16. Сущность процесса отстаивания воды. Какие применяют типы отстойников?

Чтобы выделить из воды взвешенные вещества, ее отстаивают в отстойниках. Взвешенные вещества выпадают в осадок и скапливаются на дне отстойника, потому что плотность взвешенных частиц превышает плотность осветляемой воды. Скорость осаждения зависит от формы, размеров, плотности, шероховатости частиц и температуры воды.

Для полного осветления воды необходимо очень много времени и поэтому на практике ограничиваются только определенной продолжительностью отстаивания.

Горизонтальный отстойник представляет собой вытянутый прямоугольный резервуар, имеющий зоны осаждения взвеси, ее накопления и уплотнения. В начале и в конце отстойника установлены перегородки с отверстиями. В нижней части перегородки, расположенной на расстоянии 0,3 м выше зоны накопления и уплотнения осадка, отверстий нет.

Осветляемая вода поступает через водосливной лоток и проходит далее через отверстия в перегородках. При этом при помощи перегородок отделяются взвеси. Осветленная вода выходит с другой стороны отстойника и направляется в водосливный лоток. Скорость движения воды в отверстиях перегородок — 0,5 м/с.

Вертикальный отстойник состоит из круглого или квадратного резервуара с коническим или пирамидальным днищем. Угол наклона стенок днища 50...55°. В центре отстойника установлен сосуд, имеющий форму стакана, который используется как водоворотная камера хлопьеобразования. В отстойниках диаметром более 4 м для сбора осветленной воды размещают дополнительные радиальные желоба. Осадок, который накапливается в нижней части отстойника, удаляется самотеком после открытия задвижки на выпускной трубе.

Для выпадения взвеси необходимо, чтобы скорость восходящего потока воды была бы немного меньше скорости выпадания взвешенных частиц. При этом скорость воды определяют во время ее лабораторного отстаивания или по данным эксплуатации отстойников, работающих в аналогичных условиях. Если нет этих данных, то скорость восходящего потока можно принять от 0,4 до 0,6 мм/с при коагулировании взвеси. Для воды цветностью более 50 град эта скорость должна быть меньше, а для воды с минеральной взвесью — больше.

Радиальный отстойник применяется на водоочистных станциях для предварительного осветления мутных вод, при этом осветляется большое количество воды (более 30...40 тыс. м3 в сутки). Состоит радиальный отстойник из водораспределительного устройства, водосборного устройства и скребкового механизма для удаления осадка.

Вода подводится снизу в центр отстойника по трубопроводу, который заканчивается воронкой. Вокруг воронки расположен цилиндр с глухим дном и дырчатыми стенками. Цилиндр предназначен для успокоения потока воды и равномерного распределения ее в отстойнике. Распределительное устройство находится в центре и выполняет роль камеры хлопьеобразования.

Вода движется в отстойнике в радиальном направлении со скоростью 50...80 мм/с и поступает в круговой водосливный желоб. Для удаления осадка служит медленно вращающаяся ферре. Под действием постоянного электрического тока в воду переходят трехвалентные ионы алюминия или железа. Происходит адсорбция (отделение) частиц примесей. Они оседают на дно сосуда в виде хлопьев.

17. Классификация насосных станций систем водоснабжения. Насосы, применяемые в системах водоснабжения.

Водопроводные насосные станции являются наиболее ответственными сооружениями в системах водоснабжения, обеспечивающие подачу необходимого количества воды под требуемым напором.

Насосные станции представляют собой достаточно сложный комплекс механического оборудования и энергетических установок (электродвигателей, силовых трансформаторов, распредустройств), трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации.

Классификация насосных станций

1. По надежности действия насосный станции (НС) подразделяются на три категории:

первая категория - не допускается перерыв в подаче воды, т.к. это может привести к повреждению технологического оборудования или даже к аварии;

вторая категория – допускается кратковременный перерыв в подаче воды на время, необходимое для включения резервных агрегатов обслуживающим персоналом;

третья категория – допускается перерыв в подаче воды на время ликвидации аварии, но не более 1 суток.

2. По расположению в общей схеме водоснабжения насосные станции подразделяются на:

станции I подъема – предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения. Если очистка воды не требуется, то насосные станции I подъема служат для подачи воды в резервуары или водонапорную башню;

станции II подъема – предназначены для подачи очищенной воды из резервуаров в водоводы и распределительную сеть. Иногда насосную станцию II подъема блокируют с очистными сооружениями или (при благоприятном рельефе местности) с насосной станцией I подъема;

станции оборотного водоснабжения, где одна группа насосов подает отработанную на производстве горячую воду на охлаждающие устройства, а другая возвращает охлажденную воду в цеха; или отработавшая горячая вода поступает на охлаждающие устройства самотеком под остаточным напором, а группа насосов возвращает охлажденную воду в цеха;

повысительные станции служат для повышения напора в сети либо в отдельных или нескольких зданиях.

3. По виду обслуживания объектов (по назначению) насосные станции подразделяются на станции, подающие воду на технические, хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды.

4. По расположению насосного оборудования относительно поверхности земли насосные станции подразделяются на:

- наземные – с полом на уровне или выше поверхности земли;

- заглубленные – с наземным строением и полом ниже поверхности земли;

- подземные – с перекрытием на уровне или ниже поверхности земли.

5. По степени автоматизации управления различают насосные станции с ручным управлением, автоматизированные НС и станции с дистанционным управлением.

НС противопожарных и объединенных противопожарных водопроводов относятся к первой категории надежности.

Ко второй категории надежности относятся НС противопожарных и объединенных водопроводов при наличии на сети емкостей с необходимым противопожарным запасом воды, обеспечивающих требуемый напор.

НС противопожарных и объединенных противопожарных водопроводов при расходе воды на наружное пожаротушение до 20 л/с, а также насосные станции, подающие воду на полив, подающие воду во вспомогательные цеха промышленных предприятий, относятся к третьей категории надежности.

18. Обессоливание и опреснение воды. Основные способы обессоливания: термический и химический.

Обессоливание осуществляется следующими способами: дистилляцией, электродиализом, ионным обменом и гиперфильтрацией.

Дистилляция применяется в том случае, если содержание солей в воде превышает 8 г/л. Самая простейшая установка для обессоливания воды состоит из котла и конденсатора. В котле при подогреве из воды образуется пар, а в конденсаторе в результате охлаждения пар превращается в обессоленную воду. Более дорогой и более эффективной является ионитовая установка. Наиболее экономична шестиступенчатая дистилляционная установка. В такой установке пар подается из турбины в шестиступенчатый испаритель, в котором он охлаждается. Чем больше таких ступеней охлаждения пара, тем выше эффект опреснения. Однако повышение числа ступеней связано с увеличением стоимости сооружения, усложнением эксплуатации и повышением давления в паровом котле. Исходя из этого, количество ступеней не делают больше восьми.

Обессоливание воды электродиализом основано на разделении и удалении ионов солей под действием постоянного электрического тока. Аппарат представляет собой ванну, в которую погружены два электрода — анод и катод. Между электродами устанавливают специальную диафрагму толщиной 0,6...0,7 мм. После прохождения электрического тока соль разлагается на составляющие элементы.

Снижение содержания в воде растворенных солей до требований питьевой кондиции называется опреснением. В ряде районов нашей страны пресная вода является остродефицитной, поэтому для централизованного водоснабжения приходится использовать источники соленых и солоноватых вод. Такие воды необходимо подвергать опреснению. Этой же операции подвергают и промышленные минеральные стоки, которые вызывают засоление пресноводных водоемов.

Способы опреснения воды делятся на две группы: опреснение с изменением агрегатного состояния воды и опреснение без изменения его.

К опреснению с изменением агрегатного состояния воды относятся: термическое опреснение (простое выпаривание, парокомпрессионная дистилляция, пленочное испарение, нагрев воды до сверхкритических параметров); вакуумное выпаривание; гидрофобное испарение с применением не смешивающихся с водой жидкостей; естественное вымораживание; искусственное вымораживание; испарение предварительно охлажденной воды в вакууме. Наиболее простой и дешевый способ — простое испарение. Остальные способы требуют специального оборудования и больших материальных затрат.

К опреснению без изменения агрегатного состояния воды относятся следующие способы: ионный обмен; осаждение солей с помощью реагентов, электролиз; гиперфильтрация; электродиализ; экстракция органическими растворителями; электрическая адсорбция при помощи пористых электродов и биологический способ с использованием водорослей.