|
§ 132. Удаление из воды растворенных газов
Чаще всего в процессе водоподготовки требуется удаление
углекислоты, кислорода п сероводорода. Все три газа относятся к
коррозийно-агрессивным газам, обусловливающим или усиливающим процессы
коррозии металлов. Углекислота, кроме того, агрессивна по отношению к бетону.
Свойство этих газов обусловливать и усиливать коррозийные процессы, а также
неприятный запах, который сообщает воде сероводород, во многих случаях
вызывают необходимость наиболее полного удаления их из воды.
Комплекс мероприятий, связанных с удалением из воды
растворенных в ней газов, называется дегазацией воды.
Применяются химические и физические методы дегазаций
воды.
Сущность первых заключается в использовании определенных
реагентов, которые связывают растворенные в воде газы. Например, обескислороживание
воды может быть достигнуто путем введения в нее сульфита натрия, сернистого
газа или гидразина. Сульфит натрия при введении его в воду окисляется
растворенным в воде кислородом до сульфата натрия:
2Na2SO3 + О2 -> 2Na2SO4.
В случае применения сернистого газа образуется сернистая
кислота:
SO2 -f Н2О -»- H2SO3,
которая кислородом, растворенным в воде,
окисляется до серной кислоты:
2H2SO3-f O2-*-2H2SO4.
Химическим реагентом, при помощи которого
удается достичь
практически полного обескислороживания воды,
является гидразин.
При введении его в воду происходит связывание кислорода и
выделение инертного азота:
N2H4 + O2->-2H2O-f-N2.
Последний химический способ обескислороживания воды
является наиболее совершенным, но вместе с тем и наиболее дорогим ввиду
высокой стоимости гидразина. Поэтому этот способ применения в основном для
окончательного удаления кислорода из воды после физических методов ее обескислороживания.
Примером химического метода удаления из воды сероводорода
может служить обработка воды хлором:
а) с окислением до серы:
HJS + C12-»-S + 2HC1;
б) с окислением до сульфатов:
H2S + 4С12 + 4Н2О -> H2SO4 + 8HC1
Эти реакции (так же как промежуточные реакции образования тиосуль-фатов
и сульфитов) протекают параллельно в определенных соотношениях, зависящих в
первую очередь от дозы хлора и рН воды. Химическим методам газоудаления
свойственны следующие недостатки: а) необходимость применения реагентов,
усложняющих и удорожающих процесс обработки воды; б) возможность ухудшения
качества воды при нарушении дозировки реагентов. Вследствие этого химические
методы газоудаления применяются значительно реже физических.
Физические методы удаления из воды растворенных газов
могут осуществляться двумя способами: 1) вода, содержащая удаляемый газ,
приводится в соприкосновение с воздухом, если парциальное давление удаляемого
газа в воздухе близко к нулю; 2) создаются условия, прл которых растворимость
газа в воде становится близкой к нулю.
При помощи первого способа, т. е. при помощи аэрации воды,
обычно удаляются свободная углекислота и сероводород, поскольку парциальное
давление этих газов в атмосферном воздухе близко к нулю.
Ко второму способу обычно приходится прибегать при обескислороживании
воды, так как при значительном парциальном давлении кислорода в атмосферном
воздухе аэрацией воды кислород из нее удалить нельзя. Для удаления из воды
кислорода ее доводят до кипения, при котором растворимость всех газов в воде
падает до нуля. Вода доводится до кипения либо ее нагреванием (термические
деаэраторы), либо путем понижения давления до такого значения, при котором
вода кипит при данной ее температуре (вакуумные дегазаторы).
Удаление из воды растворенных газов в процессе водоподготовкп
осуществляется на дегазаторах различных типов, которые по их конструктивному
устройству, характеру движения воды и воздуха и по обстановке, в которой
осуществляется процесс дегазации, можно классифицировать следующим образом:
1) пленочные дегазаторы, представляющие собой
колонны, загру
женные той или иной насадкой (деревянной, кольцами Рашига
и др.),
по которой вода стекает тонкой пленкой. Насадка служит для
создания
развитой поверхности соприкосновения воды и воздуха,
нагнетаемого
вентилятором навстречу потоку воды;
2) барботажные дегазаторы, в которых через слой
медленно движу
щейся воды продувается сжатый воздух;
3) вакуумные дегазаторы, где при помощи
специальных устройств
(вакуум-насосов или водоструйных эжекторов) создается
такое давле
ние, при котором вода кипит при данной температуре.
В технике водообработки в основном применяется пленочные
дегазаторы и для обескислороживания воды вакуумные (или термические). Барботажные
дегазаторы применяются в виде исключения из-за сравнительно высокой
эксплуатационной стоимости (расхода электроэнергии на компрессию воздуха).
При проектировании дегазаторов должны быть определены
следующие величины: площадь поперечного сечения дегазатора, необходимый
расход воздуха, площадь поверхности насадки, требуемая для достижения
заданного эффекта дегазации.
Площадь поперечного сечения дегазаторов должна
определяться по допустимой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды,
приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора. При глубоком
удалении из воды углекислоты (до 2—3 мг/л) на дегазаторах, загруженных
кольцами Рашига (25X25X3 мм), допустимая плотность орошения насадки 60 м3/(м2«ч),
удельный расход воздуха 15 м3/м3; на дегазаторах, загруженных деревянной
насадкой из досок, соответственно 40 м3/(м2«ч) и 20 м3/м3; при обескислороживании
воды на вакуумных дегазаторах допустимая плотность орошения насадки 5 м3/(м2«ч).
Требуемая площадь поверхности насадок, загружаемых в
дегазатор, определяется по формуле, приведенной в § 131. Там же указаны
методы определения остальных величин, входящих в эту формулу. Значения К
находятся для каждого типа дегазаторов по соответствующим графикам1.
|
