ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 5
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Вода в промышленности.
Весь облик нашей земли, возникновение и развитие жизни, все стороны человеческого бытия тесно связаны с водой и её определёнными свойствами.
Основные запасы воды сосредоточены в мировом океане. Для промышленных и бытовых нужд человечества применяется только пресная вода, составляющая около 3% всех её запасов.
В настоящее время в связи со значительным развитием промышленности и сельского хозяйства мир стоит перед серьёзной проблемой, вызванной непрерывным уменьшением количества пресной чистой воды и всё возрастающим количеством бытовых и промышленных сточных вод. Дефицит пресной воды также обуславливается интенсивным развитием новых водопотребляемых производств. Например, если для производства 1 т стали расходуется 600м³ воды, то для производства 1 т синтетических волокон в 8 раз больше. Суточный расход воды на душу населения в крупных городах США и Европы составляет 600 – 700 л, а в развивающихся странах – 50 л. Большое количество воды потребляет орошаемое земледелие, энергетика и т.д.
Исключительно важное значение приобретает в настоящее время рациональное использование водных ресурсов. Необходимо повсеместно ввести режимы экономии водных ресурсов, резко сократить выброс сточных вод, вести их глубокую очистку, переходить на маловодопотребляемые или безводные технологические процессы. Кроме того, строгий учёт и контроль расхода воды на испарение в южных районах, предотвращение загрязнения ценнейших пресноводных озёр также способствуют рациональному использованию водных ресурсов.
Необходимо шире применять на предприятиях всех отраслей промышленности повторное и оборотное водоснабжение. При этом свежая вода забирается лишь на пополнение безвозвратных потерь, сброс сточных вод прекращается, а в технологический процесс поступает по замкнутому циклу прошедшая очистку так называемая «оборотная вода». Оборотные системы водоснабжения можно использовать и в сельском хозяйстве. Весьма перспективным является использование бытовых сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур. В регулировании водного режима рек и предохранения их от обмеления особенно велика роль водоохранных лесов.
Главным источником воды в промышленности служат природные пресные воды. По происхождению они подразделяются на поверхностные, атмосферные и подземные. Все воды содержат большое количество примесей: карбонаты кальция, магния, натрия, калия, а также сульфаты, хлориды и т.д. Вода, содержащая менее 1 г солей – пресной. В воде содержатся растворенные газы: кислород, диоксид углерода СО
2, а также сероводород, оксиды азота, кислородные соединения серы; в воде могут содержаться бактерии, примеси песка и глины.
В зависимости от назначения вода условно подразделяется на промышленную и питьевую. Естественно, что требования к составу воды существенно зависят от назначения. Основными показателями качества воды являются жесткость, общее солесодержание, прозрачность, окисляемость, вкус, запах реакция среды. Для оценки питьевой воды большое значение имеет токсичность примесей, количество содержащихся в ней микробов, запах, цвет и вкус. Для промышленных вод важными показателями являются жесткость, солесодержание, количество растворённых газов и механические примеси. Общее солесодержание характеризует наличие в воде минеральных и органических примесей. Количество их определяют по сухому остатку (мг) испарением 1 л воды и высушиванием остатка при 110ºС до постоянной массы. Для большинства производств основным качественным показателем служит жёсткость воды, обусловленная присутствием в воде солей кальция и магния.
Различают три вида жесткости воды: временную, постоянную и общую. Временная (устранимая жесткость) обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении удаляются. Постоянная жесткость обусловлена присутствием сульфатов, хлоридов кальция и магния, которые при кипячении не удаляются. Временная и постоянная жесткость в сумме дают общую жесткость.
Гипс, карбонаты кальция и магния вместе с присутствующими в воде силикатами и механическими примесями, а также различные соли, отлагаясь на внутренней поверхности труб и котлов, образуют накипь. В результате происходит нагрев и преждевременный износ аппаратуры, уменьшается теплопроводность. По классификации в зависимости от содержания ионов кальция и магния природные воды разбиты на пять классов: очень мягкая, мягкая, умеренно жесткая, жесткая, очень жесткая.
Количество растворенных в воде газов также сказывается на качестве воды, так как углекислый газ, кислород, сернистый газ и другие вызывают значительную коррозию труб.
Окисляемость воды обусловлена наличием в воде органических примесей и определяется количеством перманганата калия (мг), израсходованного при кипячении 1 л воды в течении 10 мин.
Реакция воды характеризуется показателем концентрации водородных ионов рН. Реакция природных вод близка к нейтральной. Допустимое количество примесей также регламентируется соответствующими стандартами.
Прозрачность воды измеряется толщиной слоя воды, через который можно различить визуально или с помощью фотоэлемента изображение креста или определённого шрифта. Самым общим санитарно-бактериологическим показателем качества воды является наличие в ней микроорганизмов.
Промышленная водоподготовка
Водоподготовка представляет собой комплекс мероприятий и технологических процессов получения воды требуемого качества. Процесс отстаивания позволяет удалить из воды грубодисперсные взвешенные примеси, оседающие на дно непрерывно действующих отстойных бетонированных резервуаров. Для достижения полного осветления и обесцвечивания воды от коллоидных примесей в отстойники вводят коагулянты – хлориды или сульфаты алюминия или железа. Коагулянты в воде гидролизуются с образованием аморфных осадков соответствующих гидроксидов, которые адсорбируют коллоидные массы и увлекают их на дно резервуара. Гидроксид алюминия образуется также при взаимодействии сульфата алюминия с находящимися в воде бикарбонатами кальция и магния, тем самым снижая солесодержание в воде. Одновременно идёт процесс адсорбции на поверхности осадка органических красящих веществ, в результате чего вода обесцвечивается. Образующийся при коагуляции коллоидный осадок удаляется из воды отстаиванием и фильтрованием.
Фильтрование - важнейший метод очистки воды; для этого применяются песчаные фильтры с зернистым фильтрующим слоем.
Обеззараживание воды – обязательный процесс очистки воды, идущей для бытовых нужд. Уничтожение болезнетворных микробов и окисление органических примесей достигается хлорированием с помощью газообразного хлора, хлорной извести, гипохлорита кальция, а также озонированием и кипячением. Вода может быть обеззаражена с помощью ультразвуковых волн и ультрафиолетового облучения. Большим преимуществом такого способа обеззараживания является то, что поражаются не только бактерии, но и растительные споры. Важным мероприятием водоподготовки для питьевых нужд следует считать устранение запахов воды.
Умягчение и обессоливание – основные процессы водоподготовки. Удаление из воды всех солей называется обессоливанием, а солей кальция и магния – умягчения. Полное обессоливание для получения дестилированной воды применяется сравнительно редко. Способы умягчения подразделяются на химические, физические и физико-химические. Сущность химических методов заключается в связывании ионов кальция и магния с помощью реагентов в нерастворимые и легко удаляемые соединения.
По применяемым реагентам различают химические способы: а) известковыё (воздействие гашеной известью),, б) содовый (кальцинированной содой), в) натронный (едким натром), г) фосфатный (тринатрийфосфатом). Наиболее экономично применение комбинированных методов, обеспечивающих устранение временной и постоянной жесткости, удаление СО2, ионов железа, коагулирование органических и других примесей. Таким методом является известково-содовый в сочетании с фосфатным или комбинированным химический метод умягчения с физико-химическим (например, ионообменным). Сущность ионообменного способа состоит в удалении из воды ионов кальция и магния с помощью ионитов (ионообменных смол), способных обменивать свои ионы на ионы, содержащиеся в воде.
К физическим способам умягчения воды относятся кипячение, дистилляция и вымораживание. Дистиллированную воду получают перегонкой на специальных дистилляционных установках. Дистиллированная вода широко применяется в производстве особо чистых реактивов и в лабораторной практике.
Современным методом физико-химического умягчения воды является электрохимический, основанный на использовании электродиализа и электроосмоса. Дегазация, т.е. удаление из воды растворённых газов, производится химическим и физическим способами. Нейтрализация применяется главным образом для оборотной воды, которая загрязняется кислотами и щелочами в производственных процессах. Для нейтрализации используют известь, соду и другие реагенты.
Промышленные сточные воды и их отчистка
В настоящее время многие реки мира из-за интенсивного загрязнения утратили своё значение как источники для рыбохозяйственного и санитарно-бытового пользования. Ухудшение качества воды затрудняет её использование в народном хозяйстве и повышает стоимость водоподготовки.
Поступление промышленных стоков в водоёмы вызывает многообразные нежелательные последствия: засорение водоёма нерастворимыми веществами, ухудшение физико-химических свойств воды и кислородного режима, изменение реакции среды, увеличение содержания органических веществ, отравление токсичными веществами живых организмов. Под воздействием сточных вод изменяется цвет, прозрачность, вкус, запах воды.
Способы очистки и обезвреживания сточных вод подразделяются на механические, физико-химические химические и биологические.
Механические способы очистки заключаются в отстаивании и фильтрации сточных вод от механических примесей, а также в фильтровании под давлением через полупроницаемые мембраны.
Физико-химические методы основаны на применении флотации, экстракции и адсорбции вредных примесей, отгонке их с водяным паром. Например многие органические примеси нередко удаляются из сточных вод отгонкой с водяным паром, экстракцией растворителями, нерастворимыми в воде, продувкой воды воздухом в специальных устройствах – градирнях и т.д. метод экстракции находит применение и для очистки стачных вод целюлозно-бумажной промышленности. Наиболее широко из методов адсорбции в очистке сточных вод применяется адсорбция из растворов на твёрдом адсорбенте. Лучшими адсорбентами служат активированные угли и ионитные смолы.
Химические способы очистки сточных вод основаны на использовании окислительно-востановительных, электрохимических процессов на реакциях нейтрализации и перевода вредных веществ в негативную безвредную форму. Например, на многих химических предприятиях используется метод объединения различных стоков с целью взаимной взаимной нейтрализации кислых и щелочных сточных вод, а в некоторых случаях с целью выпадения веществ в осадок в результате происходящих при сливании стоков различных реакций.
В основе способов очистки сточных вод лежит окислительно-востановительные процессы: аэрация, сжигание, хлорирование, озонирование и т.д. наиболее широко применяется для обеззараживания сточных и природных вод хлорирование.
Химическую очистку сточных вод применяют обычно в комбинации с механической, а в некоторых случаях и с биологической. Химическая очистка применяется практически для очистки всевозможных промышленных стоков, в том числе санитарно бытовых вод, стоков пищевой, легкой промышленности и др.
Биологическую очистку сточных вод в настоящее время следует считать одним из наиболее надёжных и эффективных методов. Механизм процесса биологической очистки заключается в разложении и окислении вредных примесей с помощью микроорганизмов.