Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ эффективности современных технологий очистки высокоцветных маломутных вод в условиях северо-западного региона. цель и задачи исследований 8
1.1. Трансформация качества природных вод под воздействием антропогенных факторов 8
1.2. Анализ эффективности технологий очистки высокоцветных маломутных вод в условиях Северо-Западного региона 32
1.3 Современные пути постепенного совершенствования технологий очистки высокоцветных маломутных вод можно проследить на примере развития водопровода г. Вологда 42
1.4. Пути интенсификации технологий подготовки высокоцветных маломутных вод для питьевой воды 47
1.5. Цель и задачи исследований 56
2. Экспериментальные установки и методики проведения исследований 58
2.1. Конструкция и принципы действия экспериментального стенда на водопроводной очистной станции г. Вологды 58
2.1.1. Блок приготовления и дозировки химических реагентов 58
2.1.2. Блок генерации озона 62
2.1.3. Контактный двухкамерный осветительно сорбциоонный фильтр 62
2.2. Установка заводского изготовления для глубокой очистки питьевой воды Zh-2Cw-25 64
2.3. Методики проведения экспериментальных исследований... 69
3. Обоснование и исследование новой технологии очистки высокоцветных маломутных вод 73
3.1. Образование и динамика изменения хлорорганических соединений при первичном хлорировании воды 73
3.2. Исследование процесса первичного озонирования воды... 78
3.3. Гидравлические закономерности работы двухступенного контактного фильтра с плавающей и тяжёлой загрузками 88
3.4. Сравнительное исследование различных режимов обработки и очистки воды из реки Вологда и озера Кубенское 99
3.5. Результаты испытаний промышленной водоочистной установки контейнерного типа Zh-2Cw-25 108
3.6. Выводы по главе 3 , 118
4. Рекомендации на проектирование новых и реконструкцию существующих станций очистки питьевой воды по новой технологии 120
4.1. Рекомендации на проектирование станции очистки питьевой воды Q = 200 тыс. м /сут. по новой технологии 120
4.1.1. Рекомендуемая технологическая схема очистки воды 120
4.1.2. Рекомендации по применению реагентов, устройств и сооружений для их приготовления и дозировки. 123
4.1.3. Рекомендации на проектирование двухкамерного фильтра
с центральным карманом 126 4.2. Реконструкция действующих осветлителей со взвешенным
осадком на осветлительно сорбционный префильтр 131
4.2.1. Исходные данные для проектирования 131
4.2.2. Расчетная производительность реконструируемого ОВО... 132
5. Технико-экономическое обоснование новой технологии
5.1. Общие положения 137
5.2. Обоснование принятых для сравнения технологий и сооружений для очистки маломутных высокоцветных вод 138
5.3. Определение капитальных затрат 141
5.4. Определение эксплуатационных затрат
5.4.1. Затраты на реагенты 145
5.4.2. Затраты на электроэнергию 147
5.4.3. Затраты на теплоэнергию 149
5.4.4. Затраты по воде на собственные нужды 149
5.4.5. Затраты по зарплате 150
5.4.6. Отчисления на амортизацию и текущий ремонт 151
Общие выводы 151
Список литературы
- Современные пути постепенного совершенствования технологий очистки высокоцветных маломутных вод можно проследить на примере развития водопровода г. Вологда
- Контактный двухкамерный осветительно сорбциоонный фильтр
- Сравнительное исследование различных режимов обработки и очистки воды из реки Вологда и озера Кубенское
- Рекомендации по применению реагентов, устройств и сооружений для их приготовления и дозировки.
Введение к работе
1.1. Актуальность работы
На многих водопроводах России и стран СНГ назрела настоятельная необходимость внедрения таких технологий и сооружений очистки для питьевых нужд, которые в условиях ухудшения качества воды в водоисточниках смогли бы обеспечить надежную защиту здоровья людей.
При первичном хлорировании и коагулировании цветных природных вод, содержащих органические вещества природного и антропогенного происхождения, в обрабатываемой воде образуются канцерогенные тригалогенме-таны, вяло протекает процесс коагулирования, неудовлетворительно работают отстойники и осветлители со взвешенным осадком.
В связи с этим, усовершенствование технологии очистки высокоцветных маломутных вод предусматривает применение озонирования исходной воды вместо хлорирования и двухступенное контактное осветление с вводом мелкозернистого сорбента в загрузку префильтра, предопределили актуальность научно-технических задач, решаемых в настоящей работе.
1.2. Цель и задачи работы
Целью диссертационной работы является усовершенствование существующей и разработка более экономичной и надежной технологии очистки высокоцветных маломутных, длительное время холодных вод Северо-Западного региона России, основанной на использовании взамен первичного хлорирования экологически чистого и эффективного предозонирования и двухкамерного контактного фильтра с плавающей и тяжелой фильтрующими загрузками, в которые периодически вводится мелкогранульный сорбент.
В соответствии с поставленной целью в работе были сформулированы и решены следующие задачи:
выполнить гидрохимический и санитарно-бактерио-логический анализ трансформации качества водоисточников Северо-Западного региона России (на примере Вологодской области), определить основные типы наиболее часто встречающихся в них ингредиентов антропогенного происхождения и их концентрации;
разработать усовершенствованную технологию глубокой очистки цветных холодных вод путем замены первичного хлорирования на озонирование, коагулирование, отказа от неэффективных в таких случаях отстойников и осветлителей со взвешенным осадком, и применения новых конструкций контактных двухкамерных осветлительно-сорбционных фильтров с плавающей и тяжелой загрузками;
создать экспериментальные стенды и провести на них испытания новой технологии и сооружений в условиях круглогодичной эксплуатации водоочистной станции г. Вологда на водах р. Вологда и оз. Кубенское;
изучить гидравлические закономерности процессов фильтрования и промывки загрузок двухкамерных осветлительно-сорбционных фильтров;
разработать рекомендации на проектирование новых и реконструкцию существующих станций очистки питьевой воды по новой технологии;
разработать и испытать передвижную компактную водоочистную установку в контейнерном исполнении
для глубокой доочистки питьевой и очистки исходной поверхностной воды, реализуемую предложенную технологию.
— выполнить технико-экономическое обоснование но
вой технологии по сравнению с современными реали
зованными на практике технологиями.
1.3. Научная новизна работы состоит в:
разработке усовершенствованной технологической схемы очистки цветных холодных вод на базе патента РФ 94024101126;
получении новых данных по эффективности очистки цветных маломутных вод, содержащих антропогенные примеси;
создании новой компактной, передвижной, водоочистной установки заводского изготовления, реализующей разработанную технологию водообработки.
1.4. Практическая значимость:
разработаны рекомендации на проектирование новых и реконструкцию существующих станций очистки питьевой воды по новой технологии;
разработан проект реконструкции осветлителя со взвешенным осадком площадью 88,8 кв. м на двухкамерный осветлительно-сорбционный фильтр;
изготовлена и внедрена в эксплуатацию компактная водоочистная передвижная установка Zh-2Cw с производительность от 25 до 50 м3/сутки.
1.5. Апробация работы
Основные положения работы были представлены автором на семинаре в рамках Англо-финско-российской образовательной программы «Новаторство через сотрудничество» (г. Тампере, Финляндия, 1996), на межрегиональном научно-методическом семинаре «Обучение через науку», (г. Вологда, 1996), на конференции, посвященной
75-летию ЦГСЭН РФ (г. Вологда, 1997), расширенных заседаниях кафедры ВиВ Вологодского политехнического института (1996, 1997, 1998 гг).
1.6. Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 4 печатных работы.
1.7. Объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 103 наименований и приложений. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 17 таблиц.
Современные пути постепенного совершенствования технологий очистки высокоцветных маломутных вод можно проследить на примере развития водопровода г. Вологда
Большое количество предприятий машиностроительной, химической, металлургической, легкой промышленностей является основным источником повышенной техногенной нагрузки на крупнейший водоток России - р.Волгу. В последние годы в водах водохранилищ средней и нижней Волги увеличились концентрации нефтепродуктов (доІЗО ПДК), фенолов (до 40 ПДК), ионов меди (до 4-9 ПДК), цинка (до1.5-1.7 ПДК) /4/.
В периоды полного прекращенния санитарных попусков и, следовательно, уменьшения расходов воды, вблизи мест выпуска сточных вод накапливаются наносы. С включением агрегатов ГЭС и увеличением скоростей течения, эти концентрированные загрязнения распространяются вниз по течению на большие расстояния. В этих условиях водозаборы нижележащих населенных пунктов оказываются в зоне существенного влияния вышележащих городов. Под влиянием агропомьішленного комплекса в весенний паводок наблюдаются повышенные концентрации в воде пестицидов (ГХЦГ, метафос, ДДТ, хлорофос и др.). В устьевой части р.Волга характеризуется высоким показателем цветности, перманганатной окисляемости, ХПК, значительным содержанием органических веществ по БПКп, повышенным содержанием аммонийного азота, Fe, нефтепродуктов 151.
Весьма напряженным является санитарное состояние и левого притока р. Волги - реки Камы (Ниже-Камское водохранилище). Так, показатель БПКп воды этого водоема превышает гигиенический норматив в 1,3 раза, концентрация нефтепродуктов в 1,7-2,7 раза, железо общее в 1,2-1,6 раза. В воде зафиксированы высокие показатели органического загрязнения по ХПК (от 30 до 46 мг/л), содержания азота, аммиака, нитритов и нитратов, повышенного количества взвешенных веществ. Зарегулирование стока ряда крупных рек повлияло и на качественный состав взвешенных веществ: появились взвеси преимущественно антропогенного происхождения с повышенной агрегативной и кинетической устойчивостью. Во многих пробах воды были обнаружены олово и кадмий в концентрациях, превышающих ПДК в несколько раз.
Ухудшение качества поверхностных вод отрицательно сказывается и на качество близлежащих от поверхности грунтовых вод, питаемых за счет инфильтрации из поверхностных водотоков. Отмечено немало случаев загрязнения вод подземных водоносных горизонтов нитратами (в основном, из-за фильтрации сточных вод от животноводческих ферм и комплексов), минеральньми солями (при орошении сельскохозяйственных угодий недостаточно очищенными сильноминерализованными сточными водами), при нарушении технологий строительства, эксплуатации систем канализации и несоблюдении соответствующих требований в зонах санитарной охраны/22,28/. Следует также отметить наблюдаемое изменение качественного состава вод источников водоснабжения под действием климатических факторов./19/
Наличие в воде органических веществ антропогенного происхождения представляет собой серьезную угрозу здоровью человека. Насчитывается 65 классов таких химических соединений, считающихся вредными. Загрязнение воды органическими веществами в наибольшей степени характеризуется показателем "общий органический углерод"- ООУ. Концентрация ООУ в подземных водах обычно составляет 0,1-2 мг/л, в поверхностных 1 -20 мг/л. Гумусовые вещества, в основном определяющие содержание ООУ в воде водоемов, состоят из сложных полиароматических соединений с высокой молекулярной массой. Однако, исследования последних лет показывают, что в составе гумусовых веществ алифатические цепи могут преобладать над ароматическими группами. Поступающие в водоисточники в результате их загрязнения синтетические органические соединения обычно содержатся в воде в концентрациях, исчисляемых микрограммами в литре, что составляет незначительную часть ООУ ( менее 10% ). Эти вещества, как правило, плохо поддаются биологическому окислению. К таким загрязнениям можно отнести водорастворимые пестициды которые обнаруживаются в водоисточниках в течение 2-6 месяцев после их применения. На обычных водопроводных станциях удаления пестицидов из воды не происходит. В природных водах могут также содержаться низкомолекулярные растворенные органические вещества в том числе низкомолекулярные метаболиты-амино 12 кислоты, сахара, органические кислоты, спирты, которые образуются в результате биологических процессов, протекающих в водоемах. Эти вещества легко усваиваются микроорганизмами. Серьезная проблема при подготовке питьевой воды возникает из-за привкусов и запахов, которые, как правило, обусловлены присутствием в воде веществ, образующихся в результате анаэробного разложения органических соединений в подземных и поверхностных водах. К ним относятся производные углеводородов терпенового ряда, такие как геосмин, и некоторые алициклические или ароматические спирты. Продукты метаболизма, связанные с сезонным развитием водорослей в водоемах, также вызывают интенсивные запахи и привкусы. /6, 7/
Многие органические загрязнения антропогенного происхождения (пестициды, пластификаторы, растворители, тригалогенметаны ) являются галогенированными соединениями, что считают причиной их биорезистности. /21, 27/ Количественная оценка содержащихся в природных водах биоразлагаемых органических веществ ассимилируемого органического углерода ( АОУ ) - сильно затруднена, так как традиционное определение БПК недостаточно чувствительно при низких концентрациях. В связи с этим в последнее время предпринимаются попытки определения АОУ по росту специфических видов или смешанной культуры гетератрофных микроорганизмов в пробах воды. Исследования показали, что природные поверхностные воды могут содержать 20-500 мкг/л АОУ (0.1-8% растворенного органического углерода - РОУ); подземные воды - 7-8 мкг/л АОУ (0.2-0.4% РОУ). По другим данным, концентрация АОУ в речной воде составляет 0.2-1.2 мг/л (11-13% РОУ). Гумусовые вещества разлагаются медленно и обычно не определяются при анализе АОУ.
Контактный двухкамерный осветительно сорбциоонный фильтр
Интенсификация технологии очистки высокоцветных маломутных вод заключается в увеличении мощности очистных сооружений, улучшении качества очистки воды, повышении экономичности приемов очистки. Поставленные задачи решают путем изменения технологической схемы, количества и назначения дополнительных ступеней очистки воды, повышения эффективности работы каждой ступени. Для этого подбираются оптимальные виды реагентов, режимы дозирования и смешения их с водой, условия их взаимодействия с основными загрязнениями воды. Конструктивное решение каждого сооружения технологической схемы и режимы протекания процесса в них должны обеспечивать высокоэффективную очистку воды. Исходя из меняющихся характеристик качества речной воды, необходимо иметь гибкую технологическую схему и возможность оперативно изменять режимы очистки воды путем включения в работу необходимых сооружений или оборудования.
Повсеместное загрязнение источников воды продуктами техногенного происхождения делает очевидной проблему пересмотра и выбора технологической схемы очистки воды, способной выполнить барьерную функцию по отношению к характерным примесям воды.
В последние десятилетия ряд исследователей выполнили циклы работ по интенсификации отстойных сооружений, применив в них тонкослойные модули, новые конструкции систем распределения и сбора воды, камер хлопьеобразования и систем удаления осадка. Тонкослойное осветление воды позволяет улучшить показатели производительности и экономичности. Однако, и в этих случаях, площадь отстойных сооружений остается довольно большой и составляет 0.6-0.7 м на м суточной производительности. Устройство модулей и блоков тонкослойного отстаивания, обеспечивая снижение площадей на 20% и уменьшая в отдельных случаях капиталовложения на 15%, приводит одновременно к увеличению монтажных работ на 15-20%. Для изготовления полочных модулей необходимы дефицитные материалы, а также требуется строить павильоны над ними.
Для станций небольшой производительности при мутности исходной воды до 1500 мг/л наибольшее применение получили вертикальные отстойники. Эти сооружения просты в эксплуатации и имеют относительно несложную конструкцию. Но существующий выпуск воды в отстойниках приводит к образованию водоворотных или застойных зон, в результате чего уменьшается их производительность. Повидимому, и схема работы осветлителей со взвешенным осадком плюс фильтры имеет также весьма ограниченную область применения, с точки зрения ее экономичности при внедрении на водоисточниках, характеризуемых средней и малой мутностью, а также в условиях изменяющейся производительности очистных сооружений .
Значительно улучшают структуру хлопьев и ускоряют процесс хлопьеобразования камеры с контактной зернистой загрузкой или с псевдосжиженным слоем из гранул пенопо 49 листирола. Применение их позволяет стабилизировать эффективность отстаивания воды в периоды вялой коагуляции взвеси./40/
Для повышения эффекта хлопьеобразования и создания оптимальных условий для увеличения числа взаимных контактов частиц взвеси и первичных агрегатов в ЛНИИ АКХ предложена рециркуляция шлама. С помощью эжекторных вставок, расположенных в нижней части камеры хлопьеобразования, вода с осадком засасывается из объема и находится непрерывно в движении.
Предварительную очистку вод со средней мутностью и цветностью, и с большим содержанием органики выполняют чаще всего по методу напорной флотации. Этот метод основан на адгезии отдельных частиц примесей под действием молекулярных сил с пузырьками тонкодиспергированного воздуха, всплывании, образующихся при этом агрегатов и образовании пены на поверхности флотатора /19,24/.
Определенный интерес представляют камеры хлопьеобразования вихревого типа, позволяющие исключить часть недостатков, присущих камерам перегородчатого типа. В вихревых камерах эффективное хлопьеобразование происходит за короткий период (менее 10 мин.), благодаря достаточно высокому градиенту скорости.
На небольших водопроводах при исходной воде средней и малой мутности получили распространение комбинированные сооружения, состоящие из вихревой камеры хлопьеобразования с нисходящим потоком воды, отстойника и фильтра переменного сечения, позволяющего постепенно уменьшать скорость движения воды от входа к выходу, и создавать благоприятные условия для отстаивания и фильтрования .
Большее внимание исследователей почти всегда обращалось на совершенствование процесса фильтрования, как основного для большинства коммунальных очистных станций. Усилия по совершенствованию конструкции и режимов работы фильтровальных сооружений направлены, во-первых, на обеспечение надежного осветления воды на завершающей ступени, и, во-вторых, на достижение требуемой производительности при сравнимых капи 50 тальных и эксплуатационных затратах.
Интенсификация процессов очистки цветных вод основана на оптимизации режимов реагентной обработки воды, введении в воду экологически чистых окислителей, замутните-лей, регуляторов рН и щелочности, рециркуляция скоагулированной взвеси, создании новых конструкций фильтровальных сооружений, сорбционной доочистке.
В ряде работ рекомендуются многослойные фильтрующие загрузки с различными параметрами крупности и пористости. Строительство таких сооружений связано с определенными трудностями подбора сырья, приготовлением однородных загрузок, наладкой строго лимитированного режима промывки фильтров. Для контактных фильтров, как и для контактных осветлителей, значительно ограничивается содержание взвешенных веществ в исходной воде. Сдерживает применение прогрессивных фильтрующих материалов отсутствие централизованных пунктов по их приготовлению и дороговизна транспортировки./41, 36/
Усложняется процесс отфильтровывания дисперсных примесей при движении воды в направлении возрастающей крупности зерен сверху вниз. При фильтровании воды через однослойные загрузки сверху вниз хлопья, выносимые из отстойников задерживаются в основном в верхних фильтрующих слоях. В результате образования на поверхности загрузки осадка, способного уплотняться в процессе фильтрования, уменьшается грязеемкость загрузки и продолжительность фильтроцикла, а также затрудняется полная отмывка задержанных загрязняющих веществ.
Сравнительное исследование различных режимов обработки и очистки воды из реки Вологда и озера Кубенское
Для определения дозы озона на стадии предозонирования смешанной воды из р. Вологда и оз. Кубенское были проведены исследования на установке, представленной на рис. 2.7. Принцип работы укрупненной стендовой установки заключался в следующем. Процесс озонирования осуществлялся поэтапно: 1 этап - получение озоно-воздушной смеси путем сжатия воздуха, его осушки и синтеза озона из кислорода воздуха; 2 этап - смешение озоно-воздушной смеси с исходной водой. Предварительно сжатый воздух подавался в ресивер 1, где по пути терял часть капельной влаги. Грубая осушка воздуха происходила в стеклянной колонке 2, заполненной щелочью МаОН, а его окончательная - глубокая осушка осуществлялась в адсорбере 3, загруженном силикогелем в виде твердых мелких частиц с размером зерен 3-7 мм. Воздух, осушенный до минимальной влажности проходил через механический фильтр 4 и поступал на лабораторный озонатор 5, производительностью 0.6 гОз/ч. Полученная в результате синтеза озона воздушная смесь направлялась на смешение с водой. Смешение производилось в стеклянной колонне 10 высотой 2.0 м (высота столба жидкости - 1.8 м) и диаметром 0.07 м. Исходная вода из бака 6 подавалась насосом 9 в верхнюю часть барботажной колонны а озоно-воздушная смесь непрерывно поступала через расположенный в ее нижней части диспергатор с размером пор 60 микрон с целью равномерного распыления (распределения) озона по площади колонны.
Концентрация озона во входящем и выходящем газе непрерывно контролировалась путем отвода части газа в барботеры 11,12 заполненные 2% KJ. Доза поглощенного озона (Д) рассчитывалась по формуле: Д = [02 X (Сн-Ск)]/ VB , мг/л. где О2 - обьем озоно-воздушной смеси, л; прошедшей через природную воду за время опыта, измерялся с помощью газового счетчика; 70 Сн,Ск - средняя за опыт концентрация озона в исходном и отработанном газе озоно воздушной смеси,мг/л; VB - объем воды залитый в колонну, л. Доза вводимого озона составляла 1.8,2.5,4.1,5.4, мг/л. Контроль обработанной воды проводился по следующим показателям: мутность, цветность, перманганатная окисляемость, СПАВ, нитраты, нитриты, фенолы. Для интенсификации и повышения эффективности процесса осветления и обесвечивания воды на водоочистных станциях применяют обработку воды коагулянтом. В качестве коагулянта был принят сульфат аллюминия с дозой до 20 мг/л по чистому продукту и 60 мг/л по товарному продукту с содержанием AbCSO х I8H2O не менее 33.5%.
Доза коагулянта зависит от состава воды в водоисточнике (цветности, мутности, степени дисперсности (размера взвешенных веществ)). Сложность оценки и учета многочисленных факторов, влияющих на процесс коагулирования, приводит к необходимости опытным путем, в лабораторных условиях, определять дозу коагулянта.
Концентрация раствора коагулянта в растворных баках, считая по безводному продукту, составляла от 17 до 20 %, в расходных баках до 12 %. Для ускорения растворения коагулянта использовали нагретую воду до 40 С. Расчетные дозы и расход реагентов были приняты, в соответствии с анализами качества исходной воды (табл. 1.3 ), требованиями СНиП 2.04.02-84 и СанПиН 2.1.4.559-96 и рекомендуемой схемой обработки. В качестве флокулянта применялся полиакриламид технический. Доза вводимого полиакриламида (ПАА) выбиралась по результатам пробного коагулирования. Доза ПАА контролировалась при постоянной дозе не реже одного раза в час, при постоянной через 0.5 часа. Доза по чистому продукту была принята до 0.4 мг/л, по товарному - с содержанием 10 % ПАА - 4 мг/л. Смешение растворов коагулянта и флокулянта с обрабатываемой водой проводилось с помощью передвижного реагентопровода в стеклянную колонну, диаметром 80 мм. и высотой 6 метров, перед фильтром первой ступени. Мутность воды определяли фотометрически путём сравнения проб исследуемой воды со стандартными суспензиями. Определение других показателей качества воды проводилось по существующим методикам силами базовой лаборатории МП "Вологдагорводоканал".
При исследовании эффективности работы двухкамерного фильтра с плавающей и тяжёлой фильтрующими загрузками определяли скорость фильтрования, прирост потерь напора в течении фильтроцикла, качество поступающей на него воды после предозонирова-ния и коагуляции, и качество фильтрата. Скорость фильтрования определялась по расходу фильтруемой воды, отнесённому к площади фильтрования. Продолжительность фильтроцикла устанавливалась по достижению предельной величины располагаемого напора в контактном резервуаре прямого блокирования, либо по ухудшению качества фильтрата в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.559-96.
Потеря напора в загрузке и коммуникациях фильтра определялась с помощью пьезометров. Интенсивность промывки определялась по промывному расходу воды, а продолжи-тельность-по качеству промывной воды к концу промывки.
Рекомендации по применению реагентов, устройств и сооружений для их приготовления и дозировки.
Па основании выполненных исследований для очистки цветных маломутных вод на примере р. Вологды и оз. Кубенское рекомендуется технологическая схема, включающая (рис. 4.1): первичное озонирование (резерв - первичное хлорирование); углевание с вводом ПАУ в трубопровод исходной воды перед префильтром большой грязеемкости (резервный блок с периодической работой); обработка воды на префильтре с инертной загрузкой и сорбционной составляющей; коагуляция (флокуляция) воды после первичного озонирования и (или) в центральном кармане двухкамерного фильтра; доочистка на двухслойном фильтре; вторичное озонирование воды в РЧВ (резервное); хлорирование с возможностью ввода хлора перед и после РЧВ.
В соответствии с рекомендованной технологией обработки природной воды, исходная вода по трубопроводу 1 подается во входную камеру 2, оборудованную съемными сетками для задержания грубодисперсных примесей с размером ячеек 2 x 2 мм, а оттуда - на контактный резервуар 3 для первичного озонирования. Последний состоит из двух камер, разделенных вертикальной перегородкой, каждая из которых оборудована автономньми системами смешивания воды с озоно-воздушной смесью. После первичного озонирования вода поступает по трубопроводу 4 на префильтр 5 с плавающей загрузкой из гранул дробленого пенопласта двухкамерного фильтра 6, а затем в его центральный канал 7, разделенный вертикальной перегородкой на две секции. В первой секции канала вода с помощью трубного смесителя 8 обрабатывается растворами коагулянта и флокулянта, поступающих из реагентного хозяйства 13,14, а затем поступает во вторую секцию канала и на двухслойный фильтр с тяжелой зернистой загрузкой 9. Очищенная вода по трубопроводу 10 поступает в РЧВ 11, где обрабатывается хлором или озоном.
На случай экстремальных ситуаций: при резком ухудшении качества воды, появления в ней после первичного озонирования продуктов озонолиза, требующих удаления патогенных вирусов и бактерий, а также на случай выхода из строя или отключения на плановый ремонт озонаторной станции, в технологической схеме предусмотрен блок 12 предподготовки и дозирования угольной пульпы из ПАУ непосредственно в трубопровод, подающий исходную воду на префильтр. В отличие от традиционных технологий порошкового углевания воды, в предлагаемой схеме эта задача решается путем более эффективного использования ПАУ непосредственно в толще крупногранульной высокопористой загрузки в течение всего фильтроцикла. С целью экономии энергозатрат и одновременной поддержки санитарной надежности станции в РЧВ предусмотрена возможность как вторичного озонирования (подача озоно-воздушной смеси по трубопроводу 16) чистой воды, так и ее хлорирования. В первом случае, после озонирования воды в РЧВ, для поддержания надлежащего санитарного состояния водопроводных сетей воду хлорируют путем ввода хлорной воды во всасывающий трубопровод агрегатов насосной станции второго подъема.
На стадии первичного озонирования рекомендуется использовать озоно-воздушную смесь с концентрацией озона 10-15 мг/л и оптимальной дозой озона 2.5 мг/л. При суточной производительности станции очистки воды 200.0 тыс.м /сут. полезный расход озона на первичное озонирование составит: Gi=(2.5 г/м 200000 м /сут.)/1000=500 кг/сут.=20,8 кг/ч. Без учета сооружений 1 и 2 очереди Gi=10.0 кг/ч. Дозу вторичного озонирования в РЧВ на случай появления в воде патогенных бактерий и микроорганизмов принять равной 1 мг/л. Расход озона в сутки на вторичное озонирование составит при этом: G2 = (200000 1)/1000 = 200 кг/сут = 8.33 кг/ч Без учета сооружений 1 и 2 очереди 02=4.17 кг/ч. Общий расход озона при одновременном использовании 1-го и 2-го озонирования составит 30 кг/ч. в том числе для сосружений третьей очереди - 15 кг/ч.
Для получения озона рекомендуется применять 3 рабочих и один резервный модуль озонирования с производительностью каждого 12 кг/ч, производства Машиностроительного завода им. М.В. Хруничева (г.Москва).
В зависимости от конкретных условий потребителя такие модули могут использовать сетевые источники воздуха или кислорода, а также привозной жидкий кислород. В этом случае модуль может быть оснащен оборудованием для его хранения и газификации.
Основные технические характеристики промышленных озонаторов: Концентрация озона, г/м3 (при работе на воздухе) 20 Производительность, кг озона в час 0.08... 16 Энергозатраты на производство 1 кг озона, КВт.ч до 124 В перечисленных выше модулях могут применяться генераторы озона, работающие на высокой (3-8 кГЦ) частоте. В этом случае электроды имеют двустороннее охлаждение.Для изготовления озонаторов и комплектующих элементов озонаторных модулей, в том числе системы управления, используется технология и оборудование, применяемые при изготовлении ракетно-космических систем. Предприятие-изготовитель обеспечивает комплексные поставки озонаторного оборудования, проводит пуско-наладочные работы и обеспечивает сервисное обслуживание. Контактный резервуар первичного озонирования запроектирован на общую продолжительность контакта воды с озоно-воздушной смесью 15 минут. Ввод озоно-воздушной смеси - поэтапный: 70% - в первую секцию резервуара и 30% - во вторую (см.рис. 4.1 ). Па стадии вторичного озонирования ввод озоно-воздушной смеси осуществлять в одну ступень, в контактную секцию РЧВ.
Минимальный слой воды в контактном резервуаре первичного озонирования и РЧВ -4.5 м. В резервуарах предусмотреть удаление непрореагировавшего озона в атмосферу.
Проект озонаторной станции следует выполнить с учетом правил техники безопасности, обеспечения антикоррозийности распределительно-сборных систем и транспортирующих трубопроводов, с учетом природоохранных мероприятий и энергосберегающих технологий при получении озона требуемого качества. Проекты озонаторных станций разработаны Гипрокоммунводоканалом, Союзводоканал НИИпроектом и другими проектными организациями России.
Коагулирование и флокулирование воды
В качестве коагулянта принять сульфат алюминия с дозой до 20 мг/л по чистому продукту и 60 мг/л по товарному продукту с содержанием Ab(804)з не менее 33.5%. В качестве флокулянта принять полиакриламид технический по чистому продукту с дозой до 0.4 мг/л, по товарному - с содержанием 10% ПАЛ - 4 мг/л. В периоды низкой щелочности и температуры предусмотреть дополнительное известкование воды с дозой извести строи 125
тельной кальциевой по чистому продукту до 20 мг/л и товарному продукту с 50% содержанием СаО - 40 мг/л. Расчетные дозы и расход реагентов принять в соответствии с анализами качества исходной воды (табл.1), требованиями СНиП 2.04.02-84 и рекомендуемой схемой обработки. Смешение растворов коагулянта и флокулянта с обрабатываемой водой предусмотреть с помощью камерно-лучевого распределителя на трубопроводе исходной воды (перед префильтром) и в центральном кармане с помощью подвижного реагентопровода и перфорированной штанги распределителя, устанавливаемых в первом отделении центрального кармана двухкамерного фильтра (см.рис.4.2).