Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Акватерм Водоподготовка Беликов

.pdf
Скачиваний:
264
Добавлен:
12.08.2013
Размер:
3.21 Mб
Скачать

Часть первая

Таблица 3.1

Продолжение

 

 

1

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

120. ЦВ 1.01.01-91«А»; 1.04.02-91;

Методики определения качества воды, разработанные ГУП

 

 

 

1.04.03-91; 1.04.04-91;

«Центр исследования и контроля воды (ГУП «ЦИКВ»)

 

 

 

1.04.32-97; 1.04.35-98;

 

 

 

 

 

1.10.21-94; 1.10..22-94; 96;

 

 

 

 

 

1.10.25 – 30-96; 1.10.33-96;

 

 

 

 

 

1.10.34-96; 1.12.05-92;

 

 

 

 

 

1.12.06-93; 1.12.20-94; 1.12.31-96;

 

 

 

 

 

1.13.19-94; 1.14.23-95;

 

 

 

 

 

1.23.43-99 3.12.04-96; 3.12.09-97;

 

 

 

 

 

3.16.02-95; 3.18.05-96;

 

 

 

 

 

3.19.08-96; 3.21.03-95;

 

 

 

 

 

3.21.06-96; 3.22.07-96 «А» (все

 

 

 

 

 

номера методик – с индексом «А»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121. А-8/3-95*; А-9/3-95–А-19/3-95;

Центральная лаборатория

Муниципального унитарного

 

 

 

А-20/11-94–А-23/11-94;

предприятия «Уфаводоканал»

 

 

 

А-25/11-94–А-29/11-94;

 

 

 

 

 

А-1/12-94; А-3/12-94; А-4/12-94;

 

 

 

 

 

А-5/12-94; А-7/12-94;

 

 

 

 

 

РБАП-6/97; РБАП-31/96

 

 

 

 

 

РБАП-30/95; РБАП-38/96,

 

 

 

 

 

- 39/96, - 44/96, - 45/96, - 48/97,

 

 

 

 

 

- 49/97, - 50/97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

122. М 79/99, М91/98

ОАО «Союзцветметавтоматика»

 

 

 

 

 

 

 

 

123. ПНД Ф 14.1:2.4.11-95

Томский политехнический университет и Внедренческая

 

 

70

 

(МУ 08-48/018); 14.1:2.4.17-95

научно-производственная фирма «ЮМХ»

 

 

(МУ 08-48/017); 14.1:2.4.18-95

 

 

 

 

(МУ 08-48/020); 14.1:2.4.12-95

 

 

 

 

 

(МУ 08-48/021); МУ 08-47/066;

 

 

 

 

 

МУ 08-47/082; МУ 08-47/112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

124. ПНД Ф 14.1.71-96; 14.1.78-96;

Аналитический центр контроля качества воды ЗАО «Роса»

 

 

 

14.1.79-96; 14.1.175-2000;

 

 

 

 

 

14.1:2.57-96; 14.1:2.58-96;

 

 

 

 

 

14.1:2.76-96; 14.1:2.84-96;

 

 

 

 

 

14.1:2.141-98; 14.1:2.142-98;

 

 

 

 

 

14.1:2.162-2000;

 

 

 

 

 

14.1:2.164-2000;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.137-98; 14.1:2:4.138-98;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.139-98; 14.1:2:4.140-98;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.143-98; 14.1:2:4.153-99;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.155-99; 14.1:2:4.156-99;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.161-2000;

 

 

 

 

 

14.1:2:4.165-2000; 14.2:4.70-96;

 

 

 

 

 

14.2:4.74-96; 14.2:4.75-96;

 

 

 

 

 

14.2:4.154-99; 14.2:4.176-2000;

 

 

 

 

 

НДП 10.1:2.26-96; 10.1:2.62-98;

 

 

 

 

 

10.1:2:3.28-96; 10.1:2:3.70-2000;

 

 

 

 

 

10.1:2:3.71-01; 10.1:2:3.71-01;

 

 

 

 

 

10.1:2:4.67-2000; 20.1:2.32-96;

 

 

 

 

 

20.1:2:3.21-95; 20.1:2.3.40-97;

 

 

 

 

 

30.1:2.1-94; 30.1:2.8-95;

 

 

 

 

 

30.1.2:3.9-95; 30.1.2:3.12-99;

 

 

 

 

 

30.1.2:3.35-96; 30.1.2:3.41-97;

 

 

 

 

 

30.1.2:3.68-2000; 30.1.2:3.69-2000;

 

 

 

 

 

30.1.2:3.74-01; 30.2:3.2-95;

 

 

 

 

 

30.2:3.36-98; 30.2:3.43-98;

 

 

 

 

 

30.3.34-96; 30.4.65-01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

Таблица 3.1

Продолжение

1

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

125.

