Коагуляция примесей воды

Цель работы

Целью работы является:

- закрепление, углубление и расширение знаний студентов при изучении методов очистки воды;

- овладение практическими приемами водоподготовки на современном уровне;

- развитие у студентов профессиональных навыков при проведении экспериментальных исследований и обработке результатов.

2 Предмет и содержание работы

Многообразие примесей в природной воде служит причиной того, что очистка добавочной воды для подпитки котлов организуется в несколько этапов. На начальном этапе из воды удаляются грубодисперсные и коллоидные вещества, а также снижается бикарбонатная щелочность (карбонатная жесткость) воды, на дальнейших этапах производится очистка от истинно-растворенных примесей.

Предварительная очистка (предочистка) воды из поверхностного источника может быть осуществлена методами коагуляции или осаждения накипеобразователей с последующим осветлением. Методы коагуляции и осаждения являются реагентными, т.к. для выделения примесей в воду дозируются специальные реагенты. Окончательная очистка воды от осадка осуществляется при помощи процесса фильтрования на механических фильтрах. Этот процесс тоже относится к предочистке, но является безреагентным.

Вода, прошедшая предочистку, практически не содержит ГДП, но основная часть примесей, находящихся в истинно-растворимом состоянии (в виде ионов и молекул), остается в воде и должна быть удалена на следующем этапе очистки. В настоящее время для этого применяют ионный обмен, термические и другие методы.

Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора (воды с растворенными примесями) с твердым веществом – ионитом, обладающим способностью обменивать ионы, содержащиеся в нем, на ионы, присутствующие в растворе.

На многих ТЭС восполнение потерь конденсата производится дистиллятом, который получается из химически обработанной воды в испарительных установках. Процесс термического обессоливания заключается в том, что поступающая в испарительные установки вода за счет передачи тепла от подводимого в нагревательную систему греющего пара превращается во вторичный пар, который затем конденсируется.

Предварительная очистка воды.

Коагуляция примесей воды.

Одним из наиболее распространенных методов предварительной очистки воды на ВПУ ТЭС является коагуляция примесей воды сернокислым алюминием.Коагуляция предназначена для очистки воды от взвешенных и коллоидных веществ и для ее обесцвечивания.

В коллоидном состоянии в воде присутствуют некоторые органические вещества, значительная часть соединений железа, алюминия и кремниевая кислота. Коллоидные вещества не способны к достаточно быстрому самопроизвольному соединению в более крупные образования и отделению из воды, т.к. несут одноименный электрический заряд, препятствующий их соединению. Фильтрованием коллоидные частицы нельзя задержать из-за их очень малых размеров. Поэтому используют процесс коагуляции, при котором происходит укрупнение частиц, завершающееся выпадением вещества в осадок, удаляемый из воды осаждением и фильтрованием. Для этого вводят в обрабатываемую воду коагулянт Al₂(SO₄)₃×18H₂O.

При введении коагулянта в воду происходит гидролиз соли алюминия. Образовавшаяся в результате гидролиза гидроокись алюминия выпадает в осадок в виде мелких хлопьев, которые постепенно соединяются в более крупные, образуя шлам.

Al₂(SO₄)₃ ®2Al³⁺ +3

Al³⁺ +3H₂O ® Al(OH)₃¯ + 3H⁺

В процессе образования хлопьев происходит удаление из воды коллоидных, тонкодисперсных и грубодисперсных веществ. Образующиеся при гидролизе коагулянта ионы водорода связываются бикарбонат-ионами, содержащимися в воде.

Для интенсификации процесса коагуляции часто в обрабатываемую воду вводят специальные вещества - флокулянты. Сущность процесса флокуляции состоит в том, что агрегация коллоидных частиц, в этом случае, происходит не только непосредственно, но и через молекулы флокулянта. В качестве флокулянта обычно используется полиакриламид (ПАА).

На формирование хлопьев, а также их отделение из воды оказывают влияние следующие факторы: дозы реагентов, величина рН, условия ввода реагентов и перемешивания их с водой, температура воды и ее стабильность, скорость восходящего движения воды в осветлителе и количество взвеси в исходной воде.

Примерную дозу коагулянта в зависимости от состава примесей воды можно определить по таблице 1.

Таблица 1

Доза безводного коагулянта может быть определена по формуле

, мг-экв/дм³

где - окисляемость исходной воды, мгО/дм³.

При обработке цветных вод доза коагулянта определяется по формуле:

, мг-экв/дм³

где Ц - цветность воды в градусах Pt-Co шкалы; Э_К – эквивалент безводного коагулянта равный 57.

Выбор дозы флокулянта в дополнение к коагулянту может быть произведен по таблице 2.

Таблица 2

Качество воды после обработки должно быть следующее:

-прозрачность по «кольцу» не менее 45см, по «шрифту» не менее 30см;

-мутность - не более 10 мг/дм³;

-окисляемость снижается на 50-75%;

-кремнесодержание снижается на 50%;

-свободная углекислота возрастает на дозу коагулянта;

-содержание бикарбонат-ионов уменьшается на дозу коагулянта;

-общая щелочность снижается на дозу коагулянта;

-общая жесткость – не изменяется, карбонатная снижается на дозу коагулянта, некарбонатная - увеличивается на эту величину;

-водородный показатель - рН=5,5-7,5;

-содержание сульфат-ионов – увеличивается на дозу коагулянта.

2.1.2Электрохимический метод коагуляции примесей воды

Электрохимический методоснован на анодном растворении металла в воде при прохождении через нее электрического тока. Под действием электрического тока металл анода (например, алюминий) переходит в раствор в виде ионов Al³⁺ c последующим их гидролизом (образованием Al(OH)₃) и участием в процессе коагуляции коллоидных и грубодисперсных примесей воды.

На аноде происходит окисление металла с переходом его ионов в раствор: Al – 3ē ® Al³⁺

На катоде происходит реакция восстановления. Электроны ассимилируются (присоединяются) молекулами воды с образованием водорода и гидроксильных ионов:

2Н₂О + 2ē® Н₂­ + 2ОН¯

Ионы алюминия Al³⁺ с гидроксильными ионами ОН¯ образуют гидроксид:

Al³⁺ + 3ОН¯® Al(ОН)₃¯

Гидроксид сорбируется на поверхности микрочастиц с образованием хлопьев, которые постепенно укрупняются, превращаясь во флокулы. Крупные флокулы под действием силы тяжести отделяются от воды.

Качество воды после обработки должно быть следующее:

-прозрачность - по «кольцу» не менее 45см, по «шрифту» не менее 30см;

-мутность - не более 10 мг/дм³;

-окисляемость снижается на 50-75%;

-кремнесодержание снижается на 50%.

Поиск по сайту: