14 Ковальчук Очистка стічних вод

Рис.13.2. Схема установки для випаровування хлору:

1 - вага; 2 - бочка з хлором; 3 - манометр; 4 - вентиль для відбирання газоподібного хлору; 5 - вентиль для відбирання рідкого хлору; 6 - змійовик; 7 - випаровувач; 8 - подача теплої води; 9 - скид води в каналізацію; 10 - буферна ємність-сепаратор; 11 - хлор-газ до хлоратора

говування великої кількості балонів чи контейнерів при експлуатації хлораторних продуктивністю більше 20-30 кг/год використовуються спеціальні випаровувачі. При обігріванні теплою водою (температура не вище 30-40 °С) вихід хлору з балона зростає до 10 кг/год, а з контейнера - до 40 кг/год. Одна з можливих конструкцій випаровувача наведена на рис. 13.2.

Таблиця 13.1

Вихід газоподібного хлору при температурі 16 оС без підігрівання

Хлоратори можуть бути напірними чи вакуумними. У напірних хлоргаз знаходиться під деяким надлишковим тиском, у вакуумних - під тиском менше атмосферного. Найбільшого поширення набули вакуумні хлоратори, які виключають можливість витоку хлору в приміщення, де вони встановлені.

У наведеній на рис. 13.3 схемі, хлор-газ із балонів чи бочок надходить у проміжний балон, в якому осаджуються краплини рідини, пил тощо. Через запірний вентиль він далі надходить у фільтр, де повністю очищається від неосілого пилу. Очищений хлор проходить через редукційний клапан, який являє собою пристрій для підтримання постійного тиску (0,01-0,02 МПа) перед вимірювачем витрати. Манометри показують тиск до й після редукційного клапана.

441

Рис.13.3. Принципова схема вакуумного хлоратора:

1 - проміжна ємність; 2 - вентиль; 3 - фільтр; 4, 6 - манометри; 5 - понижуючий редуктор; 7 - вимірювач витрати хлору; 8 - запобіжний клапан; 9 - змішувач; 10 - ежектор

Для вимірювання витрати хлору найчастіше використовують скляні ротаметри, після яких хлор-газ проходить запобіжний клапан, що унеможливлює попадання води в газову частину хлоратора, і далі надходить у змішувач, де змішується з водою. Хлорна вода засмоктується водоструминним ежектором і трубопроводом надходить до місця змішування із стічними водами.

Серед відомих конструкцій вакуумних хлораторів найбільшого поширення набули хлоратори марок ЛОНИИ-СТО (рис. 13.4) і ЛК (рис. 13.5) конструкції проф. Л.А.Кульського. Технічні характеристики хлораторів цих марок наведені в таблиці 13.2.

Якщо число працюючих хлораторів не перевищує 2, то передбачається встановлення 1 резервного хлоратора; при більшій кількості працюючих встановлюється 2 резервні хлоратори. Незалежно від кількості встанов-

442

лених ежекторів передбачається встановлення 1 резервного і 1 ежектора для аварійних випадків.

Рис. 13.4. Хлоратор марки ЛОНИИ-СТО:

1 - запірний вентиль; 2 - фільтр; 3 - розділювальна камера; 4 - манометр; 5 - редукційний клапан; 6 - регулюючий вентиль; 7 - ротаметр; 8 - змішувач; 9 - подача води в дозувальний бачок; 10 - переливна трубка; 11 - подача води в ежектор; 12 - подача води в змішувач; 13 - ежектор; 14 - хлорна вода на знезаражування; 15 - панель; 16 - подача хлор-газу

До хлораторів і ежекторів підводять воду під тиском не менше 0,3 МПа, для забезпечення нормальної роботи хлоратора мінімальна розрахункова витрата води становить 0,5 м3 на 1 кг хлору при 15 °С. Напір хлорної води після хлораторів і окремо розміщених ежекторів повинен складати 5-7 м вод. ст. Матеріалом трубопроводів хлорної води служать гума, поліетилен або вініпласт.

На базі хлораторів ЛОНИИ-СТО розроблені типові проекти хлораторних, основні дані яких наведені в таблиці 13.3. Влаштування хлораторної продуктивністю 12,5 кг/год хлору наведене на рис. 13.6.

443

Рис. 13.5. Хлоратор марки ЛК-10: 1 - регулюючий вентиль; 2 - ротаційний вимірювач; 3 - панель; 4 - водяний клапан; 5 - повітряний клапан; 6 - ежектор; 7 - вихід хлорної води; 8 - подача хлор-газу

Таблиця 13.3

Основні дані типових хлораторних, що працюють на газоподібному хлорі (хлоратори ЛОНИИ-СТО)

Хлораторна запроектована у вигляді окремо розміщеної одноповерхової будівлі з приєднанням до теплової, водопровідної й каналізаційної мереж очисної станції. Вона складається із складу контейнерів, хлордозаторної, насосної й допоміжних приміщень. Склад призначений для зберігання хлору в контейнерах місткістю 800 л. Рідкий хлор із контейнера, розміщеного на вазі марки НПВ, подається на випарювач у хлордозаторну. Після випаровування газ проходить грязьовик, фільтр і далі підводиться через хлоратори ЛОНИИ-100К до ежекторів, у які насосом-підвищувачем напору типу К подається водопровідна вода. Після ежекторів хлорна вода відводиться до місця змішування із стічними водами.

444

Рис. 13.6. Хлораторна продуктивністю 12,5 кг/год хлору:

I - склад контейнерів; II - хлордозаторна; III - щитова й операторська; IV - насосна; V - санвузол; VI - тамбур; VII - тамбур хлордозаторної; VIII - коридор; IX - витяжна венткамера; X - приточна венткамера;

1 - вага; 2 - таль електрична; 3 - випаровувач; 4 - грязевик; 5 - фільтр; 6 - швидкісний водоводяний нагрівач; 7 - таль ручна пересувна; 8 - бак розчинний; 9 - насос марки «Х»; 10 - пристрій для підйому контейнерів; 11 - вологовідділювач; 12 - насос марки «К»; 13 - бак розриву струмини; 14 - хлоратор ЛОНИИ-СТОК; 15 - ежектор; 16 - компресор; 17 - балони з азотом; 18 - газовикидна труба; 19 - скрубер; 20 - резервуар для нейтралізуючого розчину; 21 - контейнер із хлором

445

Площа, необхідна для розміщення хлораторів, становить 2 м2 на кожен апарат чи 5 м2 разом із вагою. Хлоратори кріпляться за допомогою штирів на відстані 25-30 см від стіни. Відстань між хлораторами приймають рів-

ною 60-80 см.

Для періодичної очистки від хлору хлораторів, грязьовиків, фільтрів, а також для попередження накопичення трихлористого азоту, передбачається продування стисненим азотом із балонів. Для ліквідації можливих аварій контейнерів передбачені резервуари для нейтралізуючого розчину, насоси типу «Х», розчинний бак і склад сухих реагентів, а також автоматичні системи ліквідації аварії й очистки вентиляційного повітря перед викидом його в атмосферу.

Хлораторні можуть розміщуватись як в окремо розміщених будівлях, так і на ізольованих площах виробничо-допоміжних будівель. Хлордозаторна повинна розміщуватись на першому поверсі й мати запасний вихід безпосередньо на вулицю. Це викликане тим, що транспортувати балони чи контейнери з хлором на верхні поверхи важко. Крім цього, при встановленні обладнання на другому поверсі й вище у випадку витоку хлор-газ через нещільності у підлозі може поширюватись по усій будівлі. Для швидкого видалення газу з приміщень хлордозаторну обладнують вентиляцією, розрахованою на 12кратний обмін повітря на протязі 1 години. Витяжку у хлордозаторному приміщенні влаштовують біля підлоги. Пускова апаратура вентиляційної системи повинна знаходитись поза хлордозаторною.

У США випускаються хлоратори дуже малих розмірів, які монтуються безпосередньо на балонах з хлором (рис. 13.7). До складу такої установки входить хлоратор, напірний хлоропровід й інжектор з душовою насадкою, в який під тиском подається робоча вода. Інжектор монтується безпосередньо в місці змішування стічних вод з хлорною водою, довжина напірного хлоропроводу може досягати при цьому 300 м. Хлоратори випускаються на різну

Рис. 13.7. Установка для хлорування стічних вод у відкритому каналі [2]:

1 - балон з хлором; 2 - хлоратор; 3 - стиснене повітря; 4 - напірний хлоропровід; 5 - робоча вода; 6 - інжектор; 7 - душова насадка

446

продуктивність за хлором - від 11 до 1900 г/год. В установці, зображеній на рис. 13.8, в інжектор за допомогою зануреного насосу подаються безпосередньо знезаражувані стічні води [2].

Рис. 13.8. Установка для хлорування стічних вод у контактному резервуарі

[2]:

1 - балон з хлором;

2 - стиснене повітря;

3 - хлоратор; 4 - пускач;

5 - напірний хлоропровід; 6 - кріплення; 7 - кабель; 8 - насос; 9 - інжектор

Широке застосування знезаражування стічних вод газоподібним хлором зумовлене високою надійністю його бактерицидної дії, можливістю простого оперативного контролю за процесом знезаражування шляхом хімічного визначення величини залишкового хлору, простотою конструктивного оформлення апаратури, можливістю отримання цього дезинфікуючого агента в готовому вигляді. Однак хлор є токсичною речовиною й потребує особливих заходів безпеки при транспортуванні та зберіганні, а також дотримання складних правил техніки безпеки при експлуатації хлорного господарства. Виконання цих правил на очисних станціях в малих населених пунктах і в сільській місцевості утруднене, тому в цих районах газоподібний хлор практично не використовується.

13.3. Знезаражування стічних вод хлорним вапном

На очисних станціях продуктивністю до 5-10 тис. м3/добу широко застосовується знезаражування стічних вод розчинами хлорного вапна.

Хлорне вапно CaCl2O поставляється в поліетиленових мішках,

стальних барабанах, фанерних чи дерев’яних бочках і являє собою білий по447

рошок із різким запахом. Вміст активного хлору у хлорному вапні в залежності від його марки складає 32-35 %.

Принцип дії установок для знезаражування хлорним вапном полягає

уприготуванні розчину необхідної концентрації й наступної його подачі в стічні води у вигляді дозованої струмини. Установки для приготування розчину хлорного вапна однотипні й відрізняються одна від одної лише деякими деталями та габаритами, які визначаються їх продуктивністю. Найпростіші установки виготовляються у вигляді дерев’яних розчинних і витратних баків з відповідною арматурою [4].

На рис. 13.9 зображена хлораторна установка конструкції ЦТводу МШС з металевими розчинними й витратними баками. Необхідна кількість хлорного вапна засипається в розчинний бак мірником через люк. Далі туди ж подається водопровідна вода і за допомогою мішалки з ручним приводом здійснюється розчинення хлорного вапна. Відстояний розчин далі зливається

увитратні баки, звідки дозується в стічні води через хлорвимірювач. Повітря, а також гази, які утворюються при розкладанні хлорного вапна, відводяться в атмосферу по магістралі, з’єднаній з кришками баків. Розчинний бак очищається від осаду через спеціальний люк.

Рис. 13.9. Схема установки для знезаражування стічних вод хлорним вапном:

1 - розчинний бак; 2 - витратні баки; 3 - шланги; 4 - люк із мірником; 5 - хлорвимірювач; 6 - водопровідна вода; 7 - люк; 8 - збірник; 9 - відвід газів у атмосферу

Інститутом Мосдіпротранс розроблений типовий проект хлораторної продуктивністю до 0,5 кг хлору за годину із застосуванням баків конструкції ЦТводу МШС. Хлораторна розміщується в одноповерховому цегляному приміщенні розміром у плані 3х6 м і висотою 3,7 м. У приміщенні розміщується власне хлораторна, склад для зберігання бочок з хлорним вапном і тамбур. У хлораторній розміщується основне технологічне обладнання й насосидозатори (у випадку напірної подачі хлорної води). Склад розрахований на зберігання 1800 кг хлорного вапна. У тамбурі перед входом у хлораторну розміщуються шафа для зберігання спецодягу й протигазів, аптечка для на-

448

дання термінової медичної допомоги. Хлораторна та склад хлорного вапна обладнуються вентиляцією.

13.4. Знезаражування стічних вод електролітичним гіпохлоритом натрію

У наш час знезаражування електролітичним гіпохлоритом натрію застосовують для обробки невеликих об’ємів стічних вод (до 1000 м3/добу) на станціях, віддалених від місць виробництва хлору.

Електрохімічний спосіб отримання гіпохлориту натрію грунтується на отриманні хлору і його взаємодії з лугом в одному апараті - електролізері.

При електролізі розчину NaCl у ванні без діафрагми на аноді відбувається розряд іонів хлору:

2Cl− → Cl+2 2e.

Хлор, що виділяється, розчиняється в електроліті з утворенням хлорнуватистої й соляної кислот:

Cl2 + H2O←→ HClO+ HCl.

На катоді відбувається розряд молекул води:

H2O + e= OH−+ H+ .

Атоми водню після рекомбінації виділяються з розчину у виді газу,

іони OH− , що залишалися в розчині, утворюють біля катоду з іонами Na+

луг.

Внаслідок перемішування аноліта з католітом відбувається взаємодія хлорнуватистої кислоти з лугом із утворенням гіпохлориту натрію:

HClO + NaOH= NaClO+ H2O,

який далі гідролізується й дисоціює з утворенням тих же бактерицидних аген-

тів HClO і ClO− .

Таким чином, знезаражування води електролітичним гіпохлоритом натрію є одним із видів хлорування. Однак поряд із великою бактерицидною активністю розчини електролітичного гіпохлориту натрію мають цінні технічні властивості. Вони стійкіші від розчинів інших гіпохлоритів, у тому числі й хлорного вапна, а значить можуть зберігатись більш тривалий час. Водні розчини гіпохлориту натрію не вміщують зависі і, на відміну від хлорного вапна, не потребують освітлення.

У наш час серійно випускаються непроточні електролізні установки марки ЕН із графітовими електродами пропускною спроможністю до 100 кг/добу за активним хлором (табл. 13.4). У розчинний бак завантажується кухонна сіль, яка заливається водою й перемішується до отримання насиченого (280-300 г/л) розчину. Приготований розчин насосом подається в робо-

449

чий бак, де розбавляється водопровідною водою до концентрації 100-120 г/л. З робочого бака через дозатор електроліт надходить в електролізер. Готовий продукт збирається в бакові-накопичувачі, з якого дозується у відповідності до коливань притоку стічних вод (рис. 13.10). Контакт гіпохлориту натрію із стічною водою повинен тривати не менше 30 хв.

Розроблений типовий проект електролізних установок для знезаражування стічних вод ТП 901-3-76. У будівлі розміщуються приміщення електролізерів, нососно-дозувальне відділення, електрощитова, вентиляційна камера й службове приміщення. При продуктивності за активним хлором 1-100 кг/добу розміри будівлі електролізної в плані складають 10,5х6 м, а висота - 4,8 м, а при продуктивності за активним хлором 100-200 кг/добу - відповідно 18х6 і 4,5 м. При застосуванні для біологічної очистки стічних вод установок типу КУ електролізну розміщують у відділенні виробничо-допоміжної будівлі розмірами в плані 6х7,5 м.

Знезаражування біологічно очищених стічних вод може здійснюватись також і методом їх прямого електролізу. Такий принцип лежить в основі роботи установки типу «Каскад». Під дією електричного струму із хлоридів, які знаходяться безпосередньо в стічних водах, утворюється активний хлор, який і знезаражує рідину безпосередньо в її потоці. Установка типу «Каскад» має пропускну здатність 50 м3/добу, номінальну потужність 5,8 кВт, напругу 380 В, частоту струму 50 Гц, робочу напругу на електродах до 12 В, робочий струм на електродах до 600 А, розміри 620х368х785 мм.

450