5.2. Выбор технологической схемы очистки воды и состава сооружений

Способ улучшения качества воды и соответствующий комплекс очистных сооружений выбирается в зависимости от показателей качества воды в источнике, от требований потребителя, производительности станции, а также технико-экономических соображений.

При этом необходимо уделить особое внимание решению вопроса оборота промышленных вод и обработки осадка. Например, для очистки воды с мутностью до 300 мг/л НИИ КВОВ рекомендует схему двухступенчатого фильтрования с применением на первой ступени контактных префильтров, в которых применяется более крупная загрузка. Для объектов с малым водопотреблением (менее 1600 м³/сут) рекомендуется установка типа «Струя». В технологических схемах с осветлителями со взвешенным осадком и контактными осветлителями следует применять смесители вертикального типа, обеспечивающие более эффективное перемешивание реагентов с одновременным воздухоотделением. При очистке маломутных цветных вод следует применять камеры хлопьеобразования зашламленного или контактного типа, а также осветлители со взвешенным осадком – рециркуляторы и флотаторы. В качестве сооружений 1-й ступени для осветления высокомутных вод можно применить тонкослойные, горизонтальные, радиальные отстойники.

При кондиционировании цветных вод во избежание образования канцерогенных хлорорганических соединений следует отказываться от предварительного хлорирования, предусматривать на последующей очистке дехлорирование или хлор заменить озоном.

В качестве скорых фильтров рекомендуется применять фильтры большой грязеемкости с водовоздушной промывкой.

Нормативы для проектирования станций улучшения качества воды приведены в СНиП 2.04.02-84.

В большинстве случаев станции водоподготовки располагают вблизи источника водоснабжения, следовательно, недалеко от НС-I (насосной станции 1-го подъема).

Наибольшее распространение в практике водоочистки имеют схемы очистных сооружений с самотечным движением воды. Вода, поданная насосами I подъема, самотеком проходит все очистные сооружения и поступает в резервуар чистой воды, из которого забирается насосами II подъема.

Определение оптимального состава реагентов, мест их ввода в обрабатываемую воду должно производиться на основании тщательного рассмотрения данных химического и технологического анализов исходной воды. Необходимо учитывать опыт использования аналогичной технологии в подобных условиях. Для предварительных проектных проработок способы обработки воды, выбор реагентов и состав сооружений станций можно принимать по данным таблицы 5.1.

Таблица 5.1

Способы обработки воды

№ п/п	Показатели качества воды	Способы обработки	Рекомендуемые реагенты
1	2	3	4
1	Мутность	Обработка коагулянтами и флокулянтами. Отстаивание, фильтрование. Обработка в гидроциклонах, микрофильтрах	Коагулянты – сульфат алюминия, хлорид железа и другие. Флокулянты – полиакриламид, активированная кремнекислота и др.
2	Цветность, повышенное содержание органических веществ	Коагулирование, отстаивание и фильтрование. Фильтрование на контактных осветлителях, через гранулированный активированный уголь. Хлорирование, озонирование	Коагулянты, флокулянты, активированный уголь, хлор, озон
3	Низкая щелочность, ограничивающая процесс коагулиро­вания	Подщелачивание	Известь, сода
4	Привкусы и запахи	Предварительное хлорирование. Хлорирование с аммонизацией. Углевание. Обработка перманганатом калия. Озонирование	Хлор, аммиак, активированный уголь, перманганат калия, озон.
5	Бактериальные загрязнения	Хлорирование, озонирование, бактерицидное облучение	Хлор, озон, гипохлориты натрия и кальция
Окончание табл. 5.1
1	2	3	4
6	Повышенное содержание планктона	Микрофильтрация перед подачей на очистные сооружения	Не применяется
7	Повышенное содержание нитратов	Ионный обмен при фильтровании через катионит, подщелачивание с аэрацией	Катионит, поваренная соль или кислота, известь или сода
8	Повышенная или пониженная реакция воды (рН)	Подщелачивание или подкисление воды. Стабилизация воды	Известь, едкий натр, серная кислота. Гексаметафосфат натрия
9	Недостаток фтора в питьевой воде	Фторирование	Кремнефтористый натрий, кремнефтористый аммоний, кремнефтористоводородная кислота
10	Избыток фтора в питьевой воде	Обесфторивание	Сульфат алюминия. Сорбент – активироанная окись алюминия
11	Избыток железа	Аэрация, хлорирование, коагулирование, обработка перманганатом калия, отстаивание, фильтрование, катионирование	Хлор, известь, сульфат алюминия, перманганат калия
12	Избыток катионов жесткости	Nа-катионирование, Н-катиони­рование. Известкование, обработка известью и содой, фосфатное доумягчение	Поваренная соль, кислоты серная или соляная, известь, сода, железный купорос или хлорное железо, тринатрийфосфат
13	Высокое солесодержание	Ионный обмен, дистилляция, электродиализ, гиперфильтрация, содо-известкование	Кислоты серная или соляная, гидроксид натрия, сода, известь
14	Избыток кремниевой кислоты	Коагулирование, магнезиальное обескремнивание, ионный обмен	Сульфат алюминия. Каустический магнезит. Высокоосновные аниониты (в цикле ионообменного обессолива­ния)
15	Наличие сероводорода	Хлорирование, подкисление, аэрация, коагулирование, биохи­мическое окисление, фильтрование	Хлор, кислоты серная или соляная, сульфат алюминия, биогенные вещества (соеди­нения фосфора и азота)
16	Избыточный растворенный кислород	Термическая и вакуумная деаэра­ция, обработка воды сульфатом натрия, связывание кислорода восстановителями	Сернистый газ. Сульфит натрия. Тиосульфат натрия

