Полная версия

Главная arrow БЖД arrow Водоснабжение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Способы улучшения качества воды. Основные технологические схемы

Многочисленные способы обработки воды можно классифицировать на следующие основные группы: улучшение органолептических свойств воды (осветление, обесцвечивание, дезодорация идр.); обеспечение эпидемиологической безопасности (хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение и др.); улучшение минерального состава (фторирование и обес- фторивание, обезжелезивание и деманганация, умягчение или обессоливание и др.).

В процессе очистки и обработки вода подвергается осветлению (освобождение от взвешенных веществ), обесцвечиванию, обеззараживанию (уничтожение находящихся в ней болезнетворных бактерий), умягчению (снижение или почти устранение содержащихся в ней солей жесткости). Кроме того, при использовании воды некоторых источников и для отдельных потребителей требуется удалять все растворенные в ней соли (обессоливание) или только некоторые определенные соли, например соли железа (обезжелезивание), растворенные в ней газы (дегазация), иногда приходится устранять привкусы и запахи, предотвращать коррозионное действие воды на трубы, удалять из воды фтор (обесфторивание) и т. п. Те или иные комбинации указанных процессов применяют в зависимости от категорий потребителей и качества воды в источниках.

Для получения воды питьевого качества при использовании поверхностных источников, как правило, необходимо производить осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды. При этом в зависимости от качества исходной воды в некоторых случаях дополнительно необходимо применять и специальные виды водоподготовки — фторирование, обесфторивание, умягчение и т. п. (табл. 5.1).

Совокупность необходимых технологических процессов и сооружений составляет технологическую схему улучшения качества воды. Применяемые в водоподготовке технологические схемы можно классифицировать: 1) на реагентные и безре- агентные; 2) по эффекту обработки; 3) по числу ступеней; 4) на напорные и безнапорные.

1. Реагентные и безреагентные технологические схемы отличаются размерами водоочистных сооружений и условием их эксплуатации (рис. 5.1 и 5.2).

При применении реагентов процессы обработки воды протекают интенсивнее и более эффективно. Так, для осаждения основной массы взвешенных веществ в первом случае требуется 2—4 ч, во втором — несколько суток. С использованием реагентов фильтрование осуществляется со скоростью 5—12 м/ч и более, а без реагентов (медленное фильтрование) — 0,1—0,3 м/ч.

При обработке воды с применением реагентов водоочистные сооружения меньше по объему, компактнее, дешевле в строительстве, но сложнее в эксплуатации, чем сооружения безре- агентной очистки. Поэтому безреагентные технологические схемы (см. рис. 5.1) с гидроциклонами, акустическими, намывными и медленными фильтрами, как правило, применяют для водоснабжения небольших водопотребителей при цветности исходной воды до 50 град. Безреагентные технологии широко используют для неглубокого осветления воды при водоснабжении промышленных объектов. В ряде случаев для этих целей применяют одно отстаивание или одно фильтрование на крупнозернистых фильтрах или микрофильтрах.

2. По эффекту обработки различают технологические схемы для полной или глубокой очистки воды и для неполной или неглубокой. Например, в первом варианте очищенная вода соответствует требованиям питьевой воды, во втором —

Основные способы обработки воды

Таблица 5.1

Показатель качества воды

Способ обработки

Рекомендуемые реагенты

Мутность

Коагулирование

Коагулянты (сернокислый алюминий, хлорное железо, оксихлорид алюминия, алюминат натрия и др.)

Обработка флокулян- тами

Флокулянты (полиакриламид, активная кремниевая кислота и др.)

Цветность, повышенное содержание органических веществ и планктона

Предварительное хлорирование, коагулирование

Хлор, коагулянты

Обработка флокулян- тами

Флокулянты

Озонирование

Озон

Низкая щелочность, затрудняющая коагулирование

Подщелачивание

Известь, сода

Привкусы и запахи

Углевание

Активный уголь

Предварительное хлорирование

Жидкий хлор

Предварительное хлорирование с преаммо- низацией

Жидкий хлор, аммиак

Обработка перманганатом калия

Перманганат калия

Озонирование

Озон

Нестабильная вода с отрицательным индексом насыщения (коррозионная)

Подщелачивание

Известь, сода

Фосфатирование

Гексаметафосфат или трипо- лифосфат натрия

Нестабильная вода с положительным индексом насыщения

Подкисление

Кислоты (серная, соляная)

Фосфатирование

Гексаметафосфат или трипо- лифосфат натрия

Бактериальное загрязнение

Хлорирование

Хлор, гипохлориты, диоксид хлора

Озонирование

Озон

УФ-излучение

Окончание табл. 5.1

Показатель качества воды

Способ обработки

Рекомендуемые реагенты

Недостаток фтора (менее 0,5 мг/л)

Фторирование

Фтористый или кремнефтористый натрий, кремнефтористый аммоний, кремнефтористоводородная кислота

Избыток фтора (более 1,5 мг/л)

Обесфторивание

Сернокислый алюминий

Избыток железа

Аэрация

Хлорирование

Хлор

Подщелачивание

Известь, сода

Коагулирование

Коагулянты

Обработка перманганатом калия

Перманганат калия

Избыток солей жест- кости

Катионирование

Декарбонизация

Известково-содовое

умягчение

Известь, сода

Общее солесодержа- ние выше нормы

Ионный обмен

Электродиализ

Дистилляция

Гиперфильтрация и др.

Коагулирование

Коагулянты

Содержание кремниевой кислоты выше нормы

Магнезиальное обес- кремнивание

Каустический магнезит, известь

Ионный обмен

Наличие сероводо- рода

Подкисление

Кислота

Аэрация

Хлорирование

Хлор

Озонирование

Озон

Использование гидроокиси железа III

Fe(OH)3, получаемая электролитическим растворением металлического железа

Избыточный растворенный кислород

Связывание кислорода восстановителями

Сульфит или тиосульфат натрия, сернистый газ, гидразин

Безреагентные технологические схемы водоподготовки с медленными (а) и акустическим (б) фильтрами, с гидроциклоном (в)

Рис. 5.1. Безреагентные технологические схемы водоподготовки с медленными (а) и акустическим (б) фильтрами, с гидроциклоном (в):

1,4 — подача исходной воды и отвод обработанной; 2, 7 — медленный и акустический фильтры; 3 — резервуар чистой воды; 5 — насос; 6 — сооружения оборота промывной воды; 8, 10 — скорый фильтр I и II ступени; 9 — распределительный бак; 11 — гидроциклон

это грубо осветленная вода (5—80 мг/л), которая может использоваться для целей охлаждения производственного оборудования и др.

  • 3. Двухступенчатые схемы осветления и обесцвечивания воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей, показаны на рис. 5.2, а, б, г. Здесь процессы осветления и обесцвечивания осуществляются в две ступени: на отстойниках и фильтрах; на осветлителях со слоем взвешенного осадка и фильтрах; во флотаторах и на фильтрах. Схема с контактными осветлителями — одноступенчатая (рис. 5.2, в).
  • 4. По характеру движения обрабатываемой воды технологические схемы подразделяются на самотечные (безнапорные) и напорные. На крупных водоочистных комплексах движение обрабатываемой воды по сооружениям осуществляется самотеком. В этом случае следует наиболее рационально использовать рельеф местности для уменьшения заглубления отдельных сооружений, снижения объема земляных работ и стоимости фундаментов и т. п. Поэтому взаиморасположение отдельных очистных сооружений технологической схемы, т. е. высотная схема, имеет первостепенное значение.

При напорной схеме очистные сооружения можно расположить на одной отметке. При использовании таких схем резервуары чистой воды и насосные станции II подъема иногда могут не устраиваться, а обработанная вода под напором насосов I подъема подается потребителю.

Применение напорных технологических схем сопряжено со значительной металлоемкостью используемых водоочистных сооружений.

Технологическую схему очистки воды выбирают в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, назначения водопровода, производительности станции и местных условий, а также на основании данных технологических исследований и эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях. Ориентировочный выбор технологической схемы для осветления и обесцвечивания воды до питьевой кондиции может быть осуществлен согласно табл. 5.2.

Так, для обработки небольших расходов цветной и мутной воды вместо горизонтальных отстойников следует использовать вертикальные (см. рис. 5.2), вместо смесителей можно использовать сопла Вентури или шайбы. При очистке маломутных цветных вод обычно применяется одноступенчатая схема с фильтрами или контактными осветлителями без камер хлопьеобразо- вания и отстойников.

Выбор водоочистных сооружений и оптимального состава реагентов производится на основании данных химического и технологического анализов обрабатываемой воды. Некоторые решения могут быть приняты априорно на основании опыта эксплуатации водоочистных комплексов в аналогичных условиях.

Использование солей железа в качестве коагулянтов предпочтительнее при длительном весеннем паводке, сопровождающемся значительным снижением температуры обрабатываемой воды. Применение активированной кремнекислоты в качестве флокулянта рекомендуется при обработке цветных вод, а для мутных используются полиакриламид, К-4 и др.

Вертикальные смесители рекомендуется предусматривать в схемах с осветлителями со слоем взвешенного осадка и контактными осветлителями, так как помимо смешения они обеспечивают и воздухоотделение.

Реагентные технологические схемы водоподготовки с отстойниками

Рис. 5.2. Реагентные технологические схемы водоподготовки с отстойниками (я), осветлителями со слоем взвешенного осадка (б), контактными осветлителями и микрофильтрами (в), флотаторами (г), отстойниками-осветлителями на плаву (д), для обработки воды повышенного антропогенного воздействия (станция Ленгг, Швейцария, е):

/, 12 — подача исходной и отвод обработанной воды; 2 — контактная камера; 3, 4, 5, 9, 24 — установки соответственно углевания, хлорирования, коагулирования, фторирования и известкования; 6, 25 — вертикальный и механический смесители; 7 — вихревая камера хлопьеобразования; 8 — горизонтальный отстойник со встроенными тонкослойными модулями; 10, 26 — скорый и биологический фильтры; 11 — резервуар чистой воды; 13 — осветлитель со слоем взвешенного осадка и с рециркуляторами осадка; 14 — микрофильтр (барабанное сито); 15 — контактный осветлитель; 16 — насос; 17 — напорный бак; 18 — компрессор; 19 — флотатор; 20 — перегородчатая камера хлопьеобразования; 21 — песколовка; 22 — резервуар-усреднитель; 23 — водозабор- осветлитель с тонкослойными модулями; 27 — сорбционный фильтр с ГАУ

Таблица 5.2

Выбор сооружений станции очистки воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей (рекомендации СНиП 2.04.02-84*)

Основные сооружения

Мутность исходной воды, мг/л

Цветность исходной воды, град

Производи

тельность

станции,

м3/сут

Обработка воды с применением коагулянтов и флокулянтов

  • 1 .Скорые фильтры (одноступенчатое фильтрование):
    • а) напорные
    • б) открытые

До 30 » 20

До 50

» 50

До 5000 » 50 000

2. Вертикальные отстойники — скорые фильтры

» 1500

» 120

» 5000

3.Горизонтальные отстойники — скорые фильтры

» 1500

» 120

Св. 30 000

4. Контактные префильтры — скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование)

» 300

» 120

Любая

5. Осветлители со взвешенным осадком — скорые фильтры

Не менее 50, до 1500

» 120

Св. 5000

6. Две ступени отстойников — скорые фильтры

Более 1500

» 120

Любая

7. Контактные осветлители

До 120

» 120

То же

8. Горизонтальные отстойники и осветлители со взвешенным осадком для частичного осветления воды

» 1500

» 120

»

9. Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды

» 80

» 120

»

10. Радиальные отстойники для предварительного осветления высокомутных вод

Св. 1500

» 120

»

11. Трубчатый отстойник и напорный фильтр заводского изготовления (типа «Струя»)

До 1000

» 120

До 800

Обработка воды без применения коагулянтов и флокулянтов

12. Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды

До 150

До 120

Любая

13. Радиальные отстойники воды для частичного осветления воды

Более 1500

» 120

То же

14. Медленные фильтры с механической или гидравлической регенерацией песка

До 1500

» 50

»

При осветлении высокомутных вод для I ступени осветления могут быть рекомендованы тонкослойные и радиальные отстойники, гидро- и мультициклоны, акустические фильтры и др. Для извлечения из воды планктона или плавающих примесей используют флотаторы, микрофильтры или барабанные сетки. В прямоточных реагентных схемах со скорыми фильтрами рекомендуется использовать контактные фильтры. Для вод повышенного антропогенного воздействия могут применяться озонирование, биореакторы, сорбционные угольные фильтры, биосорберы, биофильтры (см. рис. 5.2, ё).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>