Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные этапы водоподготовки

Основные этапы водоподготовки

В данной статье подробно описаны аспекты водоподготовки. Как происходит этот процесс и так ли он на самом деле важен для промышленности, жкх, коттеджей и заводов. Вода является важнейшим компонентом жизнедеятельности человека, с помощью воды мы производим продукцию. Если вода не участвует в технологии прямо, она может участвовать косвенно, например, при охлаждении оборудования или использование в процессах нагревания. Проблема неочищенной воды стоит сегодня, как нельзя остро. Водоподготовка требуется во всех сферах жизни, производство качественной воды или любой другой продукции нуждается в полноценной системе очистки воды.

Прежде всего дадим определение выше указанному процессу. Водоочистка и водоподготовка представляют собой комплекс мероприятий по улучшению воды до заданных параметров в соответствии с нормативными документами и стандартами или требованиями потребителя.

Основные задачи водоподготовки – это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного водоснабжения с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов водоочистки, водоподготовки. Подход к водоочистке не может быть везде одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются в зависимости от назначения воды.

Сегодня мы затронем самые важные аспекты водоподготовки и подробно их разберем.

Промышленная водоподготовка

В большинстве случаев качество воды из природных источников не удовлетворяет требованиям к воде, используемой для подготовки питьевой воды; а также воде, используемой на промышленных предприятиях в технологических целях. Поэтому перед тем как попасть на предприятие, вода из природных источников проходит процедуру водоподготовки, в результате которой очищается от различных примесей и солей. Это делается для дальнейшего предотвращения отложения солей, накипи и коррозии на теплообменном оборудовании.

ОБЛАСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ

В настоящее время использование химических реагентов, способствующих процессу водоочистки и водоподготовки, включено практически во все известные способы фильтрации жидкости. Их применение обязательно для комплексных сооружений очистки на различных промышленных и производственных предприятий, в системах водоподготовки муниципальных образований, а также на других объектах.

В установках, предназначенных для частных домовладений достаточно использовать промывочные реагенты, позволяющие восстановить работоспособность установленного оборудования.

Водоподготовка для объектов ЖКХ и социальной сферы

Большинство объектов социальной сферы получают воду из системы централизованного водоснабжения. Однако её качество во многих населённых пунктах не соответствует требованиям СанПиН. Некоторые предприятия вынужденно закупают бутилированную воду. Локальные установки водоподготовки позволяют довести параметры качества воды, полученной из централизованных систем, до требуемых значений в жилых комплексах, предприятиях, учреждениях здравоохранения, детских садах, школах, и т. д.

Несоответствие качества питьевой воды принятым нормативам во многих регионах вызвано не только технологическим износом действующих систем водоподготовки. Зачастую это связано с появлением в природных источниках воды новых антропогенных загрязнителей, которые невозможно удалить с помощью устаревшего оборудования.

ПОДБОР И ТЕСТИРОВАНИЕ ДЕЙОЛЕРОВ

Говоря о критериях успешности водоочистки, мы, прежде всего, имеем в виду скорости разрушения эмульсии и формирования нефтяного слоя (степень коалесценции), предотвращение повторного самопроизвольного образования эмульсии и, конечно же, соответствие свойств воды предъявляемым требованиям. Именно по этим критериям и проводится подбор и тестирование деойлеров.

Для применения в системах с высокими скоростями сдвига деойлеры подбирают на основе обычного бутылочного теста (bottletest), также выполняют подбор деэмульгатора.

При подборе флокулянтов для статичных систем типа РВС применяют другую методику. В предназначенном для этой цели «кувшинном тесте» (jartest) используется сосуд емкостью 800 мл с равным соотношением сторон (рис. 4). После добавления в воду флокулянта жидкость перемешивают на небольших оборотах в течение одной минуты, после чего отбирают пробы воды на высоте 2,5 см от дна сосуда для проверки на содержание нефтепродуктов.

Рис. 4. Кувшинный тест для подбора флокулянтов

  • установка по приготовлению силикатных гелей, оборудованная на шасси автоприцепа;
  • два насоса- дозатора НД-1 и НД-2 до 0,63 м3/ч;
  • два частотных преобразователя;
  • шнековый транспортер подачи геля с производительностью до 1м3/ч
  • струйный насос;
  • промежуточная емкость смешения V=1,3 м3.
Читать еще:  Виды ручного слесарного инструмента по назначению

Установка специализируется на работах по технологиям: ВДС(Водно-дисперсионный состав), ПДС(Полимер-дисперсный состав), КДС(Каплюидно-дисперсные системы), СПС(Сшитые полимерные системы),КПС, ПГК, КСС, ДКМ.

Инжекционные системы

Химическая инжекция имеет ряд сложностей. Независимо от типа инжекции или впрыска жидкости, должны быть рассмотрены несколько факторов. Основные из них:

Перепад давления

Разница между давлением насоса высокого давления (НВД) и технологической линией. В идеале, перепад давления не должен превышать 100 psi (6,8 атм). Тем не менее, различной интенсивности впрыска может быть достигнуто за счет изменения перепада давления.

Температура

Температура непосредственно влияет на вязкость. В идеале, температура вводимых химических реагентов должна быть около 21 °C.

Вязкость

Является мерой сопротивления жидкости потоку. Чем больше вязкость жидкости, тем меньше угол распыления.

Угол распыления

Угол распыления зависит от вязкости, расстояние распыления и перепада давления.

Покрытие распыления

Это теоретическая область покрытия.

Удельный вес

Удельный вес жидкости отношение плотности жидкости к плотности воды. Расход жидкости зависит от ее удельного веса.

Расход при нагнетании

Это количество химического реагента введенного в течение заданного времени. Определяется как галлонов в час (GPH), литров в день (LPD). Инжекционные системы предлагаются от 0,1 GPH (0,38 л / ч) до 65,7 GPH (250 л / ч).

В соответствии с ОСТ 39-225-88 «Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству».

Исходные данные, требования к пластовой воде:

  • Производительность установки: не лимитируется, оптимально введение отдельными линиями (цепочками) производительностью 50–400 м³/час
  • Состав исходной пластовой воды:

— Нефтепродукты – до 3000 мг/л (плотность нефти ρ = 820 – 950 кг/м³);

— Взвешенные вещества – до 500 мг/л.

  • Требования к качеству очищенной воды (максимальные требования по ОСТ 39-225-88 при проницаемости пористой среды коллектора 0,1мкм² включительно):

— Нефтепродукты – до 5 мг/л;

— Взвешенные вещества – до 3 мг/л;

— Размер частиц – менее 1 мкм;

— Содержание кислорода – менее 0,5 мг/л;

— Сульфатвосстанавливающие бактерии – отсутствие.

Характеристика исходной воды:

Поступающие пластовые воды поступают в резервуары сепарации нефти. В этих резервуарах нефть отделяется за счет действия силы тяжести и вода подается для дальнейшей об- работки. В зависимости от характеристик нефти и химических продуктов, используемых в процессе добычи и транспортировки нефти (эмульгаторы, ингибиторы коррозии, . . .), нефтеносная вода может содержать от 150 до 300 мг/л тонко эмульгированной нефти и мелких нефтяных капель, остающихся в воде в виде суспензии. Эти эмульгированные капли имеют сильный отрицательный электростатический заряд, который сохраняет их устойчивость к образованию агломераций.

Некоторые возможные сложности реализации:

  • Высокое солесодержание исходных сточных вод, высокая концентрация хлоридов – более 10000 мг/л, (в некоторых случаях концентрация хлоридов достигает 150–200 г/л); высокая температура стоков – более 50°С -> среда очень коррозионноактивная, требуется тщательный подбор материала оборудования и антикоррозионных покрытий, подбор материала мембран стойкого при высоких температурах.
  • Плотность нефти высокая – 920–950 г/дм³, что даёт весьма медленную скорость всплытия в процессе простого гравитационного разделения (например в нефтеловушках) нефтяной эмульсии, которой фактически является сточная вода.

Формула Стокса для скорости всплытия капелек нефти, из данной формулы видно, что скорость всплытия прямо пропорциональна разности плотностей нефти и воды.

  • Размер частиц взвеси и эмульгированных нефтепродуктов менее 1–2 мкм (особенно стабилизированных ПАВ, в редких случаях).

Пути решения:

  • Тщательный подбор материалов оборудования и антикоррозионных покрытий стойких в условиях данной среды. Выбор материалов фильтрующих сред стойких при высоких температурах.
  • В случае плотности нефти более 920 кг/м³ — отказ от нефтеловушек и любых других способов гравитационного разделения в пользу 2-х ступенчатой напорной флотации. В процессе напорной флотации образуется комплекс: <частица загрязнений – пузырьки воздуха>, плотность данного флотокомплекса существенно меньше плотности воды, а ∆ρ = ρводы — ρфлотокомплекс, существенно больше, что способствует интенсификации отделения нефти.
  • При значительном содержании частиц взвешенных веществ и капель нефтепродуктов (особенно стабилизированных поверхностно-активными веществами различной при- роды) крупностью менее 1–2 мкм проведение экспериментальных работ с тщательным подбором реагентов (коагулянтов и флокулянтов) и режимов работы отделительных аппаратов (отстойники, флотаторы). Альтернатива – использование микрофильтрацион- ных мембран с размером пор 0,45–0,8 мкм.

Принципиальная технологическая схема УППВ 1 и 2 ступени очистки.

Вариант при плотности нефти более 920 кг/м³

1 этап очистки пластовой воды

Этап фактически представляет собой предварительную очистку пластовой воды.

  • Исходный сток поступает на 1 ступень напорной флотации (при плотности нефти более 900 кг/м³) .

Особенность данного этапа – безреагентная очистка стока. Отделяются частицы размером более 100-150 мкм. Предполагаемая эффективность процесса – 65–85% по нефтепродуктам.

  • В качестве альтернативы напорной флотации при плотности нефти менее 900 кг/м³ возможно использование нефтеловушек с коалесцентными фильтрами и тонкослойными блоками для интенсификации выделения нефти.

Обозначения на схеме:

НЦ1 – рециркуляционный насос 1 ступени напорной флотации;

Нефтеловушки с коалесцентными фильтрами

Принцип работы коалесцентного фильтра заключается в отделении капель нефти из воды путем коалесценции на гидрофобных, горизонтальных гофрированных пластинах. При пересечении специального пакета гоф- рированных пластин, нефтяные капельки удерживаются и концентрируются в верх- ней части волн, где они могут объединяться в большие капли. Эти крупные капли могут быть отделены за счет всплытия под дей- ствием силы тяжести. Большие капли нефти, отделенные в корпусе гофрированных пла- стин накапливаются на поверхности воды образуя нефтяную пленку. Эта пленка пери- одически удаляется.

Возможно получение остаточной концентра- ции нефти и нефтепродуктов до 30-80 мг/л. Взвешенные вещества могут забивать фильтр, для предотвращения этого требует- ся периодическая промывка коалесцентных блоков.


2 этап очистки пластовой воды

Исходный сток поступает на реагентную обработку.

  • Перед 2 ступенью напорной флотации происходит реагентная обработка исходной пластовой воды.
  • Последовательно вводятся коагулянт и затем флокулянт.
  • В камере хлопьеобразования КХ создаются условия для формирования крупных и устойчивых хлопьев, а также сорбции загрязнений на свежеобразованных хлопьях коагулянта.
  • Укрупнение и увеличение механической устойчивости хлопьев способствует ввод флокулянта.
  • На данном этапе важен подбор марок реагентов и определение их оптимальных дозировок от этого в существенной мере зависит эффективность очистки

Обозначения на схеме:

Ераств1, Ераств2 – ёмкости приготовления коагулянта и флокулянта, с мешалками;

НДк, НДф – насосы-дозаторы коагулянта и флокулянта;

Нк, Нф – насосы перекачки готового реагента из растворных в расходные ёмкости;

Ерасх1, Ерасх2 – ёмкости расходные коагулянта и флокулянта, с мешалками.

Исходный сток самотёком поступает на 2 ступень напорной флотации.

Здесь происходит доочистка стока от нефтепродуктов и взвешенных частиц, которые

предварительно сорбированы на хлопьях коагулянта.

Обозначения на схеме:

НЦ2 – рециркуляционный насос 1 ступени напорной флотации;

Самые популярные химические реагенты для водоподготовки и водоочистки

Крупные примеси задерживают в слое песка. Такой наполнитель сохраняет функциональность в течение длительного срока эксплуатации. Для удаления накопленных загрязнений можно применить промывку технической водой. Дешевый материал при необходимости можно заменить без лишних затрат.

В качестве гранулированной засыпки для механического фильтра можно применить кварц или гравий. Качественные материалы предлагаются с разделением на группы по размерам. Для бассейнов в частном доме, например, выбирают систему водоочистки и песок с фракционным составом от 0,5 до 1,2 мм. Отклонения по этому параметру должны соответствовать нормативам ГОСТ Р 51641-2000.

Пример с данными при воспроизведении технологии многослойной фильтрации:

  • диаметр (коэффициент неоднородности) зерен для 1/2/3 ступени очистки – 0,6 мм (1,52)/ 0,84 мм (1,31)/ 1,46 мм (1,65);
  • скорость обработки – не более 32 м куб./час;
  • максимальный объем (вес) загрузки – 200 м куб. (375 кг).

