Министерство образования Российской Федерации

Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Отчёт

по производственной практике.
Выполнил: студент 5 курса гр. 54-501

Курпеков С.Ф.
                          Начат: 8.06.2010г.

Окончен: 26.06.2010г.
Место прохождения практики:

Софт Трейд Эко ООО

Адрес:  Казань, ЯМАШЕВА,36
Отчёт проверил:

Руководитель практики:
Казань 2010

Содержание

                                                                                                      Стр.

Введение                                                                                        3

1. История развития системы очистки воды                                4

2. Механические фильтры насыпного типа                                  8

3. Умягчитель                                                                                12

4. Озонирование воды                                                                   14

5. Система обратного осмоса                                                       16

Вывод                                                                                            21

Приложение                                                                                  22



Введение
Я, Курпеков Семён Федорович студент 5 курса Казанского Государственного Архитектурно-Строительного Университета по специальности "Профессиональное обучения" с 8.06.2004 по 26.06.2004 прошёл производственную практику в фирме «Софт Трейд Эко»  система очистки воды, находящаяся по адресу ул. Казань, ЯМАШЕВА,36, и изучили следующее:

1. Технологическую схему фильтров

2. Режим работы основного и вспомогательного оборудования

3. Отдельные элементы очистки воды: насосы, механические фильтры, умягчительные фильтры, озонатор, осмотическую систему.

4. Принцип работы фильтров в отдельности,

5. Размещение основного и вспомогательного оборудования.

6. Схему обвязки фильтров, фотографии с объекта.

1. История развития системы очистки воды

История существования фильтров для воды стара как история использования воды человечеством.  По мере роста роли промышленности  и загрязнения источников воды, качество работы фильтров совершенствовалось.

Вода сильно страдала от цивилизаций на протяжении тысячелетий. Ведь мы целиком зависим от нее.  Ранние цивилизации были сгруппированы вокруг источников воды, вода послужила появлению сложных оседлых цивилизаций.  Вода также являлась стимулом и направляющей силой для развития кросс-культурных взаимоотношений.  Ранняя торговля полностью зависела от воды - для перевозки грузов и жизнеобеспечения людей и животных.

На протяжении веков, по мере развития технологии, люди постепенно все больше контролировали воду. Они учились транспортировать воду для засушливых почв, останавливать и менять русла рек. Постепенно вода стала частью политики. Бывший вице-президент Всемирного банка Исмаил Серагельдин заявил в 2000 году относительно конфликтов на Ближнем Востоке, что большую роль в этих войнах играла нефть, в будущем же войны будут вестись за воду.

В современную эпоху проблемы качества воды очень актуальны. На протяжении многих лет ученые обнаруживали  все больше и больше загрязняющих веществ в источниках пресной воды, и эти же ученые отметили тесную взаимосвязь между питьевой водой и многими важными проблемами в области здравоохранения.

Одному из вариантов  «лечения» воды – фильтрованию, по мнению историков уже более 4000 лет!  Итак, начнем рассказывать Вам удивительную историю методов водоочистки в разные эпохи.

В 1972 году в США появился закон о сохранении чистой воды.  Согласно ему, к 1985 г  в стране не должно было остаться ни одного источника промышленного  загрязнения воды. Каждый город был обязан установить системы водоочистки.  Однако эти жесткие требования незначительно улучшили качество природной воды. Примерно треть национальных водоемов загрязнены до сих пор.  Почему?

Ответ очень прост. Вода имеет естественный цикл движения и самоочистки.  В Соединенных Штатах, в природной воде цикл был изменен в ряде направлений. Через дноуглубительные работы, строительство плотин, а также в устранение экологических ниш. Реки поменяли свои русла в значительной степени в интересах сельского хозяйства и экономики.  Так что водоочистные сооружения остаются сегодня в качестве наилучшей из имеющихся технологий.

Самые ранние попытки очистить воду восходят к 2000 году до н.э. Они изложены на санскрите. Воду предлагалось кипятить или фильтровать через сырой песок. Цель – сделать воду вкуснее.

