Полная версия

Главная arrow БЖД arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Обеззараживание воды

На заключительном этапе очистки воды для хозяйственнопитьевых нужд производится ее обеззараживание, так как при осветлении и обесцвечивании природной воды в ней еще остаются 5—10 % бактерий, среди которых могут оказаться и патогенные бактерии и вирусы. Использование подземной воды в большинстве случаев возможно без обеззараживания. В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания: термический, химический, олигодинамия (с помощью благородных металлов), физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Наиболее широко используется химический способ, предусматривающий применение сильных окислителей: хлора и его производных, озона, перекиси водорода, магранцевокислого калия, гипохлорита натрия и кальция. На практике предпочитают использовать хлор, хлорную известь, гипохлорит натрия, озон.

Выбор метода зависит от расхода и качества обрабатываемой воды, эффективности ее очистки, условий поставки и хранения реагентов, возможности автоматизации и механизации трудоемких работ.

Хлорирование воды является надежным санитарно-гигиеническим приемом предотвращения распространения эпидемий, так как большинство патогенных бактерий (бациллы брюшного тифа, туберкулеза и дизентерии, вибрионы холеры, вирусы полиомиелита и энцефалита и др.) весьма нестойки по отношению к хлору. Спорообразующих бактерий хлор не уничтожает, что является одним из недостатков этого метода обеззараживания.

Дозу активного хлора для обеззараживания устанавливают на основании данных технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов дозу принимают для поверхностных вод после фильтрования 2—3 мг/л, для подземных — 0,7—1,0 мг/л.

Хлорсодержащие реагенты вводят в трубопровод фильтрованной воды, а для подземных вод, не требующих очистки, — перед резервуарами чистой воды. Концентрация остаточного свободного хлора в воде, забираемой из резервуара чистой воды, должна быть в пределах 0,3—0,5 мг/л, а связанного хлора — 0,8—1,2 мг/л при минимальной продолжительности контакта соответственно 30 и 60 мин. Для качественного хлорирования необходимо также хорошее перемешивание.

Хлорирование воды осуществляют жидким (газообразным) хлором. На водоочистных комплексах с расходом до 3000 м3/сут допускается применение хлорной извести.

При плюсовых температурах и атмосферном давлении хлор представляет собой газ зеленовато-желтого цвета с удушливым запахом и плотностью, значительно большей, чем плотность воздуха. При повышении давления хлор переходит в жидкое состояние, в таком виде его перевозят и хранят в специальных стальных емкостях (при давлении 0,6—1,0 МПа). Хлор поставляется в баллонах двух типов вместимостью до 25—30 кг и 100 кг жидкого хлора. На крупные водоочистные комплексы производительностью более 100 тыс. м3/сут хлор доставляют обычно в железнодорожных цистернах вместимостью до 48 т жидкого хлора, а хранят его в бочках, которые в зависимости от размеров вмещают от 700 до 3000 кг жидкого хлора. Хлорное хозяйство должно обеспечивать прием, хранение, испарение жидкого хлора, дозирование газообразного хлора с получением хлорной воды.

Хлорное хозяйство располагают в отдельном помещении, где сблокированы расходный склад хлора, испарительная и хлордо- заторная. Расходный склад хлора можно размещать в отдельных зданиях или вплотную к хлораторной, отделяя его глухой стеной без проемов.

Гидролиз хлора происходит по реакции

Хлорноватистая кислота диссоциирует с образованием ги- похлоритного иона (ОС1-), при этом оксидирующее воздействие на микроорганизмы оказывают как сама хлорноватистая кислота, так и главным образом гипохлоритный ион. Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH:

При использовании вместо хлора хлорной извести протекает реакция

Доза вводимого хлора должна быть больше величины хлоро- поглощаемости на величину остаточного хлора, присутствие которого является гарантией того, что оксидация бактерий и органических веществ в воде практически завершена.

На практике в зависимости от качества исходной воды делают предварительное хлорирование, вводя хлор перед смесителями дозой ~5 мг/л, что способствует оксидации органических защитных коллоидов, препятствующих коагуляции, а также гу- миновых веществ, обусловливающих цветность. При этом улучшается санитарное состояние очистных сооружений, снижается общий расход хлора.

Для обеспечения более длительного бактерицидного действия хлора и предотвращения появления в воде хлорфеноль- ных запахов и привкусов применяют предварительную аммони- зацию, т. е. вводят аммиак в воду раньше хлора. При этом образуются монохлорамины:

которые, гидролизуясь, образуют гипохлоритный ион:

Гидролиз хлораминов протекает медленно, и длительность бактерицидного действия увеличивается, хотя окисляющая способность хлораминов ниже, чем хлора.

Аммиак хранят на расходном складе в баллонах или контейнерах. Ввод аммиака производят в фильтрат, при наличии фенолов — за 2—3 мин до ввода хлора.

Для ввода в воду хлора, аммиака и сернистого газа (при дехлорировании) применяют вакуумные газодозаторы системы ЛОНИИ-100 (рис. 5.25) и системы Л.А. Кульского. Из исходных баллонов жидкий хлор перетекает в промежуточный баллон, где происходит его испарение и отделение загрязнений. Далее газообразный хлор проходит через фильтр со стекловатой и затем через понижающий давление редуктор. Степень понижения давления фиксируется двумя манометрами, установленными до и после редукционного клапана. С помощью диафрагмы создается перепад давления, который служит импульсом для работы измерителя расхода хлора. Затем хлор поступает в смеситель, смешивается с водопроводной водой, образуя хлорную воду, которая подсасывается эжектором и таким образом дозируется в обрабатываемую воду.

