Возможность создания конструкций покрывающих большие площади

29 Патронные фильтры

Это фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используется сменный картриджный элемент (картридж), помещаемый в прочный корпус (колбу) из пластика или стали. Фильтры для очистки холодной воды чаще всего имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующего картриджа. Корпус фильтров для горячей воды изготавливается из непрозрачного термоустойчивого пластика или нержавеющей стали. Особенностью данного типа фильтра является необходимость периодической замены фильтрующего элемента.

Эти фильтры используются преимущественно для небольших потоков, требующих более тонкой фильтрации воды. Патронные фильтры, предназначенные для фильтрации больших потоков воды, отличаются соответствующим увеличением габаритных размеров и стоимости.

При этом всегда имеется возможность изменить тип используемого картриджа, добавив к функции механической очистки еще, например, и удаление хлора (если использовать картридж из волокна, пропитанного углем) или другие дополнительные возможности. Существуют, например, картриджи чулочного типа, используемые для отфильтровывания волокон тины или глинистых загрязнений, которые быстро забивают и выводят из строя другие типы фильтрующих элементов. Установив последовательно на одну магистраль несколько патронных фильтров, можно гибко и оперативно перенастраивать получившуюся систему к различным требованиям путем изменения комбинации используемых картриджей.

Некоторые корпуса для патронных фильтров имеют на крышке специальные кнопки сброса давления, используемые для исключения пролива воды при разборке в целях замены картриджа.

30 Метод фильтрования с упрощенной аэрацией для обезжелезивания подземных вод

Метод основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через зернистый слой образовывать на поверхности зерен фильтрующего материала адсорбционно-каталитическую пленку из ионов и оксидов двух- и трехвалентного

железа, а также из продуктов жизнедеятельности железобактерий.

Пленка представляет собой очень сильный адсорбент губчатой структуры.

Обезжелезивание воды в загрузке, покрытой пленкой, является гетерогенным автокаталитическим процессом, в результате чего обеспечивается непрерывное обновление пленки как катализатора непосредственно при работе фильтра.

Однако на активный катализатор-пленку отрицательно действуют сероводород, коллоидные силикаты, фосфаты, гуминовые кислоты, растворенная углекислота, аммиак, снижающие эффективность катализатора. В таких случаях требуемая степень очистки воды может быть достигнута снижением скорости фильтрования в соответствии с уменьшением скорости окисления железа или использованием других методов.

Упрощенную аэрацию с последующим фильтрованием допускается применять при следующих показателях качества воды, поступающей на фильтры:

— содержание железа (общего) — до 10 мг/л, в том числе двухвалентного (Fe2+) — не менее 70 %;

— pH — не менее 6,8;

— окислительно-восстановительный потенциал — более 100 мВ;

— щелочность — более 2 ммоль/л;

— содержание сероводорода — не более 0,5 мг/л;

— содержание аммония — до 1,5 мг/л;

— содержание метана — до 0,5 мг/л.

Упрощенную аэрацию следует осуществлять с помощью несложных приспособлений путем излива воды из воронки или перфорированного лотка с высоты от 0,5 до 1,0 м в карман или канал

фильтра либо путем вдувания воздуха в обрабатываемую воду.

В качестве фильтрующей загрузки могут использоваться различные материалы: кварцевый песок, антрацит, дробленый и недробленый керамзит, колотый гранитный щебень, пемза и т. Д

При обезжелезивании подземных вод фильтрованием с предварительной аэрацией воды происходят некоторые изменения ее качества в связи с химическим окислением железа, марганца и аммония, уменьшение содержания фосфатов и некоторых других элементов, например мышьяка, никеля и меди.

31 Обезжелезивание подземных вод на напорных фильтрах

При производительности до 5000 м³/сут часто применяют обезжелезивание воды в напорных фильтрах заводского изготовления. С этой целью используют механические фильтры обычного исполнения

При применении этого метода очистки вода аэрируется в напорном смесителе в трубопровод перед которым подается воздух от компрессора. Рекомендуемый расход воздуха для окисления железа составляет 2 дм³ на 1 г закисного железа. Воздух подается от компрессора через ресивер с давлением на 10 - 15 % превышающем давление подаваемой воды. Для поддержания постоянства давления на трубопроводе перед смесителем устанавливается редукционный клапан. К верхней части фильтра подключается воздушная трубка для сброса воздуха и выделяющейся двуокиси углерода, при эксплуатации вентиль на ней постоянно открыт.

При содержании железа до 5 мг/л применяют одну ступень фильтрования, более 5 мг/л - две. В двух ступенчатых схемах первый фильтр обычно называют контактным, второй осветлительным, хотя процесс обезжелезивания протекает на обеих ступенях. Технологическая схема очистки воды по этому методу приведена на рис. 2.4.

2.4. Принципиальная схема обезжелезивания воды фильтрованием в двух ступенях напорных фильтров: 1 - смеситель воды и воздуха; 2 - фильтр первой ступени; 3 - то же второй ступени; 4 - подача воды от водозабора; 5 - сжатый воздух от ресивера; 6 - поток воды на параллельные фильтры; 7- очищенная вода; 8 - подача воды на промывку фильтра; 9 - отвод промывных вод; 10 - воздух; 11 - воздушная трубка

В напорных фильтрах, по сравнению с открытыми, обеспечивается более высокая степень очистки воды от железа. Это объясняется более высоким давлением вводимого в фильтры воздуха. Поскольку растворимость газов пропорциональна их давлению над поверхностью жидкости, достигается более высокая растворимость кислорода в воде и больший его избыток в реакции окисления железа.

Напорные фильтры быстрее монтируются и имеют более качественное исполнение, так как изготавливаются в заводских условиях.

32 Обезжелезивание подземных вод фильтрованием с предварительной глубокой аэрацией

Метод фильтрования с предварительной интенсивной (глубокой) аэрацией следует применять при наличии повышенных концентраций растворенных в воде газов — сероводорода, метана и свободной углекислоты, а также при невозможности обеспечения упрощенной аэрацией требуемого содержания кислорода.

В состав водоподготовительной установки входят аэрационное устройство и скорые фильтры, напорные или безнапорные. При необходимости предусматривается промежуточная емкость (контактный резервуар) между аэратором и фильтрами с продолжительностью пребывания воды, исключающей образование хлопьев гидроксида железа и выпадение их в осадок и устанавливаемой в процессе предпроектных технологических исследований.

Глубокая аэрация воды производится различными способами: разбрызгиванием воды в воздухе специальными устройствами, пропуском воды через градирни инжектированием воздуха, вдуванием его в воду через дырчатые трубы или пористые (сетчатые) пластины и др.

35.Обезжелезивание подземных вод непосредственно в водоносном пласте

Обезжелезивание воды непосредственно в водоносном пласте (метод подземного обезжелезивания) основано на тех же принципах окисления двухвалентного железа до трехвалентного, но непосредственно в водоносном пласте. При одновременном присутствии в воде и марганца происходит также его окисление до четырехвалентного. Рекомендуемое содержание железа в воде — не более 3-6 мг/л. Сущность метода заключается в закачке в водоносный пласт обогащенной кислородом воды с целью формирования вокруг скважины окислительной зоны, в пределах которой при после-дующей откачке задерживаются железо и марганец. В пределах окислительной зоны повышается окислительно-восстановительный потенциал, что обеспечивает окисление двухвалентных железа и марганца и задержание их в виде гидроксидов на зернах водовмещающих пород водоносного пласта. Значительная роль в подземном обезжелезивании и обезмарганцевании воды принадлежит железо- и марганецокисляющим бактериям. Закачка обогащенной кислородом воды может осуществляться как через специально предназначенные для этого скважины, так и эксплуатационные, работающие попеременно закачными (инфильтрационными) или эксплуатационными, из которых отбирается очищенная вода.

1 — эксплуатационная скважина; 2 — насос; 3 — обогащенная кислородом вода;

4 — нагнетательная _{скважина}; 5 — устройство для обогащения воды кислородом

33 Обезжелезивание подземных вод двухступенчатым фильтрованием

Обезжелезивание высокожелезистых подземных вод (с содержанием железа от 10 до 20 мг/л) следует осуществлять применением двухступенчатого фильтрования, при этом в зависимости от ка­чества воды могут быть использованы различные схемы обработки воды с использованием напорных и безнапорных фильтров и аэраторов

Фильтры первой ступени загружаются более крупной загрузкой, чем фильтры второй сту­пени. Высота слоя загрузки на первой ступени больше, и скорость фильтрования, как правило, выше. Технологические параметры фильтра первой ступени должны быть подобраны таким образом, чтобы содержание железа в фильтрате было не выше 5-7 мг/л, что является исходной концентрацией железа для фильтра второй ступени.

Двухступенчатое фильтрование следует использовать и при содержании железа менее 10 мг/л, если в воде одновременно присутствует марганец, что необходимо для разделения процессов обез­железивания и обезмарганцевания воды. В этом случае первая ступень фильтрования обеспечивает обезжелезивание, вторая — обезмарганцевание воды.

1 — закрытый аэратор; 1а — открытый аэратор-дегазатор; 2 — напорный фильтр первой ступени;

3 — напорный фильтр второй ступени; 4 — устройство для дегазации воды; 5 — воздуходувка;

6 — насос; 7 — открытый (безнапорный) фильтр первой ступени; 8 — открытый фильтр второй ступени

Схемы обезжелезивания воды двухступенчатым фильтрованием: а — напорная;б — с напорными фильтрами и открытой аэрацией; в — безнапорная;г — комбинированная — с напорными смесителем и фильтром на первой ступени и открытой аэрацией с безнапорными фильтрами на второй

34.Обезжелезивание подземных вод методом сухого фильтрования

Сухое фильтрование применяется в тех же случаях, что и метод фильтрования с упро­щенной аэрацией, но при меньших исходных концентрациях железа — до 6 мг/л, а также при концентрациях аммония более 1,5 мг/л.

Сущность метода заключается в фильтровании воздушно-водяной эмульсии через сухую (незатопленную) зернистую фильтрующую загрузку нагнетанием большого количества воздуха с последующим отводом его избытка из междудонного пространства. В поровых каналах фильтрующей загрузки образуется турбулентный режим движения смеси, характеризующийся завихрениями и противотоками, что способствует молекулярному контакту воды с поверхностью зерен фильтрующей за­грузки. При этом на зернах фильтрующей загрузки формируется плотная адсорбционно-каталитическая пленка из соединений железа (и марганца, если он присутствует в воде), повышающая эффективность процессов деманганации и обезжелезивания.

Пленка состоит из магнетита, сидерита, гетита и гематита, имеющих плотную структуру и объем в 4-5 раз меньше, чем гидроксида железа при упрощенной аэрации-фильтровании. Поэтому темп прироста потерь напора в фильтрующей загрузке при сухом фильтровании ниже, а продолжительность фильтроцикла выше, чем в обычных фильтрах.

Эффект обезжелезивания воды зависит от следующих основных факторов: воздушноводяного соотношения, скорости фильтрования, параметров фильтрующей загрузки, степени диспергирования воды, рН аэрированной воды.

Воздушно-водяное соотношение должно соответствовать содержанию железа в обрабатываемой воде. Следует учитывать, что с увеличением воздушно-водяного соотношения уменьшается содержание свободной углекислоты в воде после аэрации и увеличивается ее рН на 5 %-8 %. Вследствие этого необходимо контролировать рН₅, чтобы не допустить его превышения с выделением из воды карбоната кальция CaCO₃ в результате нарушения углекислотного равновесия.

При обработке вод сложного состава следует предусматривать многослойные сухие фильтры или двухступенчатое фильтрование (сухой фильтр — скорый фильтр) для удаления из воды остаточных концентраций железа, аммония и марганца.

1 — отвод воздуха из междудонного пространства; 2 — поддерживающий слой; 3 — ввод воздуха;4 — удаление избытка воздуха; 5 — подача исходной воды; 6 — фильтрующая загрузка;7 — ложное днище из пористого полимербетона; 8 — ввод воздуха на промывку; 9 — отвод промывной воды после промывки фильтра;10, 11 — подача воды на промывку, отвод фильтрата

36.Обеззараживание воды хлорированием

Хлорирование воды производится с помощью хлорсодержащих реагентов (хлорная известь, гипохлорит натрия и др.) или чистым газообразным хлором.

Доза активного хлора определяется на основании данных технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов дозы активного хлора следует принимать в нормальном режиме для поверхностных вод — от 2 до 3 мг/л, подземных — от 0,7 до 1,5 мг/л, а в форсированном режиме — от 4 до 6 мг/л и от 2 до 3 мг/л соответственно.

Хлорное хозяйство должно обеспечивать прием, хранение, испарение и дозирование жидкого хлора с получением хлорной воды. Хлорное хозяйство следует располагать в отдельно стоящих хлораторных, в которых, как правило, сблокированы расходный склад хлора, испарительная, хлордозаторная и вспомогательные помещения (насосная, компрессорная, венткамеры и др.).Хлорное хозяйство по периметру должно быть ограждено глухим железобетонным забором высотой 2,5 м.

38. Обеззараживание воды гипохлоритом натрия

Гипохлорит натрия (NaClO) — жидкость зеленовато-желтого цвета, получают хлорированием водного раствора сухого натрия (NaOH) или электролизом раствора сухого натрия (NaCl). Обеззараживающее действие гипохлорита натрия основано на том, что при растворении в воде он образует хлорноватистую кислоту, которая оказывает непосредственное окисляющее и обеззараживающее действие.NaClO + H₂O = NaOH + HСlO. Реакция является равновесной и образование хлорноватистой кислоты зависит от величины рН и температуры воды.

При использовании гипохлорита натрия для обеззараживания воды необходимо учитывать концентрацию щелочи в гипохлорите и поддерживать ее ниже определенного уровня, при этом концентрация щелочи должна быть такой, чтобы не вызывать образования осадка, состоящего из гидроксида магния и диоксида кремния. Следует также, по мере возможности, снижать остаточную концентрацию щелочи, которая влияет в момент окончания реакции хлорирования на концентрацию растворенных ионов тяжелых металлов. После обработки воды в ней должно содержаться не менее 0,1 мг/л свободного хлора.

Дозировка раствора гипохлорита натрия должна осуществляться из емкостей с помощью дозировочных насосов. Установки для электролиза хлора должны применяться там, где по требованиям безопасности запрещается транспортировка, хранение и дозировка хлорного газа.

полученный на месте электролизом раствор должен использоваться без долгого промежуточного хранения и, соответственно, без потерь хлора.

37.Обеззараживание воды хлорной известью и гипохлоритом кальция

Хлорирование воды — наиболее распространенный дешевый и высокоэффективный способ обеззараживания. К недостаткам этого метода можно отнести то, что хлорированная вода имеет специфический привкус и запах, а действие хлора распространяется в основном на вегетативные неспорообразующие виды бактерий. Для хлорирования используют хлорную известь или газообразный (элементарный) хлор.

При использовании хлорной извести необходимо учитывать, что количество активного хлора в ней непостоянно. Под влиянием света, влаги, углекислоты воздуха и других факторов хлорная известь разлагается, и содержание в ней активного хлора постепенно уменьшается. В продажной хлорной извести количество активного хлора колеблется в пределах от 25 до 39. Поэтому хлорную известь перед употреблением необходимо исследовать на содержание в ней активного хлора. При отсутствии анализа количество активного хлора в извести берется равным 25 (если известь имеет резкий запах хлора), и это содержание хлора принимают в расчет при хлорировании воды. Перед обеззараживанием воды хлорную известь предварительно помещают в заторный бачок, где готовят 1—2%-ный раствор известкового молока, после чего раствор с помощью дозирующей установки поступает для смешения с водой. Время контакта хлора с водой от 0,5 до 2 часов.

Хлорирование воды на водопроводах осуществляется обычно газообразным хлором, посредством специальных аппаратов-хлораторов Газообразный хлор хранят в стальных баллонах под давлением 6—7 атм. Перед использованием хлора баллон соединяют с хлоратором, откуда хлор поступает в газометр, а затем в смеситель. Из смесителя хлорная вода отводится в резервуар, где она соединяется с обшей массой воды, предназначенной для обеззараживания. При хлорировании воды необходимо контролировать остаточный хлор и титр кишечной палочки. Остаточный хлор на водопроводных станциях определяют в течение суток ежечасно, а титр кишечной палочки — один раз в сутки, причем коли-титр в хлорированной воде должен быть не менее 300 мл.

Доза хлорной извести или хлора считается достаточной, если в воде после хлорирования будет содержаться его не более 0,4 мг/л, но не менее 0,2 мг/л.

Гипохлорит кальция (Ca(ClO)2) содержит, в зависимости от производства, массовую долю активного хлора в пределах от 40 % до 70 %. Поставляется в виде белого, сыпучего гранулята или таблеток.

Для обеспечения безопасности гипохлорит кальция должен содержать от 5 % до 10 % воды. Растворимость гипохлорита кальция составляет 180 г/л при 25 °C.

Как правило, для обеззараживания используется 1 %-й раствор, который устойчив в течение не-кольких месяцев. Более сильные растворы хлора (концентрацией до 7 %) могут храниться ограниченный период времени, а содержание в них активного хлора постоянно уменьшается

39. Обеззараживание воды диоксидом хлора

Диоксид хлора (СlO₂) является ядовитым, взрывоопасным газом желто-оранжевого цвета с резким запахом, водный раствор его практически безопасен, не снижает эффективности ClO_2. Диоксид хлора (ClO₂) используется для обеззараживания воды при одновременном прохождении окислительных процессов.

диоксид хлора производится из хлорита натрия (NaClO₂) и хлора (Cl₂) или из хлорита натрия и кислоты (преимущественно HCl) в форме водяных растворов по месту использования, при этом протекают следующие реакции: 2NaClO₂ + Cl₂ → 2ClO₂ + 2NaCl,

Диоксид хлора обеспечивает высокий бактерицидный эффект, а образующиеся хлориты препятствуют вторичному заражению воды в водопроводных сетях.

Контакта в течение 1 мин достаточно для обеззараживания питьевой воды. Эффект сохраняется на протяжении не менее 6 ч.

Диоксид хлора может быть использован для обеззараживания мягкой воды с высоким значением рН.

установки для получения растворов диоксида хлора, в связи с их недостаточной устойчивостью, должны располагаться непосредственно в месте обеззараживания воды и должны быть компактными, удобными в обслуживании и безопасными.

42. Оценка стабильности воды и ее обработка

Для защиты водопроводных труб и оборудования от коррозии (J<0)и образования отложений (J>0)следует предусматривать стабилизационную обработку воды, необходимость проведения которой устанавливается оценкой стабильности воды.

Стабильность воды, в зависимости от показателей ее качества, следует определять по индексу насыщения карбонатом кальция J по формуле

J = pH₀ – pH _s, (Б.1)

где pH₀— водородный показатель, измеренный с помощью рН-метра;

рН _s — водородный показатель в условиях насыщения воды карбонатом кальция, определяемый по номограмме, исходя из значений содержания кальция С_Са, общего солесодержания Р, щелочностиЩ и температуры воды t.

Стабилизационную обработку воды следует предусматривать при индексе насыщения +0,5 более 10 мес в году или J<0 более 8 мес. в году.

При определении необходимости стабилизационной обработки воды следует учитывать изменение ее качества в результате предшествующей обработки (коагулирования, умягчения, аэрации и т. п.

При положительном индексе насыщения, для предупреждения зарастания труб карбонатом кальция воду следует обрабатывать кислотой (серной или соляной), гексаметафосфатом или три­полифосфатом натрия.

При отрицательном индексе насыщения воды карбонатом кальция для получения стабильной воды следует предусматривать ее обработку щелочными реагентами (известью, содой или данными реагентами совместно), гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия.

41. Обеззараживание воды бактерицидным излучением

Вода, подающаяся на установку с бактерицидным воздействием (УФ-система), должна соответствовать следующим требованиям:

— общее содержание железа— не более 1 мг/л;

— общее содержание марганца-0,5 мг/л;

— мутность—2 мг/л по коалину;

— цветность—60 град;

— концентрация взвешенных твердых частиц-3 мг/л.

обеззараживание воды УФ-излучением должно производиться после предварительной очистки. Обеззараживание подземных вод УФ-излучением допускается применять в случае установленной необходимости предварительной очистки воды

Дезинфицирующая эффективность облучения УФ-установкой может быть установлена только после проведения предварительных технологических и микробиологических исследований.

При УФ-излучении в диапазоне от 240 до 290 нм, с соблюдением требуемых для дезинфекции условий, не происходит образования никаких побочных продуктов в значительной концентрации.

На выходные параметры уф-установки влияет температура воды.

Источником УФ-лучей являются ртутно-аргонная или ртутно-кварцевая лампа или импульсные ксеноновые лампы (УФ-излучатели), устанавливаемые в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии УФ-лучей на микробы.

На корпусе камеры обеззараживания должны располагаться: датчик УФ-излучения, датчик наличия воды, датчик температуры и устройство для выпуска воздуха.

Подача воды в сеть может быть осуществлена только в случае, если УФ-установка была включена в течение определенного (в соответствии с данными производителя) минимального периода времени, установленного изготовителем установки, а достижение достаточного уровня силы облучения индицируется УФ-сенсорами.

на УФ-установку не должен поступать расход воды, превышающий ее расчетные параметры.

В случае ухудшения качества воды, следует за уф-уста­новкой предусмотреть место для дозирования химических средств дезинфекции.

40 Обеззараживание воды озонированием

Озон (O₃) в нормальных условиях представляет собой бесцветный, резко пахнущий, ядовитый газ. Озон слабо растворяется в воде, растворимость зависит от давления и температуры. Озон является самым сильным окислительным и дезинфицирующим средством, применяемым при подготовке питьевой воды. Присутствие озона интенсивно повышает окисление загрязняющих органических веществ. Кроме того, озон является надежным обеззараживающим реагентом в отношении патогенных микроорганизмов и вирусов. Озон улучшает также процессы коагулирования коллоидных веществ в воде и улучшает ее органолептические показатели (цвет, запах, вкус).

Для оценки гарантированного обеззараживания воды применяется показатель ct (с — остаточное содержание озона в воде, мг/дм³; t — расчетная продолжительность пребывания воды в камере реакции озонатора).

Особое внимание должно быть обращено на способность смешивания озона с водой, скорость реакции и, соответственно, необходимое время воздействия для полного или частичного обеззараживания. При отсутствии соответствующих данных рекомендуется для обеззараживания подземных вод принимать дозу О₃ от 0,7 до 1,0 мг/дм³, для обеззараживания поверхностных вод — от 1 до 2 мг/дм³.

для надежного уничтожения микроорганизмов и деактивации вирусов в воде должно присутствовать определенное минимальное количество остаточного озона, после обработки воды максимально допустимая концентрация не должна превышать 0,05 мг/дм³.

Озонирование может применяться в качестве первой ступени (предварительное окисление) в процессе водоподготовки с целью:— уничтожения и обезвреживания бактерий, вирусов, паразитов и спор (процесс обеззараживания на данном этапе не является завершенным);

— удаления вкуса, запаха и цвета необработанной воды;

— интенсификации процессов коагуляции.

Поэтому при повторном озонировании достигается: — полное обеззараживание (бактерии, вирусы);

— окисление органических соединений (фенолы, тензиды, пестициды);

— превращение биологически неразлагающихся веществ в биологически разлагающиеся;

— уменьшение расхода хлорных средств дезинфекции водопроводных сетей.

Из-за токсичности озона и побочных продуктов его разложения необходимо тщательное удаление остаточного озона из питьевой воды с помощью гранулированного активированного угля перед подачей потребителю.

16 Зарубежные типы осветлителей, их конструктивные особенности

. Осветлитель является аппаратом, в котором одновременно протекают химические реакции, связанные с вводом реагентов, а также физические процессы формирования образовавшихся осадков (шлама) в объеме воды осветлителя и фильтрования обрабатываемой воды через их слой. Контактная среда в осветлителе, называемая шламовым фильтром, формируется из ранее образовавшихся и вновь образующихся частиц шлама, находящихся во взвешенном состоянии за счет действия восходящего потока воды.

Основными признаками, отличающими отдельные типы осветлителей, используемых в отечественной практике, являются: а) форма рабочей камеры осветлителя; б) наличие или отсутствие дырчатого днища под слоем взвешенного осадка; в) метод удаления избыточного осадка из рабочей камеры; г) конструкция и место расположения осадкоуплотнителей.

Осветлители бывают круглой или прямоугольной формы в плане. Нижняя часть большинства осветлителей имеет форму конуса, пирамиды или призмы (т.е. с переменным поперечным сечением рабочей части) с уклоном стенок к горизонту около 60°.

Некоторые осветлители имеют почти плоское дно (с весьма малым углом конусности) и постоянную площадь поперечного сечения рабочей части — по ходу воды. В таких осветлителях обычно устраивают второе дырчатое днище, непосредственно над которым образуется слой взвешенного осадка. Опыт использования осветлителей этого типа показал их существенные эксплуатационные недостатки (см. далее).

Наконец, осадкоуплотнители устраивают встроенными в осветлитель или вне его (выносными), располагают их в середине осветлителя или под его дном.

Следует отметить, что наличие в воде, подаваемой на осветлитель, пузырьков воздуха может нарушить нормальную работу слоя взвешенного осадка. Поэтому обычно предусматривают удаление воздуха из воды до ее поступления в осветлитель.

27 Контактные осветлители

Своеобразным сооружением для осветления и обесцвечивания волы являются контактные осветлители. По своей конструкции они близки к фильтрам с песчаной загрузкой, укладываемой на слой гравия или непосредственно на дренажную систему. Вода проходит загрузку снизу вверх, т.е. в направлении уменьшающихся размеров ее зерен Коагулянт вводится в обрабатываемую воду непосредственно перед поступлением ее в фильтр. Таким образом, здесь имеет место контактная коагуляция, при которой коллоидные частицы прилипают к зернам загрузки. Это позволяет снизить дозу коагулянта и, следовательно, общий его расход.

Контактные применяются в одноступенчатых установках для очистки маломутных и цветных вод (при содержании в них не более 150 мг/л взвеси, включая образовавшуюся в результате коагулирования).

верхней части фильтрующего слоя. Для загрузки контактных осветлителей применяется песок с эквивалентным диаметром от 0,9 до 1,1 мм. Зерна песка размером менее 0,5 мм не должны допускаться.

24 Напорные скорые фильтры, их типы и особенности конструкций

В практике водообработки используют несколько типов фильтров, различающихся размерами, конструктивно, по скорости фильтрования, крупности и качеству фильтрующего материала, конструкциям распределительных и сборных систем, способу промывки. Фильтры могут быть напорные (вертикальные и горизонтальные), Конструкция фильтр элементов для горизонтальных и вертикальных фильтров аналогична. Фильтровальные пластины производятся из нержавеющей стали и состоят из пяти слоев сетки, наружные слои различаются в зависимости от применения. Фильтровальные пластины устанавливаются на коллектор, позволяющий быстро и легко вынимать их как по отдельности, так и все вместе. Пластинчатые напорные фильтры могут использоваться как для прямой фильтрации, так и для фильтрации с использованием вспомогательных фильтровальных средств. Для крупных станций умягчения воды число обычных напорных вертикальных глауконитовых фильтров может оказаться большим. В таких случаях иногда проектируют горизонтальные напорные фильтры. Будучи более крупными, они в ряде случаев позволяют упростить эксплуатацию и уменьшить здание станции. Кроме того, существенной является экономия металла.

Преимущества напорных фильтров – это закрытая фильтровальная система, которая может быть полностью автоматизирована. Фильтр позволяет получить очень чистый фильтрат после циркуляции и также подходит для любой фильтрации с использованием вспомогательных средств. Время регенерации между циклами фильтрации незначительно. Вертикальные фильтры занимают минимальное место в помещении и в стандартном исполнении оснащаются подъемником крышки. Конструкция напорных фильтров позволяет сократить обслуживание до минимума

43 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров и требования, предъявляемые к ним

Крупнозернистые фильтры следует применять для предварительного осветления воды перед скорыми фильтрами (второй ступени) при двухступенчатом фильтровании, а также как самостоятельные сооружения для обезжелезивания подземных вод при положительных результатах технологических исследований.

Крупность зерен: Кварцевый песок 1–2мм

1,6–2,5мм Гранитный щебень 2–5мм

5–10мм

Для загрузки фильтров следует применять кварцевый песок, колотый гранитный щебень, керамзит

Напорные крупнозернистые фильтры следует рассчитывать на предельную потерю напора в фильтрующей загрузке и дренаже до 15 м, открытые — от 3 до 3,5 м. В открытых фильтрах следует предусматривать слой воды над уровнем загрузки толщиной до 1,5 м.

Промывку крупнозернистых фильтров необходимо предусматривать с применением воды и воздуха.

Большие значения скоростей промывки относятся к более крупной загрузке.

Параметры промывки должны устанавливаться при проведении технологических исследований и уточняться при эксплуатации сооружений.

При количестве фильтров до 10 следует предусматривать возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве — двух фильтров. При этом скорость фильтрования на оставшихся в работе фильтрах не должна превышать наибольших значений

44 Оборот промывных вод на станциях водоподготовки

На станциях осветления и обезжелезивания воды фильтрованием промывные воды фильтровальных сооружений следует отстаивать, а затем равномерно перекачивать в трубопроводы подачи воду на сооружения водоподготовки. На станциях осветления воды отстаиванием с последующим фильтрованием и на станциях реагентного умягчения промывные воды следует равномерно перекачивать в трубопроводы перед смесителями или в смесители с отстаиванием или без него, в зависимости от качества воды.

Осадок от всех отстойных сооружений и реагентного хозяйства следует направлять на обезвоживание и складирование, с предварительным сгущением или без него.

Осветленная вода, выделившаяся в процессе сгущения и обезвоживания осадков, должна направляться в трубопроводы перед смесителями или в смесители. Допускается сбрасывать осветленную воду в водоток или водоем, или в канализационную сеть.

При отсутствии предварительного хлорирования исходной воды повторно используемую воду следует хлорировать дозой от 2 до 4 мг/л (кроме станций безреагентного обезжелезивания воды).

В технологических схемах обработки промывных вод и осадка следует предусматривать следующие основные сооружения:— резервуары; — отстойники; — сгустители;— накопители или площадки замораживания и подсушивания осадка.

При обосновании, допускается обработка промывных вод фильтрованием, а также применение методов механического обезвоживания осадка.

Для экономии расхода воды на собственные нужды станции предусматривается оборот промывных вод от фильтров с их отстаиванием и последующим возвратом в голову сооружения. Помимо отстойников в состав входит насосная станция оборотного водоснабжения с двумя группами насосов - для подачи осветленной воды в голову сооружений и периодического удаления осадка из отстойников на шламовые площадки для подсушивания.

1 - скорый фильтр; 2 - РЧВ; 3 - насосная станция второго подъема; 4 - насосы подачи воды потребителю; 4а – промывные насосы; 5 - отстойник системы оборотного водоснабжения; 6 - насос перекачки осветленной воды в голову сооружений; 6а - насосы откачки осадка; 7 - шламовые площадки.

Типы дренажных систем скорых фильтров

Трубчатые распределительные (дренажные) системы большого сопротивления следует принимать с выходом воды при промывкев поддерживающие слои (гравий или другие аналогичные материалы) или непосредственно в толщу фильтрующего слоя. Необходимо предусматривать возможность прочистки распределительной системы, а для коллекторов диаметром более 800 мм — их ревизию

Дренажную систему располагают у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Граница нижнего самого крупнозернистого слоя с размером фракций 20…40 мм находится на уровне верха трубы ответвлений (d=125 мм) на 100 мм выше отверстий дренажной системы. С учетом расстояния от низа трубы до дна фильтра, равного 95 мм, толщина этого слоя принимается 220мм.

Дренажная система модули Леопольд. Фильтрующее покрытие представляет собой пористый материал, проницаемый для воды и непроницаемый для загрузки, что позволяет обойтись без поддерживающих слоев. Непосредственно на покрытие укладывается слой пригрузки с размером зерен немного больше чем размер частиц фильтрующей загрузки. Высота слоя пригрузки принимается 100 мм, фильтрующий материал укладывается сверху.

Дренажные модули имеют центральный канал, куда поступает промывная вода во время промывки, и два боковых канала, из которых вода через фильтрующее покрытие поступает непосредственно в фильтр. Такая конструкция дренажных модулей обеспечивает выравнивание давления по всей площади как отдельных модулей, так и всего фильтра; предотвращает образование областей с повышенными расходами

Дренаж фильтра колпачковая система с расположением фильтрующих колпачков в ложном днище. В соответствии с требованиями ТКП 5-4.01-31-2009 «Сооружения водоподготовки» расстояние между колпачками принимается исходя из условия, что количество колпачков должно быть не менее 64 шт на 1 м².

Расчет количества фильтрующих колпачков в ложном днище сводится к определению требуемой площади и количества колпачков:

1 – желоба для сбора и отведения в канал воды после промывки фильтра; 2 – фильтрующая загрузка из кварцевого песка 0,7-1,6 мм; 3 – пригрузка с крупностью зёрен 1,6-2,5 мм; 4 – фильтрующие колпачки; 5 – ложное днище, 6 – междонно пространство; 7 – нижняя часть канала; 8 – канал.

Дренажная система «TRITON» представляет собой щелевой дренаж с двумя фильтрующими слоями: верхний - из щелей, образуемых проволоками с трапецеидальным сечением и нижний - с отверстиями разного диаметра

Применение в данной дренажной системе поддерживающих слоев не требует, в отличие от трубчатой дренажной системы. Высота дренажа складывается из высоты элемента системы «TRITON» и высоты слоя пригрузки, крупность которой на сортамент больше материала загрузки. Высоту слоя пригрузки принимаем равной 100 мм, высота элемента равна 150 мм, общая высота дренажа составляет 250 мм.

Промывная вода при промывке фильтров попадает в нижнюю часть канала, работающую как коллектор дренажной системы, откуда с помощью патрубков диаметром 100мм, вмонтированных с одной стороны боковой стенки нижней части канала, распределяется по смонтированным ответвлениям, собранных из элементов TRITON.

Обезмарганцевание воды

Химическое окисление марганца в присутствии кислорода следует осуществлять при значе-

ниях рН >7,6–7,8 и Eh > 650 мВ; при одновременном участии марганецокисляющих микроорганизмов процесс может успешно протекать при Eh >250 мВ и рН ≥ 6,8 при условии, что рН фильтрата составляет не менее 6,5. Требуемое значение рН может быть достигнуто предварительной аэрацией/де-

газацией, однако оно должно быть ниже значения рН равновесного насыщения воды карбонатом кальция рН s.

Минимальное содержание кислорода в фильтрате необходимо поддерживать около 1,5 мг/л, значительные колебания его концентрации недопустимы.

Допускается применение как открытых, так и закрытых фильтров с загрузкой из инертного материала (предпочтительно кварцевого песка) с крупностью зерен от 0,7–1,25 до 1–2 мм. Скорости фильтрования следует принимать от 5 до 20 м/ч. При биологическом протекании процесса обезмарганцевания скорость фильтрования может быть выше — до 40 м/ч, иногда до 50 м/ч.

Двухступенчатое фильтрование может осуществляться как в закрытом, так и в открытом варианте, или по комбинированной схеме Вработка фильтрующей загрузки при обезмарганцевании происходит значительно медленнее, чем при обезжелезивании, и может длиться до 6 мес. На зернах загрузки при этом образуется черная пленка из гидроксида марганца и продуктов жизнедеятельности марганцевых бактерий. В течение периода вработки следует поддерживать концентрацию кислорода на постоянном

уровне. Для сокращения этого периода необходимо предусматривать специальные мероприятия

При длительной эксплуатации происходит заметное увеличение размера зерен, вследствие чего после 10–20 лет эксплуатации следует заменять загрузку.

Прирост потерь напора в фильтрах деманганации происходит медленно, поэтому промывку фильтров следует осуществлять вне зависимости от потерь напора, чтобы не допустить закупорива-

ние загрузки продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. Продолжительность фильтроцикла

может составлять от одной до четырех недель, однако целесообразно промывать фильтры не реже 1 раза в неделю.

При концентрации марганца не более 0,5 мг/л допускается использование одного фильтра для обезжелезивания и обезмарганцевания воды, но с большей высотой фильтрующего слоя, чтобы

обеспечить задержание железа в верхних слоях фильтра, марганца — в нижних.

При невозможности удаления марганца фильтрованием через инертные загрузки следует применять щелочные, каталитические или модифицированные материалы либо использовать реагентные методы обработки воды (озонирование, введение перманганата калия, извести), в соответствии с результатами технологических исследований в полупроизводственных условиях.

Реагентные методы обезжелезивания подземных вод

При определенных условиях фильтрованию должно предшествовать предварительное удаление железа с помощью реагентов. Это вызывает необходимость применения сооружений реагентного хозяйства для приготовления

и дозирования реагентов, а также контактных камер или отстойников для осаждения хлопьевгидроксида железа. Проектирование и строительство подобных сооружений аналогично проектированию и строительству сооружений водоподготовки поверхностных вод.

В качестве реагентов при обезжелезивании воды наиболее часто применяется известь в виде известкового молока для увеличения рН воды, коагулянт — сульфат алюминия — для коагуляции трудно-

окисляемых органических соединений железа, а также окислители — озон, перманганат калия, — обеспе-

чивающие ускорение процесса окисления двухвалентного железа (марганца).

Отстойники, используемые для предварительного обезжелезивания воды, частично выполняют функции камер реакции, в которых завершается окисление двухвалентного железа с образова-

нием в результате гидролиза гидроксида трехвалентного железа с постепенным выпадением его в осадок. В отстойнике выпадают в осадок также карбонаты и сульфаты кальция (при обработке воды из-

вестью), гидроксид алюминия (при обработке воды коагулянтом) или другие соединения в зависимости от вида применяемого реагента и химического состава обрабатываемой воды. Эти отстойники должны рассчитываться на продолжительность отстаивания в течение часа. Для лучшего использования

отстойника при необходимости устраиваются перегородки, обеспечивающие изменение направления

при движении воды и лучшее ее перемешивание. Более высокий эффект выделения хлопьев гидрокси-

дов железа и марганца достигается применением встроенных в отстойник тонкослойных модулей.

Контактные резервуары (камеры) предназначены для завершения процесса окисления железа (марганца), рассчитываются на время пребывания воды в них в течение 30–40 мин, предусматриваются непосредственно перед фильтрами.

Одним из вариантов набора сооружений при реагентной обработке подземных вод является схема, приведенная на рисунке 9.1, для обезжелезивания, обезмарганцевания и деаммонизации воды с использованием двух ступеней фильтрования (первая ступень — сухая фильтрация), двух ступеней аэрации и предварительной обработки перманганатом калия.

При невысоких концентрациях аммонийных соединений в данной схеме вместо сухих фильтров могут использоваться обычные скорые фильтры.

Исходная вода

↓

Интенсивная аэрация

↓

Ввод раствора КМnO4→Сухой песчаный фильтр←Ввод воздуха

↓

Скорый песчаный фильтр

↓

Открытая аэрация

↓

РЧВ

↓

К насосам второго подъема

Поиск по сайту: