эффективные решения для вашего бизнеса  
Дон Изолятор моб: +7 988 540 32 29
тел: (863) 219-12-79
факс: (863) 219-12-79
e-mail: [email protected]
гарантированная защита и надежность
Продукция Контакты Информация
Информация

Вода кондиционированная что это


Способы кондиционирования воды

Понятие кондиционирования воды – это технологический процесс, связанный с доведением состава воды до необходимых параметров, в которых учитываются концентрация полезных веществ и токсичных (первые по максимуму, вторые по минимуму), щелочность, значение pH. Сам процесс в себя включается несколько операций, связанных с очищением воды, в которую впоследствии вносятся специальные реагенты. Кондиционирование проводятся и для получения питьевой воды, и для пищевых производств, и даже для объектов энергетики.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

Требования к воде, которая используется в качестве теплоносителя, обозначаются двумя ее параметрами:

  1. Низкая коррозионная активность.
  2. Низкое присутствие выпадения осадка в виде известкового налета.

Если вода соответствует этим двум требованием, то ее называют стабильной. При этом принят такой параметр, как коэффициент стабильности, обозначаемый буквой «J». Если данный коэффициент меньше «0», то у жидкости появляется коррозионная активность, но она не является сильно активной. При «J» больше «1» активность резко возрастает, что приводит к отложению солей на металлических поверхностях оборудования и трубопроводов. Если J=0, то это считается идеальным состоянием воды.

При этом расчетная формула коэффициента такова: J = pHn – pHs, где «pHs» – это водородный показатель (кислотность) жидкостного раствора. Он определяется или с помощью расчетов, или принимается значение по номограммам.

Из формулы становится понятным, что стабильность воды падает, если в нее внести кислоту или провести процессы умягчения. Если в воду добавить соли натрия или кальция, то произойдет увеличение стабильности. При этом необходимо понимать, что в разных энергетических установках используется вода с разными показателями концентрации в ней солей. Поэтому и способы их уменьшения применяются разные. К примеру, в установках, где используется теплоноситель с небольшой температурой, лучше всего использовать физические способы, в основе которых лежит способ связывания солей в кристаллы, для дальнейшего их вывода. В установках, в которых теплоноситель имеет высокую температуру, в основном применяются химические способы.

Кондиционирование воды физическими способами – это радиоволновая обработка или магнитная.

Технологии и методы

Магнитный способ сегодня используется практически по всех тепловых установках небольшой мощности. Метод прост и дешев. В основе его лежит воздействие магнитом на воду, которая движется со скоростью не более 3 м/с. В ней образуются кристаллические взвеси, которые появляются внутри водяного потока под действием магнитного поля, расположенного перпендикулярно направленному движению воды. Взвеси всплывают на поверхность водной глади, которые очень легко удалить.

Необходимо отметить, что магнитное поле легко растворяет накипь, которая образуется на поверхностях теплообменников и трубопроводов. Но интересен тот факт, что действие магнита со временем исчезает. Как уверяют ученые, вода просто привыкает к магнитному полю.  Поэтому в тепловых сетях магнитному воздействию подвергают не только воду из подпитывающей магистрали, но и весь теплоноситель в системе.

Радиочастотная обработка воды – это воздействие на поток высокочастотного излучения, которое вырабатывает специальный генератор. В качестве излучателей используется провод, наматываемый на трубопровод с теплоносителем. По сути, получается так, что растворенные в воде соли под действием излучения превращаются в нерастворимые кристаллы. Как это происходит и под действием магнита.

Химический способ кондиционирования – это добавление в воду так называемых стабилизирующих реагентов. Именно они связывают соли в кристаллы. То есть, последние остаются в теплоносителе и не оседают на металлических поверхностях оборудования и труб. В качестве таких реагентов используют фосфаты.

Есть еще один вариант технологии кондиционирования воды, который основан на стабилизации самого теплоносителя. Для этого в воду добавляется кислота или специальные реагенты комплексоны. Их добавление переводит жесткость карбонатную в некарбонатную. При этом очень важно соблюдать пропорции вносимой кислоты. Если ее не доложить, то внутри теплоносителя будет выпадать осадок, что снизит качества используемой воды. Переизбыток вносимого реагента – быстрая коррозия металлических деталей. Поэтому в установках монтируется специальный насос в виде дозатора, который точно порционально может внести в систему необходимое количество кислоты.

Что касается комплексонов, то это соединение некоторых органических веществ. Они в водном растворе могут соединяться с ионами металлов, образуя комплексы. Единственное, что необходимо отметить, это разнообразие предложений. На рынке присутствуют дорогие комплексоны и дешевые. Поэтому их выбирают по значимости воздействия на воду. В небольших теплосетях с маломощными нагревательными установками, где требуется недорогой процесс кондиционирования, используют фосфорорганические комплексы. Их добавляют в теплоноситель в пропорции 1-3 мг на 1 литр.

Понятно, что для кондиционирования природных вод, которые используются для питья, совершенно другие технологии. Поэтому разберемся и с ними.

Кондиционирование питьевой воды

Водоснабжение питьевой водой сталкивается с двумя противоположными условиями кондиционирования:

  • очищение от загрязнений;
  • удаление необходимых для человека веществ.

Очищать воду надо обязательно. Но что делать с пониженным содержанием необходимых для человека солей и других веществ. Выход один – добавлять их в воду. К примеру, низкая концентрация фтора – явление обычное, особенно после очистки. Чтобы повысить этот показатель, необходимо пропустить водный поток через известковые минералы.

Но тут есть один момент, который касается норм концентрации. Оптимальный диапазон – 0,7-1,2 мг/л. Если анализ воды показал концентрацию из этого диапазона, то кондиционирование проводить не надо. Если величина меньше, то производится внесение фтористых солей, таких как фтористый кальций, фтористый натрий, кремнефтористый аммоний и так далее. Надо признаться, что все вышеперечисленные вещества – яды. Поэтому в системах водоочистки устанавливаются дозаторы. Сегодня все чаще от этого отходят, используя вместо этих веществ ионообменные смолы. Во всяком случае, в домашних системах водоочистки используют именно их.

Кондиционирование питьевой воды – это не только очищение и доведения концентрации всех химических веществ до необходимой нормы. Это стабилизация самой жидкости.

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Чаще всего кондиционирование для напитков – это контроль жесткости и щелочности. При этом последний показатель играет более важную роль. А так как в сырьевой воде для напитков он всегда завышен, поэтому приходится бороться со щелочностью разными способами. Самый распространенный – добавить в жидкость кислоту.

Контролировать данный показатель в процессе добавления реагента невозможно. Поэтому используют два варианта:

  1. Добавлять кислоту пропорционально массе или объему воды.
  2. Проводить исследование на pH после смешивания.

Чаще используют первый способ, как самый точный.

aeroclima.ru

Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов. Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу важнейших ее качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозионная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

где рНs – это рН равновесного раствора, насыщенного карбонатом кальция; рНs определяется расчетным путем или по номограмме.

Коррозионная активность воды, т. е. ее агрессивность по отношению к металлам, проявляется, когда индекс стабильности J является отрицательной величиной (J1), то на стенках начинается отложение карбоната кальция. Вода, которая используется в качестве теплоносителя, должна иметь индекс стабильности J, близкий к 0. Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность или карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты. Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок. Для их удаления используются различные рассмотренные выше химические методы. Для систем, работающих при невысоких параметрах теплоносителя, предлагаются физические и химические методы, которые позволяют предотвратить выпадение осадков на поверхностях теплообмена без химического умягчения воды. Эти методы приводят к связыванию солей жесткости в кристаллические структуры, не имеющие адгезии к поверхностям теплообмена, и остающиеся в растворе. Физическое воздействие – это магнитная и радиоволновая обработка воды. В последние несколько десятилетий в России и за рубежом активно пропагандируется применение магнитной обработки воды для парогенераторов низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. Сторонники этого метода водоподготовки указывают на простоту, дешевизну, безопасность и безреагентность такого метода обработки воды. Магнитная обработка воды заключается в пропускании потока воды через магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом или электромагнитом, перпендикулярно магнитным силовым линиям. Скорость потока воды может составлять 1–3 м/с. Механизм взаимодействия магнитного поля с водой и растворенными солями окончательно не определен. Считается, что под воздействием поля происходят поляризационные процессы с диполями воды и ионами солей, которые приводят к формированию центров кристаллизации и образованию кристаллических взвесей солей жесткости не на теплообменных поверхностях, а в объеме раствора. В результате вместо твердой накипи в воде появляется тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Более того, происходит растворение образовавшихся ранее отложений. На практике эффект магнитной обработки зачастую проявляется только в первый период эксплуатации. Затем происходит «привыкание» воды. Считается, что свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания питательной воды, необходимо омагничивать всю воду, циркулирующую в системе. Омагничивание применяют, если:

  • вода подогревается до температуры не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость воды не превышает 9 мг-экв/л;
  • содержание растворенного кислорода в воде не более 3 мг/л, а сумма хлоридов и сульфатов не более 50 мг/л;
  • содержание двухвалентного железа в воде не превышает 0,3 мг/л.

В 90-х годах прошлого века появились аппараты для радиочастотной обработки воды. В таких аппаратах на воду воздействует высокочастотное излучение, создаваемое специальным генератором и изменяющееся по заданной программе. Передача энергии в воду происходит посредством излучателей, которые представляют собой несколько витков провода, намотанных на трубопровод. Механизм действия аналогичен магнитному воздействию – соли жесткости переводятся в нерастворимую кристаллическую фазу, которая взвешена в потоке воды. Разработчики приборов уверяют, что отсутствует эффект «привыкания», а также рекомендуют применять такую воду для питьевых целей. Не оспаривая наличия некоторого эффекта физического воздействия на воду, можно отметить, что отсутствует надежная статистика реальной эффективности таких методов. Данные разных авторов очень сильно различаются. Химическая обработка заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прикипают к греющим поверхностям. Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования, и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы. К реагентам, которые связывают соли жесткости в малорастворимые соединения, прежде всего относятся различные фосфаты. В промышленности применяются: тринатрийфосфат Na3PO4 , динатрийфосфат Na2HPO4, мононатрийфосфат Nah3PO4, гексаметафосфат Na2[Na4(PO4)6], триполифосфат Na5P3O10. В результате реакций растворенных солей кальция и магния с ними образуются мелкокристаллические фосфаты кальция и магния, которые оказываются взвешенными в слое воды. Реакцию образования гидроксилапатита можно представить уравнением: 10Ca2(+) + 6PO4(3–) + 2OH(–) = 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2, которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо не только наличие анионов PO4(3–) , но и щелочной среды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды используются различные вышеперечисленные фосфаты. В результате гидролиза всех фосфатных солей образуется раствор тринатрийфосфата, диссоциирующий затем до анионов PO4(3–). Например, гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO4)6] реагирует по реакции: Na2[Na4(PO4)6] + NaOH = Na3PO4 + h3O. Следует отметить, что в максимальной концентрации PO4(3–) содержится в гексаметафосфате натрия. При добавлении фосфатов в количестве меньшем, чем содержание Ca, Mg и Fe, образуются труднорастворимые фосфатные комплексы этих элементов. Они образуют на внутренних стенках трубопроводов плотную пленку, которая предотвращает непосредственное соприкосновение воды с металлом, защищая его от коррозии. Фосфатирование позволяет допускать повышенную щелочность воды без выпадения осадков карбонатов кальция. Близким по методу воздействия обладает широко рекламируемый метод «Гидро-Икс» разработки датской фирмы «Hydro-X». Предлагаемый ей раствор имеет в своем составе щелочь для регулировки значения рН, тринатрийфосфат Na3PO4 и шесть органических соединений, которые способствуют выделению солей кальция и магния и стабилизации образовавшихся микрочастиц, поглощают кислород и создают защитный слой на теплообменных поверхностях. При обработке воды раствором «Гидро-Икс» количество базовых веществ – щелочи и тринатрийфосфата, – по утверждению разработчиков, на порядок меньше стехиометрического. Количество раствора «Гидро-Икс» при постоянной дозировке составляет примерно 0,2 л на 1 м3 добавочной воды и 0,04 л на 1 м3 конденсата. При использовании в качестве добавочной умягченной воды, постоянная дозировка составляет 0,04 л на 1 м3 добавочной воды и конденсата. Однако, по данным отечественных исследователей, основным действующим веществом является щелочь, количество которой близко к стехиометрическому количеству. Следует отметить, что все описанные выше методы требуют удаления образующихся взвесей путем продувки системы или фильтрации теплоносителя. К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, стабилизирующих насыщенные растворы солей, таких как кислоты и различные комплексоны. Добавление кислоты в воду приводит к переходу карбонатной жесткости в некарбонатную: Ca(HCO3)2 + h3SO4 =CaSO4 + 2h3O + 2CO2. При этом CaSO4 имеет большую растворимость, чем Ca(HCO3)2, а растворенная углекислота предотвращает нарушение карбонатного равновесия. Кислота должна вводиться в стехиометрическом количестве. При ее недостатке возможно выпадение осадка, а при избытке – увеличение коррозии оборудования. В современных установках целесообразно подавать приготовленный раствор кислоты насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования или дозирования по поддержанию стабильного значения величины рН (см. ниже). Комплексонами называют группу органических соединений, которые способны образовывать устойчивые комплексные соединения с катионами металлов. В водоподготовке для теплоэнергетики комплексоны применяются для решения ряда задач:

  • стабилизации растворенных в воде соединений солей жесткости и железа для предотвращения их распада и образования осадков накипи;
  • ингибирования коррозии металлического оборудования;
  • удаления отложений накипи и продуктов коррозии с поверхностей теплообменного оборудования.
Классическим примером комплексона, используемого в водоподготовке для теплоэнергетики, является трилон Б – двузамещенная натриевая соль ЭДТА. Он образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и др. комплексообразователями. Для полного связывания 1 мг-экв солей жесткости расход трилона Б составляет 168 мг, на 1 мг железа – 6 мг, на 1 мг меди – 2,7 мг. Трилонирование как технологический процесс не получило широкого распространения в водоподготовке из-за высокой стоимости трилона Б. В настоящее время на рынке предлагается широчайший ассортимент комплексонов, пригодных для самых разных условий, как импортного, так и отечественного производства – Аминаты, ИОМСы. Их основой являются производные органической фосфоновой кислоты, например, оксиэтилиденфосфоновой кислоты – ОЭДФ. Особенностью фосфорорганических комплексонов является их способность даже при малых концентрациях тормозить образование кристаллов карбонатов солей жесткости и предотвращать образование накипи. При этом соединения ОЭДФ с некоторыми металлами являются активными ингибиторами коррозии углеродистых сталей. Поскольку количество вносимого комплексона незначительно (1–5 мг на л подпиточной воды), расходы на такую обработку существенно меньше, чем при умягчении воды. По термической устойчивости комплексоны могут применятся до температуры 130 °С. Они могут быть эффективно использованы для водоподготовки отопительных систем, малой энергетики, тепловых сетей и котлов с соответствующими параметрами пара.

 

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Удалению вредных загрязнений воды посвящены все предыдущие разделы. Одновременно с вредными из воды могут извлекаться и полезные для организма вещества. Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли. Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода. Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов. Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы. Их растворение происходит до прихода системы в стабильное состояние, т. е. насыщения ее солями жесткости до уровня, соответствующего имеющемуся солесодержанию и рН. Кондиционирование воды путем добавления необходимых солей производится методом дозирования их раствора в поток воды. Так, концентрация фтора в воде должна находиться в интервале от 0,7 до 1,2 мг/л. При концентрации меньшей, чем 0,5 мг/л, необходимо вводить реагенты, содержащие фтор в высокой концентрации; при большей – удалять из воды избыточный фтор. В качестве таких реагентов применяют фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый калий, кремнефтористый аммоний, фтористый кальций. Следует отметить, что все эти вещества являются ядами. В современных установках целесообразно вводить приготовленный раствор реагента насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования (см. ниже). Другим путем, используемым для систем с малой производительностью, является применение специальных ионообменных смол, имеющих в своем составе фтор или йод. При контакте с водой происходит медленное выделение этих компонентов. ОАО НИИПМ производит в ограниченном количестве такие материалы: катионит-фторатор КУ-фторатор и бактерицидный анионит БА-1, содержащий йод. Недостатками этих продуктов наряду с высокой ценой является неравномерность выделения полезного компонента в воду и, в результате, непредсказуемость его концентрации.

 

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной. Поскольку щелочность воды определяется, как количество 0,1 н соляной кислоты, необходимой для титрования по метилоранжу, наиболее простым способом ее корректировки является введение в воду необходимого количества кислоты. Могут быть использованы различные кислоты, допущенные для применения в пищевой промышленности.

Доступных приборов непосредственного автоматического контроля щелочности нет. Поэтому возможно два варианта: контроль рН после смешения и пропорциональное дозирование. Типичная зависимость рН от щелочности представлена на рисунке. Для каждого состава воды она индивидуальна. Выбрав контрольные точки, определяют режим работы дозирующего насоса. Более дешева и проста система дозирования пропорционально расходу воды.

www.mediana-filter.ru

Кондиционирование воды

Конечная цель любой водоподготовки (для питьевых нужд, энергетики, технологических нужд) – получение воды со строго определенными, ограниченными жесткими рамками свойствами и химическим составом.

Исходная вода, доступная разным потребителям, существенно отличается по химическому составу и концентрация одних веществ в ней может быть выше максимально допустимой, а других – ниже минимально допустимой для того или иного применения. Поэтому, часто требуется обеспечить не только снижение концентраций целого ряда веществ, но и присутствие в заданных количествах веществ, полезных для данного потребителя.

Любая из существующих технологий водоочистки при удалении из воды избыточного количества одних веществ удаляет и некоторое количество других веществ, в том числе и полезных для потребителя. Кроме того, часто требования потребителя к составу очищенной воды таковы, что их нельзя обеспечить ни одной из существующих технологий очистки. Например, в очищенной воде для производства пива необходимо полное отсутствие солей магния, но необходимо  обеспечить определенную концентрацию солей кальция (которые по любой технологии извлекаются вместе с солями магния).

Таким образом, водоочистка (удаление из воды ненужных потребителю веществ) часто не позволяет подготовить воду с требуемыми химическим составом и свойствами, поскольку ряд полезных для потребителя веществ в очищенной воде содержатся в недостаточном количестве. Чтобы восполнить этот недостаток в очищенную воду искусственно добавляют расчетное количество недостающих веществ.

В академическом смысле, кондиционированием воды является весь процесс доведения состава исходной воды до заданных потребителем параметров (кондиций), а именно: удаление из воды ненужных потребителю веществ и добавление в воду недостающих веществ.

На практике под кондиционированием воды обычно подразумевают не весь процесс водоподготовки, а технологические операции дегазации, изменения рН, щелочности или/и химического состава очищенной воды с целью её стабилизации или/и корректировки минерального баланса.

Стабилизация (стабилизационная обработка) очищенной воды – это дегазация, корректировка рН или/и введение реагентов (фосфатов, аминов, комплексонов и т.п.) для предотвращения коррозии металлических поверхностей или/и связывающих соли жесткости для предотвращения образования отложений.

Корректировка минерального баланса очищенной (как правило, деминерализованной) воды – обеспечение в ней необходимой потребителю концентрации минеральных веществ, то есть добавление в деминерализованную воду минеральных солей, нормируемых потребителем.

Например, для создания физиологически полноценного минерального баланса питьевой воды в деминерализованную воду вводят растворимые соединения кальция, магния, фтора и йода.

Основные технологические операции кондиционирования воды

  • подмешивание расчетного количества исходной минерализованной воды (как правило, осветленной и обеззараженной) к очищенной (как правило, умягченной или деминерализованной);
  • дозирование растворов реагентов пропорционально расходу воды;
  • пропускание очищенной воды через слой (загрузку фильтра) растворимого реагента (например, кальцита, магнодола и др.) или ионообменной смолы, насыщенной реагентом.

chistim.su

Кондиционирование воды позволяет значительно улучшить ее основные свойства

Жизнь человека немыслима без воды. Долговое время существовало мнение, что идеальная вода для употребления человеком - природная вода. Однако реалии современной жизни позволяют считать этот мнение ошибочным, так как чтобы натуральная природная вода была безопасной и полезной для здоровья человека, ее нужно предварительно подвергнуть тщательной очистке и обработке.

Вода, используемая для питья и приготовления пищи, должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Часто недостаточно просто избавить воду от токсичных веществ, бактерий и микроорганизмов, нужно обеспечить присутствие в составе воды полезных веществ в заданном количестве, поддержать необходимый уровень pH и щелочности. Такое требование справедливо не только для питьевой воды, но и для воды, применяемой в различных областях. Например, в энергетической промышленности нужно обеспечить такой состав примесей в воде, которые будут препятствовать образованию накипи и не будут вызывать коррозию металлов. Процесс доведения параметров состава воды до заданных величин называют кондиционированием воды. Кондиционирование воды обычно включает в себя ряд операций, позволяющих очистить воду от загрязнений и ввести необходимые реагенты.

Вода из природных источников не идеальна по своему составу. С одной стороны, она может содержать различные патогенные вещества, с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одной водоочистки становится недостаточно. Кроме того, при очистке вместе с вредными веществами из воды могут вымываться и полезные для организма вещества. Чтобы восполнить этот недостаток, проводят кондиционирование воды - в нее искусственно вводят недостающие соли для достижения необходимого солевого состава. Как правило, основными вводимыми солями являются фтор и йод. Еще одним условием пригодной к употреблению воды должна быть стабильность. Стабильной называют такую воду, химический состав которой позволяет избежать коррозии металла и выделения на поверхности металла осадков карбоната кальция. Требование стабильности обусловлено тем, что в противном случае при проходе через трубопровод вода может оказаться загрязненной продуктами коррозии.

Вода отличается в разных регионах по своим химическим и органолептическим свойствам. Основными показателями при проведении химического анализа считают показатели жесткости, кислотности, содержания примесей.

Жесткость воды характеризуется присутствием в ней кальция и магния. Жесткость воды различается в разных регионах. Но в любом случае жесткая вода создает ряд проблем. Наиболее известные среди них - налет на посуде, нагревательных элементах посудомоечных и стиральных машин, кранах; жесткая вода препятствует пенообразованию, в результате значительно ухудшаются моющие свойства мыла и стирального порошка. Кроме того, жесткая вода способна изменить вкус приготовляемых блюд. Для решения описанной проблемы обычно используют безреагентное умягчение воды или с использованием специальных веществ-реагентов, которые удаляют соли жесткости из воды.

Железо в воде способствует образованию желтых пятен на одежде и сантехнических приборах. Оно отрицательно влияет на вкус приготовляемой пищи. Для решения данной проблемы обычно используют умягчители воды, если же концентрация железа в воде высока, то применяют фильтры-обезжелезиватели.

Кислотность воды играет также немаловажную роль. Кислая вода способна вызвать коррозию труб, сантехнического оборудования, водонагревателей и других водопотребляющих устройств. для определения уровня кислотности воды проводят специальных химический анализ. Чем выше уровень полученного pH, тем кислее вода. Установка фильтра-нейтрализатора или дозирующего насоса позволит поддерживать в норме уровень кислотности воды.

Осадок в воде - это взвесь инородных мелких частиц в воде, чаще всего они представляют собой ил или глину. Если содержание взвеси в воде значительно, то это приводит к помутнению воды. Для осветления воды и устранения взвеси используют осадочный фильтр или фильтр механической очистки.

Кондиционирование воды помогает справиться с четырьмя основными проблемами:

  1. помогает снизить жесткость воды;
  2. снижает уровень железа в воде;
  3. нормализует кислотность;
  4. помогает избежать возникновения осадка.

Смотрите также:

www.bwt.ru

МЕТОДЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ

Методы улучшения качества воды делятся на основные и специальные. Основные (т.е. обязательные) включают:

а) осветление (устранение мутности) и обесцвечивание (устранение цветности), т.е. улучшение органолептических качеств;

б) обеззараживание – освобождение от патогенных микроорганизмов и вирусов.

Осветление и обесцвечивание воды (очистка) может проводится по двум схемам.

Одна схема включает в себя отстаивание и медленную фильтрацию. Для отстаивания вода пребывает в отстойнике 4-8 часов, за это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси, а затем вода подается на медленные фильтры со скоростью 0,1-0,3 м/час

Достоинства медленных фильтров:

- плавная фильтрация, близкая к естественной;

- отсутствие коагуляции;

- высокий процент (99,9%) задержки бактерий;

- простота устройства и эксплуатации.

Недостатки:

- большой объем сооружений;

- малая производительность (за 1 час пропускают слой воды 10 см.).

Вторая схема включает три этапа: коагуляцию, отстаивание и быструю фильтрацию. Для ускорения процессов осветления и обесцвечивания воды перед отстаиванием используют коагуляцию. Сущность этого процесса состоит в том, что вещества, находящиеся в воде в коллоидном состоянии (гидрозоли), свертываются, образуют хлопья и выпадают в осадок (гидрогели) при соединении с коагулянтом. Коагулянт – химический реагент, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидных частиц, находящихся в воде и сам образует коллоидный раствор, быстро коагулирующий с образованием хлопьев, выпадающих в осадок.

Благодаря действию коагулянта нейтрализуется заряд коллоидных частиц воды, они перестают взаимно отталкиваться, кинетическое равновесие коллоидного раствора нарушается, частицы теряют способность к диффузии, агломерируются (объединяются) и выпадают в осадок. Хлопья же самого коагулянта адсорбируют коллоидные и мелковзвешенные частицы и, кроме того, опускаясь на дно, механически увлекают за собой более крупную взвесь.

В качестве коагулянта наиболее широко на водопроводах применяют сульфат алюминия (сернокислый глинозем) – Al2(SO4)3х18h3O. Раствор глинозема при добавлении к воде вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния (бикарбонатами) и образует с ними гидрат окиси алюминия в виде студенистых, хлопьевидных сгустков, которые оседают на дно и увлекают за собой муть и частично бактерии.

Успех очистки воды коагуляцией прежде всего зависит от правильной дозировки коагулянта и флокулянта, т.к. при недостаточном их количестве образуется мало хлопьев и не получится хорошего осветления, при избытке же его последний остается неразложенным и вода приобретает кислый привкус и запах. Потребная доза коагулянта зависит главным образом от степени бикарбонатной (устранимой) жесткости воды: чем больше в воде бикарбонатов кальция и магния, тем больше требуется сернокислого алюминия.

Если жесткость воды мала, то при пробном коагулировании перед добавлением раство-ра глинозема подщелачивают воду 0,1% раствором извести (1мг/л СаО), учитывая, что на 1 мл сернокислого глинозема требуется 0,14 мг СаО.

Кроме сульфата алюминия, на водопроводах получили распространение сернокислое и хлорное железо. Эти реагенты особенно пригодны для удаления мути и окраски растительного происхождения, а также для коагуляции воды при низкой температуре (зимнее время).

Лабораторный контроль за коагуляцией воды на водопроводе, помимо постановки реакции опытной коагуляции (т.е. установки дозы коагулянта – то его наименьшее количество в мл, которое требуется для осветления и обесцвечивания 1 л воды до соответствия гигиеническим требованиям), предусматривает систематическую проверку прозрачности, цветности обрабатываемой воды, ее щелочности, а также возможного изменения при стоянии (так называемая “отлежка”). Для этого воду, прошедшую обработку, выдерживают в цилиндре в течение 24 часов и наблюдают за появлением хлопьев и осадка (вторичная коагуляция). При наличии “отлежки” целесообразно после осаждения хлопьев определить в воде присутствие остаточного алюминия (не более 0,5 мг/л) и железа (не более 0,3 мг/л).

После коагулирования и отстаивания вода подается на быстрые фильтры. На быстрых фильтрах очищенную воду напускают снизу и отчасти сверху. Вместо биологической пленки медленных фильтров здесь после промывки в несколько минут образуется пленка из мелких хлопьев коагулянта, не осевших в отстойнике.

Достоинства скорых фильтров:

- производительность в 50 раз больше, чем медленных (за час пропускают столб воды 5-6 м) со скоростью 5 - 8 м/час.

- уменьшается площадь, объем и стоимость сооружений;

- очистка фильтров механическая.

Недостатки:

- быстро засоряются и требуют очистки 1-2 раза в сутки;

- эффективность фильтров по задержанию бактерий лишь около 95%;

- требуют предварительной коагуляции воды.

Для обеззараживания воды применяют механические (фильтрование), физические (кипячение, УФ-облучение, ультразвук,- излучение УВЧ-волны) и химические (хлорирование, озонирование, олигодинамическое действие солей тяжелых металлов, окислители) методы.

Наиболее широко используемые методы обеззараживания воды на речных водопроводах – озонирование и различные модификации хлорирования. Основными способами хлорирования воды являются:

- хлорирование нормальными дозами;

- хлорирование с добавлением различных веществ (с преаммонизацией);

- гиперхлорирование (повышенные дозы хлора).

Основой хлорирования нормальными дозами является выбор такой рабочей дозы активного хлора, которая после 30-минутного контакта с водой обеспечивала бы наличие 0,3-0,5 м/л активного хлора в воде.

Преимуществами метода является малый расход (экономическая рентабельность) препаратов, относительно небольшое влияние их на органолептические свойства воды, вследствие чего вода может употребляться без последующей обработки (дехлорирования).

Недостатками метода является сложность выбора рабочей дозы хлора и возможность появления в хлорированной воде хлорфенольного запаха.

На городских водопроводах чаще применяется хлорирование после фильтрации, но иногда вносят некоторое количество хлора до обработки, чтобы вода, пройдя насосы второ-го подъема, содержала не менее 0,3-0,5 мг/л остаточного хлора.

Гиперхлорирование применяется, главным образом, когда ограничен выбор водоисточников и иногда приходится использовать воду низкого качества. Сущность метода заключается в том, что в воду вносится повышенное количество активного хлора в расчете на последующее дехлорирование.

Доза активного хлора выбирается в зависимости от свойств воды (мутность, цветность), характера, степени благоустройства водоисточника и от эпидемиологической обстановки. В большинстве случаев она равна 10-30 мг/л. Преимущества гиперхлорирования:

- надежный эффект обеззараживания даже мутных и окрашенных вод, а также вод, содержащих аммиак;

- сокращение времени обеззараживания до 10-15 минут;

- упрощение техники хлорирования (не определяют хлорпотребность воды);

- дезодорация воды (устранение привкусов и запахов, обусловленных присутстви-ем сероводорода, а также разлагающихся веществ растительного и животного происхождения);

- разрушение некоторых токсических веществ;

- уничтожение споровых форм патогенных микроорганизмов при длительном контакте (до 2 часов) и дозе активного хлора 100-150 мг/л и более;

- улучшение условий протекания коагуляции.

К недостаткам метода следует отнести необходимость дополнительной обработки воды – дехлорирование, повышенный расход хлора и его препаратов, необходимость соблюдать меры предосторожности при работе с концентрированными растворами хлорной извести в связи с возможностью острого отравления.

При санитарном надзоре за хлорированием воды необходимо контролировать:

- содержание активного хлора в хлорной извести или других хлорсодержащих препаратах;

- правильность дозировки хлора при обеззараживании воды (хлорпотребность);

- эффективность хлорирования по остаточному свободному и связанному (хлорпоглощаемость) хлору;

- результаты бактериологического анализа воды.

При обеззараживании воды свободным хлором время его контакта с водой должно составлять не менее 30 мин, связанным хлором – не менее 60 мин. Контроль за содержанием остаточного хлора производится перед подачей воды в распределительную сеть. При одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора их общая концентрация не должна превышать 1,2 мг/л.

С учетом классификации состава воды, утвержденной ГОСТом 2761-84, очистка воды может производиться с использованием пяти принципиально отличных схем:

1) естественное отстаивание воды с последующим фильтрованием через медленно действующие песчаные фильтры (производительность водопровода до 1000 м3 в сутки при цветности не более 50, а мутности не более 20 мг/л);

2) коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на быстродействующих фильтрах разных конструкций (неограниченная производительность водопровода при цветности не более 200, мутности – 1500 мг/л);

3) коагуляция и фильтрование воды через контактные осветлители (любая производительность водопровода при цветности не более 120, а мутности – 1500 мг/л);

4) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на осветлителях (любая производительность водопровода при цветности воды не более 200, мутности 1500 мг/л и количества планктона 100000 кл/см3);

5) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, двухступенчатое отстаивание для высокомутной воды, фильтрация воды на скорых фильтрах или контактных осветлителях, применение окислителей и сорбентов для устранения запахов и более эффективное обеззараживание (любая производительность водопровода при цветности до 200, мутности 10000 мг/л, запахе 4 балла).

В соответствии с классом качества воды в источнике предусматриваются ГОСТом 2761-84 и методы ее улучшения.

Подземные источники:

I класс – хотя вода и не требует улучшения качества, однако при организации водоснабжения предусматривают строительство сооружений для ее возможного обеззараживания.

II класс – доведение воды до гигиенических нормативов аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием.

III класс – для ее очистки требуются более сложные системы обработки – применение специальных аэраторов или окислителей перед фильтрованием, использование контактно-сорбционной коагуляции.

Поверхностные источники:

I класс – применяют фильтрацию без коагуляции или с применением малых доз коагулянта и обеззараживание.

II класс – коагулирование с последующим отстаиванием (или осветление во взвешенном слое осадка) и фильтрование, коагулирование с последующим двухступенчатым фильтрованием, контактное осветление, обеззараживание; для удаления планктона – микрофильтрование.

III класс – помимо традиционных схем и методов очистки, требуется дополнительная обработка. Для устранения мутности воды – дополнительная ступень отстаивания, запаха – применение окислителей и сорбентов, бактериальной загрязненности – более эффективное обеззараживание.

Специальные методы улучшения качества воды.

Эти методы включают в себя такие приемы, как дезодорация, обезжелезивание, умягчение, опреснение, обесфторивание, дезактивация воды. Наиболее современной схемой при проведении специальных методов является использование фильтрации воды через соответствующие ионообменные смолы на ионообменных установках.

Особое внимание уделяют фторированию воды как наиболее эффективному методу профилактики кариеса. Для фторирования воды используют следующие реагенты: 1) фторид натрия; 2) кремнефтористый натрий; 3) кремнефтористый аммоний; 4) фторид-бифторид аммония; 5) кремнефтористую и фтороводородную кислоты. Все перечисленные реагенты обладают почти одинаковыми противокариозными свойствами, поэтому выбор реагента зависит преимущественно от экономических и технических условий, а также от мощности водопровода.

Фтор следует вводить в воду после очистных сооружений, т.к. процессы очистки снижают его содержание в воде. Поэтому на артезианских водопроводах, где вода не подвергается обработке, фторреагент вводят в резервуар чистой воды; на речных водопроводах – после фильтрования до или после хлорирования. Кроме того, кремний фтористый аммоний и фторид аммония, а также фторид-бифторид аммония, реагируя с активным хлором, образуют хлорамины, поэтому аммонийсодержащие реагенты надо вводить в воду через 30 мин после хлорирования. Концентрация фтор-иона в воде должна быть оптимальной для данного климатического района в соответствии с СанПиНом 2.1.4.559-96г.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Аппараты и установки кондиционирования воды

При длительном хранении в судовых емкостях ухудшаются физические, химические и бактериологические показатели воды, в связи с чем ее нельзя использовать как питьевую. Согласно современным гигиеническим требованиям, длительно хранящаяся вода перед подачей потребителям должна быть подвергнута комплексной обработке (кондиционированию) в специальных установках и аппаратах, обеспечивающих полное восстановление ее питьевых свойств.

Принципиальная схема кондиционирования питьевой воды приведена на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Принципиальная схема кондиционирования питьевой воды

Кондиционированию должны подвергаться: питьевая вода, принимаемая с берега в момент бункеровки; длительно хранящаяся в цистернах без консервации и обработанная консервантом; дистиллят, полученный в ВОУ.

Виды кондиционирования воды. Для улучшения органолептических показателей качества воды используется осветление: безреагентное, которое достигается фильтрованием на механических фильтрах (сетчатых, патронных, засыпных и т. п.); реагентное — фильтрование с предварительной реагентной или электрокоагуляцией. Качество очистки воды при реагентном осветлении выше.

Обеззараживание — операция, выполняемая с целью улучшения микробиологических показателей качества воды (коли-индекс, микробное число) с доведением их до норм по ГОСТ 2874—82. Хлорирование — обеззараживание в хлораторах хлорной известью, хлорамином и другими содержащими активный хлор реагентами. Допускаются электролитические хлораторы.

Ультрафиолетовое облучение выполняется установками  и аппаратами с бактерицидными УФ-лампами. Озонирование осуществляется с помощью озонаторов, генерирующих озон из кислорода воздуха. Обеззараживание и консервация серебром достигаются с помощью электролитического серебра, получаемого в ионаторах и дозируемого в воду. Десеребрение выполняется с помощью фильтров для снижения содержания серебра в воде до предельно допустимого уровня — 0,05 мг/л.

Сравнительная оценка методов обеззараживания воды
  Преимущества Недостатки
Хлорирование Высокая надежность и универсальность бактерицидного эффекта; длительность (от нескольких дней до нескольких недель) эффекта при наличии остаточного хлора в воде; простота обслуживания Токсичность хлорпрепаратов; ухудшение органолептических свойств воды (появление хлорного и хлор-органических запахов) и необходимость дехлорирования; необходимость закупки и хранения на борту судна запасов хлорной извести; длительность (60 мин) контакта воды с хлором
Ультрафиолетовое облучение Практически мгновенное обеззараживание воды; малый расход электроэнергии; простота и компактность оборудования; возможность автоматизации Повышенные требования к чистоте воды, поступающей на обеззараживание (вода должна быть прозрачной); отсутствие длительности эффекта (обеззараженная вода не хранится)
Озонирование Улучшение органолептических свойств воды и дезодорация; высокая скорость процесса (время контакта озона с водой не более 5 мин); возможность автоматизации; отсутствие потребности в реагентах Отсутствие длительности эффекта; эффект зависит от качества осушки воздуха, поступающего в озонатор, и от надежности смешения озоно-воздушной смеси с водой; значительное энергопотребление; сложность оборудования, его значительные габариты и масса
Обработка ионами серебра Длительное сохранение качеств воды; простота и компактность оборудования; малая энергоемкость; возможность автоматизации Чувствительность к солевому составу воды: при повышенном содержании хлоридов возможно выпадение серебра в осадок; усложнение схемы водоочистки, так как после обеззараживания воды серебром в концентрации выше 0,05 мг/л требуется десеребрение для устранения излишка серебра; присутствие в судовой системе специальных контактных емкостей; дефицитность серебра

Кроме указанных способов обеззараживания питьевой воды следует упомянуть йодирование, коагуляцию и флокуляцию, электролиз, кипячение, воздействие ультразвуком, электрофорез, электрокоагуляцию, электрический разряд, ультрафильтрацию и др. Все эти способы на судах пока не нашли применения.

Дезодорация улучшает органолептические показатели качества воды устранением запахов и привкусов. Производится на фильтрах-дезодораторах, загруженных активным углем.

  • Установки для обеззараживания воды
  • Минерализация дистиллята

www.stroitelstvo-new.ru

Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов.

Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу важнейших ее качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозионная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

Стабильность определяется индексом Ланжелье как:

где рНs – это рН равновесного раствора, насыщенного карбонатом кальция; рНs определяется расчетным путем или по номограмме.

Коррозионная активность воды, т. е. ее агрессивность по отношению к металлам, проявляется, когда индекс стабильности J является отрицательной величиной (J1), то на стенках начинается отложение карбоната кальция.

Вода, которая используется в качестве теплоносителя, должна иметь индекс стабильности J, близкий к 0.

Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность или карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты.

Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок (таблицы). Для их удаления используются различные рассмотренные выше химические методы.

Для систем, работающих при невысоких параметрах теплоносителя, предлагаются физические и химические методы, которые позволяют предотвратить выпадение осадков на поверхностях теплообмена без химического умягчения воды. Эти методы приводят к связыванию солей жесткости в кристаллические структуры, не имеющие адгезии к поверхностям теплообмена, и остающиеся в растворе.

Физическое воздействие – это магнитная и радиоволновая обработка воды.

В последние несколько десятилетий в России и за рубежом активно пропагандируется применение магнитной обработки воды для парогенераторов низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. Сторонники этого метода указывают на простоту, дешевизну, безопасность и безреагентность такого метода обработки воды.

Магнитная обработка воды заключается в пропускании потока воды через магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом или электромагнитом, перпендикулярно магнитным силовым линиям. Скорость потока воды может составлять 1–3 м/с.

Механизм взаимодействия магнитного поля с водой и растворенными солями окончательно не определен. Считается, что под воздействием поля происходят поляризационные процессы с диполями воды и ионами солей, которые приводят к формированию центров кристаллизации и образованию кристаллических взвесей солей жесткости не на теплообменных поверхностях, а в объеме раствора. В результате вместо твердой накипи в воде появляется тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Более того, происходит растворение образовавшихся ранее отложений.

На практике эффект магнитной обработки зачастую проявляется только в первый период эксплуатации. Затем происходит «привыкание» воды. Считается, что свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания питательной воды, необходимо омагничивать всю воду, циркулирующую в системе.

Омагничивание применяют, если:

  • вода подогревается до температуры не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость воды не превышает 9 мг-экв/л;
  • содержание растворенного кислорода в воде не более 3 мг/л, а сумма хлоридов и сульфатов не более 50 мг/л;
  • содержание двухвалентного железа в воде не превышает 0,3 мг/л.

В 90-х годах прошлого века появились аппараты для радиочастотной обработки воды. В таких аппаратах на воду воздействует высокочастотное излучение, создаваемое специальным генератором и изменяющееся по заданной программе. Передача энергии в воду происходит посредством излучателей, которые представляют собой несколько витков провода, намотанных на трубопровод. Механизм действия аналогичен магнитному воздействию – соли жесткости переводятся в нерастворимую кристаллическую фазу, которая взвешена в потоке воды. Разработчики приборов уверяют, что отсутствует эффект «привыкания», а также рекомендуют применять такую воду для питьевых целей.

Не оспаривая наличия некоторого эффекта физического воздействия на воду, можно отметить, что отсутствует надежная статистика реальной эффективности таких методов. Данные разных авторов очень сильно различаются.

Химическая обработка заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прикипают к греющим поверхностям.

Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования, и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы.

К реагентам, которые связывают соли жесткости в малорастворимые соединения, прежде всего относятся различные фосфаты. В промышленности применяются: тринатрийфосфат Na3PO4, динатрийфосфат Na2HPO4, мононатрийфосфат Nah3PO4, гексаметафосфат Na2[Na4(PO4)6], триполифосфат Na5P3O10. В результате реакций растворенных солей кальция и магния с ними образуются мелкокристаллические фосфаты кальция и магния, которые оказываются взвешенными в слое воды.

Реакцию образования гидроксилапатита можно представить уравнением:

10Ca2+ + 6PO43– + 2OH– = 3Ca3(PO4)2Ca(OH)2,

которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо не только наличие анионов PO43– , но и щелочной среды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды используются различные вышеперечисленные фосфаты. В результате гидролиза всех фосфатных солей образуется раствор тринатрийфосфата, диссоциирующий затем до анионов PO43–. Например, гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO4)6] реагирует по реакции:

Na2[Na4(PO4)6] + NaOH = Na3PO4 + h3O.

Следует отметить, что в максимальной концентрации PO43– содержится в гексаметафосфате натрия.

При добавлении фосфатов в количестве меньшем, чем содержание Ca, Mg и Fe, образуются труднорастворимые фосфатные комплексы этих элементов. Они образуют на внутренних стенках трубопроводов плотную пленку, которая предотвращает непосредственное соприкосновение воды с металлом, защищая его от коррозии.

Фосфатирование позволяет допускать повышенную щелочность воды без выпадения осадков карбонатов кальция.

