Preparación de agua potable

El problema del agua potable y su solución está en las tareas principales de la humanidad. Pero no está resuelto y no hay requisitos previos para que sea posible resolverlo en los próximos años, utilizando tecnologías tradicionales. Resulta que solo un sistema de filtro con una capacidad de 4 millones de m3 ocupa 20 mil m2, y el volumen de los sedimentadores es de 0,5 millones de m3. El sistema está destinado únicamente para la eliminación de impurezas mecánicas y desinfección. Si el agua inicial contiene sales solubles, por ejemplo, metales pesados, fósforo o arsénico, su tamaño y costo aumentarán de 2 a 3 veces. Al mismo tiempo, la profundidad de purificación se reduce aún más. Los estándares para el agua potable son bastante estrictos (tabla 1), pero, desafortunadamente, están lejos de cumplirse, especialmente en lugares remotos. Allí, el agua se toma, como hace siglos, de un río, lago o incluso de un estanque y se consume sin purificación.

Se han descrito miles de tecnologías de tratamiento de agua potable. Todos ellos tienen una desventaja común: los procesos físico-químicos en ellos proceden de acuerdo con el método de difusión de transferencia de sustancias. Es por eso que los intentos de llevar a cabo el desarrollo más amplio de plantas de tratamiento de aguas residuales no traerán éxito, ya que se requerirán gastos de capital colosales.

                   Requisitos para la calidad del agua potable. GOST 2874-82 [129]

 
Nombre de parámetros Unidad de medida Indicadores cuantitativos
Microbiológicos: – número de microorganismos –  número de bacterias del grupo de varillas intestinales (índice de coli) en 1 ml en 1 l de agua no más de 100 no más de 3

 

 
Toxicológicos:    
– aluminio residual mg / l no más de 0,5
– berilio mg / l no más de 0,0002
– molibdeno mg / l no más de 0,25
– arsénico mg / l no más de 0,05
– nitratos mg / l no más de 45,0
– poliacrilamida residual mg / l no más de 2,0
– plomo mg / l не более 0,03
– selenio mg / l не более 0,001
– estroncio mg / l no más de 7,0
–       flúor para las regiones climáticas I y II. mg / l no más de 1,5
regiones climáticas III mg / l no más de 1,2
regiones climáticas IV mg / l no más de 0,7
Organolépticos:    
Aroma a 200ºС y cuando se calienta a 600ºС grado no más de 2,0
– sabor a 200ºС grado no más de 2,0
– color grado no más de 20,0
– turbidez de escala estándar mg / l no más de 1,5
Químicos (que afecta las propiedades organolépticas del agua):    
– índice de hidrógeno рН 6,0-9,0
– hierro mg / l no más de 0,3
– dureza total mg / eq no más de 7,0
– manganeso mg / l no más de 0,1
– cobre mg / l no más de 1,0
– pirofosfatos residuales mg / l no más de 3,5
– sulfatos mg / l no más de 500
– residuo seco mg / l no más de 1000
– cloruros mg / l no más de 350
–  cinc mg / l no más de 5,0
  Los aparatos AVS son capaces de llevar a cabo el modo cinético en las áreas de trabajo cuando se implementan diversas tecnologías. Al mismo tiempo, se encuentran velocidades muy grandes de los procesos tecnológicos más diversos con gastos de materiales y energía mucho más bajos. Los procesos químicos permanecen casi sin cambios, pero algunos fenómenos físicos sufren cambios y son muy notables. El uso de los fenómenos descritos anteriormente nos permitió crear una línea tecnológica I para purificar el agua potable. La figura muestra el esquema de la línea tecnológica con una capacidad de 200 – 600 m3 / día. Si es necesario, la salida de agua purificada se puede aumentar usando AVS con más potencia o aumentando su número. Esto requerirá un aumento en el volumen de sedimentadores. Hay líneas para suministrar agua purificada al sistema de calefacción y para las calderas. Dependiendo de la calidad del agua inicial y de los requisitos de pureza, de acuerdo con los estándares, pueden participar hidrociclones (sedimentadores), FPZ o ambos sistemas. En el área de trabajo de AVS, el agua y las impurezas que contiene están afectadas simultáneamente por ondas de choque de alta potencia, fenómenos de cavitación y ultrasonidos. Los aditivos utilizados (cal en forma de Са(ОН)2, sulfuros de hierro РеS04 y otros) se descomponen muy rápidamente en iones y reaccionan con las impurezas, formando compuestos insolubles en forma de hidróxidos metálicos. Además, el agua bajo la influencia de estos y otros factores se descompone en iones H + y OH ‘, que a su vez reaccionan para formar hidróxidos y otros compuestos. La presencia de altas concentraciones de iones negativos en el agua conduce a la muerte de la microflora, los helmintos y sus huevos. Por lo tanto, la adición de cloro o completamente se elimina o se reduce por varias veces. La reducción de la dureza de carbonatos y no carbonatos se logra al agregar cal o gases de combustión, más precisamente su componente activo, CO. Cuando en el agua hay grasas o productos del petróleo, se forma un jabón de calcio insoluble, que precipita rápidamente. La productividad de purificación depende de la velocidad de separación de la suspensión en agua y lodos. El procesamiento de la suspensión en el área de trabajo de AVS resulta en la sedimentación acelerada (por un factor de 2 a 5) de la fase sólida, independientemente de si se formó a partir de una solución o se introdujo desde el exterior. Este fenómeno se debe al hecho (ver más arriba) de que las partículas sólidas adquieren nuevas propiedades: pierden la «nube» de iones H + y OH ‘de las fuerzas de Van der Waals y se bajan mucho más rápido. En este caso, las leyes de Stokes ya no se aplican. Además, se elimina la solvatación.   La alta eficiencia de la purificación de agua usando AVS da razones para usarla en otra versión. La mayoría de las ciudades ya tienen agua potable y sistemas de tratamiento de aguas residuales. Pero no siempre son suficiente efectivos. Dado que los primeros no ocupan grandes áreas y no requieren edificios industriales (son prácticamente móviles), es recomendable usarlos al final del proceso para un tratamiento adicional, es decir, para llevar la composición del agua a los estándares de concentraciones máximas permitidas. Esto es especialmente importante en el caso de epidemias o epizootias. Cambios en la composición del agua después de tratamiento en AVS
  Tipo de tratamiento Características de agua
color рН dureza, mg. eq/l Ре total, mg/l Мp, mg/l
1. Agua inicial Marrón (color del té) 6,5 2-3 1,4 1,5
2. Tratamiento en AVS, sin aditivos Transparente 6,6 2-3 0,5 0,5
3. Tratamiento en AVS, aditivo de cal Turbidez 7,5-8,5 4-5 no encontrado no encontrado
4. Tratamiento en AVS con aditivo de cal. Filtración a través de la arena del río sin sedimentación. Transparente 7,4-8,5 4-5 no encontrado no encontrado
En lugar de la filtración, se puede utilizar la sedimentación. Para proporcionar a un pueblo con una población de 1000 personas, 2 aparatos son suficientes, de los cuales uno es de repuesto. La línea tecnológica funciona de la siguiente manera. Se determina la composición real del agua, se determina el modo de tratamiento. Leche de cal, soluciones de soda y sulfito de hierro (si hay cromo 6 valente) se utilizan como aditivos. 1 opcion Encienda las bombas al mismo tiempo, suministra agua desde el tanque y aditivos desde los tanques. Después del tratamiento, los carbonatos de calcio, magnesio, hidróxido de magnesio, cromo, zinc, cobre y otros metales, jabón de calcio, se caen de la solución. La suspensión se bombea a un hidrociclón (tanque de sedimentación), en el que la mayor parte de la fase sólida se separa y se alimenta como lodo al receptor. Luego el agua se ingresa a la FPZ, donde se lleva a cabo la purificación final. En la línea considerada, el agua se puede pasar simultáneamente a través de una o dos zonas de transición de fase (dependiendo del volumen de agua que pasa). A una velocidad del agua de aproximadamente 5 m / h, el tiempo de operación continua de un FPZ es de 40-50 horas, después de lo cual el flujo de agua se cambia al segundo par de filtros. Usando una bomba, los filtros usados se enjuagan con agua purificada o con agua inicia durante 10 minutos. Cuando esto se logra, casi el 100% recupera la actividad de la FPZ. Dada la alta resistencia química del poliestireno contra los efectos de los ácidos y del agua, el tiempo de funcionamiento de la boquilla se calcula por años. Las partículas lavadas en forma de lodo se vierten en un colector de lodo, que tiene un contenedor reemplazable. El agua purificada ingresa al colector, desde donde se envía para una «revitalización» biológica o para una purificación adicional de las calderas.

2 opcion

La leche de cal y el dióxido de carbono (o gases de combustión) se utilizan como aditivos. La principal diferencia de esta opción es el reemplazo de la soda cara con gases de combustión, es que son productos de desecho. Los gases se alimentan en el área de trabajo con un ventilador. En el área de trabajo de AVS, el dióxido de carbono reacciona con los componentes de agua, carbonato y no carbonato del sistema y los convierte parcialmente a un estado insoluble, lo que reduce la dureza del agua. Los aditivos de cal y aluminio desempeñan la misma función que en la Opción I. La diferencia es que, en contacto con el agua, el vapor de agua contenido en los gases de combustión se condensa, diluyendo el agua inicial. Cabe señalar que la cantidad de vapor de agua en los gases de combustión es bastante significativa: C02 – 9.45%; H2O – 18.9%; TM, – 71.65%. Podemos suponer que la condensación de vapor de agua estará casi completa. A 1 m3 de humo, el aumento de agua será de 0.15 m3. Como resultado, se descarga nitrógeno casi puro a la atmósfera, es decir, el proceso es altamente respetuoso con el medio ambiente.

Puede ser necesario en el proceso inverso, en la saturación de agua natural con calcio y magnesio. Los preparativos y dosificación necesarios se vierten en los tanques y se dispensan, pero se dispensan en la corriente de agua que entra en el AVS. A esto le sigue la eliminación de partículas en hidrociclones y filtros. Si el agua está libre de impurezas, no se requiere la purificación.

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