Реферат курсового проекта по специальности  «Комплексное использование и охрана водных ресурсов» по теме «Водопроводные сооружения производительностью 10000м³/сут.»

     Дипломный проект содержит: пояснительная записка  – 41 с., 1 рисунков, 2 таблицы, список  литературы из 11 источников;

     СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ, ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, ВОДОПОЪЁМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, СМЕСИТЕЛИ, КАМЕРА РЕАКЦИИ, ОТСТОЙНИКИ, ФИЛЬТРЫ ЗАГРУЗКИ, ОСВЕТЛИТЕЛИ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СЛОИ.

     Целью настоящего курсового проекта является проект водопроводного очистного сооружения производительностью 10000м³/сут.

     Задачи  курсового проекта – описать систему водоподачи к очистным сооружениям, перечислить методы очистки воды и рассчитать очистное сооружения производительностью 10000м³/сут.

     При курсовом проектировании были изучены  основные физико-химические процессы, протекающие при очистки питьевой воды, выбран метод водоподготовки, рассчитаны основные элементы очистного сооружения.  

280302.02ДП25.000 ПЗ

08-КИ

       Содержание 
 

1. Введение-----------------------------------------------------------------------------------6

2. Система водоснабжения

        2.1 Водозаборные сооружения-----------------------------------------------------9-10 

        2.2 Поверхностные источники водоснабжения-----------------------------------11 

        2.3 Подземные источники водоснабжения-----------------------------------------12 

        2.4 Водоподъёмные установки----------------------------------------------------13-14  

        2.5  Очистные сооружения. Обработка воды-----------------------------------15-44 

            2.5.1 Осветление и обесцвечивание воды коагулированием ------------21-27 

                      2.5.1.1 Принципы процесса осветления  воды в сооружениях----27-23 

            2.5.2 Основные положения процесса фильтрования ----------------------28-40 

            2.5.3 Физико-химические методы обеззараживания воды---------------41-43 

                 2.5.3.1 Обеззараживание воды озоном--------------------------------40-41

                2.5.3.2 Обеззараживание воды с помощью

                                                                         бактерицидного излучения---------------41-42 

3  Заключение-------------------------------------------------------------------------------43 
 

4  Список использованных источников-----------------------------------------------44 

5  Приложения------------------------------------------------------------------------------45 
 
 
 

280302.02КП25.000 ПЗ

08-КИ

   Общее количество воды на земле оценивается  в 14000 млн.км3. Однако стационарные запасы пресных вод, пригодных для использования  составляют всего 0,3 % объема гидросферы ( около 4 млн.км3 ). Вода на нашей планете находится в состоянии круговорота. Под действием солнечной энергии вода испаряется с поверхности мирового океана и суши, а затем выпадает в виде атмосферных осадков. С поверхности мирового океана испаряется около 412 тысяч км3 в год, а количество атмосферных осадков, выпадающих на поверхность морей и океанов, составляют около 310 тыс. км3 в год. Разница и представляет собой речной сток с суши в моря и океаны.

   Единовременный  запас воды во всех реках земного шара составляет примерно 1200 км3, причем этот объем возобновляется примерно каждые 12 суток. В природе не существует воды, которая не содержала бы примесей. Даже атмосферные осадки содержат до 100 мг / л различных загрязнителей. По степени минерализации вода делится на маломинерализованную (до 200 мг / л солей), среднеминерализованную (200 – 500 мг / л ) и сильноминерализованную(до 1000 мг/л). Природные воды содержат также коллоидные, мелкодисперсные газы – кислород, диоксид углерода (СО2 ) и другие.

   Система водоснабжения представляет собой  комплекс сооружений для обеспечения  определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых  количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения  должна обладать определенной степенью надежности, т е обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах). 
 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Система водоснабжения (населенного места  или промышленного предприятия) должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это вызывается требованиями потребителей, и подачу к местам потребления. Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы водоснабжения:

• водоприемные сооружения, при помощи которых осуществляется прием воды из природных источников,
• водоподъемные сооружения, т   е   насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения или потребления,
• сооружения для очистки воды,
• водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды к местам ее потребления,
• башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей в системе водоснабжения

     Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при проектировании системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства и эксплуатации.

     Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным  группам:

• поверхностные источники — реки (в естественном состоянии или зарегулированные) и озера;
• подземные источники — грунтовые и артезианские воды   и родники.

     По  своему дебиту средние и крупные реки могут удовлетворить потребности в воде большинства обычных объектов водоснабжения. 
 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

• По назначению различают системы водоснабжения (водопроводы) населенных мест (городов, поселков); системы производственного водоснабжения (производственные водопроводы), которые, в свою очередь, различают по отраслям промышленности (водопроводы тепловых электростанций, водопроводы металлургических заводов и т. д.); системы сельскохозяйственного водоснабжения.
• По характеру используемых природных источников различают водопроводы, получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т.д.); водопроводы, основанные на подземных водах (артезианские, родниковые и т.п.); водопроводы смешанного питания-—при использовании источников различных видов.
• По способу подачи воды различают водопроводы самотечные (гравитационные); водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов), а также зонные водопроводы, где вода подается в отдельные районы отдельными насосными станциями 

     Кроме того, в соответствии со сказанным выше системы производственного водоснабжения можно различать по способу (кратности) использования воды: системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды); системы оборотного водоснабжения; системы с повторным использованием воды.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Водозаборные  сооружения — сооружения для забора воды из источника, состоящие из ряда основных инженерных объектов:

• водозаборного устройства со станцией первого подъема (обычно это погружные насосы);
• узел учета воды из водосчетчиков — расходомеров;
• водоподготовки для доведения качества воды до норм питьевой воды;
• резервуара чистой воды (РЧВ);
• резервуара пожарного запаса (пожарный резервуар);
• насосной станции второго подъема для поддержания давления и подачи воды потребителю в требуемом объёме;
• водонапорной башни (альтернатива насосной станции второго подъема);
• станция пожаротушения (пожарные насосы);
• дренажная система выполняет отвод вод при аварийном переполнении резервуаров, подтоплении водозаборных сооружений.
• контрольно-измерительные приборы и автоматика (сокр. КИПиА или КИПиС) следят за работоспособностью оборудования, регулируют расходы воды, ведут журналы изменений характеристик: уровней, расхода воды, аварийных ситуация и т. п., выполняет автоматическое обслуживание оборудования, например, автоматическая промывка станции водоподготовки. Полный перечень выполняемых автоматически действий зависит от конкретных требований технического задания Заказчика к объекту водозаборного узла;

     Большие (перекачивающие свыше 10 000 куб.м/сут) водозаборные сооружения могут иметь собственную инфраструктуру: электрическую подстанцию, газораспределительную подстанцию (ГРП), котельную, диспетчерский пункт с возможностью нести вахту, лабораторию для контроля качества воды и прочее. 
 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Из  водоразборных приспособлений специального назначения следует упомянуть:

     а) питьевые колонки или фонтанчики, устанавливаемые для общественного  пользования в летнее время в садах, парках, на бульварах, площадях и т. п.;

     б) краны для поливки зеленых  насаждений, представляющие собой

     обычно  простые стояки из стальных труб с  запорными   вентилями; на зиму всю поливочную сеть выключают и воду из нее спускают.

     Для поливки улиц, тротуаров, заводских дворов и проездов   служат чаще всего ответвления от внутренних водопроводов, расположенные в специальных нишах в стенах зданий. Автоцистерны для поливки площадей и широких улиц наполняют обычно через пожарные гидранты.  

280302.02КП25.001 ПЗ

     2.2 ПОДЗЕМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 

     Подземные воды, согласно п.5.3. СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и канализация.», водоприемные сооружения (чаще употребим: подземный источник водоснабжения) подразделяются на:

• Водозаборные скважины (чаще употребим термин: артезианская скважина) для добычи артезианской воды;
• Шахтные колодцы для добычи по большей части грунтовых вод;
• Горизонтальные водозаборы, которые в свою очередь подразделяются на:
• траншейные сооружения используются для сравнительно небольшого водопотребления при малой глубине залегания подземных вод;
• галерейные (собственно галереи и штольни), которые применяются для постоянного водоснабжения относительно крупных водопотребителей, сооружаемые при значительной глубине залегания водоносных горизонтов;
• кяризы — примитивно устроенные водозаборные сооружения, применяемые для сельскохозяйственного водоснабжения и орошения небольших земельных участков в полупустынных районах с невыдержанным залеганием водоносных горизонтов;
• Комбинированные водозаборы;
• Лучевые водозаборы применяются для более полного захвата подземной воды — комбинация шахтного колодца с горизонтальными буровыми скважинами, заложенными в разные стороны водоносного пласта;
• Каптажи родников;

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     2.3 ПОВЕРХНОСТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 

     Поверхностные источники для водоснабжения  подразделяются на:

• Речные — водоотбор из реки;
• Водохранилищные — водоотбор из водохранилища;
• Озерные — водоотбор из озера;
• Морские — водоотбор из моря.

     Для поверхностных источников выделяют, следующие виды водозаборных сооружений:

• Береговые водозаборные сооружения применяемяется при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищенные решётками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды.
• Русловые водозаборные сооружения применяются обычно при пологом береге, имеют оголовок, вынесенный в русло реки. Конструкции оголовков весьма разнообразны. Из оголовка вода подаётся по самотёчным трубам к береговому колодцу; последний часто совмещен с насосной станцией первого подъёма.
• Плавучие водозаборные сооружения — это понтон или баржа, на которых устанавливаются насосы, забирающие воду непосредственно из реки. На берег вода подаётся по трубам (с подвижными стыками), уложенным на соединительном мостике.
• Ковшовые водозаборные сооружения. Вода поступает из реки сначала в расположенный у берега ковш (искусственный залив), в конце которого размещается собственно В. с. Ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми помехами — шугой и глубинным льдом. Для защиты водоприемных устройств водозаборов от шуги рекомендуется применять ограждения камерного типа или шпунтовые, шугоотбойные запани, дырчатые или щелевые короба, каменную  наброску,   ковши-шугоотстойники  и  т.   п.

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Насосные  станции являются важнейшим элементом  современных систем водопровода  и канализации. Именно через них  жидкости сообщается энергия, необходимая  для поднятия ее на большую высоту или транспортирования на значительные расстояния. Насосные станции представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования. Правильный выбор технико-экономических параметров этого комплекса во многом определяет надежность и экономическую эффективность подачи или отведения воды.

     Для индивидуальных систем водоснабжения следует, как правило, применять автоматизированные водоподъемные устройства, включающие в себя насос, регулирующую емкость и приборы автоматического регулирования, при которых насос периодически подает или прекращает подачу воды в регулирующую емкость в зависимости от уровня воды в безнапорном (открытом) баке или давления в напорном гидропневматическом баке.

     Работа  водоподъемной установки характеризуется  частотой включения насоса в единицу  времени, зависящей от регулирующего  объема бака. Безнапорный (открытый) бак размещается в высшей точке системы на отметке, обеспечивающей необходимый напор в системе. В напорном гидропневмобаке необходимый напор создается давлением сжатого воздуха, передающимся на воду через эластичную мембрану. Гидропневмобаки обычно входят в комплект автоматизированных водоподъемных установок; безнапорные баки чаще всего поставляются по отдельной заявке как нестандартизированное оборудование.

     Тип водоподъемного оборудования зависит  от вида водозаборного сооружения, глубины водоносного горизонта (его динамического уровня), дебита водоисточника, а также условий водопотребления (расхода воды и свободного напора).

     Для автономных систем водоснабжения могут  применяться насосы различных типов - консольные, консольные моноблочные, вихревые, погружные, бытовые, а также комплектные водоподъемные установки, включающие в себя насос, гидропневматический бак, арматуру и средства автоматизации. 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Размещение  насосов в помещении жилого дома допускается при условии, что уровень шума в жилых помещениях при работе насоса не превысит 35 дБа.

     Для подъема воды из глубоких шахтных  колодцев и водозаборных скважин, как  правило, применяются погружные  насосы.

     Работу  насосов следует принимать в повторно-кратковременном режиме совместно с регулирующей емкостью.

     Производительность  насосов при этом должна составлять не менее максимального часового расхода воды, для которого проектируется  автономная система водоснабжения.

280302.02КП25.001 ПЗ

     На  примере типовой схемы очистной станции водопровода показан  комплекс составляющих ее элементов (рис. 1.1 Приложение 1)

     На  станциях меньшей производительности применяют вертикальные отстойники, состоящие из двух цилиндров, вложенных один в другой. Диаметр внешнего цилиндра — не больше 12 м. Отношение диаметра к высоте отстойника (D/H) принимают в пределах 1,2...2. Вода поступает во внутренний цилиндр, в котором находится камера реакции, опускается вниз, затем осветляется, поднимаясь в вертикальном направлении вверх по среднему кольцевому пространству со скоростью 0,5...0,75 мм/с. Осветленная вода через отводящие желоба отводится трубой или по каналу на фильтр.

     Радиальные  отстойники диаметром от 5 до 60 м  занимают среднее положение между  горизонтальными и вертикальными  отстойниками. Вода попадает в центральную  часть отстойника и, постепенно уменьшая скорость, движется в радиальном направлении к лотку, расположенному вдоль периферийной части, из которого отводится.

     Дно отстойника устраивают с уклоном  к грязевому приямку или лотку, откуда выпавший осадок непрерывно или  периодически удаляется насосом  или самотеком сбрасывается в  водосток.

      Осветлители, конструкция которых в основном не отличается от конструкции вертикального отстойника, дают значительный эффект осветления, позволяя при этом снизить расход коагулянта и сократить размер сооружений. Осветляемая вода проходит в восходящем движении слой осадка высотой 2...2,5 м, находящегося во взвешенном состоянии (так называемая суспензионная сепарация). В процессе работы осветлителя происходит укрупнение хлопьев коагулянта, задерживающих часть взвеси.

     В настоящее время осветлители  широко применяют как в городских, так и в промышленных водопроводах. В некоторых случаях вертикальные отстойники переоборудуют на осветлители. 
 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Фильтрование  состоит в пропуске воды через  фильтр 6, заполненный фильтрующим  материалом (обычно кварцевым песком), уложенным слоями возрастающей сверху вниз крупности. Вода поступает на поверхность фильтра, движется сквозь слои фильтрующего материала и дренажным устройством отводится в резервуар чистой воды. В процессе работы фильтр заполнен водой до уровня 1...1.5 м над поверхностью фильтрующего материала.

     Фильтры делаются открытыми безнапорными и закрытыми напорными. Напорные фильтры представляют собой закрытые стальные резервуары.

     В применяемых в настоящее время  скорых фильтрах скорость прохождения  водой фильтрующего материала, или  скорость фильтрации, равна 6...7 м/ч в  отличие от громоздких медленных фильтров, применявшихся ранее, в которых скорость фильтрации была меньше в 50...60 раз.

     В предложенных институтом Вод-гео двухслойных  фильтрах поверх слоя кварцевого песка  укладывают слой дробленого антрацита, что позволяет увеличить скорость фильтрации до 9... 10 м/ч и соответственно удлинить рабочий период фильтра.

     Количество  фильтров на очистной станции —  не менее двух. Площадь одного фильтра  от 10...20 м2 на малых и средних станциях, до 100 м2 и более — на больших.

     Очистные  сооружения являются одним из составных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с ее остальными элементами.

     Вопрос  о месте расположения очистной станции  решается при выборе схемы водоснабжения  объекта. Часто очистные сооружения располагают вблизи источника водоснабжения и, следовательно, в незначительном удалении от насосной станции первого подъема.

     Наибольшее  распространение в практике водоочистки (особенно з городских водопроводах) имеют схемы очистных сооружений с самотечным движением воды. Вода, поданная насосами станции первого подъема, самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар (резервуар чистой воды), из которого забирается насосами станции второго подъема. 

280302.02КП25.001 ПЗ

     Решению вопроса о компоновке очистных сооружений должны предшествовать выбор схемы технологического процесса очистки воды, а также установление типа, числа и размеров отдельных сооружений (отстойников, фильтров и др.)- Этот выбор производится на основе результатов технологических анализов воды источника и в зависимости от требований потребителей к качеству воды. Выбор схемы очистки воды, типа сооружений и их компоновки должен быть сделан на основании технико-экономических сравнений возможных вариантов.

     Очистные  станции водопроводов населенных мест могут осуществляться по одноступенчатым или двухступенчатым схемам (в зависимости от качества воды источника).

     Для схемы с самотечным движением  воды в очистных сооружениях следует  наиболее целесообразно использовать рельеф местности в целях уменьшения строительной стоимости их (путем уменьшения требуемого заглубления отдельных сооружений и, следовательно, объема земляных работ, снижения стоимости фундаментов и т. п.). Поэтому при проектировании очистных сооружений предварительно составляют так называемую «высотную схему станции», уточняемую в дальнейшем. Высотная схема устанавливает взаимосвязь между уровнями воды и характерными отметками .отдельных элементов очистной станции. Схему составляют, задавшись отметкой наивысшего уровня в резервуаре чистой воды. Приближенно принимая обычные (по опыту) потери напора в отдельных сооружениях и в соединяющих их трубах, вычисляют требуемые отметки уровней воды в остальных сооружениях.

     В отдельных случаях приведенная  основная схема очистных сооружений хозяйственно-питьевых водопроводов может быть дополнена устройствами для устранения запахов и привкусов воды, для ее умягчения и др.

     Некоторые виды обработки воды допускают использование  схемы подачи воды через очистные сооружения под напором. При такой схеме отпадает необходимость в насосной станции второго подъема, и вода после очистки под оставшимся напором может поступать к потребителю. В этом достоинство напорных схем.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Комплекс  очистных сооружений должен быть запроектирован на расчетный расход, включающий максимальное суточное водопотребление снабжаемого  объекта и собственные нужды  станции.

     Очистные  сооружения рассчитывают, как правило, на равномерную подачу воды в течение суток.

     Часть операций по обработке воды может  быть отнесена к процессам собственно очистки воды: устранение мутности, цветности, удаление планктона, бактерий и избыточного количества растворенных солей. Но такие операции, как стабилизация воды, поддержание требуемого значения рН и т. п., имеющие целью придание воде свойств, необходимых для предотвращения коррозии трубопроводов, успешного протекания коагулирования воды и т. п., уже не могут быть отнесены к процессам очистки воды. Таким образом, понятие «обработка» воды является более общим, чем понятие «очистка» воды. Очистка воды — это частный случай ее обработки. 
Решение всех поставленных перед очистными сооружениями задач может проводиться путем использования различных технологических приемов. Так, осветление воды может быть достигнуто путем отстаивания и фильтрования ее. Причем отстаивание может быть простым механическим, когда очищаемая вода проходит через специальные бассейны (отстойники) с весьма малой скоростью. Время осаждения взвешенных частиц зависит от их размеров. Чем мельче частицы, тем больше времени потребуется для их осаждения. При этом коллоидные частицы могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время. Для их осаждения, а также вообще для ускорения процесса осаждения взвеси применяют коагулирование. В воду, подлежащую осветлению, вводят химические реагенты (коагулянты), способствующие связыванию частиц, обусловливающих мутность, в крупные хлопья, что ускоряет их выпадение в отстойниках.

     В ряде случаев воду для глубокого осветления после отстойников направляют на фильтры, где она дополнительно осветляется, проходя через слои фильтрующего материала. Такая двухступенчатая система осветления широко применяется при очистке речной воды, используемой для питьевого водоснабжения.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Для некоторых производств, не требующих  прозрачной воды, оказывается достаточным освобождение ее лишь от наиболее крупных взвешенных частиц, а также плавающих предметов. В этих случаях применяют грубую механическую очистку воды — процеживание, большей частью осуществляемое в водоприемных сооружениях, где для этой цели устанавливаются решетки и сетки.

     Попутно с осветлением вода при коагулировании и фильтровании в значительной степени  освобождается от бактерий, благодаря  чему повышается ее качество с санитарной точки зрения.

     Специальной операцией по уничтожению содержащихся в воде бактерий, в частности болезнетворных, является обеззараживание (дезинфекция) воды.

     Для обеззараживания применяют хлорирование или озонирование, а также бактерицидное  облучение воды.

     Для улучшения качества воды применяют  также и другие операции: умягчение, обессоливание, дегазацию и др.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Под отстаиванием в строгом смысле слова понимается осаждение взвеси из воды, находящейся в покое. Осуществление такого процесса («периодического отстаивания») в практике очистки воды крайне неудобно, так как требует периодического наполнения и опорожнения отстойных бассейнов. Поэтому применяют так называемое непрерывное отстаивание, при котором осветляемая вода непрерывно проходит с малыми скоростями через отстойники, в которых происходит   осаждение взвеси.

     В настоящее время применяют отстойники трех типов, различаемые по направлению движения воды в них: горизонтальные, вертикальные и радиальные.

     Горизонтальный  отстойник обычно представляет собой  бассейн прямоугольной формы  в плане. Вода, подлежащая осветлению, подводится к одной из его торцовых стенок, проходит вдоль отстойника до противоположной торцовой стенки и там отводится. В отстойнике следует различать его рабочую часть, где происходит осаждение взвеси, — зону осаждения и нижнюю часть, где собирается выпавший осадок, — зону накопления и уплотнения осадка. В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально— снизу вверх. Отстойник представляет собой круглый (иногда квадратный) в плане бассейн с центральной цилиндрической трубой и конической (или пирамидальной) нижней частью. Центральная труба — это встроенная в отстойник камера хлопьеобразования водоворотного типа. Вода подается в нее по трубе, проходит камеру сверху вниз и через гаситель  поступает в нижнюю часть зоны осаждения отстойника. Далее вода движется вверх и отводится через сборный желоб 6 и отводную трубу . Осадок скапливается в нижней конической части отстойника 3, откуда он периодически удаляется по трубе . 

     Особенностью  работы радиальных отстойников является изменение скорости движения воды от максимального значения в их центре до минимального значения у периферии.

     К преимуществам радиальных отстойников  относится их незначительная глубина  (даже при больших производительностях). В настоящее время радиальные отстойники получили применение и для осветления мутных речных вод (без коагулирования или с коагулированием). При значительном количестве осадка возможность непрерывного его удаления является большим достоинством радиальных отстойников.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Обработка воды коагулянтами применяется для  очистки воды от взвешенных веществ, снижения цветности, а также для  интенсификации осаждения карбоната  кальция и гидроокиси магния при  реагентом умягчении воды.

     Наиболее  часто обработка коагулянтами производится для очистки воды открытых водоемов. При этом наряду с освобождением  воды от взвеси достигается удаление из воды коллоидных веществ, обусловливающих  цветность воды, планктонных организмов, существенно снижается бактериальная загрязненность воды.

     Нередко при обработке коагулянтом уменьшаются  также запахи и привкусы воды.

     В водах открытых водоемов взвешенные вещества чаще всего представляют собой  частицы песка, глины, ила, планктонные  организмы, продукты разрушения растений и т. п.

     Взвешенные  частицы, удельный вес которых больше единицы, стремятся осаждаться на дно  сосуда. Однако наиболее мелкие частицы  суспензий размерами от 3 – 4 до 0,1 мк и коллоидные частицы размерами  от 0,1 до 0,001 мк практически не осаждаются, оставаясь в воде во взвешенном состоянии.

     С приемлемой для техники отстаивания  скоростью осаждаются только частицы  крупнее 30 – 50 мк т.е не мельче илистых  частиц. Мелкий ил, глинистые и коллоидные частицы без специальных мер  выделить отстаиванием невозможно. Для их осаждения и применяют добавление к воде коагулянтов – веществ, образующих относительно крупные, быстро осаждающиеся хлопья, которые увлекают с собой при осуждении мелкодисперсную взвесь, загрязняющую воду.

     Скорости  осаждения в воде частиц кварца крупности  например 10 мк, с удельным весом γ = 2,65 при температуре 15С, равна 0,1 мм/сек. 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     В качестве коагулянтов, как указано  выше, применяют сернокислое закисное железо FеSO4 7Н2О ( железный купорос, хлорное железо FеСl3 и сернокислую окись железа Fе2 (SO4 )3.

     Оптимальное значение рН для солей железа равно  рН = 7,5 – 8. При недостаточной величине рН воды и при недостатке кислорода  железо Fе2+ может оставаться в воде, выходящей из очистной станции.

     При использовании в качестве коагулянтов солей железа дозы последних при очистке мутных вод можно принимать на 10 – 20 % меньше, чем сернокислого алюминия (в пересчете на безводные продукты). Выше указывалось, что при недостатке природной щелочности для проведения процесса коагуляции, воду нужно подщелачивать. Доза щелочи для обеспечения коагуляции, воду нужно подщелачивать. Доза щелочи для обеспечения коагуляции может быть определена по формуле

                              ( 3.1 ) 

где М  – доза реагента (технического продукта) для подщелачивания воды в мг / л ;

   Д – доза коагулянта в пересчете на безводное активное вещество в мг / л

е1 и  е2 – эквивалентный вес активной части соответственно реагента для  подщелачивания и коагулянта в мг/мг – экв (табл. 3.3)

   Щ – общая щелочность обрабатываемой воды в мг – экв / л;

   С – содержание активного вещества в реагенте для подщелачивания воды в %;

  1 – резервная щелочность, которая должна оставаться после обработки воды коагулянтом в мг – экв / л.

280302.02КП25.001 ПЗ

     В практике проектирования и эксплуатации очистных сооружений до последнего времени  существовало большое разнообразие в конструкциях осветлителей и методах их расчета. Такое положение явилось следствием экспериментальных поисков наилучшей конструкции при недостаточной разработке теоретических основ технологии осветления воды во взвешенном осадке.

     Обобщение накопленного опыта использования осветлителей в конечном счете позволило установить необходимость выполнения следующих трех основных требований.

     Создание  оптимальных условий для формирования взвешенного фильтра и удержания  избыточной взвеси. Выполнение этого  требования возможно, если обеспечивается преимущественно контактная коагуляция, поддерживается определенная концентрация взвешенного фильтра, создаются необходимые гидравлические условия, исключающие старение, чрезмерное укрупнение и выпадение хлопьев на дно, обеспечивается необходимое время пребывания воды во взвешенном фильтре. В современных осветлителях выполнение этих требований нашло отражение в уменьшении объема зоны распределения (нижней части взвешенного фильтра ), создании условий для непрерывного снижения скорости воды ( наклонные стенки величиной расширения взвешенного слоя в потоке осветляемой воды и концентрацией взвешенного фильтра.

     Создание  оптимальных условий для стабилизации взвешенного фильтра и эффекта  осветления воды. Выполнение этого  требования осуществляется при помощи принудительного отбора избыточного осадка, создания разности скоростей движения воды на границе между зоной взвешенного фильтра и зоной осветления, обеспечения равномерного сбора осветленной воды. Избыток осадка вместе с частью воды, следующей через взвешенный фильтр, отбирается через окна или трубы из выходной части взвешенного фильтра, а осветленная вода – через систему желобов с затопленными отверстиями или вырезами (водосливами) в их бортах.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Вода  с реагентами поступает в осветлитель  из воздухоотделителя по трубопроводу 1 в нижнюю часть конуса диффузора 2. Поднимаясь вверх, поток воды расширяется, скорость его уменьшается до величины, при которой в диффузоре образуется слой взвешенного осадка 3. По мере накопления осадка его избыток переливается через кромку диффузора и опускается в осадкоуплотнитель 4. Осветленная вода проходит через защитный слой воды над диффузором и по сборному желобу 5 отводится на фильтры. Осадок через дырчатую трубу 6 непрерывно или периодически по трубопроводу 7 отводится в канализацию.

     Основные  расчетные формулы и параметры  осветлителей.

     В технологических схемах осветления воды хозяйственно – питьевых вод  изложенные выше требования выполняются  в конструкциях с центральными осадкоуплотнителями.

     Основные  формулы для расчета осветлителей позволяют определить необходимые  площадь осветлителя в плане  и объём зон накопления и уплотнения осадка

     Площадь зоны осветления в м2 принимается  наибольшей из определённых по формулам 

                           (3.3.1)

     или

                            (3.3.2)

280302.02КП25.001 ПЗ

     vз.о  и v/з.о. – соответствующие летнему  и зимнему периодам расчётные  скорости в зонах осветления  мм/сек

     Площадь зоны осветления осадка м2 в осветлителях с центральным осадкоуплотнителем 

                                 (3.3.3) 
 

     где α – коэффициент снижения скорости движения воды в зоне отделения осадка по сравнению со скоростью в зоне осветления принимаемым равным 0,9

     Полная  площадь осветлителей в м2:

     с центральным осадкоуплотнителем

                               (3.3.4)

     с поддонным осадкоуплотнителем

     где f отб - суммарная площадь сечения  труб в м2 для отбора осадка в осадкоуплотнитель, определяемая в зависимости от расчётной  скорости движения воды в трубах, равной vотб.= 40 – 60 мм/сек по формуле  

                                  (3.3.5) 
 

     Объём зон накопления и уплотнения осадка в м3 

                                  (3.3.6)

280302.02КП25.001 ПЗ

     m - Расчётное содержание взвеси  в осветлённой воде, пренимаемое  равное 8 -12 мг/л;

     ty – время уплотнения осадка: ty = 3 – 6 часов при М0>400мг/л и

     ty=6 – 12 часов при М0<400мг/л.

     δСР – средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе  в мг/л.

     Основная  формула для определения расчетных  расходов осветлителя: 

                               в м3/сут ( 3.3.7 ) 
 

где: Т – время работы осветлителей в течение суток;

     Т = 24 ч

     tпр  – продолжительность в ч продувки  одного осветлителя (включая время  на подготовку продувки) ;

     n – число продувок одного осветлителя в течение суток;

     Кn – коэффициент, определяющий степень  снижения выдачи воды продуваемым осветлителем; расчетное значение Кn следует принимать равным единице. Это условие означает, что расчетный продувочный расход Qпр будет равен расчетной подаче на осветлитель и при продувке уровень воды не станет ниже расчетного.

     Расчетная продолжительность в часах самой  продувки определяется по формуле.

                      ( 3.3.8 ) 
 

     где

     К пр – коэффициент разжижения осадка при его сбросе;

     равен 1,2 ;

     qпр  – продувочный расход в м3/ч  ; при Rн = 1 Qпр = Q0 ( расчетной производительности  осветлителя ).

280302.02КП25.001 ПЗ

     Н мин = 1,9А > 0,6А + 3 м, (3.3.9 )

     где

     А – расчетный линейный параметр при определении глубины: ширина полосы зоны осветления, обслуживаемой одной распределительной трубой и двумя сборными трубами (или желобами ) или кольцевым желобом.

     Наибольшее  значение параметра А – диаметр, радиус или сторона осветлителя, ширина прямоугольной или кольцевой полосы – должно составить (из условия обеспечения равномерного отбора воды) 3 – 3,5 м, а фактическая величина определяется в результате расчета размеров зоны осветления.

     Если  в соответствии с высотной схемой можно применить несколько типов, то решающим фактором в выборе одного из них будет величина потребной для их размещения площади, которую можно вписать в стандартную сетку размеров промышленных зданий. Окончательный выбор типа осветлителя в этом случае определяет наименьшее значение необходимой производственной площади.

     Для предварительной ориентировки в  выборе типа осветлителя может быть использована таблица, в которой  приведены приближенные размеры  осветлителей в зависимости от общей  производительности установки ( в расчетах были приняты : vз.о = 1 мм / сек ; Кр = 0,8 ; Мо = 500 мг / л ; tу = 4 ч ;

280302.02КП25.001 ПЗ

          Полное или частичное удаление из воды взвешенных веществ фильтрованием осуществляется в открытых или напорных фильтрах, состоящих из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр осветляемой воды и отвода промывной воды. Дренажная система обычно служит также для распределения по площади фильтра промывной воды.

     Интенсивность процесса фильтрования характеризуется  скоростью фильтрования, представляющей собой частное от деления расходы  фильтруемой воды на площадь фильтрующего слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т.е. количеством воды в м3, фильтруемой через 1 м3 площади фильтрующего слоя в течение 1 ч.

     Фильтрование  воды через фильтрующий слой происходит под действием разности давлений на выходе в фильтр и на выходе из него. Разность давлений для открытого фильтра равна разности отметок поверхности воды в фильтре и пьезометрического напора в трубе, отводящей фильтрат.

     Разность  давлений воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в  фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

     По  мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными  веществами потеря напора возрастает до некоторой величины, характеризующей  сопротивление предельно загрязненного фильтрующего слоя.

     Фильтрующий слой может состоять из не связанных  друг с другом зерен фильтрующего материала либо представлять собой  жесткий каркас в виде сетки, ткани  или пористой керамики. 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     По  характеру фильтрующего слоя фильтры  разделяются на:

     Зернистые, в которых фильтрующий слой состоит  из зерен песка, дробленого кварца, антрацита, мрамора, магнетита и др.;

     Сетчатые, в которых фильтрующим слоем  служит сетка с отверстиями, достаточно малыми для задержания из воды взвеси;

     Тканевые, в которых фильтрующим слоем  служит ткань (хлопчатобумажная, льняная, сукно, капроновая или стеклоткань);

     Намывные, в которых фильтрующий слой образуется из вводимых в воду фильтрующих порошков, откладывающихся в виде тонкого  слоя на каркасе фильтра; в качестве фильтрующих порошков применяют  диатомит, древесную муку, асбестовую крошку и др., а каркасом могут служить пористая керамика, металлическая сетка, синтетическая ткань.

     Наиболее  широкое распространение в промышленном и коммунальном водоснабжении получили зернистые фильтры. Сетчатые фильтры  применяют главным образом для грубой очистки воды, микросетчатые – для удаления из воды планктона.

     Тканевые  фильтры находят применение в  полевом водоснабжении; намывные –  при очистке маломутных вод для  небольших предприятий или поселков и для очистки воды плавательных бассейнов.

     Зернистые фильтры по скорости фильтрования разделяют на медленные (скорость фильтрования менее 0,5 м/ч), скорые (скорость фильтрования 2-15 м/ч) и сверхскоростные (скорость фильтрования более 25 м/ч).

     Скорые  фильтры могут быть напорными  и открытыми. Медленные фильтры выполняют открытыми, сверхскоростные фильтры – напорными.

     По  крупности зерен фильтрующего слоя зернистые фильтры разделяют  на мелкозернистые (медленные фильтры) с размером зерен верхнего слоя песка  менее 0,4мм, среднезернистые (размер зерен  верхнего слоя песка 0,4-0,8мм) и крупнозернистые (размер зерен верхнего слоя песка более 0,8мм), обычно применяемые для частичного осветления воды.

     По  мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными  веществами потеря напора в нем будет  возрастать, а скорость фильтрования при неизменном напоре – снижаться.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Через некоторый период времени от начала работы фильтра потеря напора в фильтрующем слое увеличится настолько, что скорость фильтрования станет ниже расчетной и производительность фильтра снизится.

     Для восстановления пропускной способности  фильтра его фильтрующий слой должен быть очищен от задержанных  из воды загрязнений. В медленных  фильтрах это достигается обычно удалением верхнего слоя загрязненного песка с последующей его промывкой; в скорых фильтрах промывка фильтрующего слоя производится непосредственно в самих фильтрах.

     Продолжительность работы фильтра между чистками или  промывками (включая время на промывку) называется продолжительностью фильтроцикла. Она зависит от характера и количества содержащихся в воде взвешенных веществ, от скорости фильтрования, крупности и пористости фильтрующей загрузки. В скорых фильтрах для промывки фильтрующего слоя через него пропускают осветленную воду снизу вверх с интенсивностью, достаточно для взвешивания фильтрующей загрузки в восходящем потоке промывной воды.

     Фильтрующие материалы для зернистых фильтров.

     В качестве фильтрующих материалов для  зернистых фильтров в настоящее время применяют кварцевый речной или карьерный песок, дробленые кварц и антрацит, мрамор, магнетит, керамическую крошку, керамзит.

     Крупность зерен фильтрующего материала и  их однородность характеризуются данными  ситового анализа, который позволяет определить следующие показатели:

     10% диаметр (d10) фильтрующего материала,  т.е. диаметр шара, равновеликого  зерну фильтрующего материала,  мельче которого в данном материале  имеется 10% зерен по весу;

     50% диаметр (d50), т.е. диаметр шара, равновеликого зерну фильтрующего материала мельче которого имеется 50% зерен по весу (dср);

     коэффициент неоднородности зерен фильтрующего материала, равный отношению 80% диаметра фильтрующего материала к 10% диаметру.

     Ситовой анализ фильтрующего материала заключается в рассеве высушенного образца средней пробы на калиброванных ситах и определении процента материала, оставшегося на каждом сите.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Антрацитовую  крошку для загрузки фильтров изготовляют  из антрацита марок АП, АК и АС-мытое. Антрацит должен иметь удельный вес в пределах 1,6-1,7, насыпной вес 0,7-0,9т/м3 и при дроблении превращаться в зерна кубической или близкой к шару формы. Антрацит слоистого строения для загрузки в фильтры непригоден. Зольность антрацита должна быть не выше 5%, а содержание серы в нем должно быть не более 3%.

     Поддерживающие  слои.

     Поддерживающие  слои размещают между фильтрующим  слоем и дренажем фильтра. Назначение поддерживающих слоев заключается  в предотвращении выноса фильтрующего материала из фильтра вместе с фильтратом. Кроме того, поддерживающие слои служат для улучшения распределения промывной воды по площади фильтрата.

     Гравий  или щебень, используемые в качестве поддерживающих слоев, должны быть устойчивы  против измельчения и истирания, химические стойки, не должны содержать больше 10% частиц известняка.

     Поддерживающие  слои должны состоять по возможности  из однородных частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не должен более чем в 2 раза превышать  размер самых мелких зерен этого  же слоя (например, 2-4, 4-8, 8-16, 16-32мм).

     Размер  самых мелких зерен верхнего поддерживающего  слоя, на который укладывается фильтрующий  слой, должен быть в 2 раза больше, чем  размер самых крупных зерен фильтрующего слоя. Толщину поддерживающих слоев  в фильтрах, оборудованных дренажными системами большого сопротивления, принимают в соответствии с приведенными ниже данными:

     32-16 мм  Верхняя граница слоя должна быть на 100мм выше отверстий дренажной системы

     16-8 мм               100 мм

     8-4 мм                100 мм

     4-2 мм               50 мм

280302.02КП25.001 ПЗ

     Скорые  фильтры.

     Скорые  фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их коагулированием в прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой.

     При фильтровании воды сверху вниз на скорых фильтрах осветление воды достигается  в результате двух одновременно протекающих  процессов – задержания наиболее крупных частиц взвеси в пленке на поверхности фильтрующего слоя и адгезии (сцепления) или абсорбции скоагулированных более мелких частиц поверхностью зерен фильтрующего слоя.

     При оптимальной коагуляции и надлежащем подборе загрузки скорого фильтра  его фильтрат обычно содержит не более 1 мг/л взвешенных веществ.

     По  мере работы фильтра увеличивается  количество задержанных им загрязнений  – нарастает толщина пленки на поверхности песка, увеличивается  количество загрязнений, отложившихся в толще фильтрующей загрузки, и глубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра, снижается скорость фильтрования.

     Если  крупность загрузки и толщина  фильтрующего слоя выбраны правильно, то предельно допустимая потеря напора в фильтре наступит практически  в тоже время, когда частицы загрязнений начнут проникать через загрузку в фильтрат.

     Глубина проникания взвеси в толщу фильтрующего слоя возрастает с увеличением скорости фильтрования и диаметра его зерен. Поскольку скорость возрастания  потери напора растет с уменьшением диаметра зерен и увеличением скорости фильтрования, в практике водоподготовки наметилась тенденция к увеличению крупности зерен при одновременном повышении высоты фильтрующего слоя, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не допуская увеличения мутности фильтрата.

     Мутность  фильтрата и продолжительность  фильтроцикла зависят не только от мутности поступающей на фильтры  воды, дисперсности содержащейся в  ней взвеси, скорости фильтрования и размера зерен, но и от прочности  хлопьев скоагулированных загрязнений воды.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Введение  в воду непосредственно перед  фильтрами ПАА или активированной кремниевой кислоты в очень небольших  количествах (0,015мг/л ПАА, 0,05мг/л SiO2-3) позволяют значительно повысить продолжительность фильтроцикла при одновременном снижении мутности фильтрата. Активированная кремниевая кислота для цветных вод имеет по эффективности и стоимости преимущества перед ПАА.

     Когда начинается проскок взвеси в фильтрат или когда величина потери напора становится предельной, производят промывку фильтрующего слоя.

     Фильтры могут быть открытыми и напорными.

     Открытый  безмешалочный скорый фильтр (рис.4.1) представляет собой обычно прямоугольный  в плане резервуар. На дне его расположена дренажная система, служащая для отвода фильтрата и распределения промывной воды по площади фильтра при его промывке.

     Над дренажем находятся поддерживающие гравийные слои и поверх них фильтрующий  слой. Выше фильтрующего слоя устраивают желоба, служащие для отвода из фильтра при его промывке грязной промывной воды. По этим желобам в фильтр подается фильтруемая вода.

     Сравнение стоимости строительства и эксплуатации фильтровальных станций равной производительности, но с разным числом фильтров и разными их размерами показало, что для станций малой и средней производительности (до 30 000м3/сутки) наиболее экономично принимать четыре фильтра при строительстве станций в одну очередь и шесть фильтров при строительстве станций в две очереди, если четыре фильтра обеспечивают водопотребление первой очереди.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Конструкция вертикального фильтра диаметром  от 1000 до 3400мм приведена на рис.4.2 и  в табл. 5.1. Трубчатая дренажная  система изготовляется из обычной  стали. На ее штуцера навертывают  фарфоровые или пластмассовые щелевые колпачки.

     Вертикальные  напорные фильтры, выпускаемые в  СССР, имеют максимальную площадь  фильтрования 9,1м2, что обеспечивает их производительность на водах различного качества от 50 до 90м3/ч.

     Так как по экономическим соображениям желательно иметь на станции от четырех до шести фильтров, вертикальные напорные фильтры следует применять на станциях производительностью не более 300 – 500м3/ч.

     Таблица 4.1

     Напорные  скорые фильтры.

     Схема фильтра с эжекторной промывкой  фильтрующего слоя показана на рис.4.3. Фильтр имеет коническое дно, в нижней части которого по вертикальной оси  фильтра установлен эжектор. Выходная труба эжектора проходит через всю толщу фильтрующего слоя до кромки водосборных желобов, размещенных вдоль наружных стенок фильтра.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Осветляемая вода поступает в водосборные  желоба и через их кромки в фильтр, где она профильтровывается сверху вниз через фильтрующую загрузку до дренажной системы, через которую фильтрат отводится из фильтра.

     Расчет  основных параметров фильтров.

     Основными параметрами, определяющими работу фильтра, являются скорость фильтрования, а также гранулометрический состав и толщина слоя фильтрующего материала. Значения этих трех величин связаны между собой и определяются требованиями, приведенными в таблице 4.2

     Таблица 4.2

Необходимая площадь фильтров определяется по средней  расчетной скорости при нормальном режиме работы установки wр.н, когда  фильтры поочередно или попарно  отключаются для производства операций, связачных с их промывкой. 

280302.02КП25.001 ПЗ

                                     (4.1)

     где vр.ф – расчетная скорость фильтрации при форсированном режиме;

     N- общее число фильтров ;

     N1 – число одновременно ремонтируемых  фильтров.

     Предельные  значения vр.н и vр.ф приведены в таблице 4.2 Если при малом числе фильтров значение vр.ф определяемое по формуле 4.1 окажется большей нормируемой предельной величины, то соответственно должно быть снижено значение расчетной скорости при нормальном режиме.

     С учетом расхода воды на промывку, а также для восполнения сокращенной подачи воды фильтрами за время простоя на промывке и в течение сброса первого фильтрата расчетную площадь фильтров в м2 определяют из выражения 

                                                                                       ( 4.2 ) 

     где Q – полезная производительность станции  в м3 / сутки, определяемая максимальной суточной подачей воды потребителям ;

     T – продолжительность в ч работы  станции в течение суток ( обычно  Т = 24 ) ;

     n – расчетное число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме работы станции ( обычно n = 2 – 3 ) ;

     w – интенсивность промывки в  л/сек м2 ( таблица 4.3 )

     t1 – продолжительность промывки  в ч ;

     t2 – время простоя фильтров в  связи с промывкой , t2 = 0,33 –  0,5

     t3 – продолжительность сброса первого  фильтрата t3 = 0,17 ч. 

     однопоточных  фильтров t2 = 0,33 , для двухпоточных – 0,5 ч ;

     Расчетная производительность фильтров в м3/сутки  при нормальном режиме их работы определяется по формуле. 

     Q_ф = ТFv_р.н ( 4.3 ) 

280302.02КП25.001 ПЗ

     q_пож = W_пож / t_пож ( 4.4 )

     где Wпож – сохраняемый в резервуарах  пожарный запас воды в м3;

     tпож  – продолжительность пополнения  пожарного запаса, принимаемая в  соответствии с требованиями  СниП равной 24 – 36 ч в зависимости от характера объекта водопотребления.

     Проверка  достаточности площади фильтров на работу в период пополнения пожарного  запаса производится по формуле

                                        ( 4.5 )

     Число фильтров. При назначении числа фильтров следует обеспечить экономичность решения и надежность работы фильтровальной установки.

     По  экономическим соображениям количество фильтров на станциях ориентировочно определяется из выражения  

                                    ( 4.6 ) 

     Число фильтров следует уточнять с учетом соотношения производительностей первой и второй очередей строительства станции. На любом этапе эксплуатации должно быть не менее двух фильтров прм производительности станции до 2000 м3/сутки и не менее трех – при большей производительности. Это условие обеспечивает надежность работы установки для малых и средних станций ; оно обычно оказывается решающим и при определении общего числа фильтров для полного развития станции. так как размеры фильтров на обоих этапах строительства должны быть одинаковыми.

     Надежность  работы установки обеспечивается не только определенным минимумом параллельно  работающих фильтров, но и созданием  условий для качественного функционирования таких ответственных элементов  скорых фильтров, как распределительная, сборная системы и т.п.

     Поэтому максимальная площадь отдельных  фильтров обычно не превышает 100 – 120 м2, а фильтры площадью более 30 – 40 м2 выполняются с центральным каналом ( шириной 0,7 – 0,8 м), разделяющим фильтр на две равные части.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Высота  поддерживающего слоя ( Lгр ), размещаемого на дне фильтра и состоящего из слоев гравия или щебня, определяется суммой высот его слоев из зерен различной крупности, а именно ( считая сверху ) : слоя зерен крупностью 2 – 4 мм – 50 мм ; слоев 4 – 8 мм и 8 – 16 мм по 100 мм ; слоя с крупностью зерен 16 – 32 мм – высотой на 100 мм выше отверстий распределительной системы, но не ниже верха распределительных труб.

     Высота  фильтрующего слоя ( Lо ) принимается  по таблице 4.2 или на основании расчетов фильтрующей загрузки.

     Слой  воды над загрузкой фильтра принимается из условия предупреждения воздушного засорения фильтра ; обычно его высота Lв > 2 м.

     Высота  бортов при стабильном расчетном  горизонте воды ( как правило, когда  число фильтров N > 6 ) должна быть равна  Нб = 0,3 – 0,5м.

     При работе фильтров с постоянной скоростью фильтрования высота бортов увеличивается для периодического приема части поступающей на станцию воды во время промывки одного из фильтров.

     Необходимая дополнительная высота бортов в м  определяется из условия

                                             ( 4.7 )

     где W нак – объем воды в м3, накапливаемый  за время промывки одного фильтра 

     W нак = F1vрн t2 ;

     F1 – расчетная площадь одного  фильтра в м2.

     Расчет  параметров и числа фильтров для  проектируемой водоочистной станции :

     а) необходимая площадь фильтров 
 

     Расчетная производительность фильтров определяем по формуле 4.3

     Qф  = 24∙ 70 ∙ 6 = 10 080 м3 / сут

     Число фильтров определяем по формуле 4.6

                       = 4 штуки

280302.02КП25.001 ПЗ

     Тепловой  способ. Кипячение воды в течение 12-20 мин убивает все неспорообразующие  микроорганизмы. Для уничтожения  спор применяют нагрев воды до 1200С под давлением или дробную стерилизацию воды – ее кипятят в течение 15 мин, охлаждают до 350С, выдерживают при этой температуре 2ч для прорастания спор и снова нагревают до кипения.

     Действие  ультрафиолетового излучения. Вода, длительное время находящаяся на солнечном свету, освобождается от патогенных микроорганизмов. Облучение воды ультрафиолетовыми лучами хорошо обеззараживает воду, свободную от взвешенных и коллоидных примесей.

     Действие  ионизирующего излучения. По литературным данным, облучение воды рентгеновскими лучами, γ- и β- излучателями обеззараживает воду. Эти методы обеззараживания воды пока не нашли практического применения.

     Действие  ультразвуковых колебаний убивает  большинство микроорганизмов. Интенсивность  ультразвукового излучения должна быть не менее 2 вт/см2 при продолжительности озвучивания не менее 5 мин.

     Обеззараживание воды фильтрованием. Большинство патогенных микроорганизмов (за исключением вирусов) имеет размер более 1-2 мк. Поэтому  фильтрованием воды через фильтры  с размерами пор менее 1 мк можно освободить ее от микроорганизмов. Метод этот пригоден только для обеззараживания подземных или хорошо осветленных вод с содержанием взвешенных веществ менее 2 мг/л, так как при большем содержании взвеси последняя быстро закупоривает поры фильтра, что приводит к резкому снижению его пропускной способности.

     В качестве обеззараживающих используют так называемые ультрафильтры из микропористой керамики или фарфора (фильтры Беркефельда, Шамберлена и  др.), фильтры с асбестоцеллюлозными  фильтрующими пластинами (фильтры Зейца), мембранные ультрафильтры и др.

     Ниже  рассматриваются методы обеззараживания, получившие наибольшее распространение  в практике очистки воды. 

280302.02КП25.001 ПЗ

08-КИ

     Это наиболее эффективный метод обеззараживания воды. Однако он весьма дорог.                  

     Воздух  забирается через жалюзийную решетку  и проходит через кассетный воздушный  фильтр 1. Очищенный от пыли воздух сжимается  компрессором 2 и направляется во второй кассетный фильтр 3, в котором очищается от мельчайших капелек масла, попадающих в воздух в компрессоре. По выходе из фильтра часть воздуха направляется в смеситель 4 фильтрованной станции для интенсификации смешивания озона с водой; остальной воздух идет на осушку.

     Первый этап осушки воздуха происходит в оросительном холодильнике 5 вследствие конденсации влаги. Компримированный воздух из компрессора имеет температуру 40-500С. при его расширении и охлаждении в оросительном холодильнике выделяется часть влаги. Вода, орошающая трубки холодильника, по которым движется воздух, отводит выделившееся тепло.

     Охлажденный воздух поступает в кожухотрубный  холодильник 6, в котором воздух поступает  по трубам, охлаждаемым кипящим фреоном. Последний поступает от специальной  установки 7. Влага из воздуха осаждается в виде инея на поверхности труб и удаляется при остановке и отогревании холодильников. Затем воздух пропускается через абсорбер 8, где остатки влаги сорбируются силикагелем или активной окисью алюминия. Для предотвращения нагрева за счет тепла, выделяющегося при сорбции воды, сорбент в абсорберах охлаждается водой, протекающей по змеевику, который расположен в слое сорбента.

     Регенерацию сорбента осуществляют продувкой его  горячим воздухом (200-2600С), подаваемым от электрокалорифера 9.

     Высотное  решение фильтров. Высота фильтра  Нф складывается из высот слоев загрузки, слоя воды над загрузкой и высоты бортов.

     Высота  поддерживающего слоя ( Lгр ), размещаемого на дне фильтра и состоящего из слоев гравия или щебня, определяется суммой высот его слоев из зерен различной крупности, а именно ( считая сверху ) : слоя зерен крупностью 2 – 4 мм – 50 мм ; слоев 4 – 8 мм и 8 – 16 мм по 100 мм ; слоя с крупностью зерен 16 – 32 мм – высотой на 100 мм выше отверстий распределительной системы, но не ниже верха распределительных труб.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Расход  электроэнергии на получение 1 кг озона  из кислорода хорошо осушенного воздуха  колеблется для озонаторов различных  типов в пределах от 13 до 29 квт  ч, а при работе ни неосушенном  воздухе – от 43 до 57 квт ч.

     2.5.3.2 ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ  ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ  БАКТЕРИЦИДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

     Специфичность биологического действия различных  по длине волны участков спектра  лучистой энергии была установлена  А.М. Маклаковым в 1889г. Дальнейшими исследованиями было показано, что высокой бактерицидностью обладает излучение с длиной волны от 2200 до 2800 А0. Этот участок ультрафиолетового спектра называется бактерицидным. Наиболее бактерицидно излучение с длинной волны около 2600 А0; излучение с длинами волн 2000 и 3100 А0 обладает бактерицидностью, уже в 100 раз меньшей.

     Отечественной промышленностью выпускаются ртутно-кварцевые  бактерицидные лампы высокого давления (типа ПРК и РКС) и бактерицидные  аргоно-ртутные лампы низкого  давления (типа БУВ), которые используются для обеззараживания воды в практике водоснабжения.

     Характеристики  некоторых бактерицидных лампы 

     Обеззараживание воды бактерицидным излучением может  производиться только тогда, когда  подлежащая обеззараживанию вода обладает малой цветностью и не содержит коллоидных и взвешенных веществ, поглощающих  и рассеивающих ультрафиолетовые лучи.

280302.02КП25.001 ПЗ

     Расчет  установок для обеззараживания  воды бактерицидным излучением сводится к определению числа ламп, которые необходимы для создания потока бактерицидного излучения, достаточного для обеззараживания данной воды.

     Требуемое количество ламп (камер) п в установке  определяют по формуле 

     п = Fб/Fл,

     где Fб – необходимый для обеззараживания бактерицидный поток в вт;

     Fл  – расчетный бактерицидный поток,  создаваемый одной бактерицидной  лампой после 4000-5000 ч работы, в  вт.

     Необходимый для обеззараживания воды бактерицидный  поток Fб вычисляют по формуле.

     Fб  = QaRlg( Р/Ро ) / 1563,4 NnNо                                                                ( Х.7 )

     здесь Q – расчетный расход воды в м3/ч ;

     a – коэффициент поглощения облучаемой  воды в см –1, равный : для бесцветных  подземных вод, получаемых из  глубоких подземных горизонтов, 0,1 см –1 ; для родниковой, грунтовой, подрусловой и инфильтрационной воды 0,15 см –1 ; для обработанной воды поверхностных источников водоснабжения 0,2 – 0,3 см –1 ;

     R – Коэффициент сопротивляемости  облучаемых бактерий в мк вт  сек / см2, принимаемый равным 2500 ;

     Ро  – коли индекс воды в единицах на 1 л до облучения;

     Р – то же, после облучения, принимаемый  согласно ГОСТ 2874 – 54 не более 3;

     Nп  – коэффициент использования  бактерицидного потока, принимаемый  в зависимости от типа установки  ( для установок ОВ – АКХ – 1 можно принимать около 0,9 ) ;

     Nо  – коэффициент использования  бактерицидного облучения, принимаемый  равным 0,9.

     Расход  электроэнергии на обеззараживание 1 м3 воды колеблется от 10 вт ч для чистых артезианских вод до 120 вт ч для  речных вод после их очистки на обычной фильтровальной станции. 

280302.02КП25.001 ПЗ