С. С. Душкин, Г. И. Благодарная
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
ТЕМА 8. Производственный контроль за работой очистных сооружений водопровода и повышение ее эффективности 8.1. Подготовка воды на сооружениях На водоподготовительных станциях любого назначения нeoбходимо пре- дусматривать установку приборов с целью контроля: расхода воды, поступающей на станцию; обработанной и чистой, подаваемой в резервуары; поступающей на каждое водоочистное сооружение (отстойники, осветлители со взвешенным слоем, фильтры и КО, катионитовые и аниони- товые фильтры и т. п.); поступающей на промывку фильтров; подаваемой в сеть водопотребителей (насосной станцией II подъема); подаваемой на соб- ственные нужды станции (от трубопровода насосной станции II подъема); 95 уровня воды в отстойниках, фильтрах, а также в резервуарах чистой воды, промывных баках, peaгeнтныx баках; потерь напора в фильтрах и отдельных участках трубопроводов; давлений на всасывающих и напорных линиях; автоматического дозирования вводимых в воду peaгeнтов; качества воды, поступающей на станцию, обработанной после сооружений, подаваемой потребителям. Производственный контроль может быть местным и централизованным. Он должен обеспечивать нормальный ход технологичеcкoгo процесса и своевременно оповещать об изменениях качества исходной и обработанной воды. Контроль осуществляется круглосуточно и разделяется: на гидравлический, предусматриваю- щий наблюдение за уровнем воды в смесителе, камере хлопьеобразования, отстой- никах, фильтрах, контактных осветлителях и резервуарах, контроль за расходами воды на станции I и II подъемов; химико-бактериологический и гидробиологи- ческий, осуществляемой лабораторией водоподготовительной станции (за про- ведение анализов отвечает заведующий лабораторией станции); технологический, осуществляемый дежурным по станции под наблюдением главного инженера или начальника станции и включающий контроль за своевременной заготовкой растворов peaгeнтов, их концентрацией и подачей в сооружения станции, а также за работой всех сооружений, включая хлораторные и аммонизаторные. Перечень химико-бактериологических и гидробиологических анализов, осуществляемых в лаборатории станции, приведен в табл. 8.1. График лабора торно-производственного контроля качества воды устанавливается в зависимо- сти от местных условий. Контрольные замеры, обходы и наблюдения за работой сооружений осу- ществляются в определенные сроки, устанавливаемые эксплуатационными ин- струкциями (см. табл. 6.1). Производственный контроль необходим для под- держания нормального технологического процесса работы станции и принятия в ходе эксплуатации оперативных решений, которые, не в ущерб качественным и количественным показателям воды, дают экономический эффект. Наиболее 96 эффективными средствами снижения стоимости обработки воды на станциях являются снижение расхода ее на собственные нужды и уменьшение количест- ва peaгeнтов, используемых для обработки воды. Уменьшить расходы воды на собственные нужды можно повторным исполь- зованием при осветлении и обесцвечивании воды промывных вод после фильтров (с подачей их после отстаивания на смесители или на повторную промывку фильт- ров). Вопрос повторного использования промывных вод должен решаться одно- временно с утилизацией осадка, образующегося в отстойных резервуарах, отстой- никах и осветлителях: промывкой фильтров с использованием воздушной продувки фильтрующей загрузки, что позволяет снизить интенсивность подачи промывной воды и улучшить условия отделения шлама от загрузки; использованием для взрыхления ионитовых фильтров промывных вод; применением для регенерации ионитовых фильтров I ступени в многоступенчатых установках регенерационных растворов после использования их в фильтрах II и III ступеней. Снижение расхода воды в пределах станции может быть достигнуто: по- стоянным контролем за состоянием арматуры (ликвидация протечек в саль- никах); систематическим наблюдением за бетонными стенками резервуаров, отстойников и фильтров (и немедленным принятием мер при малейшем нару- шении целостности стенок); контролем за напорными линиями в пределах стан- ции и ликвидацией возможных утечек в кратчайшие сроки; исключением пере- ливов воды в сооружениях (в открытых смесителях или др.). Расходы peaгeнтов на станциях можно снизить путем точной дозировки их в полном соответствии с качеством поступающей на очистку воды или исполь- зованием прерывистого коагулирования при осветлении и обесцвечивании воды. В ходе эксплуатации водопроводных очистных сооружений нередко воз- никает необходимость в повышении производительности станции при сохране- нии неизменными размеров станций и сооружений. Накопленный опыт позво- ляет дать рекомендации по повышению эффективности работы отдельных со- оружений и устройств. 97 Таблица 8.1 – Ориентировочный график лабораторно-производственного контроля качества воды Наименова- ние проб воды Место отбора проб Периодичность отбора проб Определяемые показатели Состав исполнителей 1 2 3 4 5 Перед смесителем 1 раз в 2 ч Прозрачность (мутность), цветность, щелочность Сменный лаборант 1 раз в смену Температура, запах, привкус Сменный лаборант 1 раз в сутки Окисляемость, аммиачный азот, нитраты, нитри- ты, общее железо, pH, хлориды, общее число бак- терий, коли-титр. Старший лаборант 1 раз в месяц Окись кальция, общая жесткость, сульфаты, серо- водород, свободная и агрессивная углекислота, свинец, фосфаты, йод, фенол, растворенный ки- слород, окись магния, фтор, кремний, БПК, мар- ганец, калий и натрий, медь, цинк, сухой остаток, взвешенные вещества, мышьяк, ароматические углеводороды, нефтепродукты. Старший лаборант и частично заведующий лабораторией (при выполнении наиболее сложных анализов). 1 раз в месяц и чаще (в зависимо- сти от изменения состава воды) Пробные коагулянты и хлорирование Сменный и старший лаборанты. Исходная вода По особому плану Радиологический анализ Сменный и старший лаборанты. Коагулирован- ная вода В конце смесителя Через 1-2 ч при постоянных дозах реагента и через 0,5-1 ч при изме- нениях доз Щелочность, pH, остаточный хлор Сменный лаборант На выходе из ос- ветлителя 2 раза в смену Прозрачность (мутность), цветность, щелочность Сменный лаборант Осветленная вода Общий коллектор осветленной воды 1 раз в смену Прозрачность (мутность), цветность Сменный и старший лаборанты. 98 Продолжение таблицы 7.12 1 2 3 4 5 Осветленная вода Общий коллектор осветленной воды 1 раз в сутки Запах, щелочность, pH, коли-титр, общее количе- ство бактерий, остаточный хлор. Сменный и старший лаборан- ты После каждого фильтра и в общем коллекторе Через каждые 4 ч и чаще по мере ухудшения каче- ства воды или из- менения доз реа- гентов Прозрачность (мутность), цветность, остаточный хлор, запах. Сменный лаборант Профильтро- ванная вода 1 раз в смену Окисляемость, общее число бактерий, коли-титр Старший лаборант После резервуара чистой воды Через 1 ч Остаточный хлор Сменный лаборант Через 2 ч Прозрачность, цветность, щелочность, запах, привкус Сменный лаборант 1 раз в смену Температура Сменный лаборант 1 раз в сутки Общее железо, pH, окисляемость, общий счет бактерий, коли-титр, хлориды, аммиачный азот, нитраты, нитриты Старший лаборант 1 раз в месяц Окись кальция, сульфаты, свинец, фосфаты, рас- творенный кислород, окись магния, фтор, крем- ний, БПК, калий и натрий, медь, цинк, мышьяк, углекислота, сухой остаток. Старший лаборант Очищенная вода По особому плану Радиологический анализ старший лаборант Примечание: 1. Пробы на остаточный хлор в смесителе и после фильтров берутся после предварительного хлорирования. 2. Анализ поступающих на станцию реагентов и контроль над приготовлением и дозировкой их растворов включается в ориентировочный график самостоятельным пунктом. 99 8.2. Приготовление растворов и режимы коагуляции Основными факторами, влияющими на время приготовления растворов коагулянта, являются высокая температура растворителя (табл. 8.2), конструк- тивное совершенство системы перемешивания растворов и состояние раство- ряемого вещества (мелкораздробленный порошок или жидкий продукт). Интенсификация процессов коагулирования может осуществляться двумя путями: внесением в обрабатываемую воду дополнительных peaгeнтов - флоку- лянтов, окислителей, регуляторов величины рН, новых коагулирующих ве- ществ, а также применением различных вариантов электрохимической коагу- ляции; осуществлением наиболее рациональных способов введения коагулян- тов в воду - прерывистого коагулирования, концентрировaннoгo коагулирова- ния и фракционного коагулирования, рециркуляции коагулированной взвеси через зону ввода свежих порций коагулянта и совмещения коагулирования хи- мическими реагентами с физическими методами коагуляции - электрическим и магнитным полями, ультразвуком, вибрацией и т. д. Прерывистая коагуляция может проводиться как для двухступенчатых, так и для одноступенчатых схем подготовки воды. Таблица 8.2 - Растворимость реагентов Растворимость реагентов, кг/м 3 Температура воды, °С AI 2 (SO 4 ) 3 AI 2 (SO 4 ) 3 ·18 Н 2 О FeSO 4 FeSO 4 ·7 Н 2 О FeCI 3 NA 2 CO 3 N аOH N аCI Ca(OH) 2 0 321 608 156 284 744 70 420 357 1,85 10 335 650 205 374 818 125 515 358 1,76 20 364 703 265 485 919 215 1090 360 1,65 40 457 890 402 733 1100 485 1290 366 1,41 60 592 1148 485 902 - 464 1740 373 1,16 80 771 1420 - - 5250 458 - 384 0,94 100 890 1725 - - 5370 455 3470 398 0,77 Оптимальные условия прерывистой коагуляции следует определять в каж- дом конкретном случае опытным путем с учетом местных условий. Интервалы времени между включением и выключением (или снижением дозы) подачи коа- 100 гулянта, а также величина необходимых доз зависят от принятой схемы обработки, состава и свойств исходной воды. Прерывистое коагулирование может осуще- ствляться подачей peaгeнтa то в оптимальной (расчетной), то в резко уменьшенной (дефицитной) дозе или путем прекращения подачи вообще. Время чередования доз и прекращения подачи peaгeнтa может быть самым разнообразным. Если подача происходит в течение 20-40 мин, то перерыв в подаче peaгeнтa (или в подаче дефицитной дозы) может быть равен времени подачи (при наличии в системе очистки осветлителей со слоем взвешеннoгo фильтра или контактных осветлителей) или сокращен до 5-10 мин (в системах с отстойниками). Чтобы решить вопрос о целесообразности прерывистого коагулирования для одноступенчатых схем очистки воды, следует знать: при обработке цветных вод болотного происхождения, богатых органическими примесями, режим пре- рывистого кoaгyлирования эффективен лишь до цветности 40-45 град.; для реч- ных вод со значительным содержанием взвешенных веществ и легкоустрани- мой цветностью (частично минерального происхождения), что характерно для паводковых вод, границы применения прерывистого коагулирования расширя- ются до цветности 100 град.; при прерывистом коагулировании имеет место уменьшение грязевой нагрузки на КО, которая может достигать 18-35% по сравнению с режимом обычного коагулирования, а это ведет уменьшению тре- буемого количества промывной воды на 15-20%. Осуществление прерывистого коагулирования может дать экономию коа- гулянта в количестве 20-45%. Важным условием быстрого и полного растворе- ния порошкообразного коагулянта является обеспечение необходимого пере- мешивания растворителя. Для этого в практике водоподготовки в Украине при- нято подавать в растворитель воздух. Необходимый эффект может быть полу- чен, если скорость выхода воздуха из отверстий воздухораспределительной системы будет не меньше 30 м/с. При концентрированной коагуляции используется положение, что ско- рость любой реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих ве- ществ. Сущность способа заключается в том, что полная расчетная доза коагу- 101 лянта (или несколько уменьшенная) подается только в часть обрабатываемой воды (50-60% общего расхода воды). Растворение коагулянта только в части воды повышает eгo начальную концентрацию, создавая тем самым оптималь- ные условия коагуляции и ускоряя процесс хлопьеобразования. После перемешивания обработанной peaгeнтом воды с необработанной процесс протекает в среде с готовыми первичными хлопьями, которые служат центрами коагуляции. Вся среда представляет собой полидисперсную систему с искусственно сдвинутым началом хлопьеобразования. Одновременно усилива- ется и адсорбция веществ, обусловливающих цветность воды, на поверхности образующихся хлопьев. При фракционном коагулировании ввод расчетного количества коагулянта осуществляется порциями: 3/4 расчетной дозы коагулянта вводится предвари- тельно, а 1/4 - через 2-3 мин; к фракционному коагулированию относится и коа- гулирование воды различными коагулянтами в разных соотношениях. 8.3. Повышение эффективности работы сооружений Смесительные устройства. Система подачи воды и peaгeнтов в смеси- тель должна обеспечивать равномерное распределение и смешение воды с реа- гентами по всей глубине и площади смесителя за расчетное время. Не менее важным обстоятельством при смешивании их является правильный выбор то- чек ввода peaгeнтов и соблюдение необходимого разрыва между введением от- дельных peaгeнтов в разные сезоны года. Камеры хлопьеобразования. Важным условием нормальной работы камер является правильный выбор скоростей движения воды. При малых скоростях может произойти оседание образующихся хлопьев, при больших - их разруше- ние. Эффект хлопьеобразования и повышение прочности хлопьев могут быть достигнуты при введении в камеру хлопьеобразования флокулянтов. Отстойники и осветлители со слоем взвешенного фильтра.Увеличе- ние скоростей движения воды в сооружениях, а, следовательно, повышение производительности последних может быть достигнуто путем ускорения осаж- дения хлопьев в результате укрупнения и утяжеления их при введении в от- 102 стойник флокулянтов (ПАА или АКК). Образование в отстойниках плотного осадка способствует увеличению продолжительности работы сооружений без продувки. Эффективность работы отстойников и осветлителей со слоем взве- шенного фильтра может быть повышена путем введения в обрабатываемую во- ду (в смеситель или перед смесителем) вместе с коагулянтом шлама, взятого из отстойников или осветлителей. Дозы шлама зависят от местных условий и мо- гут колебаться в широких пределах (100-500 мг/л). Данный способ обработки воды может быть рекомендован для маломутных цветных вод. Скорые фильтры и контактные осветлители (КО). Интенсификация работы фильтров и КО может идти по линии увеличения грязеемкости фильт- рующей загрузки и скорости фильтрования. Повышение этих параметров воз- можно при использовании многослойных фильтров, новых материалов (обла- дающих высокой адсорбционной способностью) в качестве фильтрующих за- грузок, флокулянтов для подготовки воды, крупнозернистых загрузок, электри- ческого поля при фильтрации воды. Для устройства многослойных фильтров применяют материалы, имею- щие различные плотности. Слои фильтрующей загрузки располагают таким об- разом, чтобы верхние слои состояли из более крупных зерен меньшей плотно- сти, чем нижние. Для верхних фильтрующих слоев применяют дробленый ан- трацит и керамзит, «горелые породы», гранулы полистирола, полиэтилена и другие естественные и искусственные материалы неорганичеcкoгo и органиче- ского происхождения, а для нижних слоев - кварцевый песок, магнетит, маг- нитный железняк и др. При использовании многослойных фильтров загрязнения более равно- мерно располагаются по высоте загрузки, что при водит к увеличению грязеем- кости и продолжительности фильтроциклов. В качестве новых фильтрующих материалов (табл. 8.3), внедряемых в на- стоящее время в практику подготовки воды хозяйственно - питьевого назначе- ния, можно назвать керамзит, «гoрелые породы» и вулканический шлак. Так, например, при применении дробленого керамзита по сравнению с кварцевым 103 песком потери напора сокращаются в 2,5-3,5 раза, пористость eгo увеличивает- ся в 1,85-2 раза, а коэффициент формы зерен - в 1,75- 4,2 раза. Все эти данные создают более благоприятные условия для задержания загрязнений в фильт- рующей загрузке из дробленoгo керамзита и позволяют увеличивать произво- дительность фильтров в 1,8-2,3 раза, а длительность фильтроцикла - в 2,5- 3,5 раза. Таблица 8.3 - Характеристика новых фильтрующих материалов Материалы Плотность, г/см 3 Объемная масса, кг/м 3 Порис- тость, % Коэффициент формы зерна Керамзит дробленный 1,2-1,5 350-500 58-61 1,7-2,5 Керамзит недробленный l,7-I,8 700-800 45 1,29 «Горелые породы» 2,4-2,5 1500-1800 52 2,00 Вулканический шлак (Мастара) 1,7 750 64 2,2З «Горелые породы» по сравнению с кварцевым песком обладают большими пористостью (на 16-20%) и грязеемкостью (в 1,5-2 раза). При их использовании в фильтрующей загрузке на промывку фильтров требуется в 1,5-2 раза меньший расход воды, при этом продолжительность фильтроцикла увеличивается. Скорость фильтрования и продолжительность фильтроцикла зависят не только от мутности поступающей на фильтр воды и характеристик фильтрую- щей загрузки, но и от прочности образующихся хлопьев. Введение в воду фло- кулянтов утяжеляет и уплотняет хлопья загрязнений, что способствует улучше- нию процесса задержания взвеси. Глубина проникания взвеси в толщу фильтрующего слоя возрастает с увеличением диаметра eгo зерен и скорости фильтрования. Поскольку потери напора с уменьшением диаметра зерен и увеличением скорости фильтрования возрастают, в практике водоподготовки наметилась тенденция к применению более крупных зерен при одновременном увеличении высоты фильтрующего слоя, что позволяет повысить скорость фильтрования, не допуская увеличения мутности фильтрата. 104 Контрольные вопросы 1. Назначение и методика гидравлических испытаний сооружений. 2. Основные принципы организации эксплуатации очистных сооружений. 3. Организация планово-предупредительного осмотра и планово- предупредительного ремонта очистных сооружений. 4. Принципы ведения отчетности работы очистных сооружений. 5. Основные требования при эксплуатации реагентного хозяйства. 6. Правила эксплуатации смесителей. 7. Способы интенсификации процессов хлопьеобразования. 8. Пуск в работу флотационной установки, ее эксплуатация. 9. Основные принципы эксплуатации фильтров. 10. Основные правила эксплуатации установок по обеззараживанию воды хлором. 11. Суть альтернативных методов обеззараживания воды. 12. Характеристика процессов фторирования и обесфторивания воды. 13. Эксплуатация сооружений по удалению из воды железа, марганца, крем- ния. 14. Способы интенсификации коагуляции, их суть. 15. Способы снижения расхода воды на собственные нужды очистной стан- ции. 16. Основы повышения эффективности работы отстойников и осветлителей со взвешенным осадком. 17. Основы повышения эффективности работы скорых фильтров и контакт- ных осветлителей. |