Осветление воды: назначение и методы

Методы очистки воды: осветление воды

Осветление может осуществляться отстаиванием воды в отстойниках, пропуском ее через взвешенный слой осадка в осветлителях и фильтрованием через зернистую загрузку в фильтрах. Для улучшения процесса отстаивания применяют коагулирование, т. е. вводят в воду химические реагенты (коагулянты), которые, взаимодействуя с мельчайшими коллоидными частицами, находящимися вводе, образуют агрегаты слипшихся частиц в виде хлопьев, быстро выпадающих в осадок. Из смесителя вода направляется в камеру хлопьеобразования, а затем поступает в отстойник, где происходит ее осветление.

Камеры хлопьеобразования. В этих камерах происходит образование хлопьев в процессе плавного перемешивания обрабатываемой воды с раствором коагулянта. Камеры хлопьеобразования бывают перегородчатые, лопастные, вихревые и др.

Отстойники. Процесс отстаивания основан на том, что при малых скоростях движения воды взвешенные в ней частицы под действием силы тяжести осаждаются на дно. Осветляемая вода может двигаться в отстойнике в горизонтальном, вертикальном или радиальном направлении.

Осветлители. Условия осветления воды значительно улучшаются при пропуске ее через слой взвешенного осадка. Частицы взвешенного осадка способствуют большему укрупнению хлопьев коагулянта.

Фильтрование воды. Для фильтрования воду пропускают через слой мелкозернистого фильтрующего материала, задерживающего содержащиеся в ней частицы мелкой взвеси. В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, гравий, дробленый антрацит и другие материалы.Различают скорые, сверхскоростные и медленные фильтры.

Методы очистки воды: обеззараживание воды

Обеззараживание воды осуществляют с целью уничтожения бактерий, главным образом патогенных. Наиболее распространенными способами обеззараживания являются хлорирование, озонирование и бактерицидное облучение.

Обеззараживание воды по методу хлорирования. Для дозирования хлора служат хлораторы. По принципу работы их делят на вакуумные и напорные. При повышении дозы хлора в воде остается неприятный запах. Такую воду необходимо дехлорировать. Для предотвращения образования хлорфенольного запаха на станциях в воду подают газообразный аммиак.

Обеззараживание воды по методу озонирования. Сущность процесса обеззараживания воды озоном заключается в окислении бактерий атомарным кислородом, образующимся при распаде озона. Озон одновременно уменьшает цветность, запахи и привкусы воды.Озон в виде озоно-воздушной смеси получают в электрических озонаторах из кислорода воздуха.

Бактерицидное облучение воды. Осуществляется с использованием ультрафиолетовых лучей, обладающих бактерицидными свойствами. В качестве источников излучения служат ртутно-кварцевые лампы высокого или низкого давления.

2 Наружная водопроводная сеть

2.1 Системы подачи и распределения воды

Наружная водопроводная сеть транспортирует воду и распределяет ее потребителям.

Водопроводная наружная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:

– обеспечивать подачу заданного количества и качества воды потребителям под требуемым напором;

– обеспечивать экологическую надежность и бесперебойность снабжения водой потребителей (с учетом перспектив их роста);

Все эти требования достигаются решением следующих основных задач:

– выбором экологически чистого, экономичного и надежного материала труб;

– правильным выполнением гидравлического расчета сети (определение экономически выгодных диаметров труб и потерь напора в сети);

– правильным выбором конфигурации наружной водопроводной сети в плане.

В городах устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод.

Для транспортирования воды от источников к объектам водоснабжения служат водоводы. Их выполняют из двух или более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу. Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления (жилым зданиям, цехам промышленных предприятий) служит водопроводная сеть. При трассировании линий водопроводной сети необходимо учитывать планировку объекта водоснабжения, размещение отдельных потребителей воды, рельеф местности и т. д.

По конфигурации в плане различают водопроводные сети разветвленные, или тупиковые (рис. 2.1, а), и кольцевые, или замкнутые (рис. 2.1, б). Разветвленные водопроводные сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, допускающих перерывы в снабжении водой. Эти сети целесообразны при сосредоточенном потреблении воды в отдаленных друг от друга точках сети. Кольцевые водопроводные сети выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения, что гарантируется в данном случае возможностью двухстороннего питания водой любого потребителя. Протяженность и стоимость кольцевых сетей больше, чем разветвленных.

В хозяйственно-питьевых и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети вследствие их способности обеспечивать бесперебойную подачу воды. В противопожарных водопроводах устройство кольцевой сети обязательно.

В водопроводной сети различают магистральные (главные) и распределительные (второстепенные) линии. Расчет проводят только для магистральных линий.

Рис. 2.1. Схемы водопроводных сетей

Наружная водопроводная сеть состоит из:

– системы магистральных линий, идущих в направлении движения основных масс воды, транспортирующих воду в районы и кварталы города (диаметры линий рассчитываются);

– распределительной сети труб, подающих воду к отдельным домовым ответвлениям и пожарным гидрантам (диаметры труб принимаются по величине пропускаемого пожарного расхода).

В практике водоснабжения используют два основных вида сетей: разветвленные (тупиковые) и кольцевые. Последние представляют собой систему замкнутых контуров или колец.

Однако в отношении надежности и обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям эти типы сетей не равноценны. Авария и выключение на ремонт любого участка тупиковой сети ведут к прекращению подачи воды всем потребителям, расположенным ниже места аварии по направлению движения воды.

В кольцевой же сети при аварийной ситуации вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех

потребителей, которые присоединены к выключенному участку.

Кроме того, тупиковая сеть гидравлически несовершенна из-за значительных потерь напора ввиду частой смены диаметров труб. Однако ограниченность ее применения (в небольших поселках, для снабжения водой отдаленных районов города или крупных объектов, находящиеся друг от друга на значительных расстояниях) можно отнести скорее к ее достоинствам, чем к недостаткам.

В соответствии с требованиями, предъявляемыми к надежности сетей водоснабжения, в городах устраивают кольцевые сети.

При трассировке (расположении) магистралей стремятся к тому, чтобы подача воды в отдельные районы города и к отдельным крупным потребителям происходила кратчайшим путем. Трассировку водопроводов начинают только после того, как определено место расположения напорно-регулирующих емкостей. Влияние на выбор трассы магистралей оказывает рельеф местности.

Магистральные линии, по возможности, прокладывают по наиболее возвышенным точкам рельефа, что позволяет обеспечить меньшее давление в трубах. Их прокладывают в две параллельные нитки. Магистральные линии соединены между собой перемычками, которые служат для передачи воды из одной магистрали (при аварии) в другую.

Осветление и обесцвечивание воды

Осветление воды. Осветление воды как уже отмечалось, проводится для удаления из воды взвешенных частиц (устранение мутности воды) при непрерывном движении ее при малых скоростях через специальные сооружения (отстойники, фильтры).

