Очистка талых вод для повторного использования при заливе катка

ОЧИСТКА ТАЛЫХ ВОД ДЛЯ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ЗАЛИВЕ КАТКА

Объектом изучения является Гомельский ледовый дворец.

Основной целью  является разработка технологической схемы водоподготовки с использованием воды, полученной из ледовой крошки.

Восстановление ледового покрытия осуществляется льдозаливочной машиной. При этом с поверхности льда снимается тонкий слой, который в виде ледяной крошки сгребается в специальный бункер, после чего сбрасывается в приямок, ледяная крошка растапливается под действием тепла, полученного от работы холодильной установки, и сбрасывается в дождевую канализацию. Данная схема является нерациональной, так как образуется достаточное количество воды, которое можно использовать для повторной заливки катка. Требуемый объем очищенной воды невелик (для одного цикла работы льдозаливочной машины необходим 1 м³ воды, соответственно в среднем образовывается 1 м³ талой воды, что обеспечивает постоянную толщину ледового массива, в день проводится 5–10 чисток), а капитальные затраты для подготовки воды высоки: себестоимость получаемого продукта очень большая. Для того, чтобы уменьшить затраты на оборудование необходимо модернизировать схему: в качестве исходного сырья используется вода, полученная из отработанного ледового покрытия (ледовой крошки), и водопроводная вода.

При разработке проекта рассмотрено два варианта:

1. с использование умягчительной ионообменной установки;

2. с применением ионообменного фильтра и  установки обратного осмоса, – в этом случае концентрат узла установки обратного осмоса также можно использовать в качестве исходного сырья.

Качество воды, поступающей для заливки катка, не отвечает требованиям,соответственно, талая вода тоже.

Ставить сооружения водоподготовки только для талой воды нерационально, поэтому необходимо предусмена очистка всей воды, поступающей на залив катка. Вода, образованная при таянии ледовой крошки подается в начало очистных сооружений.

Источником водоснабжения  для Гомельского ледового дворца является городской трубопровод Æ 400 мм по ул. Мазурова. Дополнительные устройства для подготовки воды перед заливкой катка не используются.

Однако последние несколько лет во всех Ледовых дворцах проектом предусматривается система водоподготовки. Для примера: жесткость воды по ПДК не должна превышать 7 мг-экв/л, фактически этот показатель составляет 3–5 мг-экв/л. В задании на проектирование для любого строящегося сейчас ледового дворца указано, что жесткость воды не должна превышать 1 мг-экв/л.

Проведенный анализ показателей воды показал, что показатели железа и pH находятся в норме, превышение наблюдается по показателю общей жесткости, поэтому в системе водоподготовки должна быть предусмотрена установка умягчения.

Также на качество льда оказывает влияние концентрация свободного и общего хлора в водопроводной воде и наличие растворенных солей, характеризуемых показателем электропроводности воды. Эти показатели строго не нормируются.

Введение узла водоподготовки не позволяет получить фактические показатели воды из ледовой крошки,так как значительно изменяются параметры воды, используемой для заливки льда.

Исследования, проведенные Российским химико-технологическим университетом им. Д.И. Менделеева, показали, что качество воды, полученной из ледовой стружки, остается высоким. Жесткость воды возрастает по сравнению с заливаемой водой не более, чем на 0,25 мг-экв/л; железо – на 0,1 мг/л. Водородный показатель pH изменяется незначительно.

Для снижения содержания солей жесткости используется ионообменный Na-катионитовый фильтр. Для умягчения воды для заливки катка целесообразно использовать установку периодического действия.

Установка обратного осмоса обеспечивает наиболее полную очистку воды от всех растворенных и нерастворенных примесей. Очищенная после узла обратного осмоса вода позволяет получить высококачественное ледовое покрытие.

Разработаны два варианта технологической схемы водоподготовки.

В первом варианте предусматривается умягчение на Na-катионитовом фильтре и полная деминерализация на узле обратного осмоса.

Описание процесса водоподготовки по варианту 1

Водопроводная вода проходит через  расходомер 1, ионообменный умягчитель 2. После этого поток через патронный фильтр 3 направляется насосом 4 на установку обратного осмоса 5. После накопительных емкостей 6 и насосов 7 через патронные фильтры очищенная вода подается в систему поддержания заданной температуры 8 (теплообменник с необходимым комплектом автоматики), а затем на заливку льда. По мере выработки концентрата на установке обратного осмоса и поступления ледовой стружки в яму для растапливания 9 (насосом 10), соответствующие потоки направляются в емкость смешения 11, откуда насосом 12 на узел обратного осмоса поступает поток питания. Фильтрат применяется для обратной промывки обратноосмотических модулей.

Вторичное использование концентрата и ледового сырья должно привести к увеличению концентрации примесей в потоке питания, что может отрицательно повлиять на работу мембранной установки. Для решения проблемы устойчивой непрерывной работы установки составлена математическая модель работы системы. Полученные соотношения позволяют определить предельную концентрацию любого компонента в фильтрате.

Схема, включающая узел обратного осмоса, обеспечивает высокое качество воды и получаемого ледового покрытия. Но использование этой схемы сопряжено с высокими материальными затратами.

В Беларуси узел обратного осмоса для подготовки воды для заливки катка предусмотрен только в спортивном комплексе «Минск-Арена». Это дорогостоящее оборудование, но благодаря его использованию на катке «Минск-Арены» могут проводится соревнования международного уровня, чемпионаты мира по различным видам спорта (хоккей, фигурное катание).

В результате проведенного исследования предложен второй вариант схемы, в которой исключены некоторые элементы водоочистки без существенной потери качества продукта.

Описание процесса водоподготовки по варианту 2

Вода из сети городского водопровода через расходомер 1 поступает на установку умягчения 2, затем через патронный фильтр 3 направляется через теплообменник 13 в бак для горячей умягченной воды 15 (циркуляционный поток насосом 16 возвращается в теплообменник). При плановой остановке тепловой сети на ремонт и испытания подогрев воды осуществляется на электроводонагревателе 14. Через насос 7 вода подается на заливку льда. Растопленая в яме 9 ледовая крошка поступает в емкость смешения 11 и насосом 12 подается в начало системы водоподготовки.

Последовательность проведения водоочистки отличается не только отсутствием узла обратного осмоса. Небольшие расходы озволяют упростить систему подачи воды на заливку льда: она осуществляется не через теплообменную установку, а непосредственно из бака горячей умягченной воды.

Проведенное технико-экономическое сравнение вариантов доказывает, что наиболее экономически выгодным является второй вариант схемы водоподготовки, который позволяет получить воду достаточно высокого качества при меньших затратах.