Предварительный выбор основных технологических сооружений станций водоочистки может быть произведен согласно таблице 5.2.

Технологическая схема и соответствующий состав очистных сооружений подбирается в зависимости от показателей качества воды в источнике, от требования потребителя, производительности станции и технико-экономических соображений, с учетом оборота промышленных вод и обработки осадка.

При выборе схемы обработки воды следует учитывать, что процессы обработки воды по реагентной схеме протекают интенсивнее, значительно эффективнее, чем по безреагентной.

Таблица 5.2

Технологические схемы осветления и обесцвечивания воды

№ п/п	Наименование	Качество воды						Производительность, м3/сут
		Взвешенные вещества, мг/л			Цветность град.
		исходной		очищенной	исходной	очищенной
1	2	3		4	5	6		7
Обработка воды с применением коагулянтов и флокулянтов
1	Скорые фильтры (одноступенчатое фильтрование): а) напорные фильтры б) открытые фильтры	До 20 До 30		До 1,5 До 1,5	До 50 До 50	До 20 До 20		До 5000 До 50000
2	Прямоточное фильтрование: а) сетки и напорные фильтры б) сетки и открытые фильтры в) сетки и контактные осветлители г) сетки, вертикальные отстойники, фильтры д) сетки, осветлители со взвешенным осад-ком, фильтры е) сетки, горизонтальные отстойники, фильтры ж) сетки, две ступени отстойников, фильтры	До 50 До 30 До 150 До 2500 –//– Более 2500 Более 2500		До 1,5 До 1,5 До 1,5 До 1,5 –//– –//– –//–	До 80 До 50 До 150 Любая –//– –//– –//–	До 20 До 20 До 20 –//– –//– –//– –//–		До 3000 –//– –//– До 3000 Более 3000 Любая Любая
3	Вертикальные отстойники – скорые фильтры	До 1500		До 1,5	До 120	До 20		До 5000
4	Горизонтальные отстойники – скорые фильтры	До 1500		До 1,5	До 120	До 20		Свыше 30000
Окончание табл. 5.2
1	2	3		4	5	6		7
5	Контактные префильтры – скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование)	До 300		–//–	До 120	–//–		Любая
6	Осветлители со взвешенным осадком – скорые фильтры	50–1500		–//–	До 120	–//–		Свыше 5000
7	Две ступени отстойников – скорые фильтры	Более 1500		–//–	До 120	–//–		Любая
8	Контактные осветлители	До 120		–//–	До 120	–//–		–//–
9	Горизонтальные отстойники и осветлители со взвешенным осадком	До 1500		8-15	До 120	До 40		–//–
10	Крупнозернистые фильтры для осветления воды	До 80		До 10	До 120	До 30		–//–
11	Радиальные отстойники для осветления высокомутных вод	Свыше 1500		До 250	До 120	До 20		–//–
12	Трубчатый отстойник и напорный фильтр (установка типа «Струя»)	До 1000		До 1,5	До 120	До 20		–//–
Обработка воды без применения коагулянтов и флокулянтов
13	Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды	До 150	30-50 % от исходной		До 120		Такая же, как исходная	Любая
14	Радиальные отстойники для частичного осветления воды	Более 1500	30-50 % от исходной		До 120		–//–	–//–
15	Медленные фильтры с механической или гидравлической регенерацией песка	До 1500	1,5		До 50		20	–//–