01.01.187; 01.01.198;

Федеральное государственное унитарное предприятие

 

 

 

01.02.186; 01.02.199; 01.02.200;

«Межотраслевой научно-исследовательский институт экологии

 

 

 

01.02.201; 01.02.209; 01.03.191;

топливно-энергетического комплекса»

 

 

 

01.03.195; 01.03.196; 01.03.197;

 

 

 

 

01.03.202; 01.03.203; 01.03.204;

 

 

 

 

01.03.205; 01.03.206; 01.03.207;

 

 

 

 

01.03.208; 01.03.351; 01.03.352;

 

 

 

 

01.03.353; 01.04.192; 01.04.192;

 

 

 

 

01.04.193; 01.04.194; 01.10.188;

 

 

 

 

01.10.189; 01.10.190; 01.14.185

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

126.

ГОСТ 26449.0-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Общие требования к методам анализа при опреснении соленых

 

 

 

 

 

вод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

127.

ГОСТ 26449.1-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Методы химического контроля соленых вод

 

 

 

 

 

 

 

 

 

128.

ГОСТ 24449.2-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Методы химического контроля дистиллята

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129.

ГОСТ 26449.3-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Методы химического контроля соленых вод и дистиллята на

 

 

 

 

 

содержание газов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130.

ГОСТ 26449.4-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Методы химического анализа накипи и шламов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

131.

ГОСТ 26449.5-85

Установки дистилляционные опреснительные стационарные.

Госстандарт СССР. 1985 г.

 

 

 

 

Методы химического анализа промывных растворов при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

очистке оборудования

 

 

71

 

 

 

 

 

132.

Руководство по технологии подготовки питьевой воды,

АКХ им. К.Д. Памфилова. 1989 г.

 

 

 

обеспечивающей выполнение гигиенических требований в

 

 

 

 

 

отношении хлорорганических соединений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

133.

Указания по совершенствованию технологии коагуляционной

АКХ им. К.Д. Памфилова. 1988 г.

 

 

 

 

обработки воды с целью снижения концентрации остаточного

 

 

 

 

 

алюминия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

134.

Руководство по применению технологий, обеспечивающих

НИИ ОКГ

 

 

 

 

эпидемическую безопасность питьевой воды в отношении

им. А.Н. Сысина АМН СССР.1990

 

 

 

 

вируса гепатита и других энтеротропных вирусов

г.

 

 

 

 

 

 

 

 

135.

ГОСТ 6709-72*

Вода дистиллированная. Технические условия

Госстандарт СССР.

 

 

(вместо ГОСТ 6709-53)

 

1972, 1985, 1990 гг.

 

 

 

 

 

 

 

 

136.

ГОСТ Р 52180-2003

Вода питьевая. Определение содержания элементов методом

Госстандарт России. 2003 г.

 

 

 

 

инверсионной вольтамперометрии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

137.

Методика выполнения измерений содержания общего

Разработка ОАО

 

 

 

 

органического углерода (ООУ) и суммы летучих органических

«Свердловэнерго»,

 

 

 

 

соединений (ЛОС) в пробах питьевых и производственных вод

г. Екатеринбург

 

 

 

 

спектрометрическим методом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

138.

Методика определения химической активности органических

То же

 

 

 

 

соединений в пробах питьевых и производственных вод

 

 

 

 

 

спектрометрическим методом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

139.

Проект нового ГОСТа

Вода питьевая. Определение содержания анионов методами

Госстандарт России

 

 

(по ИСО 10304-92)

ионной хроматографии и капиллярного электрофореза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

 

Табл. 3.1 показывает, насколько велико раз-

не нормируется. Косвенно часть (но только малая

 

нообразие методик анализа воды, составленных

часть) органических примесей нормируется в виде

 

разными организациями. Даже беглый просмотр

масел, нефтепродуктов, веществ, экстрагируемых

 

текстов прописей анализов дает основание, чтобы

эфиром. Требования – не более 5 мгО/л перман-

 

утверждать: многие методики дублируют друг друга.

ганатной окисляемости – предъявляются к содер-

 

По мере насыщения российских лабораторий сов-

жанию органических веществ в производственном

 

ременными аналитическим оборудованием и мате-

конденсате.

 

 

 

риалами, при обучении сотрудников аналитических

Зарубежные нормативы также включают в свой

 

служб ускорится переход аналитиков к использова-

состав нормы по значению перманганатной окисля-

 

нию единых методик, рекомендуемых ИСО.

емости в питательной и котловой воде паровых кот-

 

С 1 ноября 2002 г. стандарты ИСО имеют пря-

лов. Например, по нормативам США (Nalco): ТДР

 

мое применение в России: введены в действие

611 и 10 ТUI-TCH 1453 в питательной воде разных

 

ГОСТ Р 5725-1-2002 – Р 5725-6-2002 под общим

паровых котлов значение перманганатной окисляе-

 

названием «Точность (правильность и прецизион-

мости должно быть не более 3–20 мгКMnО4/л.

 

 

ность) методов и результатов измерений».

Знание количества органических веществ в

 

ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Часть 1. Основные

питательной воде котла помогает прогнозировать

 

положения и определения;

возможность образования железонакипных отло-

 

ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Часть 2. Основной

жений в котле. Железонакипные отложения ми-

 

метод определения повторяемости и воспроизво-

нимальны, если в питательной воде соблюдается

 

димости стандартного метода измерений;

неравенство:

 

 

 

ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002. Часть 3. Промежу-

 

 

 

 

точные показатели прецизионности стандартного

Fe ≤ Ок · 40 ,

 

(3.1)

 

метода измерений;

 

 

 

 

ГОСТ Р ИСО 5725-4-2002. Часть 4. Основные

где Fe – содержание соединений железа,

 

методы определения правильности стандартного

мкг/кг; Ок – перманганатная окисляемость, мгО/кг.

 

метода измерений;

Увеличение значений

перманганатной и

72

ГОСТ Р ИСО 5725-5-2002. Часть 5. Альтерна-

бихроматной окисляемости в питательной воде

тивные методы определения прецизионности стан-

котлов может служить сигналом попадания в

дартного метода измерений;

воду разной «органики», например, масел, ма-

 

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Часть 6. Использова-

зута, продуктов коксохимического производства

 

ние значений точности на практике.

и др. Попадание в котловую воду большого ко-

 

Стандарты ИСО методов анализа воды можно

личества «органики» может привести к бурному

 

непосредственно применять в лабораториях Рос-

вспениванию воды (ухудшению качества пара) и

 

сии («Питьевая вода», 2003, № 1, с. 2–4).

коксоподобным отложениям на теплопередаю-

 

 

щих поверхностях котла.

 

 

 

 

Часть органических веществ хорошо задержи-

 

3.2. Влияние некоторых

вается сорбентами водоподготовительных стан-

 

ций, в том числе анионитами, что сильно уменьша-

 

примесей исходной воды

ет их обменную емкость.

 

 

 

на работу энергетических

Разложение органических веществ при нагре-

 

объектов

вании воды в котлах вызывает образование ди-

 

 

оксида углерода СО2, и часть его, растворенная

 

Анализировать качество воды для энергетичес-

в воде, образует угольную кислоту, понижая рН.

 

ких объектов только по тем показателям, которые

Следовательно, увеличивается скорость углекис-

 

указаны в соответствующих нормативных докумен-

лотной коррозии металла не только в воде, но и во

 

тах, явно недостаточно, так как часть ненормируе-

влажном паре и в конденсате.

 

 

мых по этим документам примесей воды косвенно

 

 

 

 

влияет на эффективность работы энергетических

СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 → Н+ + НСО3- .

(3.2)

 

систем и оборудования, учет этих примесей важен

 

 

 

 

для обеспечения безаварийности оборудования.

Органические вещества

в некоторой степени

 

 

могут уменьшать карбонатные отложения в котлах

 

3.2.1. Органические вещества

и теплообменниках, значит, и в этом случае необ-

 

ходимо знание окисляемости воды.

 

 

Содержание органических примесей в пита-

Г.Е. Крушелем была предложена эмпирическая

 

тельной и подпиточной воде энергообъектов прямо

формула для определения предельного значения

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

карбонатной жесткости воды при 40 °С (накипь

температура (°С);

 

 

еще не образуется) в зависимости от перманганат-

запах при 20 и 60°С (балл);

 

 

ной окисляемости:

 

 

 

вкус при 20°С (балл);

 

 

 

 

 

 

цветность по платино-кобальтовой шкале

Ж пред = 2,8 + О

к

/ 9,

(3.3)

(градус);

 

 

к

 

 

мутность по стандартной шкале (мг/л);

 

 

 

 

где Ж пред – предельное значение карбонатной

прозрачность по шрифту (см);

 

 

к

 

 

 

 

 

 

жесткости, ммоль/л; Ок – значение перманганатной

микробиологические и паразитологические по-

окисляемости, мгО/л.

 

 

 

казатели по СанПиНам 2.1.4.1074-01;

 

 

 

 

биохимическое потребление кислорода, БПК5

3.2.2. Сухой и прокаленный остаток

 

(мгО2/л);

 

 

 

содержание взвешенных примесей (мг/л);

Эти показатели нужны, во-первых, для провер-

жесткость общая и карбонатная (ммоль/л);

ки правильности определения содержания в воде

щелочность общая и по фенолфталеину

разных ионов и, во-вторых, для предварительного

(ммоль/л);

 

 

определения возможности применения ионооб-

сухой и прокаленный остаток (мг/л);

менного, обратноосмотического или других мето-

перманганатная и бихроматная (ХПК) окисляе-

дов обработки воды.

 

 

 

мость (мгО/л);

 

 

По разности значений сухого и прокаленного

кальций, Са2+ (мг/л);

 

 

остатков можно приблизительно определять коли-

магний, Mg2+ (мг/л);

 

 

чество органических веществ.

 

 

натрий, Na+ (мг/л);

 

 

 

 

 

 

калий, K+ (мг/л);

 

 

3.2.3. Аммоний

 

 

 

аммоний, NH4+ (мг/л);

 

 

 

 

 

железо общее, Fe (мг/л);

 

 

При увеличенном количестве аммиака в паре

железо двухвалентное, Fe2+ (мг/л);

и в присутствии кислорода усиливается коррозия

марганец (общий), Мn (мг/л);

 

 

медесодержащих сплавов конструкций теплооб-

алюминий,Al3+ (мг/л);

 

 

менников.

