Разработка энергоэффективной технологии подготовки воды для систем теплоснабжения

Проектирование систем питьевого водоснабжения ЖКХ и пищевой промышленности

Вода – один из главных факторов жизнеобеспечения любого живого организма. Для поддержания здоровья человеку необходимо выпивать в день не меньше литра и она должна быть хорошего качества. К сожалению, поставляемая в водопровод питьевая вода не соответствует нормативным показателям. Системы водоснабжения ЖКХ на сегодняшний день морально и физически устарели в большинстве городов и населенных пунктах и требуют полной модернизации и замены.

Профессионально выполненный проект системы водоподготовки позволит убрать из подаваемой в водопроводные сети воды все вредные примеси и обезопасить ее от вирусов. Чистая вода, подаваемая в краны, способствует улучшению здоровья населения страны.

В схемы при проектировании систем питьевого водоснабжения и снабжения водой пищевой промышленности включают различные технологии для доведения подаваемой жидкости до стандартов, обозначенных в нормативных документах:

  • осветление жидкости;
  • сорбция;
  • ультрафильтрация;
  • умягчение при помощи натрий-катионирования или путем обработки гипохлоритом натрия и кальция;
  • применение каталитических нагрузок либо напорной и безнапорной аэрации для удаления железа и марганца, растворенных в воде;
  • озонирование или ультрафиолетовая обработка для проведения обеззараживания воды.

Станции «Водопад» — гарантированная очистка «трудной» воды

Ученые утверждают, что 70–80 % болезней связаны с употреблением некачественной питьевой воды. При этом традиционные технологии зачастую не в силах очистить «трудную» сибирскую воду.

Решение этой проблемы стало возможным благодаря инновационным разработкам ООО «ТюменНИИгипрогаз». Им удалось разработать эффективную технологию водоочистки и на ее основе запустить в производство станции «Водопад», которые серийно изготавливаются Экспериментальным заводом Общества.

Заместитель заведующего отделом комплексных технологий водоподготовки ООО «ТюменНИИгипрогаз» Владимир Владимирович Макаров поясняет, в чем заключается уникальность этой технологии и за что ее так любят газовики и нефтяники.

Марина Пашина, специально для журнала «Оборудование Разработки Технологии» (Новосибирск).

Проектирование систем водоподготовки обратного осмоса

Очистка воды обратным осмосом на сегодняшний день является наиболее перспективным и надежным способом подготовки питьевой воды. Фильтры обратного осмоса представляют собой устройства, в которых установлена специальная мембрана, предназначенная для удаления из жидкости растворенных в ней примесей. Такая мембрана пропускает только молекулы воды и кислорода и задерживает все остальные вещества, такие как соли, красители, сульфаты, нитраты, ионы натрия и т. п. Если жидкость, предназначенную для очистки обратным осмосом, предварительно пропустить через микро-, ультра- или нанофильтр, то эффективность работы установки обратного осмоса увеличивается в несколько раз. Проектирование обратного осмоса учитывает характеристики жидкости, подвергаемой очистке, условия ее проведения.

Проектирование систем обратного осмоса в базовой комплектации в обязательном порядке включает следующие комплектующие:

  • фильтр для предварительной очистки, удаляющий из воды частицы размером свыше 5 мкм;
  • фильтрующий блок, состоящий из мембран непосредственно участвующих в очистке;
  • насос, создающий разницу давления;
  • обвязку системы;
  • КИП, предназначенные для контроля и управления системой;
  • блок для промывки рабочей поверхности мембраны.

Проектирование обратного осмоса предусматривает установку дополнительных картриджей, обеспечивающих состав воды, необходимый для укрепления здоровья человека:

  • для уменьшения показателя pH и достижения нормального минерально-солевого баланса устанавливают минерализаторы;
  • для ионизации очищенной воды в схему добавляют ионизатор. Такая вода приобретает качества, позволяющие ей эффективней усваиваться и выводить токсины из организма;
  • для восстановления природной структуры воды устанавливают биокерамический картридж.

Проектирование систем обратного осмоса, выполненное с соблюдением всех требований, позволит получить качественную питьевую воду.

Теория и практика

В современном мире с его высокоразвитыми технологиями все большее значение приобретает качество исходного сырья и сопутствующих технологическому процессу продуктов. Наиболее часто в производственных процессах используется вода. Поэтому на предприятиях различных отраслей промышленности стоит задача получить воду, соответствующую определенным требованиям.  

Можно обозначить следующие направления использования воды в технологическом процессе:

  1. Вода выступает в качестве сырья для конечного продукта. Например, в пищевой промышленности, в производстве косметических средств, лекарственных препаратов, автокосметики и т.д. В этом случае от применяемой воды напрямую зависит качество получаемого продукта и его конкурентные преимущества.
  2. Вода используется в технологическом процессе. Например, для линий гидроабразивной резки, для линий порошковой окраски, в электронной промышленности. В этом случае от параметров воды может зависеть надежность и срок работы используемого оборудования (как правило, дорогостоящего) или качество получаемого изделия.
  3. Вода сопутствует технологическому процессу, как, например, оборотная вода систем охлаждения, нагрева, кондиционирования и т.п. От ее качества зависит срок службы коммуникаций.

Для разных отраслей промышленности существуют свои требования к параметрам используемой воды.

Условно можно выделить основные категории, согласно которым нормируется качество воды.

  • Вода питьевая. Требования к питьевой воде в Российской Федерации регламентируются СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды». Питьевая вода необходима в пищевой промышленности, производстве алкогольных и безалкогольных напитков, для обеспечения питьевых нужд сотрудников предприятий.
  • Вода дистиллированная. Требования к такой воде изложены в ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия. Основным показателем, определяющим качество дистиллированной воды, является ее электропроводность, которая должна быть не более 5 мкСм/см. Может также использоваться обратная электропроводности величина – электрическое сопротивление – для дистиллированной воды оно должно быть не менее 200 кОм*см. Дистиллированная вода требуется на многих химических производствах, в лабораториях, на типографиях и т.д.
  • Вода деионизованная. Понятие деионизованной воды достаточно условное – для разных технологических процессов требования к такой воде могут быть разные. Основным параметром, относительно которого нормируется деионизованная вода, является ее электрическое сопротивление. В зависимости от назначения, может требоваться получение воды с сопротивлением 500 кОм*см и более. Деионизованную воду используют в электронном приборостроении и во многих других технологических процессах.
  • Вода сверхчистая. Такая вода не должна содержать практически никаких ионов солей. Сопротивление сверхчистой воды составляет 12-18 МОм*см. Такая вода применяется в микроэлектронике, при выращивании кристаллов и т.д.
  • Вода специального назначения, нормируемая по параметрам, важным для конкретного технологического процесса. Например, может не допускаться концентрация каких-либо отдельных ионов или органических веществ выше заданной величины. Разработаны нормативы к воде для гальванического производства, для паровых котлов, для аквариумов и океанариумов и т.д.

Как мы видим, для различных областей промышленности может требоваться вода совершенно разного качества. Но есть одно требование, общее для всех предприятий – это СТАБИЛЬНОСТЬ результата.

Именно по этой причине, сегодня в промышленной подготовке воды наибольшее распространение получили мембранные системы водоочистки.

Отличие таких систем от традиционных накопительных (сорбенты, ионообменные смолы, обезжелезивающие материалы) в том, что в процессе фильтрации они не накапливают внутри себя загрязнения, а механически отделяют их. Этот принцип исключает вероятность попадания нежелательных примесей в очищенную воду. Благодаря такой технологии, даже при значительном ухудшении параметров исходной воды, качество очищенной воды остается стабильно высоким.

Подробнее о методе мембранной фильтрации Вы можете прочитать на нашем сайте в разделе Статьи.

Химические процессы водоподготовки

Химическая подготовка воды производится по-разному, в зависимости от качества воды, забираемой из реки или другого резервуара. Ниже указаны наиболее употребительные формы химической подготовки воды.

Коагуляция. Для коагуляции взвешенных в воде мелких и коллоидных частиц в нее добавляют специальные коагулянты, под действием которых в воде образуются легкие взвеси. Они характеризуются достаточными размерами частиц и плотностью, чтобы их можно было удалить седиментацией. Для удаления щелочных веществ, содержащихся в воде, обычно используются такие коагулянты, как алюминат натрия и сульфат алюминия.

Дезинфекция. Для разрушения микроорганизмов, содержащихся в воде, ее дезинфицируют, как правило, хлором. Хлорирование обычно является последней стадией водоподготовки.

Умягчение воды. В этом процессе устраняется жесткость воды, вызываемая растворенными в ней солями кальция и магния. С этой целью на водопроводных станциях в воду обычно добавляют гидроксид кальция либо карбонат натрия. Для умягчения воды могут использоваться также ионообменные смолы.

Адсорбция. Адсорбцией называется поглощение одного вещества поверхностью другого вещества. В процессе водоподготовки для удаления из воды органических соединений их адсорбируют на активированном угле. Некоторые органические соединения не удается удалить обычными процессами водоподготовки.

Окисление. Для удаления из воды некоторых нежелательных веществ их можно окислить, превратив при этом в менее вредные формы. Например, окисление озоном позволяет превратить содержащиеся в воде цианиды в цианаты.

Обессолившие. 

Проектирование систем водоподготовки для водозаборных узлов (ВЗУ)

На выбор технологической схемы и необходимого оборудования для инженерных систем при проектировании водозаборного узла влияют следующие факторы:

  • качество жидкости из доступного источника;
  • водоотдача водоносного горизонта.

Проектирования систем водоподготовки для водозаборных узлов начинается с подготовительных мероприятий:

  • проведение инженерно изыскательных работ;
  • расчет объемов водопотребления и водоотведения, утверждение баланса;
  • гидрогеологическое заключение о способе водоснабжения конкретного объекта;
  • оформление лицензии на право пользования недрами;
  • получение заключения из санэпидемстанции;

Водоподготовка в ВЗУ подразумевает очистку воды для питьевых нужд либо ее фильтрацию для промышленного применения. На схеме системы водоочистки на основании глубокого анализа жидкости отражается тип фильтрационного оборудования, необходимого для выполнения поставленной задачи.

Стадии водоочистки:

  • многоступенчатая фильтрация, обеспечивающая очистку от глиняных, песчаных примесей, прочих компонентов;
  • удаление солей кальция, магния и прочих веществ, ее умягчение;
  • очистка от повышенного содержания железа аэрацией или окислением растворимого двухвалентного железа и дальнейшая фильтрация образовавшегося осадка;
  • обеззараживание при помощи ультрафиолетового облучения или путем озонирования.

Проектирование станций обезжелезивания

В воде во всех регионах нашей страны содержится повышенное количество железа. Как результат, серьезно страдает состояние здоровья наших граждан, происходит быстрое засорение водопроводов, выходят из строя различные приборы и оборудование. На сегодняшний день очень актуальной становится очистка воды от этого компонента. Она улучшает вкусовые качества питьевой воды, уменьшает осадок, образующийся в различных бытовых приборах.

Существуют следующие методы удаления из жидкости железа:

  • отстаивание – самый мало затратный метод, при котором вода отстаивается, железо выпадает в осадок и удаляется путем фильтрации;
  • безреагентная очистка – представляет собой установки с загрузкой и фильтрами для окисления;
  • очистка реагентным способом – применяется при содержании железа более 5 мг/л и производится с применением мощных фильтров. При засорении фильтров их промывают и обрабатывают раствором для восстановления окислительных свойств.

Станции обезжелезивания осуществляют удаление из жидкости солей металлов, различных вредных примесей. Проектирование станций обезжелезивания и их выбор происходит после выполнения анализа по необходимым показателям.

Эффективная работа такой станции возможна лишь при нормальном давлении подаваемой для очистки жидкости. Если же давление низкое, то применяют специальные станции и фильтрующие элементы, которые могут осуществлять очистку в таких условиях. Проектирование станций обезжелезивания предполагает различные варианты комплектации технологических схем по удалению из воды солей металлов, позволяющие использовать станции обезжелезивания в любых системах подачи воды, от центрального водопровода до артезианских скважин.

Отправьте заявку*

Получаете консультацию

Очистка бытовых и промышленных сточных вод

Очистка бытовых и промышленных сточных вод осуществляется в три стадии.

Первичная очистка. Она включает решечение воды с целью извлечения из нее больших объектов и удаления взвешенного материала.

Вторичная очистка. На этой стадии осуществляется разложение содержащихся в сточных водах органических веществ под действием микроорганизмов. Это биоразложение органических веществ усиливается в результате продувания воздуха через отстойники.

Ил, образующийся при первичной и вторичной очистке, выбрасывают в море, используют для заполнения выработанных каменоломен и при проведении мелиорационных работ либо, поскольку он богат азотом и фосфором, применяют в сельском хозяйстве для удобрения луговых земель. Этот ил можно также использовать в качестве биомассы для получения биогаза. В результате такого процесса объем ила уменьшается вдвое, а то, что он представляет собой дешевое топливо, значительно снижает стоимость проведения очистных работ.

Третичная очистка. Эта стадия включает биологическую, химическую и физическую обработку сточных вод, при которой из них удаляют:

питательные вещества для растений, например фосфаты, чтобы воспрепятствовать излишнему росту водорослей в воде;

промышленные неорганические загрязняющие вещества, например растворенные ионы тяжелых металлов;

бионеразложимые органические соединения, например галогензамещенные углеводороды, используемые в производстве пестицидов.

О.В.Мосин

Ссылка на основную публикацию