Для извлечения из воды крупных плавающих примесей следует использовать барабанные сетки. При содержании в обрабатываемой воде планктона свыше 1000 кл/мл следует устанавливать микрофильтры.

При выборе реагентов необходимо учитывать, что железные коагулянты предпочтительнее в условиях длительного весеннего паводка, когда резко возрастают мутность и цветность и уменьшается температура воды.

В качестве флокулянтов, интенсифицирующих процесс коагуляции, можно применять активную кремнекислоту, полиакриламид, К-4, ППС и другие, причем при обработке цветных вод целесообразнее применять активную кремнекислоту, а для мутных вод – ПАА, К-4, ППС.

Применение отстойников и осветлителей со слоем взвешенного осадка рационально при содержании взвешенных веществ в исходной воде свыше 50 мг/л. Примерные схемы для обработки воды представлены на рис. 5.1–5.4.

Рис. 5.1. Основная технологическая схема:

1–насосная станция I подъёма; 2–барабанные сетки; 3–реагентное хозяйство; 4–пе­регородчатый (вариант) смеситель; 5–вихревая камера хлопьеобразования; 6–гори­зонтальный отстойник; 7–ввод реагентов для дезодорации, фторирования и интенсификации процесса фильтрования; 8–скорый фильтр; 9–установка для обеззараживания воды; 10–резервуар чистой воды; 11–насосная станция II подъёма

Рис. 5.2. Технологическая схема с медленными фильтрами:

1–насосная станция I подъёма; 2–предварительный скорый фильтр; 3–медленный фильтр; 4–резервуар чистой воды; 5–насосная станция II подъёма

Рис. 5.3. Усовершенствованная технологическая схема:

1–насосная станция I подъёма; 2–барабанные сетки (вариант); 3–вертикальный смеситель; 4–реагентное хозяйство; 5–осветлитель со взвешенным осадком; 6–установка для дезодорации, фторирования и интенсификации процесса фильтрования; 7–скорый фильтр; 8–установка для обеззараживания воды; 9–резервуар чистой воды; 10–на­сосная станция II подъёма

Рис. 5.4. Технологическая схема с контактными осветлителями и микрофильтрами:

1–микрофильтр; 2–насосная станция II подъёма; 3–реагентное хозяйство; 4– вер­тикальный смеситель; 5–контактный осветлитель; 6–установка обеззараживания воды; 7–резервуар чистой воды

Вертикальные (вихревые) смесители рекомендуется применять в тех­нологических схемах с осветлителями со взвешенным осадком и контактными осветлителями, а также при необходимости использовать известкование обрабатываемой воды.

В качестве сооружений 1-й ступени для осветления высокомутных вод рекомендуются осветлители-водозаборы, тонкослойные, горизонтальные и радиальные отстойники с тонкослойными модулями, гидроциклоны, акустические фильтры.

Для извлечения из воды крупных примесей следует применять барабанные сетки, а удаления планктона – микрофильтры или флотаторы. В качестве скорых фильтров рекомендуются фильтры большой грязеемкости (контактные осветлители), можно рекомендовать открытые и напорные фильтры с различными сорбционными загрузками.

Определение состава очистных сооружений необходимо производить на расчетный период, а не на первую очередь строительства, поскольку возможное увеличение производительности станции может привести к изменению технологической схемы.