Основные физико-химические процессы очистки воды. Опыт исследования
05_problemy_vodosnabgheniya._novye_tehnologii.ppt
- Размер: 14.5 Мб
- Автор:
- Количество слайдов: 33
Описание презентации Основные физико-химические процессы очистки воды. Опыт исследования по слайдам
Основные физико-химические процессы очистки воды. Опыт исследования коагулянтов и флокулянтов. Применение новых химических реагентов.
Физико-химическая характеристика различных групп примесей воды по фазово-дисперсному состоянию Примеси природных вод Гетерогенные системы Гомогенные системы Нерастворимые в воде взвеси Размер частиц 10 -5 – 10 -3 см Образуют суспензии, эмульсии или пены Обусловливают мутность воды Глинистые вещества, карбонатные породы, ил, мелкий песок, малорастворимые гидроксиды металлов, эмульсии нефтепродуктов, взвеси органических веществ, детрит, планктон и т. д. Гидрофильные и гидрофобные коллоидные примеси, ВМВ Размер частиц 10 -6 – 10 -5 см Образуют дисперсии кристаллических и аморфных структур Коллоидные частицы почв и грунтов, нерастворимые формы гуминовых веществ Растворенные недиссоцииро-в аные вещества Размер частиц 10 -7 – 10 -6 см Растворенные газы и органические соединения Диссоцииро-ва нные вещества (ионы) Размер частиц < 10 -7 см Образуют гидратированные ионы Диссоциирующие соли. Продукты жизнедеятельности и отмирания биологических объектов, фенолы и др. органические вещества
Виды неорганических коагулянтов Общий вид формулы неорганических коагулянтов [KMe x (OH) a Clb(SO 4)c(NO 3)d]n Ме К Коэффициенты Химическая формула Наименование Fe — a=0, c=0, d=0 Fe. Cl 3 *6 H 2 O железо (III) хлорид, хлорное железо Fe — a=0, b=0, d=0 Fe 2 (SO 4 ) 3 *9 H 2 O железо (III) сернокислое, железа (III) сульфат Fe — a=0, d=0 Fe(SO 4 )Cl железа (III) хлор-сульфат, хлорированный железный купорос Fe — b=0, d=0 [Fe(OH) a (SO 4 ) c ] n оксисульфат железа (III), полиоксисульфат железа Fe — c=0, d=0 [Fe(OH) a Cl b ] n оксихлорид железа (III), полиоксихлорид железа Fe — a=0, b=0, d=0 Fe(SO 4 )*7 H 2 O железо (II) сернокислое, железный купорос Al — a=0, b=0, d=0 Al 2 (SO 4 ) 3 *n. H 2 O алюминия сульфат, сернокислый алюминий Al — a=0, c=0, d=0 Al. Cl 3 *6 H 2 O алюминия хлорид, хлористый алюминий Al — a=0, b=0, с=0 Al(NO 3 ) 3 *9 H 2 O алюминия нитрат, азотнокислый алюминий Al — [Al 2 (OH) a Cl b (SO 4 ) c (NO 3 ) d ] n оксихлорсульфатонитрат алюминия, полиоксихлорсульфатонитрат алюминия Al — c=0, d=0 [Al 2 (OH) a Cl b ] n оксихлорид алюминия, полиоксихлорид алюминия Al — b=0, d=0 [Al 2 (OH) a (SO 4 ) c ] n оксисульфат алюминия, полиоксисульфат алюминия Al — d=0 [Al 2 (OH) a Cl b (SO 4 ) c ] n оксихлорсульфат алюминия, полиоксихлорсульфат алюминия Al — b=0 [Al 2 (OH) a (SO 4 ) c (NO 3 ) d ] n оксисульфатонитрат алюминия, полиоксисульфатонитрат алюминия Al K a=0, b=0, d=0 KAl(SO 4 ) 2 *12 H 2 O алюмокалиевые квасцы Al — a=0, b=0, d=0 NH 4 KAl(SO 4 ) 2 *12 H 2 O алюмоаммониевые квасцы Al — a=0, b=0, d=0 Na. Al(SO 4 ) 2 *12 H 2 O алюмонатривые квасцы Al — b=0, c=0, d=0 Na. Al(OH) 4 алюминат натрия
Коагуляция с использованием сульфата алюминия Гидролиз сульфата алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 + 2 H 2 O 2 Al(OH)SO 4 + H 2 SO 4 2 Al(OH)SO 4 + 2 H 2 O (Al(OH) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (Al(OH) 2 SO 4 + 2 H 2 O Al(OH) 3 + H 2 SO 4 Механизм удаления взвешенных веществ силикатной природы при коагуляции сульфатом алюминия 2(H 11 Si 6 O 17 )(OH) + Al(OH) 3 (H 11 Si 6 O 17 )-O-Al(OH)-O-(H 11 Si 6 O 17 ) + 2 H 2 O Механизм удаления гуминовых веществ (цветности) при коагуляции сульфатом алюминия 2 RCO-OH + Al(OH) 3 RCO-O-Al(OH)-O-OCR + 2 H 2 O Механизм взаимодействия катионного флокулянта с продуктами гидролиза сульфата алюминия 2 RN(OH)H + Al(OH) 3 RN(OH)-O-Al(OH)-O-(OH)NR + 2 H 2 O Свойства соединений алюминия: Растворимость сульфата алюминия (г Al 2 (SO 4 ) 3 на 100 г воды): Температура, о С 0 10 20 40 50 60 31, 2 33, 5 36, 4 40, 4 45, 7 57, 2 Произведения растворимости гидроксида алюминия: Al(OH) 3 → Al 3+ + 3 OH — 3, 2*10 -34 Al(OH) 3 → Al. OH 2+ + 2 OH — 3, 2*10 -25 Al(OH) 3 → H + + Al. O 2 — 1, 6*10 —
Молекулярное строение гуминовых веществ Блок — схема гуминовой кислоты по Мистерски и Логинову ядро периферическая часть OO N O C O H N C C OH H O R NH CH R CO N C C OH RH O O C H 3 O C 6 H 9 O 6 C C 6 H 11 O 5 C O P O -O O- C O C a O P O O — O-A l 2 O 3 , F e 2 O 3 , C a O , S i. O 2 , P 2 O 5 C C OO C O H минеральные компоненты комплексы, с орбция Схема строения гуминовых кислот по Фуксу O H 2 H C O O HH HH O H O O H H 2 H C O O HH H OO H H O H 3 C O
Молекулярное строение гуминовых веществ Блок — схема гуминовой кислоты по Мистерски и Логинову ядро периферическая часть OO N O C O H N C C OH H O R NH CH R CO N C C OH RH O O C H 3 O C 6 H 9 O 6 C C 6 H 11 O 5 C O P O -O O- C O C a O P O O — O-A l 2 O 3 , F e 2 O 3 , C a O , S i. O 2 , P 2 O 5 C C OO C O H минеральные компоненты комплексы, с орбция Схема строения гуминовых кислот по Фуксу O H 2 H C O O HH HH O H O O H H 2 H C O O HH H OO H H O H 3 C O
Структурные формулы гуминовых веществ (по данным из Structural components and proposed structural models of fulvic acid from the Suwannee River / J. A. Leenheer, D. M. Mc. Knight, E. M. Thurman, P. Mc. Carthy // Humic Substances in the Suwannee River, Georgia: Interactions, Properties, and Proposed Structures – Washington, 1995. – P. 195 -211 )
Структурные формулы гуминовых веществ
Процесс полимеризации при гидролизе сульфата алюминия
Механизмы взаимодействия гуминовых веществ с коагулянтами
Взаимодействие сульфата алюминия с кремниевой кислотой
Типы органических флокулянтов Тип катионного флокулянта: полиакриламид. Тип флокулянта: поли. ДАДМАХ Тип флокулянта: полиамин
Типы органических флокулянтов
Сравнение показателей качества очистки воды в течение фильтроциклов при пилотных испытаниях с использованием сульфата алюминия и железного коагулянта производства фирмы Кемира без флокулянта и в сочетании с флокулянтом LT-310, 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 051015202530354045505560 Время филь трации, ч. Мутность, мг/куб. дм Al 2(SO 4)3(6)Al 2(SO 4)3(4)+LT-31(0, 5) PIX-322 N 5(10)PIX-322 N 5(7, 5)+LT-31(0, 5) 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0102030405060 Время фильтрации, ч. Содержание остаточного железа, мг/куб. дм PIX-322 N 5(10)PIX-322 N 5(7, 5)+LT-31(0, 5) 00, 05 0, 15 0, 25 0, 3 0 10 20 30 40 50 60 Время фильтрации, ч. Содержание остаточного алюминия, мг/куб. дм Al 2(SO 4)3(6) Al 2(SO 4)3(4)+LT-31(0, 5) 0 0, 5 1 1, 5 2 2, 5 3 3, 5 4 0102030405060 Вре мя фильтра ции, ч. Окисляемость мг. О 2/куб. дм Al 2(SO 4)3(6)Al 2(SO 4)3(4)+LT-31(0, 5) PIX-322 N 5(10)PIX-322 N 5(7, 5)+LT-31(0, 5)
Сравнение показателей качества очистки воды в течении фильтроциклов при пилотных испытаниях с использованием сульфата алюминия и железного коагулянта производства фирмы Кемира без флокулянта и в сочетании с флокулянтом LT-31 Изме не ние пока за те ля мутности в проце ссе ра боты отстойников 1, 51, 71, 92, 12, 32, 52, 72, 93, 13, 33, 5 0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 Продолж ите льность работы отстойников, час. мутность. мг/куб. дм Водослив I от ст ой-ника Водослив II от ст ой-ника Изме не ние ра сх ода воды в проце ссе ра боты отстойника № 1 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 01224364860728496108120132144156168180 Продолж ите льность работы отстойника. час. Расход, куб. м/ч Расход в оды на I от ст. , м 3/ч Измене ние содерж а ния обще го ж е ле за в проце ссе ра боты отстойника № 1 1 2 3 4 5 01224364860728496108120132144156168180 Продолж ите льность работы отстойника, час. Содержание железа, мг/куб. дм
Сравнение показателей качества очистки воды в течении фильтроциклов при пилотных испытаниях с использованием сульфата алюминия и железного коагулянта производства фирмы Кемира без флокулянта и в сочетании с флокулянтом LT-310, 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 051015202530354045 Время работы фильтров, ч мутность ф ильтрата, мг/куб. дм A l 2(SO 4)3; 6 мг/куб. дмpix 112: A l 2(SO 4)3 70%: 30%; 8, 7 мг/куб. дм pix 112 N 3: A l 2(SO 4)3 70%: 30%; 9, 2 мг/ку б. дмpix 112: A l 2(SO 4)3 70%: 30%; 8, 5 мг/куб. дм pix 112: A l 2(SO 4)3 50%: 50%; 7, 5 мг/куб. дм. Ferix 3: A l 2(SO 4)3 70%: 30%; 8, 5 мг/куб. дм
Сравнение показателей качества очистки воды и продолжительности фильтроциклов на пилотных испытаниях полиалюминийхлоридов, а также смеси полиалюминийхлорида с сульфатом алюминия. Полиалюминийхлорид PAX-18 производства фирмы Кемира 0, 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8 0, 9 1, 0 0246810121416182022242628303234363840 Продолж ите льность фильтроцикла , ч Мутность, мг/дм 3 Pax-18+Al 2(SO 4)3(1: 4)Al 2(SO 4)3 PAX-18 Al 2(SO 4)3 Pax-18 PAX-18+ Al 2(SO 4)3 696 6, 586, 966, 70 0, 310, 450, 36 2, 43, 22, 4 <0, 040, 07<0, 04 Качество фильтрата, средние значения Цветность, град р. Н Щелочность, ммоль/дм 3 Окисляемость, мг О 2/дм 3 Остаточный алюминий, мг/дм
Изменение мутности фильтрата при проведении пилотных испытаний полиалюминийхлоридов, а также смеси полиалюминийхлорида с сульфатом алюминия. Полиалюминийхлорид PAX-18 производства фирмы Кемира. Таблица 1. Мутн. Цветн. р. НЩелоч. Окисл. Алюм. 0, 376, 480, 333, 00, 07 0, 266, 460, 312, 70, 05 0, 266, 350, 282, 8<0, 04 V ф. Al 2(SO 4)3 Средние значения 20 -23. 12. 04 г. I ф. PAC-1 B III ф. PAS-
ГВС ЮВС СВС ВВСПрименение гипохлорита натрия для обеззараживания на сооружениях водоподготовки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Гантуловская гора Петродворец Стрельна. Зеленогорск (200 7 ) (200 6 ) Условные обозначения Произведен переход на ГПХН Переход на ГПХН в 200 6 – 200 7 г. Сестрорецк Колпино
Установка для приготовления и дозирования растворов из сухого материала KD 440 фирмы ALLDOS Характеристика ПАУ ® Hydraffin SC 14 FF (Гидраффин)
Применение станции производственного биологического мониторинга качества воды (СПБМКВ) водоисточника, на основе метода вариационной пульсометрии раков и моллюсков на сооружениях водоподготовки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Станция производственного биологического мониторинга качества воды (СПБМКВ) водоисточника, на основе метода вариационной пульсометрии раков и моллюсков на Главной водопроводной станции Речной рак с укрепленным на внешней части карапакса волоконно-оптическим датчиком. 1 -приклееная к наружной поверхности панциря втулка –держатель зонда 2 -волоконно-оптический зонд
Биосенсорная информационная система по определению загрязненности воды Система биомониторинга воды основана на природной чувствительности организма речных раков к токсичным веществам. Сердечный ритм раков моментально меняется в зависимости от малейших изменений в окружающей среде, что позволяет провести раннюю диагностику загрязнения воды высокотоксичными веществами.
Сравнение окислительно-восстановительных потенциалов различных окислителей • Окислитель • Реакция • E 0 , В • Хлор • Гипохлорит • Диоксид хлора • Перхлорат • Озон • Пероксид водорода • Перманганат • Феррат Хлор Cl 2 (г)+2 e→ 2 Cl — • Cl. O — +H 2 O+2 e→ Cl — +2 OH — • H С l. O+H + +2 e→ Cl — +H 2 O • Cl. O 2 +4 H + +5 e→ Cl — +2 H 2 O • Cl. O 2 +2 H 2 O+5 e→ Cl — +4 OH — Cl. O 4 — +8 H + +8 e→ Cl — +4 H 2 O O 3 +2 H + +2 e→ O 2 +H 2 O • H 2 O 2 +2 H + +2 e→ 2 H 2 O • Mn. O 4 — +4 H + +3 e→ Mn. O 2 +2 H 2 O • Mn. O 4 -+8 H + +5 e→ Mn 2+ +4 H 2 O • Fe. O 4 2 — +8 H + +3 e→ Fe 3+ +4 H 2 O • 1, 36 • 0, 88 • 1, 50 • 0, 85 • 1, 38 • 2, 07 • 1, 77 • 1, 69 • 1, 51 • 2,
Схема системы обеспечения безопасности водоснабжения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» в условиях обнаружения токсичных веществ
Внедрение технологии использования сухого порошкообразного флокулянта Праестол 650 TR на водопроводных станциях Преимущества использования: — Снижение дозы полиэлектролита, используемого для флокуляции: вместо доз 0, 8 -1, 2 мг/дм 3 при использовании флокулянтов «Магнофлок» и «Балтфлок» доза Праестола 650 TR составляет 0, 2 -0, 4 мг/дм 3 — Остаточная концентрация мономера акриламида в очищенной воде гарантированно ниже ПДК (0, 0001 мг/дм 3 ), установленного ГН 2. 1. 5. 1316 -03. — Позволяет снизить остаточную концентрацию алюминия в очищенной воде — Удобство транспортировки и дозирования реагента ПРАЕСТОЛ 650 TR проверен и сертифицирован по стандарту ANSI / NSF — Standard 60 ( NSF International , Ann Arbor , MI , USA ). ПРАЕСТОЛ 650 TR разрешен к применению отделом по контролю окружающей среды, питьевой воды („ Department of the Environment , Drinking Water Inspectorate “), находящимся в Лондоне. Для обеспечения безопасности применения при подготовке питьевой воды ПРАЕСТОЛ 650 TR производится по специальной технологии, которая позволяет снизить содержание мономерного акриламида до величины менее 0, 025 вес. %. Водоснабжение
Контроль качества воды в системе водоснабжения Санкт-Петербурга Контроль качества питьевой воды ГУП «Водоканал СПб» осуществляет по Рабочей программе производственного контроля качества питьевой воды в СПБ Контроль качества воды производиться в 570 контрольных точках по следующих показателям : физико-химическим – 47 показателей, • микробиологическим показателям – 5 показателей • паразитологическим – 1 показатель • вирусологическим -3 показателя • гидробиологическим – 2 показателям • показателям радиационной безопасности – 9 показателей
Контроль качества воды в системе водоснабжения Санкт-Петербурга В аналитическую систему контроля состава вод «Водоканала Санкт-Петербурга» , входят : • аккредитованный аналитический ГУП «Центр исследования и контроля воды» , • Департамент метрологического менеджмента • химико-бактериологические лаборатории ВОС (ХБЛ) Информация аккумулируется в единой базе данных о качестве воды на всех этапах производственного процесса подготовки питьевой воды – Favordata , которая позволяет решать следующие задачи: • — оперативное оповещение диспетчеров водопроводных станций о превышениях нормативов для корректировки режимов работы станций • — оперативное оповещение районных диспетчеров о превышениях нормативов на водопроводных сетях • — оперативная оценка качества питьевой воды, поставляемой филиалами населению, на основе аналитических карт • — статистическая обработка результатов анализов воды для планирования капиталовложений и работ по ремонту водопроводных сетей • — оперативное обеспечение руководства филиалов и ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» информацией о состоянии технологических процессов и качества питьевой воды на основе оперативных карт качества.
Статистическая карта качества г. Санкт-Петербурга по данным за период с 25 -29. 09. 2006 г.
Узел растворения сульфата аммония
Статистическая карта качества Сестрорецкий район по данным за период с 25 -29. 09. 2006 г.
Статистическая карта качества г. Колпино по данным за период с 25 -29. 09. 2006 г.
Благодарю за внимание