ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ГОСЭКЗАМЕНУ 2015 г.

для специальности:

70.80.01 Водоснабжение, водоотведение, охрана природных ресурсов

Раздел «Водоподготовка»

1. Технологические схемы водопроводных очистных сооружений.

2. Показатели качества воды хоз-питьевого и производственного назначения.

3. Свойства и характеристика реагентов, используемых при водоподготовке. Приготовление растворов реагентов, дозирование и смешение с водой.

4. Отстаивание воды. Конструкции и принцип работы сооружений

5. Обработка воды во взвешенном слое. Конструкции и принцип работы сооружений

6. Принцип работы скорого фильтра и контактного осветлителя. Основные характеристики фильтрующих материалов и работы фильтров.

7. Промывка скорых фильтров и способы подачи промывной воды. Типы и конструкции дренажных систем.

8. Методы и технологические схемы удаления железа из подземных вод.

9. Методы обеззараживания воды и их оценка.

10. Технология применения окислителей (хлор и его производные, озон) и ультрафиолетового облучения.

Ответы по разделу «Водоподготовка»

1. Технологические схемы водопроводных очистных

сооружений.

Основные задачи подготовки воды:

1. Осветление и обесцвечивание воды

2. Специальная обработка воды с целью удаления соединений молекулярного и растворенного состояния (третья и четвертая группа примесей). Например, снижение жесткости (умягчение воды), удаление растворимого железа (обезжелезивание воды) и т.д.

3. Обеззараживание воды – удаление болезнетворных и патогенных примесей с обеспечением надлежащего санитарного состояния водной среды. Эта задача характерна для подготовки воды хозяйственно-питьевого назначения

Водопроводные очистные сооружения по производительности подразделяются:

- малые (до 5000 м³/сут);

- средней производительности (до 50000 м³/сут);

- большой производительности (до 100000 м³/сут);

- высокой производительности (свыше 100000 м³/сут).

Выбор состава сооружений, применяемых для обработки воды.

Для удаления из воды гетерофазных примесей I группы (по Л.А.Кульскому) рекомендуются применять механическое их разделение в гравитационном поле или под действием центробежных сил, флотация, фильтрование через мелкие сетки и пористые загрузки.

Устранение микрогетерофазных примесей II группы достигается окислением органических коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений, адгезией и адсорбцией их на гидрооксидах алюминия и железа, агрегацией флокулянтами катионного типа, а для патогенных микроорганизмов и вирусов – окислительное, бактерицидное и вирулицидное воздействие.

При удалении веществ молекулярного состояния, входящих в III группу примесей, используют десорбцию летучих соединений, окисление органических веществ, адсорбцию примесей на активированном угле и других сорбентах; экстракцию органическими растворителями; отгонку паром (эвапорацию) и др. Такие методы удаления примесей из воды являются специфичными и поэтому используется аппаратура специального назначения.

Для удаления растворенных микроэлементов и соединений (IV группа примесей) лучше использовать различные окислительные и ионные процессы. Например, фиксация на твердой фазе ионитов (Н-Na-катионирование, ОН-анионирование), перевод с помощью окислителей в малодиссоциированные или малорастворимые соединения (нейтрализация, комплексообразование), сепарация изменением фазового состояния воды с переводом ее в газообразное состояние (дистилляция) или в твердую фазу (вымораживание, гидратообразование); перераспределение ионов в жидкой фазе (экстракция, обратный осмос); подвижность ионов в электрическом поле и др.

Если есть возможность, то состав сооружений должен быть установлен на основание технологических изысканий непосредственно у источника водоснабжения.

Если нет, то можно определить по аналогу, либо по лит. источникам, но с дополнительным технико-экономическим показателям.

Основные методы водоподготовки надо посмотреть в приложении 2 УМК, п.4 ТКП45-01-31-2009 (02250) «Сооружения водоподготовки. СНиП», п.6 ТКП45-01-180-2009 (02250) «Сооружения водоподготовки. Правила проектирования», а также ТКП 45-4.01-201-2010 (02250) Сооружения водоподготовки. Обезжелезивание подземных вод. Правила проектирования

Схемы; полная из открытых источников и ее варианты, из подземного, одноступенчатые и многоступенчатые.

Рис. 1. Двухступенчатая схема обработки воды из поверхностного источника

1 - река; 2 - водозаборные сооружения; 3 - насосная станция I-го подъема; 4 - сооружения для приготовления растворов реагентов; 5 - смесительное устройство; 6 - блок сооружений предварительного осветления воды (отстойники или осветлители со взвешенным осадком); 7 - фильтровальный блок; 8 – резервуары чистой воды (до РЧВ производят обязательное обеззараживание воды); 9 - насосная станция II-го подъема.

