Хімія для водоканалів
Водоканали, як важливі комунальні підприємства, що спеціалізуються на водопостачанні і каналізації в містах, покликані всебічно підходити до діяльності і виконання покладених на них завдань. Це не тільки постачання води і організація якісного каналізування, а й забезпечення певного рівня життя, стабільний розвиток населених пунктів, формування культури споживання води, розумні витрати, збереження природних водних ресурсів та ін.
Водоканали обслуговують, постачають воду не лише для населення, але й для різних підприємств та організацій. В їх функціональні обов’язки входить також пропуск і очищення стоків, розробка і впровадження державних програм, що стосуються розвитку питного водопостачання, охорона і відновлення водних джерел, поліпшення якості питної води, коригування вартості в сфері водопостачання та каналізації. Всім цим займаються різні структурні підрозділи, головні з яких – виробничі (водопровідні й каналізаційні). Перший піднімає воду з глибин, здійснює забір та перекачування технічної води, забезпечує постійну подачу питних ресурсів встановленої якості споживачам, акумулює їх в очищеному стані в спеціально відведених ємностях, а також ліквідує аварійні ситуації у водопровідних мережах. Другий приймає і відводить стічні води від житлово-комунальних, культурно-побутових, соціальних і промислових об’єктів на очисні споруди, очищує стоки, обробляє осад, виконує знезараження перед відведенням у водойми, а також ліквідує аварії на каналізаційних мережах.
Крім того, водоканал, як правило, складається і з таких відділів, цехів та служб:
- диспетчерської (управляє експлуатаційними моментами, підтримує робочий режим, приймає заявки стосовно несправностей і аварійних ситуацій, локалізує й ліквідує небажані обставини);
- виробничо-технічної (займається виробничою технологічною підготовкою);
- водозбуту (веде облік води, яка споживається, контролює розрахунок споживачів за надані послуги, стежить за втратами і випадками розкрадання ресурсів);
- ремонтно-механічної (спеціалізується на ремонті задіюваної в системах водопостачання і водовідведення техніки задля досягнення безперебійності та економічності функціонування, створює необхідні технічні деталі та ремонтує глибинні насоси);
- ремонтно-будівельної (в її обов’язках – поточні та капітальні ремонтні заходи, техобслуговування будівель, зведення нових об’єктів і реконструкція старих);
- автотранспортної (утримує транспортні засоби в справному стані, доставляє вантажі населенню, риє котловани тощо);
- енергетичної (працює з усіма видами енергії, необхідної для функціонування підприємства, зокрема, забезпечує поставки, облік та відстеження економічності їх витрачання).
Також тут не обходиться без таких загальноорганізаційних структур, як система управління виробництвом, юридична служба, планово-економічний підрозділ, відділи кадрів, охорони праці, канцелярії та господарського адміністрування. Вагоме місце відведено і лабораторіям. Вони контролюють поверхневі, стічні води і воду питну (вилучають проби для відстеження фізико-хімічних та мікробіологічних показників, забезпечують радіаційну безпеку і загальну якість води).
Водоканал і підготовка води
Підготовка води – один з головних процесів, що здійснюються водоканалом із застосуванням різних речовин (хімія для водоканалів) та технологій, який може складатися з таких стадій:
- амонування сульфатом амонію;
- знезараження гіпохлоритом натрію або променями ультрафіолетового спектру;
- об’єднання і виведення (коагуляція) частинок бруду, наприклад, із задіянням сульфату алюмінію або заліза, а також флокуляція, зокрема, за допомогою катіонних флокулянтів. Сульфат алюмінію виглядає як порошок або брикети білого кольору. Сульфат заліза є сіро-жовто-зеленими гранулами або порошком, сформованим кристалами. Поліакриламід (популярний коагулянт і катіонний флокулянт для питної води та стоків) має вигляд білої сипкої твердої маси;
- відстоювання і фільтрування за одно- або двоступеневою схемою очищення.
Яка саме обробка потрібна водним ресурсам, залежить, не в останню чергу, від глибини свердловин і їх гідротехнічного складу (присутності заліза, розчинених газів і т.д.). Дії з очищення можуть здійснюватися як фізичними методами, так і хімічними. Крім того, вони можуть застосовуватися разом.
Безреагентне очищення полягає в глибокій аерації й передбачає використання фільтрів (напірних/відкритих для вилучення гідроксиду заліза) і аераторів (для насичення води киснем, часткового вилучення розчинених газів, початкового окислення розчиненого заліза).
Як виглядає процес водопідготовки? За допомогою занурювальних насосів вода надходить в аератори (дегазатори), що за своєю суттю є об’ємними ємностями з металу. Щоб вода контактувала з повітрям рівномірно, задіюються розподільні системи: верхня – для води, нижня – для повітря. Водний потік пересувається зверху вниз, а повітряний у зворотному напрямку, завдяки чому два середовища ефективно взаємодіють один з одним.
Після аерації вода через трубопровідну систему потрапляє на фільтри для освітлення, де завислі домішки видаляються пропуском через спеціальний шар матеріалу для фільтрації. Він має зернистий стан. Як правило, це білий пісок або горіла порода. Щоб рівномірно зібрати відфільтровану воду, використовують дренажну систему.
Тут же, в дегазаторах, відбувається початкове окислення розчиненого заліза до нерозчиненого. Гідроокис заліза в пластівчастій формі розподіляється по верху завантажувальної частини фільтра каталітичною плівкою. В ході процесу пластівців стає все більше, а проміжки між частинками піску зменшуються, як результат, збільшується опір верхнього шару піску. Щоб не втрачати продуктивність, фільтри необхідно своєчасно промивати водо-повітряним способом, що розширює завантаження і відводить забруднення в каналізацію.
Вода, що пройшла фільтрацію, поставляється в запасно-регулювальні резервуари, завдяки яким давати її споживачам можна без перебоїв навіть при максимальних водопотребах. Також тут зберігається запас матеріалу, необхідного для пожежогасіння.
З метою знезараження (вилучення бактерій та мікробів), а також окислення сполук заліза, які окислити не так вже й просто, задіюють первинне хлорування водою, що містить хлор. Також може бути застосоване обладнання УФ випромінювання, модифікація якого залежить від потужності водоочисної станції.
Щоб вода потрапила в міську мережу, знову ж використовують насоси, що входять до складу підйомних станцій, у цьому випадку мережеві.
Режим роботи визначається розрахунками і технічними параметрами обладнання на основі постійного водопостачання споживачів. Щоб процес відповідав вимогам і необхідним масштабам, персонал повинен мати відповідну кваліфікацію, також своєчасно повинні здійснюватися планові ревізії, промивання, очищення, профілактика, заміна функціональних елементів тощо.
Хімічний метод очистки стічних вод
Хімічні методи дають можливість очистити стічні води від будь-яких розчинених у них речовин, які можуть негативно вплинути на довкілля. Застосування певних реагентів приводить до випадання забруднень в осад, після чого все зайве можна забрати механічним шляхом зі спеціальних установок (замкнутих систем). Хімічне очищення може передувати біологічному або виконуватися після нього в якості доочищення.
Хімічна очистка стоків може здійснюватися трьома способами: нейтралізацією, окисленням (зокрема, електрохімічною і радіаційною обробкою) та відновленням. Причому, перші два вважаються основними і задіюються найчастіше. Тож далі розглянемо їх детальніше.
Нейтралізація стічних вод передбачає кислотну або лужну обробку. В результаті вдається досягти необхідного рівня рН. Практично нейтральними стоки (а такими вони повинні бути перед скиданням у водойми або перед застосуванням у технологічних процесах) вважаються, якщо їх рН перебуває в діапазоні 6,5-8,5. Нейтралізація особливо важлива для текстильної галузі, хімічної промисловості, машинобудування, фармацевтики та інших сфер. Для її виконання можна змішувати кислі й лужні стічні води, вносити реактиви, фільтрувати воду за допомогою нейтралізувальних матеріалів, абсорбувати кислі гази водою з лугами або аміак водою з кислотами. При цьому не рідкість – формування осаду.