Аналогичный подход следует применять при выборе других засыпок. Проверяют особенности технологии, оборудования. Следует определить частоту замены материалов, создать подходящие условия для хранения.

Аниониты и катиониты

Отраслевые требования к материалам этой категории можно изучить по ГОСТ Р 52127-2003. Качество реагентов для водоподготовки и водоочистки в соответствии с этим документом контролируют по следующим позициям:

  • процентное содержание целых гранул;
  • размеры и объемная доля рабочих фракций;
  • осмотическая стабильность;
  • обменная емкость;
  • механическая прочность.

При перевозке и в режиме хранения следует поддерживать положительную температуру (не ниже +2°С). Гранулы в упаковочной таре размещают на расстоянии не менее 100 см от приборов отопления.

Такие наполнители применяют в установках ионного обмена для умягчения воды. При правильной эксплуатации для воспроизведения технологии в бытовых условиях срок службы материала составляет 8-12 лет. На уменьшение ресурса и эффективность рабочего процесса оказывают отрицательное влияние следующие примеси:

  • сульфиды;
  • органика;
  • сероводород;
  • взвеси;
  • абразивные фракции;
  • нефтепродукты.

Рекомендуется предварительная водоочистка для устранения соответствующих загрязнений.

После накопления гранулами предельного количества соединений кальция и магния выполняется промывка водой и регенерационным раствором соли натрия. Восстановительные химические реагенты выпускают в форме крупных таблеток. Такие материалы растворяются равномерно без образования корки на поверхности жидкости. Для автоматизации процесса применяют блок управления с датчиком протока и электромагнитными клапанами.

Гидроантрациты

Такие материалы используют для сорбционной очистки воды. Качество фильтрации определяется количеством и равномерным распределением пор внутри гранул. Эту засыпку иногда применяют в качестве дополнительного слоя под ионообменной загрузкой.

Гранулированный гидроантрацит подходит для удаления:

  • сероводорода;
  • механических примесей, взвесей;
  • мелких частиц, образованных в процессе окисления марганца и железа;
  • запахов и привкусов, которые создает разлагающаяся органика.

Для производства материалов используют низкозольный прочный уголь. Специальная обработка формирует внутри гранул зерна правильной формы с пористостью 34-38%.

  • по сравнению с песчаной засыпкой, аналогичный по размерам слой из гидроантрацита обладает в 4-5 раз большей грязеемкостью;
  • допустимо увеличение скорости потока жидкости без ухудшения фильтрации;
  • взаимное скрепление гранул в процессе использования отсутствует.

Качественный гидроантрацит не загрязняет воду. Высокая стойкость к износу определяет длительный рабочий ресурс. Надо учитывать, что полное удаление накопленных примесей промывкой из такого наполнителя невозможно.

Эту загрузку применяют для активизации процесса окисления в установках обезжелезивания воды. МЖФ является катализатором химической реакции, но не самостоятельным рабочим реагентом. Для правильного воспроизведения технологии необходима предварительная аэрация. Выполнение данной процедуры организуют с помощью компрессора и эжектора, установленного в подающей магистрали. Для регенерации наполнителя используют периодическую промывку в обратном направлении.

Характеристики серийной загрузки:

  • плотность слоя – от 1,3 до 1,45 г/ см куб.;
  • коэффициент неоднородности – не более 2;
  • механический износ – менее 5% за 12 мес.

Гранулы МЖФ выпускают с размером 1±0,5 мм. Эту особенность надо учитывать при выборе сетчатой насадки для заборного устройства в колонну.

В инструкции для пользователей обращают внимание на следующие детали:

  • после размещения новой загрузки выполняется обратная промывка продолжительностью 70-90 мин;
  • количество добавляемого окислителя рассчитывают в равных пропорциях с концентрацией железа;
  • если в жидкости обнаружены органические соединения, для предварительной обработки применяют раствор перманганата калия;
  • скорость протока в рабочем режиме устанавливают от 7 до 12 м/час;
  • над засыпкой оставляют свободный промежуток 15-20% от объема бака.

Для сохранения плановой эффективности загрузки рекомендуется поддерживать водородный показатель в диапазоне от 4,5 до 9 pH. Содержание двухвалентного железа не должно превышать на входе 15 мг на литр воды. Чтобы упростить поиск совместимых резервуаров производители публикуют рабочие параметры с учетом размеров стандартных баллонов.

Вес гравийной/рабочей засыпки, кг

Высота/ площадь сечения фильтрующего слоя, м/ м кв.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector