Резервуары чистой воды

На водопроводных очистных сооружениях имеются три резервуара чистой воды. Два из них - емкостью по 1500 м³ и один - 2000 м³. Общий объем РЧВ - 5000 м³. РЧВ на станции имеют цилиндрическую форму с купольным перекрытием. Они заглублены на половину своей высоты и обсыпаны землей с целью теплоизоляции. В верхней части на резервуарах имеются люки, которые опломбированы, с целью соблюдения санитарно-гигиенических требований. Наружная часть перекрытия резервуаров покрыта рубероидом и заасфальтирована. В резервуарах обеспечены циркуляция и обмен всей воды в течение пяти суток. Полная емкость каждого резервуара разделяется на регулирующую (из которой вода идет на город) и запасную - пожарную. Воду из которых могут забирать только пожарные насосы.

Резервуары чистой воды оборудованы вентиляционными трубами, снабженными сетками. Резервуары оборудуют подводящими, отводящими, переливными и спускными трубами, защищая их от замерзания воды в них. Для регулирования подачи воды в резервуар установлено автоматическое устройство. Уровень воды измеряется специальным уровнеметром на расстоянии. Контроль за содержанием активного хлора производится ежедневно в лаборатории. Пробу воды титруют азотно-кислым серебром при добавлении 1 мл K₂CrO₄.

Рис. 5

Скорые фильтры

Фильтрование - один из методов осветления воды - отделение твердых частиц от жидкости. При этом из раствора могут быть выделены не только диспергированные частицы, но и коллоиды. При фильтровании жидкость, содержащая примеси, пропускается через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. Это осуществляется на фильтрах. На водопроводных очистных сооружениях установлены 12 скорых фильтров размерами: 5,5*4,25 = 23,4 м² (старых - 4 шт.) и 5,95*4,2 = 25,0 м² (новых фильтров - 8 штук).

Общая площадь фильтров 92 м2.

Скорость фильтрации 6 м/с.

Высота слоя воды над поверхностью загрузки при фильтровании 2 м.

Фильтрующий слой состоит из отсортированного речного песка (кварцевого) + цеолит. Крупность загрузки не определена. При фильтровании протекает процесс сорбции агрегативно неустойчивых примесей воды на поверхности зерен фильтрующего слоя. Глубина проникания загрязнений в толщу фильтрующего слоя тем больше, чем больше скорость фильтрования, крупнее зерна фильтрующего слоя и чем меньше размеры частиц взвеси, задерживаемых фильтрами.

Важным элементом фильтра, обеспечивающим успех работы сооружения, является распределительная система.

Она собирает и отводит профильтрованную воду без выноса зерен фильтрующего или поддерживающего слоев, а при промывке равномерно распределять воду по площади фильтра.

На водопроводных очистных сооружениях распределительная система большого сопротивления. На дне фильтра уложена труба d = 400 мм, от которой в обе стороны отходят лучи «ПОЛИДЕФ».

При фильтровании быстро происходит загрязнение фильтра, за счет чего идет уменьшение скорости фильтрования и ухудшение качества фильтра.

Промывку фильтра производят 2 раз в сутки, т.е. через 12 часов, а в паводок, когда вода наиболее загрязнена, промывку осуществляют через каждые 6-8 часов.

Рис. 6

Промывают скорые фильтры чистой профильтрованной водой, подаваемой под напором в распределительную систему. Промывная вода, двигаясь с большой скоростью и значительным гидродинамическим давлением через фильтрующий материал снизу вверх, расширяет и взвешивает его. Зерна расширившейся загрузки, хаотично двигаясь, ударяются друг от друга, налипшие загрязнения оттираются и попадают в промывную воду. Промывная вода вместе с загрязнениями переливается через кромки сборных желобов и отводится в водосток. Желоба выполнены из стали. Одной из трудностей эксплуатации является быстрый выход из строя желобов. Металлические желоба ржавеют, за счет чего дно и края становятся неровными. Происходит неравномерная подача воды, приводящая к размыву загрузки.

