4. Основні схеми поліпшення якості природної води
Найбільше розповсюдження у практиці водоочистки, особливо в міських водопроводах, мають схеми очисних споруд з самопливним рухом води. Вода, подана НС 1-го підйому, самопливом проходить послідовно всі очисні споруди і поступає у збірні РЧВ, з яких забирається насосами станції 2-го підйому. Таким чином, РЧВ безпосередньо пов'язані з комплексом очисних споруд і повинні розташовуватися поблизу них, як і НС 2-го підйому. У табл. 15 [15] наведені рекомендації з вибору споруд станції очищення води, призначеної для господарсько-питних цілей. Основні вживані схеми і принцип їх роботи наведені нижче.
Очищення води за схемою, що включає відстійники і фільтри (рис. 3.1), відбувається таким чином. Вихідна вода (з поверхневого джерела водопостачання) насосами НС 1-го підйому подається у змішувач. Сюди ж подаються розчини необхідних реагентів, що приготовані в реагентному господарстві (коагулянти, флокулянти, розчини лугів – вапняне молоко, знезаражувальні реагенти – хлорна вода). Призначення змішувача – швидке і повне змішання розчинів реагентів з оброблюваною водою. Физико-хімічні процеси взаємодії реагентів з домішками протікають в камерах утворення пластівців, найчастіше вбудованих в горизонтальні відстійники. Крупні пластівці, що утворилися при коагуляції і флокуляції в камерах утворення пластівців, осідають у відстійниках під дією сили тяжіння. Дрібні домішки, що не осіли у відстійниках, затримуються при фільтруванні води через зернисте завантаження фільтрів. Далі вода прямує в РЧВ, перед яким відбувається вторинна обробка її знезаражувальними реагентами. З РЧВ очищена вода насосами НС 2-го підйому прямує споживачу.
Ця схема є двоступеневою, оскільки двічі здійснюється освітлення води (відстоюванням і фільтруванням), і двопроцесною, оскільки освітлюється вода двома способами. Введення хлорвмісного реагенту здійснюється двічі – на початку і в кінці технологічної схеми. При первинному хлоруванні використовують властивості хлору як окислювача, що руйнує розчинені органічні сполуки для знебарвлення і дезодорації води, а також забезпечення оптимальних умов протікання процесів подальшого очищення.
Вторинне хлорування води направлене на доведення її санітарно-бактеріологічних показників до значень, що регламентуються, тобто на знезараження води. Осад, що збирається на дні відстійника, періодично видаляється. Забруднення, що накопичуються в товщі завантаження фільтрів, з часом погіршують їх роботу. Тому періодично (1-2 рази на добу) фільтри промивають чистою водою. Забруднену промивну воду скидати в каналізацію неекономічно, тому її частково освітлюють на спорудах повторного використання промивної води і повертають в початок технологічної схеми для обробки із загальним об'ємом води ( таким чином можуть бути знижені втрати води на власні потреби станції).
За схемою, що включає освітлювачі із завислим осадом і фільтри (рис. 3.2), вода після змішування з розчинами реагентів поступає в нижню частину робочої камери освітлювача із завислим осадом. Пластівці коагулянта і частинки суспензії підіймаються висхідним потоком води до тих пір, поки швидкість випадання їх в осад під дією сили тяжіння не стане рівною висхідній швидкості потоку. Таким чином, частинки утворюють завислий шар осаду, через який немовби фільтрується вода. Далі вода, частково освітлена при проходженні через такий своєрідний «завислий фільтр», збирається у верхній частині споруди. У шарі завислого осаду відбувається процес прилипання частинок суспензії до пластівців коагулянта, що утворилися у воді, тобто своєрідний процес контактної коагуляції. Нові порції оброблюваної води приносять нові порції пластівців і частинок суспензії, внасідок чого висота завислого шару збільшується.
При досягненні верхньою межею шару осадкоприймальних вікон частина завислої маси поступає в осадкоущільнювач, де під дією сили тяжіння осад ущільнюється (суспензія осідає) і видаляється, а освітлена вода, що утворилася, прямує у змішувач.
Остаточне освітлення оброблюваної води відбувається шляхом фільтрування. Ця схема є двоступеневою і двопроцесною (використовується освітлення води в шарі завислого осаду і фільтрування). Процеси, пов'язані з перекачуванням і збором води, обробкою її реагентами, знезараженням, аналогічні вищеописаним для попередньої схеми.
Схема, що наведена на рис. 3.3, є одноступеневою, оскільки очищення води здійснюється в одній споруді – контактному освітлювачі, який поєднує функції споруд утворення пластівців, відстоювання і фільтрування. Конструктивно принципова відмінність контактних освітлювачів від звичайних фільтрів полягає в тому, що оброблювана вода фільтрується від низу до верху. Процес очищення води здійснюється за рахунок фільтрування і контактної коагуляції, при якій колоїдні частинки прилипають до зерен завантаження, на поверхні яких при пропуску коагульованої води утворюється плівка.
Аналогічно вищеописаній схемі на рис. 3.1 показані процеси перекачування води, обробки реагентами, знезараження, збору очищеної води, подачі й обробки промивної води для контактних освітлювачів. Схема, яка наведена на рис. 3.4, є двоступеневою і однопроцесною (вода освітлюється двічі і в обох випадках фільтруванням). Відмінність її від достатньо описаної схеми на рис. 3.1 полягає в тому, що перший ступінь освітлення води протікає у фільтрах, в яких разом з власне фільтруванням протікає і контактна коагуляція. В окремих випадках (при необхідності) схеми очисних споруд господарсько-питних водопроводів можуть бути доповнені пристроями для зм'якшування, знезалізнення, знефторювання або фторування води, обробки активованим вугіллям або іншими реагентами.
Схеми обробки підземних вод для господарсько-питних цілей, як правило, простіші, оскільки часто включають тільки споруди для знезараження води. Схеми очищення і обробки води для потреб виробництва дуже різноманітні, як і вимоги до якості води, що ставлять різні виробничі споживачі. Для ряду споживачів ці схеми досить прості (наприклад, грубе освітлення води); для інших споживачів потрібна вода такої якості, якої взагалі не існує в природних джерелах, і в цих випадках застосовують складні схеми, в яких використовують різні фізичні й хімічні процеси для досягнення необхідного результату.