CC BY
22
Key words: foundry, model equipment, core box, additive technology, FDM (Fused Deposition Modeling), ABS.
Korbanov Vladimir Dmitrievich, bachelors, masters, kor. [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Valter Alexander Igorevich, doctor of technical sciences, professor, valter. alekarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 628.168
К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
Е.К. Злобин, Р.А. Ковалев, Р.О. Белоусов, Д.Е. Злобин, Т.Е. Злобина
Об особенностях организации процесса очистки природных вод при использовании гипохлорита натрия.
Ключевые слова: гипохлорит натрия (ГПХН), железо, марганец, сероводород, перманганатная окисляемость.
На территории ЦФО РФ большое количество водопотребителей для целей водоснабжения используют воду из подземных источников. Многие потребители (население небольших населенных пунктов, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, больницы, школы и т. п.) обеспечиваются водой из одной или нескольких скважин, которая направляется в систему централизованного водоснабжения конкретного объекта. При этом, если единственная скважина располагается в непосредственной близости от объекта водопотребления, то система централизованного водоснабжения может превратиться в автономную систему водоснабжения.
Особый интерес вызывает очистка подземных вод, содержащих большое количество железа, марганца, сероводорода, растворенных органических соединений и характеризующихся значениями рН<7,0. Современные технологии водоподготовки рекомендуют использовать для очистки таких вод несколько технологических схем:
1) предварительная аэрация, фильтрование через слой каталитической загрузки и обеззараживание;
2) фильтрование через слой каталитической загрузки, регенерируемой с использованием перманганата калия, и обеззараживание;
3) предварительная обработка воды сильным окислителем, фильтрование через слой каталитической или некаталитической загрузки и фильтрование через слой сорбцион-ной загрузки.
Третья технологическая схема может применяться с баком для отстаивания после предварительной обработки воды сильным окислителем или без бака. Схема с баком используется для очистки воды, характеризующейся очень высокими концентрациями примесей вышеперечисленных загрязнений.
В качестве сильных окислителей могут применяться хлорсодержащие реагенты, перманганат калия и озон.
Использование перманганата калия предполагает очень точную его дозировку, т.к. в случае превышения оптимальной дозы реагента ионы марганца могут попасть в питьевую воду в концентрациях, превышающих ПДК.
В случае применения озона или реагентов, содержащих активный хлор, их небольшая передозировка не страшна, т.к. на последней ступени фильтрования через слой сорбционной загрузки они практически полностью задерживаются.
Следует также помнить, что при выборе схемы №3 можно не предусматривать обеззараживания воды, т.к. рассматриваемые сильные окислители являются очень хорошими дезинфектантами и рекомендуются к повсеместному применению [1, 2].
В РФ озонирование в процессах водоподготовки для нужд хозяйственно-питьевого водоснабжения является ещё достаточно экзотическим явлением. Кроме того, время защитного действия озона, как бактерицидного агента, гораздо меньше времени защитного действия активного хлора. Поэтому в условиях централизованной или автономной системы водоснабжения для предварительной обработки воды в качестве сильного окислителя в большинстве случаев используются хлорсодержащие реагенты.
Наиболее удобным реагентом-окислителем, содержащим в своем составе активный хлор, является гипохлорит натрия (ГПХН).
Присутствующие в исходной воде растворенные соединения железа, марганца и сероводорода под воздействием ГПХН переходят в нерастворимые соединения:
2Бе(НСОз)2 + №001 + Н2О = 2Бе(ОН)з | + 4С02 Т + ШС1 (1)
МпО + №0С1 = Мп02 | + ШС1 (2)
ШБ + №0С1 = Б | + ШС1 + Н2О (з)
Растворенные органические вещества, обуславливающие цветность, привкус, и запах воды, также окисляются ГПНХ до минеральных солей, двуокиси углерода и воды.
Потребная доза ГПХН зависит от концентрации загрязнений, присутствующих в воде, и может определена по формуле [3]:
ДкаОС1 = 0,64 х [Бе2+] + 1,3 х [Мп2+] + 2,1 х [ШБ] + Дпмо + Добез.; мг/л (4)
где [Ре2+] - концентрация ионов железа в воде, мг/л; [Мп2+] - концентрация ионов марганца в воде, мг/л; [ШБ] - концентрация сероводорода в воде, мг/л; Дпмо - доза ГПХН, необходимая для окисления растворенных органических веществ, мг/л; Добез - доза ГПХН, мг/л, необходимая для обеззараживания воды.
Дпмо = (4...14) х [ПМО], мг/л (5)
где [ПМО] - перманганатная окисляемость воды, мгО/л; (4...14) - удельная доза активного хлора, необходимая для окисления 1 мгО/л растворенных органических соединений, содержащихся в воде, мг/л, принимается в зависимости от величины перманганат-ной окисляемости [1, 2].
Согласно [1, 2] доза активного хлора, необходимого для обеззараживания воды зависит от вида источника водоснабжения и составляет 0,7-3,0 мг/л. Потребное количество гипохлорита натрия, определенное по формуле (4), подлежит обязательному уточнению в процессе проведения пусконаладочных работ. Образующиеся нерастворимые соединения (см. формулы 1-3) наиболее эффективно удаляются из воды методом напорной фильтрации с использованием каталитической или некаталитической загрузки.
Если существует опасность проскока в фильтрованную воду остаточного активного хлора в концентрациях выше ПДК=(0,3-0,5) мг/л [4], а также остатков недостаточно окисленных растворенных органических соединений, соединений железа и марганца, то следует в качестве дополнительной ступени очистки использовать сорбцион-ные фильтры с загрузкой из активированного угля. Угольная загрузка является отличным барьерным фильтром для активного хлора, деструктурированной органики и окисленных нерастворимых форм железа и марганца. При этом дополнительного обеззараживания воды не требуется.
Примеры технологических схем водоподготовки с предварительной обработкой воды ГПХН представлены на рис. 1 и 2.
Схема представленная на рис. 1 применяется в тех случаях, когда небольшого времени контакта ГПХН с загрязнениями, содержащимися в воде, достаточно для их полной деструкции и удаления на напорных фильтрах обезжелезивания и сорбции
Так как режим водопотребления в большинстве случаев неравномерный, то принят комплекс дозирования ГПХН пропорциональной дозы.
Рис. 1. Технологические схемы очистки воды из подземного водоисточника с предварительной обработкой ГПХН непрерывного действия: 1 - запорная арматура; 2 — фильтр грубой очистки; 3 — пробоотборный кран; 4 — манометр с 3-х ходовым краном; 5 — комплекс дозирования ГПХН пропорциональной дозы; 6 — бак предварительного отстаивания воды; 7 — насос; 8 — фильтры для очистки воды от железа, марганца, сероводорода и органических соединений; 9 — сорбционные фильтры; 10 — фильтр тонкой очистки; 11 — счетчик воды с импульсным выходом; 12 — 2-х ходовой клапан
Схема, представленная на рис. 2 применяется тогда, когда для предварительного окисления загрязнений требуется значительное время. Поэтому обработанная ГПХН вода отстаивается в безнапорном баке, откуда с помощью насоса направляется на фильтры. Объём бака рассчитывается, исходя из оптимального времени контакта воды с ГПХН. Режим поступления исходной воды в бак равномерный, в связи с чем рациональнее использовать комплекс дозирования ГПХН постоянной дозы.
При использовании ГПХН необходимо учитывать его очень высокую коррозионную активность. Поэтому комплекс дозирования реагента, бак предварительного отстаивания воды, повысительный насос, фильтры, трубопроводы и арматура должны быть выполнены из материалов, стойких к воздействию ГПХН. Особенности хранения, перекачки, приготовления и дозирования рабочих растворов ГПХН описаны в работах [5, 6].
Рис. 2. Технологические схемы очистки воды из подземного водоисточника с предварительной обработкой ГПХН периодического действия: 1 - запорная арматура; 2 — фильтр грубой очистки; 3 — пробоотборный кран; 4 — манометр с 3-х ходовым краном; 5 — комплекс дозирования ГПХН постоянной
дозы; 6 — бак предварительного отстаивания воды; 7 — насос; 8 — фильтры для очистки воды от железа, марганца, сероводорода и органических соединений;
9 — сорбционные фильтры; 10 — фильтр тонкой очистки
Таким образом, использование ГПХН в технологических схемах очистки природных вод позволяет:
1) повысить надежность и устойчивость процесса очистки воды от растворенных соединений железа, марганца, сероводорода и органических веществ;
2) улучшить санитарное состояние оборудования водоподготовки;
3) обеспечить обеззараживание питьевой или технической воды;
4) повысить качество среды обитания водопотребителей.
Список литературы
1. Свод правил СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*. М.: Минрегион России, 2012.
2. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985.
3. Интернет-ресурс [Электронный ресурс] URL: http://exact-anual.ru/ publ/ raschety i primery/ raschet rezhima dozirovanija/ 66-1-0-47 (дата обращения: 10.08.2018).
4. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002.
5. Злобин Е.К., Злобин Д.Е., Злобина Т.Е. Использование гипохлорита натрия для обеззараживания воды // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение, 2017. №12. С. 32-34.
6. Злобин Е.К. Безопасная питьевая вода на селе и в поселках // Professional, 2018. №3. C. 18.
Злобин Евгений Константинович, д-р техн. наук, начальник технического управления, zlobin@,geffen.ru, Россия, Тула, ООО «Геффен»,
Ковалев Роман Анатольевич, д-р техн. наук, директор института, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Белоусов Руслан Олегович, канд. техн. наук, доцент, beloysovatsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Злобин Дмитрий Евгеньевич, инженер, менеджер по развитию бизнеса, zlobin.rabotaagmail.com, Россия, Москва, ООО ««СтронгПойнт»,
Злобина Татьяна Евгеньевна, инженер, референт,
Tatyana.Zlobina2@,tularegion.ru, Россия, Тула, Министерство природных ресурсов и экологии Тульской области, Департамент контроля и надзора в сфере экологии и при-родопол ьзования
TO QUESTION ABOUT THE USE OF HYPOCHLORITE OF NATRIUM IN CENTRALIZED
WATER OF SMALL POWER SYSTEMS
E.K. Zlobin, R.A. Kovalev, R.O. Belousov, D.E. Zlobin, T.E. Zlobina
About the features of organization ofprocess of cleaning of natural waters at the use of hypochlorite of natrium.
Key words: hypochlorite of natrium (GPHN), iron, manganese, hydrogen sulfide, permanganatny oxidability.
Zlobin Evgeny Konstantinovich, doctor of technical sciences, chief of technical management, [email protected], Russia, Tula, GmbH "Geffen",
Kovalev Roman Anatolievich, doctor of technical sciences, director of institute, [email protected], Russia, Tula, Tula state university,
Belousov Ruslan Olegovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula state university,
Zlobin Dmitry Evgenievich, engineer, Business Development Manager, zlobin. rabota@,gmail. com, Россия, Москва, LLC "StrongPoint",
Zlobina Tatyana Evgenievna, engineer, reviewer, [email protected], Россия, Тула, Ministry of Natural Resources and Environmental Protection of Tula region, Department of control and supervision in the sphere of ecology and environmental management