 

 

 

цинк, Zn2+ (мг/л);

 

73

 

 

 

 

фосфаты, PO 3- (мг/л);

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

хлориды, Cl- (мг/л);

 

 

 

 

 

сульфаты, SO 2- (мг/л);

 

 

3.3. Рекомендуемый состав

4

 

 

бикарбонаты, HCO3- (мг/л);

 

 

прописи анализов воды

 

карбонаты, CO 2- (мг/л);

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

нитриты, NO2- (мг/л);

 

 

В прописи анализов исходной воды необходимо

нитраты, NO3- (мг/л);

 

 

указать тип источника водоснабжения: поверхнос-

кислород, O2 (мг/л);

 

 

тный (река, озеро, море, водохранилище, пруд, ус-

свободный углекислый газ, CO2 (мг/л);

ловно включаются также безнапорные скважины,

сероводород, H2S (мг/л);

 

 

колодцы, ключи и каптажи), напорный артезианс-

медь, Cu2+ (мг/л);

 

 

кий и тип системы оборотного водоснабжения.

кремниевые соединения, SiO2

(мг/л);

Из подземных источников водоснабжения пробы

 

'

 

вещества, экстрагируемые эфиром (масла и

должны отбираться в течение 1 года: в каждый ха-

др.), мг/л;

 

 

рактерный в данном климатическом районе период

водородный показатель (рН);

 

 

по две пробы. Интервал отбора – не менее 24 ч.

поверхностно-активные вещества (анионоак-

Если вода поверхностная, то необходимы 12

тивные), ПАВ (мг/л);

 

 

анализов разовых проб, отбираемых ежемесячно,

фтор, F- (мг/л);

 

 

за год, предшествующий году проектирования.

хлор свободный, Cl2 (мг/л);

 

 

Для каждого анализа также должны отбираться

хлор связанный, Cl- (мг/л);

 

 

две пробы с интервалом отбора не менее 24 ч.

удельная электропроводимость (мкСм/см).

На водозаборе может производиться обработка

Если в качестве исходной воды используется

воды – в этом случае должны быть указаны резуль-

водопроводная вода, которая удовлетворяет тре-

таты анализов исходной воды до и после обработки.

бованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, то перечислен-

Анализы воды необходимо представлять в сле-

ные выше показатели, начиная с запаха при 20°С и

дующем объеме:

 

 

 

до биохимического потребления кислорода БПК5,

даты отбора и анализа пробы;

 

можно не учитывать.

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

Присутствие в воде примесей, не указанных выше, необходимо зафиксировать с приведением численных значений величин, если эти величины анализировались, и знание их, по мнению аналитика, существенно для оценки качества воды.

Содержание взвешенных веществ должно определяться, если прозрачность меньше 10 см.

В тех случаях, когда содержание натрия и калия определено не аналитическим путем (суммарно), должно быть сделано соответствующее примечание.

Правильность результатов анализов должна быть проверена составителем прописи, при этом можно использовать любое из известных руководств.

данного показателя, измеренному при 20°С. При этом, во-первых, во всех нормативных документах и прописях анализа воды необходимо указывать температуру измерения (почти всегда нормы ориентированы на 20°С), а во-вторых – в системах горячего водоснабжения (при нагреве воды до 60°С) нужно вводить поправку на температуру (табл. 3.2):

рНизм = рН20 – α,

(3.4)

где рН20 – значение рН при температуре 20°С; рНизм – значение рН при температуре нагретой воды; α – поправка по табл. 3.2.

 

3.4. Обеспечение

 

3.6. Проверка правильности

 

правильности анализов

анализов воды

 

Отбор проб следует производить с учетом тре-

До начала проектирования или в других случаях

 

бований ГОСТ 2761-84.

 

использования показателей содержания примесей

 

При производстве анализов рекомендуется

в исходной (для проектирования) природной воде

 

пользоваться руководствами, указанными в Спис-

техническое решение всегда нужно обусловливать

 

ке литературы [III: 51; 52; 131; 143].

проверкой правильности анализов воды.

 

Все методики определения

количественных

В природной воде количества катионов и ани-

 

показателей исходной воды,

предназначенной

онов, выраженные в эквивалентной форме, рав-

74

для систем горячего водоснабжения, должны со-

ны, то есть сумма молей катионов равна сумме

ответствовать требованиям ГОСТ Р 51232-98,

молей анионов. Допускается 1–3%-ное расхожде-

 

СанПиН 2.1.4.1074-01 и МУ 2.1.4.682-97 – табл. 3.1,

ние между вычисленными суммами. Как правило,

 

п. 10; табл. 2.1, п. 87, 92.

 

на большинстве объектов содержание натрия (и

 

 

 

калия) определяют экспериментально. При ариф-

 

 

 

метических вычислениях содержания калия и на-

 

3.5. Водородный показатель

трия (которые нельзя назвать корректными) нуж-

 

но помнить, что – с учетом эквивалентов натрия и

 

(рН)

 

калия и сравнительно малого содержания калия в

 

 

 

воде большинства водоемов и водотоков – услов-

 

Нормирование рН для всех водопотребляющих

ный эквивалент группы (Nа+ + К+) нужно прини-

 

систем осуществляется, как правило, по значению

мать равным 25.