На всех трубопроводах фильтра установлены автоматизированный задвижки диаметром 350 и 400 мм. Пульты управления ими находятся возле каждого фильтра.

На водопроводных очистных сооружениях производится постоянный контроль за качеством фильтра. Контроль осуществляется путем химических анализов в лаборатории. Пробы берутся через каждые три часа, а если вода наиболее загрязнена - через каждый час. На станции есть специальный баки для хранения промывной воды. Их общая емкость 200 м³. Эти баки заполняются водой в течении 30 мин. Вода на фильтр подается двумя центробежными насосами.

На водопроводных очистных сооружениях осуществляется повторное использование промывной воды. Для этого предусмотрен оборотный резервуар, емкостью 200 м³. При промывке, которая длится около 15 мин, грязная вода 2-мя фекальными насосами перекачивается в оборотный резервуар, откуда она перекачивается в смеситель. Удаление осадка производится путем промывки.

Для улучшения работы фильтров на станции произведена реконструкция с заменой распределительного коллектора, фильтрующего материала (кварцевого песка) + ОДМ и дренажно-распределительной систем

Общие сведения

Дренажные фильтры «ПОЛИДЕФ» предназначены для устройства сборно -распределительных систем в напорных и безнапорных фильтрах на станциях водоподготовки и сооружениях до очистки сточных вод, а так же для устройства дренажей на иловых и шламовых площадках.

Прочная, жесткая конструкция фильтра получена за счет применения в качестве несущего каркаса перфорированной полимерной трубы. Фильтрующий слой нанесен методом пневмоэкструзии в виде пористого волокнистого материала с размерами пор 150…300 мкм. Исполнение дренажных фильтров «ПОЛИДЕФ» полностью полимерное.

Материалы, применяемые для изготовления фильтров, разрешены Минздравом РФ для использования хозяйственно-питьевом водоснабжении.

Таблица 3 Основные характеристики и технические данные дренажных фильтров

Преимущества дренажных фильтров.

Вся продукция отличается высоким качеством изготовления в соответствии с самой передовой технологией.

Ш Высокая прочность и долговечность.

Ш Химическая стойкость.

Ш Простота монтажа и демонтажа.

Ш Равномерное распределение воздуха или воды.

Ш Минимальные потери напора в системе.

Ш Восстановление диспергирующего слоя.

Ш Устойчивость к гидро - и аэродинамическим ударам.

Ш Контроль качества и испытания.

Производственная и научная деятельность фирмы осуществляется на базе собственных разработок и изобретений. Все производимое оборудование запатентовано и сертифицировано. На все проводимые работы имеются лицензии.

2.3 Химические и физические процессы, происходящие при очистке воды

В процессе осветления воды происходит коагуляция примесей воды - это процесс укрупнения мельчайших коллоидных и дисперсионных частиц вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения. Коагуляция завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов - хлопьев и отделением их от жидкой среды.

Частицы примесей природной воды при столкновении друг с другом или с частицами контактной массы обычно отталкиваются, так как они обладают определенной агрегативной устойчивостью. Она обусловлена электростатическими силами отталкивания, определяемыми наличием вокруг частиц двойного электролитического слоя, состоящего из противоположно заряженных ионов. Чтобы вызвать коагуляцию примесей воды, к ней добавляют химические реагенты - коагулянты - соли алюминия или железа. При введении в обрабатываемую воду сернокислотного алюминия происходит диссоциация его молекул:

Образовавшиеся ионы алюминия частично адсорбируются коллоидными и взвешенными частицами, а частично гидролизуется с образованием гидроокиси алюминия. В первом случае нарушается агрегативная устойчивость примесей воды, происходит их взаимное слипание при контакте друг с другом или с частицами контактной массы. Во втором случае формируются хлопья гидроокиси алюминия, на поверхности которых сорбируются дисперсные и коллоидные вещества (примеси). Отдельные хлопья при контакте укрупняются, а затем выпадают в осадок ила, задерживаются в толще фильтрующей загрузки.

Процесс коагуляции в значительной степени зависит от следующих факторов: правильного выбора дозы коагулянта, концентрации водородных ионов в воде, щелочности и температуры воды, условий перемешивания (в КХО), быстроты смешивания коагулянта с водой и содержания в воде естественных взвесей.

Для улучшения процесса коагуляции в воду могут вводиться флокулянты - химические вещества, способствующие образованию крупных флокул. В качестве флокулянтов используется полиакриламид или активированная кремневая кислота.

Действие полиакриламида на укрупнение хлопьев объясняется следующим: он представляет собой полимер амида и солей акриловой кислоты:

При диссоциации в водном растворе в цепочке полимера могут образовываться отрицательно заряженные группы R-COO. Положительные группы получаются в результате гидротации амидов с образованием . В воде, содержащей коллоидные загрязнения, их частицы собираются молекулами полиакриламида. При этом частицы загрязнений оказываются связанными цепочками полимера.

Это приводит к образованию крупных быстроосаждающихся хлопьев - флоккул. Но для образования хлопьев необходимо чтобы молекулы ПАА и взвешенные частицы сближались настолько, чтобы начали действовать силы молекулярного притяжения. Для этого необходимо вводить флокулянт в воду после введения коагулянта.

Для обеззараживания воды применяют хлорирование. Под действием хлора большинство бактерий погибает в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток. Хлорирование является также хорошим средством борьбы с развитием в воде мельчайших водорослей.

При хлорировании в результате гидролиза хлора образуется хлорноватистая и соляная кислоты.

Хлорноватистая кислота HOCl - соединение не стойкое, диссоциирующее с образованием гипохлоритного иона OCl- . При этом окислительное действие оказывают как хлорноватистые кислота, так и гипохлоритный ион.

2.4 Рекомендации по организации работы очистных сооружений

Оксихлориды алюминия во многих странах мира уже давно применяются для очистки природных и сточных вод. В 1935 году опубликована первая работа, в которой предложено проводить флокуляцию загрязненного сахарного раствора с помощью оксихлорида алюминия.

Интенсивные работы по получения и применению ОХА для очистки природных вод проводятся в Японии, Италии, Франции, Англии и других странах. Уже впервые работы по получению ОХА в качестве коагулянтов в нашей стране показали целесообразность его производства и применения.

Физико-химические свойства водных растворов хлорида и оксихлоридов алюминия

С увеличением содержания соли плотность, вязкость и кислотность растворов увеличивается. Вязкость в растворах хлорида алюминия заметно выше, чем в растворах оксихлоридов. Это свидетельствует о том, что в растворах АlCl3 имеет место комплексообразование. Максимум электропроводности по мере увеличения основности оксихлорида сдвигается в область более концентрированных растворов.

В растворах ОХА, где кислотность среды заметно ниже, вклад ионного механизма в перенос тока возрастает с увеличением основности оксихлорида. А поскольку электропроводность зависит от концентрации ионов, ответственных за перенос тока, повышение концентрации оксихлорида способствует увеличению электропроводности.

По данным Танабе, состав основного хлорида, полученного различными методами, отвечает по формуле Аl2+n (ОН)3n Cl3. В зависимости от способа получения этих соединений изменяется скорость нейтрализации их соляной кислотой, что указывает на различное содержание ОН ^- в комплексных ионах, находящихся в равновесии в растворе.

Этим же автором изучался состав растворов основного хлорида алюминия с помощью электрофореза на бумаге. Исследованиям подвергались оксихлориды общей формулы Аl2+n (ОН)3n Cl3 в присутствии буферных растворов с рН 3--7. Путь перемещения ионов уменьшается с ростом рН. При рН >5 он растет с увеличением, а при рН < 5 с уменьшением основности (n). Конденсация гидроксоалюминиевых ионов солевыми мостиками, измеренная по скорости нейтрализации растворов действием 0,1N HCl, зависит как от температуры и времени, так и концентрации алюминия. Степень конденсации в растворах высокой основности увеличивается с ростом концентрации, а в растворах низкой основности - с падением концентрации. В первом случае главную роль играет сближение ионов, во втором - прогрессирующий гидролиз за счет координационно связанной воды.

Э.И. Левицкий и В.Н. Максимов считали, что в растворах реально существует только один основной хлорид алюминия - 5/6-оксихлорид, который можно легко выделить с свободном состоянии. Более низкоосновные продукты гидролиза представляют собой комбинацию из АlCl3 и Аl2 (ОН)3Cl в различных соотношениях, а высокоосновные - есть не что иное как «полимеризованные разности 5/6-оксихлорида».

Из гидролизованных растворов хлорида алюминия практически удается выделитъ только один основной продукт - 5/6-оксихлорид. Впервые его строение описал Тредвелл. По ходу кривых потенциометрического титрования он предположил существование катионов [Al2O3(ОН)]⁺.

Температура кипения растворов 5/6-оксихлорида с увеличением концентрации от 1 до 15% массы (по Аl2О3) изменяется незначительно от 99,9 до 100,7 °С. При длительном кипячении растворов Al2(ОН)3 Сl разлагается с образованием

Аl(ОН)3, а при длительном хранении (больше месяца) растворы начинают опалесиировать.

Товарный продукт 5/6-оксихлорида алюминия может поставляться как в виде растворов различной концентрации, так и в виде стекловидных пластин или порошка с зернистостью примерно 1 мм и насыпным весом 1 г/cм³. Твердый продукт негигроскопичен и хорошо растворим в воде. Содержание Аl2О3 в нем - 42%.

Остальные основные хлориды алюминия существуют только в растворах. Каждому из них отвечает определенный интервал рН. Однако свойства этих растворов подробно не изучались.

Формы существования оксихлоридов алюминия в водных растворах

В работах предпринята попытка с помощью различных методов физико-химического исследования (радиометрия, УФ, КРС и др.) определить состав продуктов гидролиза и некоторые количественные характеристики системы АlCl3 - вода в состоянии равновесия. Исследованию подвергались растворы ОХА различного состава Аl(ОН)Cl2, Al(ОН)2Сl, Al2(ОН)3Сl, получаемые при взаимодействии алюминия с водным раствором АlCl3, а также самого хлорида алюминия в широком диапазоне концентраций - от 1·10^-3 до 2 мол/л.

Результаты спектроскопических исследований примерно одинаковы. Спектральные кривые молекулярных растворов исследуемых объектов во всех случаях индивидуальны. Накладка происходит лишь при смешении растворов оксихлоридов различной основности. Так, спектральные кривые растворов АlCl3 + Al(ОН)2Cl и Al(ОН)Cl2 полностью идентичны.

В растворах оксихлоридов присутствует в основном хлорид-ионы и алюминийсодержащие катионы, которые ответственны за перенос тока.

С увеличением рН растворов гидролиз осложняется ассоциативными процессами. Согласно криоскорическим измерениям, каждый из оксихлоридов характеризуется вполне определенной температурной депрессией. В растворах АlCl3 отношение близко к 4 (4 сорта частиц), для растворов Al(ОН)Cl2 оно равно 2, в растворах Al(ОН)2Cl - 1 и для 5/6-оксихлорида - 0,25.Низкая температурная депрессия для растворов высокоосновных оксихлоридов свидетельствуют не об отсутствии электролитных свойств, а о нарастающем процессе ассоциации частиц.

С помощью концентрационной зависимости функции Бьеррума были рассчитаны ступенчатые константы гидролиза в растворах АlCl3 для стадий образования 1/3 - 2/3 и 5/6-оксихлоридов и равновесные концентрации каждой из форм. Полученные данные свидетельствуют о том, что равновесные концентрации всех трех продуктов гидролиза сравнительно мало зависят от аналитической концентрации АlCl3. При этом наблюдается довольно хорошее постоянство константы гидролиза для стадий Al(ОН)Cl2> Al(ОН)2Cl> Al2(ОН)3Сl. Резкое де изменение концентрационной константы гидролиза для стадии АlCl3> Al(ОН)Cl2 связано с существенными изменениями коэффициентов активности при быстром изменении истинной концентрации АlCl3, в равновесных растворах с ростом его аналитической концентрации.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют об одновременном существовании в хлоридных растворах алюминия нескольких гидролизованных форм, находящихся в динамическом равновесии друг с другом. Соотносительное

содержание этих форм является функцией состава и рН раствора. Именно поэтому многие методы, в частности спектральные, кондуктометрические, показывают плавный характер изменения состава продуктов гидролиза в растворах, которые удобно выражать одной общей формулой [Al(ОН)3-хClх]n, где х, в зависимости от кислотности и концентрации раствора, может принимать любые значения от 1 до 3. Приведённые данные не противоречат мнению о том, что оксихлориды алюминия - это соединения переменного состава, находящиеся в различной степени гидратации.

Основные технологические параметры

В настоящее время на ОСВ применяется новый реагент для очистки воды оксихлорид алюминия (ОХА).

Для использования оксихлорида алюминия на ВОС-1 была проведена реконструкция существующего склада коагулянта [Al₂(SO₄)₃] и замена существующих насосов подачи рабочего раствора коагулянта на новые.

Существующий склад коагулянта разделяется на две части кирпичной стеной. В одной части будет хранится сульфат алюминия, во второй оксихлорид алюминия.

Проектируемый склад рассчитан на хранение жидкого товарного оксихлорида алюминия 10-18% концентрации и приготовление жидкого 10% ОХА из сухого реагента 30% активности.

Доставка жидкого ОХА на очистные сооружения предусматривается в автоцистерне марки КО-505-А, оборудованной насосом. Из автоцистерны насосом жидкий ОХА подается в 4 емкости по 16 м³ каждая (поз. 1…4), которые имеются на ВОС-1.

Настоящим проектом предусматривается антикоррозийная защита внутренней поверхности этих емкостей.

Для их установки в складе необходимо воспользоваться существующими проемами ворот, которые в дальнейшем закладываются кирпичом.

Доставка сухого реагента ОХА, расфасованного в мешки весом 25 кг, осуществляется автотранспортом, а его хранение предусмотрено в существующем складе пустой тары.

Потребление товарного жидкого коагулянта ОХА 10% активности составляет 3,8 м³/сут; 114 м³/мес.

Приготовление 10% раствора ОХА из сухого коагулянта предусматривается в двух гуммированных вертикальных аппаратах с мешалками емкостью по 2 м³ (поз. 8,9).

Из склада коагулянта ОХА 10% активности подается насосами-дозаторами ДП2500/10 (поз. 6,7-1 раб., 1 рез.) в 3 существующие растворно - расходные емкости объемом по 12 м³, где готовится 1-2% раствор ОХА. Из растворно-расходных емкостей раствор ОХА насосами - дозаторами ДП2500/10 (поз. 12…15-2 раб., 2рез.) подается в два существующих вихревых смесителя.

Приготовление растворов оксихлорида алюминия, подвод затворной жидкости к насосам - дозаторам предусматривается от проектируемого хоз - питьевого водопровода.

Для этого настоящим проектом предусмотрен водопровод, запитанный от существующей сети хозяйствено- питьевого водопровода на собственные нужды очистных сооружений.

Монтаж оборудования и трубопроводов склада оксихлорида алюминия и подключение их к существующему оборудованию реагентного хозяйства похволяет производить эти работы без остановки процесса очистки воды и уменьшения производительности очистных сооружений.

Внутренние сети растворов коагулянта запроектированы из полиэтиленовых напорных труб по ГОСТ 18599-83 диаметром

Сети хозяйственно - питьевого водопровода запроектированы из полиэтиленовых напорных труб по ГОСТ 18599-83 диаметром

2.5 Рекомендации по контролю качества питьевой воды

Основными технологическими приемами, обеспечивающими благоприятные органолептические свойства воды и ее безопасность в санитарно-эпидемиологическом отношении, являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды. В отдельных случаях комплекс сооружений по осветлению, обесцвечиванию и обеззараживанию дополняется установками по кондинционированию ионного состава воды (обесфторивание, фторирование, обезжелезивание, умягчение), если качество воды источника по отдельным показателям не соответствует требованиям стандартов.

Качество воды оценивается комплексом различных показателей, определяемых санитарно-химическим и гидробиологическим анализом.

Повседневный контроль качества воды обеспечивается значительно меньшим числом анализов. Характер и число показателей, по которым осуществляется повседневный контроль, может значительно изменяться в зависимости от вида водоисточника, методов обработки воды и требований, предъявляемых к воде потребителем.

Необходимость и частота определения того или иного показателя зависят от цели, с которой выполняется анализ. Основные показатели, быстро изменяющиеся в процессе очистки, например мутность и цветность, по которым нормируется качество воды, определяются часто. Для их определения на крупных станциях применяются автоматические регулирующие приборы. Если на очистной станции предусмотрено кондиционирование ионного состава воды, постоянно контролируется показатель, по которому осуществляется кондиционирование. Часто определяются и показатели, характеризующие санитарное состояние воды. Все перечисленные показатели дают возможность оценить эффективность работы очистной станции и каждого из сооружений, входящих в её состав. Постоянный контроль этих показателей позволяет технологу оперативно управлять процессом очистки.

При обработке воды её качество зависит и от остаточных концентраций применяемых реагентов. Концентрации алюминия, ПАА, железа и других соединений строго нормируются в питьевой воде. Определение остаточных концентраций хлора и озона проводится непрерывно автоматическими регистрирующими приборами, а в случае невозможности такого контроля определение проводят 1 раз в час. Столь частое выполнение этих анализов диктуется необходимостью поддержания определённой остаточной концентрации окислителя для достижения требуемого бактерицидного эффекта. Кроме того, по этим показателям контролируется доза окислителя. Однако для исходной воды данные полного санитарно-химического анализа ещё не могут дать полного представления о свойствах воды. Как правило, качество воды контролируется на всех этапах ее обработки, поэтому перед каждым сооружением и после него должны быть предусмотрены приспособления для отбора проб.Заключение

Для Новочеркасска - крупного промышленного центра юга России, характерен высокий уровень потребления воды, при этом возрастают требования к ее качеству. Подготовка питьевой воды на МУП “Водоканал” г.Новочеркасска осуществляется по общепринятым методикам, с использованием методов механического отстаивания, коагуляции, флокуляции, хлорирования, фильтрации. Но эти методы очистки оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. И по этому необходимо внедрять современные методы очистки питьевой воды. Оксихлорид алюминия является одним из коагулянтов современного поколения, который отличается высокой эффективностью процесса очистки воды от взвешенных веществ при относительно щадящем воздействии на окружающую среду.

При обработке воды её качество зависит от остаточных концентраций применяемых реагентов. Концентрации алюминия, ПАА, железа и других соединений строго нормируются в питьевой воде. Определение остаточных концентраций хлора и озона проводится непрерывно автоматическими регистрирующими приборами, а в случае невозможности такого контроля определение проводят 1 раз в час. Столь частое выполнение этих анализов диктуется необходимостью поддержания определённой остаточной концентрации окислителя для достижения требуемого бактерицидного эффекта. Кроме того, по этим показателям контролируется доза окислителя.

Список используемой литературы

1. Отчет по производственной практике

2. Дикаревский В.С., Курчатов А.М. и др. Отведение и очистка поверхностных сточных вод. - Л.: Стройиздат, 1990

3. Канализация населенных мест и промышленных предприятий.- М.: Стройиздат, 1981

4. Методические указания по разработки нормативов предельно допустимого сброса вредных веществ в поверхностные водные объекты.- М., 1999.

5. Правила охраны поверхностных вод (основные положения). - 1991.

6. СанПиН 4630-88.Охрана поверхностных вод от загрязнений.- М., 1988.

7. СНиП 2.04.01-85.Внутренний водопровод и канализация зданий.- М., 1986.

8. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия(ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных и коммунально - бытовых водоемов.- М.: Мединор, 1995.

Размещено на Allbest.ru