§4. Очисні споруди.

4.1. Властивості води і вимоги до її якості

Якість води характеризується її фізичними, хімічними і бактеріологічними властивостями (ГОСТ 2874—84 «Вода питна»).

До фізичних властивостей належать: температура води, кольоровість, каламутність, запах і присмак. Температура води відкритих джерел залежить від місцевих умов, пори року, швидкості руху та інших чинників. Вона може змінюватися в широких межах. Температура води підземних джерел характеризується постійністю (звичайно 6—8°С).

Кольоровість води (8.14) — це її забарвлення, що спричиняється головним чином

8.14. Кольоровість води Кольоровість води — це фізико-хімічна властивість, її присутністю у воді гумінових речовин і позначається в градусах платино-кобальтової шкали. Кольоровість визначають, порівнюючи кольори досліджуваної води з еталонною шкалою, що імітує це забарвлення.

присутністю у воді гумінових речовин і позначається в градусах платино-кобальтової шкали. Кольоровість визначають, порівнюючи кольори досліджуваної води з еталонною шкалою, що імітує це забарвлення. Каламутність води(8.15) визначається вмістом у воді завислих речовин і позначається в мг/л. Вона залежить від кількості зависі і ступеня99

8.15. Каламутність води Кольоровість води — це фізико-хімічна властивість, яка визначається вмістом у воді завислих речовин позначається в мг/л. Вона залежить від кількості зависі і ступеня її дисперсності.

її дисперсності. Ступінь забруднення води завислими речовинами іноді можна визначити за прозорістю водного стовпчика. Запахи і присмаки природних джерел обумовлені присутністю у воді розчинених газів, різноманітних мінеральних солей, а також органічних речовин і мікроорганізмів. Запах і присмак мають болотні і торфові води, а також води, що містять сірководень. У ряді випадків запах зумовлюється присутністю живих або гниючих після відмирання водоростей. Неприємно відгонить вода, в якій є деяка кількість залишкового хлору після її хлорування. Інтенсивність запаху, як правило, збільшується із підвищенням температури води.

Хімічні властивості води характеризуються активною реакцією, окислюваністю, наявністю щільного осаду, вмістом кальцію, магнію (жорсткістю (8.16)) , заліза та ін.

8.16. Жорсткість води Жорсткість води — це хімічна властивість, яка визначається вмістом у воді іонів кальцію та магнію в карбонатних сполуках (карбонатна жорсткість), та взагалі у всіх сполуках (загальна жорсткість). Визначається в мг-еквівалентах на літр (мг-екв/л).

8.17. Активна реакція води Активна реакція води— це хімічна властивість, яка визначається концентрацією іонів водню, яку подають через показник рН. Якщо рН = 7 — середовище нейтральне, при рН < 7 — середовище кисле, а при рН > 7 — середовище лужне.

Активна реакція води(8.17) визначається концентрацією іонів водню, яку подають через показник рН. Якщо рН = 7 — середовище нейтральне, при рН < 7 — середовище кисле, а при рН > 7 — середовище лужне. Жорсткість води визначається вмістом у ній розчинених солей кальцію і магнію, що вимірюються в міліграм-еквівалентах на 1 л води (мг-екв/л). Розрізняють жорсткість карбонатну, некарбонатну і загальну. Карбонатна (тимчасова) визначає кількість бікарбонатних і карбонатних солей кальцію. Некарбонатна характеризує наявність у воді некарбонатних солей кальцію і магнію.

Окислюваність(8.18) — показник можливої забрудненості води джерела стічними водами, визначається вмістом у воді органічних розчинених речовин. Щільний осад характеризує вміст у воді розчинених солей.

8.18. Окислюваність води Окислюваність води — це хімічна властивість, показник можливої забрудненості води джерела стічними водами, визначається вмістом у воді органічних розчинених речовин.

Про ступінь бактеріального забруднення води дізнаються за кількістю бактерій, які містяться в 1 см³ води. Про ступінь фекального забруднення — за присутністю у воді мікробів, які називаються кишковою паличкою, «Колі-титр» (8.19)

8.19. Колі-титр та колі-індекс Колі-титр та колі-індекс — це показники можливого фекального бактерицидного забруднення води. «Колі-титр» — це об'єм води, в якому міститься одна кишкова паличка, а «колі-індекс» — це кількість цих паличок в 1 л води.

це об'єм води, в якому міститься одна кишкова паличка, а «колі-індекс» (8.19) — це кількість цих паличок в 1 л води.

Нині діє ГОСТ 2874—84 «Вода питна», в якому наведено дві групи вимог до якості води, що використовується для пиття. До першої групи входять вимоги, обов'язкові в усіх випадках централізованого господарсько-питного водопостачання. Вимоги другої групи мають бути дотримані, якщо в системі водопостачання є очисні споруди.

Вимоги до якості води, що витрачається на виробництві, надзвичайно різноманітні, бо залежать від виду і технологічної схеми виробництва. Встановлюють їх в кожному випадку технологічним завданням.

4.2 Основні способи очищення води.

Якість води з джерела водопостачання і вимоги до нього споживача диктують спосіб і ступінь очищення води, а отже і склад очисних споруд.

Очищення води складається з таких операцій:

1) видалення з води завислих у ній речовин (нерозчинних домішок), що спричиняє зниження її каламутності — прояснення (8.20);

2) усування речовин, що спричиняють кольоровість

води, знебарвлення(8.21);

3) знищення бактерій, які містяться у воді (в тому

числі й збудників хвороби) — знезаражування(8.22).

4) видалення з води розчинених у ній солей (зокрема видалення солей, що зумовлюють жорсткість або м'якість), зниження загального сольового складу води — знесолення(8.23).

Крім того, на очисні споруди можуть бути покладені окремі спеціальні завдання — видалення розчинених у воді газів (дегазація), усунення запахів, присмаків та ін.

Прояснення може здійснюватися: устоюванням води, перепусканням її через завислий шар у прояснювачах, фільтруванням через шар зернистого фільтруючого матеріалу у фільтрах. Прискорити осаджування зависі можна коагулюванням (8.24) (реагентна і магнітна коагуляція).

Знезаражування води полягає у знищенні бактерій, які містяться у воді. Найпоширеніші способи знезаражування — хлорування (8.25) і бактерицидне опромінювання (8.26). Іноді застосовується спеціальна обробка води — знезалізнення(8.27) і пом'якшення(8.28), тобто видалення солей заліза і солей, що спричиняють жорсткість води. Усталюють склад води, додаючи хімічні реагенти, щоб запобігти випаданню з води солей (головним чином карбонату кальцію) і видаленню з води кородуючих агентів (кисню і вуглекислоти).

8.20. Прояснення води Прояснення води — це фізико-хімічний процес видалення з води завислих у ній речовин (нерозчинних домішок), що спричиняє зниження її каламутності.

8.21. Знебарвлення води Знебарвлення води — це фізико-хімічний процес усування речовин, що спричиняють кольоровість води.

8.22. Знезаражування води Знеражування води — це хіміко-біологічний процес знищення бактерій, які містяться у воді .

8.23. Знесолення води Знесолення води — це хімічний або фізичний процес видалення з води розчинених у ній солей (зокрема видалення солей, що зумовлюють жорсткість або м'якість), зниження загального сольового складу води.

8.24. Коагулювання Коагулювання — це фізико-хімічний процес прискорення осаджування зависі за допомогою її примусового осадження на спеціальних речовинах—коагулянтах.

8.25. Хлорування води Хлорування води — це процес знераження її сполуками хлору.

8.26. Бактерицидне опромінювання води Бактерицидне опромінювання води — це процес знераження її бактерицидним ультрафіолетовим випромінюванням.

8.27. Знезалізнення води Знезалізнення води — це видалення з неї розчиненого заліза.

8.28. Пом’якшення води Пом’якшення води — це процес видалення солей, що спричиняють її жорсткість .

Води поверхневих джерел для господарсько-питного водопостачання звичайно прояснюють і знезаражують, що не завжди необхідно при водопостачанні промислових об'єктів.

Підземні води звичайно не прояснюють і лише при наявності (або можливості) бактеріальних забруднень — знезаражують. Морські води в деяких випадках потребують опріснення (знесолення).

Повне фізико-хімічне і бактеріологічне опрацювання води відбувається за схемою:

Коагулянт

ПАА

Сира СМ КХО ОТСI Ф ОТС II РЧВ НС-II

1

2

3

4

3а

5

6

вода

Хлор I Осадок Хлор II

на мулові

Активоване вугілля площадки

KМnO4

Сира вода надходить у змішувач із реагентами для прояснювання куди підводиться розчин коагулянту (1)

ПАА - поліакріламид; попередньо вводиться Cl у виді насиченого розчину або Mn, або активоване вугілля при великій кольоровості або неприпустимому смаку або запаху.

КХО – камера утворення пластівців, у ній утворяться значні пластівці коагулянту, обліплені зваженими речовинами, що пропускаються у відстійник (3) I-й щабля і там при малих швидкостях прямування злипаються й осаджуються, дрібні фракції проходять на фільтр (4) і затримуються піщано-гравійним загруженням і змиваються в осадок. При необхідності влаштовують ще один щабель відстоювання (3а). Вистояна вода надходить у резервуар чистої води (РЧВ), куди подається вода, насичена хлором (повторне хлорування). З РЧВ чиста вода через 1 ч контакту з хлором і дозою Cl<0,5 мг/л відправляється споживачу.

4.3. Коагулювання

Коагулювання застосовують перед устоюванням для швидшого осаджування завислих і колоїдних частинок. З води при цьому іноді видаляють і бактерії. Збільшення експлуатаційних витрат при коагулюванні виправдується скороченням часу устоювання (внаслідок цього зменшується вартість будівництва) і збільшенням ступеня прояснення.

При реагент ній коагуляції як коагулянт(8.29) застосовують сірчанокислий алюміній — А1₂(SО₄)з, залізний купорос — FеSО₄, хлорне залізо — FеСl₃.

Коагулювання має три етапи: змішування води з розчином реагенту; реакція реагенту із солями води, яка супроводжується утворенням пластівців; осаджування пластівців з частковим випаданням зависі. Хід реакції можна спрощено зобразити такими рівняннями:

А1₂ (SО₄)з + ЗСа (НСО₃)₂ - ЗСаSО₄ + 2Аl (ОН)₃ + 6СО₂,

або А1₂ (SО4)₃ + ЗМg (НСО₃)₂ - ЗМgS0₄ + 2А1 (ОН)₃ + 6СО₂.

Частинки коагулянту здатні не тільки злипатися одна з одною, але й прилипати до поверхні зерен фільтруючого матеріалу при фільтруванні води. Це дає можливість в багато разів прискорити прояснювання води у фільтрах. Процес коагуляції залежить від дози реагенту, наявності і кількості завислих речовин у воді, що надходить на обробку, температури оброблюваної води, органічних домішок, тобто від ступеня окислюваності води, її лужності. Кількість реагенту, що його уводять на 1 л оброблюваної води (мг/л), називається дозою коагулянту. Вона залежить від каламутності і кольоровості води, що надходить на обробку. Коагуляція йде задовільно при рН води від 5,7 до 7,8 — залежно від її жорсткості — і при певній мінімальній лужності. При недостатній лужності води її доводиться підлужувати, для чого разом з коагулянтом у воду додають103

вапно, соду або їдкий натр. Останнім часом для прискорення коагулювання почали застосовувати активний силікат натрію, а також різноманітні органічні високомолекулярні флокулянти (8.30). Застосування цих речовин (за даними досліджень Академії комунального господарства) одночасно з коагулянтом (до або навіть після його введення) навіть в дуже малих дозах (1 мг/л) значно прискорює утворення пластівців, осад зависі і затримання її у прояснювачах із завислим осадом(8.31) та у фільтрах. На очисних станціях сучасних водопроводів установки, пов'язані з коагулюванням, звичайно мають споруди для підготовлення і дозування реагентів (реагентне господарство(8.32)), для змішування.

8.29. Коагулянт Коагулянт — це сіль сірчанокислого алюмінію А12 (SО4)з, або заліза — Fе2 (SО4), або ж хлорнокислі солі цих металів, реагенти, призначені для процесу коагугулювання. Поверніться до тексту

8.30. Флокулянт Флокулянт — це активний силікат натрію, а також різноманітні органічні високомолекулярні сполучення, реагенти, призначені для прискорення процесу коагулювання.

8.31. Прояснювач із завислим осадом Прояснювач із завислим осадом — це споруда для прояснення води за допомогою пропускання її через шар так званого «завислого осаду» коагулянту.

8.32. Реагентне господарство Реагентне господарство — це споруди для підготовлення і дозування реагентів.

Мал. 8. 17. Перегородковий змішувач:

1— місце відведення води: 2 — груба від насосної станції І-го підйому; 3— стіна для переливання надлишку води.

пояснюваної води з реагентами ( (8.33)), для утворення пластівців (камери утворення пластівців (8.34)).

8.33. Змішувач Змішувач — це споруда для змішування з водою реагентів для іі прояснення.

8.34. Камера утворення пластівців Камера утворення пластівців — це споруда для утворення крупних пластівців коагулянту, з розвитою поверхнею, електростатично зарядженою протилежно заряду часток зависі.

Коагулянт вводять в очищувану воду до надходження її у відстійник або прояснювач. Якщо воду треба підлужувати, то реагенти, які підвищують лужність води, теж треба подати у воду до її надходження у відстійник. Перед тим, як подавати воду із змішувача у відстійник, її спрямовують у спеціальні камери, де утворюються великі пластівці коагулянту. Пластівці збільшуються швидше при повільному перемішуванні води (при такій швидкості руху, що не спричиняє руйнування пластівців). До реагентного господарства входить весь комплекс споруд для зберігання, подрібнення коагулянту, транспортування, розчинення і подавання його в оброблювану воду. Сюди належать склади коагулянту, які можуть бути влаштовані за принципом сухого або мокрого зберігання; затворні і розчинні баки, витратні баки, дозатори коагулянту.