Мутность воды обусловлена наличием в ней механических взвешенных частиц: глинистых, песчаных, илистых и др. Мутность свойственна, в основном, поверхностным водам (как правило, речным). Чем мельче механические частицы, тем больше мутность воды; кроме того, чем больше скорость движения воды в реке, тем все более крупные частицы увлекаются водой. При определенных скоростях движения воды частицы грунта могут находиться во взвешенном состоянии. В этом случае возникает необходимость избавления от мутности воды с целью ее осветления.

Осветление воды может быть осуществлено путем ее отстаивания и последующего пропуска через специальные фильтры.

Отстаивание воды заключается в пропускании ее через отстойники при весьма малых скоростях. Заметим, что одним из простых способов отстаивания воды являются ковши; однако, полного избавления от механических взвесей в них, как правило, не достигается. При большой крупности механических частиц осветление воды может быть достигнуто прямым отстаиванием ее в специальных отстойниках довольно быстро (в течение нескольких часов). Если же в воде содержатся тонкодисперсные частицы (например, пылеватые или глинистые), то удаление их путем отстаивания в приемлемые сроки практически невозможно (время отстаивания воды может составить несколько месяцев). А санитарные требования весьма жестки: в воде не должно содержаться взвешенных частиц более 1мг/л.

Для ускорения осветления воды широко привлекается коагулирование отстаиваемой воды. Коллоидные глинистые частицы естественной мути имеют отрицательный электрический заряд и взаимно отталкиваются. При введении коагулянта в воде искусственно создается коллоидное вещество с положительно заряженными частицами. При взаимодействии с отрицательно заряженными частицами мути происходит нейтрализация их зарядов – частицы взаимно притягиваются, укрупняются и относительно быстро выпадают из воды в осадок.

В качестве коагулянтов наиболее часто используют сернокислый алюминий Al(SO₄)₃, иногда железный купорос FeSO₄ и хлорное железо FeCl₃. Так, при введении в воду Al(SO₄)₃ происходит ее диссоциация:

Далее происходит катионный обмен между Al 3+ и катионами на глинистых частицах. Избыток же ионов Al 3+ в результате гидролиза приводит к образованию выпадающего в осадок Al(OH)₃:

Образовавшееся положительно заряженное коллоидное вещество Al(OH)₃ и обусловливает процесс коагулирования. Процесс коагуляции требует определенной щелочности воды; если она мала, то воду специально подщелачивают путем добавления в нее извести или соды.

Из опыта осветления воды доза Al(SO₄)₃ для рек России составляет от 60мг/л (для северных рек) до 100-120 мг/л (для южных рек с большей мутностью).

Привлечение коагулирования требует устройства на очистной станции специальных отстойников.

Горизонтальныйотстойник используется на водозаборах с большой производительностью (более 50-60 тыс. м 3 /сут). Эти отстойники устраивают в виде заглубленных в землю железобетонных бассейнов (из 2-3 параллельных камер) с уклоном, обратным ходу воды; при этом скорость движения воды в них должна обеспечивать выпадение в пределах отстойника взвешенных частиц.

Обычно скорость выпадения частиц при коагулировании составляет = 0.5-0.6 мм/сек, а скорость движения воды в отстойнике принимается равной v = 5-6 мм/сек, т.е. примерно в 10 раз больше.

По заданной производительности отстойника и принятой величине v определяют габариты отстойника: площадь, ширину, длину. В практике подобных сооружений высоту зоны осаждения отстойника принимают равной H = 3-5 м [1].

Длину отстойника можно определить по формуле:

, (38)

С учетом соотношения скоростей потока v и осаждения , можно принять, что L/H

Площадь отстойника в плане:

(39)

Принимая во внимание, что площадь поперечного сечения отстойника будет , получим:

(40)

Нижняя часть отстойника – зона накопления и уплотнения осадка рассчитывается на прием осадка, выпадающего за период между чистками отстойника.

Вертикальные отстойники обычно применяют на водопроводах с производительностью менее 40 тыс.м 3 /сут и представляют собой резервуары цилиндрической формы; в них очищаемая вода движется вертикально снизу-вверх. Высота отстойника H принимается равной 4-5 м, отношение диаметра отстойника к его высоте составляет 1.5-2.

В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения на базе речных вод после отстаивания воды обычно применяется ее фильтрование. Основная задача этого процесса заключается в доводке осветления воды до степени, соответствующей требованиям ГОСТа.

При фильтровании воду пропускают через слой фильтрующего материала, задерживающего взвешенные в ней вещества. В качестве фильтрующего материала чаще всего привлекают мелкий кварцевый (речной) песок, иногда – дробленый антрацит.

Обесцвечивание воды.Цветность воды обусловлена присутствием в ней гумусовых веществ, находящихся в коллоидном состоянии и придающих воде желтоватый, коричневый или зеленый цвета. Цветностью обладают воды рек, вытекающих из болот и торфяников, а также воды ряда водохранилищ. Цветность питьевой воды (по ГОСТу) не должна превышать 20 градусов (по платинокобальтовой шкале).

В процессе осветления, как правило, достигается и обесцвечивание воды; если этого нет, то из положения выходят путем увеличения дозы того же коагулянта, который привлекается и для осветления воды.

Обеззараживание воды

Этот метод очистки проводится с целью уничтожения в воде болезнетворных бактерий, вызывающих такие опасные заболевания, как холера, паратиф, брюшной тиф, дизентерия и др. Обеззараживание воды осуществляется на всех очистных станциях, если имеется вероятность загрязнения природных вод поверхностными стоками. Проблема эта весьма актуальна для г. Санкт-Петербурга. Основной водозабор города находится ниже впадения в реку Неву ее притока Охты, которая весьма загрязнена химическими и органическими стоками.

Отстаивание и фильтрование воды не дают гарантий удаления микроорганизмов. Для окончательной очистки воды используют обеззараживание. Как правило, обеззараживанию подвергаются воды, уже прошедшие отстаивание и фильтрование. Для обеззараживания воды используют следующие методы: кипячение, обработка ультрафиолетовыми лучами, хлорирование и озонирование.

Кипячение воды (термическая обработка). Используется для обеззараживания малых количеств воды (обычно для индивидуального водоснабжения).

Ультрафиолетовые лучи. Бактерицидные лучи с длиной волны 2000-2950 А 0 “убивают” болезнетворные бактерии. Источником бактерицидных лучей являются ртутно-кварцевые лампы высокого давления или ртутно-аргоновые лампы низкого давления.

Хлорирование воды. Хлорирование воды для обеззараживания получило наибольшее распространение. В большинстве случаев оно осуществляется жидким хлором или хлорной известью. При введении хлора в воду в результате гидролиза в ней образуется хлорноватистая и соляная кислоты:

Хлороватистая кислота HOCl – вещество неустойчивое и диссоциирует с образованием гипохлоритного иона и водорода:

Образующиеся гипохлоритные ионы, наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты, оказывают окислительные (бактерицидные) действия на микроорганизмы.

Необходимую дозу активного хлора устанавливают опытным путем на основе лабораторных данных о хлоропоглощаемости воды. Ориентировочно ее принимают для профильтрованной воды 0.5–1 мг/л, а для исходной неочищенной воды из поверхностных источников – до 5 мг/л.

Продолжительность контакта хлора с водой должна быть не менее 30 минут при условии интенсивного предварительного перемешивания; после 30-ти минутного контакта такая вода может быть направлена потребителю.

Более правильно назначать дозу хлора по «остаточному» хлору, количество которого должно быть в пределах 0.3–0.5 мг/л. При такой величине «остаточного» хлора может быть гарантирована полная дезинфекция воды. Дозу хлора определяют из такого расчета, чтобы в 1 литре очищенной воды оставалось еще 0.3–0.5 мг хлора, не вступившего в реакцию. Это и является контролем над качеством дезинфекции воды.

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH воды, чем меньше pH – тем лучше результаты хлорирования.

Хлорирование воды хлорной известью (3 CaOCl₂CaO×4H₂O) используется на водопроводах небольшой производительности (до 3 тыс. м 3 /сут). Известь распадается на гипохлорит кальция Ca(OCl)₂ и хлористый кальций. В результате реакции гипохлорита кальция с находящейся в воде углекислотой или бикарбонатом кальция образуется, как и при хлорировании воды жидким хлором, хлорноватистая кислота HOCl, которая диссоциирует с образованием гипохлоритного иона OСl – .

Озонирование воды. В последнее все более широкое распространение приобретает обеззараживания воды путем ее озонирования. Озонирование заключается в пропускании через воду озонированного воздуха, в котором кислород частично переведен в трехатомную форму (О₃).

Озон является сильным окислителем и обладает прекрасными бактерицидными свойствами и обеспечивает надежную дезинфекцию воды.

Преимущество озонирования воды перед хлорированием заключается в том, что озон получается непосредственно на станции очистки воды, он не ухудшает видовых качеств воды, не ведет к появлению в воде запахов.

Кроме того, под действием озона одновременно с обеззараживанием происходит и обесцвечивание воды, а также устраняются нежелательные запахи и привкусы. Недостатком озонирования является то обстоятельство, что озон действует на воду мгновенно, и быстро из нее уходит, не обеспечивая обеззараживающего эффекта на всем пути от водопроводной станции до потребителя. Озон получают из атмосферного воздуха в специальных аппаратах, называемых озонаторами. Воздух предварительно охлаждается, пропускается через фильтры и обезвоживается.

При прохождении переменного электрического тока (напряжением 8000-10000 вольт) через разрядное пространство, заполненное воздухом, происходит разряд коронного типа, в результате которого и образуется озон.

Доза озона для обеззараживания фильтрованной воды составляет 1-3 мг/л, для очистки подземных вод – 0.75-1.0 мг/л. Если требуется еще и обесцвечивание воды, то доза озона увеличивается до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном составляет 5-10 минут.

Умягчение воды

Процесс умягчения связан с понижением жесткости воды, обусловленной присутствием в ней солей кальция и магния. Обычно повышенная жесткость воды характерна для подземных вод; поверхностные же воды, как правило, характеризуются малой жесткостью. Различают карбонатную жесткость (соли Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂) и некарбонатную жесткость ( соли CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄ и MgSO₄). Суммарная жесткость называется общей жесткостью. По ГОСТу общая жесткость воды, используемой для хозпитьевого водоснабжения, не должна превышать 7 мг-экв/л [7]. В то же время для некоторых производственных нужд требуется очень мягкая вода; например, вода для питания паровых котлов не должна превышать 0.1-0.07 мг-экв/л.

На водопроводных станциях используются различные способы уменьшения жесткости воды; привлечение их диктуется требованиями к мягкости воды и экономическими соображениями. Наиболее распространенными являются реагентные методы и метод катионного умягчения воды.

Реагентные методы (методы осаждения) Суть этих методов заключается в том, что в воду вводятся определенные химические вещества, которые переводят ионы кальция и магния в малорастворимые и легко удаляемые соединения (например, в карбонат кальция (СаСО₃) или гидроксид магния (MgO)).

Из реагентных методов наиболее широко используется известково-содовый способ умягчения воды. Суть его заключается в том, что первоначально в воду вводится известь, которая вызывает протекание следующих реакций:

т.е происходит перевод солей из магниевой жесткости в кальциевую. Заметим, что на этой стадии очистки воды величина жесткости практически не меняется. Поэтому для окончательного снижения жесткости воды на втором этапе в воду вводится сода и химическая реакция протекает уже по схеме:

Известково-содовым способом жесткость воды может быть снижена до величины 1 мг-экв/л. Заметим, что скорость процесса умягчения воды заметно возрастает при попутном ее подогреве.

Катионное умягчение воды. Метод основан на способности некоторых веществ (катионитов) обменивать катионы, содержащиеся в них (Na + и Н + ) на катионы солей жесткости, находящихся в воде (Са 2+ и Мg 2+ ). Процесс управляется законами диффузии и действия масс (эквивалентный обмен).

В качестве катионитов на станциях очистки воды используются только искусственно полученные материалы – сульфоуголь и ионнообменные смолы. Хотя, в принципе, могут быть и природные материалы, такие, как глауконитовые пески.

Сульфоуголь получается путем обработки концентрированной серной кислотой коксующихся плавких углей. По виду сульфоуголь – гранулы неправильной формы размером 0.25 – 1.25 мм. Обменная способность сульфоугля составляет до 200 – 300 мг-экв/л.

Синтетические ионнообменные смолы – иониты – представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из молекул-гигантов с огромной молекулярной массой. Ионит – твердое, практически нерастворимое в воде вещество, прочное и химически устойчивое. Обменная способность их составляет 800 – 900 мг-экв/л. С помощью смол жесткость может быть снижена до 0.01 мг-экв/л.

Так как в процессе своей работы ионит постепенно расходует содержащиеся в нем катионы Na + (или Н + ) и теряет способность умягчать воду, то требуется периодически проводить регенерацию катионного фильтра. Для восстановления катионов натрия через фильтр (сульфоуголь или ионит) пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления ионов водорода – раствор серной кислоты.

Длительность операций по регенерации некоторых катионных фильтров приблизительно 1.5 – 2 часа. Скорость фильтрования при катионном умягчении воды зависит от ее жесткости и определяется расчетом (обычно 5 – 15 м/час).

6. ОСУШИТЕЛЬНАЯ МЕЛИОРАЦИЯ

Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratiо, что в переводе на русский язык означает улучшение. Мелиорация – это комплекс инженерных мероприятий, направленных на улучшение водно-солевого режима почв и пород территорий, на которых проводятся сельскохозяйственные или строительные работ. Различают осушительную и оросительную мелиорацию

В рамках осушительной мелиорации рассмотрим вопросы, связанные с дренажем городских и промышленных территорий, а также с осушением заболоченных и избыточно увлажненных сельскохозяйственных территорий.

Дата добавления: 2016-12-03 ; просмотров: 4887 | Нарушение авторских прав

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды – это удаление из нее взвешенных веществ, которые изменяют цвет воды или делают ее непрозрачной. Необходимость и степень такой очистки зависит от целей последующего использования жидкости.

Из этой статьи вы узнаете:

На каком этапе очистки воды происходит ее осветление

Какие методы осветления воды существуют

Какие фильтровые установки для осветления воды бывают

На каком этапе очистки происходит осветление сточных вод

Мы каждый день пользуемся водой, но почти никогда не задумываемся над тем, что происходит с ней после. Сточная вода представляет собой мутную жидкость, содержащую большое количество примесей, в том числе и вредных, обычно имеющую неприятный запах. Такая вода вовсе не пригодна для питья, хозяйственно-бытовых и производственных нужд. В настоящее время существует множество методов обработки сточных вод с целью их эффективной очистки. Очищенная вода может вновь использоваться человеком.

Как правило, на первом этапе очистки, сточная жидкость отстаивается, а затем фильтруется. Обычно фильтрация состоит из нескольких этапов. Сначала проводят фильтрацию грубой очистки, после чего используются методы осветления воды. На последнем этапе используют специальные фильтры осветления воды. Материал таких фильтров должен быть определенной высоты, отличаться высокой прочностью, не истираться, не быть слишком легким.

В качестве материала для фильтров на данном этапе процесса осветления сточных вод применяют измельченный керамзит или гидроантрацит. Иногда используют системы двухслойного и трехслойного фильтрования: в этом случае сверху засыпается слой с более крупными частицами, а снизу – с более мелкими.

Методы осветления воды

В зависимости от требуемой степени очистки могут применяться разные методы осветления воды. К ним относятся те, что основаны на использовании различных физико-химических процессов. Так, например, очистка от твердых взвешенных частиц осуществляется путем отстаивания. Кроме того, очистить воду можно с помощью сетчатых фильтров, осветлительного и сорбционного фильтрования, а также посредством гидроциклонирования, флотации, коагуляции и флокуляции.

Хлорирование воды

Традиционно наиболее распространенным из всех ныне существующих способов обеззараживания воды, вследствие дешевизны и доступности, является ее хлорирование. Для этого применяют газообразный хлор (в баллонах), хлорную известь, гипохлорит кальция, хлорамин.

Бактерицидный эффект хлорирования достигается за счет:

Антимикробных свойств хлора.

Антимикробных свойств атомарного кислорода (О), который образуется при разложении хлорноватистой кислоты, образующейся при взаимодействии хлора с водой.

Эффект от хлорирования зависит от:

Активности применяемых веществ. Самой большой активностью обладает хлор, далее следует хлорная известь, еще слабее – другие реагенты. Активность хлорной извести тоже неодинаковая и тем больше, чем выше процент содержания в ней активного хлора (25–35 %);

Чистоты хлорируемой воды. Во-первых, хлор расходуется на окисление органических веществ, находящихся в воде, во-вторых, взвешенные в воде частицы препятствуют действию хлора. Поэтому чем выше качество воды, тем больше эффект от ее хлорирования.

Дозы хлора и времени его действия.

Свойств самих микроорганизмов и др.

Известно несколько технологий хлорирования. На водопроводных станциях обычно применяют нормальное постхлорирование газообразным хлором.

Хлорирование воды имеет и свои недостатки:

Меняется запах, вкус и прозрачность воды (органолептические свойства).

Уничтожаются не все микроорганизмы, например, спорообразующие микробы.

Отстаивание

Методом отстаивания воду очищают только от крупных включений, поперечный размер которых 0,1–0,01 мм. Для удаления более мелких частиц в процессе осветления воды нужно проводить коагулирование.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Многие очистные станции оборудованы отстойниками воды. Как правило, последние выполнены в виде бассейнов, в которых медленно и непрерывно движется вода. Попадая из трубы в широкое русло бассейна, вода замедляет скорость своего потока от 1 м/с до нескольких миллиметров в секунду.

При таком резком замедлении взвесь выпадает в осадок почти с такой же скоростью, что и в неподвижной воде. В процессе отстаивания некоторые мелкие частицы укрупняются и тоже оседают на дно. В зависимости от конструкции отстойника, в частности, от направления движения воды в нем, он бывает горизонтальным или вертикальным.

Горизонтальные отстойники строят в виде прямоугольных, вытянутых по направлению движения воды резервуаров, которые оснащены устройством, создающим в воде ламинарный поток. Дно емкости наклонено ко входу. Для сбора осадка в начале резервуара на дне имеется приямок. Осветляемая вода поступает в резервуар с одной из сторон отстойника, а выходит с другой, проходя через перегородку с отверстиями.

Резервуар отстойника, как правило, разбит на ряд параллельных коридоров, ширина которых примерно 6 м. Величина скорости потока воды в них как правило в пределах 2–4 мм/с. Скорость частицы в потоке равна суперпозиции двух взаимно перпендикулярных составляющих: скорости выпадения в осадок, направленной вертикально вниз, и скорости горизонтального ламинарного потока.

В зависимости от соотношения модулей этих составляющих частица за время прохождения бассейна ложится на дно или выносится из отстойника.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрическую (кубическую) емкость с конической (пирамидальной) нижней частью. В центре емкости проходит коаксиальная труба, в которую сверху поступает осветляемая вода. Пройдя по центральной трубе вниз, осветляемая вода попадает в кольцевое пространство резервуара, в так называемую зону осаждения.

Процесс осветления воды проходит во время ее движения снизу вверх с небольшой скоростью (порядка 0,4–0,6 мм/с) по всему кольцевому пространству. Дойдя до самого верха емкости отстойника, частично очищенная от взвеси (осветленная) вода отводится из резервуара, при этом собирающийся в нижней части отстойника осадок периодически удаляется. Время полного прохождения водой отстойника составляет, в зависимости от размеров емкости, от 4 до 8 часов.

Достоинством отстойников вертикальной конструкции является небольшая площадь, занимаемая ими. А недостатками – медленный процесс осветления воды и большие высоты емкостей, необходимые для увеличения времени осаждения. К минусам вертикальных отстойников можно также причислить и то, что мелкие частицы в них не успевает осесть, а коллоидные вещества вовсе не образуются.