Близким по методу воздействия обладает широко рекламируемый метод «Гидро-Икс» разработки датской фирмы «Hydro-X». Предлагаемый ей раствор имеет в своем составе щелочь для регулировки значения рН, тринатрийфосфат Na3PO4 и шесть органических соединений, которые способствуют выделению солей кальция и магния и стабилизации образовавшихся микрочастиц, поглощают кислород и создают защитный слой на теплообменных поверхностях. При обработке воды раствором «Гидро-Икс» количество базовых веществ – щелочи и тринатрийфосфата, – по утверждению разработчиков, на порядок меньше стехиометрического. Количество раствора «Гидро-Икс» при постоянной дозировке составляет примерно 0,2 л на 1 м3 добавочной воды и 0,04 л на 1 м3 конденсата. При использовании в качестве добавочной умягченной воды, постоянная дозировка составляет 0,04 л на 1 м3 добавочной воды и конденсата.

Однако, по данным отечественных исследователей, основным действующим веществом является щелочь, количество которой близко к стехиометрическому количеству.

Следует отметить, что все описанные выше методы требуют удаления образующихся взвесей путем продувки системы или фильтрации теплоносителя.

К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, стабилизирующих насыщенные растворы солей, таких как кислоты и различные комплексоны.

Добавление кислоты в воду приводит к переходу карбонатной жесткости в некарбонатную:

Ca(HCO3)2 + h3SO4=CaSO4 + 2h3O + 2CO2.

При этом CaSO4 имеет большую растворимость, чем Ca(HCO3)2, а растворенная углекислота предотвращает нарушение карбонатного равновесия. Кислота должна вводиться в стехиометрическом количестве. При ее недостатке возможно выпадение осадка, а при избытке – увеличение коррозии оборудования. В современных установках целесообразно подавать приготовленный раствор кислоты насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования или дозирования по поддержанию стабильного значения величины рН (см. ниже).

Комплексонами называют группу органических соединений, которые способны образовывать устойчивые комплексные соединения с катионами металлов. В водоподготовке для теплоэнергетики комплексоны применяются для решения ряда задач:

  • стабилизации растворенных в воде соединений солей жесткости и железа для предотвращения их распада и образования осадков накипи;
  • ингибирования коррозии металлического оборудования;
  • удаления отложений накипи и продуктов коррозии с поверхностей теплообменного оборудования.

Классическим примером комплексона, используемого в водоподготовке для теплоэнергетики, является трилон Б – двузамещенная натриевая соль ЭДТА. Он образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и др. комплексообразователями. Для полного связывания 1 мг-экв солей жесткости расход трилона Б составляет 168 мг, на 1 мг железа – 6 мг, на 1 мг меди – 2,7 мг. Трилонирование как технологический процесс не получило широкого распространения в водоподготовке из-за высокой стоимости трилона Б.

В настоящее время на рынке предлагается широчайший ассортимент комплексонов, пригодных для самых разных условий, как импортного, так и отечественного производства – Аминаты, ИОМСы. Их основой являются производные органической фосфоновой кислоты, например, оксиэтилиденфосфоновой кислоты – ОЭДФ. Особенностью фосфорорганических комплексонов является их способность даже при малых концентрациях тормозить образование кристаллов карбонатов солей жесткости и предотвращать образование накипи. При этом соединения ОЭДФ с некоторыми металлами являются активными ингибиторами коррозии углеродистых сталей. Поскольку количество вносимого комплексона незначительно (1–5 мг на л подпиточной воды), расходы на такую обработку существенно меньше, чем при умягчении воды. По термической устойчивости комплексоны могут применятся до температуры 130 °С. Они могут быть эффективно использованы для водоподготовки отопительных систем, малой энергетики, тепловых сетей и котлов с соответствующими параметрами пара.

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Удалению вредных загрязнений воды посвящены все предыдущие разделы. Одновременно с вредными из воды могут извлекаться и полезные для организма вещества. Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли.

Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода.

Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов. Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы. Их растворение происходит до прихода системы в стабильное состояние, т. е. насыщения ее солями жесткости до уровня, соответствующего имеющемуся солесодержанию и рН.

Кондиционирование воды путем добавления необходимых солей производится методом дозирования их раствора в поток воды. Так, концентрация фтора в воде должна находиться в интервале от 0,7 до 1,2 мг/л. При концентрации меньшей, чем 0,5 мг/л, необходимо вводить реагенты, содержащие фтор в высокой концентрации; при большей – удалять из воды избыточный фтор. В качестве таких реагентов применяют фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый калий, кремнефтористый аммоний, фтористый кальций. Следует отметить, что все эти вещества являются ядами. В современных установках целесообразно вводить приготовленный раствор реагента насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования (см. ниже).

Другим путем, используемым для систем с малой производительностью, является применение специальных ионообменных смол, имеющих в своем составе фтор или йод. При контакте с водой происходит медленное выделение этих компонентов. ОАО НИИПМ производит в ограниченном количестве такие материалы: катионит-фторатор КУ-фторатор и бактерицидный анионит БА-1, содержащий йод. Недостатками этих продуктов наряду с высокой ценой является неравномерность выделения полезного компонента в воду и, в результате, непредсказуемость его концентрации.

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной. Поскольку щелочность воды определяется, как количество 0,1 н соляной кислоты, необходимой для титрования по метилоранжу, наиболее простым способом ее корректировки является введение в воду необходимого количества кислоты. Могут быть использованы различные кислоты, допущенные для применения в пищевой промышленности.

Доступных приборов непосредственного автоматического контроля щелочности нет. Поэтому возможно два варианта: контроль рН после смешения и пропорциональное дозирование. Типичная зависимость рН от щелочности представлена на рисунке. Для каждого состава воды она индивидуальна. Выбрав контрольные точки, определяют режим работы дозирующего насоса. Более дешева и проста система дозирования пропорционально расходу воды.

Типичная зависимость рН и щелочности (Що) воды от количества введенной соляной кислоты

Другими путями контролируемого уменьшения щелочности воды являются: умягчение воды на слабокислотном катионите, Na-Н-иониро­вание, обессоливание обратным осмосом или нанофильтрация.

В производстве пива требования к составу воды противоречивы, например, необходимо иметь достаточное количество солей кальция, при отсутствии магния. Обычными способами селективно извлечь магний невозможно. Поэтому часто используют метод обессоливания воды с последующим вводом необходимых реагентов. Таким образом создают солевой состав воды, идентичный для производства определенного сорта пива данного производителя, в любой точке Земли. Обычно обессоливание воды производят обратным осмосом.

www.mediana-filter.com.ua


Смотрите также


2012-2020 © Содержание, карта сайта.