Крупность зерен и высота гравийных и песчаных слоев для медленных фильтров

№ слоя сверху	Загрузочный материал	Крупность зерен, мм	Высота слоя, мм
1	Песок	0,3-1	1200
2	Песок	1-2	50
3	Гравий или щебень	2-4	100
4	Гравий или щебень	4-8	100
5	Гравий или щебень	8-12	100
6	Гравий или щебень	16-32	150

Малая скорость фильтрования и малые размеры частиц взвеси способствуют созреванию фильтрующей пленки в течение 1-2 суток. Нормальная работа фильтра (с момента созревания пленки до момента очистки) продолжается 1-2 месяца. Для очистки с фильтра снимают загрязненный верхний слой песка толщиной 1-2 см.

Медленные фильтры были первым типом фильтров, применявшихся в водопроводной практике. Достоинство их – высокая степень осветления воды и высокий процент задержания бактерий. Недостатками являются их значительная стоимость и большие размеры площади, требуемые для их устройства, и, наконец, сложность очистки.

Скорые фильтры. Скорость фильтрования принимается от 6 до 12 м³/ч в зависимости от крупности зерен загрузки.

При скором фильтровании значительно быстрее, чем при медленном, происходит загрязнение фильтра, требующее его очистки. Опыт работы скорых фильтров показывает необходимость их очистки 1-2 раза в сутки.

Очистку фильтров производят путем промывания фильтрующего материала обратным током чистой воды, подаваемой снизу через дренаж и проходящей через слой гравия и песка.

Вода в процессе фильтрования может проходить через скорые фильтры:

а) самотеком – благодаря превышению уровня воды в фильтре над уровнем воды в резервуаре, в который отводится;

б) под напором, обычно создаваемым насосом (фильтры в этом случае должны быть устроены в виде закрытых резервуаров).

Самотечные фильтры устраивают в виде прямоугольных в плане железобетонных резервуаров (рис. 1.18).

Рис. 1.18. Схема скорого фильтра:

а – при фильтровании; б – при промывке

Вода поступает по трубе 1 в водопроводящий лоток 2, а из него - на фильтрующий материал посредством распределительных желобов 3. Вода проходит фильтрующий слой (песок) и поддерживающий его гравийный слой, уложенный на дырчатое днище 4, а далее проходит в дренаж и по трубопроводу 5 отводится в резервуар чистой воды. Трубопровод 6 служит для подачи промывной воды через фильтрующую загрузку снизу вверх до желобов 3, переливаясь через которые загрязненная вода отводится по трубе 7. Промывная вода захватывает отфильтрованные вещества, смывающиеся с поверхности частиц загрузочного материала, вследствие взаимного их трения. Поднявшись до уровня желобов, мутная вода удаляется по ним с фильтра в лоток 2, а затем по трубе 7 отводится в водосток.

1.7.5. Обеззараживание воды

При отстаивании и фильтровании воды задерживается подавляющая часть бактерий (98-99%). Среди оставшихся в воде бактерий могут быть болезнетворные, поэтому воду после фильтрования, если она предназначена для хозяйственно-питьевых целей, необходимо обеззараживать.

Обеззараживание воды – уничтожение бактерий, содержащихся в воде, может быть достигнуто:

1. введением в воду сильных окислителей, способных разрушать фер-

менты бактериальных клеток:

2) облучением воды ультрафиолетовыми лучами;

3) нагреванием воды до температуры 80°С (пастеризация) – то же до

100 °С (стерилизация);

4) воздействием ультразвуком;

5) введением в воду серебра или других металлов, обладающих олиго-

динамическим воздействием на микроорганизмы.

Практическое применение в водоснабжении нашли пока первые два метода.

Хлорирование воды. В качестве окислителя чаще всего используются жидкий хлор и хлорная известь. Хлор, введенный в воду, образует хлорноватистую и соляную кислоты по уравнению:

Cl₂ + H₂O = HOCl+HCl.

Хлорноватистая кислота HOCl – соединение нестойкое, распадающееся на соляную кислоту и кислород:

HOСl = HCl+O

Соляная кислота HCl соединяется с карбонатами в воде, а кислород окисляет имеющиеся в воде органические вещества, в том числе и бактерии.

Необходимую дозу активного хлора определяют опытным путем на основании лабораторных данных о хлоропоглощаемости воды. Ориентировочно ее принимают для фильтрованной воды 0,5-1,0 мг/л, а для исходной неочищенной воды из поверхностных источников - до 5 мг/л. Продолжительность его контакта с водой должна быть не менее 30 мин при условии интенсивного предварительного перемешивания. Более правильно было бы назначать дозу хлора по «остаточному» хлору, количество которого по ГОСТу должно быть в пределах 0,30,5 мг/л. При такой величине «остаточного» хлора может быть гарантирована полная дезинфекция хлорируемой воды. Дозу хлора определяют из такого расчета, чтобы в 1 л воды оставалось еще 0,30,5 мг хлора, не вступившего в реакцию.

Обеззараживание воды хлором имеет ряд серьезных недостатков. Токсичность хлора требует особых мер предосторожности при его транспортировании, хранении и дозировании. Обеззараживающее действие хлора проявляется не мгновенно, а требует двухчасового контакта хлора с водой. Хлорирование воды ведет к образованию хлорорганических соединений, в том числе и диоксида, которые оказывают резко негативное влияние на здоровье населения.

Озонирование воды.Озонирование воды представляет собой пока единственный универсальный и совершенный метод обработки воды, так как проявляет свое действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношениях. Минеральные вещества, растворенные в воде и определяющие ее качественный состав, после озонирования не изменяются.

Озон обладает свойством быстро разлагаться в воде и воздухе. Озонирование вызывает почти внезапное и полное бактерицидное действие, соответствующее определенной критической дозе озона. Озон действует как на окислительно-восстановительную систему, так и непосредственно на протоплазму, тогда как хлор – только на ферменты микробиальной клетки. Поэтому озон активнее хлора по отношению к вирусам.

Например, вирус полиомистита погибает при величине озона 0,45 мг/л через 2 минуты, а при дозе хлора 1 мг/л – только через 3 часа.

Озон обладает высокой эффективностью также в уничтожении споровых бактерий и многих других патогенных микроорганизмов. Действие озона на споровые бактерии в 300-600 раз сильнее, чем хлора.

После обработки хлором вода имеет зеленовато-желтую окраску и неприятные привкус и запах, озонирование же придает воде голубоватый оттенок, при этом неприятные запах и привкус устраняются, возрастает содержание растворенного кислорода, что способствует возврату очищенной воде свежести, характерной для чистых природных источников.

Подробные технические расчеты сооружений по очистке воды приводятся в книге В. Ф. Кожинова /11/.