В полевых условиях, при длительной дислокации контингента в определенном месте, в качестве отстойников часто используют небольшие запруды либо искусственные водохранилища, сообщающиеся с рекой. При долговременном отстаивании воды в природных условиях наряду с увеличением прозрачности отмечается снижение цветности, а также уменьшение количества микробов на 75–90 % по Хлопину.

Коагулирование

К методам осветления воды относится и коагуляция, суть которой заключается в образовании хлопьев при свертывании веществ, находящихся воде в коллоидном состоянии. Такой способ осветления используют в целях уменьшения мутности воды и изменения ее цвета. Проводят коагуляцию с использованием специальных химических веществ (коагулянтов): соль алюминия – Аl₂(SО₄)₃ × 18Н₂О, сернокислое железо – FeSO₄ × 7Н₂О, хлорное железо – FеСl₃ × 6Н2О.

Сточные воды после грубой фильтрации и отстаивания, как правило, имеют высокие показатели цветности и мутности, представляя собой взвешенную систему из электролита, коллоидных частиц и грубодисперсных примесей. Коагулянты, после их растворения в такой полидисперсной смеси, подвергаются гидролизу. В итоге в воде образуются хлопья плохо растворимых гидратов, окисей и углекислый газ:

При взаимодействии положительно заряженного коллоида гидрата окиси алюминия с анионами коллоида воды происходит укрупнение коллоидных частиц и последующее их выпадение в осадок в виде хлопьев.

Хлопья коагулянта, рыхлые по своей структуре, имеют весьма большую активную поверхность (несколько десятков квадратных метров на 1 г осадка). На этой поверхности сорбируются коллоидные частицы. Они медленно оседают на дно, захватывая при этом и более грубые взвеси. Таким образом, происходит процесс осветления воды.

Скорость коагуляции зависит от температуры воды, интенсивности ее смешивания, числа грубых включений в воде, активной реакции и ее щелочности.

Для различных составов осветляемой воды следует подбирать свою дозу коагулянта.

Ускорить процесс можно посредством флоккулянтов – высокомолекулярных синтетических соединений.

Фильтрование воды

С помощью фильтров воду очищают от взвешенных частиц, придающих ей мутность. При этом в фильтре частично оседают микроорганизмы, а также отдельные ядовитые и радиоактивные вещества. В итоге снижаются цветность и окисляемость жидкости.

По скорости фильтрования различают: медленные (от 0,1 до 0,3 м/ч) и скорые фильтры (от 5 до 10 м/ч).

Фильтры делят в зависимости: от направления фильтруемого потока воды – на однопоточные и двухпоточные; от числа фильтрующих слоев – на однослойные и двухслойные.

Для удаления из воды механических примесей, кроме сетчатых, используются также и фильтры с зернистой загрузкой. Они представляют собой устройства в виде емкости с фильтрующими материалами, которые должны быть химически стойкими к обрабатываемой жидкости, механически прочными и не должны загрязнять ее. Для этих целей обычно используют кварцевый песок, крошку из керамики, опилки, коксовую крошку, керамзит, дробленый антрацит.

Двухслойные фильтры, кроме основного фильтрующего слоя, имеют так называемый поддерживающий, который задерживает мелкий фильтрующий материал и не дает потоку воды его разрушить. Поддерживающий слой состоит из гравия или щебня разного размера, постепенно увеличивающегося сверху вниз от 2 до 40 мм.

В настоящее время есть два принципиально разных метода осветления воды фильтрованием. Один из них – пленочное адгезионное фильтрование. При этом осветление воды и удержание дисперсных примесей происходит на поверхности фильтрующего слоя. Пленка формируется вследствие малой скорости фильтрации, большой мутности воды и значительного содержания живых микроорганизмов (биологическая пленка). При адгезионном фильтровании взвешенные в воде вещества задерживаются поверхностью зерен (налипают на нее) всего фильтрующего материала.

Биологическая пленка играет главную роль в действии медленных фильтров. Наряду со взвесями, пленка задерживает еще и бактерии, понижая их количество на 95–99 %. Также биологическая пленка снижает окисляемость (на 20–45 %) и цветность (на 20 %) воды. Медленные фильтры отличаются простотой устройства и эксплуатации. Их первыми применили в качестве очистных сооружений в городах. В дальнейшем, из-за увеличения объемов использования воды они были заменены скорыми фильтрами с большей производительностью, что важно в условиях современного мегаполиса.

Фильтровые установки для осветления воды

Осадочные фильтры используют для очистки воды от таких включений, как железо, ржавчина, песок, окалина и т. п. Данные фильтры применяют как для небольших, так и для крупных промышленных станций.

Осветлительный фильтр

Проходя через зернистую структуру фильтра, вода, освобождаясь от содержащихся в ней взвешенных частиц, осветляется. Производительность этого процесса зависит от физико-химических свойств примесей, особенностей фильтрующих материалов и гидродинамических характеристик фильтра.

Фильтрация воды происходит в результате двух контрадикторных процессов – адгезии и суффозии. При движении воды сквозь фильтр находящиеся в ней твердые частицы контактируют с зернами загрузки и закрепляются на них (адгезия). В дальнейшем, под напором воды, определенная часть уже прилипших частиц отрывается от зерен фильтра и переносится в последующие слои фильтра (суффозия). Там они снова задерживается в каналах фильтрующего материала.

Осветление воды при фильтрации происходит, когда скорость прилипания частиц превышает скорость их отрыва. Результативность этого процесса тем выше, чем больше такое превышение.

Осадочный фильтр

По мере насыщения верхних слоев загрузки, зона фильтрации перемещается по направлению потока от верхних слоев фильтра, где преобладает процесс суффозии, к нижним слоям со свежей загрузкой – здесь происходит, в основном, адгезия.

Период, в течение которого фильтр обеспечивает требуемую степень осветления воды, называется временем защитного действия загрузки, а этап, в течение которого потери напора в загрузке возрастают до максимально возможного для данного фильтра значения, называется временем достижения предельной потери напора. Оптимальным с технико-экономической точки зрения режимом работы фильтра считается тот, когда значения обоих периодов примерно равны.

При достижении предельного напора или ухудшении степени осветления воды требуется регенерация фильтра. Для этого его переводят в режим взрыхляющей промывки, когда загрузка промывается обратным потоком воды, а загрязнения сбрасываются в дренаж.

Если вы хотите приобрести установку для осветления воды, мы готовы вам помочь.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Выбрать фильтр для воды.

Подключить систему фильтрации.

Подобрать сменные материалы.

Устранить неполадки в работе оборудования.

Дать телефонную консультацию по интересующим вопросам.

Доверьте очистку воды профессионалам компании «Biokit», которые заботятся о вашем здоровье.

Осветление воды для питьевых целей

Степень осветления изменяется в зависимости от мутности и цветности воды и содержания в ней взве-шеных, коллоидных и органических веществ. В соответствии с этим существуют два метода осветления:

— полная коагуляция, флокуляция, отстаивание и фильтрование;

— частичная коагуляция, микрофлокуляция и фильтрация.

Добавление коагулянта снижает отрицательный электрический потенциал частиц в воде. По первому методу добавление достаточно большой дозы снижает практически весь потенциал; это обеспечивает полную коагуляцию коллоидов и оптимальное осветление после флокуляции, отстаивания и фильтрования.

По второму методу вводится небольшое количество коагулянта, что вызывает частичную коагуляцию коллоидов с образованием очень мелких хлопьев (микрофлокуляция), которые могут быть отделены фильтрацией, с добавлением или без добавления коагулирующих вспомогательных веществ. Таким методом нельзя достигнуть минимальных значений цветности или содержания взвешенных и органических веществ, но можно добиться соответствия предъявляемым требованиям, если поступающая необработанная вода не слишком сильно загрязнена.

Осветление с использованием полной коагуляции, флокуляции, отстаивания и фильтрования

Эти процессы предназначены для обработки воды, имеющей один или несколько следующих качественных показателей:

содержание взвешенных веществ более 20—40 г/м3 в течение всего или части года;
цветность более 30 мг/л по платино-кобалътовюй шкале (другие процессы очистки, которые можно использовать, если цветность воды является единственным недостатком, обсуждаются далее);
высокое содержание органических веществ, которое должно быть сведено к минимуму;
концентрация тяжелых металлов свыше максимально допустимых величин;
высокое содержание планктона, даже если он появляется только периодически; эта очистка комбинируется с предварительным хлорированием, количество планктона снижается на 95—99%, а остатки планктона удаляются фильтрованием. Как описано в гл. 9, с помощью микрофильтрации нельзя достигнуть такого результата.

Процесс осветления может изменяться в зависимости от количества взвешенных в воде веществ.

Осветление очень мутной воды. Если в воде содержится более 2000—3000 г/м3 взвешенных веществ в течение длительного времени, необходимо применить один из следующих способов:

Одноступенчатое отстаивание и осветление во флокуляторе или осветлителе скребкового типа. Этот процесс возможен тогда, когда максимальное содержание взвешенных веществ не слишком велико, а осадка образуется не очень много. Обычно принимают скорость восходящего потока от 1 до 1,5 м/ч.
Двухступенчатое отстаивание (первичный и вторичный осветлители). Этот процесс используется для воды с очень высоким содержанием глины.

Для того чтобы первичный осветлитель работал эффективно, нельзя рассматривать его как сооружение для удаления частиц песка диаметром от 0,1 до 0,2 мм. Последние должны быть удалены на предшествующей стадии, иначе скребок будет заклиниваться или повреждаться.

При высоком содержании взвешенных веществ в воде очистные сооружения будут иметь очень большие размеры, если « очистка должна быть обеспечена без применения реагентов.

В случае же осветлителя малых размеров устойчивая эксплуатация сооружения имеет место при обработке воды со средней мутностью. Поэтому в пиковые периоды (свыше 5000—10000 г/м3) при первичном осветлении в «воду добавляют меньшую дозу коагулянта или флокулянта, определяемую джар-тестом; это обеспечивает необходимую степень предварительной очистки при относительно высокой восходящей скорости потока. Необходимая скорость устанавливается в зависимости от характера и количества веществ, подлежащих удалению, а также от объема образующегося осадка и количества добавляемых коагулянтов. В период внезапного разлива реки может возникнуть необходимость добавления нейтрализующих веществ для поддержания нужной величины pH воды; в другое время добавлять такие реагенты не нужно.

Во вторичный осветлитель поступает вода, качество которой изменяется в допускаемых пределах, и после окончательной коагуляции и флокуляции выпускают осветленную воду хорошего качества.

В интересах здоровья потребителей после осветления применяется фильтрование как конечный процесс, совершенствование которого может еще повысить качество обработанной воды.

Можно отметить, что добавление реагентов в сверхдозах в две стадии в пиковые периоды не дает лучшего результата по сравнению с одностадийным процессом. Подача реагентов должна быть определена очень точно для обработки воды в пиковые периоды, которые могут изменяться из года в год. Поэтому необходимо хорошо знать все вопросы, связанные с водоснабжением, и иметь большой запас реагентов, используемых в процессах очистки.

Осветление воды средней мутности (от 20 до 2000— 3000 г/м3)

Коагуляция, скомбинированная с флокуляцией, и одностадийное отстаивание обычно вполне достаточны для этого случая. Процесс может быть проведен во флокуляторе, за которым следует отстойник периодического действия, или во флокуляторе-отстойнике скребкового типа со взвешенным слоем осадка или с рециркуляцией ила.

Для получения хорошего результата необходимо установить правильную дозу коагулянта и нужную величину pH флокуляции, которую можно корректировать добавлением нейтрализующего вещества.

Использование флокулирующих добавок рекомендуется почти всегда, потому что это не только увеличивает скорость осветления, но и обеспечивает получение лучшего качества осветленной воды. Однако опыт показывает, что не существует добавок, которые позволили бы уменьшить дозу коагулянта при таком же качестве воды.

Если допускается низкое качество воды, не соответствующее официальным стандартам, то доза коагулянта может быть уменьшена с использованием или без использования вспомогательных средств для коагулирования.

В странах, где разрешено использование синтетических жиомогательных средств, пытаются уменьшить дозу коагулянта, добавляя катионитовые вспомогательные средства; перед тбавлением вспомогательных средств выполняются лабораторные исследования и выбирается скорость дозирования.

Наконец, для различных реагентов максимальный эффект достигается, если флокуляция проходит в насыщенной хлопьями среде; это определяет размеры флокулятора-отстойника, в котором концентрация флокулируемого ила должна быть высокой.

Можно применить обычный флокулятор, за которым следует осветлитель с коротким временем пребывания в нем воды, что позволяет получить воду, удовлетворяющую стандартам, но не очень высокого качества.

Процесс с использованием коагуляции, флокуляции, одностадийного отстаивания и фильтрования широко распространен; он может сопровождаться одновременным проведением дополнительной очистки, например удалением железа и марганца, и доочистки. Такая схема имеет то преимущество, что может использоваться как целиком, так и частично; например, может быть временно исключена коагуляция. Тогда осветлитель используется как контактный отстойник перед фильтрованием, а при необходимости проводят предварительное хлорирование.

Наконец, для поверхностных вод, которые имеют высокое содержание органических веществ, ассоциированных со значительным количеством железа, может оказаться необходимой очистка в две ступени с проведением коагуляции и флокуляции при различных величинах pH. Этим методом можно снизить содержание органических веществ на 75—80% после фильтрования и тех случаях, когда простое отстаивание не дает эффекта более 50% из-за присутствия комплексов различных загрязнений, но такие исключительные случаи встречаются редко.

Когда характеристики воды и осадков, образованных при флокуляции, удовлетворительны, осадок можно отделить с помощью флотации — процесса, который обусловливает высокую концентрацию осадка и позволяет снизить расход реагентов.

Осветление с использованием частичной коагуляции, флокуляции и фильтрования

Если вода имеет высокую концентрацию примесей только в отдельные периоды (как правило, менее 20-40 г/м3 взвешенных веществ), имеет небольшую цветность (менее 30 единиц) и содержит только небольшое количество органических веществ, железа и марганца, то она может быть очищена с использованием частичной коагуляции с последующим фильтрованием. Добавление коагулянта обычно требует определенного времени для его контакта с водой, подаваемой на фильтры, но вспомогательные добавки вводятся непосредственно перед поступлением воды на фильтр. Доза коагулянта определяет конечную мутность воды после фильтрования, а вспомогательные средства замедляют проникание очень тонких легких хлопьев в загрузку фильтра. Этот тип очистки применяют для довольно ограниченной категории слабо загрязненных вод, иначе конечное качество воды не будет приемлемым, так как здесь удаляется меньше органических веществ, чем при полной коагуляции.

Применение рассматриваемого метода очистки ограничено также максимальной задерживающей способностью фильтрующего материала, которая может быть увеличена при использовании слоя очень большой глубины или загрузок из различных зернистых материалов.

Наконец, возможности метода можно расширить, используя двухступенчатые фильтры, но это не настолько эффективно, как осветление с использованием полной коагуляции, флокуляции, отстаивания и фильтрования. Если слабо загрязненная вода имеет большую цветность или содержит большое количество железа или марганца, то можно использовать частичную коагуляцию и фильтрование при условии, что им предшествовал процесс озонирования. В этом процессе озон действует как окислитель, а не как коагулянт; как показывает опыт, озон не изменяет дзета-потенциал воды. Использование двухслойного фильтра обычно удовлетворяет требованиям данного способа очистки.

Чистая вода — дело техники!

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ФИЛЬТРЫ СМЕШАННОГО ДЕЙСТВИЯ

ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ

Осветление воды – это процесс удаления из нее частиц веществ, находящихся во взвешенном или коллоидном состоянии, которые, как правило, определяют повышенную мутность и цветность воды. Взвешенные примеси, находящиеся в воде, обладают различной дисперсностью – от крупных частиц, которые быстро оседают под действием силы тяжести, до микрочастиц, которые образуют коллоидные системы.

Необходимая степень осветления и обесцвечивания воды во многом зависит от целей ее последующего использования, а технологические приемы и аппаратурное оформление, используемые при этом, определяются размерами взвешенных частиц (дисперсностью), их концентрацией и физико-химическими свойствами. Грубодисперсные взвеси выделяют из воды чаще всего осаждением и отстаиванием (без применения реагентной обработки, фильтрацией на жестких фильтрующих перегородках (например, сетчатых фильтрах) и флотацией, тонкодисперсные – отстаиванием (c применением реагентной обработки), осаждением в центробежном поле и фильтрованием. Для достижения требуемой степени очистки воды от взвешенных веществ очень часто эти методы осветления воды применятся в комбинации друг с другом: например, отстаивание с фильтрованием или коагуляция с отстаиванием и фильтрованием и т.д.

Основная масса взвешенных в воде примесей и/или скоагулированных хлопьев, как правило, удаляется отстаиванием, т.е. их осаждением под действием силы тяжести. Главным преимуществом метода осаждения является низкая энергоемкость процесса осветления воды, поскольку ее движение осуществляется самотеком. На скорость осаждения взвешенных частиц влияют их размер, форма, склонность к агрегации, в также вязкость воды, которая, в свою очередь, определяется температурой и солесодержанием.

Основным параметром, который используется для расчета отстойников, является гидравлическая крупность частиц, т.е. скорость осаждения частиц в неподвижной воде (мм/с) при определенной температуре, поскольку в данном случае важно знать скорость осаждения частиц, а не их размеры. Как правило, этот параметр определяют экспериментально, измеряя относительное количество взвеси, выпавшей за определенный промежуток времени на дно цилиндра, заполненного испытуемой водой на определенную высоту. При невозможности проведения таких испытаний гидравлическую крупность определяют по табличным данным.

На эффективность работы отстойников также влияет режим движения воды: скорость движения воды зависит от конструкции отстойника и обычно находиться в пределах от десятых долей мм/с до нескольких мм/с. И все же эффективность осветления воды в отстойниках не превышает 50-60%. Кроме того размеры задерживаемых в отстойниках микрочастиц редко опускаются ниже значения в 50 мкм. Поэтому процесс полного осветления воды чаще всего завершают процессом ее фильтрования.

На сегодняшний день фильтрование является самым распространенным методом отделения твердых частиц от жидкости. Оно может обеспечить практически любое качество осветления. При этом из воды могут быть удалены не только диспергированные частицы, но и коллоидные соединения. Процесс фильтрования основан на задержке взвешенных частиц снаружи или внутри пористой фильтрующей среды – фильтрующей перегородке.

Для осветления воды в промышленном и муниципальном водоснабжении наиболее широкое распространение получили насыпные (засыпные) фильтры с зернистой загрузкой, которые, как правило, состоят из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр осветляемой воды и отвода очищенной и промывной воды.

Интенсивность процесса фильтрования на таких фильтрах обычно характеризуется объемной скоростью фильтрования, представляющей собой частное от деления расхода фильтруемой воды на площадь фильтрующего слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т. е. количеством воды в м 3 , фильтруемой через 1 м 2 площади фильтрующего слоя в течение 1 ч.

Фильтрование воды через фильтрующий слой насыпного фильтра происходит под действием разности давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Разность давлений воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора возрастает до некоторой величины, характеризующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. По достижении предельной потери напора или при ухудшении качества фильтрата нужно произвести очистку фильтрующего слоя очистить от накопившихся в нем загрязнений путем его промывки или другим способом.

Для автоматизации работы насыпных фильтров с зернистой загрузкой используются специальные блоки управления (фирм-изготовителей «FLECK»; «CLACK»; «FOBRITE»; «RUNXIN»), которые в автоматическом режиме обеспечивают регенерацию (промывку) фильтрующей среды в соответствие с требуемыми технологическими параметрами. При этом накопленные загрязнения и отходы, образовавшиеся при регенерации фильтра, сбрасываются в дренажную линию (канализацию). После проведения регенерации (промывки) блок управления автоматически переводит фильтр в рабочий режим.

Для осуществления процесса осветления воды мы предлагаем Вам использовать насыпные скорые фильтры серии AN, характеристики которых приведены на следующей странице.

Эффективность осветления воды на насыпных скорых фильтрах достаточно велика: достигает 80-85%. Однако для проведения отдельных процессов очистки воды (например, процесса ультрафиолетовой стерилизации, процесса обратного осмоса и пр.) такой очистки воды от взвешенных веществ бывает недостаточно. Поэтому для удаления остаточной концентрации взвесей и коллоидов используется процесс микрофильтрации на патронных фильтрах со сменными фильтрующими элементами.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ:

08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.

10.4. Обработка воды в осветлителе

Принцип работы осветлителя.

Наибольшее распространение для обработки добавочной воды АЭС химическими реагентами, осуществления коагуляции и первой стадии осветления воды получили осветлители со взвешенным осадком. В них обрабатываемая вода после добавления к ней химических реагентов проходит снизу вверх

Рис. 10.2. Движение обрабатываемой воды в осветлителе:

I — воздухоотделитель; 2 — смеситель; 3, 4 — горизонтальные перегородки; 5 — кольцевой сборный желоб; 6 — шламоприемные окна; 7 — шламоуплотнитель (ШУ) через слой выделяющегося из воды осадка, поддерживая его во взвешенном состоянии. Работа осветлителей со взвешенным слоем осадка основана на явлении контактной коагуляции, которая, в отличие от коагуляции, происходящей в свободном объеме, протекает на поверхности сорбента. При этом коллоидные и взвешенные примеси воды сближаются с частицами сорбента и под действием молекулярных сил прилипают к их поверхности или к ранее осевшим на них частицам примесей. Контактная коагуляция в процессах водообра- ботки характеризуется двумя особенностями:

относительно быстрым извлечением из воды мелких частиц крупными, так как мелкие частицы интенсивнее прилипают к крупным, чем слипаются между собой;

уменьшением расхода реагента, необходимого для нарушения агрегативной устойчивости загрязняющих воду примесей, по сравнению с расходом при коагуляции в свободном объеме.

В настоящее время на водоподготовительных установках находят весьма широкое применение осветлители для коагуляции типа ЦНИИ и осветлители для коагуляции и известкования типа ВТИ (рис. 10.2).

Рассмотрим, как протекает процесс обработки воды в осветлителях.

Газоудаление. Исходная вода, подогретая в подогревателях сырой воды (ПСВ) в машинном зале до 30 ± 1 °С, поступает через распределительные трубы в воздухоотделитель осветлителя (рис. 10.3), где освобождается от содержащихся в ней газов. Количество выделяющегося из воды воздуха при поступлении в осветлитель зависит от сезонных колебаний температуры сырой воды перед ее подогревом (зимой увеличивается, летом уменьшается). При

Рис. 10.3. Воздухоотделитель:

1 — вход воды; 2 — выход воды; 3 — воздухоотделительные воронки

нагреве от 10 °С вода, насыщенная воздухом, при 40 °С становится пересыщенной им в 1,5—2,0 раза. Пузырьки воздуха часто не успевают отделиться в воздухоотделителе — они растворяются в воде в нижней части осветлителя и выделяются в верхней части, увлекая за собой хлопья осадка, препятствуя их отделению из воды.

Нормальная работа воздухоотделителя определяется двумя параметрами: температурой обрабатываемой воды /, °С, и производительностью осветлителя (расходом

сырой воды 3 /ч). Колебания этих параметров изменяют растворимость и общее количество выделяющихся из воды газов.

Для обеспечения нормального удаления воздуха из обрабатываемой воды подвод ее в корпус воздухоотделителя должен осуществляться таким образом, чтобы верхняя кромка переливной воронки подводящей трубы находилась выше номинального уровня воды в воздухоотделителе при номинальной нагрузке осветлителя. При нагрузке, превышающей номинальную, отсутствует бурление воды над поверхностью воронок, воздухоотделение протекает слабо.

Важным фактором, влияющим на работу осветлителя, является расположение уровня воды в воздухоотделителе по отношению к уровню отверстий приемных коробов осветлителя. При снижении уровня воды в воздухоотделителе ниже так называемого критического наступает резкое ухудшение качества осветленной воды из-за образования воронки, появление которой вызывает пульсацию воды в воздухоотделителе, что приводит к нарушению турбулентности потока при входе в осветлитель, а значит, к некачественному перемешиванию воды с реагентами; такое явление может наблюдаться при малых нагрузках осветлителя.

Удаление газов из воздухоотделителя можно улучшить увеличением диаметра воронок, так как перелив из них будет сопровождаться более тонкой пленкой.

При одинаковой производительности осветлителя толщина пленки воды, вытекающей через воронку диаметром с!, больше, чем толщина пленки воды, вытекающей через воронку диаметром с/₂, при условии, что с!-, > с/1. Следовательно, газа в воздухоотделителе с воронками диаметром с/^ удалится меньше, чем в воздухоотделителе с воронками большего диаметра с!

>. К сожалению, в заводской конструкции воздухоотделителей воронки имеют небольшой диаметр, что не способствует хорошему газоудалению при расчетных расходах обрабатываемой воды. Для улучшения работы воздухоотделители модернизируют — увеличивают диаметры воронок и организуют каскадный слив воды с помощью тарелок, монтируемых под воронками.

Если уровень кромки воронки ниже уровня воды в воздухоотделителе, что наблюдается при обработке воды, подогретой до 40 °С, то для хорошего отделения воздуха необходимо иметь скорость в выходном сечении патрубка более 2,5 м/с, при этом струя воды будет подниматься на поверхность, создавая циркуляцию поверхностного слоя, способствующую более эффективному удалению газов из воды.

Смеситель. Из воздухоотделителя по опускной трубе вода направляется в нижнюю коническую часть осветлителя — смеситель (см. рис. 10.2). Здесь благодаря тому, что патрубок ввода расположен тангенциально, создается вращательное движение воды (рис. 10.4).

Такое движение потока способствует быстрому перемешиванию воды с реагентами, поступающими в смеситель по радиально расположенным трубам, врезки которых в смеситель расположены на разной высоте (подвод коагулянта выше, чем подвод извести, флокулянта выше, чем коагулянта).

Рис. 10.4. Движение реагентов и воды в осветлителе:

/ — подвод извести; 2 — подвод коагулянта; 3 — вход воды; 4 — подвод флоку- лянта

Имеющееся в патрубке подвода воды устройство для изменения площади его выходного сечения позволяет регулировать скорость ввода при переменной нагрузке. Поток воды с реагентами перемещается в нижней корпусной части осветлителя по спирали.

Меньшие сечения в нижней части осветлителя служат для создания повышенных скоростей восходящего движения воды, чтобы в этой части осветлителя не происходило накапливания осадка.

Обрабатываемая вода в осветлителе движется в направлении снизу вверх, и по мере подъема в аппарате вращательное движение ее гасится благодаря горизонтальным и вертикальным перегородкам. В результате введения реагентов в воде формируется осадок (шлам), который поддерживается во взвешенном состоянии восходящим потоком воды.