Хімія, яка може бути застосована, це розчини різних кислот і лугів. Головним чином, використовувати можна такі речовини:
- сода каустична (біла тверда дуже гігроскопічна речовина, в розчиненому вигляді – безбарвна прозора рідина, можливо, з викристалізованим осадом);
- сода кальцинована (тверда пухка речовина, що складається з білих кристалів різних розмірів);
- аміак водний (прозора, позбавлена кольору рідка речовина, можливо, з жовтизною);
- оксид кальцію (вапно негашене) (тверда кристалічна речовина білого кольору);
- вапно гашене (погано розчинний у воді білий порошок, що складається з кристалів). Гідроксид кальцію вважається найдоступнішим у цьому плані реагентом.
Також для зазначеного завдання (нейтралізація кислих вод) підходять гідроксид калію, карбонат кальцію і магнію, виробничі відходи, зокрема, шлаки металургії.
Крім використання перерахованих вище речовин, нейтралізація може передбачити наявність завантаження нейтралізуючої дії. Це, зокрема, крейда, магнезит і доломіт, для застосування яких необхідні спеціальні установки.
Який реагент краще взяти в роботу, залежить від складу і концентрації кислих стоків. За складом кислотовмісні стічні води можуть бути слабокислотними, сильнокислотними або такими, що містять сірчисту/сірчану кислоти. Важливо враховувати, що при конкретному виді води використання тих чи інших реагентів може викликати додаткові явища. Так, наприклад, за наявності в складі сульфатної кислоти застосування вапняного молока для нейтралізації може призвести до випадання в осад гіпсу та відкладення його на трубопровідних стінках.
Що стосується нейтралізації лужних стоків, то тут переважно застосовують такі хімічні сполуки: кислоти і кислі гази (вуглекислий газ, двоокис сірки, діоксид та сесквіоксид азоту). Особливе місце відведене такому матеріалу, як соляна кислота (підкислювач, прозора безбарвна їдка рідка речовина). Всі ці сполуки не тільки нейтралізують стоки, а й очищують самі гази, а відтак дозволяють скорочувати споживання свіжої води, економити теплоенергію на її підігрівання, очищати димові гази від кислих включень і пилу.
Окислення стоків. Суть процесу полягає в обробці стічних вод всілякими окислювачами, серед яких:
- хлор (газоподібний і зріджений), діоксид хлору;
- гіпохлорит натрію (безбарвна кристалічна маса, добре розчинна у воді). Успішно, крім усього іншого, знезаражує, прибирає бактерії. Це високоефективний і, в той же час, безпечний реагент;
- гіпохлорит кальцію (рідка речовина з жовто-зелено-сірими відтінками і потужним хлорним запахом, досить добре розчиняється у воді);
- хлорне вапно (суміш гіпохлориту, хлориду і гідроксиду кальцію у вигляді білої гігроскопічної порошкоподібної маси з характерним запахом).
Інші речовини, що тут застосовуються: кисень, хлорат кальцію, калій марганцевокислий і біхромат калію, пероксид водню, оксид марганцю і т.д.
Окислення найбільш доцільно застосовувати для стоків, що містять ціанід міді або цинку, а також подібні компоненти. Це, перш за все, стічні води машино- і приладобудівних підприємств, свинцево-цинкових заводів, гірничодобувної та целюлозно-паперової галузей. Завдяки важливим хім. реакціям вдається досягати того, що токсини стають менш шкідливими або взагалі не завдають шкоди. Але варто відзначити дорожнечу цього методу очищення: не зовсім дешеві реагенти необхідно використовувати в досить значних обсягах.
При електрохімічному окисленні можуть здійснюватися різні хімічні трансформації, на які впливає вид електроліту, матеріал електродів і наявність додаткових речовин у розчині. В основі – два важливі процеси: анодне окислення і катодне відновлення.
Радіаційне окислення. Дія високих енергій на воду, в складі якої присутні органічні речовини, призводить до появи багатьох окисних частинок, що спричиняють окислення. Забруднення перетворюються не через радіоліз, а за рахунок того, що речовини реагують з продуктами радіолізу води.
Щоб всі системи функціонували без перебоїв і так само безперебійно питна вода надходила споживачеві, а стоки очищалися, як годиться, важливо приділяти особливу увагу застосовуваним хімічним речовинам, їх якості та кількості.
Цікавить хімія для водоканалів? Є запитання стосовно її придбання і/або застосування? Наші фахівці до ваших послуг!
