Качество воды, подаваемой из природных источников на объекты водоподготовки, по целому ряду показателей не соответствует требованиям для воды, используемой в системах питьевого и промышленного водоснабжения. В исходной воде, как правило, присутствуют разные загрязнения в виде органических примесей, микроорганизмов, солей кальция, магния и др.

Процесс подготовки воды заключается в изменении ее первоначального состава за счет применения комплекса современных методов очистки (физических, химических и биологических).

Основными этапами очистки являются:

• осветление,
• умягчение,
• удаление микроорганизмов,
• обессоливание.

Окончательный выбор используемых методов водоподготовки определяется с учетом качества исходной воды и её последующего целевого использования (питьевая, техническая и др.), возможности применения методов для конкретных условий, оценки предполагаемых эксплуатационных затрат, соответствия получаемого результата поставленным задачам.

Осветление воды

Первым этапом практически в любой системе подготовки воды является осветление, которое состоит в освобождении воды от взвешенных мелких частиц глины, коллоидных включений, окислов железа, бактерий и т.п. Для их удаления применяют механические фильтры разного конструктивного устройства.

Компактные фильтры в виде промывных или сменных картриджей целесообразно использовать, когда содержание взвешенных веществ в воде составляет не более 5,0 мг/л. В случае более высокого содержания, осветление воды производят фильтрованием через напорные фильтры. При этом в качестве фильтровального материала могут быть использованы кварцевый песок, антрацит и др. Взвесь, задержанная в таком фильтре, удаляется промывкой водой в обратном направлении.

Умягчение воды

Наиболее применяемым методом умягчения (устранение жесткости) воды для энергетической отрасли и систем теплоснабжения является метод натрий-катионирования. В основу метода положена способность ионообменных смол вступать в реакции, в ходе которых происходит обмен ионов натрия, входящих в состав смолы, на ионы магния и кальция обрабатываемой воды. После прохождения воды через слой специальной смолы, содержание ионов магния и кальция (придающих воде жесткость) уменьшается.

Основным показателем работоспособности фильтра является ионообменная емкость смолы. В случае снижения ионообменной емкости, для восстановления работы фильтра, выполняют обработку смолы 8-10% раствором хлорида натрия.

Повышенная жесткость воды может приводить к потерям тепловой энергии, а также преждевременному выходу из строя котлов и другого теплообменного оборудования, что обусловлено образованием накипи на их греющих поверхностях. Поэтому показатель жесткости воды, предназначенной для применения в качестве теплоносителя в системах теплоснабжения, является строго контролируемым.

Технология умягчения методом ионного обмена обеспечивает достижение соответствующего для объектов промышленности и энергетики качества воды.

Баромембранные методы

В настоящее время широко используются для обессоливания (деминерализации) воды в системах водоподготовки такие баромембранные методы как обратный осмос и ультрафильтрация.

Принцип действия этих методов заключается в том, что под влиянием внешнего давления молекулы воды (растворителя) и ионы отдельных солей, содержащихся в воде, проходят сквозь полупроницаемую мембрану, при этом остальные молекулы (ионы) задерживаются и не проходят через неё.

Одним из наиболее прогрессивных методов деминерализации является обратный осмос, который используется для воды, концентрация соли в которой не более 40 г/л. В результате его применения содержание ионов в воде уменьшается на 92–99%.

В свою очередь, ультрафильтрация применяется для удаления отдельных коллоидов, а также вирусов, угольной сажи и др. Метод ультрафильтрации чаще используется, когда необходимо разделить системы, в которых молекулярная масса воды намного меньше, чем у растворенных веществ.