книги из ГПНТБ / Калицун В.И. Основы водоснабжения и канализации учеб. пособие для техникумов

90

91

при S O | _ > 4 0 0 0 мг/л во­

да агрессивна по отноше­ нию к пуццолановому и шлакопуццолановому силикатным цементам, а также к шлакосиликатному цементу

92

93

слой» хлопьев, ранее отделенных от воды. Сооружение, в кото­ ром происходит очистка воды этим способом, называется осве­ тлителем.

Для глубокого осветления воды обычно применяют ее филь­ трование через песчаные фильтры.

Коагулирование с последующим отстаиванием и фильтрова­ нием, а затем хлорирование воды применяют также для устране­

§ 21. Принципиальные схемы очистки воды

Для обеспечения требуемого качества воды, подаваемой по­ требителю, обычно применяют несколько способов ее очистки, а в некоторых случаях применяют несколько ступеней одного

94

и того же способа очистки. Таким образом, в процессе очистки вода должна пройти ряд очистных сооружений, в которых осу­ ществляются принятые способы очистки. Намечаемая совокуп­ ность способов очистки (или сооружений) составляет техноло­ гическую схему очистки воды.

Иногда требуемое качество воды может быть достигнуто при применении различных технологических схем очистки воды. В этих случаях схему выбирают на основе технико-экономиче­ ского сравнения вариантов.

I

«о

Рис. 51. Схема осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды с при­ менением отстойников и фильтров

/ — насосы I п о д ъ е л а ; 2—реагеитныб цех; 5 — с м е с и т е л ь ; 4—камера хлопьеобразовання; 5 — отстойники; б — фильтры; 7 — р е з е р в у а р ы чистой воды; S — н а с о с ы II подъема

Рассмотрим наиболее распространенные технологические схе­ мы очистки речной воды, предназначенной для хозяйственнопитьевых целей.

На рис. 51 показана схема глубокого осветления, обесцвечи­ вания и обеззараживания воды путем коагулирования и после­ довательного осветления воды в отстойниках и на фильтрах. Природная вода насосами I подъема подается в смеситель, куда одновременно подаются химические соединения, называемые реагентами, приготовленные в реагентном цехе. После смешения с реагентами вода поступает в камеру хлопьеобразовання (ка­ меру реакции), где происходит физико-химический процесс агломерации взвешенных и коллоидальных частиц в крупные хлопья. Затем вода поступает в отстойники, в которых движется с малой скоростью. При этом основная масса образовавшихся хлопьев отделяется от обрабатываемой воды и выпадает в оса­ док (на дно отстойников). Из отстойников воду подают на фильт­ ры для глубокого осветления путем пропуска ее через толщу песчаной загрузки. В процессе очистки в толще фильтров накап--

95

ливаются загрязнения. Для их удаления фильтры выключают из работы, промывают и затем вновь включают в работу. Осветлен­ ную воду собирают в резервуарах чистой воды. Поскольку воду предназначают для хозяйственно-питьевых целей, то перед по­ дачей в резервуары чистой воды ее подвергают обеззаражива­ нию. Обеззараживание завершается в резервуарах чистой воды,

Рис. 52. Схема осветления, обесцвечивания и обеззара­ живания воды с примене­ нием осветлителей и фильт­ ров

где обеспечивается необходимый контакт воды с дезинфекторами (хлором и др.). Потребителям воду подают насосами I I подъема.

На рис. 52 также показана схема глубокого осветления, обес­ цвечивания и обеззараживания воды. Отличие ее от ранее описан­ ной схемы состоит в том, что в ней отстойники заменены освет-

Рис. 53. Схема осветления, обесцвечивания и обеззаражи­ вания воды с применением кон­

лителями, при применении которых отпадает необходимость в устройстве камеры хлопьеобразования, так как процесс коагу­ ляции взвесей и осветления воды происходит во взвешенном слое осадка.

Технологическая схема, представленная на рис. 53, имеет лишь одно сооружение для осветления воды — контактные освет­ лители (песчаные фильтры с движением воды снизу вверх). В них коагуляция взвесей и осветление воды происходят одно­ временно. Укрупнение частиц в хлопья происходит не в свобод­ ном объеме, а на поверхности зерен фильтрующего материала под действием сил прилипания (контактная коагуляция). Общий объем очистных сооружений по этой схеме значительно меньше,

96 _

чем по предыдущим. Эту схему можно применять при малом со­ держании в воде взвешенных веществ — до 150—200 мг/л.

По рассмотренным технологическим схемам обесцвечиваниеводы происходит в результате сорбции коллоидных гумусовых, веществ, обусловливающих цветность воды.

Видоизменения технологических схем в случае использования: иных методов очистки воды будут рассмотрены при описании от­ дельных методов очистки воды и применяемых для этого соору­ жений.

Как правило, на очистных станциях применяют не менее двух сооружений каждого типа. Этим обеспечивают непрерывность работы очистных станций при авариях и отключениях отдель­ ных сооружений определенного типа для эксплуатационных целей.

Взаимное высотное расположение сооружений предусматри­

воды). Схемы, представленные на рис. 51 и 52, составлены с уче­ том этого требования.

Расчет отметок уровней воды в сооружениях начинают с ре­ зервуаров чистой воды. Их проектируют заглубленными в зем­ лю, принимая отметку уровня воды в них на 0,5 м выше отметки поверхности земли. Разность отметок уровней воды в двух распо­ ложенных рядом сооружениях должна быть равна потерям на­ пора при движении воды между сооружениями по трубопрово­ дам и лоткам, а также в самих сооружениях. В схемах с фильт­ рами (см. рис. 51 и 52) наибольший перепад наблюдается между уровнями воды в фильтре и в резервуаре чистой воды. Это объ­ ясняется значительными потерями напора при движении воды через песчаную загрузку фильтров. В схеме с контактным освет­ лителем (см. рис. 53) наибольший перепад наблюдается между уровнями воды в смесителе и в контактном осветлителе. Это объясняется тем, что именно при движении между этими уров­ нями вода преодолевает сопротивление загрузки контактного ос­ ветлителя.

Общие потери напора по технологической схеме обычно со­ ставляют 3,5—6 м . В связи с этим очистные станции целесооб­ разно располагать на местности с такими же перепадами в от­ метках земли. Плоская местность для их размещения менее при­ годна.

§ 22. Сооружения для коагулирования воды

Основы коагуляции. Коагулирование осуществляют для ус­ корения процесса осветления и обесцвечивания воды и увели­ чения его эффекта. При простом отстаивании значительная часть частиц мелкодисперсных взвесей и коллоидных частиц вообще не выделяется из воды. При коагулировании эти частицы укруп­ няются в хлопья и осаждаются в осадок.

Для коагулирования в воду вводят реагенты. Наиболее часто

А1„ (S04 )s + ЗСа (НС03 )2 = 3CaS04 + 2А1 (ОН)3 + 6СОа .

Образующиеся частицы гидроокиси алюминия практически лишены заряда (при рН = 5ч-7,5) и поэтому коагулируют — слипаются под действием сил Ван-дер-Ваальса — Лондона. Эти силы имеют молекулярную природу. Одновременно происходит слипание частиц гидроокиси со взвешенными частицами мелко­ дисперсных взвесей и коллоидными частицами, а также слипа­ ние коллоидных частиц между собой. Таким образом, укрупне­ ние частиц происходит с помощью гидроокиси, соединяющей разнородные частицы в единые хлопья, и благодаря взаимодей­ ствию коллоидных частиц между собой.

При коагулировании глиноземом происходит и обесцвечива­ ние воды вследствие сорбции (притягивания) хлопьями колло­ идных частиц, обусловливающих цветность воды.

Дозу коагулянта для обработки различных вод устанавлива­ ют пробным коагулированием в лабораторных условиях. Обычно она равна 25—100 мг/л. С увеличением содержания взвесей и цветности воды доза коагулянта возрастает.

С увеличением температуры воды процесс коагуляции проте­ кает интенсивнее.

Для успешного хода коагуляции вода должна иметь опреде­ ленную минимальную щелочность. При необходимости воду под­ щелачивают, добавляя в нее известь.

разования начали применять флокулянты, к числу которых от­ носится хорошо изученный в СССР полиакриламид.

Непременным условием полного завершения коагуляции и об­ разования хлопьев является столкновение частиц, которое может достигаться перемешиванием воды с определенным режимом.

Приготовление и дозирование реагентов. Коагулянты вводят в обрабатываемую воду или в виде сухого порошка или гранул, или в виде растворов или суспензий. В отечественной практике преимущественное распространение получил второй способ. Коа­ гулянты дозируют в воду раствором 2—8%-ной концентрации (повышение концентрации уменьшает точность дозирования).

Для растворения коагулянтов используют специальные раст­ ворные баки. Конструкция одного из таких баков изображена на рис. 54. Бак имеет пирамидальное днище. На уровне границы пи-

98

и заполнения бака водой начинают подавать воздух в дырчатые трубы под колосниками. Интенсивное перемешивание воды

Описанные устройства для приготовления коагулянтов требу­ ют создания на очистных станциях складов для хранения запа­ сов коагулянта. Даже при самом совершенном оборудовании складов транспортирование коагулянта, особенно слежавшегося и скомковавшегося, к растворным бакам является сложной опе­ рацией, которую трудно механизировать и автоматизировать. Поэтому в настоящее время широко внедряют хранение коагу­ лянта в растворенном состоянии. При этом коагулянт, привози­