Приведенная на рис. 1.1 схема применяется при высокой мутности и цветности из поверхностного источника и является самой полной. На практике она обычно используется при мутности до 1500мг/л и цветности до 120⁰. Если суточная производительность объекта не превышает 5000 м³/сут (в нормативных документах ограничений нет), то применяют вертикальные отстойники. При производительности свыше 5000 м³/сут и минимальной мутности более 50 мг/л успешно применяются осветлители со взвешенным осадком. При производительности больше 30000 м³/сут наиболее целесообразна схема с применением горизонтальных отстойников.

Технологическая схема обработки воды из поверхностных источников, где наблюдается незначительный обмен воды, а именно из водохранилищ, озер или прудов, приведена на рис. 1.2.

Рис. 2. Одноступенчатая схема обработки воды из поверхностного источника

1 – открытый источник (река, озеро, водохранилище); 2 - водозаборные сооружения (могут быть совмещенные или нет с насосной станцией 1-го подъема); 3 – сетчатые фильтры (барабанные сетки или микрофильтры); 4 - сооружения для приготовления растворов реагентов; 5 – входная камера; 6 - фильтровальный блок; 7 - резервуары чистой воды (до РЧВ производят обязательное обеззараживание воды); 8 - Насосная станция II-го подъема.

Независимо от производительности водоочистной станции в такой технологической схеме, если мутность в исходной воде не превышает 50 мг/л, а цветность - 50⁰, могут быть использованы скорые фильтры с угольно-песчаной (керамзитовой) двухслойной загрузкой. Если мутность воды составляет до 120 мг/л, цветность - до 120⁰, то применяются контактные осветлители, а при мутности до 300 мг/л – можно использовать двухступенчатое фильтрование (в качестве I-ой ступени – контактный осветлитель, а II-ой ступени – скорый фильтр).

Если из воды удаляются отдельные соединения или микроэлементы, что характерно, в основном, для подземных вод (рис. 1.3), то такие сооружения носят название по виду удаляемого элемента. Например, железо – станция обезжелезивания, снижение жесткости – станция умягчения, если удаляются соли, то станции опреснения и обессоливания воды.

3. Технологическая схема обработки воды из подземного источника

1 - скважинный водозабор; 2 – входная или распределительная камера; 3 – блок водоподготовки; 4 – хлораторная; 5 – резервуар чистой воды; 6 – насосная станция II-го подъема.

В любом случае перед резервуарами чистой воды требуется ее обеззараживание.

ПРИМЕР:

Определить состав сооружений, по обработке воды исходя из максимальной суточной производительности станции - 30000 м³, максимальной мутности исходной воды - 180 мг/л и цветности - 100⁰.

Согласно табл. 15 [3,5,7,11,12], принимаем двухступенчатую схему водоподготовки, в состав которой входят следующие сооружения: смеситель (СМ), камера хлопьеобразования (КХО), горизонтальный отстойник (ГО), скорый фильтр (СФ), резервуары чистой воды (РЧВ) и насосная станция второго подъема (НС П). Предусматривается обработка воды реагентами: первичное и вторичное хлорирование (CI₂), коагулянт (К), известь (И) и полиакриламид (ПАА).

Как возможные варианты технологической схемы водоподготовки вместо камеры хлопьеобразования (КХО) и горизонтального отстойника (ГО) можно принять осветлитель с взвешенным осадком или двухступенчатую схему фильтрования с использованием в качестве первой ступени контактный осветлитель, а второй - скорые однослойные (двухслойные) фильтры.

ПРИМЕР:

Определить состав сооружений, по обработке воды подземного источника, исходя из максимальной суточной производительности станции - 20000 м³, величины рН исходной воды равной 7,1, щелочности - 4,5 мг-экв/л, содержанию общего железа в ней – 3,5 мг/л, т.ч. двухвалентного – 3,0 мг/л. Остальные показатели воды соответствуют нормативам для хозяйственно-питьевого водоснабжения (СанПиН 10.174-99 РБ).

Для удаления соединений железа из источника водоснабжения согласно п.6.177 [5] обработку подземных вод следует предусматривать фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды: упрощенной аэрацией, аэрацией на специальных устройствах, введением реагентов-окислителей.

Наиболее часто применяется метод упрощенной аэрации воды, который допускается применять при следующих показателях качества воды:

• содержание общего железа до 10 мг/л (3,5 мг/л),

#G0т.ч. двухвалентного не менее 70% (3 мг/л, что составляет 85% от общего);

• рН не менее 6,8 (7,1);

• щелочности более (1 + Fe²⁺/28) мг-экв/л (4,5>1,1);

• содержание сероводорода не более 2 мг/л (отс.).

Таким образом, окончательно принимаем для обработки воды метод упрощенной аэрации с последующим фильтрованием. При этом аэрация воды предусматривается путем ее излива в боковой или центральный канал открытых скорых фильтров (высота излива над уровнем воды 0,5-0,6 м).

2. Показатели качества воды хоз-питьевого и производственного назначения.

В зависимости от целевого назначения к воде предъявляют разнообразные требования, согласно которым ее можно классифи­цировать как используемую: для хозяйственно-питьевых целей, коммунальных предприятий, пищевой и некоторых других отраслей промышленности; охлаждения (технологичес­кого оборудования, пара, жидких и газообразных продуктов, доменных и мартеновских печей, конденсаторов турбин и паровых машин, вагранок, кузнечных молотов и др.); для нужд паросило­вого хозяйства (питание паровых котлов ГРЭС и ТЭЦ); для технологических нужд промышленности, где вода может входить в состав продукции или контактировать с ней; заводнения нефтяных пластов; нужд сельского хозяйства и т.д.

Вода хозяйственно-питьевого назначения должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие органолептические показатели и быть пригодной для использования в быту. Качество хозяйственно-питьевой воды регламентировано СанПиН 10-174-99 РБ, основные показатели которого приведены в табл. 1:

Основные показатели воды хозяйственно-питьевого качества

Показатели качества воды	СанПиН 10-174-99 РБ
Физические показатели
Мутность	до 1,5 мг/л
Цветность	до 20 град
Запахи и привкусы при 20 ˚С	до 2 баллов
Химические показатели
Водородный показатель	6,5-8,5
Общая жесткость	до 7 мг-экв/л
Общее солесодержание, т.ч.	до 1000 мг/л
Хлориды	до 350 мг/л
Сульфаты	до 500 мг/л
Остаточный алюминий	до 0,5 мг/л
Фтор	0,7-1,5 мг/л
Железо	0,3 мг/л
Марганец	до 0,1 мг/л
Нефтепродукты	до 0,1 мг/л
Бактериологические показатели
Общее количество бактерий в 1 мл	до 100
Цисты патогенных кишечных, простейших	отсутствие
Общие колиформные бактерии - число бактерий в 100 мл воды -	отсутствие
Общее микробное число - число образующих колоний бактерий в 1 мл	не более 50,0
Колифаги, (число бляшкообразующих единиц - БОЕ) в 100 мл -	отсутствие
Коли-индекс	до 3
Коли-титр	более 300

Ряд отраслей пищевой промышленности предъявляют к воде дополнительные требования. Так, в воде, используемой в пивоварении, должны отсутствовать сульфаты, содержание железа не должно превышать 0,1 мг/л; в воде для винокуренного производства не должно содержаться хлористых магния и кальция; в воде для сахарного производства должно быть минимальное солесодержание и т.д.

Нормативы Всемирной организации здравоохранения распределены по группам загрязнений:

- примеси неорганические; компоненты радиоактивности; органолептические показатели (две подгруппы);

- примеси, не оказывающие влияние на здоровье людей при обычно встречающихся в воде концентрациях;

- примеси органических веществ (две подгруппы); пестициды; вещества, применяемые или образующиеся при дезинфекции воды.

К органолептическим показателям нормами ВОЗ отнесены:

ПДК сероводорода – 0,05 мг/л (обнаруживается по запаху и привкусу) и температура – вода должна иметь оптимальную температуру.

Вещества, не оказывающие влияния на здоровье людей в обычных концентрациях: асбест, серебро, олово, фторантен, глифосат (гербицид).

Перечень ВОЗ органических примесей по признакам вредности – органолептический (орг.) и санитарно-токсилогический (с.-т.) – включает 42 наименования.

Группа нормативов пестицидов включает 40 наименований.

В группу нормативов ВОЗ по веществам, применяемым или образующимся при дезинфекцииводы, включены значения ПДК для 23 веществ.

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что по российским нормам (СанПиН 2.1.4.1074-01) должны контролироваться около 1500 показателей, по нормам ЕС – около 50, по нормам США – около 100, по нормам ВОЗ – около 160.

Причем по зарубежным нормам для большого количества показателей не указаны значения ПДК вследствие отсутствия, по мнению составителей нормативных документов, надежных данных для установления норм.