УНИВЕРЗИТЕТ " ГОЦЕ ДЕЛЧЕВ "- ШТИП

ФАКУЛТЕТ ЗА ПРИРОДНИ И ТЕХНИЧКИ НАУКИ

Катедра за Животна средина

Предмет: ИНДУСТРИСКИ ПРОЦЕСИ

Тема: СИСТЕМИ ЗА ТРЕТМАН НА ВОДА

Ментор: Изработка:

Проф. Д-р. Наце Чамов

Борис Крстев инд. бр. 13356

Штип, Март-2011

Содржина

Вовед .........................................................................................................................3

1. Сектор на дејствување .........................................................................................4

2. Филтрација на водата .........................................................................................6

2.1. Песочни филтри ......................................................................................6

2.2. Деферизатори..........................................................................................6

2.3. Дехлотинатори – филтри со активен јаглен .........................................7

2.4. Мултимедијални филтри – филтри за отстранување на арсен,

амонијак...........................................................................................................7

3. Јонска размена .....................................................................................................8

3.1.Структура и особини на јонските изменувачи .......................................8

3.2.Стабилност на јонските изменувачи ......................................................8

3.3.Примена на јонската измена ..................................................................9

4. Мембрански технологии .....................................................................................11

4.1. Реверзна осмоза ...................................................................................11

4.2. Нано филтрација ...................................................................................11

4.3. Електро дејонизација ............................................................................12

4.3.1.Начин на работа .......................................................................12

5. Дезинфекција на водата .....................................................................................13

5.1. Гасен хлор .............................................................................................13

5.2. Хлор диоксид .........................................................................................13

5.3. UV Зрачење ...........................................................................................13

5.4. Озон ........................................................................................................14

6. Одсолување на водата .......................................................................................14

6.1. Процес на мембранскао одсолување на водата ................................14

7. “RE-USE” Поврат на водата .............................................................................15

7.1. Отпадни води .........................................................................................15

7.2. Работни операции на MBR технологија ..............................................16

Заклучок ...................................................................................................................18

Користена литература ............................................................................................19

Вовед

Водата е најважниот и најпотребниот дел од работата на сите

производни, индустриски процеси и активности. Како таков многу е подложен

на промени и проблеми поради контаминација, а неговото снабдување е

клучно и неопходно за квалитетна и непречена работа на постројките.

Било водата да доаѓа од бунари, езера, реки или мориња,со помош на

CWG(clean water group) се нуди најдобрата технологија на пазарот за

оптимални работни услови кои ги бара одредена постројка. Без оглед дали

потребата за вода е категоризирана или специфицирана според местото и

корисникот, CWG обезбедува најдобар квалитет и сигурност. Во оваа

постоечка понуда да ја имплементираме најсовремената технологија на

обработка и третман на водата за потребите на комерцијалниот, индустрискиот

и комуналниот сектор. Со самото тоа да се зголеми нивниот квалитет и

конкурентност, притоа да ги намалиме трошоците за вода, а истовремено

посветувајки големо внимание на екологијата. Широкиот спектар на

производната понуда и компонентите кои ги нуди овозможуваат реализација

на секаков вид постројки, но истотака на корисникот му дава можност да ја

модифицира, измени или да ја подобри постоечката опрема.

Слика 1.

1. Сектор на дејствување

Во тек на долгогодишното работење на CWG Групата во Европа,

аплицирани се производи, услуги и решенија од различни области. Со својот

ангажман и професионалност за задоволување на потребите на клиентите,

нашата цел останува и понатаму иста: Задоволниот клиент е најголема и

најдобра препорака.

Погледи се насочени исклучиво кон водата како значајна материја без која не

би се замислил животот. Затоа одржувањето и рационалното искористување

на водената зафатнина на Земјата се наш приоритет. Со тоа ги наведуваме

потребните санкции и мерки кои се преземаат во различни сектори и за

различен третман на водите.

1.1. Водоснабдување

филтрација (песочни филтри, ултрафилтрација, микрофилтрација)

апсорпција (отстранување на железо, манган, арсен, амониак...)

дезинфекција (гасен хлор, хлор диоксид, UV, озон...)

