je izvor stvaranja naslaga željeznog kamenca na grijaćim površinama. U vodi koja se isporučuje za tretman baromembrane, elektrodijalize i magnetnih uređaja, sadržaj gvožđa je uvek ograničen. Pročišćavanje vode od spojeva željeza u nekim je slučajevima prilično složen zadatak koji se može riješiti samo sveobuhvatno. Ova okolnost se prvenstveno povezuje sa raznovrsnošću oblika postojanja gvožđa u prirodnim vodama. Da biste odredili najefikasniji i najekonomičniji metod deferizacije za određenu vodu, potrebno je izvršiti probno uklanjanje gvožđa. Način odlaganja vode, projektne parametre i doze reagensa treba usvojiti na osnovu rezultata tehnoloških istraživanja koja se vrše direktno na izvorištu vode.

Za uklanjanje željeza iz površinske vode koriste se samo metode reagensa nakon kojih slijedi filtracija. Deferrizacija podzemne vode se vrši filtracijom u kombinaciji s jednom od metoda predtretmana vode:

Pojednostavljena aeracija;

Aeracija uključena specijalnih uređaja;

Koagulacija i bistrenje;

Uvođenje oksidirajućih reagensa kao što su hlor, natrijum ili kalcijum hipohlorit, ozon,

kalijum permanganat.

Uz obrazloženo opravdanje, koriste se kationizacija, dijaliza, flotacija, elektrokoagulacija i druge metode.

Za uklanjanje željeza sadržanog u obliku koloidnog željezovog hidroksida ili u obliku koloidnih organskih spojeva, kao što su humati željeza, iz vode se koristi koagulacija aluminij sulfatom ili aluminij oksihloridom ili željeznim sulfatom uz dodatak hlora ili natrijum hipohlorita.

Kao punila filtera uglavnom se koriste pijesak, antracit, sulfonirani ugalj, ekspandirana glina, piroluzit, kao i filtarski materijali tretirani katalizatorom koji ubrzava oksidaciju dvovalentnog željeza u feri željezo. IN U poslednje vreme Punila sa katalitičkim svojstvima postaju sve češća.

Ako je u vodi prisutno koloidno dvovalentno željezo, potrebno je izvršiti probno odlaganje . Ako to nije moguće izvesti u prvoj fazi projektovanja, izaberite jednu od gore navedenih metoda na osnovu probne deferrizacije provedene u laboratoriju ili iskustva sa sličnim instalacijama.

7. Demanganizacija vode

Mangan je prisutan u velikim količinama u zemljinoj kori i obično se nalazi zajedno sa gvožđem. Sadržaj rastvorenog mangana u podzemnim i površinskim vodama siromašnim kiseonikom dostiže nekoliko mg/l. Ruski sanitarni standardi ograničavaju nivo maksimalno dozvoljenog sadržaja mangana u vodi za piće na 0,1 mg/l.

U nekim evropskim zemljama zahtjevi su stroži: ne više od 0,05 mg/l. Ako je sadržaj mangana veći od ovih vrijednosti, organoleptička svojstva vode se pogoršavaju. Kada vrijednosti mangana prelaze 0,1 mg/l, pojavljuju se mrlje na sanitarnim proizvodima, kao i nepoželjan okus u vodi. Na unutrašnjim zidovima cjevovoda stvara se sediment koji se ljušti u obliku crnog filma.

U podzemnim vodama, mangan se nalazi u obliku visoko topivih soli u dvovalentnom stanju. Da bi se uklonio mangan iz vode, on mora biti preveden u nerastvorljivo stanje oksidacijom u tri- i četverovalentni oblik. Oksidirani oblici mangana hidroliziraju i formiraju praktično netopive hidrokside.

Za efikasnu oksidaciju mangana kiseonikom potrebno je da pH vrednost prečišćene vode bude na nivou od 9,5-10,0. Kalijum permanganat, hlor ili njegovi derivati ​​(natrijum hipohlorit), ozon omogućavaju da se proces demagganizacije izvede na nižim pH vrednostima od 8,0-8,5. Za oksidaciju 1 mg otopljenog mangana potrebno je 0,291 mg kisika.

7.1. Metode demanganizacije

Duboko prozračivanje praćeno filtracijom. U prvoj fazi prečišćavanja od vode pod vakuumom ekstrakt slobodnog ugljičnog dioksida, koji potiče povećanje pH vrijednosti na 8,0-8,5. Za ovu svrhu koristiti aparat za vakuumsko izbacivanje, kada U tom slučaju, u svom izbacivnom dijelu, voda je raspršena i zasićena kisikom zraka. Zatim se voda šalje na filtraciju kroz granulirani materijal, na primjer, kvarcni pijesak.Ova metoda prečišćavanja je primjenjiva kada permanganatna oksidacija izvorne vode nije veća od 9,5 mgO/l. Mora biti prisutan u vodi dvovalentno željezo, čijom oksidacijom nastaje željezov hidroksid, koji adsorbira Mn 2+ i katalitički ga oksidira.

Omjer koncentracije / ne smije biti manji od 7/1. Ako ovaj odnos nije zadovoljen u izvorišnoj vodi, tada se u vodu dodatno dozira željezni sulfat (gvozdeni sulfat).

Demanganacija sa kalijum permanganatom. Metoda je primjenjiva i na površinske i podzemne vode. Kada se kalijum permanganat doda vodi, otopljeni mangan se oksidira stvaranje slabo rastvorljivog mangan oksida. Precipitirani mangan oksid u obliku pahuljica ima visoko razvijenu specifičnu gustoću, što određuje njegova visoka sorpcijska svojstva. Sediment je dobar katalizator koji omogućava demangaciju tokom pH = 8,5.

Kao što je već napomenuto, kalijum permanganat osigurava uklanjanje ne samo mangana, već i željeza iz vode razne forme. Također se uklanjaju mirisi i poboljšava se okus vode zahvaljujući sorpcijskim svojstvima.

Nakon kalijum permanganata, uvodi se koagulant za uklanjanje oksidacijskih produkata i suspendiranih čvrstih tvari, a zatim se filtrira pomoću pješčanog sloja. Prilikom pročišćavanja mangana iz podzemnih voda, aktivirana silicijumska kiselina ili flokulanti se uvode paralelno s kalijevim permanganatom. Ovo omogućava da pahuljice mangan oksida postanu veće.

8. Dezinfekcija vode

Dezinfekcija vode Postoje sanitarne mjere za uništavanje bakterija i virusa u vodi koji uzrokuju zarazne bolesti. Postoje hemijske ili reagensne i fizičke metode dezinfekcije vode ili bez reagensa. Najčešće hemijske metode dezinfekcije vode uključuju hlorisanje i ozoniranje vode, a fizičke metode uključuju dezinfekciju ultraljubičastim zracima. Prije dezinfekcije voda se obično podvrgava tretmanu vode, čime se uklanjaju jaja helminta i značajan dio mikroorganizama.

Kod hemijskih metoda dezinfekcije vode, da bi se postigao trajni dezinfekcioni efekat, potrebno je pravilno odrediti dozu primenjenog reagensa i obezbediti dovoljno trajanje njegovog kontakta sa vodom. Doza reagensa određuje se probnom dezinfekcijom ili metodama izračunavanja. Za održavanje željenog učinka kemijskim metodama dezinfekcije vode, doza reagensa se izračunava u višku (rezidualni klor, rezidualni ozon), čime se jamči uništavanje mikroorganizama koji ulaze u vodu neko vrijeme nakon dezinfekcije.

U dosadašnjoj praksi dezinfekcije vode za piće hlorisanje najčešće. U SAD je 98,6% vode (ogromna većina) hlorisano. Slična slika je u Rusiji i drugim zemljama, odnosno u svijetu, u 99 od 100 slučajeva za dezinfekciju se koristi ili čisti hlor ili proizvodi koji sadrže hlor.

Ova popularnost hloriranja je i zbog činjenice da je ovo jedina metoda koja osigurava mikrobiološku sigurnost vode u bilo kojoj tački distributivne mreže u bilo koje vrijeme zbog naknadnog djelovanja. . Ovaj efekat leži u činjenici da posle dejstva unošenja molekula hlora u vodu („after-effect”), ove potonje zadržavaju svoju aktivnost u odnosu na mikrobe i inhibiraju njihove enzimske sisteme duž čitavog puta vode kroz vodovodne mreže od postrojenje za prečišćavanje vode (vodozahvat) svakom potrošaču. Naglasimo to naknadni efekat je svojstven samo hloru.

Ozoniranje temelji se na svojstvu ozona da se razgrađuje u vodi uz stvaranje atomskog kisika, koji uništava enzimske sisteme mikrobnih stanica i oksidira neka jedinjenja koja vodi daju neugodan miris (na primjer, humusne baze). Količina ozona potrebna za dezinfekciju vode zavisi od stepena kontaminacije vode i iznosi 1-6 mg/l uz kontakt u trajanju od 8-15 minuta; količina rezidualnog ozona ne bi trebala biti veća od 0,3-0,5 mg/l, jer veća doza daje vodi specifičan miris i uzrokuje koroziju vodovodnih cijevi. Zbog velike potrošnje energije, upotrebe složene opreme i visokokvalificiranog tehničkog nadzora, ozoniranje je našlo primjenu za dezinfekciju vode samo za centralizirano vodosnabdijevanje objekata posebne namjene.

Od fizičkih metoda dezinfekcije vode, najraširenije dezinfekcija ultraljubičastim zracima , čija su baktericidna svojstva posljedica njihovog djelovanja na ćelijski metabolizam, a posebno na enzimske sisteme bakterijske ćelije. Ultraljubičaste zrake uništavaju ne samo vegetativne, već i sporne oblike bakterija i ne mijenjaju organoleptička svojstva vode. Neophodan uslov za efikasnost ove metode dezinfekcije je bezbojnost i prozirnost dezinfikovane vode, a nedostatak je nedostatak naknadnog dejstva. Stoga se dezinfekcija vode ultraljubičastim zracima koristi uglavnom za podzemne i podkanalne vode. Za dezinfekciju vode iz otvorenih izvora vode koristi se kombinacija ultraljubičastih zraka s malim dozama klora.

Od fizičkih metoda individualne dezinfekcije vode najčešća je i najpouzdanija ključanje , u kojem se pored uništavanja bakterija, virusa, bakteriofaga, antibiotika itd. biološki faktori, koji se često nalazi u otvorenim izvorima vode, uklanja plinove otopljene u vodi i smanjuje tvrdoću vode. Okus vode se malo mijenja kada se prokuha.

Prilikom praćenja efikasnosti dezinfekcije vode u vodovodnim cjevovodima polaze se od sadržaja saprofitne mikroflore, a posebno E. coli u dezinficiranoj vodi, jer Svi poznati uzročnici zaraznih bolesti ljudi koji se prenose vodom (kolera, trbušni tifus, dizenterija) su osjetljiviji na baktericidno djelovanje hemijskih i fizičkim sredstvima dezinfekcija vode od E. coli. Voda se smatra prikladnom za upotrebu ako ne sadrži više od 3 E. coli u 1 litri. Na vodoopskrbnim stanicama koje koriste hloriranje ili ozoniranje, sadržaj zaostalog hlora ili ozona se provjerava svakih 1 sat (ili 30 minuta) kao indirektni pokazatelj pouzdanosti dezinfekcije vode.

U Rusiji je ozbiljna situacija sa tehničkim stanjem kompleksa za prečišćavanje vode centraliziranih vodozahvata, koji su u mnogim slučajevima projektovani i izgrađeni prije 70-80 godina. Njihovo trošenje se povećava svake godine, a potrebno je više od 40% opreme potpuna zamjena. Analiza vanrednih situacija pokazuje da se 57% nesreća na objektima vodovodne i kanalizacione infrastrukture događa zbog dotrajalosti opreme, pa će njen daljnji rad dovesti do naglog porasta nesreća od kojih će šteta znatno premašiti troškove njihovog sprječavanja. . Situaciju otežava činjenica da je zbog dotrajalosti mreža voda u njima podložna sekundarnoj kontaminaciji i zahtijeva dodatno čišćenje i dezinfekciju. Situacija sa centralizovanim vodosnabdevanjem stanovništva u ruralnim područjima je još gora.

To daje osnove da se problem higijene vodosnabdijevanja, odnosno obezbjeđenja stanovništva kvalitetnom, pouzdano dezinficiranom vodom nazove, najvažniji problem zahtijevaju sveobuhvatno i najefikasnije rješenje. Bezbedna voda za piće, kako je definisano Smernicama za kvalitet vode za piće Svetske zdravstvene organizacije, ne bi trebalo da predstavlja nikakve zdravstvene rizike kao rezultat njene konzumacije tokom celog života, uključujući različitu osetljivost ljudi na bolesti u različitim fazama života. Za grupu najveći rizik Bolesti koje se prenose vodom uključuju dojenčad i malu djecu, ljude lošeg zdravlja ili koji žive u nehigijenskim uvjetima i starije osobe.

Sve tehnološke šeme za prečišćavanje i dezinfekciju vode moraju biti zasnovane na osnovnim kriterijumima za kvalitet vode za piće: voda za piće mora biti epidemiološki bezbedna, bezopasna po hemijskom sastavu i imati povoljna organoleptička (ukusna) svojstva. Ovi kriterijumi čine osnovu propisa u svim zemljama (u Rusiji, SanPiN 2.14.1074-01). Zaustavimo se na glavnim najčešće korištenim dezinficijensima: kloriranje, ozoniranje i ultraljubičasta dezinfekcija vode.

