Дегазация воды (стр. 2 из 2)
Электронно-обменные смолы представляют собой катиониты или аниониты с веденными в них железом или медью. Выпускаемая промышленностью электронно-ионообменная смола ЭИ-12 имеет обменную способность по кальцию 500 г-экв/м3 и поглотительную способность по кислороду 45 кг О2/м3. Регенерируется смола ЭИ-12 так же, как и смолы ЭО.
На рис. 19.9 показана схема удаления кислорода ионообмен- ником, заряженным палладием, с использованием водорода в качестве катализатора. Остаточное содержание кислорода 20... ,..30 мкг/л при исходном 9,0 мг/л.
Рис. 19.9. Установка обескислороживания воды с помощью иоиообменника с палладием. 1 — баллон с водородом; 2, 3 — ввод исходной и отвод обескислороженной воды;4 — ионообменник заряженный палладием;5 — слой инертной смолы; 6 — камера смешения
Эффективное обескислороживание воды может быть достигнуто в электролизерах с растворимыми железными или алюминиевыми электродами. Обескислороживание происходит за счет катодной и анодной деполяризации, а также химического окисления железа или алюминия растворенным в воде кислородом. Для удаления из воды сероводорода химическими методами его окисляют кислородом воздуха или хлором, кроме того, может быть использовано взаимодействие сероводорода с гидрок- сидом железа(III). Для более полного удаления сероводорода кислородом воздуха при аэрации воду подкисляют серной или соляной кислотой до рН=5,5.
Дозу кислоты, мг/л, для снижения рН определяют по формуле
где Щ — щелочность исходной воды, мг-экв/л; е1 — эквивалентная масса кислоты; С — концентрация серной или соляной кислоты в техническом продукте, %.
Очищенную воду необходимо стабилизировать подщелачиванием для устранения коррозионных свойств.
Сероводород окисляют хлором до свободной серы или до серной кислоты (в зависимости от дозы хлора). Малые дозы хлора (2,1 мг на 1 мг свободного сероводорода) окисляют сероводород до коллоидной серы:
H2S+ С12 = 2НС1 + S,
которую затем необходимо удалять. В этом заключается недостаток метода. Большие дозы хлора (8,4 мг/мг) окисляют сероводород до серной кислоты:
H2S+ 4С12 + 4Н20 = H2S04+ 8НС1.
Реакция протекает довольно медленно и имеет практическое значение лишь при окислении небольших количеств сероводорода. Ее используют для удаления остаточного сероводорода, например, после аэрирования.
Д. П. Козырев предложил метод удаления сероводорода гидроксидом железа(III) с последующей регенерацией образующегося сульфида железа(II). В основу этого способа положены реакции:
в щелочной среде
2Fe(ОН)3+3H2S= Fe2S3 + 6Н20,
в нейтральной среде
2Fe(ОН)2 + 3H2S= 2FeS+ S+ 6H2O.
Практика показала, что свободный сероводород удаляется этим методом довольно полно: вода теряет запах сероводорода, и коррозионные свойства. Обработанная вода после 2.... 3 ч отстаивания считается пригодной для технических нужд. Воду для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд после предварительной обработки известью (около 60 мг/л в пересчете на СаО) необходимо отфильтровать.
Этот метод не новый, в нем оригинально лишь получение гидроксида железа(III) электрическим растворением металлического железа и чугуна и регенерация сульфида железа(II), которая происходит при наличии кислорода и воды по уравнениям:
2Fe2S3+ 6Н20 + 302 = 4Fe(ОН)3 + 6S.
4FeS + 6Н20+ 302 = 4Fe(ОН)3+ 4S.
Естественная регенерация протекает медленно. Для ускорения процесса прибегают к искусственной регенерации, которая достигается аэрированием или обработкой веществами, быстро переводящими сернистые соединения в гидроксиды (серная или соляная кислота). Для окисления сульфидных соединений применяют также перманганат калия:
4KMn04 + 3H2S-> 2H2S04 + 3Mn0+Mn02 + S+ 3H20.
С. Н. Линевичем предложен метод удаления сероводород из воды озонированием. При расходе озона 0,5 мг на 1 мг удаляемого сероводорода образуется коллоидная сера:
3H2S + O2=3S+3Н2О,
при расходе озона 1,87 мг на 1 мг сероводорода образуютс сульфаты:
3H2S+ 403 = 3H2S04.
Для воды, содержащей 15...20 мг/л сероводорода, продолжительность озонирования составляет 20 мин, расчетный расход озона — 30 мг/л.
Сероводород окисляется оксидом хлора (1У). Оптимальным условиями окисления сульфидов до сульфатов являются: доза ClO2 3,5 мг на 1 мг S2~; рН= 10... 11, продолжительность кон такта 10 мин.
На кафедре "Водоснабжение" МГСУ (Николадзе Г. И., Кочиашвили Г. Г.) разработана новая схема безотходного глубокого удаления из воды сероводорода (рис. 19.10), исключающая выброс в атмосферу удаляемого газа, повышая тем самым решение вопроса надежности охраны окружающей среды. Удаление сероводорода из подземных вод фильтрованием через модифицированную загрузку заключается в адсорбции ионов сероводородных соединений на зернах фильтрующей загрузки. Модификация песчаной загрузки состоит в том, что ее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса и перманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чего на поверхности зерен кварцев" го песка при рН среды 6...9 образуется пленка, в составе которой гидроксид железа и диоксид марганца.
Модификация песчаной загрузки описывается следующим уравнением:
3FeS04+ KMn04+ 2Н20= Fe (0H)3+Mn02+ Fe2 (S04)3+K0H.
Рис. 19.10. Технологическая схема глубокого удаления из воды сероводорода фильтрованием через модифицированную загрузку.
1 и 5 — подача исходной и отвод очищенной воды; 2 — контактный осветлитель; 3 — сброс растворов после модификации загрузки; 4— переудив; 6 — подача промывной воды от насоса 7; 8 — резервуар промывной воды с тонкослойными модулями 9; 10 — утилизация осадка; 11 и 14 — бак для приготовления раствора КМn04 и FeS04; 12 — насос-дозатор для подачи модифицирующих растворов по реагентопроводу 13
В основе процесса удаления сероводорода с помощью фильтрования через модифицированную загрузку лежит явление хе- мосорбции. При этом гидроксид железа и диоксид марганца вступают во взаимодействие с сероводородом и гидросульфидом, переводя их в сульфид железа и серу. Принятая схема очистки гарантирует остаточное содержание сероводорода в воде менее 0,05 мг/л, что удовлетворяет требованиям ГОСТ "Вода питьевая".
Кроме химических способов окисления сероводорода используют и биохимический метод. Известно, что большое участие в окислении сульфидных вод принимают серобактерии, которые встречаются в серных источниках, стоячих водах и вообще широко распространены в природе. Для массового развития серобактерий необходимы сероводород и кислород. По данным Г. Ю. Асса, серобактерии окисляют сероводород до серы, которая, в свою очередь, окисляется в серную кислоту:
2HaS + 02=2H20+2S +529,2 Дж;
2S + 302+2Н20 = 2H2S04 + 1234,8 Дж.
Для интенсивной деятельности серобактерий необходимо обеспечить нейтрализацию образующейся H2S04. Это условие выполнимо в том случае, если вода содержит достаточное количество карбонатов. Описанные выше явления легли в основу используемого на практике биохимического метода удаления сероводорода (рис. 19.11).
Рис. 19.11. Установка биохимического извлечения сероводорода и воды.
1 — трубчатый колодец с погружным насосом; 8 — отвод обработанной воды; 2 — дозатор биогенных (азотных, фосфорных) соединений; 3 реактор биохимического окисления; 7 — воздуходувка; 6 — хлоратор; 4 дозатор сульфата алюминия; 5 — скорый фильтр.
Технология взрывобезопасного удаления метана и его гомологов из подземных вод, исключающая выброс в атмосферу удаляемых из воды газов, позволяющая утилизировать их и сохранять в чистоте окружающую среду, разработана на кафедр "Водоснабжение" МГСУ (Г. И. Николадзе, А. С. Сайфуллаев) Вакуум в дегазаторе создают с помощью эжектора, а для продувки воды используют азот или углекислоту (рис. 19.12). Рис. 19.12. Технологическая схема удаления метана из подземных вод вакуумным способом с предварительным насыщением исходной воды воздухом (б) или инертным газом (а):
дегазация вода ионообменник вауукмный
1 — подача исходной воды из скважины, 2 — вакуумный дегазатор, 3 — эжектор, 4 — промежуточная емкость с высокомннер1алнзованной водой, 5 — циркуляционный насос, 6 — бак для раствора извести, 7 — электропечь, 8 — насос для перекачки пульпы СаСОз, 9 — газгольдер для метана, 10 —ступень дальнейшей обработки воды, 11 — РЧВ, 12 — насосная станция II подъема, 13 — отвод воды потребителю, 14 — отвод дегазированной воды
Литература
Алексеев Л. С., Гладков В. А. Улучшение качества мягких вод. М.,
Стройиздат, 1994 г.
Алферова Л. А., Нечаев А. П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М., 1984.
Аюкаев Р. И., Мельцер В. 3. Производство и применение фильтрующих
материалов для очистки воды. Л., 1985.
Вейцер Ю. М., Мииц Д. М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды. М., 1984.
Егоров А. И. Гидравлика напорных трубчатых систем в водопроводных очистных сооружениях. М., 1984.
Журба М. Г. Очистки воды на зернистых фильтрах. Львов, 1980.