Рівномірний розподіл коагулянту в оброблюваній воді забезпечується за допомогою перегородкових, дірчастих, шайбових змішувачів або насосів. Перегородковий (йоржовий) змішувач — це лотік з кількома вертикальними перегородками, поставленими під кутом до напрямку руху потоку (мал. 8.17). Змішується коагулянт з водою в результаті інтенсивних завихрювань потоку між перегородками. Дірчастий змішувач становить собою такий самий лотік, але з дірчастими поперечними перегородками. Шайбові змішувачі—це вставка з діафрагмою, встановлювана на трубопроводі. Змішування відбувається тут внаслідок різкої зміни режиму руху води при проходженні її крізь діафрагму.

Пластівці коагулянту утворюються в процесі повільного змішування води з ним у камерах утворення пластівців (реакції). Щоб одержати досить великі пластівці, треба тримати воду в камері реакції 15—З0 хв. Залежно від способу змішування розрізняють камери перегородкові, лопатеві (мішалкові) і вихрові. Перегородкова камера — це залізобетонний резервуар (мал.. 8.18), поділений у плані на коридори, якими рухається вода із швидкістю 0,2—0,3 м/сек. Час перебування води в камері, що залежить від її каламутності, регулюється кількістю відчинених коридорів. Лопатеві камери реакції роблять у вигляді вертикальних або горизонтальних резервуарів з механічними змішувачами лопатевого типу. Вихрова камера реакції має вигляд конусної ємкості (кут конусності — 20—45°) з вершиною, оберненою вниз. Вода надходить у конус знизу, а виходить згори. Принцип роботи цієї камери полягає у перемішуванні води при її рухові знизу вгору внаслідок значного зменшення швидкості руху. Час утворення пластівців 5—8 хв. Досвід роботи камер вихрового типу показав їх велику перевагу перед іншими камерами реакції.

Мал.8.18. Перегородкова камера реакції:

1 — обвідний канал; 2 — вікно в перегородці для перепускання осаду; З — проміжні випуски; 4 — випуск осаду.

4.4. Прояснювання води.

Прояснюють воду у відстійниках (8.35) і прояснювачах . Завислі частинки випадають з води у відстійниках під впливом сили тяжіння.

8.35. Відстійник Відстійник — це здебільше проточна споруда, призначена для осаджування зависі під впливом сили тяжіння.

Відстійники — це здебільше проточні споруди, тобто осаджування зависі в них відбувається при безперервному русі води від входу до виходу. Відстійники бувають горизонтальні, вертикальні і радіальні. У горизонтальному відстійнику пояснювана вода надходить через дірчасту перегородку одного торця відстійника, а виходить з протилежного торця (мал.8.19). Завислі частинки, що є у воді, рухаються разом з нею, проте напрямок і швидкість їх руху відмінні від напрямку і швидкості руху води, бо на завислі частинки внаслідок їх більшої питомої ваги більше впливає сила тяжіння. Глибина відстійника — З—4 ж, іноді до 5 м. Звичайно відстійник поділяють на ряд паралельно працюючих секцій. Днища таких відстійників роблять з поздовжнім уклоном не менш як 0,02 до приямка для осаду, розташованого на початку відстійника, і з поперечним уклоном до лотока, влаштованого у днищі. Відстійники періодично доводиться вилучати з процесу для очищення їх струменями води від осаду, що нагромаджується. При досконалішій конструкції відстійників їх очищають в ході використання.

Мал. 8.19. Горизонтальний відстійник.

механізму, що приводиться в рух електродвигуном і загрібає осад до заглиблення в дні відстійника. Звідти осад видаляють спеціально пристосованими для цього насосами або ежекторами чи під тиском води у відстійнику (при відчиненій заслінці на муловій трубі). Застосування горизонтальних відстійників доцільне на великих очисних станціях.

Вертикальні відстійники— це циліндричні резервуари з конічним або плоским днищем (мал. 8.20). Вода надходить у відстійник згори через подавальну 1 і центральну трубу 2 (камера утворення пластівців), проходить зоною устоювання 3 і зливається через край відвідного лотока 4, що оперізує верх відстійника. Прояснена вода відводиться трубопроводом 6. Випадання зависі починається в момент різкої зміни напрямку руху води при виході з центральної труби. Час перебування води у відстійнику звичайно дорівнює 2 год. Осад з вертикальних відстійників можна випускати, не випорожнюючи їх — досить відкрити засувку на муловій трубі 5 і осад витікатиме під напором води у відстійнику. Конічне днище полегшує сповзання осадів. При невеликому вмісті зависі в очищуваній воді дно вертикального відстійника можна робити майже плоским з незначним ухилом (0,02) до центра, що зменшує обсяг будівельних робіт. У цьому випадку осад видаляють періодичним змиванням. Діаметр вертикальних відстійників — 5—28 м.

Радіальні відстійники застосовують на великих очисних станціях продуктивністю понад 30— 50 тис. м³/добу при великому вмісті завислих речовин у воді, що надходить на обробку, та, головним чином, у промисловому водопостачанні. Це круглі резервуари

Мал. 8.20. Схема вертикального відстійника:

1 — подавальний трубопровід; 2 — камера утворення пластівців; 3 — зона відстоювання (осадження); 4 — відвідний лотік; 5 — мулова труба для випускання осаду; 6-відвідний трубопровід.

Мал. 8.21. Прояснювач коридорного типу.

діаметром 10—60 м, з глибиною 3—5 м в центрі та 1,5— 2,5 м на периферії. Вода надходить у центр відстійника і рухається в радіальному напрямку до збірного лотока, який роблять по периметру відстійника. Механічне безперервне видалення осаду є великою перевагою радіальних відстійників перед відстійниками інших типів.

Прояснювачі із завислим осадом — споруди нового типу. їх застосовують для прояснення і знебарвлення коагульованої води при вмісті завислих речовин у джерелі водопостачання 100 мг/л і більше та кольоровості до 150°. Прояснювання засноване на рухові води через шар завислого осаду, частинки якого сприяють збільшенню пластівців коагулянту, здатних затримувати велику кількість завислих речовин. Прояснювачі в плані мають круглу або ж прямокутну форму. Вони порівняно з вертикальними відстійниками мають більший ступінь прояснення і більшу пропускну здатність при менших дозах коагулянту.

Прямокутні в плані прояснювачі коридорного типу (мал. 8.22) поділені внутрішніми перегородками на три відділи. Вода із змішувача надходить у прояснювач трубою 1 і через дірчасті труби 2 розподіляється в робочій зоні 3 прояснювача. Зависання пластівців коагулянту досягається підбиранням вертикальних висхідних швидкостей потоку води. Над шаром завислого осаду З розташовано захисну зону 4. Відводять воду через лотоки 5. У середньому відділі прояснювача (шламоущільнювачі (8.36)).

8.36. Шламоущільнювач Шламоущільнювач частина споруди прояснювача, призначена для ущільнення осаду — шламу, само видаленого з води.

8.37. Шламонагромаджувач Шламонагромаждувач — це частина споруди прояснювача, призначена для накопичення шламу.

8) є труба 6 для видалення надлишкової води. Надлишковий осад, що надійшов з робочої зони 3 через вікна 7 і ущільнений в шламонагромаджувачі(8.37) 8, скидається через трубу 9. Звичайно швидкість підняття води в робочій зоні — 1 —1,2 мм/сек. Прояснена вода видаляється через трубу 10.

4.5. Фільтрування води.

Фільтрування води(8.38) полягає в перепусканні води через шар дрібнозернистого фільтруючого матеріалу (річкового або кар'єрною піску, подрібненого антрациту та ін.). Призначення фільтрів — видалення всіх завислих речовин, не затриманих у відстійниках або прояснювачах. За швидкістю фільтрування фільтри поділяють на повільні, швидкі, надшвидкі (застосовуються для промислових цілей).

Швидкість фільтрування — це швидкість проходження води через фільтруючий матеріал, вимірювана в м/год.

Фільтри бувають відкриті (безнапірні, самопливні) і закриті (напірні).

За величиною фільтруючого матеріалу фільтри споруджуються з нормальним завантаженням і з крупнозернистим, які застосовуються для попереднього очищення як передфільтри(8.39).

8.38. Фільтрування води Фільтрування води — це процес перепусканні води через шар дрібнозернистого фільтруючого матеріалу (річкового або кар'єрною піску, подрібненого антрациту та ін.) з метою видалення всіх завислих речовин, не затриманих у відстійниках або прояснювачах.

8.39. Передфільтри Передфільтри — це фільтри, призначені для попереднього, грубого очищення природної води.

За принципом дії і видом завантаження швидкі фільтри поділяють на фільтри з напрямком руху води згори вниз (однопотокові) і з одночасним рухом згори вниз і знизу вгору (двопотокові).

Великого поширення в практиці очищення води набули швидкі фільтри (із швидкістю фільтрування 6—10 м/год і більше). У такий фільтр (мал.8.22) вода надходить з відстійника або прояснювача трубопроводом 1 у водовідвідний лотік 2, а з нього на фільтруючий матеріал за допомогою розподільних жолобів 7. Вода проходить фільтруючий і підтримуючий її гравійний шар, укладений на дірчастому днищі 3, а далі проходить дренаж 4 і трубопроводом 6 відводиться у резервуари чистої води. Труба 5 потрібна для випорожнення фільтра при ремонті. У міру засмічування фільтруючого матеріалу швидкість фільтрування падає. Вона залежить також від типу завантаження і крупності фільтруючого матеріалу.

Мал. 8.23. Однопотоковий відкритий швидкий фільтр: а — при фільтруванні; б — при промиванні.

Промивання фільтра для відновлення фільтруючої здатності матеріалу полягає в подаванні на фільтр зни­зу вгору великих мас води. Ця вода захоплює відфільт­ровані речовини, що змиваються з поверхні піску вна­слідок взаємного тертя частинок. Забруднена вода під­німається до рівня жолобів і видаляється через них у водостік, зливаючись по трубі 8. Швидкі фільтри проми­вають 1—2 рази на добу, залежно від якості вихідної води. Інтенсивність промивання — не менше як 12— 18 л/сек на 1 м² площі фільтра, тривалість — 5—6 хв. Фільтруючий шар складається з відсіяного кварцового річкового піску 9 з крупністю зерен 0,5—1,8 мм при тов­щині шару 0,7—2 м. Підтримуючий гравійний шар 10 складається з гравію розміром від 2—4 до 16—32 мм і має висоту до 0,4—5 м. Дренаж забезпечує рівномірне відведення фільтрованої води, а також рівномірний роз­поділ води промивання фільтра. За величиною гідравлічного опору, який відіграє ве­лику роль у рівномірному розподілі води, дренажі по­діляють на дві групи: великого і малого опору. Дренажі великого опору бувають трубчасті і ковпач­кові. Найпоширеніші — трубчасті, що становлять со­бою систему дірчастих чавунних або стальних труб, які укладаються паралельно на віддалі 0,15—0,3 м од­на від одної у нижніх шарах гравію і приєднуються до колектора (труба великого діаметра), розташова-

Мал. 8.24. Фільтр АКХ:

1 — жолоби; 2 — повітряна трубка; 3 —щілястий дренаж; 4 — люк; 5 - труба для промивальної води; 6 — труба для проясненої води; 7 — канал чистої води; 8— труби розподільної системи.

ного посередині днища фільтра паралельно до його довгого боку. Щілясті ковпачкові дренажі дають можливість відмовитися від підтримуючих шарів гравію, внаслідок чого зменшується висота і, отже, вартість фільтра.

Фільтри двопотокові — АКХ (мал.8.24) мають продуктивність в 1,5 рази більшу, ніж відкриті швидкі фільтри. Основна маса води проходить крізь тіло фільтра знизу вгору. Частина води, що надходить жолобами, фільтрується згори вниз. Профільтрована вода відводиться трубчастим дренажем із щілястих азбестоцементних або вініпластових труб.

Подрібнений антрацит має більшу здатність затримувати забруднення води, ніж кварцовий пісок. Антрацит застосовують у двошарових фільтрах. Останнім часом вживають двошарові фільтри, завантажені зверху шаром 0,4—0,5 м подрібненого антрациту крупністю 0,8—1,8 мм, а внизу — на висоту 0,4—0,5 м — кварцовим піском. Продуктивність такого фільтра в 1,5—2 рази більша, ніж звичайного при однаковій їх площі. Зважаючи на порівняну складність обладнання фільтрів АКХ, двошарові фільтри, що з'явилися пізніше від фільтрів АКХ, стали їх серйозним конкурентом за продуктивністю. Повільні фільтри мають швидкість фільтрування 0,1—0,2 м/год без коагулювання. 1-х застосовують для очищення невеликих кількостей води, переважно у сільському господарстві.

Надшвидкісні фільтри (напірні системи Г.М. Никифорова) можливі двох типів: камерні і батарейні. Надшвидкісні фільтри вимагають великих капітальних затрат і витрат металу, а також високої кваліфікації обслуговуючого персоналу. Проте велика пропускна здатність і малі розміри площ, що їх вони займають (а це неабияк важливо для промислових підприємств), зумовлюють їх велике поширення.

Напірний фільтр — це герметично зачинений сталевий резервуар з фільтруючим завантаженням, який працює при тискові води до 59 н/см2. Напірні фільтри застосовують здебільше у промисловому водопостачанні. Іноді після цих фільтрів напір буває ще достатнім для подавання води у напірний бак або у розвідну мережу. У таких випадках відпадає потреба в насосній станції другого підняття. Напірні фільтри є горизонтальні і вертикальні. При напірному фільтруванні попереднє устоювання води не потрібне. Недолік цих фільтрів — у складності контролю і неприступності їх для огляду в будь-який момент.

4.6. Знезаражування води.

Обробка води з метою знищення бактерій називається дезинфекцією, або знезаражуванням. Знезаражування може бути досягнуте хлоруванням, дією ультрафіолетових променів, ультразвуку, озонуванням(8.40) і обробкою іонами важких металів.

8.40. Озонування Озонування — це процес знераження води за допомогою перепуску через камеру утворення озону —О3, іону, дуже сильної бактерицидної дії. Хімічна реакція потребує високочастотних електричних мікро-токів великої напруги.

На тимчасових і малих установках припускається дезинфекція води хлорним вапном. Хлорне (білильне) вапно виготовляють на заводах, з'єднуючи газоподібний хлор з гашеним вапном. Технічне хлорне вапно містить 25—30% активного хлору.

Хлор — це газ жовто-зеленого кольору, у 2,5 рази важчий від повітря. При температурі —34° С хлор переходить у рідкий стан. Показником достатності вжитої дози хлору служить наявність у воді так званого залишкового хлору після проходження нею очисних споруд. Кількість залишкового хлору у воді має бути не менш як 0,3 і не більш як 0,5 мг/л. Для проясненої річкової води або води підземних джерел доза хлору може бути орієнтовно визначеною в 0,5 мг/л.

Уведений в очищувану воду хлор має добре змішатися з нею, і до того, як вода буде подана споживачеві, її треба витримати протягом не менш як 30 хв., що необхідно для контакту хлору з водою. При хлоруванні вже проясненої води хлор уводиться звичайно перед надходженням її до резервуара чистої води, де і забезпечується потрібний для контакту час.

Газоподібний хлор надходить на станцію у металевих балонах або бочках. Хлор з балонів подається у воду через спеціальні пристрої — «хлоратори» чи (газодозатори(8.37)) де він дозується і змішується з деякою кількістю води.

8.41. Газодозатор Газодозатор — це прилад, призначений для подання потрібної кількості газу (для хлору вві називається «хлораторам»).

Нині застосовують вакуумні хлоратори, в яких за допомогою редукційного клапана тиск газу знижується до 12 н/см².

Для скорочення часу реакції і підвищення ступеня надійності знезаражуючої дії хлору іноді застосовують перехлорування, тобто обробку води дозами хлору, що перевищують природну потребу в ньому. Надлишкові кількості хлору (понаднормові) або малий час контакту хлору з водою можуть спричинитися до неприємного запаху хлору у воді. Для усунення цього запаху воду дехлорують(8.38) (усувають з неї хлор) аєруванням або доданням у неї речовин, що нейтралізують хлор.

8.42. Дехлорування Дехлорування — це процес усування з води надлишкової концентрації хлора.

Хлораторне приміщення має бути ізольоване від інших приміщень очисної станції. Для його вентиляції належить встановити вентилятор, який забезпечує не менш як 12-разовий обмін повітря з відсмоктуванням його біля підлоги, бо хлорний газ має питому вагу більшу, ніж повітря.

Воду можна знезаразити, якщо піддати її бактерицидному опроміненню, тобто дії ультрафіолетових променів, які мають бактерицидні властивості (вбивають бактерії). Як джерела випромінення використовують артоно-ртутні лампи низького тиску і ртутно-кварцеві лампи високого тиску. Великою перевагою знезараження води за допомогою бактерицидного опромінення є те, що при ньому не змінюються смакові і хімічні властивості води: бактерицидні промені діють в багато разів швидше, ніж хлор,

і тому знезаражену воду можна одразу ж подавати споживачам. А недолік бактерицидного опромінення в тому, що воно не може бути застосоване для каламутної води, а також для води, яка містить залізо.

Особливістю озонування є знебарвлення води і усунення запаху і присмаку, що відбувається одночасно із знезаражуванням. Озон, цей один з найсильніших окислювачів, знищує бактерії, спори і віруси (зокрема віруси поліомієліту), а також розчинені і завислі у воді органічні речовини. Озон О₃, необхідний для озонування, одержують з атмосферного повітря у спеціальних апаратах (озонаторах), впливаючи на нього «тихим» електричним розрядом. Тривалість контакту знезаражуваної води з озоном— 5—10 хв. Доза озону становить близько 1 мг/л, якщо передбачається лише знезаражування води, а якщо також і її знебарвлення — до 4 мг/л. Недолік озонування — велика витрата електроенергії, що здорожує очищення води.

Знезаражування води іонами важких металів ґрунтується на сильній бактерицидній дії іонів важких металів (срібла, міді) при дуже малій їх концентрації у знезаражуваній воді. Знешкодити воду можна також фільтруванням води крізь посріблений пісок. Велика поверхня стикання срібла з водою сприяє швидкому переходові іонів срібла у розчин.

Нині відомо про позитивну бактерицидну дію ультразвуку .

4.7. Пом'якшення води.

Питна вода для котельних установок, а також для водопостачання промислових підприємств у більшості випадків потребує пом'якшення жорсткості, тобто пом'якшення води. Пом'якшити її можна реагентною обробкою, катіонуванням, термічною і термохімічною обробкою, обробкою ультразвуком, електромагнітами та комбінуванням названих методів.

При реагентному (вапняно-содовому) способі вапно усуває солі карбонатної жорсткості, а сода спричиняє випадання солей постійної жорсткості. До пом'якшеної води додають насичений розчин гашеного вапна або 3—5-процентний розчин вапнякового молока. Частина вапна нейтралізує вільну вуглекислоту, розчинену у воді, утворюючи крейду. Решта вапна діє на двовуглекислі солі кальцію, забираючи від них напівзв'язану вуглекислоту, утворюючи відтак крейду, що випадає в осад. Для видалення солей постійної жорсткості служить кальцинована сода. В результаті обмінної реакції із солями постійної жорсткості (сірчанокислим, хлористим або азотнокислим кальцієм і магнієм) кальцій і магній переходять у вуглекислі сполуки і йдуть в осад. У воді залишаються солі натрію. Отже, відбувається заміна солей постійної жорсткості на солі натрію. Реагентним методом практично вдається зменшити жорсткість до 1—2 мг-екв/л.

Для глибокого пом'якшення вживають допоміжні заходи. Так, при підігріванні оброблюваної води приблизно до 90° залишкова жорсткість може бути доведена до 0,2—0,4 мг-екв/л. Без підігрівання обробка води провадиться великими, надлишковими дозами вапна з наступним видаленням цих надлишків продуванням води вуглекислотою. Такий процес називається декарбонізацією(8.43).

8.43. Декарбонізація Декарбонізація — це процес зм’якшення води без підігрівання, обробкою великими, надлишковими дозами вапна з наступним видаленням цих надлишків продуванням води вуглекислотою.

Неповне зм'якшення води при вапняно-содовому способі, громіздкість установок і необхідність ретельного дозування реагентів через несталість складу зм'якшуваної води є недоліками цього методу обробки води.

Досконалішим і технологічнішим є іоннообмін-Н- и Nа-(8.44) спосіб зм'якшення води, що

ґрунтується на реакції заміщення катіонів кальцію і магнію на катіони натрію і водню при фільтруванні води через катіонітове завантаження.

8.44. Іоннообмін-Н- и Nа Іоннообмін-Н- и Nа — це процес зм’якшення води, ґрунтований на реакції заміщення катіонів кальцію і магнію на катіони натрію і водню при фільтруванні води через катіонітове завантаження.

Розрізняють Н- і Na-катіонування. Як комплексні сполуки, що містять Н і №, застосовувані для катіонування, можуть бути використані сульфановане вугілля; катіоніти КУ-1, КУ-2, КБ-4. При катіонітовому зм'якшенні води розрізняють паралельне, послідовне і комбіноване катіонування на фільтрах Н- і Na-катіонітів. Наприклад, при паралельному катіонуванні частина води фільтрується через Н-катіонітові фільтри, а решта — через Nа-катіонітові, далі обидві частини води змішуються. Такі схеми зм'якшення води обумовлюються збільшенням кислотності води при Н-катіонуванні і необхідністю підлужувати воду для її усталення (для чого і застосовують Nа-катіонування). З часом зм'якшувальна здатність катіонітового фільтра зменшується і його треба відновлювати (регенерува- ти). Регенерують фільтр, перепускаючи через нього 5— 8-процентний розчин хлористого натрію (кухонної солі). Зм'якшення катіонітами економічно доцільне тільки для жорсткості води до 10 мг-екв/л, при цьому загальна жорсткість води знижується майже до нуля.

У тих випадках, коли зм'якшувана вода має високу карбонатну жорсткість, доцільно застосувати комбінований спосіб зм'якшення води вапном і катіонітом. При цьому спочатку за допомогою вапна знижують карбонатну жорсткість води, потім перепускають воду через катіонітовий водозм'якшувач, який остаточно знімає як карбонатну, так і постійну жорсткість.