8.1. Kloriranje vode

U posljednjoj deceniji u Rusiji je povećan interes za postrojenja za prečišćavanje vode sa stanovišta lobiranja korporativnih poslovnih interesa. Štaviše, ove rasprave su opravdane dobrim namjerama da se stanovništvo obezbijedi kvalitetnom vodom. Pod takvim rezonovanjem o potrebi potrošnje čista voda pokušava se uvesti besmislene i neutemeljene inovacije koje krše dokazane tehnologije i SanPiN 2.14.1074-01, koji ispunjava najviše međunarodne standarde i zahtijeva obavezno prisustvo hlora u vodi za piće centralizovanih sistema vodosnabdevanja (zapamtite naknadni efekat koji je jedinstven za hlor). Stoga je vrijeme da se razbiju zablude od kojih zavisi zdravlje nacije.

Osim hlora, njegovi spojevi se koriste za dezinfekciju vode, od čega se najčešće koristi natrijum hipohlorit.

Natrijum hipohlorit - NaCIO. U industriji se natrijev hipohlorit proizvodi kao različite otopine s različitim koncentracijama. Njegovo dezinfekciono dejstvo prvenstveno se zasniva na činjenici da kada se rastvori Natrijum hipohlorit, baš kao i hlor, formira hipohlorit kada se rastvori u vodi. Ima direktan dezinfekcijski i oksidacijski učinak.

Različite marke hipoklorita koriste se u sljedećim područjima:

. razred Koristi se rješenje prema GOST 11086-76 hemijska industrija za odmašćivanje vode za piće i bazenske vode, kao i za izbjeljivanje i dezinfekciju;

. otopina razreda B prema GOST 11086-76 koristi se u industriji vitamina, kao oksidacijsko sredstvo za izbjeljivanje tkanina;

. razred Za izbjegavanje kontaminacije otpadnih i prirodnih voda u domaćinstvu i pijaćoj vodi koristi se rješenje prema specifikaciji. Ovo rješenje se također koristi za dezinfekciju vode u ribnjačkim akumulacijama, dobijanje sredstava za izbjeljivanje i dezinfekciju u Prehrambena industrija;

. Rastvor B razreda prema specifikaciji koristi se za dezinfekciju površina koje su kontaminirane fekalnim ispustima, otpadom iz domaćinstva i hrane; također je vrlo dobar za dezinfekciju otpadnih voda;

. otopina razreda G, B prema specifikaciji se koristi za dezinfekciju vode u ribnjačkom rezervoaru;

. Za dezinfekciju se koristi otopina razreda E prema specifikaciji na isti način kao i razred A prema specifikaciji. Takođe je vrlo čest u preduzećima. Catering, u medicinskim i sanitarnim ustanovama, za dezinfekciju otpadnih voda, vode za piće, izbjeljivanje, u objektima civilne zaštite i dr.

Pažnja! Mjere predostrožnosti: otopina natrijum hipohlorita GOST 11086-76 razreda A je vrlo jak oksidant; ako dođe u dodir s kožom može izazvati opekotine; ako slučajno dospije u oči, može uzrokovati nepovratno sljepilo.

Kada se zagrije iznad 35°C, natrijum hipohlorit se razgrađuje sa naknadnim stvaranjem hlorata i odvajanjem hlora i kiseonika. MPC hlora u radnom okruženju - 1 mg/m3; u naseljenim mestima: 0,1 mg/m3 - maksimalno jednokratno i 0,03 mg/m3 - dnevno.

Natrijum hipohlorit je nezapaljiv i neeksplozivan. Ali, natrijum hipohlorit u skladu sa GOST 11086-76 razreda A, u kontaktu sa organskom zapaljivom materijom (pilevina, krpe, drvo) tokom sušenja, može izazvati iznenadno spontano sagorevanje.

Lična zaštita osoblja mora se sprovoditi upotrebom posebne odeće i lične zaštitne opreme: gas maske razreda B ili BKF, gumenih rukavica i zaštitnih naočara.

Ako su koža i sluzokože izložene rastvoru natrijevog hipohlorita, potrebno ih je hitno isprati pod tekućom vodom 20 minuta; ako vam kapi rastvora dođu u oči, morate ih odmah isprati s puno vode i prevesti žrtvu u doktor.

Skladištenje natrijum hipohlorita. Natrijum hipohlorit treba čuvati u negrijanom, ventiliranom skladištu. Ne skladištiti sa organskim proizvodima, zapaljivim materijalima ili kiselinom. Nemojte dozvoliti da soli teških metala uđu u natrijum hipohlorit ili u kontakt sa takvim metalima. Ovaj proizvod se pakuje i transportuje u polietilenskim kontejnerima (kontejner, bačva, kanister) ili titanijumskim kontejnerima i cisternama. Proizvod natrijum hipoklorita nije stabilan i nema zagarantovani rok trajanja (napomena prema GOST 11086-76).

Više informacija o prednostima i nedostacima dezinfekcije vode hlorom ili natrijum hipohloritom možete pronaći na web stranici www. kravt. ru.

8.2. Ozoniranje vode

Ozoniranje vode koristi se u dezinfekciji vode za piće, bazenske vode, otpadnih voda itd., omogućavajući istovremeno postizanje promjene boje, oksidacije željeza i mangana, eliminaciju okusa i mirisa vode i dezinfekciju zbog vrlo visoke oksidacijske sposobnosti ozona.

Ozon - plavkasti ili bledoljubičasti gas koji se spontano disocira u vazduhu i vodenom rastvoru, pretvarajući se u kiseonik. Brzina raspada ozona naglo raste u alkalnoj sredini i sa porastom temperature. Ima visoku oksidacijsku sposobnost i uništava mnoge organska materija, prisutan u prirodnim i otpadne vode; slabo je rastvorljiv u vodi i brzo se samouništava; Budući da je snažan oksidant, može povećati koroziju cjevovoda uz produženo izlaganje.

Potrebno je uzeti u obzir neke karakteristike ozoniranja. Prije svega, morate se sjetiti brzog uništavanja ozona, odnosno odsutnosti takvog dugoročnog učinka kao što je klor.

Ozoniranje može uzrokovati (posebno u jako obojenim vodama i vodama s velikom količinom organske tvari) stvaranje dodatnih sedimenata, pa je nakon ozoniranja potrebno osigurati filtriranje vode kroz aktivni ugljen. Kao rezultat ozoniranja nastaju nusproizvodi uključujući: aldehide, ketone, organske kiseline, bromate (u prisustvu bromida), perokside i druga jedinjenja. Kada su izloženi huminskim kiselinama, gdje postoje aromatična jedinjenja fenolnog tipa, može se pojaviti fenol. Neke supstance su otporne na ozon. Ovaj nedostatak se prevazilazi uvođenjem vodikovog peroksida u vodu po tehnologiji kompanije Degremont (Francuska) u trokomornom reaktoru.

8.3. Ultraljubičasta dezinfekcija vode

Ultraviolet pozvao elektromagnetno zračenje u talasnim dužinama od 10 do 400 nm.

Za dezinfekciju se koristi „bliska regija“: 200-400 nm (valna dužina prirodnog ultraljubičastog zračenja na površini zemlje je veća od 290 nm). Najveći baktericidni efekat ima elektromagnetno zračenje na talasnoj dužini od 200-315 nm. Moderni UV uređaji koriste zračenje talasne dužine od 253,7 nm.

Baktericidni učinak ultraljubičastih zraka objašnjava se fotokemijskim reakcijama koje se pod njihovim utjecajem odvijaju u strukturi molekula DNK i RNK, koje čine univerzalnu informacijsku osnovu mehanizma reproducibilnosti živih organizama.

Rezultat ovih reakcija je nepovratno oštećenje DNK i RNK. Osim toga, djelovanje ultraljubičastog zračenja uzrokuje poremećaje u strukturi membrana i staničnih zidova mikroorganizama. Sve to na kraju dovodi do njihove smrti.

UV sterilizator je metalno kućište sa baktericidnom lampom unutra. Ovo se pak stavlja u zaštitnu kvarcnu cijev. Voda pere kvarcnu cijev, tretira se ultraljubičastim svjetlom i, shodno tome, dezinficira. U jednoj instalaciji može biti nekoliko lampi. Stepen inaktivacije ili udio mikroorganizama koji su ubijeni pod utjecajem UV zračenja proporcionalan je intenzitetu zračenja i vremenu izlaganja. Shodno tome, broj neutraliziranih (inaktiviranih) mikroorganizama raste eksponencijalno s povećanjem doze zračenja. Zbog različite otpornosti mikroorganizama, doza ultraljubičastog svjetla potrebna za inaktivaciju, na primjer 99,9%, uvelike varira od malih doza za bakterije do vrlo visokih doza za spore i protozoe. Prilikom prolaska kroz vodu, UV zračenje se slabi zbog efekata apsorpcije i raspršenja. Da bi se ovo slabljenje uzelo u obzir, uvodi se koeficijent upijanja vode čija vrijednost zavisi od kvaliteta vode, posebno od sadržaja gvožđa, mangana, fenola u njoj, kao i od zamućenosti vode.

zamućenost - ne više od 2 mg/l (prozirnost fonta ≥30 stepeni);

boja - ne više od 20 stepeni skale platine i kobalta;

UV instalacije); coli indeks - ne više od 10.000 kom/l.

