Учебное пособие 800534

шоосушенномвоздухерасходэнергиисоставляет13-29кВт∙чна1 кгозона;приотсутствииосушенияонвозрастаетв2–3раза.

Атмосферный воздух, забираемый для производства озона, должен быть очищен от пыли, а также осушен. Наличие влаги в используемом воздухе вызывает увеличение расхода энергии, затрачиваемой на получение озона.

Упрощенная схема озонаторной установки показана на рис. 26. Воздух забирается через фильтр 1 и компрессором 2 подается в охладитель 3, проходит через устройства для осушения 4 и поступает в озонаторы 5. Охлаждение и осушение воздуха осуществляются различными методами. Озон получается в результате тихого электрического разряда в воздухе. Ток подается к озонаторам через трансформаторы 6. Генераторы озона различных систем серийно изготовляются промышленностью.

Для смешения воды с озоном служат смесители (контактные резервуары) 7. Озон (вместе с воздухом) подается туда по трубопроводу 8 через распределительную систему 9.

Подача озона в воду может осуществляться через систему пористых труб, эжекторами и др. Обрабатываемая вода поступает в смеситель по трубе 10. Контакт воды с мельчайшими пузырьками озона происходит в условиях противотока.

Озонированная вода поступает в карман (отсек 11) и отводится по трубе 12 в резервуар чистой воды.

Доза озона зависит от назначения озонированной воды. Если озон вводят только для обеззараживания в фильтрованную воду (после ее предварительного коагулирования и осветления), то дозу озона принимают 1-3 мг/л, для подземной воды - 0.75-1 мг/л.

При введении озона для обесцвечивания и обеззараживания загрязненной воды доза озона может доходить до 5 мг/л. Продолжительность контакта обеззараживаемой воды с озоном - 8-12 мин.

130

131

Рис. 26. Схема озонаторной установки

6.3.7.3. Бактерицидное облучение воды

Уничтожение бактерий, находящихся в воде, может быть достигнуто путем обработки воды ультрафиолетовыми лучами. Ультрафиолетовый называется электромагнитное излучение в пределах длин волн от 10 до 400 нм. Для обеззараживания используется «ближняя область»: 200400 нм (длина волн природного ультрафиолетового излучения у поверхности земли больше 290 нм). Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение на длине волны 200-315 нм. В современных УФ-устройствах применяют излучение с длиной волны 253.7 нм.

Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется происходящими под их воздействием фотохимическими реакциями в структуре молекулы ДНК и РНК. Результат этих реакция - необратимые повреждения ДНК и РНК. Кроме того, действие ультрафиолетового излучения вызывает нарушения в структуре мембран и клеточных стенок микроорганизмов. Все это в конечном итоге приводит к их гибели.

Различные виды бактерий имеют различную степень сопротивляемости действию бактерицидных лучей, что учитывается коэффициентом сопротивляемости бактерий, определяемым в результате исследований.

Процесс обеззараживания воды бактерицидными лучами осуществляется на специальных установках – УФстерилизаторах -, в которых вода относительно тонким слоем обтекает источники бактерицидного излучения - ртутнокварцевые или аргоно-ртутные лампы. Обеззараживающие установки устраиваются напорными и безнапорными.

На рис. 27 представлено схематичное устройство напорной обеззараживающей установки, состоящей из нескольких (двух - пяти) камер 1, по которым последовательно проходит обрабатываемая вода. В каждой камере установлена ртутно-кварцевая лампа 2, заключенная в цилиндрический кварцевый кожух. Вода, попадая в камеру, направляется ради-

132

ально расположенными перегородками, обеспечивающими ее пере-мешивание и прохождение вблизи ламп.

Рис. 27. Устройство установки для бактерицидного облучения

Производительность такой установки в зависимости от числа камер равна 30 - 150 м3/ч. Конструкция установки допускает внутреннее давление воды до 5 кгс/см2.

Обеззараживание УФ-излучением рекомендуется применять для обработки воды, соответствующей требованиям:

-мутность - не более 2 мг/л;

-цветность - не более 20 градусов платино-кобальтовой

шкалы:

-содержание железа (Fe) - не более 0,3 мг/л (по СанПиН 2.1.4.1074-01) и 1 мг/л (по технологии установок УФ);

-коли-индекс - не более 10 000 шт/л.

Метод обеззараживания воды бактерицидными лучами имеет ряд преимуществ по сравнению с методом хлорирования:

-наименее «искусственный» - ультрафиолетовые лучи:

-универсальность и эффективность поражения различных микроорганизмов - УФ-лучи уничтожают не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии, которые при хлорировании обычными нормативными дозами хлора сохраняют жизнеспособность;

133

-физико-химический состав обрабатываемой воды сохраняется;

-отсутствие ограничения по верхнему пределу дозы:

-не требуется организовывать специальную систему безопасности, как при хлорировании и озонировании:

-отсутствуют вторичные продукты, не нужно создавать реагентное хозяйство, оборудование работает без специального обслуживающего персонала в соотношении «качество обеззараживания - цена» метод лучше других.

Недостатки:

-падение эффективности при обработке плохо очищенной воды (мутная, цветная вода плохо «просвечивается»);

-периодическая отмывка ламп от налетов осадков, требующаяся при обработке мутной и жесткой воды:

-отсутствует «последействие», то есть возможность вторичного (после обработки излучением) заражения воды.

В настоящее время для обеззараживания воды применяется два основных типа ламп: ртутные газоразрядные лампы низкого и высокого давления. Современные конструкции ламп обеспечивают необходимую мощность излучения на длине волны 253,7 нм и этой мощности достаточно, чтобы в течение 3-5 с бактерицидное действие было максимальным: эффективность уничтожения бактерий и вирусов - 99.9%.

Расход электроэнергии на облучение составляет для подземных вод 10 - 15 Вт∙ч/м3, для осветленных поверхностных вод - до 30 Вт∙ч/м3.

6.3.7.4. Уничтожение запахов и привкусов в воде природных источников

Содержащиеся в воде природных источников различные вещества, а также микроорганизмы могут придавать ей неприятные запахи и привкусы, ухудшающие качество воды и препятствующие использованию ее для питьевых целей.

Жизнедеятельность и отмирание находящихся в воде микроорганизмов и водорослей сопровождается выделением

134

пахнущих веществ. Для борьбы с ними можно применять хлорирование. Эффект дают лишь увеличенные дозы хлора, достаточные для уничтожения микроорганизмов и окисления органических веществ.

Если хлорирование воды проводится для целей обеззараживания, то уничтожение запахов и привкусов, имеющихся в природной воде, может быть проведено попутно.

Для борьбы с запахами и привкусами, которые вызываются наличием в воде микроорганизмов, применяют также метод сорбционного фильтрования. Воду фильтруют через слой активированного угля, который сорбирует вещества, дающие запахи и привкусы. Объем загрузки фильтра из активированного угля в этом случае составляет 0,0 - 0,12 м3 на 1 м3/ч фильтруемой воды.

Для тех же целей применяют порошкообразный активированный уголь, который вводят в воду в количестве от 1 до 5 мг/л или непосредственно перед фильтрами, или частично в смеситель и частично перед фильтрами. Опыты показали, что введение всего угля перед фильтрами значительно сокращает его расход. При периодическом появлении в природной воде запахов и привкусов применение угольного порошка имеет экономические преимущества по сравнению с фильтрованием воды на угольных фильтрах.

Наконец, уничтожению привкусов и запахов природной воды может способствовать введение в нее перманганата ка-

лия (0,1 - 2 мг/л).

Запахи и привкусы в воде могут быть вызваны наличием в ней не только микроорганизмов или органических веществ, но и некоторых неорганических веществ, например сероводорода и железа. Уничтожение этих запахов и привкусов производят одновременно с очисткой воды от этих веществ при ее обезжелезивании и удалении сероводорода.

135

7.ВОДОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

7.1.Общие положения

Водопроводная сеть является одним из основных элементов системы водоснабжения и неразрывно связана в работе с водоводами, насосными станциями, подающими воду в сеть, а также с регулирующими емкостями (резервуарами и башнями).

Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

-обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором;

-обладать достаточной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой потребителей;

-обеспечивать наименьшую величину приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также правильным определением диаметров труб с технической и экономической точки зрения.

Первой задачей, которую решают при проектировании сети, является ее трассировка, т. е. придание ей определенной геометрической формы в плане и привязка к конкретным условиям расположения.

Расположение линий водопроводной сети зависит:

-от характера планировки снабжаемого водой объекта, размещения отдельных потребителей воды, расположения проездов, формы и размеров жилых кварталов, цехов, зеленых насаждений и т. д.;

-от наличия естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (рек, каналов, оврагов, железнодорожных путей и т. п.);

-от рельефа местности.

136

В практике водоснабжения используют два основных вида сетей: разветвленные (тупиковые) и кольцевые (рис. 28).

Рис. 28. Схемы водораспределительных сетей

Подача воды в заданных количествах в любую точку территории объекта водоснабжения может быть осуществлена как по разветвленной, так и по кольцевой сети. Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей далеко не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка разветвленной сети ведут к прекращению подачи воды всем потребителям, расположенным ниже места аварии по направлению движения воды. В кольцевой сети при аварии (и выключении) лю-

137

бого ее участка вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, которые присоединены к выключенному участку.

Кольцевая форма сети в известной мере парализует действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопроводных сетях.

В то же время общая протяженность кольцевой сети всегда больше, чем разветвленной (для того же объекта), и поэтому строительная стоимость кольцевой сети выше.

Для большинства объектов водоснабжения - как городов, так и промышленных предприятий - в соответствии с их требованиями к надежности систем подачи воды устраивают кольцевые сети.

Разветвленные сети могут быть допущены в отдельных случаях в небольших поселковых водопроводах и водопроводах сельских местностей и для снабжения водой тех производственных потребителей, которые допускают перерывы в снабжении водой.

Из общей массы линий, составляющих водопроводную сеть, обычно выделяется система так называемых магистральных линий, основной задачей которых является транспортирование воды транзитом в более удаленные районы снабжаемой территории. Магистрали выбираются из числа линий, идущих, в направлении движения основных масс воды (утолщенные линии на рис. 28, б).

При трассировке магистралей стремятся к тому, чтобы подача воды в отдельные районы города и к отдельным крупным потребителям происходила кратчайшим путем.

Система основных транзитных магистралей соединяется рядом поперечных соединительных линий (перемычек) также магистрального значения, служащих для выравнивания загрузки основных продольных магистралей и обеспечения надежности работы системы. В случае аварии на одной из магистральных линий кольцевой сети вода по соединительным ветвям поступает в другую параллельную магистраль. Осталь-

138

ные линии, присоединенные к магистральной сети и получающие воду из нее, составляют так называемую распределительную сеть. Основная задача этой сети - непосредственная подача воды к отдельным домовым ответвлениям, а также подвод воды к пожарным гидрантам во время пожара.

7.1.1. Зонирование систем водоснабжения

Часто топографические условия прокладки водораспределительной сети таковы, что целесообразным становится разделение единой централизованной системы водоснабжения на несколько «высотных зон» - так называемое зонирование.

Зонирование водопровода может быть вызвано как техническими, так и экономическими соображениями, так как оно позволяет снизить давление в трубах водопроводных сетей и уменьшить количество энергии, затрачиваемой на подъем воды.

Системы водоснабжения, разделенные на зоны, называются зонными, или зональными. Чаще всего зонные водопроводы устраивают в двух случаях:

-значительной разности отметок земли в пределах обслуживаемой водопроводом территории;

-при большом различии значений свободных напоров, требуемых отдельными потребителями (в водопроводах некоторых промышленных предприятий).

Когда отдельные точки снабжаемой водой территории имеют значительную разность отметок, то в пониженных точках водопроводной сети могут возникнуть давления, превышающие допустимые для используемых типов труб и условий эксплуатации водопровода.

Если в наиболее высоко расположенной точке сети

должен быть обеспечен определенный свободный напор HCB ,

то в ее нижней точке при незонированной системе напор НМАКС будет равен сумме необходимого напора, максималь-

ных потерь напора в сети hМАКС и максимальной разности отметок в пределах обслуживаемой зоны z:

139