3.14. Сучасні технологічні схеми підготовки питної води

Останнім часом розроблена і впроваджена в практику водо підготовки нові технологічні схеми. В цих схемах використовують електрокоагулятори, гідро циклони, тонкошарові відстійники, напірну флотацію, акустичні фільтри, контактні прояснювачі та контактні фільтри, повільні фільтри з механічним розгалужуванням піску і гідро змиванням забруднень після промивання. Розглянемо деякі технологічні схеми.

Найпоширенішою як у нашій країні, так і за кордоном є універсальна технологічна схема зображена на рис. Її модна застосовувати для очищення природної води будь-якої якості. Очищувана вода під тиском наносів першого підйому подається на барабанні стійки для вилучення крупних деталей. Потім вона надходить у змішувач, в який додають хлор (первинне хлорування), коагулянт та за потреби лужні реагенти (підлужування води). Після змішування з реагентами вода надходить до камери пластівце утворення, вмонтованої у відстійнику. Утворені великі агрегати пластівців випадають в осад в вертикальних або горизонтальних відстійниках. Вибір останніх залежить від продуктивності станції. За великої продуктивності застосовують горизонтальні відстійники. Потім вода надходить на швидкісний фільтр, перед яким за потреби до неї додають реагенти для дезодорації, фторування чи інтенсифікації процесу фільтрування. Профільтровану воду знезаражують і відправляють у резервуар чистої води, звідки насосами другого підйому вона подається в мережу водоспоживання. Якщо вода використовується як технічна, то потреба в її дезодорації, фторуванні і знезараженні відпадає.

Удосконалена технологічна схема рис. передбачає реагентне оброблення води, її прояснення і знебарвлення і шарі завислого осаду та фільтрування на швидкісних фільтрах. Тут камери пластівцеутворення і відстійника поєднуються в одному апараті – прояснювачі із завислим шаром осаду, що дає змогу інтегрувати процеси прояснення та знебарвлення. В цій технологічні схемі одночасно застосовують двошарові або двопотокові фільтри та фільтри з великозернистим завантаженням. Крім того в цій схемі передбачається вилучення великих зависей на барабанних сітках, дезодорація фільтрування і знезараження. Споруди, що входять до складу цієї технологічної схеми, менші за об’ємом, як конструктивно складніші і це, в свою чергу, ускладнює їх експлуатацію.

Технологічна схема з флотатором і швидким фільтром рис. передбачає підготовку мало каламутних і дуже забарвлених природних вод. Природну воду спочатку фільтрують на барабанних фільтрах, а потім подають для змішування з реагентами у вертикальний змішувач. Після цього вода надходить у камеру пластівцеутворення, в якій відбувається коагулювання дрібнодисперсних домішок з утворенням великих пластівців. Останні в процесі флотації перетворюються на піну флотатора. Процес прояснення і знебарвлення води завершується на швидких фільтрах, але перед початком цього процесу до неї вводять вугільну культуру або окисних для дезодорації та фторомісний реагент для фторування. Знезаражують очищену воду хлором. Ця технологічна схема компактна, ефективна в роботі, але має конструктивні ускладнення деяких технологічних процесів.

Висотні схеми технологічних споруд водоочисних станцій з вертикальним відстійником і швидкими фільтрами

1. Н асосна станція 1 підйому

2. Змішувачі

3. Реагентний цех

4. Коловоротна камера пластівцеутворення

5. Вертикальний відстійник

6. Швидкі фільтри

7. Хлораторна

8. Резервуар чистої води

9. Насосна станція II підйому

Висотні схеми технологічних споруд водоочисних споруд водоочисних станцій з прояснювачами і фільтрами

1. Насосна станція I підйому

2. Змішувачі

3. Реагентний цех

4. Прояснювачі із завислим осадом

5. Швидкі фільтри

6. Хлораторна

7. Резервуари чистої води

8. Насосна станція II підйому

Висотні схеми технологічних споруд водоочисних станцій з контактними прояснювачі

1. Насосна станція I підйому

2. Змішувачі

3. Реагентний цех

4. Камера пластівцеутворення

5. Хлораторна

6. Резервур чистої води

7. Насосна станція II підйому

3.15. Прояснення природних вод від грубо дисперсних завислих речовин

Суспензії та емульсії

Неоднорідні системи, що складаються з рідини і завислих в ній твердих часток, називають суспензією. В залежності від розмірів твердих частинок суспензії поділяють на грубі (понад 100 мкм), тонкі (0,5 – 100 мкм) і каламутні (0,1 – 0,5 мкм).

Системи, що складаються з рідини і розподілених в ній крапель іншої рідини, яка не змішується з основною рідиною називають емульсіями. За розмірів крапель менших ніж 0,4 – 0,5 мкм, або в разі добавляння стабілізаторів емульсії стійкі і тривалий час не розшаровуються.

Характерними фізичними властивостями суспензій та емульсій є густина і в’язкість, за якими можна визначити об’ємні співвідношення фаз. Середню густину суспензії та емульсії ρ_c визначають за рівнянням

ρ_c = ρ_д.ф.φ + ρ_д.с. (1 - φ)

де ρ_д.ф. і ρ_д.ф. – відповідно густина дисперсної фази і дисперсійного середовища, г/см³; φ – об’ємна частка дисперсної фази.

В’язкість суспензії μ_сус.(м²/с) залежить від концентрації твердої фази і не залежить від розмірів часточок. За об’ємної концентрації твердої фази до 10 % в’язкість суспензії визначають за рівнянням

μ_сус. = μ_д.с. (1 + 2,5 φ),

а за об’ємної концентрації твердих часточок понад 10 %

μ_{сус .}= μ_{д.с .}(1 + 4,5 φ)

де μ_д.с. – в’язкість дисперсійного середовища, м²/с

В’язкість суспензії μ_ем за об’ємної концентрації крапель дисперсної фази, що не перевищує 50 % визначають за рівнянням

,

а в разі концентрації крапель понад 50 %

,

де і – відповідно в’язкість суцільної і дисперсної фаз, м²/с.

Вибір способу розділення суспензії зумовлюється розмірами завислих часточок, в’язкість дисперсного середовища і різницю густин дисперсної фази та дисперсійного середовища. Природні води прояснюють від грубо дисперсних завислих речовин в гідро циклонах, відстоюванням, фільтруванням, а від тонко дисперсних – відстоюванням, фільтруванням, флотацією.