Проект станции водоподготовки для города с населением 185 тыс. человек

1 – камера хлопьеобразования; 2 – водослив; 3 – полупогружная перегородка; 4 – горизонтальный отстойник; 5 – распределительный трубопровод; 6 – подача воды в камеру; 7 – удаление осадка из отстойника; 8 – опорожнение камеры.

Рисунок 4 – Вихревая камера хлопьеобразования

     Рекомендуемая скорость входа воды в камеры 0,7-1,2 м/с, скорость восходящего потока на выходе - 4-5 мм/с [2].

     Отвод воды из камер хлопьеобразования  в отстойники должен осуществляться таким образом, чтобы не происходило разрушения сформировавшихся хлопьев. Скорость движения воды в сборных лотках, трубах, отверстиях и над водосливами не должна превышать 0,1 м/с для мутных вод и 0,05 м/с - для цветных вод [2].

     1.2.5 Отстойники Отстойники предназначены для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность большую, чем плотность воды.

     Все современные конструкции отстойников, применяемые для осветления воды, являются проточными, т.е. осаждение  взвеси в них происходит при непрерывном  движении воды от входа отстойника к его выходу. В этих условиях для того, чтобы осаждение взвеси было возможно, скорости движения воды в отстойниках должны быть весьма малы. При этом поток почти полностью теряет свою так называемую «транспортирующую способность», обусловленную интенсивным турбулентным перемешиванием. Осаждение взвеси в потоке, движущемся с весьма малой скоростью, подчиняется, с известным приближением, законам осаждения в неподвижном объеме жидкости.

       На  водопроводных очистных сооружениях  для осаждения взвеси используют горизонтальные, вертикальные, в отдельных случаях - радиальные отстойники  [2].

       Выбираем  горизонтальный отстойник со встроенной камерой хлопьеобразования.

       Достоинства горизонтального отстойника:

       - простота строительства;

       - небольшая строительная глубина.

     Горизонтальный  отстойник (рисунок 5) представляет собой железобетонный прямоугольный в плане резервуар с плоским перекрытием и наклонным дном, что облегчает его очистку. Он может быть одно- или двухэтажным. Отстойник оборудуется водораспределительным и водосборным устройствами, трубопроводами для подвода осветляемой воды (при необходимости) и отвода осветленной воды, а также системой удаления осадка. Для горизонтальных отстойников в климатических районах с продолжительными периодами устойчивых минусовых температур предусматривают утепление наружных стен в виде обваловки грунтом. В качестве утеплителей для перекрытий могут применяться искусственные материалы или грунт высотой слоя не менее 0,5 м [2].

     В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в отстойники, отверстия для отбора проб на расстоянии не более 10 м друг от друга и вентиляционные трубы. Горизонтальные отстойники надлежит предусматривать с рассредоточенным по площади сбором воды  [2].

         

1 – водосборные желоба; 2 – шибер; 3 – проем; 4 – отвод осветленной воды; 5 – система удаления осадка.

Рисунок 5 – Горизонтальный отстойник

     1.2.6 Фильтры Фильтры предназначены для осветления воды. Они пропускают воду через слой зернистого фильтрующего материала. В зависимости от качества и количества обрабатываемой природной воды, требований к степени ее очистки технологических и технико-экономических показателей применяют различные типы фильтров [2].

     Скорые  безнапорные фильтры применяют в двухступенчатых схемах очистки воды с предварительным осветлением (в отстойниках, осветлителях, контактных префильтрах) и в одноступенчатых схемах очистки воды без предварительного осветления с реагентной обработкой для получения воды питьевого качества [2].

     Скорые  напорные фильтры наиболее широко применяют в одноступенчатых схемах очистки воды без предварительного осветления с реагентной обработкой и без нее для получения воды, используемой на технические цели (реже для питьевых целей) [2].

     Медленные фильтры используют при безреагентном осветлении и частичном обесцвечивании воды без предварительного осветления или с предварительным осветлением (в отстойниках, префильтрах) для получения воды питьевого качества.

     Контактные  осветлители применяют в одноступенчатых схемах очистки воды с реагентной обработкой для получения воды питьевого качества.

     Крупнозернистые (грубозернистые) фильтры применяют для частичного осветления исходной воды с реагентной обработкой и без нее для получения воды, используемой на технические нужды [2].

     Контактные  префильтры предназначены для предварительной очистки воды в схеме двухступенчатого фильтрования перед ее окончательной очисткой на скорых безнапорных фильтрах с предварительной обработкой воды реагентами.

     Сущность  процесса фильтрования заключается  в пропуске жидкости, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. При этом процесс сопровождается значительными затратами энергии, допускать которые в технике водоочистки можно лишь при обработке небольших количеств воды. Это определяет место фильтровальных сооружений в технологической схеме. В большинстве случаев фильтрование является заключительным этапом обработки воды и производится после ее предварительного осветления в отстойниках, флотаторах или осветлителях. Водоочистные сооружения, на которых осуществляют процесс фильтрования, называют фильтрами. Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные (диатомитовые), зернистые (песчаные, керамзитовые и т.п.). Фильтры с зернистой загрузкой можно классифицировать по ряду основных признаков: 1) по скорости фильтрования: медленные (0,1-0,3 м³/ч), скорые (5-12 м³/ч) и сверхскоростные (36-100 м³/ч); 2) по давлению, под которым они работают: открытые (или безнапорные), напорные; 3) по направлению фильтрующего потока: однопоточные (обычные скорые фильтры), двухпоточные (фильтры АКХ, ДДФ), многопоточные; 4) по крупности фильтрующего материала: мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые; 5) по числу фильтрующих слоев: однослойные, двухслойные, многослойные [2].

     В данном курсовом проекте выбираем скорые безнапорные фильтры и сорбционные  угольные фильтры.

     Достоинства скорых безнапорных фильтров: высокая  скорость фильтрования; высокая производительность.

     Достоинства сорбционных угольных фильтров: возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей; высокая эффективность очистки, особенно слабо концентрированных вод.

     Корпус  фильтра представляет в плане  железобетонный резервуар прямоугольной  формы (реже круглой). При определении размеров фильтров в плане по найденной площади рекомендуется ориентироваться на основные типоразмеры (BxL). В фильтрах площадью до 40 м² предусматривается боковой прямоугольный канал (карман) с наружной стороны вдоль длинной стенки, предназначенный для подвода воды на фильтр и сбора грязной промывной воды [2].

     Дренажная система является самым важным элементом  фильтра. Она обеспечивает равномерное  распределение по всей площади фильтра  промывной воды и равномерный  сбор, а также отвод профильтрованной воды. В скорых фильтрах равномерность распределения промывной воды достигается дренажными системами большого сопротивления [2].

     Загрузка  из фильтрующего материала предназначена  для задержания взвешенных и коллоидных частиц из воды, проходящей через нее. Для загрузки фильтров применяют кварцевый песок с размером зерен от 0,5 до 2 мм и высотой слоя от 0,7 до 2 м, дробленый керамзит или антрацит с размером зерен 0,6-1,8 мм. Фильтрующий материал укладывают на распределительную систему или на поддерживающие гравийные слой различной крупности в случае применения трубчатой распределительной системы с круглой перфорацией [2].

     Система для сбора и отвода промывной  воды представляет собой железобетонные или стальные желоба полукруглого или пятиугольного сечения, располагаемые над фильтрующей загрузкой на определенной высоте и соединенные с верхним отсеком центрального канала или с боковым каналом фильтра [2].

     Система для сбора и отвода промывной  воды представляет собой железобетонные или стальные желоба полукруглого или пятиугольного сечения, располагаемые над фильтрующей загрузкой на определенной высоте и соединенные с верхним отсеком центрального канала или с боковым каналом фильтра [2].

     Конструкция сорбционного фильтра аналогична. Скорость фильтрования на угольных фильтрах – до 10м³/ч, высота слоя активированного угля 1,8 м. Время контакта воды с углем – 10 мин. Потери напора в угольной загрузке 0,3-0,4 м, в фильтре в целом – 1,5-2,0 м. Марка угля АГ-2.

     1.2.7 Обеззараживание воды При улучшении качества воды для хозяйственно-питьевых нужд заключительным этапом является ее обеззараживание. При осветлении и обесцвечивании воды коагулированием с последующим отстаиванием и фильтрованием из нее удаляется до 90-95% бактерий. В оставшейся части могут присутствовать патогенные бактерии и вирусы. В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания воды, которые можно классифицировать на пять основных групп: термический; сорбция на активном угле; с помощью сильных окислителей; олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей)  [2].

     Тепловой  способ. Кипячение воды в течение 12-20 мин убивает все неспорообразующие  микроорганизмы. Для уничтожения  спор применяют нагрев воды до 120°  под давлением или дробную стерилизацию воды - ее кипятят в течение 15 мин, охлаждают до 35°, выдерживают при этой температуре 2 ч для прорастания спор и снова нагревают до кипения [2].

       Обеззараживание воды окислителями. Сильные окислители, окисляя энзимы бактериальных клеток, убивают бактерии. Для обеззараживания воды можно применять хлор, бром, йод, двуокись хлора, соли хлорноватой и хлорноватистой кислот, озон, перманганат калия, перекись водорода. Наибольшее распространение в качестве обеззараживающих средств получили жидкий хлор и гипохлориты натрия и кальция, что объясняется их относительно невысокой стоимостью [2].

1 - подача  исходной воды; 2 - отвод фильтрата; 3 - подача промывной воды; 4 – отвод  промывной воды

Рисунок 6 – Принципиальная схема скорого фильтра с боковым каналом

     Обеззараживание воды ионами тяжелых металлов. Очень  небольшие количества ионов серебра  или меди обеззараживают воду. Для  полноты обеззараживания требуется  длительная экспозиция. Ионы серебра  в концентрации 0,015 мг/л освобождают  воду от патогенных микроорганизмов при 4-часовом времени экспозиции. Ионы меди обладают высокой альгицидной активностью, но менее активны в отношении микроорганизмов желудочно-кишечной группы.

     Обеззараживание воды ультразвуковыми колебаниями. Воздействием ультразвукового поля удается полностью обеззаразить воду; для этого требуется, однако, интенсивность ультразвукового излучения более 2 Вт/см² при продолжительности излучения 5-10 мин [2].

     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  ультрафиолетового излучения. Вода, длительное время находящаяся на солнечном свету, освобождается  от патогенных микроорганизмов. Облучение воды ультрафиолетовыми лучами хорошо обеззараживают воду, свободную от взвешенных коллоидных примесей [2].

     В данном курсовом проекте выбираем обеззараживание  воды хлорированием и озонированием.

     Обеззараживание воды хлорированием на водоочистных комплексах осуществляют хлорной известью, хлором и его производными, под  действием которых бактерии, находящиеся  в воде, погибают в результате оксидации и разрушения веществ, входящих в состав протоплазмы клеток. Хлор оксидирует органические вещества. Для качественного хлорирования необходимо хорошее перемешивание, а затем не менее чем 30-минутный (при совместных хлорировании и аммонизации 60-минутный) контакт хлора с водой, прежде чем она поступит к потребителю. Контакт обеспечивается в резервуаре сбора фильтрованной воды или в трубопроводе подачи воды потребителю, если он имеет достаточную длину без водоразбора [2].

     Дозу  хлора устанавливают технологическим  анализом из расчета, чтобы в 1 л воды, поступающей к потребителю, оставалось 0,3-0,5 мг хлора, не вступившего в реакцию (остаточного хлора), который является показателем санитарной надежности. При этом условии доза хлора при хлорировании фильтрованной воды составляет 2-3 мг/л в зависимости от хлоропоглощаемости. При выключении на промывку или ремонт одного из резервуаров фильтрованной воды, когда не обеспечивается необходимое время контакта воды с хлором, его доза должна быть увеличена [2].

     Предприятия по производству хлора поставляют его  в основном в баллонах двух типов: Е-24 вместимостью до 40 кг жидкого хлора  и Е-54 с содержанием хлора до 80 кг, а также в бочках (контейнерах) вместимостью 500,800 и 1000 л. На крупные водоочистные комплексы и базисные склады хлор доставляют обычно в специальных железнодорожных цистернах вместимостью до 48 т жидкого хлора.

     Хлорное хозяйство должно обеспечивать прием, хранение, испарение жидкого хлора, дозирование газообразного хлора  с получением хлорной воды (раствор хлорноватистой кислоты) [2].