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

Конструкция и оборудование двухслойных фильтров анало­ гичны конструкции и оборудованию обычных скорых фильтров (см. рис. 64).

Контактные осветлители (рис. 68) являются разновидностью скорых фильтров. Устройство их аналогично устройству скорых фильтров. Осветление воды здесь происходит при движении воды снизу вверх и основано на явлении контактной коагуляции. Коагулянт вводят в обрабатываемую воду непосредственно перед

а—Р—о—Р. I

Рис. 68. Схема контактного освет­ лителя

ее фильтрованием через песчаную загрузку. За короткое время до начала фильтрования образуются лишь мельчайшие хлопья взвесей. Дальнейший процесс коагуляции происходит на зернах загрузки, к которым прилипают ранее образовавшиеся мельчай­ шие хлопья. Этот процесс и называется контактной коагуляцией. Контактная коагуляция происходит быстрее, чем обычная коагу­ ляция в объеме, и требует меньшего количества коагулянта.

Слой фильтрующей загрузки контактных осветлителей вы­ полняется из песка со средним диаметром 0,9—1,1 мм. Высота слоя загрузки 2 м. Расчетная скорость фильтрования принима­ ется равной 5—6 м/ч.

Промывка контактных осветлителей производится подачей воды снизу через распределительную систему (как и в обычных

няются напорными. Сверхскоростные фильтры применяют для частичного осветления воды.

В целях равномерной работы очистных станций применяют ре­ гулирование скорости фильтрования. В настоящее время рабо­ та фильтров и в том числе регулирование скорости фильтрова­ ния и промывка фильтров автоматизируются.

На промывку фильтров расходуется значительное количест-

120

во воды. Прежде эту воду, содержащую большое количество взвесей, сбрасывали в канализацию и считали безвозвратной потерей. По соображениям экономии и охраны водоемов от за­ грязнений расходование воды на промывку фильтров следует всемерно сокращать, а промывную воду использовать вновь.

Сокращение расходования воды на промывку фильтров мо­ жет быть достигнуто при применении водовоздушной промыв­ ки. При этом вначале фильтр промывают водой с воздухом, а затем отмывают его только водой. Специальные исследования последних лет показали, что промывная вода может использо­ ваться вновь. При этом возможны две технологические схемы повторного использования этой воды: 1) из аккумулирующих емкостей промывная вода без предварительного осветления на­ правляется в систему очистной станции; 2) промывная вода ос­ ветляется путем отстаивания в аккумулирующих емкостях и от­ туда направляется для дальнейшей очистки на фильтры очист­ ной станции.

зинфицируют). Воду обеззараживают следующими методами: кипячением, хлорированием, озонированием, обработкой ультра­ фиолетовыми лучами и др.

Кипячение воды для обеззараживания применяют только в бытовых условиях.

Хлорирование воды для обеззараживания получило наи­ большее распространение. В большинстве случаев оно осуще­ ствляется хлором.

Сущность дезинфекции хлорированием заключается в окис­ лении бактерий кислородом, образующимся при взаимодействии хлора с водой, и в непосредственном действии хлора на прото­ плазму бактериальных клеток.

Хлор расходуется не только на окисление микроорганизмов, но и на реакции с другими органическими и минеральными при­ месями. Количество поглощаемого водой хлора весьма различ­ но и зависит от ряда факторов: содержания в воде микроорга­ низмов, органических и неорганических примесей, величины pH и температуры воды, времени контакта хлора с водой и др.

Очевидно, что доза хлора, вводимого в воду для дезинфек­ ции, не должна быть меньше хлоропоглощаемости воды, так как нельзя исключить возможности расходования хлора на ре­ акции в первую очередь с другими примесями, содержащимися в воде, и лишь потом на окисление микроорганизмов. Кроме то­ го, следует иметь в виду, что дезинфекция должна предохра­ нять воду от загрязнения микроорганизмами на пути от очистной станции к потребителю.

121

ра устанавливают пробным хлорированием воды. При хлориро­ вании фильтрованной воды она составляет 0,5—2 мг/л, а не­ фильтрованной речной воды — до 5 мг/л.

к хлорированию воды повышенными дозами хлора. При этом, однако, для снижения остаточной дозы хлора осуществляют дехлорирование воды (добавление в воду сульфата натрия или сернистого газа или же фильтрование ее через активированный уголь). Для повышения длительности действия хлора и сокра­ щения его дозы воду обрабатывают аммиаком.

На очистные станции хлор доставляют в баллонах или в боч­ ках в жидком виде под давлением.

Дезинфекция осуществляется путем введения в обрабаты­ ваемую воду приготовленной хлорной воды. Оборудование для приготовления хлорной воды размещается в помещениях, назы­ ваемых хлораторными. Схема оборудования хлораторной с ис­ пользованием хлора из бочек показана на рис. 69. Бочки сжид-

122

ким хлором размещают на весах, с помощью которых контро­ лируют расход хлора. Испаряясь из бочек, газообразный хлор поступает в промежуточные баллоны. Там он освобождается от капель жидкого хлора и механических примесей. Затем хлор поступает в хлораторы для приготовления хлорной воды. На приведенной схеме показано три самостоятельных агрегата, каждый из которых работает автономно.

510

Рис. 70. Хлоратор ЛОНИИ-100

•хранитель; 9 — дозировочный бачок; 10 — эжектор

Количество хлораторов в хлораторной должно быть не ме­ нее двух. При количестве работающих хлораторов до четырех устанавливают один резервный хлоратор, а при количестве ра­ ботающих хлораторов более четырех—два резервных хлора­ тора.

Описанную схему хлораторной с использованием хлора из бочек применяют при расходе хлора более 50 кг в сутки. При расходе хлора до 50 кг в сутки применяют схему с использова­ нием хлора-из баллонов. Она аналогична описанной схеме.

Важнейший элемент оборудования хлораторных — хлорато­ ры. В настоящее время широко применяют хлораторы ЛОНИИ-100 (рис. 70). Вначале хлоргаз очищается от механи­ ческих примесей на фильтре 2, заполненном шлаковатой. Пос-

123

7. Хлорная вода приготовляется в смесителе 8, откуда засасы­

В последние годы на ряде очистных станций внедрено обез­ зараживание воды гипохлоритом натрия, получаемым электро­ лизом раствора поваренной соли. Установка для обеззаражи­ вания включает комплект оборудования для . приготовления раствора поваренной соли с концентрацией 10—12% и электроли­ зер. Последний представляет собой резервуар, в котором раз­ мещаются пластинчатые графитовые или засыпные магнетитовые электроды. Гипохлорит натрия образуется при движении раствора соли в узких зазорах между биполярно включенными электродами. Полученный раствор подается в воду для ее де­ зинфекции. Этот метод дезинфекции требует таких же затрат, как и метод обеззараживания жидким хлором. По надежности он также не уступает хлорированию. Достоинство нового мето­ да заключается в безопасности транспортирования и хранения поваренной соли.

Озонирование воды для ее обеззараживания получает в

СССР распространение лишь в настоящее время. Высокие тем­ пы электрификации страны и снижение стоимости электроэнер­

быстро и эффективно. Следует однако иметь в виду, что одно­ временно происходит окисление и других органических веществ. Это повышает расход озона, но в то же время значительно улучшает качество воды — устраняет цветность, привкусы и за­ пахи.

В случае только обеззараживания фильтрованной воды до­ за озона составляет 1—2 мг/л'. Если же озои применяется для обесцвечивания и обеззараживания воды, его доза может дости­ гать 4—5 мг/л.

Озон подают в воду или с помощью эжекторов (эмульсаторов) или через сеть распределительных каналов, укладывае­

124

§ 27. Умягчение и другие методы улучшения качества воды

Умягчение воды заключается в снижений концентрации со­ лей кальция и магния, обусловливающих жесткость воды. Су­ ществующие методы умягчения воды могут быть подразделены

некарбонатную жесткость. Некарбонатная кальциевая жесткость устраняется введением в воду соды Ыа2 СОз. При этом также об­ разуется карбонат кальция, выпадающий в осадок.

Для умягчения воды применяют также едконатриевый, ба­ риевый и фосфатный способы.

Технологические схемы и состав водоумягчителышх устано­

сти некоторых нерастворимых в воде органических или неор­ ганических веществ, называемых катионитами, обменивать со­ держащиеся в них активные группы катионов (натрия, водо­ рода и др.) на катионы кальция или магния воды, обусловли­ вающие ее жесткость. Умягчаемую воду фильтруют через слой катионита, при этом катионы С а 2 + и M g 2 + из воды переходят в катионит, а в воду переходят катионы Na+ и Н+. В итоге вода умягчается.

• Умягчающая способность катионита постепенно уменьшает­ ся. Ее восстанавливают путем пропуска через катионит раство­ ра поваренной соли, серной или соляной кислоты. В зависимо­ сти от того, каким реагентом восстановлен катионит, получают

Na-катионитах получается щелочный фильтрат, а на И-катиони- тах — кислый фильтрат.

Катионитовое умягчение может осуществляться по различ­ ным схемам. Наиболее простой является схема одноступенча­ того Na-катионирования (рис. 71), когда обрабатываемая вода однократно (одноступенчато) фильтруется через Na-катионит. Количество фильтров в установке должно быть не менее двух.

126

Это обеспечивает ее непрерывную работу даже в период реге­ нерации одного из фильтров.