мерење и аналитика

1.2. Индустрија

процесни води

технолошки води

отпадни води

re-use − поврат на водата

1.3. Енергетика

вода за котли

разладни води

кондензат polishing

1.4. Медицина

филтрација

ултра - чиста вода

дезинфекција

1.5. Хотели и ресторани / велнес и спа

филтрација

омекнување

дезинфекција

базени

anti Legionela системи

1.6 Комерцијална примена

домаќинства

апартмани

Слика 2. Индивидуален пристап кон барањата

2. Филтрација на водата

2.1. Песочни филтри

Песочните филтри претставуваат основна

операција за механичка филтрација на водата,

при што од сировата вода се отстрануваат сите механички честици

суспендирани и дисперзирани. Песочното полнење се остварува со повеќе

слоеви на високо квалитетен кварцен песок со различен гранулациски состав.

Притоа, со цел за поквалитетна и побрза филтрација често користиме и

филтрациски медиуми кои овозможуваат висок степен на прочистување.

Песочните филтри ги задржуваат цврстите честички на површината и во

волуменот на полнењето. Дисперзираните честици се задржуваат на

најситните честици од горниот слој на полнењето на филтерот.

2.2. Деферизатори

Отстранувањето на железото, манганот и H2S од водата претставува

важна задача во прочистувањето на водата, бидејќи тие може да градат

нетопливи хидроксиди кои може да ги загрозат виталните делови на системот

за прочистување. Обично горната граница на содржина на железо во водата за

пиење е 0.3 mg/l, a на манган 0.05 mg/l. Деферизаторите работат на принцип на

оксидација на растопеното двовалентно железо и манган во нивниот

тровалентен облик кој е нетоплив и сепарабилен. За потребите од формирање

на деферизациски уреди користиме различни видови филтрациски медиуми во

зависност од карактеристиките на самата вода и желбите на корисникот.

2.3. Дехлотинатори – филтри со активен јаглен

Филтрациска исполнетост

Филтрите со активен јаглен работат на принцип на апсорпција

kоја како фаза од преработката може да се вклучи

по потреба во секоја линија за преработка. Апсорбентот

е активен јаглен во гранулирана форма кој може да

отстрани 75-95% од присутните органски материи во водата. Поради

присуството на органски материи, водата најчесто има непријатен мирис и

вкус, кои дополнително се влошуваат преку претходното хлорирање, каде

хлорот реагира со трагови на фенол во водата и дава медицински вкус од

формираниот фенол хлор, во овој случај активниот јаглен врши т.н.

деодорација на водата. Активниот јаглен ефикасно го врзува резидуалниот

хлор од водата кој е непожелен да дојде во јонските изменувачи и уредите за

реверзна осмоза. Активниот јаглен ги апсорбира органските материи со мала

молекуларна маса, активниот хлор, хлорамините, органските супстанции од

водата и придонесува за подобрување на нејзниот мирис и вкус.

2.4. Мултимедијални филтри – филтри за отстранување на арсен,

амонијак

Се формираат повеќе слоеви од различни материјали,

кои имаат слични барања за работни параметри, а се

во зависност од карактеристиките на водата и желбата

на корисникот. На овој начин се штеди време и простор,

а се постигнува ефикасен третман во смисла на отстранување на различни

материи кои се непожелни во водата.

3. Јонска размена

3.1.Структура и особини на јонските изменувачи

Јонските изменувачи претставуваат материјали кои реверзно ги

менуваат јоните кои ги содржат во својот состав, со јони од растворот во кои

се наоѓаат. Секој јонски изменувач се состои од два дела: матрица и

функционални групи кои се способни да фршат јонска измена. Матрицата на

јонскиот изменувач не учествува директно во процесот на јонска измена.

Според природата на матрицата јонските изменувачи се делат на два дела и

тоа органски и неоргански јонски изменувачи. Во зависност пак од тоа кој е

составот на подвижните јони јонските изменувачи се делат на пет групи и тоа:

катјонски кои се способни да заменуваат катјони и тие во себе содржат кисели

функционални групи. Анјонски изменувачи кои се способни да заменуваат

анјони и во себе содржат базни функционални групи. Амфотерни јонски

изменувачи се оние јонски изменувачи кои во себе содржат и базни и кисели

функционални групи и кои се способни да заменуваат и катјони и анјони. Потоа

имаме и електроизменувачи или редокс јонски изменувачи кои покрај јонската

измена учествуваат во оксидо-редукциски реакции. Постојат и селективни

јонски изменувачи кои вршат замена само на одреден тип на јони.

