Потрібно підготувати воду, що надходить з підземного джерела до требова-ний СанПіН 2.1.4.559-96 "Питна вода. Гігієнічні вимоги до якості по-ди систем питного водопостачання. Контроль якості". Після системи водопідготовки вода надходить в два підземних резервуара об'ємом по 250 м 3. Розрахунковий витрата системи водопідготовки становить 10 м 3. / ч. Тиск перед системою водо-підготовки 5 бар.
У вихідній воді відзначається істотне перевищення концентрацій заліза загального (до 5,0 мг / л) і марганцю (0,5 мг / л); можна говорити також про підвищений вміст органічних речовин, на що вказує високе значення перманганатная окислюваність (6,0 мг О2 / л) і землистий запах (2 бали); значення pH зміщено в кислу сторону - 6,5.
З органічними сполуками, такими як оксалати, гумінові і фульвокислоти, залізо може утворювати комплексні важко руйнуються з'єднання. З огляду на це, а також необхідність дезінфекції води, що надходить в РЧВ, приймається рішення про первинному хлоруванні води з дозою хлору, що забезпечує повне окислення двовалентного заліза і марганцю, окислення органічних сполук і залишкову дозу активного вільного хлору до 0,5 мг / л. Реагенти вводяться перед фільтрами в подаючий трубопровід.
На окислення 1 мг двовалентного заліза витрачається 0,64 мг хлору. Продовж-ність реакції для природних вод з pH = 6-8 становить всього кілька хвилин, причому зі збільшенням pH швидкість реакції зростає. Витрата хлору на окислення 1 мг Mn 2+.; при відсутності NH 4 +; - 1,3 мг / л. Причому треба сказати, що ефективність окислення марганцю може бути високою лише при значеннях pH, рівних 8,0-8,5, що найчастіше потребують подщелачивания. Однак при вмісті марганцю до 1 мг / л, як показує практика, при обробці води хлором досягається практично повне очищення води від марганцю. Це може пояснюватися сорбцией частковим окисленням і сорбції на дисперсном осаді гідроксиду заліза, який має розвинену поверхню і тому є ефективним сорбентом.
Дозу хлору на окислення органічних речовин - при відсутності даних ТЕФ-нологічних досліджень - можна орієнтовно прийняти за рекомендаціями СНиП 2.04.02-84. При значеннях перманганатная окислюваність до 8 мг Про 2. / л доза хлору становить 4-8 мг / л.
Таким чином, доза хлору може бути обчислена:
0,64 × Fe 2+; + 1,3 × Mn 2+; + (4-8) + 0,5
Зрозуміло, ця величина є орієнтовною і буде скоректована при пусконалагоджувальних роботах.
Для первинного хлорування буде використовуватися гіпохлорит натрію Na-ClO (ГОСТ 11086-76) марки А, який дозволений для знезараження питної води, дезінфекції та відбілювання. Це рідина зеленувато-жовтого кольору з утримуючи-ням активного хлору не менше 190 г / л. Нагадаємо, що відповідно до ГОСТ після закінчення 10 діб допускається втрата до 30% активного хлору щодо пер-воначально змісту, а також зміна забарвлення розчину до червонувато-коричневого.
Щільність розчинів гіпохлориту натрію, отриманих хлоруванням кау-стической соди без виділення твердого NaCl
Вибір концентрації робочого розчину
Для того щоб визначити необхідну концентрацію розчину в витратних баках (в тому випадку, якщо у СНіП або інших нормативних документах немає щодо цього ніяких вказівок), перш за все необхідно дізнатися межа розчинності речовини при даній температурі. Для більшості реагентів, що використовуються в системах водопідготовки, дані по розчинності і щільності розчинів можна знайти в довіднику Лур'є.
Раніше для дозування переважно використовували сильно розбавлені розчини, що пояснювалося в першу чергу низькою точністю дозування, особливо коли в розпорядженні були дозуючі насоси, а шайбовая або поплавкові дозатори реагентів. В даний час відтворена точність дозування навіть найпростіших дозуючих насосів, представлених на російському ринку, становить не менше ± 5%, а німецькі концерни постачають на російський ринок мембранні електромагнітні дозуючі насоси з точністю дозування ± 2%.
З урахуванням того, що площі для обладнання водопідготовки в котельні або на виробництві, як правило, дуже невеликі і установка великих розчинних і витратних ємностей неможлива, застосування більш концентрованих робочих розчинів є виправданим. При цьому основним фактором вибору стає стійкість матеріалів проточної частини дозуючого насоса по відношенню до робочого розчину.
Сьогодні більшість компаній, що постачають дозуючі насоси, пропонують моделі в декількох варіантах в залежності від матеріалу проточної частини. У базовій комплектації вони поставляють це обладнання з проточною частиною, виконаною з поліпропілену з ущільненнями з етилен-пропілену EPDM. Як опція пропонуються дозуючі головки з непластифікованого полівініл-хлориду PVC-U з ущільненнями з фторсодержащего каучуку FPM (Viton), полі-тетрафторетилену PTFE (Teflon) або нержавіючої сталі.
При визначенні стійкості матеріалу проточної частини і ущільнень можна спиратися на таблиці сумісності ASV Shtubbe Gmb і Georg Fischer. З них, наприклад, випливає, що при температурі розчину до 40 ° С поліпропілен і етилен-пропілен сумісні з розчином гіпохлориту натрію тільки до концентрації 2% за активним хлором. Більшість італійських фірм, чиї дозуючі насоси ши-роко представлені на російському ринку, для свого обладнання з проточною ча-стю з поліпропілену називають цифру до 12-14%. Однак досвід експлуатації таких насосів показує, що ущільнення з EPDM абсолютно несумісні з ги-похлорітом натрію з концентрацією по активному хлору вище 2%. Крім того, точність дозування насосів з проточною частиною, виконаною з такелажні-на, при дозуванні розчину гіпохлориту натрію знижується - мабуть, через зміну форми і перетину каналів дозуючої головки насоса.
Тому при використанні робочого розчину гіпохлориту натрію з концен-трація за активним хлором більше 2% правильним буде вибір насоса з проточною частиною, виконаною з полівінілхлориду PVC або акрилу з ущільненнями з фторсодержащего каучуку Viton. Полівінілхлорид - так само як і матеріал уплот-нений Viton - повністю сумісний з будь-якими концентраціями гіпохлориту натрію при температурах робочого розчину до 40 ° С.
Як вже було сказано вище, насос з дозуючої головкою з полівінілхлор-ріда передбачає зміну базової комплектації, що зазвичай призводить до підвищення ціни. Тому в даному випадку необхідно знайти компроміс між мінімізацій ціни комплексу дозування і оптимальним зменшенням габаритів розчинних і / або видаткових ємностей.
Цілком ймовірно, є резон вибрати все-таки дорожчий насос з проточною частиною, виконаною з полівінілхлориду. При цьому треба відзначити ще один плюс дозуючих головок з PVC: зазвичай в таких голівках канали дещо більше, ніж в голівках з поліпропілену. Це особливо важливо для дозування гіпохлориту натрію, т. К. Для приготування розчину, як правило, використовують неумягченной вихідну воду і з розчину може випадати осад карбонату кальцію (оскільки гіпохлорит натрію містить їдкий натр, і pH розчину зазвичай не менше 8,5). Особливо помітні відкладення утворюються після тривалого відключення насоса, т. К. Більшість фахівців, які обслуговують подібні системи, нехтують інструкціями з експлуатації і не промивають дозуючі головки насосів водою при зупинці. В результаті насоси з вузькими каналами проточної частини можуть повністю блокуватися відкладеннями.
Отже, прийнято рішення використовувати дозуючий насос з проточною частиною з полівінілхлориду. Стійкістю матеріалу проточної частини ми тепер не обмежені, і вибір концентрації робочого розчину полегшується. З урахуванням того, що товарний розчин гіпохлориту менш стійкий, ніж такий же розчин, розведений вдвічі, ми приймаємо рішення дозувати розчин з концентрацією 8% по вільному активному хлору.
Розрахунок витрати дозуючого насоса
Необхідно розрахувати, скільки потрібно дозувати робочого 8% -ного розчину гіпохлориту натрію для підтримки в воді концентрації 8,5 мг / л. Доза за активним хлором: n100% = 8,5 мг / л. Концентрація робочого розчину: n = 8% (90 г активного хлору в літрі). Щільність робочого розчину: p = 1130 г / л. Витрата води по основній магістралі: Q час = 10000 л / ч.
тоді:
n 8% = (n 100% × 100%) / n = (8,5 мг / л × 100%) / 8% = 106,25 мг / л ¤
m годину = (n 8% × Q годину) / 1000 = (106,25 мг / л × 10000 л / ч) / 1000 = 1062,5 г / ч ¤
q д.н. = M годину / p = 1062,5 г / ч. 1130 г / год
Таким чином, при витраті води по основній магістралі 10 м 3 / год для підтримки дози вільного хлору 8,5 мг / л необхідно дозувати 0,94 л / год робочого 8% -ного розчину NaClO.
При цілодобовій роботі витрата робочого 8% -ного розчину гіпохлориту натрію складе 17,5 л / сут. Слід враховувати, що обсяг видаткової ємності для розчину гіпохлориту натрію не повинен перевищувати семиденний запас реагенту, і пам'ятати, що гіпохлорит натрію нестійкий, його концентрація поступово знижується. У нашому випадку кращим варіантом є використання витратного бака об'ємом 100 л, що дозволить готувати розчин приблизно один раз в шість су-ток.
Залишається тільки розрахувати, скільки необхідно взяти товарного розчину (190 г хлору на 1 л), для того щоб отримати 100 л робочого 8% -ного розчину.
Дано: товарний розчин гіпохлориту натрію w 1 Cl 2 = 15%; щільність товарного розчину p тов = 1260 г / л.
Потрібно отримати: 100 л робочого розчину (V 2) гіпохлориту натрію w 1 Cl 2 = 8%; щільність робочого розчину p раб = 1130 г / л.
1. Обчислюємо масу розчину, який слід приготувати:
m2 = V2 × p раб = 100 (л) × 1130 (г / л) = 113000 (г)
2. Розраховуємо, скільки хлору знаходиться в цьому розчині:
m 2 Cl 2 = (m2 × w2&supCl2;) / 100 = (113000 × 8%) / 100 = 9040 (г)
Те ж кількість хлору повинно міститися і в товарному розчині, т. Е. M 1 Cl 2 = m 2 Cl 2 = 9040 р
3. Визначаємо масу товарного розчину гіпохлориту натрію з концентрацією 15%:
m 1 = (m 1 Cl 2 × 100) / w 1 Cl 2 = (9040 × 100) / 15%
4. Обчислюємо обсяг необхідного товарного розчину гіпохлориту натрію: V1 = m1 / p1 = 60266 (г) / 1260 (г / л)
Таким чином, для приготування 100 л робочого 8% -ного розчину гіпохлориту натрію необхідно взяти приблизно 48 л його товарного розчину.