Реферат: Обеззараживание и обезвреживание с иcпользованием окислителей природных, сточных вод и их осадков
Основными обеззараживающими веществами являются Сl2 , НСlO, OCl
, NH2 С1 и NHCl2 , их называют активным хлором. При этом Cl2 , HClO и OCl образуют свободный хлор, хлорамин и дихлорамин - связанный хлор. Бактерицидность хлора больше при малых значениях рН, поэтому воду хлорируют до ввода подщелачивающих реагентов.
Необходимая доза хлора определяется на основе экспериментально построенной кривой хлоропоглощаемости воды. Оптимальной считается доза, которая при заданном времени контакта обеспечит в воде требуемую концентрацию остаточного хлора - для хозяйственно-питьевых вод 0,3... 0,5 мг/л свободного хлора при времени контакта 30 мин или 0,8 ... 1,2 мг/л связанного хлора при времени контакта 60 мин.
При отсутствии данных технологических изысканий дозу хлора принимают для обеззараживания поверхностных вод 2... 3 мг/л, для подземных 0,7 ... 1,0 мг/л.
Хлорирование жидким хлором является наиболее широко применяемым методом обеззараживания воды на средних и крупных водоочистных станциях.
Ввиду малой растворимости жидкого хлора поступающий реагент предварительно испаряется. Затем хлор-газ растворяют в малом количестве воды, получаемую хлорную воду перемешивают с обрабатываемой водой. Дозировка хлора происходит в фазе газообразного вещества, соответствующие газодозаторы называются хлораторами. На практике применяют как напорные, так и вакуумные хлораторы. СНиП 2.04.02-84 требует использования последних, так как при вакуумных хлораторах меньше опасность попадания хлор-газа в воздух помещений. Имеются хлораторы пропорционального и постоянного расхода, а также автоматические хлораторы, поддерживающие в воде заданную концентрацию остаточного хлора.
В России наиболее широко используют вакуумные хлораторы постоянного расхода ЛОНИИ-100 производительностью до 85 кг/ч С12 .
Для испарения хлора баллон или контейнер устанавливают на весы и открывают вентиль. Объем хлор-газа из одного баллона при комнатной температуре составит 0,5... 0,7 кг/ч, с одного контейнера - 3 кг/ч на 1 м2 его поверхности. Съем хлора можно значительно увеличить подогревом баллонов теплой водой или воздухом. Поэтому на крупных станциях используют специальные испарители хлора в виде бокса, куда устанавливают баллон или контейнер и подается теплая вода или подогретый воздух.
Хлор-газ поступает в промежуточный баллон, где задерживаются капли воды и прочие примеси. Более полная очистка газа происходит в фильтре, который заполнен стекловатой, замоченной в серной кислоте. Редуктор обеспечивает постоянное давление в системе; измерительное устройство в виде диафрагмы и ротаметра обеспечивает контроль и регулировку количества подаваемого хлора. Производительность хлоратора зависит от применяемого ротаметра: при РС-3 до 10 кг/ч, при РТ-5 до 20 кг/ч и при РС-7 до 85 кг/ч. Приготовление хлорной воды происходит в смесителе. Необходимый вакуум создается эжектором, при помощи которого хлорная вода подается в обрабатываемую воду. Включением в схему регулирования анализатора остаточного хлора можно автоматически поддерживать заданную концентрацию хлора в очищенной воде в условиях изменения свойств поступающей воды.
Хлорное хозяйство водоочистной станции располагается в отдельном здании, где сблокированы склад хлора, испарительная н хлораторная.
Расходный склад хлора отделен от остальных помещений глухой стеной без проемов. Склад может находиться и в самостоятельном здании. В таком случае там обычно располагают также испарительную, причем хлораторная находится в основном блоке водоочистных сооружений. Емкость расходного склада хлора не должна превышать 100 т. Жидкий хлор хранится на складе в баллонах или контейнерах, при суточном расходе хлора более 1 т - в танках вместимостью до 50 т с поставкой хлора в железнодорожных цистернах.
Склад размещают в наземном или полузаглубленном здании с двумя выходами с противоположных сторон здания. В помещении склада необходимо иметь емкость с нейтрализационным раствором сульфита натрия для быстрого погружения аварийных контейнеров или баллонов.
Если трубопровод хлор-газа расположен вне здания, на выходе из испарителя требуется установка вакуумного клапана, исключающего возможность конденсации газа при низкой температуре окружающего воздуха. Трубопроводы жидкого и газообразного хлора изготовляют из стальных бесшовных труб диаметром до 80 мм, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. Внутри помещения хлоропровод размещают по стенам или эстакадам на кронштейнах, вне здания - на эстакадах, предусматривая защиту трубопровода от солнечных лучей.
В хлораторных устанавливают дозаторы хлора с необходимой арматурой и трубопроводами. Хлораторные (хлордозаторные) могут находиться в основном корпусе станции либо в здании хлорного хозяйства. Помещение хлораторной должно быть отделено от других помещений глухой стеной без проемов и иметь два выхода, причем один из них через тамбур. Все двери должны открываться наружу, в помещении должна быть принудительная вытяжная вентиляция.
Трубопроводы хлорной воды выполняются из коррозионностойких материалов. В помещении трубопровод устанавливают в каналах в валу или на кронштейнах, вне здания - в подземных каналах или футлярах из коррозионностойких труб.
Хлорирование воды порошкообразными хлорсодержащими реагентами и диоксидом хлора .
На малых станциях и водоочистных установках часто целесообразно отказаться от использования жидкого хлора и применять твердые, порошкообразные вещества - хлорную известь и гипохлорит кальция. Эти вещества менее опасны в обращении, процесс их подготовки и подачи значительно проще - практически аналогичен применению коагулянта.
Хлорную известь получают при обработке сухой, негашеной взвести хлором. При контакте с воздухом и влагой хлорная известь постепенно разлагается
2СаС12 О+СО2 +Н2 О ® СаСО3 +СаС12 +2НС1О
поэтому реагент необходимо хранить в сухом, вентилируемом помещении в закрытой таре.
Гипохлорит кальция образуется при насыщении известкового молока хлором
2Са(ОН)2 +2С12 ® Са(С1О)2 +СаС12 +2Н2 О
Товарный продукт СаСl2 O или Са(С1O)2 растворяют в растворном баке с механическим перемешиванием. Количество баков не менее двух. Затем раствор разбавляют в расходном баке до концентрации 0,5... 1% и подают в воду дозаторами растворов и суспензии.
Учитывая коррозионную активность раствора, баки следует изготовлять из дерева, пластмассы или железобетона, из коррозионностойких материалов (полиэтилен или винипласт) должны быть также трубопроводы и арматура.
Диоксид хлора получают непосредственно на водоочистной станции хлорированием хлорита натрия NaС1O2 :
2NaClO2 + С12 ®2С1O2 +2NаС1
Вместо хлора можно для получения ClO2 также использовать озон или сoляную кислоту
2NаС1O2 + O3 + Н2 O®2С1O2 + 2NаОН+O2 ;
5NaС1O2 +4НС1 ®4С1O2 + 5NаС1+ 2Н2 O,
СlO2 является ядовитым, взрывоопасным газом с интенсивным запахом, водный раствор его практически безопасен. По сравнению с Cl2 двуокись хлора имеет ряд преимуществ - более высокая бактерицидность в щелочной среде, более активно окисляет органические вещества, может разлагать фенолы, не придавая при этом воде хлорфенольного запаха, наличие в воде аммиака не снижает эффективности ClO2 .
Хлорирование воды гипохлоритом натрия .
На водоочистных станциях, где суточный расход хлора не превышает 50 кг, где транспортировка, хранение и подготовка токсичного хлора связаны с трудностями, можно для хлорирования воды использовать гипохлорит натрия NаСlO. Данный реагент получают на станция в процессе электролиза раствора поваренной соли. Электролизная установка состоит из бака концентрированного раствора соли (растворного бака), электролизной ванны (электролизера), бака-накопителя раствора гипохлорита, выпрямителя и блока управления.
Растворных баков должно быть не менее двух, их суммарный объем должен обеспечить бесперебойную работу установки в течение 24 ч. При мокром хранении соли объем растворных баков принимается из расчета 1,5 м3 на 1 т соли. Допускается хранение соли на складе в сухом виде, причем толщина слоя соли не должна превышать 2 м.
В растворном баке изготовляется раствор, близкий к насыщенному -200...310 г/л. Для перемешивания применяют механические устройства н циркуляционные насосы.
Электролизеры могут быть проточного или непроточного типа. Наиболее широко используют последние. Они представляют собой ванну с установленным там пакетом пластинчатых электродов. Электроды, как правило графит, присоединяют в сеть постоянного тока.