Основные методы обработки воды

 

Сравнивая данные качества воды природных источников (полученные по результатам анализа) с требованиями потребителей определяют мероприятия для ее обработки.

В практике водоснабжения применяются следующие основные технологические операции для улучшения качества воды:

- осветление – удаление взвешенных веществ;

- обесцвечивание – устранение веществ, придающих воде цвет;

- обеззараживание – уничтожение содержащихся в воде бактерий;

- опреснение – частичное удаление растворенных солей до норм;

- умягчение – удаление солей кальция и магния, обуславливающих жесткость воды;

- обезжелезивание – освобождение воды от растворимых соединений железа;

- обесфторивание – удаление соединений фтора;

- фторирование – добавление в воду фтора;

- дегазация – удаление из воды растворимых газов (H2S, CO2, O2);

- дезактивация – удаление из воды радиоактивных веществ.

Перед использованием воды в технологических системах потребителей ее необходимо обработать. Основные процессы обработки воды для технического водоснабжения проходят в очистных сооружениях, в задачу которых входит:

1. удаление из воды содержащихся в ней взвешенных (нерастворимых) веществ (осветление воды);

2. устранение веществ, обуславливающих цветность воды (обесцвечивание воды);

3. уничтожение содержащихся в воде бактерий (обеззараживание воды);

4. удаление из воды катионов кальция и магния (умягчение воды).

 

Осветление воды

 

Удаление взвешенных механических примесей природных и сточных вод чаще всего осуществляется:

1. путем отстаивания воды в отстойниках;

2. пропуском воды через слой ранее выпавшего осадка в осветлителях;

3. пропуском воды через слой зернистого материала в фильтрах, или же путем комбинированного использования данных устройств.

Отстаивание воды

 

Отстаивание воды осуществляется в горизонтальных, вертикальных и радиальных отстойниках.

 

Горизонтальный отстойник представляет собой бассейн прямоугольной формы длиной L, шириной В, глубиной Н.

Вода, подлежащая осветлению, подходит с одного торца бассейна, проходит вдоль зоны осаждения 1 отстойника и отводится у противоположного торца. Ниже глубины Н в отстойнике расположена зона накопления 2, в которой собирается и уплотняется выпавший осадок, причем ее дно имеет уклон, обратный ходу воды, не менее 0,02.

Размеры отстойника следует определять в соответствии с рекомендациями СНиП. Если ширина отстойника значительна, то он разделяется продольными перегородками шириной не более 6м.

В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально – снизу вверх. Вертикальные отстойники применяют при обработке не более 1,0 м3/с воды.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический корпус с коническим днищем и центральной цилиндрической трубой. Рекомендуется в вертикальных отстойниках иметь отношение D/H 1,5. Вертикальные отстойники, как правило, используют коагулированную воду.

Радиальные отстойники имеют радиальное направление воды и представляют собой круглый железобетонный резервуар большого диаметра и небольшой глубины - D/H>3,5. При увеличении отношения D/H возрастают горизонтальные составляющие скорости движения воды, причем значение скорости по мере продвижения воды от центра к периферии снижается.

 

Осветление воды в осветлителях

При повышенных требованиях технологии к качеству воды и наличию в исходной воде большого количества мелкодисперсной взвеси осветление в отстойниках может оказаться недостаточным и потребуется дополнительная стадия очистки.

Фильтрование воды

 

Важной стадией осветления воды является ее фильтрование. При фильтровании вода проходит через пористую среду, образованную слоем фильтрующего материала. Существует большое разнообразие фильтров, различающихся:

1) видом фильтрующегося материала;

2) скоростью фильтрования;

3) механизмом задержания взвешенных частиц;

4) конструктивным оформлением.

Фильтры по виду фильтрующей среды делятся на:

- зернистые- песок, антрацит, керамзит;

- сетчатые – сетки с ячейками различных размеров;

- каркасные или намывные – диатомитовые;

- с плавающей загрузкой – гранулы вспененного пенополистирола.

По скорости фильтрования различают:

- медленные фильтры (0,3 м/ч (открытые);

- скорые =2…15 м/ч (открытые и напорные);

- сверхскорые (25 м/ч (напорные).

По характеру механизма задержания взвеси различают:

1. Фильтрование через фильтрующую пленку, образованную частицами взвеси, оседающими на поверхности загрузки. Этот механизм характерен для медленных фильтров, в которых вначале задерживаются только частицы, имеющие размеры больше размеров пор фильтрующего материала. По мере задержания частиц размеры пор в слое осадка уменьшаются, и он задерживает все более мелкую взвесь.

В этих фильтрах в процессе работы качество осветленной воды (фильтрата) постоянно улучшается, но одновременно растет гидравлическое сопротивление фильтрующей пленки и необходимая высота столба воды над фильтрующим слоем. Для восстановления начального гидравлического сопротивления через 1-2 месяца работы фильтрующая пленка вместе с верхним слоем фильтрующего материала толщиной 1-2 см снимается.

Для медленных фильтров не требуется коагуляция воды, но из-за небольшой скорости фильтрования фильтры имеют большие размеры и в настоящее время на промышленных предприятиях используются мало.

2. Фильтрование без образования фильтрующей пленки. В этом случае задержание частиц, загрязняющих воду, происходит в толще слоя фильтрующего материала. Там они прилипают к зернам материала и удерживаются на них.

Этот механизм характерен для скорых и сверхскорых фильтров.

В процессе работы фильтров оседающие или прилипающие частицы сокращают размеры пор фильтрующего материала. Следовательно, увеличивается скорость движения воды через поры, что приводит к увеличению потерь напора в фильтрующем слое. Потери напора могут возрастать до тех пор, пока через определенный промежуток времени они не превысят величину максимального (обычно 3 м) располагаемого напора перед фильтром, после чего фильтр должен очищаться.

Кроме того, из-за увеличения скорости движение воды в порах начинается частичный вынос ранее осевших частиц взвеси, и качество фильтрата осветленной воды ухудшается. Через определенный промежуток времени работы фильтров качество осветленной воды становится ниже требуемых по нормам, и фильтр также должен очищаться.

 

Список литературы:

1. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: Учеб. Для вузов. – М.: Стройиздат, 1995. 688 с.: ил.

2. https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0ahUKEwiBoMqj7pjQAhVB1iwKHdIOAWkQFggbMAA&url=http%3A%2F%2Faquasorbent.ru%2FArticles%2FPro_Info%2FArsenov-Vodosnabjenie.doc&usg=AFQjCNFBlHEccJanpVeXPBcZkFy7itU_vA&bvm=bv.137904068,d.bGg – статья ктн доцента ПТЭ Арсенова Владимира Георгиевича. «Водоснабжение производственных предприятий».

3. http://ros-pipe.ru/tekh_info/tekhnicheskie-stati/vodoprovodnye-sistemy-i-oborudovanie/normy-vodopotrebleniya-i-opredelenie-raschetnykh-r/ - Статья «Нормы водопотребления и определение расчетных расходов».

4. http://mwsys.ru/prom_predpriatia.html - Статья «Расход воды на промышленных предприятиях».

Дополнительные ссылки:

[1] - http://soyuzproekt.ru/ntd/878.htm - СНиП 2.04.01 - 85

Содержание:

1. Общие положения

2. Качество и температура воды в системах водоснабжения

3. Определение расчетных расходов воды в системах водоснабжения и канализации и теплоты на нужды горячего водоснабжения

Водопровод

4. Системы водопровода холодной воды

5. Системы водопровода горячей воды

6. Системы противопожарного водопровода

7. Расчет водопроводной сети холодной воды

8. Расчет водопроводной сети горячей воды

9. Сети внутреннего водопровода

10. Трубопроводы и арматура

11. Устройства для измерения количества и расхода воды

12. Насосные установки

13. Запасные и регулирующие емкости

14. Дополнительные требования к системам внутреннего водопровода зданий (сооружений), строящихся в особых природных и климатических условиях

Канализация

15. Системы канализации

16. Санитарно-технические приборы и приемники сточных вод

17. Сети внутренней канализации

18. Расчет канализационных сетей

19. Местные установки для очистки и перекачки сточных вод

20. Внутренние водостоки

21. Дополнительные требования к системам внутренней канализации и водостоков зданий и сооружений в особых природных и климатических условиях

[2] http://www.kemetcom.ru/gost9314.htm - ВОДА ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И СХЕМЫ ПРОМЫВОК. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ.

[3] http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/8/8351/- ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».

[4] http://docs.cntd.ru/document/gost-2761-84- ГОСТ 2761-84«Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества».