 э
Рис 1.36. Изменение эффепивности промывки фильтрующей загрузки во времени при воздушной промывке: 1- водовоздушная промывка; 2- водяная промывка
По окончании совместной водовоздушной промывки подача воздуха прекращается, и в течение 5-6 мин осуществляется подача только воды ин
},
тенсивностью 6-7 л/(с·м2
т.е. больше, чем на втором этапе, для удаления
оставшихся в загрузке защемленных загрязнений, задержанного воздуха, разрыхления фильтрующего слоя.
Поскольку интенсивность подачи воды на третьем этапе недостаточна для транспортирования загрязнений вертикальным потоком воды, совмест ная водовоздушная промывка может быть эффективно использована только при одновременном устройстве горизонтального (низкого) отвода воды, в котором для транспортирования загрязнений не требуется большого рас хода промывной воды.
При водовоздушной промывке воду и воздух следует подавать по раз дельным трубчатым распределительным системам или через распредели тельные системы со специальными колпачками.
При использовании водовоздушной промывки экономия промывной во ды может быть до 30-35 % по сравнению с водяной промывкой, а интен сивность подачи воды может быть уменьшена до 2 раз.
Водовоздушную промывку рекомендуется применять при использова нии песчаных загрузок фильтров. При использовании фильтрующих загру зок из дробленых антрацита или керамзита водовоздушная промывка не допускается.
При реагентном умягчении воды или реагентном обезжелезивании наряду с обычной промывкой целесообразно применять поверхностную промывку с целью отмывки загрязнений в верхнем слое загрузки и экономии до 50 % промывной воды. Ее можно проводить с помощью неподвижных или вра щающихся промывных 1])уб, или труб, располагаемых непосредственно под поверхностью филь1])ующей загрузки. С1])уИ воды, выходя с большими ско ростями из отверстий или насадок промывной системы, разбивают и раз мельчают осевшие загрязнения, облегчая удаление их из фильтра. Разбитый верхний промывной филь1])ующий слой в начале промывки снизу уже не поднимается вверх монолитным пластом, а взвешивается отдельными зерна ми в потоке промывной воды.
,
При вращающейся системе поверхностной промывки расходуется зна чительно меньшее количество промывной воды, чем при стационарной с одинаковым качеством отмывки фильтрующего слоя. Кроме того, д;1я изготовления вращающейся системы требуется значительно меньше 1])уб. Однако вращающиеся системы можно использовать только д;1я круглых и квадратных фильтров с размером фильтрующей площади не более 25 м2 для филь1])оВ с цен'Гральным каналом не более 50 м2 При большей площа ди следует применять стационарную систему верхней промывки.
Общая д;1ина вращающейся трубы принимается с таким расчетом, что бы концы труб не доходили до стенок фильтра на 200-250 мм. На каждом плече вращающейся 1])убы располагаются насадки таким образом, чтобы при вращении труб струи воды, выходящие из насадок на одном плече Ч'У бы, приходились между струями, выходящими из насадок другой трубы. Расстояние между соседними насадками принимается 200-250 мм.
При проектировании вращающейся системы для верхней промывки следует принимать следующие показатели: интенсивность промывки
) ,
0,5-0,75 л/(с·м2 скорость движения воды в подводящих трубах 2,5-3 м/с,
напор в подводящем стояке 0,4-0,5 МПа.
Стационарная система верхней промывки состоит из подводящих тру бопроводов и ряда дырчатых 1])уб, прокладываемых на расстоянии 6-8 см над поверхностью фильтрующей загрузки.
При проектировании стационарной системы следует принимать: ин тенсивность ,..1ромывки 3-4 л/(с-м2), скорость движения воды в подводящих трубах 25 м/с, скорость выхода воды из отверстий 8-10 м/с, расстояние между дырчатыми трубами 0,6--1 м, расстояние между отверстиями 8-10 см, напор в подводящем трубопроводе 0,3-0,4 МПа.
Продолжительность промывки 5-8 мин, из них 2-3 мин до проведения нижней промывки.
Недостатком большинства известных способов промывки скорых фильтров является гидравлическая сортировка зерен заrру·зки. В Одесском инженерно-строительном институте предложен принципиально новый спо-
соб промывки зернистых фильтров. Суть его состоит в чередовании 110 площади фильтра зон с различной интенсивностью промывки. Это позволя ет значительно снизить степень гидравлической классификации зерен за грузки.
Средняя интенсивность чередующейся промывки принимается такой же,
) ,
как и в обычных скорых фильтрах 14-15 л/(с·м 2
а соотношение расходов
в соседних зонах составляет от 1:1,5 до 1 :3. В таких условиях обеспечивает ся процесс перемешивания и практически полное исключение гидравличе ской классификации фильтрующего слоя. Это дает возможность повысить производительность скорых фильтров на 30-50 %.
) .
В производственных условиях для организации чередующейся про мывки следует реконструировать дренаж: при трубчатом щелевом дрена же монтируют дрены с большими и меньшими плошадями щелей, при пористом дренаже на выходе в дреновые каналы устанавливают патрубки большого и малого сопротивления, в колпачковом дренаже изменяют ко личество на единицу площади. Промывка производится при обычной ин тенсивности, а последние 2-3 мин загрузка промывается с интенсивно стью 10-13 л/(с- м 2 Для решения задачи увеличения грязеемкости фильтров предлагается оборудовать существующие фильтры конусообразными вставками 4, рас полагаемыми в верхних слоях загрузки 8и закрепленными на раме 7 (рис. 1.37). Рама 7 соединена штангами 6 с вертикальными шпинделями / и колонками 2, предназначенными для ее подъема и опускания.  7 64Рис. 1.37 Конструкция фильтра 8 с косообразными вставками: / вы
9
движной шпиндель; 2 - колонка; 3 - же лоба для отвода промывной воды; 4 конусообразные вставки; 5 - электропри- /0 вод; 6 - штанги; 7 - рама; 8 - СЛОЙ зерни СТОЙ загрузки; 9 - гравийные поддержи вающие слои; 10 - трубчатая дренажная система Фильтр с конусообразными вставками работает следующим образом. Исходная вода фильтруется через слой загрузки 8 сверху вниз до достиже ния установленных потерь напора. Затем поднимается рама 7 вместе с ко нусообразными вставками 4 на 100-150 мм. Через образовавшиеся воронки
основная часть очищаемой воды поступает в средние малозаrрязненные слои загрузки, где продолжается процесс задержания загрязнений. Учиты вая их небольшое сопротивление и возможности проскока взвеси в фильт рах из-за повышенной скорости фильтрования, одновременно с поднимае мой рамой 7 и конусообразными вставками 4 прикрывается задвижка на трубе отвода фильтрата. Часть исходной воды будет по-прежнему фильтро ваться через загрязненные верхние слои загрузки, где дополнительно за держится некоторое количество загрязнений.
После повторного достижения установленных потерь напора или про
скока взвеси в фильтрат предлагаемый фильтр выключается на промывку аналогично существующему. В конце промывки рама 7 вместе с конусообразными вставками 4 возвращается на исходное положение.
Грязеемкость фильтров с конусными вставками возрастает в среднем в
I,7-l,9 раза по сравнению с обычными фильтрами.
Новые виды дренажей в скорых фw,ьтрах
Полимербетонные_.дренажи могут быть использованы как при строительст ве новых, так и при реконструкции действующих фильтров. Они могут применяться при водяной и водовоздушной промывке.
Полимербетонные дренажи имеют следующие преимущества перед наиболее распространенными трубчатыми дренажами с поддерживающими слоями гравия: отпадает необходимость применения гравийных слоев; уменьшается трудоемкость строительно-монтажных работ; сокращается металлоемкость; повышается надежность работы фильтров; загрузка фильтров может быть полностью механизирована; увеличивается высота фильтрующей загрузки без увеличения высоты фильтра.
Разработано несколько конструкций дренажей из пористого полимербе- тона:
лоткового типа,
дырчатый железобетонный, патрубковый,
«сэндвич».
Дренажи лоткового типа состоят из бетонных опорных стенок, перекры тых сверху пористыми плитами, на которых располагается фильтрующая загрузка любого вида.
Дырчатый дренаж изготавливается из железобетонных плит, отверстия которых заполнены пористым полимербетоном (рис. 1.38). Диаметры от верстий и их шаг определяются гидравлическим расчетом из условия взве шивания загрузки, отсутствия «мертвых» зон между отверстием и заданной степени равномерности поля скорости промывной воды. Сверху rmиты по крыты тонким слоем полимербетона, что улучшает равномерность промыв-
ки и сбора фильтрата. Этот дренаж в 1,5-2,5 раза уменьшает расход эпок сидной смолы, поскольку функцию несущей консl])укции выполняет желе зобетонная плита. Уменьшается число плит и опор, что повышает индуст риальность монтажа. Однако в данном случае необходамо обеспечить на дежное крепление плит ко дну фильтра, рассчитанное на нагрузку при промывке фильтров. Описанные выше конструкции применяют, как прави ло, при реконструкции открытых скорых фильтров.
Рис. 1.38. Дренажная плита: / - железобетонная плита; 2 - отверстия, заполненные поли мербетоном; 3 - слоА полимербетона;4 - опора плиты
Патрубковый дренаж и «сэндвич» рекомендуют для напорных фильт ров. Несущей конструкцией в них является металлический лист с отвер стиями, к которым приварены паl])убки, заполненные полимербетоном.
}(оJiструкция «сэндвич» отличается тем, что в листе высверливаются отвер стия, размеры которых обеспечивают необходимое гидравлическое сопро тивление. Слой пористого полимербетона, укладываемый сверху, выполня ет в основном функцию экрана, не допускающего проникновения мелких частиц загрузки в поддон.
Полимербетонные дренажи начали применяться с 1975 r. и установлены
на фильтровальных сооружениях в городах Уфе, Калининграде, Ставропо ле, Красногорске, Одессе, Симферополе и др.
Наряду с распределительными предложено использовать и отводные системы из полимербетона в двух модификациях: пористая стенка и порис тые трубы. В первом варианте вдоль сборного канала фильтра монтируется наклоненная внутрь фильтра двухслойная пористая стенка. Пористые тру бы монтируются вместо желобов над загрузкой. Использование этих труб позволяет расширить область применения водо-воздушной промывки. Ее можно использовать и для леrкИ?{ фильтрующих материалов (керамзит, ан трацит и т.п.), поскольку их вынос практически исключен. Кроме того, предлагаемые конструкции позволяют устранить грязевые скопления на поверхности и пов'Ь1сить полезную производительность на 8-10 %.
Хорошо зарекомендовала себя на практике конструкция дренажных сис тем «щелевая лента». Лента выполняется из нержавеющей стали, которая вставляется в пазы полиэтиленовой трубы по всей д;1ине и крепится хому тами через 300 мм.
Возможна безтрубная технология: ложное дно, каналы.
Ширина щелей 0,05-2 мм, д;1ина щели 1О мм, площадь щелей от площа ди фильтра 0,25-3 %.
Главное достоинство этой конструкции состоит в надежности: до 50 лет безремонтной работы с тем же качеством фильтрации, как и в первый год работы,за счет узкой щели и конструктивных особенностей, не требуется поддерживающего слоя, не происходит обрастания отложениями кальция.
Схема очистки воды с применением данной конструкции работает в го роде Ижевске с 1988 r. Переоборудованы уже свыше 40 фильтров в Ниж нем _Новгороде, Волгограде, Ростове-на-Дону, Новосибирске и ряде малых городов.
Находят применение и дренажные системы «Полидеф», созданные на базе полиэтиленовых перфорированных труб, покрытых защитно фильтрующим слоем (рис. 1.39). Системы «Полидеф» могут использоваться в качестве сборных систем в фильтрах водоподготовки.
В данных дренажных системах следующие параметры: наружный диа метр 125-175 мм, длина элементов 1000-2000 мм, пористость 80-200 мкм, скважность каркаса 0,3---0,45 %. Максимально допустимый напор в систе ме 4-5 мм вод. ст., минимальный задерживающий диаметр-эквивалент песка 0,3 мм.
 Каркас 11ерфорирона1111ый труfiчатый Вииораспре1)елитель11ые
и виrJос6ор11ые отнерстw, с зе111,·о
]ащит110-1/п,1лы11рующий ело·
Рис. 1.39. Дренажная система «Полидеф»
Отличительными чертами и достоинствами систем «Полидеф» являются отказ от поддерживающих слоев, отсутствие центров кристаллизации, вы сокая прочность и долговечность, химическая стойкость выше стойкости аналогичных систем на 20-25 %.
Обеззараживание природных вод
В практике водоподготовки в настоящее время для окисления примесей воды и ее обеззараживания повсеместно используется жидкий хлор. Одним из альтернативных методов обеззараживания является использование гипо хлорита натрия. Эта технология надежна и проста в эксплуатации, не тре бует существенных конструктивных изменений. Она может быть примене на как на небольших, так и на крупных водоочистных станциях.
Разработанная технология в АО <Водоканал» города Кемерово (рис. 1.40) позволяет улучшить экологическую ситуацию населенного пункта ввиду исключения запасов хлора в нем, повысить экологическую и гигиеническую безопасность производства; повысить стабильность и ка чество воды; снизить коррозию оборудования и трубопроводов в 10-20 раз.
Обеззараживание путем применения гипохлорита натрия допускается на станциях водоподготовки с расходом хлора до 50 кг/сут.
Особенностью применяемых ранее электролизеров типа ЭН являлось то, что зто были аппараты циклического действия с длительностью одного цикла 0,75-6 'I, 'ПО вызывало определенные неудобства в эксплуатации. В связи с осуществлением в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» меро приятий по сокращению объектов, использующих жидкий хлор, разработа ны, изготовлены и внедрены электролизеры для получения гипохлорита натрия НПК < Эколог». Их особенностью является непрерывность процесса электролиза. Основные технические характеристики электролизеров НПК
«Эколог» типа АОХ-2 приведены в табл. 1.7.
 6
7
Рис. J.40. Технологическая схема применения гипохлорита натрия: / - приемная ем кость; 2 - насос; 3 - баки хранилища; 4 - расходный бак; 5 - дозаторы; 6, 7 - подача гипохло рита натрия 11а первичное и вторичное хлорирование
Таблица 1.7
Тип электролизера
|
Производитель- ность по актив- ному хлору,
. _кr/ч
|
Мощность бло- ка питания, кВт
|
Объем элекqю- лизера, л
|
Раствор солевого раствора, л/ч
|
АОХ-2-1
|
0,5-0,7
|
6
|
35
|
90
|
АОХ-2-2
|
1-1,5
|
12
|
50
|
200
|
АОХ-2-\М
|
6--8
|
24
|
80
|
1000
|
AOX-2-lM
|
16
|
60
|
150
|
2000
|
Расход электроэнергии составляет 6-8 кВт-ч на 1 кг активного хлора, в аппаратах марки ЭН 7-14 кВт-ч.
По существующим нормативным данным обеззараживание воды с помо
щью бактерицидного излучения следует применять для подземных вод при условии постоянного выполнения требований ГОСТ 2874-82 по физико химическим показателям. Однако широко поставленные исследования, про водимые с конца 70-х годов за рубежом и в России, появление нового обору дования, отвечающего современным требованиям, выяви.ли, что метод УФ обеззараживания может успешно применяться в условиях эксплуатации средних и крупных очистных сооружений хозяйственно-питьевой воды из поверхностных источников водоснабжения взамен первичного хлорирования. Действующие станции очистки воды могут быть оснащены современ ным УФ-оборудованием без изменения технологических процессов под готовки питьевой воды, без длительных перерывов в работе станции и снижения расхода обрабатываемой воды. При удовлетворительном ка честве поверхностной воды по специфическим органическим показателям образование хлорорганических соединений в процессе водоочистки мо жет быть исключено при полной или частичной замене первичного хло
рирования на УФ-обработку, что принципиально и проще озонирования.
Опыт применения ультрафиолета в мировой практике показывает, что если в установке обеспечивается облучение не ниже определенного зна чения, то при этом гарантируется устойчивый эффект обеззараживания. Минимальная доза облучения, согласно международным требованиям, должна быть не менее 16 мДж/см 2 Необходимость слежения в современ ных УФ-установках только за электрическими параметрами позволяет легко автоматизировать процесс контроля за дозой облучения и обеспе чить отклик на ее снижение ниже удовлетворительного «худшего)) преде ла. Автоматизация возможна от вывода световой и звуковой сигнализации на центральный пульт управления диспетчера до автоматического вклю-• чения и выключения исполнительных секций обеззараживания и пере крытия потока воды.
В настоящее время в России в НПО ЛИТ выпускаются установки УДВ, в которых используются новейшие высокоэффективные холодные бактери цидные лампы со сроком службы не менее одного года. Эти лампы способ ны создавать минимальную дозу облучения >16 мДж/см 2
Некоторые характеристики установок УДВ для обеззараживания питье вой воды приведены в табл. 1.8.
Таблица 1.8
Наименование Производительность, Элекrропотребление,
не более, м3/ч не более, кВт-ч
Вода артезианская, ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»
УДВ-5/1
|
5
|
1
|
УДВ-10/2
|
10
|
0,2
|
УДВ-50/7
|
50
|
0,6
|
УДВ-100/14
|
100
|
1,2
|
УДВ-150/21
|
150
|
1,8
|
УДВ-1000/144
|
1000
|
14,0
|
Вода поверхностная
 УДВ-1000/288 1000 1 26,О
По оценке зарубежных специалистов стоимость УФ-обеззараживания природных и сточных вод ниже стоимости хлорирования и озонирования. Замена хлора на УФ-излучение на действующих станциях возможна на базе имеющихся производственных площадей.
Реконструкция водонапорных башен и резервуаров
Емкость резервуаров в системах водоснабжения в зависимости от назначе ния должна включать регулирующий, пожарный, аварийный и контактный объемы воды.
Для общей вместимости резервуаров, зачастую, главным является регу лирующий объем, который определяется на основании графиков поступле ния и отбора воды. При отсутствии графиков объем должен определяться по формуле
[
= - 1-к.{К t)(кК :)к.,- s1 _], (1.38)
где Qсут inвx - расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут;
Кн - отношение ма!'<симальной часовой подачи воды в регулирующую ем
кость при станциях водоподготовки, насосных станциях или в сеть водо провода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления; Кч - коэффициент часовой неравномер
ности отбора воды из регулирующей емкости или сети водопровода с регу лирующей емкостью, определяемый как отношение максимального часово го отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотреб ления.
При обосновании в емкостях допускается предусматривать объем воды для регулирования суточной неравномерности водопотребления. Поскольку в последнее время на насосных станциях начали применяться насосы с ре гулируемым электроприводом, то становится возможным практически
сблизить графики водоподачи и водопотребления. Различие между Кн и Кч будет определяться только точностью поддержания регулируемого параметра постоянным (расход, напор, уровень). При Кн ,., Кч рассчиты
ваемая величина регулирующего объема станет очень малой.