Столетие спустя, Гиппократ, знаменитый отец медицины, начал проводить свои собственные эксперименты в области очистки воды. Он создал теорию "четырех телесных жидкостях"  (теорию о соках). Он развил идею, позаимствованную из философии Эмпедокла, полагавшего, что Вселенная создана из четырех основных элементов — земли, воздуха, огня и воды и что все известные вещества представляют собой различные сочетания этих элементов. Четырем элементам соответствуют четыре качества: теплое и влажное (воздух), холодное и сухое (земля), теплое и сухое (огонь) и холодное и влажное (вода). Что же касается человеческого  тела, то в нем эти элементы принимают форму четырех жидкостей, или «соков» организма: крови, черной желчи, желтой желчи и слизи (флегмы). Эти «соки», по Гиппократу, составляют основу человеческого  тела и могут служить причиной болезни либо здоровья, в зависимости от их соотношения, избытка или недостатка.

В рамках теории Гиппократ признал целебную силу воды. Для больных лихорадкой он часто рекомендовали ванну холодной воды. Гиппократ признал, что вода в греческих водопроводах была далека от того, чтобы быть чистой. Он изобрел свой фильтр для воды, который предлагал своим пациентам. Этот фильтр позднее получил название "Гиппократов рукав".  Он представлял из себя мешковину, через которую пропускалась после кипения.  Эта система очистки воды документально зафиксирована историческими источниками и историей медицины, которые датируются V-VI веками до н.э.

В Средние века первым, кто начал проводить эксперименты по фильтрации воды стал сэр Фрэнсис Бэкон – в 1627 г. Он пытался опреснять воду, выкапывая ямы у берега моря. Он полагал, что песок сможет задержать растворенную соль. Разумеется, у него ничего не получилось. Но его эксперименты дали новый виток интересов к теме водоочистки.

В XVIII столетии в Западной Европе одна за одной возникают различные системы очистки воды на основе фильтровальных установок, которые конкурировали между собой. В них применялись различные виды материалов для фильтрации воды и придания ей необходимых потребительских свойств.

В эпоху Возрождения было несколько изобретений,  повлиявших на развитие мира в будущем. Одно из них – изобретение микроскопа.  Микроскоп дал возможность наконец-то увидеть, в частности, что в воде существует невидимая обычным глазом жизнь.

Микроскоп играет интересную роль в истории создания фильтров для воды. В середине 19 века в Лондоне городские власти начали осознавать, что распространение холеры связно с плохим качеством питьевой воды. В тех районах, где песчаные фильтры для воды устанавливались, вспышки холеры были значительно слабее. Для дальнейшего подтверждения этого вывода Джон Сноу, британский ученый, смог увидеть наличие крошечных бактерий холеры  в воде.  При этом вода была вкусной и прозрачной.

Британские власти поручили установку песчаных фильтров по всему городу. Этот мандат был одним из первых случаев государственного регулирования коммунального водоснабжения в истории.

Позже люди научились хлорировать воду – хлор прекрасно дезинфицировал ее.

Однако  хлор вызывает побочные действия на наш организм.  Помимо попадания внутрь, хлор испаряется гораздо быстрее воды и тем самым представляет опасность для дыхательной системы. Последние открытия в области здравоохранения относительно хлора заставляет нас устанавливать душевые фильтры на квартиру или весь дом. Такие установки являются следующим шагом в развитии технологии фильтрации воды.

В 20-м веке научный прогресс привел к тому, что огромное стран сочло необходимым устанавливать водоочистные сооружения в целях обеспечения их жителей чистой и здоровой водой.

В настоящее время опыт XIX и XX был столетий учтен в полной мере. Разработкой систем очистки воды сегодня занимаются большие специализированные предприятия. Их задача состоит в том, чтобы донести до потребителей качественную воду, которая соответствовала бы всем необходимым нормам.

