Технологические схемы очистки поверхностных вод

Во всех случаях выбор водоочистных технологий производится на основе сопос­тавления качества исходной воды, требований к степени ее очистки и потенциальных возможностей включаемых в технологическую схему очистки сооружений и устройств, реагентов и материалов. При этом должны соблюдаться требования к технологиям и со­оружениям, изложенные в предыдущем параграфе, а окончательное решение произво­дится на основании технико-экономических показателей и определенных оптимальных режимов работы сооружений при изменяющихся показателях качества исходной воды.

При решении технологических задач по водоочистке и кондиционированию при­родных вод для нужд различных потребителей классифицировать существующее мно­гообразие методов водоочистки можно как по достигаемой цели очистки, связанной с нормами качества на очищенную воду, так и по характеристике фазово-дисперсного со­става, извлекаемых из воды примесей при ее обработке на водоочистных водопровод­ных станциях.

Известны следующие группы методов водоочистки по целевому назначению:

• улучшение органолептических свойств воды (осветление, обесцвечивание, дезодорация);
• обеспечение эпидемиологической безопасности (хлорирование, озонирование, электроимпульсная обработка, ультрафиолетовое облучение);
• кондиционирование подземных вод (умягчение, обессоливание и опреснение, дегазация, обезжелезивание и деманганация, фторирование и обесфторивание, стабилизационная обработка, обескремнивание и т.д.);
• извлечение и улучшение газового состава (удаление сероводорода, кислорода, метана, свободной углекислоты и др.);
• извлечение трудноокисляемой органики, вредных продуктов, образующихся по­путно при обработке воды (обратный осмос, биосорбция, нанофильтрация и др.).

Различают методы очистки и по сути процессов и природе удаляемых веществ:

• при физико-химических процессах удаляются взвешенные и коллоидные вещест­ва (коагуляция и флокуляция, осаждение и осветление, флотация, фильтрование), растворенные вещества (мембранная сепарация, адсорбция, ионный обмен);
• при химических процессах осуществляется введение химического реагента в об­рабатываемую воду и осаждение примесей, протекают реакции нейтрализации, окисления и восстановления;
• биологические процессы протекают при аэробной и анаэробной обработке воды, характеризуются бактериальным окислением-восстановлением.

Различают также методы очистки воды по отдельным процессам извлечения или снижения концентрации примесей. Например, методы умягчения воды подразделяют на термический, реагентный, ионообменный, диализ и комбинированный; методы обессо- ливания воды - на ионообменный, мембранный (обратный осмос и электродиализ) и дистилляцию. В основу методов дегазации положен принцип воздействия на обрабаты­ваемую воду (физический, химический, биохимический и сорбционно-обменный). Ста­билизационная обработка воды зависит от знака и значения индекса стабильности и мо­жет осуществляться реагентным, фильтрационным методами и аэрацией.

Водоочистные процессы для извлечения различных групп примесей

Способность множества примесей изменять свое фазово-дисперсное состояние под влиянием физических и химических факторов, в первую очередь таких как солевой со­став, температура, pH среды и другие, позволяет широко варьировать приемы и методы регулирования процессов обработки.

Использование этой методологии при проектировании водоочистных станций поз­воляет в первом приближении обосновывать применяемые методы водоподготовки. Что касается обоснования в каждом конкретном случае технологического комплекса после­довательно работающих очистных сооружений и их экономического обоснования, то помимо фазово-дисперсного состояния примесей проектировщику необходимо обосно­вать учитываемый диапазон концентраций извлекаемых этими сооружениями из исход­ной воды различных ингредиентов природного и антропогенного происхождения и оп­ределяющие технологические характеристики конкретных водоочистных сооружений.

На практике принято различать технологические схемы очистки по:

• применению реагентов - безреагентные и реагентные;
• эффекту осветления - для глубокого и неглубокого осветления воды;
• числу технологических процессов - одно-, двух- и многопроцессные;
• числу ступеней технологического процесса - одно-, двух- и многоступенчатые;
• характеру движения обрабатываемой воды - самотечные (безнапорные) и напорные.

Классические технологии осветления, обесцвечивания и обеззараживания поверх­ностных вод, реализуемые в мировой практике до 70-80-х годов, основаны на примене­нии методов осаждения, осветления в слое взвешенного осадка и реагентного скорого фильтрования. Разработанные еще в 30-^40-х годах прошлого столетия, они обычно раз­личаются по методам обработки воды, числу технологических процессов и ступеней каждого процесса, характеру движения воды (напорный и безнапорный), реагентному и безреагентному режимам обработки воды, строительству сооружений в закрытых поме­щениях и на открытом воздухе.

Для небольших населенных пунктов, питающихся водой, цветность которой в течение года не превышает <50 град, а взвешенные вещества в ней не обладают высокой кинетиче­ской и агрегативной устойчивостью (обычно в южных регионах стран СНГ), возможно применение безреагентных технологий . Такие технологии базируются на использовании сооружений предварительного осветления воды на гидроциклонах (при на­личии в воде крупных наносов с частицами, имеющими плотность больше плотности во­ды), сетчатых фильтрах различных конструкций (при «цветении» воды, содержащей водо­росли), в ковшах-отстойниках (при высоких концентрациях взвеси в воде источника), на предварительных фильтрах с зернистой загрузкой. Глубокая доочистка воды в таких схе­мах осуществляется на медленных фильтрах с размером зерен или гранул, равным 0,15—0,5 мм при скоростях фильтрования в пределах от 0,3 до 0,6 м/ч.

Технологические традиционные высотные схемы водоочистных станций

а) с камерой хлопьеобразования, отстойниками и фильтрами (C₀ <2500 мг/л, Ц < 250 град); б) с осветлителями со взвешенным осадком и фильтрами (С₀ < 2500 мг/л, Ц < 150 град); в) с контакт­ными осветлителями (C₀ < 120 мг/л, Ц < 150 град); 1 — насосы I подъема; 2 — реагентное хозяйст­во; 3 - смеситель; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - горизонтальный отстойник; 6 - скорый фильтр; 7 - РЧВ; 8 - насосы II подъема; 9 - осветлитель со взвешенным осадком; 10 - контакт­ный осветлитель

Область применения технологических схем осветления и обесцвечивания поверхностных вод для хозпитьевых целей

Из магистрального водовода 7 вода забирается как на нужды хозпитьевого водо­снабжения после дополнительной очистки (или без нее) и обеззараживания, так и на различные технические нужды (в данном случае на микроорошение). Наличие в таких схемах промежуточного резервуара чистой воды 5 обязательно в тех случаях, когда во- допотребление из водоразборной сети неравномерно.

Система снабжения водой для целей питьевого водоснабжения и орошения с на­порными фильтрами ФПЗ-1:

1 - водоисточник; 2 - водозабор; 3 - насосная станция I подъема; 4 - узел водоочистки; 5 - резервуар чистой воды; 6 - насосная станция II подъема; 7 — магистральный трубопровод; 8 - распределительная сеть орошения с водовыпусками; 9 - узел обеззараживания; 10 - распре­делительная сеть хозпитьевого водоснабжения

Для очистки высокомутных вод с полидисперсной взвесью (С < 5-10 г/л, Ц < 250-300 град) могут быть рекомендованы схемы, предусматривающие первичное хлорирование, отстаивание в ковше, обработку коагулянтами и флокулянтами, радиаль­ное отстаивание, смешение с растворами коагулянта и флокулянта, контактное хлопьеобразование, отстаивание в тонком слое, скорое фильтрование и обеззараживание.

Технологическая схема очистки высокомутных вод

1-водоисточник; 2-ковш-песколовка; 3-насосная станция I подъема; 4 - смеситель; 5 - первичный радиальный отстойник; 6 - контактная камера хлопьеобразования; 7 - отстойник с тонкослойными модулями; 8 - скорый фильтр; 9 - РЧВ; 10 - насосная станция II подъема; 11 - сооружение для обработки промывных вод; 12 - насос для перекачки очищенной промывной воды; I - первичный хлор; II - коагулянт, III - флокулянт; IV - вторичный хлор

При такой сверхвысокой грязевой нагрузке на сооружения особо тщательно нужно под­ходить к подбору конструкций отстойников, режимов их эксплуатации по удалению из них осадка и его последующего обезвоживания.

Для холодных вод, содержащих в значительном количестве органические гуминовые вещества, обусловливающие цветность и характеризуемые высокой защит­ной функцией коллоидов, целесообразно применение реагентных флотационных про­цессов на первой ступени очистки воды.

1- водоисточник; 2 - насосная станция I подъема; 3 - камера смешения; 4 - флокулятор; 5 - флотатор; 6 - напорный бак; 7 - скорый фильтр; 8 - РЧВ; 9 - насосная станция II подъема; 10 - сооружение для обработки промывных вод; 11- насос для перекачки очищенной промывной воды; 12 - компрессор; I - первичный хлор; II - коагулянт; III - флокулянт; IV - вторичный хлор.

Вернуться к списку