При обробці води активним вугіллям підвищується дегустаційна оцінка напоїв, приготовлених на такій воді, що є наслідком зниження вмісту домішок органічних речовин і підвищення ефективності дії активного вугілля при обробці сортировок у горілчаному виробництві.
Показано можливість використання відновленого активного вугілля марки БАУ-А і БАУ-МФ. Якщо ефективність очищення води новим активним вугіллям цих марок досягає 95-97%, то відновленим 85-88%. Можливість використання відновленого вугілля після очищення сортування для обробки води порозумівається тим, що адсорбційна активність вугілля стосовно домішок знижується у водно-спиртовому розчині в порівнянні з водою. Для збільшення ступеня очищення води від органічних домішок її пропускають через вугільне завантаження марки АГ-3 (АГ-5) чи ДАК.
Для очищення води з неприємним запахом, підвищеним вмістом хлору і кольоровістю використовують установки з гранульованим активним вугіллям КАС.
Для забезпечення зниження концентрації вільного хлору в підготовленій воді до рівня не більш 0,02 мг/дм3 і видалення більшої частини розчинених органічних сполук застосовується вугілля активний марки GAC-A 8009 зі шкарлупи кокосових горіхів, спеціальних твердих порід. Вугілля має високу пористість і низький коефіцієнт стирання.
Адсорбційне очищення води є однієї з найбільш ефективних для видалення органічних і деяких неорганічних з'єднань. До переваг адсорбційного методу відносяться: можливість видалення забруднень практично до мінімальної залишкової концентрації незалежно від їхньої хімічної стійкості, відсутність вторинних забруднень.
Зараз на підприємствах використовують як адсорбенти активне вугілля марок БАУ-А, АГ-3, АГ-5, КАД. Однак, активне вугілля даних марок має низьку механічну міцність, невеликий обсяг сорбційного простору, вимагає частої заміни, після регенерації не цілком відновлює свою адсорбційну активність. Після обробки води активним вугіллям даних марок поліпшуються її органолептичні властивості, але майже не зменшується масова концентрація заліза, марганцю, нітратів, нітритів, сірководню, аміаку.
Для очищення води також застосовують активне вугілля марок Filtrasorb F-300, Filtrasorb F-500, Filtrasorb F-600 виробництва фірми “Chemviron Carbon”.
Пом'якшення води.
Установка пом'якшення води слугує для видалення солей твердості (в основному кальцію і магнію). Сучасні установки пом'якшення гарантують зниження змісту солей фактично до 0,05 моль/м3. У вітчизняній практиці в якості ионообменных матеріалів застосовують сульфовугілля та іонообмінні смоли. Закордонні установки пом'якшення води обладнані механізмами автоматичної регенерації іонообмінної смоли.
Зменшення лужності води
Для зменшення лужності води використовують три методи, засновані на вапнуванні, використанні іонообмінних смол і установок зворотного осмосу. Застосування того чи іншого методу залежить від показників вихідної води і конкретних вимог до вихідної води. При виборі конкретного методу зменшення лужності керуються: показниками вихідної води, ПДК і рН води, а також наявною технологією водопідготовки на підприємстві.
Висока лужність води, тобто зміст у ній бікарбонатів, може бути скоректована шляхом введення соляної або оцтової кислот. Після установки пом¢якшення води додатково встановлюють блок дозування кислоти. Кількість соляної кислоти, що додається, не повинна перевищувати 80 мг/дм3, крім того, рН води не повинний бути менш 6,0 (при приготуванні горілок і лікеро-горілчаних напоїв). Відповідно знизити лужність таким способом можна не більше ніж на 2 одиниці.
Вапнування води – процес одночасного зменшення лужності і пом'якшення води заснований на хімічній реакції вапна Са(ОН)2 з бікарбонатами й осадженні СаСО3. Для покрашання процесу осідання у воду додають коагулянт і видержують у відстійних освітлювачах, а потім пропускають через пісочний фільтр. Рівень лужності обробленої води складає від 0,04 до 0,08 ммоль/дм3. Цей метод відносно дешевий, але не допускає високих робочих швидкостей потоку і тому вимагає устаткування великих габаритів.
Застосування іонообмінних смол передбачає декілька методів зменшення лужності води. Перед застосуванням цих методів необхідно попередньо видалити з вихідної води вільний хлор.
Зменшення лужності катіонітом у водневій формі. Метод включає пом'якшення води в катіонітовому фільтрі і видалення вуглекислого газу в дегазаторі. Віддаляється карбонатна твердість і знижується лужність на 80-90% (залишкова лужність складає 0,5-1,0 ммоль/дм3). Вихідна вода має знижене значення рН, тому в разі потреби підвищення рН за допомогою дозування в неї лугу. Недолік методу полягає в тім, що для регенерації фільтра використовується розчин сірчаної або соляної кислоти, що вимагає корозійностійкого устаткування. Для видалення вуглекислоти, що утворилася, у буферних ємкостях бажано встановлювати розпушувачі або голівки ежектори-декарбонізатори.
Зменшення лужності катіонітом у натрієвій формі. Метод включає пом¢якшення води в катіонітовому фільтрі, дозуванням у пом'якшену воду кислот (соляний чи оцтовий) і видалення вуглекислого газу в дегазаторі. Недолік методу полягає в тому, що підготовлена вода має підвищений зміст хлоридів на величину, еквівалентну зменшенню лужності.
Зменшення лужності аніонітом у ОН-формі. Метод полягає у видаленні аніонів кислот, у тому числі і вуглекислоти за допомогою фільтра, що містить аніонітну смолу в ОН-формі. Видаляється лужність до рівня 0,05 ммоль/дм3.
Зменшення лужності за схемою паралельного Н-Nа-катіонування. Схема включає паралельно працюючі фільтри з катіонітом у водневій або натрієвій формі і дегазатор. Вихідну воду подають на катіонітові фільтри, де розділяють на два потоки. В обох фільтрах вода пом¢якшується, але на виході фільтра з катіонітом у водневій формі вода має кислу реакцію. Потім після обробки катіонітами пом'якшену воду змішують і подають на дегазатор, де віддаляють вуглекислий газ. Технологія поділу води по катіонітам у відповідній пропорції з наступному їх змішуванням дозволяє одержувати пом'якшену воду з різним рівнем лужності. Ця схема зменшення лужності застосовується при великому вмісті у вихідній воді бікарбонату натрію. Недолік цього методу полягає в тому, що потрібно три види установок (два види фільтрів і дегазатор), а також обмеження по складу вихідної води.
Зменшення лужності води за схемою послідовного Na-CI-іонування. Схема включає послідовно працюючі фільтри з катіонітом у натрієвій формі та аніонітом у CI-формі. Така схема дозволяє одержати пом'якшену воду зі зменшеним рівнем лужності, і при цьому в обох фільтрах для регенерації витрачається один реагент – хлорид натрію, що не вимагає антикорозійного захисту устаткування. Недолік схеми в тому, що підготовлена вода має підвищений вміст хлоридів на величину, еквівалентну зниженню лужності.
Описані технологічні прийоми дозволяють одержати воду заданої і високої якості з вихідної, що має різний склад і солевміст не більш 500 мг/дм3. У випадках, коли солевміст більш 500 мг/дм3 застосовують метод демінералізації на установках зворотного осмосу і значно рідше – іонного обміну. В перших схемах відсутня необхідність використовувати великі кількості кислоти і лугу, а других є менші вимоги до попередньої підготовки води, менша вартість, а також краща якість води підготовленої.
Застосування установок зворотного осмосу.
У деяких країнах для приготування горілки використовують цілком знесолену воду. Домогтися високих смакових якостей таких напоїв складно, тому що хімічно чиста вода несмачна. Тому для лікеро-горілчаного виробництва рекомендують частково знесолювати воду або додавати солі після її повного знесолення для надання бажаного смаку технологічній воді.
Змінювати солевміст води можна іонообмінним, вапняно-содовим чи зворотноосмотичним методами.
Деякі вітчизняні фірми роблять установки зворотного осмосу (продуктивність до 500 м3/ч) з використанням в основному закордонних мембран і устаткування. Установки здатні забезпечити солевміст до 10 - 15 мг/дм3 і лужність до 0,5 ммоль/дм3. У багатьох схемах для одержання води заданого солевмісту і визначених органолептичних властивостей у пермеат додають зм'якшену воду. Вода, подавана на установку зворотного осмосу, вимагає перед підготовки. Необхідно видалити суспензії, активний хлор, залізо і, бажано, солі твердості. Тому установку зворотного осмосу розташовують після описаних вище установок. Воду знесолюють на мембранному апараті з плоскокамерними чи трубчастими (рулонними) фільтруючими елементами і з мембранами у виді порожніх волокон. В зворотноосмотичній установці застосовують спеціальні напівпроникні мембрани, що володіють здатністю пропускати іони розчинника і затримувати іони розчиненої речовини. В зворотноосмотичних установках у найбільш розповсюдженій конструкції вихідну воду подають над мембраною по каналу малої висоти (менше 1 мм), така конструкція в сполученні з деякими особливостями матеріалу мембран і специфікою зворотноосмотичного поділу розчинів призводить до визначених вимог по якості поданої на установку води.
Особливе значення для стабільної експлуатації зворотноосмотних установок має технологічний вузол по запобіганню кристалізації солей твердості. У залежності від вихідних умов використовують установки пом'якшення (видаляються катіони малорозчинних солей), дозування кислоти (збільшує розчинність карбонату кальцію – основного накипутворюючого елементу), дозування інгібітору (запобігає кристалізації малорозчинних солей з розчину). Кращий спосіб – іонообмінне пом'якшення. Однак ця технологія вимагає використання реагентів (хлориду натрію) і капітальних витрат. Дозування кислоти приводить до зменшення рН як вихідної, так і пермеату зворотноосмотичної установки. У залежності від складу води кількість кислоти, що витрачається, може змінюватися від 5 до 200 мг/дм3.