Полная версия

Главная arrow БЖД arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Фторирование и обесфторивание воды

Содержание фтора в питьевой воде согласно СанПиН в зависимости от климатических условий должно поддерживаться в пределах 0,7—1,5 мг/л. Недостаток фтора в питьевой воде приводит к кариесу зубов у населения, избыток — к флюорозу.

В качестве фторсодержащих реагентов можно использовать: кремнефтористый натрий Na2SiF6, кремнефтористоводородную кислоту H2SiF6, фтористый натрий NaF, кремнефтористый аммоний (NH4)2SiF6, фтористый кальций CaF2, фтористоводородную кислоту HF, кремнефтористый калий K2SiF6, кремнефтористый алюминий Al2(SiF6)3, фтористый алюминий A1F3 и др. В отечественной практике широкое применение получил кремнефтористый натрий. Это мелкий, сыпучий, негигроскопический кристаллический порошок белого цвета, без запаха, удобен в эксплуатации. Плотность его 2,7 г/см3, pH насыщенного раствора 3,5—4,0. В воде растворяется плохо. Самый дешевый из всех перечисленных реагентов — фтористый кальций, но он имеет крайне низкую растворимость в воде (0,0016 г на 100 мл при 25 °С).

Установки фторирования по технологии приготовления растворов фторсодержащих реагентов можно классифицировать: на установки сатураторного типа; с растворными баками (с механической мешалкой или с барботированием сжатым воздухом); с растворно-затворными баками; с применением кремнефтористоводородной кислоты.

На установках сатураторного типа в качестве реагента применяют порошкообразный кремнефтористый натрий, который вводят в воду перед хлорированием. Предварительно реагент замачивают и размешивают в емкости, а затем выливают в сатуратор (примерно 1 раз в смену). В основу работы сатуратора положен принцип объемного вытеснения.

Во фтораторных установках с растворными баками в качестве реагента используют кремнефтористый натрий. Загрузку в баки реагентов осуществляют с помощью бункеров, оборудованных вибраторами и дозаторами объемного типа. Для лучшего растворения реагента баки снабжены мешалками с частотой вращения 50—60 мин-1, возможно перемешивание сжатым воздухом. Время перемешивания 2 ч, время отстаивания 2 ч. Концентрация раствора реагента в баках оставляет 0,05 % по фтору или 0,008 % по чистой соли.

Фтораторные установки с затворно-растворными баками состоят из системы баков: затворного, двух растворных и дозирующего бака, снабженного поплавковым клапаном. Затворный и растворные баки оборудованы электросмесителями. Растворяют фтористый натрий в воде, нагретой до 75—80 °С.

При применении 8 %-ной кремнефтористоводородной кислоты она из автомобильной или железнодорожной цистерны, в которой транспортируется, с помощью воздуходувок передавливается в стационарные складские цистерны, а из них поступает в бак-мерник, откуда эжектором дозируется в воду.

В зарубежной практике фтористые соединения вводятся в воду в сухом виде — непосредственно порошком, сухими дозаторами, через растворную камеру или в жидком виде — дозаторами для растворов. Первый способ обычно реализуют на водоочистных комплексах большой производительности, второй — на установках малой производительности.

Для обесфторивания воды может быть использован ряд методов.

1. Метод сорбции фтора осадком гидроксида алюминия или магния, а также фосфата кальция, который целесообразно применять при обработке поверхностных вод, когда кроме обесфторивания требуется еще их осветление и обесцвечивание. Вместе с тем метод используется для обработки подземных вод при необходимости одновременного умягчения воды реагентным методом (рис. 5.32, а).

Исследования, выполненные в МГСУ (Г.И. Николадзе идр.), показали, что процесс сорбции фтора свежеобразованным гидроксидом магния при pH = 9 протекает быстро и интенсивно, практически не зависит от температуры и заканчивается за 8—12 мин, сорбционная способность гидроксида магния может быть использована более полно пропусканием обрабатываемой воды через его взвешенный слой.

Рекомендуемая скорость восходящего движения воды в осветлителях — 0,2—0,3 мм/с. Высота слоя осадка принимается 2—2,5 м. Время пребывания воды в слое контактного осадка не менее 1 ч. При этом расход магния на удаление 1 мг фтора — около 30 мг.

Обесфторивание воды солями алюминия целесообразно проводить при низких значениях рН = 4,3—5. В этом случае в осадке преимущественно находится основной сульфат алюминия — A1(0H)S04 и уменьшается содержание гидроксида алюминия А1(ОН)3, который сорбирует фтор в меньшей степени, чем

A1(0H)S04. При таких pH требуются меньшие дозы сульфата алюминия: 25—30 мг на 1 мг удаляемого фтора.

Схема дефторирования воды сорбцией на свежеобразованном гидроксиде алюминия (а) и фильтрованием через зернистую загрузку, заряженную сульфат-ионами (б)

Рис. 5.32. Схема дефторирования воды сорбцией на свежеобразованном гидроксиде алюминия (а) и фильтрованием через зернистую загрузку, заряженную сульфат-ионами (б):

1,7 — подача исходной и отвод дефторированной воды; 2 — ввод раствора извести (соды) и сульфата алюминия; 3 — смеситель; 4 — осветлитель со слоем взвешенного осадка; 5 — ввод кислоты для стабилизации воды; 6 — скорый фильтр; 8, 9 — зарядная и рабочая камеры смесителя; 10 — подача сульфата алюминия; 11— контактный осветлитель; 12 — резервуар сбора первого фильтрата; 13 — отстойник промывной воды; 14 — ввод хлора; 15 — резервуар чистой воды; 16 —

насос

Удаление фтора из воды с помощью трикальцийфосфата основано на сорбции свежеобразованным трикальцийфосфатом, который связывает имеющийся в воде фтор в малорастворимое соединение — [Са9 (P04)6Ca]F2, выпадающее в осадок. Расход трикальцийфосфата на удаление 1 мг фтора составляет 23—30 мг. Связывание фтора описывается следующей реакцией:

Скорость восходящего потока воды в слое взвешенного осадка принимают 0,6—0,8 мм/с. Содержание фтора снижается с 5 до 1 мг/л при расходе реагента 30 мг на 1 мг удаленного фтора.

В описанных случаях технологическая схема дефторирования воды с использованием соответствующих реагентов включает вертикальные вихревые смесители, осветлители со слоем взвешенного осадка и скорые фильтры.

Технико-экономическое сравнение трех рассмотренных сорбционных способов дефторирования воды показало, что наиболее целесообразно применять для указанной цели гидроксид магния.

  • 2. В.Л. Драгинский (НИИ КВОВ) и др. предложили обес- фторивание воды методом контактно-сорбционной коагуляции. Коагулянт — сернокислый алюминий вводится в воду непосредственно перед контактными осветлителями. Метод применим при концентрации фтора до 5 мг/л, сероводорода до 2 мг/л, щелочности до 6 мг-экв/л. На 1 мг удаляемого фтора расходуется ~ 80 мг сульфата алюминия.
  • 3. Дефторирование воды активированным оксидом алюминия (<дефлюоритом) обеспечивает высокий эффект удаления фтора из подземных вод. Зернистый активированный оксид алюминия (ЗАОА) является наиболее дешевым сорбентом, простым в изготовлении и емким по поглощению фтора. При фильтровании обрабатываемой воды со скоростью 5—7 м/ч через ЗАОА происходит поглощение фтора сорбентом в результате обмена сульфат-ионов на фтор-ионы. Регенерация сорбента производится пропуском через него 1—1,5 %-ного раствора сульфата алюминия. Емкость поглощения 1 г ЗАОА составляет 2—2,5 мг фтор-ионов.

Описанный процесс осуществляется на скорых напорных или открытых фильтрах или контактных осветлителях (рис. 5.32, б), загруженных ЗАОА. Помимо фильтров установка по удалению фтора из воды должна иметь реагентное хозяйство для приготовления регенерационных растворов, баки для воды, используемой для взрыхления и отмывки сорбента.

Обесфторивание воды по данному методу характеризуется наибольшим технико-экономическим эффектом, так как себестоимость обработки воды здесь минимальная по сравнению со всеми ранее рассмотренными методами.

4. Для подземных вод, не требующих осветления и обесцвечивания, возможно обесфторивание с применением сильноосновных анионитов. По экономическим соображениям это целесообразно при необходимости одновременного опреснения воды.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>