Za operativnu sanitarnu i tehnološku kontrolu efikasnosti i pouzdanosti dezinfekcije vode ultraljubičastim svjetlom, kao i kod hloriranja i ozoniranja, koristi se određivanje bakterija Escherichia coli (koliformi).

Iskustvo u korištenju ultraljubičastog zračenja pokazuje: ako doza zračenja u instalaciji nije niža od određene vrijednosti, tada je zajamčen stabilan učinak dezinfekcije. U svjetskoj praksi, zahtjevi za minimalnom dozom zračenja variraju od 16 do 40 mJ/cm2. Minimalna doza koja odgovara ruskim standardima je 16 mJ/cm2.

Prednosti metode:

Najmanje “vještački” su ultraljubičasti zraci;

Svestranost i efikasnost u borbi protiv raznih mikroorganizama - UV zrakama

uništavaju ne samo vegetativne, već i bakterije koje stvaraju spore, koje kada

hlorisanje sa uobičajenim standardnim dozama hlora ostaje održivo;

fiziko- hemijski sastav obrađena voda se zadržava;

Nema gornje granice doze;

Nema potrebe da se organizuje poseban sigurnosni sistem, kao kod hlorisanja i

ozoniranje;

Nema sekundarnih proizvoda;

Nema potrebe za stvaranjem reagensa;

Oprema radi bez posebnog osoblja za održavanje.

Nedostaci metode:

Smanjenje efikasnosti pri tretiranju loše pročišćene vode (mutna, obojena voda je slabo

proziran);

Periodično čišćenje lampe od naslaga taloga, potrebno pri preradi zamućenih i

tvrda voda;

Ne postoji "posljedični efekat", odnosno mogućnost sekundarnog efekta (nakon tretmana zračenjem)

kontaminacija vode.

8.4. Poređenje glavnih metoda dezinfekcije vode

Gore opisane osnovne metode dezinfekcije vode imaju brojne prednosti i nedostatke, izložene u brojnim publikacijama na ovu temu. Navedimo najznačajnije od njih.

Svaka od tri tehnologije, ako se koristi u skladu sa standardima, može obezbijediti potreban stepen inaktivacije bakterija, posebno za indikatorske bakterije grupe E. coli i ukupan broj mikroba.

U odnosu na ciste patogenih protozoa, nijedna od metoda ne pruža visok stepen pročišćavanja. Za uklanjanje ovih mikroorganizama preporučuje se kombiniranje procesa dezinfekcije s procesima smanjenja zamućenja.

Tehnološka jednostavnost procesa hlorisanja i nedostatak hlora određuju široku upotrebu ove posebne metode dezinfekcije.

Metoda ozoniranja je tehnički najsloženija i najskuplja u odnosu na hloriranje i ultraljubičastu dezinfekciju.

Ultraljubičasto zračenje ne mijenja hemijski sastav vode čak ni pri dozama mnogo većim od praktično potrebnih.

Kloriranje može dovesti do stvaranja nepoželjnih organohlornih jedinjenja koja imaju visoka toksičnost i kancerogenost.

Prilikom ozoniranja moguće je formiranje i nusproizvoda koji su prema propisima klasifikovani kao toksični – aldehidi, ketoni i druga alifatska aromatična jedinjenja.

Ultraljubičasto zračenje ubija mikroorganizme, ali≪ nastali fragmenti (stanični zidovi bakterija, gljivica, proteinski fragmenti virusa) ostaju u vodi. Stoga se preporučuje naknadna fina filtracija.

. Samo hlorisanje daje naknadni efekat, odnosno ima potrebno dugotrajno dejstvo, zbog čega je upotreba ove metode obavezna pri dovodu čiste vode u vodovodnu mrežu.

9. Elektrohemijske metode

Elektrohemijske metode se široko koriste kada tradicionalne metode mehaničkog, biološkog i fizičko-hemijskog tretmana vode nisu dovoljno efikasne ili se ne mogu koristiti, na primjer, zbog nedostatka proizvodnog prostora, složenosti isporuke i upotrebe reagensa ili iz drugih razloga. . Instalacije za implementaciju ovih metoda su kompaktne, visoko produktivne, a procesi kontrole i nadzora su relativno lako automatizirani. Obično se elektrohemijski tretman koristi u kombinaciji s drugim metodama pročišćavanja, što omogućava uspješno prečišćavanje prirodnih voda od nečistoća različitih sastava i disperzija.

Za prilagođavanje fizičkih i hemijskih svojstava tretirane vode mogu se koristiti elektrohemijske metode, koje imaju visoko baktericidno dejstvo i značajno pojednostavljuju tehnološke šeme prečišćavanja. U mnogim slučajevima, elektrohemijske metode eliminišu sekundarnu kontaminaciju vode anjonskim i kationskim ostacima karakterističnim za reagensne metode.

Elektrohemijsko pročišćavanje vode bazira se na elektrolizi, čija je suština korištenje električne energije za provođenje oksidacijskih i redukcijskih procesa. Proces elektrolize odvija se na površini elektroda smještenih u električno vodljivoj otopini - elektrolitu.

Proces elektrolize zahtijeva: otopinu elektrolita - kontaminiranu vodu, u kojoj su joni uvijek prisutni u jednoj ili drugoj koncentraciji, osiguravajući električnu provodljivost vode; elektrode uronjene u otopinu elektrolita; eksterni izvor struje; strujni vodovi - metalni provodnici koji povezuju elektrode sa izvorom struje. Sama voda je loš provodnik, ali nabijeni ioni u rastvoru, nastali tokom disocijacije elektrolita, pod uticajem napona primenjenog na elektrode, kreću se u dva suprotna smera: pozitivni joni (katjoni) ka katodi, negativni ioni ( anjona) na anodu. Anioni predaju svoje "dodatne" elektrone anodi, pretvarajući se u neutralne atome. Istovremeno, kationi, došavši do katode, primaju elektrone koji nedostaju iz nje i također postaju neutralni atomi ili grupa atoma (molekula). U ovom slučaju, broj elektrona koje prima anoda jednak je broju elektrona koje prenosi katoda. U kolu teče konstantna električna struja. Tako se tokom elektrolize javljaju redoks procesi: na anodi - gubitak elektrona (oksidacija), na katodi - sticanje elektrona (redukcija). Međutim, mehanizam elektrohemijskih reakcija značajno se razlikuje od konvencionalnih hemijske transformacije supstance. Posebnost elektrokemijske reakcije je prostorno razdvajanje elektrokemijskih reakcija u dva povezana procesa: procesi razgradnje supstanci ili proizvodnje novih proizvoda odvijaju se na granici elektroda-otopina pomoću električna struja. Kada se vrši elektroliza, istovremeno sa elektrodnim reakcijama u zapremini rastvora, dolazi do promene pH i redoks potencijala sistema, kao i fazno dispergovanih transformacija nečistoća vode.

www. aqua-term. ru

> Sistemi za tretman vode

Danas je pojam “tretman vode” čvrsto uspostavljen. Iako se ovaj izraz prvi put pojavio s pojavom parnih kotlova i parne mašine. Naučnici su primijetili da trajnost ovih struktura direktno ovisi o kvaliteti vode. Voda koja je korištena u parni kotlovi I parne mašine pripremljen na poseban način.

Tretman vode je proces uklanjanja svih nečistoća iz vode, od suspendiranih čestica do soli metala.

Svakodnevno se bavimo tretmanom vode. Zašto prodavnice auto delova prodaju destilovanu vodu? Za održavanje baterija. Jer ako napunite bateriju običnom vodom, nakon nekoliko dana jednostavno nećete upaliti auto.

Danas je ovaj pojam postao šire shvaćen. Prečišćavanje vode za domaćinstvo dodato je tretmanu industrijske vode. Na tržištu se pojavio veliki broj kućnih filtera. Životna sredina se pogoršava, a ljudi su primijetili da naše zdravlje ovisi o čistoći vode koju konzumiramo.

Da li su tretman i prečišćavanje vode sinonimi?

Na nivou domaćinstva, tretman vode i prečišćavanje vode su jedno te isto. Ovo su sinonimi.

Filter za pročišćavanje vode od željeza jedan je od elemenata sistema u vikendici ili seoskoj privatnoj kući.

Filter za omekšavanje vode je još jedan element tretmana vode.

Sistemi za tretman vode - glavne komponente

Pogledajmo glavne komponente sistema:

1. Mehanički filter. Obično se koristi kao samoispirač filter, gdje se metalnom mrežom zadržavaju mehaničke nečistoće. U slučajevima sa velikom zamućenošću koriste se taložni filteri, organizovani u kolone različitih veličina sa zasipanjem peskom.
2. Gvozdeni filter. Služi za uklanjanje rastvorenog gvožđa iz vode. Istovremeno uklanja mangan i vodonik sulfid.
3. Omekšivač filtera. Uklanja soli tvrdoće iz vode.
4. Ugljeni filter. Uklanja mirise i zadržava čestice filterskog materijala sa prethodnih filtera. Može se implementirati u obliku patronskog filtera ili u obliku kolone.
5. Filter-dezinfekciono sredstvo na bazi ultraljubičaste lampe. Uklanja bakterije u vodi. Ovi filteri su najrelevantniji za bunare i plitke bunare.
6. Filter za reverznu osmozu. Uklanja fluor i druge nečistoće. Koristi se za pripremu vode za piće.

Peta tačka je postala najrelevantnija u posljednje vrijeme. Jedan komšija čisti odvode i odvodi pročišćenu vodu, a drugi komšija iza visoke ograde bez tretmana izliva ispod sebe. Tako se ispostavilo da u bliskoj Moskovskoj oblasti nema više čistih bunara. Gotovo svi sadrže E. coli. I broj takvih komšija se ne smanjuje.

U jednom od sela prestižnog područja Moskovske regije otkrili smo spore antraksa u vodi. Daljnjim proučavanjem teme otkriveno je da je 30-ih godina na ovom lokalitetu postojalo groblje za stoku. Takvi slučajevi su izuzetno rijetki, ali ima presedana.

Primećuje se da meka voda ima lošiji ukus. U svetim izvorima tvrdoća vode je 7 mEq/l. Ali takva tvrdoća kvari uređaje za grijanje, u kotlu se stvara kamenac, a kotlovi za toplu vodu brzo propadaju. Ovdje dolazi zadatak optimizacije obrade industrijske vode i tretmana vode za domaćinstvo.

Za arteške vode moskovske regije neophodan je tretman vode. Prosječan sadržaj gvožđa je 3 mg/litar. Ovo je sasvim dovoljno da rublje svijetle boje postane crveno kada ga operete.

Elementi sistema za tretman i prečišćavanje vode

Kao što je navedeno, prema tehnologiji, elementi za tretman vode mogu biti bez reagensa ili bez reagensa. Očigledno, nema potrebe za vraćanjem bilo čega u filter kertridža. Potrebno je samo na vrijeme zamijeniti element kertridža. A filter omekšivača koristi zasićeni rastvor soli. Ova tehnologija se smatra reagensnom tehnologijom.

Filteri za uklanjanje željeza također se dijele na reagensne i nereagensne.

• Reagens filteri koriste otopinu kalijevog permanganata ili kuhinjske soli.
• Bez reagensa - samo vazduh, koji se u sistem dovodi kompresorom (iako je ispravnije pretpostaviti da je u ovom slučaju reagens vazduh).

Tretman vode počinje hemijskom analizom vode

Izbor pojedinih tehnologija u tretmanu vode zavisi od hemijske analize vode. Na primjer, kada je pH vrijednost manja od 7 jedinica, ne koristi se pročišćavanje aeracijom od željeza. Ovdje je potrebno ugraditi pH korektor, ili koristiti jonoizmenjivačke smole kao filter element.

Stoga, ako osjećate snagu i znanje da sami instalirate sistem za pročišćavanje vode, toplo preporučujemo da kontaktirate kemičara za tretman vode kako biste odabrali tehnološku shemu. Ima dosta nijansi.

Gradska voda takođe prolazi kroz tretman vode. Dezinfekcija vode u industrijskim razmjerima provodi se hlorom. Većina kućnih filtera dizajnirana je za uklanjanje hlora.

Budući da su svi procesi prečišćavanja vode skriveni od naših očiju, pojavile su se brojne prevarante koji za vrlo razumne pare nude filtere koji ne samo da će ukloniti sve štetne nečistoće iz vode, već i napuniti vodu čudesnim ionima, bez kojih je uglavnom nemoguće živjeti.

Sistem za prečišćavanje vode i njegova cijena

Avaj, čuda se ne dešavaju. Što je veći stepen prečišćavanja vode, to je skuplji sistem za prečišćavanje vode. Što je sistem produktivniji, to je skuplji.

Treba napomenuti da postoji stalni trend stalnog smanjenja cijena sistema za prečišćavanje vode uz poboljšanje kvaliteta njihovog rada. Nauka ne miruje. A membranske tehnologije ušle su u tehnologiju tretmana vode u obliku reverzno-somatskih filtera.