Преимуществом Na-катионирования перед Н-катионирова- нием является отсутствие кислых растворов, требующих приме­

Вцелях одновременного

снижения щелочности может применяться и комбинированный (реагентно-катионитовый) метод умягчения воды. При этом кар­ бонатная жесткость исходной воды перед Na-катионированием устраняется известкованием.

ся в том, что вода при нагревании теряет растворенную в ней равновесную свободную углекислоту, что, в свою очередь, при­

воды в ряде случаев целесообразно применение различных ком­ бинаций рассмотренных методов умягчения.

Обезжелезивание воды. В зависимости от количества и фор­ мы, в которой железо присутствует в воде, для его удаления применяют следующие методы: 1) аэрация воды с последую­ щим ее отстаиванием и фильтрованием; 2) коагулирование во­ ды; 3) известкование воды;. 4) катионирование воды. Выбор метода обезжелезивания производится на основании данных пробного обезжелезивания воды.

127

Наиболее дешевым методом удаления железа из воды явля­ ется аэрация с последующим отстаиванием и фильтрованием. Сущность этого метода заключается в том, что при аэрации воды из нее выделяется часть углекислоты и происходит ее на­

валентного железа в трехвалентное, последующий гидролиз его с образованием гидрата окиси железа и коагулирование гидро­ окиси. Аэрация воды может осуществляться или в вентилятор­ ных градирнях, или в контактных градирнях.

Коагулированием можно удалять из воды железо, содержа­ щееся в виде органических комплексных соединений или в ви­ де коллоидных или тонкодисперсных взвесей.

Известкование воды повышает ее pH, а это, как отмечалось выше, ускоряет обезжелезиванпе.

Катионирование позволяет удалить из воды лишь то желе­ зо, которое находится в ионной форме.

Технологические схемы обезжелезивания воды коагулирова­ нием, известкованием и катионированием аналогичны схемам, по которым применяются эти же методы для улучшения дру­ гих показателей качества воды.

§ 28. Очистные станции

Комплекс основных очистных сооружений (на которых осу­ ществляется улучшение требуемых показателей качества воды), вспомогательных и подсобных помещений принято называть очистной станцией. Иногда очистные станции называют по основному улучшаемому показателю качества воды или по

Основные очистные сооружения следует по возможности объединять и располагать в одном здании. В ряде случаев очи­ стные станции удается совмещать с- насосными станциями II подъема. Резервуар чистой воды обычно располагают отдельно.

В отдельных случаях в южных районах и фильтры можно рас­ полагать вне зданий. Склады реагентов должны быть рассчи­ таны на 15—30-дневный запас реагентов. Желательно, чтобы они примыкали к цехам приготовления реагентов. Для обеспе­ чения собственных потребностей станции в воде (на промывку фильтров и др.) производительность ее должна быть на 5— 10% выше полезной производительности.

В целях бесперебойной подачи воды потребителям вокруг отстойников и фильтров следует предусматривать обводные ли-

128

НІПІ или обеспечивать возможность подачи воды в резервуары чистой воды прямо из насосной станции I подъема.

На очистных станциях должны предусматриваться химиче­ ская и бактериологическая лаборатории для контроля за каче­ ством сырой и очищенной воды. Железобетонные сооружения следует устраивать из сборных элементов.

ВО Д О Н А П О Р Н Ы Е И Р Е Г У Л И Р У Ю Щ И Е УСТРОЙСТВА

§29. Водонапорные башни

Полного соответствия водопотребления и подачи воды на­ сосной станцией I I подъема добиться невозможно. Для регули­ рования подачи и потребления служат водонапорные башни. Регулирующую емкость бака водонапорной башни можно опре­ делять по совмещенным ступенчатым или интегральным графи­ кам подачи и потребления воды. В баке водонапорной башни должен храниться, кроме того, запас воды для тушения пожа­ ра в первые минуты после его возникновения (см. § 4).

Водонапорная башня состоит из следующих основных эле­

большего наполнения. Конец ее может быть оборудован по­ плавковым клапаном 2, который автоматически закрывает подающую трубу при наполнении бака. Раздача воды из бака производится по трубам 1 и 3, На трубе 3 устанавливается обрат­ ный клапан 4, препятствующий поступлению воды в бак по этой трубе. Конец трубы 3 располагают над дном бака и обо­

движка 6 служит для отключения водонапорной башни от сети. Трубы для подачи в бак и разбора из него воды могут выпол­ няться отдельно.

Для слива воды при переполнении бака служит переливная труба 7, заканчивающаяся в верхней части воронкой 8. К пе­ реливной трубе присоединена грязевая труба 9 с задвижкой 10, предназначенная для периодического удаления скапливающего­ ся на дне бака осадка, а также для отвода воды при промывке бака.

Для возможности осмотра бака снаружи и внутри его уста­ навливают лестницы.

Водонапорные башни оборудуют, как правило, стальными трубопроводами. Для восприятия температурных изменений длины на вертикальных трубопроводах устанавливают сальни-