С одного стандартного баллона при комнатной температуре можно получить не более 0,5—0,7 кг хлоргаза. Для увеличения съема хлора прибегают к специальному обогреву баллонов теплой водой или подогретым воздухом при температуре 10—30 °С.

Дехлорирование воды, т. е. удаление при необходимости избытка остаточного хлора, можно осуществлять при небольшом избытке — аэрированием, при большом — химическими методами (обработка воды гипосульфитом или сульфитом натрия, аммиаком), фильтрацией через активированный или сульфоуголь.

Хлоратор ЛОНИИ-ЮО

Рис. 5.25. Хлоратор ЛОНИИ-ЮО:

1 — промежуточный баллон с хлором; 2 — фильтр со стекловатой; 3 — редукционный клапан для снижения давления хлоргаза; 4 — манометры; 5 — ротаметр; 6 — измерительная диафрагма; 7 — смеситель; 8 — подача водопроводной воды; 9 — слив в канализацию; 10 — эжектор, создающий разряжение в хлораторе; 11 — отвод хлорной воды

При хлорировании воды в результате взаимодействия хлора с органическими веществами образуются канцерогенные летучие хлорорганические соединения (ЛХС), в основном относящиеся к группе тригалогенметанов (ТГМ). Основные концентрации ЛХС образуются при введении первичного хлора в неочищенную воду. Процесс образования ЛХС сложный и продолжительный во времени, существенное влияние на него оказывают содержание в обрабатываемой воде органических примесей, время контакта воды с хлором, доза последнего и pH воды. ЛХС не задерживаются в сооружениях традиционного типа, максимальное их количество наблюдается в резервуарах чистой воды.

Известны два направления уменьшения содержания ЛХС в питьевой воде: предотвращение их формирования при водоподготовке и извлечение на заключительных этапах обработки воды. Когда ЛХС присутствуют в исходной воде, следует применять методы их удаления, при отсутствии ЛХС в исходной воде — методы, предотвращающие их образование в процессе водоподготовки.

В первом случае применяются аэрация и сорбция на активных углях. Во втором случае стараются предотвратить загрязнение водоисточников и возможное образование ЛХС и хлороформа в процессе водообработки.

Воду можно обеззараживать и с помощью гипохлорита натрия, получаемого электролитическим способом (в электролизерах) на месте применения путем разложения раствора поваренной соли постоянным электрическим током.

Озонирование воды основано на применении озона, который легко разлагается с образованием атомарного кислорода, являющегося одним из наиболее сильных окислителей. Он уничтожает бактерии, споры, вирусы, обесцвечивает и дезодорирует воду, окисляя органические загрязнения.

Озон не изменяет природные свойства воды, так как его избыток быстро разлагается, превращаясь в кислород.

Озон получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами. Предварительно осушенный, очищенный и охлажденный воздух поступает в озонатор, в котором происходит разряд коронного типа, в результате чего образуется озон (рис. 5.26). Доза озона принимается при введении его в фильтрованную воду с целью обеззараживания ~1— 3 мг/л, а для подземной воды, не требующей очистки, -0,75—1 мг/л.

При необходимости обесцвечивания и дезодорации воды доза озона может доходить до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном 6—12 мин.

Обеззараживание воды можно проводить путем ее обработки ультрафиолетовыми лучами. Обеззараживание воды бактерицидными лучами имеет преимущества перед хлорированием, так как природные вкусовые качества и химические свойства воды не изменяются. Бактерицидное действие лучей протекает во много раз быстрее, чем хлора; после облучения воду сразу можно подавать потребителям. Бактерицидные лучи уничтожают не только вегетативные виды бактерий, но и спорообразующие. Эксплуатация установок для обеззараживания воды бактерицидными лучами проще хлорного хозяйства.

Схема озонаторной установки

Рис. 5.26. Схема озонаторной установки:

1 — воздушный фильтр; 2 — воздуходувка; 3 — водяной теплообменник; 4 — фреоновая холодильная установка; 5 — влагопоглотительный фильтр; 6 — озонатор; 7 — контактный резервуар; 8, 9 — подача исходной и отвод

озонированной воды

Наибольшим бактерицидным эффектом обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны 200—295 мкм. Эту область ультрафиолетового излучения называют бактерицидной. Источниками бактерицидного излучения служат выпускаемые отечественной промышленностью аргонортутные лампы низкого давления и ртутно-кварцевые лампы высокого давления.

Многолетний опыт эксплуатации установок обеззараживания воды бактерицидными лучами показывает, что этот метод обеспечивает надежную дезинфекцию воды. Эксплуатационные расходы на обеззараживание воды облучением не превышают эксплуатационных затрат на хлорирование, а на водопроводах, использующих в качестве источников водоснабжения подземные, родниковые и подрусловые воды, обеззараживание облучением дешевле в 2—3 раза по сравнению с хлорированием. Расход электроэнергии на обеззараживание воды из подземных источников водоснабжения облучением не превышает 10-15 Вт • ч/м3. Расход электроэнергии на облучение обработанной воды из открытых источников водоснабжения составляет до 30 Вт • ч/м3.

Недостатком рассматриваемого метода является невозможность оперативного контроля за эффектом обеззараживания в отличие от хлорирования (по остаточному хлору).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>