Передовые системы очистки воды в состоянии не только очистить воду от вредных веществ, но и придать воде качества, соответствующие самым строгим санитарно-гигиеническим нормам.

2. Механические фильтры насыпного типа

Фильтры для очистки воды засыпного типа.
Фильтры засыпного типа - это именно те водоочистные устройства (как правило, автоматические), которые применяются для коттеджей, коммерческих и производственных целей. Где нужна пиковая производительность от 0,7-1 м3/час и выше, а режим разбора воды предполагает довольно существенные нагрузки на фильтр.

Такой фильтр состоит из следующих основных составляющих
1. Корпус.

Корпус изготавливается, как правило, из стеклопластика, иногда из нержавеющей стали.

По форме корпус представляет собой полый цилиндр с куполообразными верхом и дном. Такая форма обеспечивает оптимальные гидравлические характеристики работы фильтра. Для остойчивости в нижней части используется специальное кольцевое основание. В верхней части корпуса прорезается горловина, через которую осуществляется сборка и засыпка фильтра.

2. Блок управления.

    Блок управления  - представляет собой многоходовой клапан с соответствующим приводом (электромеханическим, гидравлическим или др.) и необходимой автоматикой.

Назначение БУ - это своевременная инициализация процесса регенерации  фильтра и осуществление последовательного переключения потоков воды внутри фильтра в соответствии с заданной программой.
Блок управления всегда имеет внешний порт для подсоединения линии неочищенной воды, внешний выходной порточищенной воды и внешний дренажный порт.
3. Центральный распределительный стояк.
Центральный стояк  представляет собой трубу, устанавливаемую вертикально по центру корпуса фильтра. Ее верхний конец  соединен с блоком управления, а на втором - закреплен нижний распределитель, называемый часто дистрибьютором.
4. Нижний распределитель.
В сравнительно небольших фильтрах нижний распределитель представляет собой пластиковый "набалдашник" с множеством тончайших калиброванных щелей. Их толщина составляет сотни микрон. Предназначение нижнего распределителя - распределять поток воды, поступающий по центральному стояку равномерно во всех радиальных направлениях или, наоборот, "собирать" со всех направлений воду, двигающуюся внутри фильтра вниз и подавать ее через центральный стояк к блоку управления [2]. Это делается для того, чтобы максимально задействовать весь имеющийся объем фильтра.

Для защиты нижнего распределителя, он всегда закрывается слоем специальной засыпки, называемой "гравийной подложкой".
5. Гравийная подложка.
Из названия видно, что для создания подложки [5] используется специальный очищенный, промытый и тщательно отсортированный по гранулометрическому составу гравий. Благодаря однородному размеру, гравийная подложка [5] "помогает" нижнему распределителю [4] в его работе, т.е. в равномерном распределении потока воды по всему поперечному сечению фильтра.
6. Фильтрующая среда.
Если блок управления, корпус, распределительную систему, подложку можно сравнить с "телом" фильтра, то фильтрующая среда - это, несомненно, его "душа", определяющая индивидуальность каждого фильтра засыпного типа. Именно от того, какая в фильтре используется фильтрующая среда и будет зависеть его работа, т.е. то, какой круг задач способен решать такой фильтр, на какой воде он может работать, а на какой нет, какой тип регенерации  должен быть использован и т.п.

Выбор типа засыпки - задача сама по себе не простая, зависящая от ряда факторов и, прежде всего, от результатов исследования исходной воды, т.е. от ее параметров  и целей, которые необходимо достигнуть.

В данном случае засыпка для питьевой воды, состоящая из песка, МЖФ, антрацита и  кокосового угля.

МЖФ -  это гранулированный материал, обладающий каталитической активностью в реакциях окисления железа и марганца растворенными в воде окислителями кислородом, озоном, перманганатом калия или гипохлоритом натрия.  МЖФ фильтрующий материал, удерживающий в межзерновом пространстве продукты гидролиза окисленных форм железа и марганца.

Антрацит -  используется  в качестве загрузки фильтров при подготовке для задержки механических примесей, снижения цветности, запаха, и содержания органических загрязнений.

Кокосовый угол - используется для очистки питьевой воды, удаления хлора и остаточных окислителей. Активированный кокосовый уголь высокочистый и высокоактивный активированный уголь, специально разработанный для очистки питьевой и высокочистой технологической воды.

3.Умягчитель

Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде "жесткие" соли заменяются на "мягкие", которые не образуют твердых отложений.

Автоматический смягчитель воды представляет собой пластиковый корпус (4) с управляющим блоком (1) и баком для приготовления и хранения регенерирующего раствора (2). Жесткая вода, поступая в фильтр, проходит через слой засыпки из высококачественной ионообменной смолы (3). При этом происходит изменение химического состава растворенных солей за счет замены ионов кальция и магния на ионы натрия, которыми насыщена смола. В момент, когда поглощающая способность смолы снижается до определенного уровня, блок управления автоматически начинает цикл регенерации.
Периодичность регенерации определяется количеством воды, которое может пройти через умягчитель до его полного истощения, и рассчитывается с учетом множества факторов, таких как параметры смолы, качество воды, величины ее расхода и т.д. Сигнал на начало регенерации в управляющий блок подается специальным расходомером. Непосредственно восстановление свойств ионообменной смолы осуществляется при подаче в фильтр водного раствора высокоочищенной поваренной соли (NaCl) за счет обратного замещения накопленных в смоле ионов кальция и магния на ионы натрия. Затем все загрязнения вымываются из фильтра в дренаж.

В зависимости от размеров умягчителя цикл регенерации/промывки может продолжаться до 2-3 часов. Во время регенерации разбор воды производить не рекомендуется, так как на выход будет поступать неумягченная вода. Именно по этой причине большинство одиночных систем (состоящих из одного фильтра с одним блоком управления) запрограммированы таким образом, чтобы регенерация производилась только в ночное время.

Однако существует множество применений, где критичным фактором является непрерывность процесса разбора воды. Поэтому в зависимости от величины расхода, которую необходимо обеспечить, и режима эксплуатации умягчительной установки применяют несколько схем построения системы.

Современные синтетические смолы чрезвычайно надежны и долговечны, позволяют работать на высоких скоростях потоков, благодаря чему находят применение в системах с высокой производительностью. Срок службы смолы может достигать 6 - 8 лет в зависимости от качества исходной воды (и, как следствие, от количества фильтро-циклов).

В настоящее время, благодаря большому разнообразию смол, фильтры-умягчители помимо своего основного назначения могут быть использованы также для удаления из воды железа и марганца, тяжелых металлов, органических соединений, а также селективного удаления нитратов, нитритов, сульфидов и т.п.
4. Озонирование воды
При применении озона в воде, вырабатываемого озонатором, для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона. Первоначально озон использовался только для обеззараживания, затем его стали применять для удаления запаха, цветности воды и примесей.

    Обеззараживание - это удаление из воды бактерий, спор, микробов и вирусов. При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда, при использовании подземных вод - только тогда, когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют. Для профилактического обеззараживания и обработки воды в аварийных ситуациях сооружения обеззараживания (озонаторы воды) необходимы на всех станциях подготовки хозяйственно-питьевых вод. Для озона, вырабатываемого озонатором воды, обнаруживается резкое бактерицидное действие при достижении критической дозы озона равной 0,4-0,5 мг озона на литр обрабатываемой воды. Причём, происходит полное обеззараживание воды, с помощью озонатора воды. Механизм воздействия окислителя состоит в разрушении бактерий, спор, микробов и вирусов. Если озон, вырабатываемый озонатором воды, эффективно воздействует на бактерии, то хлор производит только выборочное удаление бактерий, причём довольно медленное из-за необходимости длительного времени воздействия. Кроме большой способности уничтожения бактерий озон, вырабатываемый озонатором, обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист (плотные оболочки; образующиеся вокруг одноклеточных организмов, например, жгутиковых и корненожек, при их размножении, а также в неблагоприятных для них условиях) и многих других патогенных микробов, на которые он действует примерно в 300 - 600 раз сильнее, чем хлор.

5.Система обратного осмоса

Процесс обратного осмоса, как способ промышленной очистки воды, используется с начала 60-х годов. Изначально системы очистки, использующие принцип обратного осмоса, были разработаны по заказу военных для опреснения морской воды. Этот метод оказался эффективней и экономичней любого другого метода очистки.

Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен достаточно просто:

основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки – это тонкопленочная мембрана. Если объяснять совсем просто, то она представляет собой некое подобие сетки, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды.



Разумеется, сквозь такую «сетку» могут пройти либо сами молекулы воды, либо вещества, размер молекул которых еще меньше – растворенный в воде кислород, водород и т.п. В результате чего из воды удаляются практически все растворенные компоненты, а также соли тяжелых металлов, органические примеси и бактерии. Ну а все остальные конструктивные элементы обратноосмотической системы призваны обеспечивать только благоприятные условия для работы такой мембраны. Представьте себе, как быстро должны забиться грязью такие маленькие поры мембраны, если на нее будет поступать обычная водопроводная вода.



Для того чтоб этого не случилось, перед мембраной устанавливаются несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений, задерживающая взвеси, песок и нерастворимые примеси с размером частиц более 5мкм. Еще одна ступень обеспечивает химическую очистку от хлора, хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п. В зависимости от качества исходной воды количество ступеней предочистки может быть увеличено.

В процессе работы постепенно перед мембраной накапливаются отфильтрованные соли и различные примеси, из-за чего она может засориться и перестать работать. Для постоянного слива этих «отходов» вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий сконцентрированные загрязнения в дренаж. Тем самым увеличивается производительность и срок службы мембраны. Для достижения нормальной производительности мембраны, на нее должна поступать вода под давлением 3,5–9 атмосфер.

Если очищенная вода потребляется неравномерно, и периодически ее расход может возрастать, то система очистки обычно дополняется емкостью для хранения чистой воды. Иногда применяется более дорогой способ — системы оснащаются существенно более мощным насосом и более производительной мембраной. Фильтрующая способность системы Обратного Осмоса является поистине уникальной. Ни один из фильтров, работающих по другому принципу – механической очистки, адсорбции или ионного обмена – не может обеспечить подобной степени очистки. Очень важно понимать то, что даже лучшие из “простых” бытовых фильтров не удаляют или далеко не полностью удаляют из воды пестициды, бактерии, тригалометаны и другие канцерогенные хлорорганические соединения, а также тяжелые металлы и радионуклиды.

В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление (создаваемое насосом), превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля. Кроме того, метод обратного осмоса гораздо проще и дешевле в эксплуатации по сравнению с ионообменными системами.

На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов. Давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы систем обратного осмоса.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.

Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим — могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса вода получается свежая и вкусная.

Вывод

В ходе прохождения практики я ознакомился с работой подготовки воды, с процессом работы основного и вспомогательного оборудования,  при  этом изучил  следующее:  механическую очистку; умягчение воды; принцип работы озонатора и работу обратного осмоса.

Также в ходе экскурсий я ознакомился с работой последовательной очистки воды.

Работу цеха по разливу воды, т.к. они справляются с данной им работой. Серьезных проблем в цехе я не наблюдал: диаметр дренажной трубы подобран для одной ветки фильтров; замена засыпки невозможно без отключение системы, поэтому пришлось делать параллельную систему подготовки воды для увеличение объема чистой воды; система подходит к моменту менять засыпку фильтров.

Как и у любого предприятия у цеха розлива воды есть перспективы на будущее – это увеличение степеней фильтровального оборудования, обогащение полезными минералами. Также перейти на автоматизированное управление цеха. В данное время строится еще один цех по водоподготовки воды, который должен значительно снизить нагрузку на цех, и повысить качества воды.
Приложение