Химия для водоканалов
Водоканалы, как важные коммунальные предприятия, специализирующиеся на водоснабжении и канализации в городах, призваны всесторонне подходить к деятельности и выполнению положенных на них задач. Это не только поставки воды и организация качественного канализирования, но и обеспечение определенного уровня жизни, стабильное развитие населенных пунктов, формирование культуры потребления воды, разумный расход, сохранность природных водных ресурсов и т.д.
Водоканалы занимаются не только водопоставками для населения, но и для различных предприятий и организаций. В их функциональные обязанности входит также пропуск и очистка стоков, разработка и внедрение госпрограмм, касаемых развития питьевого водоснабжения, охрана и восстановление водоисточников, улучшение качества питьевой воды, корректировка стоимости в сфере водоснабжения и канализации. Всем этим занимаются различные структурные подразделения, главные из которых – производственные (водопроводное и канализационное). Первое поднимает воду из глубин, осуществляет забор и перекачку технической воды, обеспечивает постоянную подачу питьевых ресурсов установленного качества потребителям, аккумулирует их в очищенном состоянии в специально отведенных емкостях и, кроме того, ликвидирует аварийные ситуации в водопроводных сетях. Второе осуществляет приемку и отводит сточные воды от жилищно-коммунальных, культурно-бытовых, социальных и пром. объектов на очистные сооружения, очищает стоки, обрабатывает возникший осадок, производит обеззараживание перед отводом в водохранилища, а также ликвидирует аварии на канализационных сетях.
Кроме того, водоканал, как правило, состоит и из таких отделов, цехов и служб:
- диспетчерской (управляет эксплуатационными моментами, поддерживает рабочий режим, принимает заявки по неисправностям и аварийным ситуациям, локализирует и ликвидирует нежелательные обстоятельства);
- производственно-технической (занимается производственной тех. подготовкой);
- водосбыта (ведет учет потребляемой воды, контролирует расчет потребителей за предоставляемые услуги, следит за потерями и случаями хищения ресурсов);
- ремонтно-механической (специализируется на ремонте задействуемой в системах водоснабжения и водоотвода техники для достижения бесперебойности и экономичности функционирования, создает необходимые технические детали и ремонтирует глубинные насосы);
- ремонтно-строительной (в ее обязанностях – текущие и капитальные ремонтные мероприятия, техобслуживание зданий, возведение новых объектов и реконструкция старых);
- автотранспортной (содержит ТС в исправном состоянии, доставляет грузы населению, роет котлованы и т.д.);
- энергетической (работа со всеми видами энергии, необходимой для функционирования предприятия, в том числе, поставка, учет и отслеживание экономичности их расходования).
Также здесь не обходится без таких общеорганизационных структур, как система управления производством, юридическая служба, планово-экономическое подразделение, отделы кадров, охраны труда, канцелярии и хозяйственного администрирования. Значимое место отведено и лабораториям. Они контролируют поверхностные, сточные воды и воду питьевую (изымают пробы для отслеживания физ.-хим. и микробиологических показателей, обеспечивают радиационную безопасность и общее качество воды).
Водоканал и подготовка воды
Подготовка воды – один из главных процессов, осуществляемых водоканалом с применением различных веществ (химия для водоканалов) и технологий, который может включать следующие стадии:
- аммонирование сульфатом аммония;
- обеззараживание гипохлоритом натрия или лучами ультрафиолетового спектра;
- объединение и выведение (коагуляция) частиц грязи, к примеру, с задействованием сульфата алюминия или железа, а также флокуляция, в частности, с помощью катионных флокулянтов. Сульфат алюминия выглядит как порошок или брикеты белого цвета. Сульфат железа представляет собой серо-желто-зеленые гранулы или порошок, сформированный кристаллами. Полиакриламид (популярный коагулянт и катионный флокулянт для питьевой воды и стоков) имеет вид белой сыпучей твердой массы;
- отстаивание и фильтрование по одно- или двухступенчатой схеме очистки.
Какая именно обработка нужна водным ресурсам, зависит, не в последнюю очередь, от глубины скважин и гидрохим. состава (присутствия железа, растворенных газов и т.д.). Действия по очистке могут осуществляться как физическими методами, так и химическими. Кроме того, они могут применяться в совокупности.
Безреагентная очистка состоит в глубокой аэрации и предвидит использование фильтров (напорных/открытых для изъятия гидроксида железа) и аэраторов (для насыщения воды кислородом, частичного изъятия растворенных газов, начального окисления растворенного железа).
Как выглядит процесс водоподготовки? С помощью погружных насосов вода поступает в аэраторы (дегазаторы), представляющие собой объемные емкости из металла. Чтобы вода контактировала с воздухом в ровной мере, задействуются распределительные системы: верхняя – для воды, нижняя – для воздуха. Водный поток передвигается сверху вниз, а воздушный в обратном направлении, благодаря чему две среды эффективно взаимодействуют друг с другом.
После аэрации вода через трубопроводную систему попадает на фильтры для осветления, где взвешенные примеси удаляются пропуском через специальный слой материала для фильтрации. Он имеет зернистое состояние. Как правило, это белый песок или горелая порода. Чтобы равномерно собрать отфильтрованную воду, используют дренажную систему.
Здесь же, в дегазаторах, происходит начальное окисление растворенного железа до нерастворенного. Гидроокись железа в хлопьевидной форме распределяется по верху загрузочной части фильтра каталитической пленкой. В ходе процесса хлопьев становится все больше, а промежутки между частичками песка уменьшаются, как результат, увеличивается сопротивление верхнего слоя песка. Чтобы не терять производительность, фильтры необходимо своевременно промывать водо-воздушным методом, расширяющим загрузку и отводящим загрязнения в канализацию.
Вода, прошедшая фильтрацию, поставляется в запасно-регулирующие резервуары, благодаря которым снабжать ею потребителей можно без перебоев даже при максимальных водопотребностях. Также здесь хранится запас материала, применяемого для пожаротушения.
С целью антисептирования (изъятия бактерий и микробов), а также окисления соединений железа, которые окислить не так уж и просто, задействуют первичное хлорирование водой, в которой находится хлор. Также может быть применено оборудование УФ излучения, модификация которого зависит от мощности водоочистительной станции.
Чтобы вода попала в городскую сеть, опять же задействуют насосы, входящие в конструкцию подъемных станций, в данном случае сетевые.
Режим работы определяется расчетами и тех. параметрами техники на основе постоянного водоснабжения потребителей. Чтобы процесс соответствовал требованиям и необходимым масштабам, персонал должен иметь соответствующую квалификацию, также своевременно должны осуществляться плановые ревизии, промывания, очищения, профилактика, замена функциональных элементов и т.п.
Химический метод очистки сточных вод
Химические методы дают возможность очистить стоки от всяческих компонентов, растворенных в них, которые могут негативно повлиять на экологию и человека. Применение определенных реагентов приводит к выпадению загрязнений в осадок, после чего все лишнее можно убрать механическим путем из спец. установок (замкнутых систем). Химическое очищение может предшествовать биологическому или выполняться после него в качестве доочистки.
Хим. очистка стоков может осуществляться тремя способами: нейтрализацией, окислением (в том числе, электрохимической и радиационной обработкой) и восстановлением. Причем, первые два считаются основными и задействуются чаще всего.
Нейтрализация сточных вод предусматривает кислотную или щелочную обработку. В итоге удается достичь необходимого уровня рН. Практически нейтральными стоки (а такими они должны быть перед поступлением в водоемы или в преддверии применения для тех. задач) можно назвать, если их рН находится в диапазоне 6,5-8,5. Нейтрализация особенно важна для текстильной сферы, хим. отрасли, машиностроения, фармацевтики и аналогичных направлений. Для ее выполнения можно компонировать кислые и щелочные стоки, вносить реактивы, фильтровать воду при помощи материалов-нейтрализаторов, абсорбировать кислые газы водой со щелочами или нитрид водорода водой с кислотами. При этом не исключено формирование осадка.
Химия, которая может использоваться, это растворы различных кислот и щелочей. В основном, брать в работу можно следующие вещества:
- сода каустическая (белое твердое сильно гигроскопичное вещество, в растворенном виде – бесцветная прозрачная жидкость, возможно, с выкристаллизованным осадком);
- сода кальцинированная (твердое рыхлое вещество, состоящее из белых кристаллов разных размеров);
- аммиак водный (прозрачное, лишенное цвета жидкое вещество, возможно, с желтизной);
- оксид кальция (известь негашеная) (твердое кристаллическое вещество белого цвета);
- известь гашеная (белый порошок, состоящий из кристаллов, слабо растворяющийся в водной среде). Считается самым доступным в этом плане реагентом.
Также для этой задачи (нейтрализация кислых вод) подходят гидроксид калия, карбонат кальция и Mg, производственные отходы, в частности, шлаки металлургии.
Кроме использования вышеперечисленных веществ, нейтрализация может предвидеть наличие загрузки нейтрализующего воздействия. Это, в частности, мел, карбонат магния и доломит, для применения которых необходимы специальные аппараты.
Какой материал лучше взять в работу, зависит от составляющих компонентов и насыщенности кислых стоков. По составу кислотосодержащие стоки могут быть слабокислотными, сильнокислотными или содержащими H2SO3/H2SO4. Важно учитывать, что при конкретном виде воды использование тех или иных реагентов может вызвать дополнительные явления. Так, к примеру, в случае наличия в составе серной кислоты использование гашеной извести для нейтрализации может привести к появлению гипсового осадка и отложению его на трубопроводных стенках.
Что касается нейтрализации щелочных сточных вод, то здесь преимущественно находят место такие хим. соединения: кислоты и кислые газы (углекислый газ, двуокись серы, диоксид и сесквиоксид азота). Особое место отведено такому хим. продукту, как соляная кислота (подкислитель, прозрачное бесцветное едкое жидкое вещество). Данные соединения не только нейтрализуют стоки, но и чистят газы, а поэтому позволяют сокращать использование свежей воды, экономить теплоэнергию на ее нагревание, очищать дымовые газы от кислых включений и пыли.
Окисление стоков. Суть состоит в обработке сточных вод всевозможными окислителями, в числе которых:
- хлор (газообразный и сжиженный), оксид хлора(IV);
- гипохлорит натрия (бесцветная кристаллическая масса, хорошо растворяющаяся в водной среде). Успешно, кроме всего прочего, обеззараживает, убирает бактерии. Это высокоэффективный и, в то же время, безопасный реагент;
- гипохлорит кальция (жидкое вещество с желто-зелено-серыми оттенками и мощным хлорным запахом, достаточно хорошо растворяющееся в воде);
- хлорная известь (смесь гипохлорита, хлорида и гидроокиси кальция в виде белой гигроскопичной порошкообразной массы с характерным запахом).
Иные применяемые вещества: кислород, хлорат кальция, калий марганцовокислый и бихромат калия, пероксид водорода, оксид марганца и т.д.
Окисление целесообразнее всего направлять на стоки с цианидами Cu или Zn, а также с подобными компонентами. Это, прежде всего, сточные воды машино- и приборостроительных предприятий, свинцово-цинковых заводов, горнодобывающей и целлюлозно-бумажной отраслей. Благодаря важным хим. реакциям удается достичь того, что токсины становятся менее вредными или вообще не причиняют вреда. Но стоит отметить дороговизну данного метода очистки: не совсем дешевые реагенты необходимо использовать в достаточно больших объемах.
При электрохимическом окислении могут осуществляться различные хим. трансформации, на которые влияет вид электролита, материал электродов и наличие дополнительных веществ в растворе. В основе – две важные процедуры: анодное окисление и катодное восстановление.
Радиационное окисление. Влияние высоких энергий на воду, в составе которой присутствуют орган. вещества, приводит к появлению многих окислительных частиц, влекущих окисление. Загрязнения превращаются не из-за радиолиза, а за счет того, что вещества реагируют с продуктами радиолиза воды.
Чтобы все системы функционировали без перебоев и так же бесперебойно питьевая вода поступала потребителю, а стоки очищались, как полагается, важно уделять особое внимание применяемым химическим веществам, их качеству и количеству.
Интересует химия для водоканалов? Есть вопросы по ее приобретению и/или применению? Наши специалисты к вашим услугам!