Јонските изменувачи кои содржат само еден тип на функционална група се

викат монофункционални јонски изменувачи. Полифункционални јонски

изменувачи се викаат оние кои во својот состав вклучуваат повеке од една

функционална група.

3.2.Стабилност на јонските изменувачи

Термичката и хемиската стабилност на органските јонски изменувачи

зависи од типот на матрицата, степенот на вмреженост и типот на

функционалните групи. Сулфитираните фенолформалдехидни јонски

изменувачи се помалку стабилни при загревање во споредба со силно

киселиот стиренвинилбензен. Преведувањето на јонскиот изменувач од кисел

облик во облик на сол ја зголемува термичката стабилност. Термичката

стабилност на слабо базните анјонски изменувачи е поголема од онаа на силно

базните смоли. Во присуство на раствори на силни киселини или бази при

покачлена температура може да дојде до хидролиза на функционалните групи

и јонскиот изменувач да ја загуби способноста за јонска измена.

Термичката стабилност на неорганските јонски изменувачи ги задоволува

потребите, но при сушење на некои изменувачи термичката стабилност опаѓа

поради процесите на прекристализација или кондензација на функционалните

групи.

Најважно за хемиската стабилност на јонските изменувачи е нивната отпорност

кон оксидациони средства. Така на пример смолите со помала содржина на

дивинилбензен полесно се разложуваат под дејство на оксиданси. Силно

базните анјонски изменувачи се посебно осетливи на водороден-пероксид.

3.3.Примена на јонската измена

Најголема примена јонската измена има во областа на деминерализација

на водата. Деминерализацијата на водата е од голема важност за многу

технички дисциплини бидејки таа е од голема важност при технолошките

процеси. Во денешно време јонската измена е рамномерна со реверзибилната

осмоза како и со процесите на електролиза и дестилација. Јонската измена

дава добар квалитет на водата и погодно е тоа што можат да се конструираат

јонски изменувачи само за одреден тип на јонска измена во зависност од

потребите на производството. При тоа постои и широк спектар на јонски

изменувачи вклучително и такви кои можат да се регенерираат и 100%. При

примена на јонската измена како процес за омекнување на вода, погодно е тоа

што не е потребна некоја посебна подготовка на минерализираната вода како

што е случај со мембранската измена. Со помош на јонската измена можат да

се отстранат и голем број на метали од водата како што се силициумот,

алуминиумот, железото итн. Системите во кои се врши омекнување на водата

може да се состојат од две колони со јонски изменувач. Во едната колона може

да има слој од силно кисел јонски изменувач, а во другата слабо базен јонски

изменувач. Ваков тип на јонски изменувач е даден на Слика 3.

Слика 3. Двоколонски јонски изменувач

Кај ваквиот тип изменувачи водата прво поминува низ катјонскиот изменувач

означен со број 1 на Слика 3, потоа оди во колоната 2 каде има анјонски

изменувач и на крајот се собира мека вода во собирникот 5. Покрај тоа што

катјонските и анјонските изменувачи може да се сместат во две посебни колони

тие може да бидат и во една колона но добро измешани.

4. Мембрански технологии

Јонска маса

Двоколонски јонски изменувач

Двоколонски јонски изменувач

Јонски изменувач

пермеат концентрат

4.1. Реверзна осмоза

Реверзната осмоза е мембрански процес при кој се отстрануваат јони

(94-99%) како и материи со органско потекло (100%). Затоа RO се применува

кај одсолувањето на морската и соленикава вода, за производство на процесна

вода и за останатите процеси каде е потребно да се отстранат сите растворени

материи. Процесот на RO се случува при проаѓање на водата низ

полупропусна (semi permeable) мембрана, при што осмотскиот притисок

предизвикува оставање на солите (концентрат) на едната, а поминување на

чистата вода (пермеат) на другата страна.

4.2. Нано филтрација

Нано филтрацијата е технологија која е во подем во изминатите неколку

години. Денес нано филтрацијата најчесто се применува во процесите на

третирање на водата за пиење, како што е омекнување, отстранување на боја,

како и отстранување на микро загадувања. Во текот на индустрискиот процес,

нано филтрацијата се користи за отстранување на специфични компоненти,

како што е отстранување на бојата. Со проаѓање на водата низ мембраната се

врши сепарација.Таквата техника зачестено се користи за отстранување на

органски супстанции, како што се микро полутантни и мултивалентни јони.

Мембраните за нано филтрацијата се модерирани за ретенција на унивалентни

соли.

мембрана влез

скид основа

високопритисна пумпа

Други апликации на нано филтрацијата се:

Отстранување на пестициди од подземните води

Отстранување на тешки метали од отпадните води

Рециркулација на отпадните води во перални

Омекнување на водата

Отстранување на нитрати

4.3. Електро дејонизација

EDI е најнова и најмодерна техника која ја користи електродејонизациската

постапка за завршна обработка на водата до степен на прочистување од

<1μS/cm. Уредот се состои од одреден број модули зависно од потребниот

капацитет за обработка на водата. Еден модул има капацитет од 0,2 - 4,5 m3/h,

а со составување на одреден број модули го добиваме потребниот капацитет

на EDI уредот.

4.3.1.Начин на работа

EDI на својата електрода создава поле со позитивни набиени јони и поле со

негативно набиени јони. Кога водата, која во себе содржи катјони и анјони

поминува низ коморите набиени со позитивни јони, започнува процесот на

привлекување на негативните јони од водата и обратно, кај негативните јони.

На тој начин доаѓа до ослободување на катјонски и анјонски јони од водата која

сакаме да ја прочистиме и така прочистена „ПЕРМЕАТ“ оди во резервоарот за

„деминерализирана“ вода, додека водата оптеретена со концентрирани јони

„КОНЦЕНТРАТ“ оди во отпадниот канал. За поголема ефикасност на уредот,

дел од концентратот и дополнителните јони на натриум од растворот на солите

уште еднаш се враќаат во процесот на ќелиите и со тоа се пречистува дел од

водата на концентратот. На овој начин, водата која веќе сме ја пред-третирале

со јонскиот омекнувач и со реверзната осмоза финално ја „пегламе“ на висок

степен прочистеност со исклучително ниски загуби (максимално до 5%).

5. Дезинфекција на водата

5.1. Гасен хлор

Веќе десетици години наназад, гасниот хлор е доминантна хемикалија за

дезинфекција на водата за пиење. Како финансиски најисплатлив

дезинфициенс се испорачува во гасовита или течна состојба спакуван во

цилиндри или контејнери. Вакуумските дозатори на гас V10k, како и останатите

модели, освен својата најраспространета примена за дозирање на хлорот во

водоснабдувањето, исто така може да се користат и за дозирање на јаглероден

диоксид (CO2), за намалување на pH, како и за стабилизација на тврдоста на

водата за пиење. Вакуумските дозатори се истотака погодни за дозирање на

сулфур диоксид (SO2) за дехлорирање, како и за примена на амонијакот (NH3).

5.2. Хлор диоксид

При дезинфекција на водата за пиење како алтернатива на гасниот хлор,

најчесто се употребува хлор диоксидот. Хлор диоксидот е силен дезинфициенс

и е извонреден при отстранување на мирисот од водата. Хемикалијата има

значително повисок оксидациски потенцијал од хлорот и може да ги уништи

органските супстанции, вируси и спори кои остануваат недопрени по контакт со

хлорот. И нешто што е многу важно е што користењето на хлор диоксид не

резултира со формирање на трихилометан или AOX. Со своето дејство хлор

диоксидот оксидира и редуцира непријатни неутрални компоненти или

супстанции со непријатен мирис, како што се феноли, алги и нивни производи

произлезени од нивното распаѓање.

5.3. UV Зрачење

UV дезинфекцијата е најчест облик на дезинфекција со различни

апликации. Предностите кои UV ги има над конкурентните уреди за

дезинфекција : не го менува нити влошува вкусот, мирисот, бојата, не ја менува

pH на водата; не се потребни хемикалии, едноставен е за инсталација и

ракување, нема потреба од континуиран надзор, трошоците на работа се многу

ниски во споредба со конкурентните уреди.

5.4. Озон

Во различните подрачја на примена, озонот обезбедува ефикасност и

грижа за околната средина започнувајќи со третманот на водата. Иако секогаш

е предмет на натпревар со други оксидациски и дезинфекциски методи,

генераторот на озон секогаш постигнува позитивни бодови со својата

економичност. Различните примени на озонот, дури и 24 часови дневно, ја

наметнуваат високата сигурност и надежност на уредите.

Озонер

6. Одсолување на водата

Еден кубен километар морска вода содржи околу 40 милиони минерали,

вкупно растворени тврди материи (TDS) -катјони: калциум, магнезиум, натриум

и калиум, како и анјони: карбонати, бикарбонати, хлориди, сулфати и нитрати -

кои ја зголемуваат електричната проводливост на водата и корозијата, и

даваат неприфатлив вкус. (прифатливоста на одредена вода за пиење се

одредува според нивото на вкупно растворени тврди материи во водата).

Содржина на вода:

МОРСКА ВОДА (од 35000 - 45000 ppm NaCl)

СОЛЕНИКАВА ВОДА (од 3500 - 15000 ppm NaCl)

6.1. Процес на мембранскао одсолување на

При раздвојување на две течности со различна концентрација (на пр.

чиста вода без соли и раствори на соли) низ полупропусната мембрана, се

пропушта растворачот (водата), а не се пропуштаат растопените минерали.

Тогаш низ таа мембрана поминува само чиста вода во растворот од сол. На тој

начин растворот на сол се разредува, а волуменот на растворот се зголемува

со што и неговото ниво се подига над нивото на чистата вода. Поради тоа

доаѓа до разлика во притисоците, што го нарекуваме осмотски притисок.

7. "RE-USE" Поврат на водата

водата

RE-USE водата од постројката се користи за различни намени,како што се:

наводнување на зелените површини

вода за авто перални

санитарна вода

напојна вода за разладни кули

технолошка вода

Слика 4. Water RE-USE програма

7.1. Отпадни води

Од ден на ден се повеќе се зголемува проблематиката со отпадните

води, како од индустриските процеси така и од постоечките комунални

инфраструктури.

CWG групацијата помага во решавање на проблемот со третманот и

искористувањето на отпадните води. Ниски оперативни трошоци, едноставност

и употребливост се главните насоки кои резултираат со квалитетна и успешна

обработка на отпадните води.

Квалитетот на водата која се испушта во околината континуирано се менува.

како и количината на загаденост која ја оптоварува околината. Затоа заеднички

можеме да осигураме подобра иднина и да ја оставиме околната средина

чиста.

Слика 6. Обем на третманот на отпадни води

7.2. Работни операции на MBR технологија

MBR технологијата е комбинација на два базни процеси: биолошка

деградација и мембранска сепарација-споени во единствен процес каде

суспендираните материи и микроорганизми, кои се одговорни за деградацијата

се сепарираат од третираната вода преку мембрански процес.

Инфлуентот кој влегува во биореакторот доаѓа во контакт со биомасата, а

потоа таа мешавина со пумпа се дистрибуира во мембрански модул, каде се

филтрира. Пермеатот кој излегува се испушта од системот (реципиент, re-use,

повторно во процесот) додека комплетната биомаса повторно се враќа во

биореакторот. Вишокот на активна тиња се извлекува од процесот за да се

одржува констатно староста на тињата, и затоа мембранските модули

повремено се чистат со повратно перење и хемиско промивање.

Слика 7. Работни операции на MBR технологијата

Заклучок

Водата како најважен и најпотребен дел од работата на сите

производни, индустриски процеси и активности е подложен на промени и

проблеми поради контаминација, а снабдувањето со вода е клучно и

неопходно за квалитетна и непречена работа на постројките.

Било од каде да доаѓа, да ја земаме, водата, дали ке биде од бунари

реки, езера, мориња итн. неопходно е таа да помине низ низа на процеси,

филтри, преработки итн. Знаеме дека како првобитна најдената вода не

можеме да ја користиме за секаква потреба. Во зависност од потребите пр. за

домакинства, за пиење, за наводнување, за индустрија, водата не е иста.

Поради тоа во кој сектор и за што ни е потребна водата поминува преку низа на

процеси како разни прочистителни станици, филтрации, мембрански

технологии, одсолување, јонизација и тн. Како таква водата е подготвена за

употреба и користење во зависност од потребите и намената.

Користена литература

1. Clean water group (CWG general catalogue_mk).Системи за третман на вода

(Water treatment systems). Преземено на 02 Март 2011 год. www.cwg.hr

2. Александар Пиперевски, Јонска измена (Семинарска работа – Биохемиски

процеси на преработка) - Штип, февруари, 2011

3. H.K. Group of corporation. Total water manaдement for industrial water

conservation. At hotel Holiday Inn , Al Khobar. – 06 Декември 2006 год.