Выбор технологической схемы и состава сооружений

Процессы подготовки воды природных источников для питьевых и технических нужд обычно связаны с образованием больших количеств производственных сточных вод и осадков. В связи с этим в технологии кондиционирования воды возникает пробле­ма обработки сточных вод и осадков водопроводных станций при условии соблюдения правил охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения и ограниченности зе­мельных площадей для размещения осадка.

Выделяются следующие виды сточных вод и осадков станций очистки природных вод:

1. по типу водоисточника: поверхностных и подземных вод;
2. по качеству обрабатываемой природной воды: поверхностных вод - маломут­ных, цветных (Ц/М более 10), средней мутности и цветности (Ц/М- 5-10), мутных Ц/М менее 5), подземных вод - по основному загрязнению исходной воды;
3. по виду реагентов, используемых при обработке воды;
4. по условиям образования: осадки отстойников и осветлителей со слоем взвешен­ного осадка, промывные воды фильтров, контактных осветлителей, микрофильтров, стоки реагентного хозяйства и др.

Загрязнения технологических сбросов от сооружений безреагентной очистки воды представлены сконцентрированными крупнодисперсными минеральными и органичес­кими веществами основных загрязнений природной воды с гидравлической крупностью 5 мм/с и близкой или равной нулю.

Кондиционирование поверхностных вод в большинстве случаев производится пу­тем коагулирования ее примесей химическими реагентами с последующим выделением в осадок образующихся агрегатов. В качестве реагентов используются соли алюминия и железа (в основном сульфат и оксихлорид алюминия). Для интенсификации процесса коагуляции применяются анионные, неионогенные и катионные высокомолекулярные флокулянты. В этом случае сточные воды и осадки водопроводных станций содержат примеси воды, скоагулированные гидроокислами в хлопья, которые объединены в круп­ные агрегаты макроионами флокулянтов. Таким образом, технологические сбросы стан­ций очистки природных вод представляют собой сложные органоминеральные систе­мы, различные по своим свойствам и составу, образованные продуктами гидролиза ко­агулянтов и основных загрязнений природных вод. Соотношение их составляющих компонентов и свойства обусловливаются характером водоисточника и могут быть вы­ражены такими показателями качества исходной воды, как цветность и мутность. В об­щем случае при увеличении отношения цветности к мутности водоисточника увеличи­вается содержание органических веществ и гидроокиси алюминия в сточных водах и осадках, возрастает содержание свободной и связанной воды. Наибольшие затруднения возникают при обработке и утилизации технологических сбросов маломутных цветных вод, обусловленные высоким содержанием гидроокиси алюминия (А1³⁺ 0,5-60 мт/л), ор­ганических веществ (45-60% сухого вещества) и низкой водоотдающей способностью осадков (удельное сопротивление фильтрации 800-1600 10^-10 см/г).

Сбросы от сооружений очистки воды с применением коагулянта характеризуются следующими усредненными показателями: содержание взвешенных веществ 800-8000 мг/л; БПК₅ = 30-80 мг/л, ХПК = 50-1500 мг/л, гидравлическая крупность бо­лее 0,35 мм/с. Для промывных вод скорых фильтров и контактных осветлителей содер­жание взвешенных веществ составляет 400-2000 мг/л, БПК₅ = 3-10 мг/л, ХПК = 10-25 мг/л. В воде над осадком в сгустителях, накопителях, площадках обезво­живания среднее содержание взвешенных веществ составляет 8-50 мг/л, ХПК = 10-20 мг/л, БПК₅ = 3-10 мг/л. Характерные загрязнения представлены мелкоди­сперсной взвесью с преимущественным содержанием продуктов гидролиза коагулянта и среднедисперсной взвесью выносимой фильтрующей загрузки.

Бактериологический состав технологических стоков водопроводных станций при применении предварительного хлорирования воды обычно таков, что их дополнитель­ное обеззараживание при дальнейшем использовании не требуется.

На большинстве водопроводных станций сточные воды и осадки сбрасывают в прилегающие поверхностные водоемы. Нередко оттуда же производится и водозабор. При этом отмечаются случаи ухудшения качества исходной воды при водозаборе из во­дохранилищ и озер, прилегающих к водопроводным станциям.

Для создания естественных и искусственных шламонакопителей, иловых площа­док, прудов-накопителей требуется отторжение больших площадей на прилегающих к ВОС территориях, ухудшаются санитарные условия занятых территорий. С другой сто­роны, многолетняя практика эксплуатации показала недостаточную эффективность об­работки осадков природных вод на таких сооружениях, особенно для технологических сбросов,  образующихся при обработке маломутных, цветных вод. Кроме того, в этих случаях не исключается возможность попадания токсичных веществ, содержащихся в стоках, в подземные и грунтовые воды. Учитывая огромные объемы сточных вод (5-15%) и осадков (1-3%) от полезной производительности водопроводных станций, становится очевидным огромный ущерб, наносимый природной среде практикой сбро­са неочищенных сточных вод водопроводных станций и необходимость применения бо­лее эффективных способов их обработки и удаления.

В целях рационального использования воды и охраны среды обитания на водоочи­стных комплексах рекомендуется применять повторное использование воды после про­мывки скорых фильтров и контактных осветлителей. На повторное использование мо­жет также направляться осветленная вода над осадком в технических отстойниках и от­стойниках промывных вод, сгустителях, в накопителях и площадках обезвоживания осадка. Следует отметить необходимость проведения технологических изысканий и обоснования применения повторного использования промывных вод фильтровальных сооружений в каждом конкретном случае. Необходимость тщательных обоснований по­вторного использования промывных вод обусловлена значительным изменением каче­ства исходной воды и соответственно усложнением технологии приготовления воды, что может привести к нарушению режимов очистки природных вод и ухудшению каче­ства обработанной воды. В частности, при обороте промывных вод отмечается повыше­ние перманганатной окисляемости, мутности, снижение щелочности исходной воды. Содержание алюминия в исходной воде при обороте промывных вод фильтровальных сооружений может достигать значений 6-7 мг/л, что, в общем, приводит к увеличению его содержания и в обработанной воде. При повторном использовании промывных вод характерным также является значительное изменение качества оборотной воды в цикле использования, что также затрудняет выбор оптимальных условий обработки исходной воды. Все это, однако, не исключает применения оборота промывных вод на действую­щих и проектируемых водопроводных станциях, позволяющих значительно снизить расходы воды на собственные нужды станции. Эффективность работы сооружений при повторном использовании промывных вод фильтровальных сооружений может быть по­вышена применением более эффективных коагулянтов для обработки воды (например, оксихлорида алюминия), обоснованным подбором соотношения исходной и оборотной воды, очисткой промывных вод перед дальнейшим использованием.

Выбор технологической схемы и состав сооружений для повторного использования промывных вод определяется составом сооружений и способом подготовки воды, каче­ством исходной воды, промывных вод после основных сооружений и требований к сте­пени их очистки.

Применяются две основные схемы оборота промывных вод: 1) перекачивание про­мывной воды после усреднения ее расходов в трубопровод перед смесителем; 2) освет­ление промывной воды в отстойниках периодического действия и последующая пере­качка в трубопровод перед смесителем.

При двухступенчатой схеме очистки природной воды с отстаиванием и последую­щим фильтрованием применяют первую схему. Промывные воды скорых фильтров поступают через песколовку в резервуар, а из него без отстаивания равномер­но перекачиваются в голову очистных сооружений. Осадок, накапливающийся на дне резервуара промывных вод, направляется на дальнейшую обработку: в сгустители, на сооружения по обезвоживанию, на очистные сооружения канализации и др.

Технологическая схема обработки воды с резервуаром-усреднителем промывных вод скорых фильтров

1,5- подача исходной и отвод очищенной воды; 2 - смеситель; 3 - горизонтальный отстойник; 4 - скорый фильтр; 6 - отвод промывной воды скорых фильтров; 7 - резервуар-усреднитель со встроенной песколовкой; 8 - насос для возврата промывной воды в трубопровод перед смесите­лем; 9 - возврат промывной воды в «голову» сооружений; 10 - насос для удаления осадка из ре­зервуара; 11 - осадок на дальнейшую обработку; 12 - осадок на уплотнение.

Отстойники промывных вод применяются на станциях подготовки воды с односту­пенчатым фильтрованием и обезжелезиванием. Промывные воды контактных осветлителей поступают в отстойник, где осветляются в течение определенного времени, после чего подаются в трубопровод подачи сырой воды на станцию. Осадок, накапливаю­щийся в отстойниках промывных вод, направляется на дальнейшую обработку.

Технологическая схема обработки воды с отстойником промывных вод периодического действия

1,5- подача исходной и отвод очищенной воды; 2 - барабанная сетка; 3 - смеситель; 4 - контакт­ный осветлитель; 6 - отстойник промывных вод периодического действия со встроенной песколов­кой; 7 - подача очищенной воды в «голову» сооружений; 8 - сброс промывной воды; 9 - осадок на дальнейшую обработку.

Вернуться к списку