2.11. Очистка и обеззараживание воды. Состав очистных

сооружений

Качество питьевой воды определяют согласно ГОСТ 2877-73. Эти требования разделяются на три группы:

- требования первой группы – обязательный для всех хозяйственно-питьевых систем централизованного водоснабжения. Основные положения этих требований: запах и привкус не более двух баллов, цветность – не более 20, прозрачность по шрифту – не менее 30 см, общая жесткость воды – не более 10 мгэкв/л;

- требования второй группы – должны соблюдаться при наличии в системе очистных сооружений: мутность осветленной воды – не более 2 мг/л, содержание железа – не более 0,3 мг/л, 6,5  рН  9,5, содержание хлора – не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л.

Методы и оценка качества (бальные оценки, процентное содержание примесей и т.д.) приводятся в вышеуказанных стандартах.

Качество воды для производственных целей зависит от характера и принятой технологии производства.

Методы очистки воды и состав очистных сооружений зависит от требуемого качества воды, назначения водопровода, производительности станции и местных условий.

К основным методам очистки воды относятся: осветление и обеззараживание.

Осветление. Оно осуществляется путем отстаивания воды в отстойниках с последующим фильтрованием через зернистую загрузку в фильтрах. Для улучшения и интенсификации процесса отстаивания применяют коагулирование – введение в воду химических веществ, взаимодействующих с коллоидными частицами, находящимися в воде и образующими агрегаты из слипшихся частиц в виде хлопьев, быстро выпадающих в осадок.

Приготовление, дозировка и введение в воду реагентов осуществляется на специальных установках, входящих в состав станции очистки.

Обеззараживание воды. Проводится с целью уничтожения патогенных бактерий. Наибольшее распространение нашли: хлорирование, озонирование и бактерицидное облучение.

Хлорирование и озонирование осуществляется в специальных установках, входящих в состав очистных станций.

Очистная станция представляет собой комплекс сооружений, в которых вода подвергается очистке и обеззараживанию, приобретая качество и свойства, необходимые потребителю. К числу основных сооружений очистных станций относятся нижеследующие.

Отстойники. Процесс отстаивания основан на том, что при малых скоростях движения воды взвешенные в ней частицы под действием силы тяжести осаждаются на дно отстойника. Конструктивно отстойники могут быть: горизонтальными, вертикальными и радиальными.

Горизонтальные отстойники представляют собой емкость прямоугольной формы, рис. 2.18. Движение воды осуществляется вдоль длинной стороны. Поступление и слив воды – с торцов емкости. Равномерность движения достигается установкой по ходу движения воды перфорированных перегородок. Днище отстойника имеет уклон к приямку для осадка, расположенному в начале отстойника. Глубина зоны осаждения 2,5…3,5 м. Емкость отстойника разделена на ряд параллельных секций шириной до 6 м. Осадок, накапливаемый в отстойнике, периодически удаляется механизированным или гидравлическим способом.

Рис. 2.18 – Горизонтальный отстойник

Отстойники этого типа строят для очистных станций большой производительности, более 30000 м³/сут.

Вертикальные отстойники представляют собой круглую или квадратную в плане емкость с коническим или пирамидальным днищем с углом наклона стенки 50…70, рис. 2.19.

Вода для отстоя поступает в центральную трубу отстойника и опускается в его нижнюю часть, а затем поднимается и переливается через лоток в водослив. Выпавший осадок периодически удаляется самотеком по иловой трубе. Скорость восходящего потока принимается в пределах 0,5…0,75 мм/с.

Диаметр отстойника не более 10 м, отношение высоты отстойника к его диаметру не более 1,5.

Отстойники этого типа строят для малых очистных станций, производительностью до 3000 м³/сут.

Рис. 2.19 – Вертикальный отстойник

Радиальные отстойники. В этих отстойниках вода подается в центральную часть цилиндрической емкости и затем движется в радиальном направлении на слив в периферийный круговой желоб. Диаметр отстойника 20…60 м, глубина 3…5 м в центре и 1,5…3,0 м на периферии.

Достоинство этого типа отстойника – возможность постоянного удаления осадка механизированным способом без остановки отстойника.

Осветлители. Они представляют собой емкость, в которой вода пропускается через слой взвешенного осадка (2), рис. 2.20. Коагулированная вода поступает по трубе (1), (9) в емкость и через перфорационные отверстия (6) распределяется в ее нижней части. Скорость движения воды выбирается такой, чтобы хлопья коагулянта (7) находились во взвешенном состоянии и способствовали захвату взвешенных частиц. Выше рабочей части взвешенного слоя нет и вода по лоткам (4) отводится на слив (10). Достигаемая степень осветления намного выше, чем в отстойнике. Скорость восходящего потока (3) выбирается в пределах 1,0…1,2 мм/с, высота слоя взвешенного осадка – 2,0…2,5 м. Циркуляция воды поддерживается через всасывающий патрубок (5), технологический слив осуществляется через патрубки (8).

Рис. 2.20 – Осветлитель коридорного типа

Фильтры. Они используются для фильтрации воды после ее отстоя и осветления. Конструктивно представляют собой емкости частично и послойно заполненные мелкозернистым фильтрующим материалом, в качестве которого используются: песок, гравий, дробленый антрацит и др., рис. 2.21.

Фильтры могут быть безнапорными (открытыми) и напорными (закрытыми).

Толщина фильтрующей загрузки составляет 0,7…2,0 м. Расчетная скорость фильтрования принимается в пределах 5,5…10,0 м³/ч.

Периодически фильтры необходимо промывать водой с интенсивностью не менее 10,0…15,0 л/см³ в течение 5…8 мин. Промывочная вода сбрасывается в канализационный коллектор.

Рис. 2.21 – Однопоточный открытый скорый фильтр

Хлораторы. Для хлорирования воды с целью ее обеззараживания используют хлорную известь или газообразный хлор. Хлорная известь в виде дозированного водного раствора применяется при малых расходах воды, для больших количеств воды используется газообразный хлор. Необходимый эффект хлорирования достигается путем интенсивного перемешивания и 30-минутного контакта хлора с водой в так называемых контактных резервуарах.

На 1 л фильтрованной воды вводят 2,0…3,0 мг хлора, а нефильтрованной – до 6,0 мг.

Бактерицидное действие оказывает атомарный кислород, образующийся при многоступенчатом взаимодействии хлора с примесями, находящимися в воде.

Озонаторы. Сущность процесса, происходящего в озонаторе, заключатся в окислении бактерий атомарным кислородом, образующимся при распаде озона. Озон в виде озоно-воздушной смеси получают в электрических высоковольтных озонаторах из кислорода воздуха при коронном разряде. Полученную озоно-воздушную смесь пропускают барботированием через колонну или резервуар с водой. Для обеззараживания 1 л воды подземных источников требуется 0,75…1,0 мг озона, для фильтрованной воды поверхностных источников – 1,0…3,0 мг озона.

Бактерицидные установки. В этих установках бактерицидный эффект достигается облучением воды ультрафиолетовыми лучами. В качестве источников излучения используются ртутно-кварцевые лампы.

Используют такие установки для обеззараживания воды при небольших расходах – от 1,0 до 100,0 м³/ч.