Аннотация 2
Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Требования к качеству питьевой воды 7
1.2 Характеристика природной поверхностной воды Куйбышевского
водохранилища 11
1.3 Методы очистки питьевой воды 14
1.4 Методы обеззараживания питьевой воды 18
1.5 Анализ существующей технологии очистки воды на ООО «АВТОГРАД-
ВОДОКАНАЛ» 26
1.5.1 Предварительная обработка воды 27
1.5.2 Очистка воды 28
1.5.4 Стабилизация воды 31
1.5.5 Очистка воды при экстремальном загрязнении водохранилища 32
1.5.6 Производственный контроль 33
1.6 Патентный обзор технологии хлораммонизации 34
2 Экспериментальная часть 40
2.1 Экспериментальное определение оптимального состава реагентов
40
2.1.2 Используемое оборудование 41
2.1.2 Проведение испытания на определение остаточного хлора 44
2.1.3 Определение концентрации аммиака и ионов аммония 45
2.1.4 Определение хлорпоглощаемости 45
2.1.5 Определение оптимального соотношения хлор/азот аммония ... 46
2.1.6 Определение концентрации галогенсодержащих соединений ... 49
3 Технологическая часть 52
3.1 Технологический процесс хлораммонизации 52
3.2 Материальный баланс процесса 54
Заключение 61
Список используемой литературы 64
В настоящее время достаточное потребление чистой воды затруднено загрязнением источников воды и их ограниченным количеством. 60 % населения мира живет в регионах водного дефицита, где водоснабжение не может удовлетворить спрос на воду. Многие года продолжается борьба за устранение водного кризиса.
В качестве основных источников питьевой воды используются поверхностные воды, поэтому актуальной проблемой является подбор оптимальной технологии водоподготовки путем сопоставления данных о качестве воды и характеристик.
Основными загрязнителями питьевой воды являются: механические примеси, микроорганизмы, бактерии, тяжелые металлы, сульфаты, хлориды, растворенные соли.
Одним из важнейших этапов очистки воды является обеззараживание. Процесс осуществляется с целью предотвращения попадания микроорганизмов, бактерий и вирусов человеку, что может привести к трагичным последствиям. Обеззараживание питьевой воды направлено на уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Применение хлораммонизации имеет преимущества по сравнению с хлорированием воды, поскольку решается проблема специфического запаха и вкуса.
Целью выпускной квалификационной работы является предложить метод оптимизации обеззараживания для повышения уровня качества питьевой воды путем внедрения процесса хлораммонизации.
Для реализации вышеназванной цели необходимо решить следующие задачи:
- Провести литературный обзор в области методов очистки и обеззараживания питьевой воды.
• Изучить технологический процесс очистки питьевой воды, осуществляемый в ООО «АВТОГРАД-ВОДОКАНАЛ».
• Провести патентный обзор технологии хлораммонизации питьевой воды.
• Предложить метод осуществления хлораммонизации.
• Провести серию экспериментов с целью определения оптимального состава реагентов для обеззараживаемой воды.
• Провести расчет материального баланса процесса обеззараживания.
• Предложить оборудование для внедрения процесса хлораммонизации.
В ходе работы рассмотрены способы обеззараживания питьевой воды. По результатам литературного обзора найден перспективный метод хлораммонизации, который обеспечивает не только очистку воды, но и обеззараживает ее на протяжении долгого времени. За счет образующихся хлораминов происходит консервация хлора, что обеспечивает пролонгированное действие обеззараживания. Кроме того, применение данного метода обеззараживания позволяет снизить концентрацию побочных продуктов хлорирования за счет снижения концентрации активного хлора, благодаря чему он не вступает в взаимодействие с примесями, содержащимися в воде.
Рассмотрена технология очистки и обеззараживания питьевой воды на станции очистки воды ООО «АВТОГРАД-ВОДОКАНАЛ». В настоящее время обеззараживание происходит дважды: первичное с помощью УФ- комплексов и заключительное с помощью хлорирующего агента - хлорной извести. Данный способ является эффективным с точки зрения обеззараживания, но наличие свободного активного хлора допускает образования нежелательных побочных продуктов хлорирования. В результате производится дополнительно усиленный контроль за содержанием побочных продуктов для соответствия нормам контроля качества питьевой воды. Содержание побочных продуктов хлорирования не только делает воду небезопасной для потребления, но и ухудшает органолептические свойства воды, а именно - вкус и запах.
В патентном обзоре рассмотрены подходы к осуществлению метода хлораммонизации. В результате чего выявлено два подхода к реализации данного метода. Наиболее приемлемым является хлорирование с последующим введением аммиачного азота, после чего идет образование хлораминов, которые обеспечивают продолжительность обеззараживающего действия. В результате должно наблюдаться не только увеличение времени обеззараживающего эффекта, но и снижение концентраций побочных продуктов хлорирования, а особенно хлороформа, которые оказывают токсическое действие на человека.
Для проведения хлораммонизации применяют различные соотношения реактивов, которые зависят от качества поступающей воды.
В экспериментальной части проведено исследование с целью определения оптимального соотношения реагентов для водозабора из Куйбышевского водохранилища. Проведен ряд экспериментов по определению остаточного хлора при соотношениях хлор/азот аммония 2:1, 4:1 и 5,5:1. Кроме того, проведен эксперимент по определению содержания хлороформа при различных соотношениях реагентов хлораммонизации. В результате оказалось, что оптимальным соотношением азота к хлору является 1:2. При данном соотношении наблюдалось образование минимального количества хлороформа, что соответствует норме, установленной нормативной документацией.
Далее приведена технология осуществления процесса
хлораммонизации. Для реализации данной технологии на станции очистки воды необходимо установить дополнительное оборудование: для
приготовления, подачи и дозирования раствора сульфата аммония.
По процессу обеззараживания рассчитан материальный баланс по действующей технологии и по предполагаемому процессу хлораммонизации. В результате получили, что при хлорировании расход 20 % раствора хлорной извести составлял 1812,2 л/ч. А при расчете хлораммонизации в соответствии с экспериментом расходы 20 % растворов реагентов хлораммонизации
составили: 217,5 л/ч для 20 % раствора сульфата аммония и 338,3 л/ч для 20 % раствора хлорной извести. Таким образом при хлораммонизации происходит экономия хлорирующего агента, так как расход уменьшился почти на 20 %.
Далее провели подбор оборудования. Для приготовления раствора сульфата аммония предложено использовать емкости с пневматическим перемешиванием, которые позволят оптимально поддерживать перемешивание и равномерную концентрацию раствора. Для дозирования предложено использовать насосы плунжерного типа. На основе насоса собирается установка насосная дозировочная, которая позволяет автоматизировать подачу раствора.
...
