Технологии подготовки речной воды для технологических и хозяйственно питьевых нужд предприятия

Подготовка речной воды

Краткое описание технологии подготовки речной воды для технологических и хозяйственно питьевых нужд предприятия

Речная вода является сложной по своему химическому составу, поэтому процесс сбора данных о ее качестве, требованиях к качеству очищенной воды и ее расходах является крайне важным. Корректный сбор исходных данных и четкое понимание по качеству чистой воды и ее расходах помогут подобрать правильную технологическую цепочку оборудования.

Сложность в работе с речной водой так же вызван ее не постоянным химическим составом, это зависит от паводков, осадков, времени года, стоков промышленных предприятий находящихся вверх по реке. Однако в современном мире все эти сложности возможно решить без особых проблем. Была бы задача.

Технологии подготовки речной воды для технологических нужд

Для подбора полной и актуальной технологической цепочки оборудования необходимо понимать всю систему подачи воды на предприятие, начиная от водозабора и заканчивая точками водопотребления.

Вся цепочка начинается с самого водозабора из реки

Необходимо понимать как происходит забор воды, установлены на водозаборе или далее на линии какие-нибудь устройства фильтрации, отстойники и т.п. Если на водоканале существует какая-нить система фильтрации от механических примесей, то надо понимать на сколько она постоянна и эффективна. Данные сведения помогут определить необходимость такой фильтрации непосредственно на предприятии. Ведь наличие механических примесей могут создать огромное количество проблем для оборудования, установленного далее по цепочке.

Для фильтрации речной воды от механических примесей могут применять несколько технологий:

  • насыпные механические фильтры;
  • дисковые системы фильтрации;
  • сепарация;
  • отстойники;

Наиболее эффективными и чаще применяемыми являются насыпные механические фильтры и системы дисковой фильтрации. Иногда может потребоваться применение обоих технологий последовательно. Сперва, устанавливаются дисковые фильтры, а за ними насыпные.

Насыпные механические фильтры

Насыпной фильтр представляет собой емкость с распределительной дренажной системой и системой клапанов или затворов, внутри которой загружается зернистый материал (желательно легкий), в толще которого и происходит фильтрация от нерастворимых примесей.

Промывка таких фильтров происходит после накопления довольно большого количества примесей и инициируется по перепаду давления между входом и выходом фильтра. При промывке, с помощью клапанов, поток воды перенаправляется в обратную сторону, что расширяет слой зернистой загрузки, вымывая из нее все осажденные примеси.

Такие фильтры являются довольно эффективными, однако занимают достаточно большую площадь для установки и трубной обвязки.

Дисковые системы механической фильтрации

Дисковые системы механической фильтрации так же являются крайне популярными и продолжают набирать популярность.

Дисковый фильтр представляет собой набор фильтров специального устройства, фильтра устанавливаются в ряд на едином коллекторе или на нескольких коллекторах. Внутри корпуса фильтра размещаются диски с конусными насечками разного рейтинга фильтрации. Набор этих дисков, благодаря их устройству и конструкции имеет большую площадь фильтрации, что положительно сказывается на малых потерях давления.

В процессе фильтрации вода подается снаружи фильтров, проходит через плотно сжатые диски и выходит через центр уже без нерастворимых примесей. Сжатие дисков происходит благодаря специальной мембране с пружиной, установленной в верхней части корпуса фильтра. Процесс промывки активируется и запускается автоматически при заданных на контроллере потерях давления между входом и выходом фильтра. При этом, благодаря специальному клапану, поток воды меняется в обратную сторону, что приводит в движение мембрану в верхней части фильтра и диски разжимаются. Междисковое пространство расширяется и все задержанные примеси отправляются в канализацию. Обратная промывка фильтров, установленных на коллекторе, происходит поочередно чистой водой, подаваемой от других фильтров. Таким образом, процесс фильтрации осуществляется постоянно 24/7.

Обе технологии являются проверенными и надежными. Однако, о их целесообразном применении на данном объекте можно судить только после оценки качества воды, подаваемой от водоканала и эффективности работы их фильтров (при их наличии).

Стабилизация температуры речной воды

Стабилизация температуры речной воды — это важный шаг, так как от температуры сильно зависит скорость химической реакции находящихся в воде соединений и коагулянтов. При отсутствии стабилизации температуры, коагулянты могу работать не эффективно или не работать вовсе, что в свою очередь скажется на качестве очищенной воды. Для оперативного решения возможных проблем, связанных с подбором коагулянтов в холодной воде, понадобиться помощь лаборанта для определения наиболее эффективного способа коагуляции. Для стабильной работы коагулянта  рекомендуется, при помощи теплообменников и соответствующей автоматики, поднять температуру воды до уровнять 15-20 °С.

Далее, очищенная от механических примесей и подогретая вода, подается на установку ультрафильтрации (УФ).

Ультрафильтрация воды

Ультрафильтрация воды – баромембранный процесс, в ходе которого жидкость продавливают под давлением через полупроницаемую мембрану, что обеспечивает высокое качество тонкой очистки и оптимизацию микробиологических показателей (ОМЧ). Они способны в одну ступень снижать цветность, мутность, органические примеси (взвеси и коллоидных растворов), железо, вирусы и бактерии.

УФ представляют из себя набор трубчатых мембранных элементов выполненных из полиэстерсульфон (PES) с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм. Который обладает высокой стойкостью к биобрастанию, не боится хлора и работает в широком диапазоне РН 1-13, что позволяет эффективно проводить очистку мембран как от неорганических, так и органических веществ различными химическими средами. Перед мембраной, при помощи насоса-дозатора подается коагулянт (чаще всего сульфат железа), для разрушения и укрупнения коллоидных связей, что позволяет крайне эффективно фильтровать речную воду. Далее, вода подается на мембраны, где и происходит процесс фильтрации. По мере накопления отфильтрованного осадка площадь фильтрации сокращается из-за того, что плотный осадок забивает поры мембраны, это вызывает падение давления при фильтрации. После чего система клапанов, в автоматическом режиме меняет поток воды на обратный, тем самым вымывает осадок в канализацию. Как правило, обратная промывка занимает 30 секунд. По мимо обратной промывки чистой водой, с определенной периодичностью, проводиться химически усиленная обратная промывка. Во время такой промывки, при помощи насосов-дозаторов подаются моющие средства: щелочь и кислота поочередно. Это позволяет растворить загрязнения, которые не удалось отмыть при обратной промывке.

Таким образом в процессе эксплуатации УФ образуются агрессивные сточные воды, которые необходимо пассивировать перед сбросом в дренаж. Для этого предусматривается отдельная емкость пассивации, где происходит смешение отработанных щелочных и кислотных моющих растворов, которые друг друга и пассивируют. После контроля уровня РН вода может быть слита канализацию предприятия. Если уровень РН сточной воды не попадает в требуемый диапазон, то вода в баке может быть разбавлена сточными водами после установок обратного осмоса. Бак-пассиватор должен быть выполнен из стали, с химически и температуро-стойким покрытием внутри, нанесенным после обязательной предварительной пескоструйной обработкой поверхности.

Вода после установок ультрафильтрации подается на установки умягчения воды или на установку обратного осмоса, однако часть чистой воды необходимо накопить в резервуаре, откуда, при помощи промывных насосов, вода будет подавать на промывку мембран (на собственные нужды).

Для описания дальнейшей схемы водоподготовки, точнее для определения последовательности стадий, необходимо четко понимать расходы воды на различные нужды предприятия. От этого будет существенно зависеть объем энергозатрат, расходных материалов и производительность всего описанного выше оборудования.

В классической схеме водоподготовки, перед установками обратного осмоса проводиться умягчение воды для удаления труднорастворимых солей щелочноземельных металлов (Ca2+ и Mg2+), что существенно продлевает срок службы мембран обратного осмоса, существенно сокращает количество отложений солей жесткости при нагреве и выпаривании воды (в котлах, на теплообменниках, градирнях и т.п.). Поэтому, после этого этапа, умягченную воду можно подавать на различные нужды предприятия, а часть воды направить на более глубокую доочистку на установках обратного осмоса.

Установка обратного осмоса – мембранная технология фильтрации и обессоливания воды

Установки обратного осмоса (ОО) предназначены для снижения солесодержания в воде. Система ОО первой ступени предназначена для удаления основного количества ионов растворенных солей и органических соединений. Обратноосмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул.

В процессе работы обратноосмотической установки исходная вода проходит блок картриджных фильтров с рейтингом фильтрации 5 мкм и насосами высокого давления подается на вход мембранного модуля, где и происходит разделение потока на пермеат (фильтрат) и концентрат, содержащий удаленные ионы солей.

При работе ОО в поток воды непрерывно дозируются раствор бисульфита натрия (для связывания свободного хлора, который дозируется для исключения биообрастаний), раствор антискаланта (для предотвращения отложений плохо растворимых неорганических солей на мембранах). Процесс дозирования растворов контролируется и управляется автоматически.

После ОО получаем, чистую, прозрачную воду обессоленную воду с электропроводностью <5мСм/см. Вода после обратного осмоса (пермеат) собирается в резервуаре очищенной воды и далее при помощи насосов с частотным приводом может подаваться потребителю, например на цех ВОЦ. Для сокращения объемов сточных вод после установки ОО можно предусмотреть установку для фильтрации сильнозагрязненных воды, что позволит сократить объем сточных вод, примерно, на 60-70%.

Для разработки предварительного проекта и расчета стоимости, крайне важно получить четкие исходные данные