Таблица 3.2

Температурная поправка (а) для определения рН воды после ее нагрева

рН при

Температура

Температурная поправка (α) при щелочности воды, ммоль/л

 

температуре

нагретой воды,

 

 

 

 

 

20°С

°С

 

 

 

 

 

0,5

1,0

2,0

4,0

8,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

≤ 8,0

 

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

8,2

50

0,20

0,15

0,15

0,15

0,10

8,4

 

0,30

0,20

0,20

0,15

0,15

 

 

 

 

 

 

 

≤ 7,6

 

0,10

0,10

0,10

0,10

0,10

7,8

 

0,15

0,15

0,10

0,10

0,10

8,0

60

0,30

0,20

0,15

0,15

0,10

8,2

 

0,40

0,30

0,20

0,20

0,15

8,4

 

0,50

0,40

0,30

0,25

0,20

 

 

 

 

 

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

 

 

 

 

 

 

Часть первая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты анализа воды можно приблизитель-

 

 

 

 

некоторые соли гидролизуются (степень этого

 

но проверить, вычисляя сухой остаток (СО) и про-

процесса неопределима).

 

 

 

каленный сухой остаток (ПСО).

 

 

При прокаливании сухого остатка при темпера-

 

 

 

 

 

 

туре 600–700°С бикарбонаты продолжают распа-

 

СО = [Са2+] + [Мg2+] + [Na+ + К+] + [NН -] +

даться, и распадается часть карбонатов, улетучи-

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

+ 1,4 [Fe] + [Сl-] + [NО -] + [SО 2-] + [SiО

] +

ваются кристаллизационная и гигроскопическая

 

 

3

4

2

 

 

 

 

 

 

+ 0,5 · [НСО -],

 

 

(3.5)

вода, соляная кислота, образующаяся при гидро-

 

 

3

 

 

 

лизе хлорида магния, и окислы азота, получающи-

 

 

 

 

 

 

 

где СО – сухой остаток (расчетный), мг/л;

еся при восстановлении нитратов.

 

 

 

[Са2+],…,[НСО -] – концентрация в воде ионов,

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

СО32- ½О2↑ + СО2↑;

 

 

 

соответственно, кальция, магния, натрия и ка-

(3.7)

 

 

лия, аммония, железа трехвалентного и двух-

 

 

 

 

 

валентного

(суммарно),

хлоридов,

нитратов,

2НСО3-½О2↑ + 2СО2↑ + Н2О.

(3.8)

 

 

сульфатов,

кремниесоединений, бикарбона-

 

 

 

 

 

тов, мг/л.

 

 

 

 

Прокаленный сухой остаток равен сухому остатку,

 

В расчете не учитываются ионы, содержащиеся

но перед НСО - стоит коэффициент не 0,5, а 0,13.

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

в воде в количестве не более 0,01 ммоль/л.

Масса органических примесей, нелетучих при

 

Расчетное значение может отличаться от экс-

102–110°С, равна

 

 

 

периментально найденного. Частично это учтено

 

 

 

 

 

введением коэффициента 0,5 перед [НСО -], что

[Орг.] = ППП – 0,37 · [НСО -],

(3.9)

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

вызвано разложением [НСО -] при определении

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

СО2 (кипячением пробы воды):

 

 

где ППП – потеря массы сухого остатка при

 

 

 

 

 

 

прокаливании, мг/л; [Орг.] – количество нелету-

 

2 НСО3- → СО32- + Н2О + СО2↑.

 

(3.6)

чих органических примесей, мг/л.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сухой остаток с учетом нелетучих органических

 

Но при расчете не учтено:

 

 

примесей равен определенному выше с добавле-

 

кристаллизационная вода удаляется не полно-

нием [Орг.].

 

 

 

стью во время кипячения и при высушивании ос-

Обязательное правило проверки анализа воды:

75

татка при 102–110°С;

 

 

 

проверка равенства значения общей жесткости и

наличие некоторых органических веществ;

суммы содержания кальция и магния (ммоль).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

4. Методы

водоподготовки

4.1. Выбор методов

Лучше других соответствует потребностям технологов классификация, разработанная Л.А. Кульским. В ее основу положен принцип

фазово-дисперсного состояния примесей воды, исходя из которого, в зависимости от дисперсности частиц, все примеси распределены на четыре группы. Соответственно этим группам определены и все известные сегодня методы водоподготовки. Таким образом, табл. 1.3 изначально позволяет наметить возможную схему обработки воды.

Методы водоподготовки должны выбираться при сопоставлении состава исходной воды и ее качества, регламентированного нормативными документами или определенного потребителем воды. После предварительного подбора методов очистки воды анализируются возможности и условия их применения, исходящие из поставленной задачи.

Чаще всего результат достигается поэтапным 76 осуществлением нескольких методов. Таким образом, важными являются как выбор собственно методов обработки воды, так и их последователь-

ность.

Методов водоподготовки – около 40. Здесь рассмотрены только наиболее часто применяемые.

4.2. Осветление воды фильтрованием через слои зернистого насыпного материала

Начальным этапом водоподготовки, как правило, является освобождение ее от взвешенных примесей – осветление воды, иногда классифицируемое как предварительная обработка.

Различают несколько типов фильтрования:

процеживание – размеры пор фильтрующего материала меньше размеров задерживаемых частиц;

пленочное фильтрование – при определенных условиях после некоторого начального периода фильтрующий материал обволакиваются пленкой взвешенных веществ, на которой могут задерживаться частицы даже более мелкие, чем размер

пор фильтрующего материала: коллоиды, мелкие бактерии, крупные вирусы;

объемное фильтрование – взвешенные частицы, проходя через слой фильтрующего материала, многократно изменяют направление и скорость движения в щелях между гранулами и волокнами фильтрующего материала; таким образом, грязеемкость фильтра может быть довольно большой – больше, чем при пленочном фильтровании.

Фильтрование в тканевых, керамических, почти во всех фильтрах с неткаными волокнистыми фильтрующими элементами осуществляется по первым двум – из названных – типам; в мелкозернистых насыпных фильтрах – по второму типу, в крупнозернистых насыпных – по третьему.

4.2.1. Классификация фильтров с зернистой загрузкой

Зернистые фильтры применяют, в основном, при очистке жидкостей, у которых содержание твердой фазы ничтожно мало, и осадок не представляет ценности, основное назначение фильтров – для осветления природной воды. Именно они наиболее широко применяются в технике водоподготовки.

Классификация фильтров по ряду основных признаков:

скорость фильтрования:

– медленные (0,1–0,3 м/ч);

– скорые (5–12 м/ч);

– сверхскоростные (36–100 м/ч);

давление, под которым они работают:

– открытые или безнапорные;

– напорные;

количество фильтрующих слоев:

однослойные;

двухслойные;

многослойные.

Наиболее эффективны и экономичны многослойные фильтры, в которых для увеличения грязеемкости и эффективности фильтрации загрузку составляют из материалов с различной плотностью и размером частиц: сверху слоя – крупные легкие частицы, внизу – мелкие тяжелые. При нисходящем направлении фильтрования крупные загрязнения задерживаются в верхнем слое загрузки, а оставшиеся мелкие – в нижнем. Таким образом, работает весь объем загрузки. Осветлительные фильтры эффективны при задержании частиц размером >10 мкм.

4.2.2. Технология фильтрования

Вода, содержащая взвешенные частицы, двигаясь через зернистую загрузку, задерживающую взвешенные частицы, осветляется. Эффективность процесса зависит от физико-химических

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

 

 

 

 

 

 

 

Часть первая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свойств примесей, фильтрующей загрузки и гид-

 

 

 

 

 

 

 

вило, коагулирование

(иногда, дополнительно,

 

родинамических факторов. В толщине загрузки

– флокулирование) производится в отстойниках-

 

происходит накапливание загрязнений, уменьша-

осветлителях. Часто этот процесс совмещается с

 

ется свободный объем пор и возрастает гидрав-

умягчением воды известкованием, или содо-из-

 

лическое сопротивление загрузки, что приводит к

весткованием, или едконатровым умягчением.

 

росту потерь напора в загрузке.

 

В обычных осветлительных фильтрах чаще все-

 

В общем виде, процесс фильтрации можно ус-

го наблюдается пленочное фильтрование. Объ-

 

ловно разбить на несколько стадий: перенос час-

емное фильтрование организуют в двухслойных

 

тиц из потока воды на поверхность фильтрующе-

фильтрах и в так называемых контактных осветли-

 

го материала; закрепление частиц на зернах и в

телях. В фильтр засыпают нижний слой кварцево-

 

щелях между ними; отрыв закрепленных частиц с

го песка с размером зерен 0,65–0,75 мм и верхний

 

переходом их обратно в поток воды.

 

слой антрацита с размером зерен 1,0–1,25 мм. На

 

Извлечение примесей из воды и закрепление

верхней поверхности слоя крупных зерен антра-

 

их на зернах загрузки происходит под действием

цита пленка не образуется, взвешенные примеси

 

сил адгезии. Осадок, формирующийся на части-

проникают вглубь слоя – в поры и откладывают-

 

цах загрузки, имеет непрочную структуру, кото-

ся на поверхности зерен. Взвешенные вещества,

 

рая под влиянием гидродинамических сил

может

прошедшие слой антрацита, задерживаются ниж-

 

разрушаться. Некоторая часть ранее прилипших

ним слоем песка.

 

 

 

 

 

 

частиц отрывается от зерен загрузки в виде мел-

При взрыхляющей промывке фильтра слои пес-

 

ких хлопьев и переносится в последующие слои

ка и антрацита не перемешиваются, так как плот-

 

загрузки (суффозия), где вновь задерживается в

ность антрацита вдвое меньше плотности кварце-

 

поровых каналах. Таким образом, процесс освет-

вого песка.

 

 

 

 

 

 

ления воды нужно рассматривать как суммарный

4.2.3. Скорость фильтрования

 

результат процесса адгезии и суффозии. Осветле-

 

ние в каждом элементарном слое загрузки проис-

Скорость протекания воды через фильтрующий

 

ходит до тех пор, пока интенсивность прилипания

слой зависит от нескольких факторов: природы

 

частиц превышает интенсивность отрыва.

 

фильтрующего материала; характера загрязнений

 

По мере насыщения верхних слоев загрузки

воды («сминаемые» частицы, например, гидроксид

77

процесс фильтрации переходит на нижерасполо-

железа (Fe3+), или «несминаемые», например мел-

женные, зона фильтрации как бы сходит по направ-

кие кварцевые песчинки); толщины фильтрующего

лению потока от области, где фильтрующей мате-

слоя; температуры воды (например для песчаного

 

риал уже насыщен загрязнением и преобладает

фильтра установлено: при увеличении темпера-

 

процесс суффозии к области свежей загрузки.

туры воды от 20 до 60°С скорость фильтрования

 

Затем наступает момент, когда весь слой загрузки

можно увеличить вдвое – при той же эффектив-

 

фильтра оказывается насыщенным загрязнения-

ности фильтрования).

 

 

 

 

 

 

ми воды, и требуемая степень осветления воды не

Для песчаного фильтра скорость фильтрования

 

обеспечивается. Концентрация взвеси на выходе

можно вычислить по формуле:

 

загрузки начинает возрастать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время, в течение которого достигается ос-

v =

3600 · c · d2 · h ,

(4.1)

 

 

ветление воды до заданной степени, называется

 

 

 

 

 

 

l · (0,7+0,03 · t)

 

 

 

 

временем защитного действия загрузки. При его

 

 

 

 

 

 

 

 

достижении либо при достижении предельной по-

где v – скорость фильтрования, м/ч; c – коэф-

 

тери напора осветлительный фильтр необходимо

фициент, примерно равный 40; d – диаметр гранул

 

перевести в режим взрыхляющей промывки, ког-

фильтрующего песка, м; l – толщина фильтрующе-

 

да загрузка промывается обратным током воды, а

го слоя, м; h – потеря напора при фильтровании, м

 

загрязнения сбрасываются в дренаж.

 

вод. ст.; t – температура воды, °С.

 

Возможность задержания фильтром

грубой

4.2.4. Условия применения

 

взвеси зависит, в основном, от ее массы; тонкой

 

взвеси и коллоидных частиц – от поверхностных

Фильтрование в осветлительных фильтрах при-

 

сил. Важное значение имеет заряд взвешенных

меняется для удаления взвешенных примесей при

 

частиц, так как коллоидные частицы одноимен-

их количестве до 100 мг/л (двухслойные фильтры)

 

ного заряда не могут объединяться в конгломе-

и до 50 мг/л (однослойные). Если в исходной воде

 

раты, укрупняться и оседать: заряд препятствует

значения перманганатной

окисляемости больше

 

их сближению. Преодолевается это «отчуждение»

15 мгО/л или цветности больше 30 градусов плати-

 

частиц искусственным коагулированием. Как пра-

но-кобальтовой шкалы

(двухслойные фильтры) и

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

окисляемости больше 8 мгО/л или цветности боль-

обескремнивании, перманганатная окисляемость –

ше 20 градусов – (однослойные фильтры), то не-

более 12 мгО/л,– при последующем натрийили

обходимо предварительное коагулирование. При

водород-катионировании. При этом должны пре-

водозаборе из открытых водоемов коагулирование

дусматриваться вспомогательные реагенты: при

сульфатом алюминия или оксихлоридом алюминия,

недостаточной (меньше 1 ммоль/л) щелочности –

как правило, применяется в периоды паводков или

гидроксид натрия, карбонат и гидрокарбонат

цветения воды при показателях качества исход-

атрия, оксид кальция; при плохой коагулируемос-

ной воды: щелочность – до 2 ммоль/л; цветность –

ти – хлор или хлорная известь; для укрупнения

более 30 градусов платино-кобальтовой шкалы;

хлопьев (если содержание взвешенных приме-

перманганатная окисляемость более 5 мгО/л – при

сей в исходной воде не более 20 мг/л) – флоку-

последующем обессоливании ионированием или

лянты.

Таблица 4.1

Технологические показатели для промышленных фильтров с однослойной загрузкой

 

 

Наименование

Показатели для фильтрующих материалов*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Песок кварцевый

Крошка

Антрацит или

 

 

 

 

или кварц

мраморная

термо–антрацит

 

 

 

 

дробленый

 

дробленый,

 

 

 

 

 

 

валовый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптимальный диаметр основной массы зерен, dопт, мм

0,5–1,6

0,5–1,6

0,6–1,4

 

 

 

Эффективный диаметр зерен, dэф = d10, мм, не менее

0,35

0,35

0,6

 

 

 

Средний диаметр зерен, dср = d50, мм

0,7–0,8

0,7–0,8

1,2–1,3

 

78

 

Эквивалентный диаметр зерен, dэкв, мм

0,7–1,2

1,1

 

 

Коэффициент неоднородности зерен, d80/d10, не более

2,2

2

1,7

 

 

Плотность материала, г/см3

2,6–2,7

2,5–2,8

1,4–1,7

 

 

 

Плотность насыпная материала, т/м3

1,6–1,7

1,6–1,8

0,75–0,9

 

 

 

 

 

Пористость, %, не менее

35

34

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Истираемость, %, не более

0,5

0,5

0,5–1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измельчаемость, %, не более

4

4–5

4–5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химическая стойкость:

 

 

 

 

 

 

прирост содержания сухого остатка, мг/л, не более

10–20

10–20

10–20

 

 

 

прирост содержания кремниесоединений, мг/л, не более

10

2–3

 

 

 

прирост значения перманганатной окисляемости воды, мгО/л, не более

8–10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Годовые потери материала, %, не более

10

10

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура фильтруемой воды, °С, не более

100

100

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водородный показатель (рН) фильтруемой воды

< 9

> 8

< 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зольность, %, не более

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание серы, %, не более

2–3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание двуокиси кремния, %, не менее

95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание карбоната кальция, %, не менее

98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота фильтрующего слоя, м

0,7–2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота «водяной подушки», % высоты фильтрующего слоя, м, не менее

30–60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная скорость фильтрования, м/ч:

 

 

 

 

 

 

при предварительной обработке воды в отстойниках или осветлителях:

8

8

8

 

 

 

нормально

 

 

 

форсированно

10

10

10

 

 

 

при осветлении воды без предварительной обработки:

5

5

5

 

 

 

нормально

 

 

 

форсированно

7

7

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Часть первая

Таблица 4.1

Продолжение

1

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная грязеемкость фильтрующего материала (при высоте

 

 

 

 

 

фильтрующего слоя 1000 мм), кг/м3, не более:

 

 

 

 

 

при воде, не обработанной реагентами и не прошедшей отстойники

0,75

0,75

0,75

 

 

и осветлители

 

 

 

 

 

при воде, известкованной и коагулированной и прошедшей отстойники

1,25

1,25

1,25

 

 

и осветлители

 

 

 

 

 

при воде, обработанной коагулянтом, но не прошедшей отстойники

1,5

1,5

1,5

 

 

и осветлители

 

 

 

 

 

при воде, обработанной коагулянтом и прошедшей отстойники

 

 

 

 

 

и осветлители:

 

 

 

 

 

при одноступенчатом фильтровании

2,5

2,5

2,5

 

 

при двухступенчатом фильтровании для фильтров 1–й ступени

5,5

5,5

5,5

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление фильтра потоку воды перед промывкой при высоте

1,0

1,0

1,0

 

 

фильтрующего слоя 1000 мм, 105 Па, не более

 

 

 

 

 

Режим обратной промывки:

 

 

 

 

 

интенсивность промывки, л/(с·м2), не менее

12

12

12

 

 

Режим водо-воздушной промывки при температуре 20°С

 

 

 

 

 

(состоит из трех последовательных операций: продувка воздухом,

 

 

 

 

 

совместная водо-воздушная промывка, промывка водой):

 

 

 

 

 

интенсивность продувки воздухом, л/(с·м2)

15–20

15–20

13–15

 

 

время продувки воздухом, мин

2–5

2–5

2–5

 

 

интенсивность подачи воздуха во время совместной водо-воздушной

15–20

15–20

13–15

 

 

промывки, л/(с·м2)

 

 

 

 

 

интенсивность подачи воды во время совместной водо-воздушной

2,5–3

2,5–3

2,5–3

 

 

промывки, л/(с·м2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

время совместной водо-воздушной промывки, мин

4–5

4–5

4–5

 

79

интенсивность подачи воды, л/(с·м2)

6–8

6–8

6–8

 

время промывки водой, мин

5–8

5–8

5–8

 

 

 

 

 

 

 

Режим промывки в отсутствие воздуха (промывка предусматривается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фильтрованной, или водопроводной, или осветленной после отстойников-

 

 

 

 

 

осветлителей водой):

 

 

 

 

 

интенсивность промывки, л/(с·м2), не менее

12–16

12–16

12–16

 

 

время промывки, мин, не менее

20

20

20

 

 

 

 

 

 

 

 

Расширение фильтрующего слоя, %

30–50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напор воды, необходимый для промывки фильтров, при высоте

 

 

 

 

 

фильтрующего слоя 1000 мм, 105 Па, не менее

1,0

1,0

1,0

 

 

Напор воздуха, необходимый для продувки фильтра, 105 Па, не менее

0,1 + 2 высоты столба воды в фильтре

 

 

То же, 105 Па, не более

1,0

1,0

1,0

 

 

* Применяются и некоторые другие фильтрующие материалы (см.: ч. 2, «Фильтрующие зернистые материалы для осветления и собции воды»).

ВОДОПОДГОТОВКА

Библиотека «Аква-Терм»

Соседние файлы в предмете Водоподготовка