Способы хлорирования воды

Наиболее распространенными на практике способами хлорирования являются:

1. Хлорирование с помощью жидкого хлора.

2. Использование хлорной извести, получаемой воздействием газообразного хлора на гашеную известь. Этот способ обладает рядом недостатков:

а) содержание активного хлора в хлорной извести обычно не выше 35%;

б) недостаточная стойкость при хранении.

Поэтому хлорную известь применяют для обеззараживания воды только на малых водопроводах.

3. Обеззараживание гипохлоритом натрия (NaClO).

Гипохлорит натрия получают путем электролиза раствора поваренной соли в специальных электролизерах. При электролизе на аноде происходит разряд ионов хлора, на катоде выделяется водород и образуется щелочь, диффундирующая к аноду и образующая с хлором гипохлорит натрия:

Cl₂ + 2OH^-  Cl^- + OCl^- +H₂O

Гипохлорит натрия получают из естественных хлоридных растворов – подземных минерализованных вод, либо из искусственных растворов поваренной соли.

Электролизеры выпускаются промышленностью (ЭОВ-25 – производительность до 1 кг активного хлора в час), экспериментальные непроточные электролизеры (типа ЭН) разработаны на производительность по хлору до 4 кг/ч. Расход электроэнергии здесь довольно большой – 7-12 кВт-ч на 1 кг активного хлора. Поэтому этот метод обеззараживания применяют для малых водопроводных станций и в тех случаях, когда станция расположена далеко от заводов по производству хлора. Сейчас много фирм предлагают разнообразные конструкции электролизеров для получения гипохлорита натрия.

С хема электролизной установки показана на рис. 16.3.

Наиболее распространенным является хлорирование жидким хлором, которое подробно рассматривается ниже.

16. 2.4. Хлорное хозяйство

В хлорном хозяйстве водопроводов выполняются следующие технологические операции:

1. Доставка жидкого хлора.

2. Хранение.

3. Транспорт хлора.

4. Испарение жидкого хлора в газообразный.

5. Очистка хлора от примесей.

6. Дозирование и растворение газообразного хлора в воде.

7. Транспортирование хлорной воды к местам ввода.

Жидкий хлор доставляется в следующей таре:

а) баллоны

б) контейнеры

в) цистерны (танки).

Баллоны имеют емкость от 20 до 50 л, они рассчитаны на давление до 10 Мпа (100 кгс/см²). Перевозка баллонов осуществляется в крытых железнодорожных вагонах по 250 шт. в каждом. Баллоны применяют для средних и малых станций при потребности в хлоре до 5 кг/ч.

При большей потребности используют контейнеры. Применяемые в настоящее время контейнеры рассчитаны на рабочее давление 1,5 Мпа (15 кгс/см²), их емкость (по хлору) – от 500 до 1250 кг. В одном железнодорожном вагоне перевозят 39 контейнеров (в вертикальном положении). Контейнеры применяют при производительности по хлору до 100 кг/ч. При большей производительности станции применяют цистерны, рассчитанные на давление 1,5 Мпа и вмещающие до 48 т жидкого хлора. На железнодорожной станции хлор переливают в стационарные танки вместимостью до 50 т.

Хранение жидкого хлора осуществляется в базисных и расходных складах.

Базисные склады проектируют тогда, когда необходимо хранить хлор на каком-либо объекте в количестве, превышающем 30 суточную потребность. Базисные склады снабжают хлором расходные склады водопроводных, а также канализационных сооружений города или района. Хлор здесь хранится в баллонах, контейнерах ил в танках. На этих складах разрешается разлив хлора в более мелкую тару.

Расходные склады располагаются на территории очистной станции и обслуживают только эту станцию. Перелив хлора в мелкую тару здесь запрещен.

Расходные склады хлора на площадках очистных сооружений располагают с разрывом 30 м от производственных зданий и водоемов и 300 м от жилых и общественных зданий.

Существующими типовыми проектами предусмотрено совмещение расходного склада с хлораторной в одном здании.

Транспорт хлора осуществляют в жидком или газообразном виде. Жидкий хлор транспортируют под избыточным давлением, а газообразный – под вакуумом. Для транспортировки жидкого хлора к таре, из которой его переливают, подводят осушенный сжатый воздух.

Трубопроводы для хлора выполняют из бесшовных труб из углеродистой стали рабочим давлением 1,6 Мпа (16 кгс/см²), испытательное давление – 2,3 МПа.

Испарение жидкого хлора производят в баллонах, бачках или специальных испарителях. Съем газообразного хлора – без искусственного подогрева при t=16 ⁰С составляет

• с одного баллона – 0,5 – 0,7 кг/ч,

• с бочки (контейнера) – 3 кг/ч на 1 м² поверхности.

Съем хлора без подогрева может быть увеличен, однако при этом возможно поступление вместе с газом капелек жидкого хлора, которые могут скапливаться в отдельных участках газопровода, что приводит к его замораживанию.

Чтобы увеличить съем хлора, применяют обогрев баллонов водой с температурой до 30⁰С (съем с баллона в этом случае – 3 кг/ч), либо специальные змеевиковые испарители. Такие испарители применяют в типовых проектах хлораторных при производительности 30 кг/ч и более. Иногда вместо змеевиковых применяют емкие испарители с электроподогревом.

Хлор – газ должен быть очищен от загрязнений – посторонних примесей и капель жидкого хлора. Грубая очистка производится в грязеуловителях, а тонкая – в фильтрах.

Схема хлораторной установки представлена на рис.16 .4.

Дозирование и растворение хлора производится в дозаторах, которые делятся на напорные и вакуумные. Напорные хлораторы опасны в работе, так как возможна утечка хлор-газа в атмосферу. значительно надежней в этом отношении вакуумные хлораторы.

С хема вакуумного хлоратора представлена на рис.16.5.

Предохранительный клапан 6 предназначен для предотвращения попадания воды в газовую часть хлоратора. Эжекторы 8 изготовляют обычно из пластмассы либо из металла, футерованного пластмассой. Напор на выходе их эжектора зависит от давления рабочей воды (в трубопроводе 10): при напоре 30-40 м напор на выходе их эжектора – 1-2 м.

Хлораторы объединяют функции смесителя и дозатора. Промышленность выпускает хлораторы разных конструкций – ЛОНИИ-100 и ХВ-11 (Херсонский приборостроительный завод), кроме того, не серийно выпускаются хлораторы ЛК (ПУВКХ г. Киева) и другие. Сейчас известно большое число конструкций разных хлораторов, предлагаемых отечественными и зарубежными фирмами.

Эжекторы являются узлом хлоратора или располагаются вблизи от него, поэтому из хлораторной в блок очистных сооружений может поступать только хлорная вода. Поскольку напор после эжектора невелик, его может не хватить для подачи хлорной воды из отдельно стоящей хлораторной в блок очистки. Из-за этого дозаторные приходится располагать в блоке, что усложняет его строительство. Поэтому на многих станциях аппаратуру для испарения и дозирования располагают в хлораторной, а эжектор – в блоке очистных сооружений; хлораторную и эжектор соединяют газопроводом (под вакуумом).

Иногда вместо вакуумных хлораторов применяют весовое дозирование (с автоматизацией системы хлорирования) либо комбинированное дозирование.

Хлораторы и трубопроводы должны проектироваться отдельно на каждую точку ввода хлора, что дает возможность автоматизировать процесс хлорирования.