Величина суммарного объема всех емкостей в системе подачи и распре деления воды, предназначенного для регулирования суточной неравномер ности водопотребления, Wсут, м3, определяется на основании технико экономических расчетов, при которых определяются суммы капитальных затрат на регулирующие емкости и очистные сооружения при различных значениях коэффициента т, вычисленного по формуле
m=ксу-т.ос ,
Ксут
(1.39)
где Ксут.ос - расчетный максимальный коэффициент суточной неравномер ности работ очистных сооружений ( Ксут.ос К сут); Ксут - максимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления. Величина регулирующего объема емкостей, Wсут, предназначенных для регулирования суточной неравномерности в долях величины среднего за год суточного расхода воды, определяется в зависимости от значения ко эффициентов т и Ксут по табл. 1.9. Таблица 1.9
т
|
1
|
0,99
|
0,98
|
0,97
|
0,96
|
0,95
|
0,94
|
0,93
|
0,92
|
0,915
|
Wcyr(npи
Ксvт 1,4)
|
о
|
0,044
|
0,025
|
0,037
|
0,056
|
0,088
|
0,142
|
0,275
|
0,63
|
1
|
W0 ут (nри
К,vт> 1,4)
|
о
|
0,005
|
0,022
|
0,049
|
0,083
|
0,137
|
0,198
|
0,269
|
0,352
|
0,397
| Необходимость строительства и объем новых емкостей в системе пода чи и распределения воды (ПРВ) определяется по разности между суммой Wсут и Wч и существующими в системе объемами дr1я регулирования су- точной и часовой неравномерности. При определении существующего объ ема регулирования следует использовать данные о колебаниях объемов су ществующих емкостей в разные сутки (по данным эксплуатационных орга низаций). При отсутствии таких данных допускается принимать следующее распределение суммарного объема всех емкостей между объемами различ ного назначения,%, Wсуш w. =40-50; Wcyт=l0-15; Wu =40-50, где Wав - объем емкостей дr1я хранения аварийного и противопожарного запа сов воды. При определении Wсут должны быть учтены объемы всех емкостей в системе, в том числе и емкости на промышленных предприятиях, исполь зуемых Д11Я регулирования неравномерности водоподачи в системе ПРВ. В соответствии с требованиями ГОСТ Р22.6.01-95, все резервуары пить евой воды должны быть оборудованы устройствами дr1я отбора воды в пе редвижную тару. Расстояние между пунктами раздачи воды в передвижную тару должно быть не более 1,5 км. Отбор воды осуществляется из отводя щего трубопровода в колодцах. К колодцам должен быть организован подъезд размером не менее 12х 12 м дr1я автонасоса с цистерной.
Дпя обеспечения необходимого контакта воды с вводимыми в нее реа гентами, полного обмена воды по всему объему и исключения образования застойных мест резервуары питьевой воды должны быть оборудованы сис темой внутренних перегородок, обеспечивающих последовательное движе ние воды по резервуару от подачи к разбору.
Контрольные вопросы
Какие положительные и отрицательные стороны имеет реконструкция систем водоснабжения и водоотведения?
Почему возникает необходимость в реконструкции систем водоснабжения и водоотведения?
Как изменяется водоотдача артезианских скважин во время их эксплуатации?
Почему качество воды в скважине может ухудшатЬся?
Расскажите о методах диагностики и обследования скважин.
Назовите приемы восстановления дебита скважин.
Какие два направления реконструкции водозаборных сооружений из откры тых источников вы запомнили?
Назовите приемы сохранения и увеличения производительности насосных аг- регатов в насосных станциях I и II подъемов.
В чем состоят преимущества использования поrружных насосов?
Что дает применение насосов с регулируемым приводом?
Назовите комплекс проблем, возникающих при реконструкции водопровод- ных сетей и водоводов.
С какой целью выполняется манометрическая съемка водопроводной сети?
Как можно повысить пропускную способность водоводов?
Назовите приемы восстановления пропускной способности трубопроводов.
В чем суть применения новых технолоmческих схем очистки природных вод?
Какие приемы интенсификации процесса коагуляции природных вод вы за помнили?
Опишите новые конструкции смесителей и камер хлопьеобразования.
Каковы основные направления юrrенсификации работ сооружений для ос ветления природной воды?
Охарактеризуйте современные методы обеззараживания питьевой и очищен· ной СТОЧНОЙ ВОДЫ.
|
Скачать 1.17 Mb.