Дозиране в системите за дезинфекция на питейни и отпадни води

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 5, 2011

Предварителното обработване на питейната вода и централизираното й доставяне до потребителите често е определяно като едно от големите постижения на миналия век. Осигуряване на предварително обработена питейна вода, в която са отстранени всички възможни болестотворни микроорганизми, се счита за един от факторите, предотвратяващи масовото разпространение на епидемии. Известно е обаче, че качеството на питейната вода е зависимо от източника, оборудването, евентуални аварии, природни бедствия и т. н. За да се предотврати попадането на болестотворни организми в доставяната питейна вода и да се гарантира съответствието й със санитарно-хигиенните норми, водата се подлага на предварително пречистване и дезинфекция.
Използвани методи за дезинфекция
За дезинфекция на питейната вода се използват основно физични и химични методи. Проучванията по отношение на използването на хлор и съмненията за влиянието му върху човешкия организъм провокират развитието на нехимичните методи, част от които все още са в процес на развитие. Тук се включват техники, използващи физични принципи за дезинфекция като UV радиация, ултразвук, ултрафилтрация, обратна осмоза, загряване, охлаждане и йонизиращо излъчване.
Химичните методи, от своя страна, зависят най-вече от избраните химични вещества с оксидиращи и биоцидни свойства. Те се използват за отстраняването на нежелани примеси във водата, за дезинфекция на питейната вода, за пречистване на отпадни или промишлени води. Сред най-широко използваните химични вещества са озонът, хлорът и някои от неговите съединения, калиевият перманганат и водородният пероксид. Озонът днес търпи някои критики по отношение на използването му за дезинфекция. Използва се за подобряване процеса на коагулация. Водородният пероксид, от своя страна, въпреки добрите му оксидиращи, дезинфектиращи и противогъбични свойства, не е широко използван.

Хлориране
Използването на хлор и някои от неговите производни се явява неразделна част от процеса на дезинфекция на питейни и отпадни води. В процеса на третиране на водата с хлор, хлорът се добавя под формата на елементарен хлор (газ), разтвор на натриев хипохлорит или сух калциев хипохлорит. Елементарният хлор при нормално налягане е токсичен, жълто-зелен газ, който се втечнява при високо налягане. Той е много ефективен при отстраняването на почти всички патогенни микробни организми и се счита за подходящ както за първична, така и за вторична дезинфекция. При използването на елементарен хлор, той обикновено се съхранява в цилиндър под течна форма. От цилиндъра през вентил, работещ при налягане по-ниско от атмосферното, хлорът се подава към дюза, намираща се в тръбата, по която тече водата. Тъй като водата се подава под високо налягане, през дюза на Вентури, се създава вакуум, който увлича хлора във водния поток. За да се гарантира ефективно отстраняване на патогенните организми, е необходимо след инжектирането на хлора да се осигури достатъчно смесване и време за контакт.
В използвания за дезинфекция разтвор на натриев хипохлорит, хлорът обикновено е от около 5 до към 15%. Негово предимство е по-лесната му поддръжка, но от друга страна той е силно корозионно агресивен. Също така, натриевият хипохлорит се разлага, поради което не се препоръчва съхраняването му повече от един месец. Мястото на което се съхранява, е необходимо да бъде сухо, тъмно и студено. Обикновено, преди да се подаде към водоснабдителна тръба, той се смесва с вода, след което чрез помпа се подава към тръбата, в точно определено количество.
Калциевият хипохлорит е бяло, твърдо вещество, съдържащо около 65% хлор и лесно разтворимо във вода. Използването му е свързано с известни трудности поради корозионната му агресивност и силната миризма. Добре е да се има предвид, че при взаимодействието му с органични материали като дърво, тъкани и петролни продукти може да генерира достатъчно топлина за предизвикване на пожар или експлозия. Подаването му към системата за дезинфекция може да е по същия начин, както натриевия хипохлорит, с предварително разтваряне във вода и последващо подаване посредством дозиращи помпи.

Дозиращите помпи
За да се осигури подаването на точното количество химични вещества, необходими както в процесите на дезинфекция на водата, така и в останалите процеси на третиране на водите като процесите на флукулация, коагулация, отстраняването на фосфати, често използвани са дозиращите помпи. Както е добре известно, дозирането е процес на пренос на точно определени дози течности (респективно химикали) и впръскването им в определени съдове или процеси. Сред причините дозиращите помпи да са предпочитаното решение е възможността лесно да се променя количеството на дозираните химични вещества в зависимост от условията на процеса. Те позволяват работа с широк кръг от корозионно активни или вискозни течности, както и с киселини, основи и разтворители. Разнообразните приложения определят и разнообразието от конструктивни решения и използвани материали. Често използвани материали за преносната част на дозиращите помпи са пластмасата, термопластичните полимери или неръждаемата стомана. За уплътнителните части на помпите се използват предимно EPDM, витон, тефлон и хипалон.
Особеното при тези помпи е, че те обединяват в един компактен уред трите отделни функции на процеса на дозиране - изпомпване, измерване и регулиране. От различните конструкции в практиката най-широко използвани са диафрагмените дозиращи помпи. Характерно за тях е отсъствието на утечки, което се дължи на факта, че диафрагмата служи за уплътнение между пренасяната течност и околната среда. Диафрагмените помпи имат два клапана - по един на смукателната и на нагнетателната страна. Принципът им на работа се състои в засмукване на определен обем течност през смукателния клапан, който при обратния ход на мембраната се нагнетява през изпускателния клапан към нагнетателния тръбопровод.
По отношение на основните характеристики е добре да се има предвид, че при дозиращите помпи по-важни характеристики се явяват максималният изходящ поток, максималното изходящо налягане, размерът на входа и на изхода на помпата. Специфична тяхна особеност е и фактът, че произвежданият напор не се създава еднократно, а постепенно и е с точно определена големина, достатъчна за преодоляване на контранапора. Дебитът обикновено се определя по два основни начина - опитно или емпирично.

Основни видове
Съществуват няколко основни вида дозиращи помпи. Сред тях са механично задвижваните диафрагмени дозиращи помпи, хидравлично задвижваните дозиращи помпи, буталните дозиращи помпи и перисталтичните. Често дозиращите помпи биват категоризирани спрямо задвижващото устройство. В този случай се различават соленоидни дозиращи помпи, помпи, задвижвани с двигател и такива задвижвани с въздух под налягане.
Соленоидните помпи днес са със сравнително ограничено приложение, което се дължи предимно на наличието на пулсации в напора и дебита на дозираното вещество. Основен елемент в конструкцията им се явява електрическа бобина.
При дозиращите помпи, задвижвани с двигател, в зависимост от вида на двигателя се различават следните видове помпи. Помпи с обикновен асинхронен двигател, при които двигателят работи с постоянни обороти, като развърта и спира при всеки отделен ход на помпата, съответно, при всяко засмукване и нагнетяване. Помпи със синхронен двигател, при които двигателят е електронно регулиран с постоянни обороти, като развърта и спира при всеки отделен ход на помпата. Цифрови дозиращи помпи, в конструкцията на които се използват два вида двигатели: стъпков с електронно регулиране и безколекторен постояннотоков двигател с електронно регулиране.
Към конструкциите дозиращи помпи се причисляват и обемните лобни помпи, използвани предимно за пренос на много вискозни течности, както и на течности, съдържащи твърди или абразивни частици.

Управление на дозирането
Използват се няколко начина за управление на дозирането - пропорционално дозиране; дозиране с обратна връзка; дозиране с партиди. Според направени проучвания, пропорционалното дозиране е най-широко прилагано в практиката.
Основно изискване при този начин на дозиране е дозиращата помпа да е свързана с разходомер. Пропорционалното дозиране, макар и широко разпространено, не е универсален метод. Например, то не се използва при системите за корекция на рН и дезинфекциращите системи. Характерно за тях е, че ефектът от дозирането се измерва със съответен датчик - сензор за рН след дозиране на киселина. В зависимост от измерената стойност се подава съответен сигнал към помпата. Подобен метод е познат като затворено-контурно дозиране с обратна връзка. В тези случаи дебитът на водата е приблизително постоянен. Съответно, дебитът на дозиращата помпа е пропорционален на разликата между очакваната (зададената) и реалната (измерената) концентрация на химикала. В приложения, в които дебитът на водата не е постоянен се използват и двата метода за управление - пропорционално и затворено-контурно.
Партидното дозиране се основава на подаването на импулс, след който се пропуска определена доза за даден период от време.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top