Видалення органічних забруднень, дехлорування води, видалення з води нітратів
Органічні речовини присутні у воді у вигляді природних та техногенних сполук. До природних відносяться гумінові та фульвокислоти та їх сполуки, у тому числі їх комплекси із залізом. Техногенні забруднення води утворюються внаслідок дії людини. Серед них продукти, що утворюються при обробці води активним хлором, включаючи найбільш токсичні та канцерогенні – діоксини. Органічні забруднення води мають різні розміри та молекулярну масу. Органічні забруднення можна видалити з води двома способами:
- руйнуванням (окисленням) до CO2 та H2O;
- вилученням.
Руйнування проводиться сильними окислювачами, такими як хлор, кисень, озон, а також жорстким ультрафіолетом. При дозуванні у воду перманганату калію та її фільтрації через каталітичний матеріал Grеensаnd ефективно видаляються багато органічних сполук. Потрібний підбір таких доз перманганату, при яких окислюються органічні сполуки, залізо та марганець, але відсутня проскок перманганату в очищену воду.
Вилучення органічних речовин із води може бути здійснено сорбцією, коагуляцією та мембранними методами.
При сорбційному вилученні молекули органічних речовин сорбуються на поверхні спеціально підготовленого сорбенту, якого найбільше поширення мають активне вугілля різного типу, або поглинаються в обсязі сорбенту-органопоглинача «скавенжера». Як останній використовуються слабоосновні аніоніти з пористою структурою або гелевого типу з акриловою матрицею.
Вугільний фільтр, неграмотно званий деякими карбоновим, може бути встановлений після механічного абокатіонітного. Використання міцного гранульованого активного вугілля, наприклад, АГ-3, що допускає часті розпушування, дозволяє поєднати видалення органічних речовин із механічною фільтрацією води. При цьому ємність вугілля може знизитися через забивання його частки суспензією. Оскільки в будь-якому випадку вугілля вимагає періодичної заміни при вичерпанні сорбційної ємності, у ряді випадків вигідніше поставити один фільтр з вугіллям і частіше замінювати його, ніж встановлювати додатковий механічний фільтр. Ресурс роботи вугілля залежить від параметрів води та типу використаного вугілля та визначається при практичних випробуваннях.
Вугілля потребує періодичної заміни. Тому фільтри мають бути забезпечені спеціальними штуцерами для завантаження та вивантаження вугілля.
Оскільки при коагуляції механізм вилучення органіки з води полягає в її сорбції на пластівцях, що утворюються, що мають величезну поверхню, цей метод також може бути віднесений до сорбційного вилучення.
При пропущенні води через напівпроникну мембрану у ньому затримуються органічні речовини, мають молекулярну масу:
- при ультрафільтрації – понад 10000;
- при нанофільтрації – понад 200;
- при зворотному осмосі практично будь-яку.
Як правило, очищення природної води від органічних забруднень роблять її обробкою активованим вугіллям. У тих випадках, коли вода має лише сезонну, періодичну, підвищену концентрацію органіки, зазвичай застосовують «вуглевання», тобто обробку пилоподібним вугіллям, яке вводиться при коагуляції або фільтрації. В інших випадках очищення проводять у напірних фільтрах зі стаціонарним шаром вугілля. Застосовність вітчизняного вугілля цих процесів показано у таблиці 2.21.
Найбільш сучасним способом видалення органіки з води єультрафільтраційний.Метод ультрафільтрації дозволяє одночасно дезінфікувати воду, видалити всі суспензії та багато органічних речовин (дезодорувати та знебарвити воду). Розроблено відповідні типи ультрафільтраційних мембран тамембранних установок ультрафільтрації води продуктивністю сотні кубометрів на годину.
Дехлорування води
Однак у багатьох таких виробництвах для дезінфекції води її обробляють великими дозами хлору, який слід витягти.
Процес видалення надлишкового активного хлору називається дехлоруванням і є обов'язковим у всіх розглянутих вище випадках.
Дехлорування води зазвичай здійснюється при пропусканні води через активоване вугілля. На завантаженні відбувається відновлення активного (розчиненого) хлору до аніону Cl – . Ресурс роботи вугілля значно вищий, ніж при сорбції органіки, і може становити кілька років. Тривалість роботи залежить від концентрації хлору у воді та швидкості фільтрування. На малюнку показана залежність кількості води, м 3 , яку можна пропустити через 1 літр вугілля залежно від умов роботи.
При очищенні природної води на активному вугіллі відбувається, крім того, окислення Fe 2+ до Fe 3+ , а також затримуються суспензії та колоїдні частинки Fe 3+ . При забрудненні фільтрів вони регенеруються шляхом зворотного промивання вихідною водою. На фільтрах встановлюються блоки керування регенерацією за часом.
Дехлорування води проводиться або в окремому апараті або поєднується з іншими операціями (механічної фільтрації води, видалення органіки).
Видалення з води нітратів
Спеціально для процесів вилучення нітратів усіма провідними виробниками іонітів розроблені спеціальні аніоніти,селективність яких до нітратів вища, ніж до сульфатів. Наприклад, аніоніт А-520Е фірми Purolite, IMAK HP 555 фірми Rohm & Haas. Ряд селективності для таких аніонітів виглядає так: