Фильтр представляет собой стальной цилиндрический резервуар высотой 4,5 м и диаметром 2,2 м, покрытый изнутри кислотоупорным лаком. В резервуаре имеется решетка, установленная на расстоянии 0,5 м от днища. Фильтр заполнен гравием трех фракций в следующем порядке, начиная снизу: слой высотой 20 см с частицами размером 4—2 мм, слой высотой 60 см с частицами 2—1,2 мм и слой высотой 1,2 м с частицами 1,2—0,8 мм. Под -гравием помещают фильтрующий слой песка. Смесь воды и раствора коагулянта поступает в верхнюю часть фильтра. Проходя через насадку из гравия и песка, образующиеся хлопья создают сверху фильтрующую пленку, не пропускающую даже тонкодисперсные частицы.
Фильтр работает 23—30 ч, после чего фильтрующий слой гравия и песка промывают. Перед промывкой перекрывают подачу осветляемой воды и раствора коагулянта и в течение 35—45 мин подают воду с большой скоростью через дренажный коллектор с помощью насоса снизу вверх. При этом слой песка взрыхляется, пленка разрушается и загрязнения вместе с промывной водой удаляются из фильтра через сливное устройство в канализацию. Промывку ведут до тех пор, пока вода станет совершенно прозрачной. При необходимости, для более эффективного взрыхления, в фильтр подают воздух через барботер.
При переводе фильтра в рабочее состояние в начале процесса осветления вводят на 50 % больше раствора коагулянта, чем рассчитано {для ускорения образования фильтрующей пленки).
Процесс коагуляции таким способом довольно длителен и требует больших производственных площадей. Кроме того, в результате коагуляции в осветляемой воде увеличивается содержание анионов СН или S02- в зависимости от применяемого коагулянта. Для интенсификации процесса коагулирования специалистами Украинского научно-исследовательского института спирто-вой промышленности УкрНИИСПа разработано несколько других способов, которые применяются на некоторых предприятиях в зависимости от состава используемой воды.
Двойное коагулирование заключается в том, что сульфат алюминия [Аl2{S04)з-18Н20] применяется вместе с небольшим количеством алюмината натрия. Вначале добавляют в виде 0,2%-ного раствора, который образует хлопья. Это повышает эффект коагуляции хлопьев, появляющихся при последующем введении сульфата алюминия, а также способствует поддержанию в процессе коагулирования оптимального значения рН исходной воды. Двойное коагулирование позволяет получить более прочные хлопья и значительно ускоряет их осаждение.
Контактная коагуляция —способ осветления, когда к воде добавляют все расчетное количество коагулянта и смесь сразу же фильтруют через зернистую среду, например через слои песка. При этом мелкие частички загрязнений прилипают к песчинкам и полное осветление достигается за 5—10 с, в то время как при обычной коагуляции затрачивается 20 — 40 мин.
Раздельное коагулирование — процесс осветления осуществляется введением всей дозы коагулянта в часть объема воды, чаще всего в половину ее объема. При этом в обработанной воде образуются крупные хлопья. Затем обработанную воду смешивают с необработанной, создавая условия прилипания мелких частиц взвеси к сформировавшимся хлопьям. При этом достигается экономия времени обработки и расхода коагулянта.
Флокуляция — процесс, при котором происходит ускорение коагуляции за счет добавления специальных веществ флокулянтов. Флокулянты подразделяются на минеральные и органические.
Из минеральных флокулянтов наибольшее распространение получила активированная кремниевая кислота (АКК), которую получают из силиката натрия путем нейтрализации его 1—2 %-ным раствором серной кислоты. Применение АКК эффективно при очистке мало-мутных окрашенных вод.
К органическим флокулянтам относятся полиакриламид, полиакрилат натрия, щелочной крахмал, альгинат натрия. Наибольшее применение получил полиакриламид (ПАА). При взаимодействии его с гидроксидом алюминия образуются крупные быстрооседающие хлопья. Небольшие добавки (до 1 мг/л) полиакриламида позволяют ускорить процесс в 15—20 раз и уменьшить расход коагулянта в 2—3 раза. ПАА добавляют в воду в виде раствора концентрацией не выше 0,1 %.
2.3. Обесцвечивание и дезодорирование воды.
Обесцвечивание воды. Воду с повышенной цветностью и неприятными запахом и привкусом, которые не устраняются полностью при коагуляции, подвергают дополнительной обработке.
Окраска в основном обусловливается присутствием соединений железа чаще всего в виде гидрокарбоната и сульфата железа (II). Для удаления гидрокарбоната железа воду подвергают аэрированию в открытых градирнях или закрытых цилиндрических резервуарах, в которые подается сжатый воздух. При этом железо окисляется, образуя гидроксид железа (III), выпадающий в осадок, а выделяющаяся углекислота уносится вместе с воздухом.
Для удаления сульфата железа (II) воду подвергают известкованию в специальных установках.
Дезодорирование. Это процесс, в ходе которого удаляются органические примеси, присутствие которых даже в малой концентрации придает воде неприятный запах. Удаление этих примесей осуществляют окислением или адсорбированием.
Наиболее эффективным окислителем является озон, однако применение его в ликерно-водочном производстве, где используется питьевая вода с относительно небольшим количеством органических веществ, экономически невыгодно.
В настоящее время на заводах применяют в основном адсорбционное извлечение органических примесей из воды активным углем. Уголь можно применять в порошкообразном виде (суспензия) или в гранулах (при фильтрации). При выборе марки угля следует исходить из его высокой адсорбционной способности и экономической целесообразности применения.
Перспективным способом дезодорирования является также обработка воды марганцовокислым калием (способ разработан в Украинском научно-исследовательском институте спиртовой промышленности и в настоящее время внедряется на некоторых предприятиях).
Сущность способа заключается в том, что при введении в воду, содержащую органические вещества, окисляет их, при этом в результате реакции образуется тонкодисперсный хлопьевидный осадок, имеющий развитую поверхность и обладающий способностью сорбировать на себе органические вещества и ионы железа, появляющиеся в воде при прохождении ее по трубопроводам городских магистралей.
Дозировка зависит от интенсивности постороннего запаха и составляет 0,3—0,5 мл/л 0,3%-ного раствора КМnО4 (или 0,13 г КМnО4 на 1 м3 очищаемой воды). Продолжительность выдержки 15—30 мин. Оптимальной средой является слабощелочная. Вводить раствор КМnО4 рекомендуется в исходную водопроводную воду перед умягчением. Затем умягченную воду следует подавать на доочистку активным углем.
2.4. Очистка сточных вод.
Охрана окружающей среды является одной из актуальных проблем современности. Дальнейшее развитие промышленности немыслимо без включения в технологический цикл процессов обезвреживания отходов производства. Особенное остро встает вопрос в связи с загрязнением промышленными сточными водами природных водоемов. Проблема охраны водоемов заключается не только в предотвращении сброса загрязнений, но и в экономном расходовании свежей воды
Общее количество сточных вод на предприятиях пищевой промышленности, и в частности на спиртовых и ликерно-водочных заводах, весьма значительно. Поэтому экономически целесообразным мероприятием является разработка схем замкнутого цикла производственного водоснабжения путем очистки и многократного использования сточных вод.
Применяемые для очистки сточных вод методы могут быть разделены на механические, физико-химические и биологические.
Механические методы очистки применяются для удаления из сточных вод нерастворенных, грубодисперсных примесей и осуществляются отстаиванием с последующим фильтрованием. В качестве фильтрующего материала могут быть использованы кварцевый песок, дробленый гравий, древесный уголь. Для удаления крупных загрязнений применяют сита. Взвешенные частицы минерального происхождения (главным образом песок) задерживаются на песколовках. Более мелкая взвесь отделяется отстаиванием, флотацией, фильтрованием. От частиц мелкой суспензии производственные стоки освобождают фильтрованием через ткань или зернистый материал.
Большое распространение для удаления мелкодисперсных частиц получил флотационный метод, при котором образующиеся комплексы частиц загрязнений и пузырьков воздуха, всплывая, образуют пенный слой, который затем удаляют.
Механическая очистка как самостоятельный метод применяется в тех случаях, когда вода после очистки используется для производственных нужд или сбрасывается в водоем. Во всех иных случаях механическая очистка является предварительной стадией перед биологической очисткой.
Физико-химический метод подразделяется на реагентный и безреагентный. При реагентной обработке используют различные коагулянты и флокулянты, а также окислители (озон, хлор, перекись водорода). К безреагентным способам очистки относятся электрохимические, сорбционные. в том числе с применением ионообменных смол, обратный осмос, ультрафильтрация.
Наибольшее распространение из известных физико-химических методов получили осветление с применением неорганических коагулянтов или флокулян-тов (активная кремниевая кислота, полиакриламид, крахмал, полиарилат натрия и др.), фильтрование через песчано-гравиевые фильтры с активным углем и аэрацией (отгонка аммиака воздухом).