ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ 9
ВВЕДЕНИЕ 10
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 12
1.1 Общая характеристика систем водоснабжения 12
1.2 Обезжелезивание воды 20
1.3 Деманганация воды 29
1.4 Обеззараживание воды 32
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 39
2.1 Расчет и проектирование водопроводной сети 39
2.2 Выбор системы водопровода и трассировка водопроводной сети 40
2.3 Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды 41
2.4 Расходы воды на нужды бань и прачечных 43
2.5 Расходы на поливку 45
2.6 Расходы воды в санатории 47
2.7 Нужды местной промышленности и неучтенные расходы 47
2.8 Расчет расходов воды на промышленном предприятии 47
2.9 Определение расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды 47
2.10 Определение расходов на душевые 48
2.11 Расходы воды на пожаротушение 49
2.12 Расходы воды на наружное пожаротушение в городе 49
2.12.1 Общий расход воды, необходимый для наружного пожаротушения 49
2.12.2 Внутреннее пожаротушение 50
2.13 Суммарный расход воды для наружного и внутреннего пожаротушения 50
2.14 Общий расчетный расход воды в городе 50
2.15 Подбор насосов и определение емкости бака водонапорной башни 53
2.15.1 Определение режима работы насосов и подбор насосов 53
2.15.2 Определение емкости бака водонапорной башни 54
2.16 Гидравлический расчет водопроводной сети 56
2.16.1 Случай максимального водоразбора 56
2.16.2 Случай пожара при максимальном водоразборе 59
2.17 Гидравлический расчет водоводов 60
|
|
|
2.18 Определение напоров насосов и построение графиков пьезометрических линий 61
2.18.1 Случай максимального водоразбора 61
2.18.2 Случай пропуска пожарного расхода при максимальном водоразборе 62
2.19 Конструирование водопроводной сети 63
2.20 Испытание, промывка и дезинфекция трубопроводов 65
2.21 Проектирование водозаборных сооружений 66
2.22 Границы зон санитарной охраны источника водоснабжения 71
2.23 Проектирование станции подготовки питьевой воды 73
2.23.1 Выбор и обоснование технологической схемы подготовки питьевой воды и сооружений 74
2.23.2 Определение полной производительности станции и
расчетных расходов 75
2.23. 3 Расчет реагентного хозяйства станции подготовки питьевой воды 77
2.23.4 Расчет основных сооружений для обработки воды и подбор необходимого оборудования 78
2.23.4.1 Расчет контактной камеры 78
2.24.4.2 Расчет скорых фильтров 79
2.23.5 Обработка промывных вод фильтров и осадка на станции 88
2.24.6 Расчет пескового хозяйства 89
2.24 Проектирование насосной станции II подъема 90
2.24.1 Определение производительности насосной станции II подъема 90
2.24.2 Выбор насосных агрегатов 90
2.24.3 Размещение оборудования в машинном зале 91
2.24.4 Определение заглубления насосной станции 91
|
|
|
2.24.5 Конструирование здания насосной станции 92
2.25.6 Выбор вспомогательного оборудования 94
2.25.7 Выбор подъемно-транспортного оборудования 95
2.25.8 Электрическое оборудование насосной станции 96
2.25.9 Эксплуатация насосной станции 98
3 ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА 101
3.1 Данные для проектирования 101
3.2 Определение размеров траншеи 101
3.3 Подсчет объемов работ 103
3.4 Земляные работы 105
4 ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА 120
4.1 Составление календарного плана производства работ 120
4.2 Стройгенплан 120
5 Природопользование и охрана окружающей среды 122
5.1 Краткая характеристика объекта 122
5.2 Охрана и рациональное использование земельных ресурсов 123
5.2.1 Рекультивация нарушенных земель при строительстве и эксплуатации объекта 123
5.2.2 Восстановление и благоустройство территории после завершения строительства 124
5.3 Охрана воздушного бассейна 124
5.3.1 Уровень загрязнения атмосферного воздуха 124
5.3.2 Воздействие объекта на атмосферный воздух и характеристика источников выброса загрязняющих веществ 125
5.3.3 Установление предельно-допустимых выбросов 125
5.3.4 Методы контроля за состоянием воздушного бассейна 126
5.3.5 Определение санитарно-защитной зоны 126
5.3.6 Оценка ущерба атмосферному воздуху 127
|
|
|
5.4 Охрана поверхностных и подземных вод от истощения и загрязнения 128
5.5 Заключение 129
5.6 Прогноз воздействия объекта при возможных аварийных ситуациях 129
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 130
6.1 Определение сметной стоимости строительства 130
6.2 Последовательность и особенности заполнения локальной сметы 133
6.3 Технико-экономическое сравнение вариантов проектных решений 135
6.4 Технико-экономические показатели проекта 145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 146
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 147
ПРИЛОЖЕНИЕ А Гидравлический расчет максимального водозабора
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Гидравлический расчет в случае пожара
ПРИЛОЖЕНИЕ В Сметы
РЕФЕРАТ
Дипломная работа включает: пояснительную записку с., табл., назв. библ. и графическую часть из 6 листов.
Дипломная работа посвящена проектированию систем наружного водоснабжения города. Определены расчетные расходы, произведен гидравлический расчет, рассчитаны напоры насосов. Рассчитан скважинный водозабор, подобраны насосы станций I и II подъемов. В соответствии с показателями качества воды выбрана технология очистки воды, произведен расчет сооружений. Рассмотрены вопросы технологии и организации строительства участка водопровода, прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Произведены экономические расчеты.
|
|
|
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
| Лист | Наименование документа | Обозначение документа | Формат |
| 1 | Ситуационный план города | А1 | |
| 2 | Пьезометрические линии | А1 | |
| 3 | Генплан сооружений водозабора. План водозаборной станции. Разрез 1-1 | А1 | |
| 4 | Высотно-технологическая схема станции подготовки питьевой воды | А1 | |
| 5 | Генплан станции подготовки питьевой воды | А1 | |
| 6 | Технология укладки трубопровода. Разрез 1-1. Разрез 2-2. Календарный план работ | А1 |
Если на листе есть горизонтали, то это по названию генплан. Если нет, то называют ситуационный план. В соответствии с этим нужно назвать листы 1 и 3.
ВВЕДЕНИЕ
Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение играет большую роль.
Водоснабжение представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей. Снабжение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемических заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды требуемого качества в населенные пункты позволяет поднять общий уровень их благоустройства.
Актуальность данного проекта заключается в необходимости комплексной оценки и принятия рациональных решений по организации водоснабжения населенных мест.
В последнее десятилетие наблюдается интенсификация строительства. Возможность устройства систем водопровода является важным аспектом, при оценке рациональности строительства населенных пунктов.
В настоящее время не всегда имеется открытый источник водоснабжения, что может затруднить проектирование населенных пунктов. Одним из вариантов водоснабжения в таком случае становится организация подземного водозабора, что позволяет применять существенно упрощенную систему водоподготовки, а, следовательно, уменьшает стоимость строительства населенного комплекса.
Существенное значение, при строительстве сетей водопровода, имеет используемый материал трубопроводов. Транспортировка воды потребителю должна предусмотреть отсутствие возможности ее повторного загрязнения. Также определяющим фактором является износостойкость и долговечность применяемых материалов. Таким образом, должны использоваться наиболее современные и экономичные материалы.
Для решения этих задач необходимо с возможной полнотой учесть всех возможных потребителей воды и установить их требования к количеству и качеству подаваемой воды.
Целью проекта является:
1) расчет и проектирование наружных систем водоснабжения города;
2) расчет и проектирование системы подземного водозабора;
3) разработка комплекса очистных сооружений и насосной станции II подъема;
4) расчет экономической эффективности проекта;
5) определение сроков и порядка ведения монтажных работ при прокладке участка сети водопровода;
6) планирование природоохранных мероприятий.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Общая характеристика систем водоснабжения
За последние годы в стране обострились проблемы надежного и рационального обеспечения населения, промышленных предприятий, сельского хозяйства и локальных потребителей водой необходимого качества. Спад экономики, переход на рыночные отношения и изменение форм собственности, снижение на отдельных этапах перестройки страны роли и функций органов санэпидемнадзора, комитетов охраны и использования водных ресурсов – все это негативно сказалось на работе водопроводных комплексов, предназначенных для добычи, производства и распределения среди потребителей воды требуемого качества и под необходимым напором.
Несмотря на снижение объемов производства в последнее время продолжается фиксирование прогрессирующих загрязнений источников водоснабжения и расширение видов и диапазона концентраций загрязняющих веществ антропогенного (в первую очередь, техногенного) происхождения, попадающих в водотоки и водоемы.
Основным источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения являются поверхностные воды рек (водохранилищ) и озер, на долю которых приходится 65-68% от общего объема забора воды.
Повсеместное загрязнение природных вод источников хозяйственно-питьевого водоснабжения примесями антропогенного и техногенного происхождения, наблюдаемое в последние десятилетия, обуславливается в большей степени поступлением в них 55 км3/год неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод: хозяйственно-бытовых и промышленных; талых и ливневых вод с селитебных территорий, животноводческих комплексов, мелиорированных сельхозугодий и так далее. Основными антропогенными загрязнениями являются нефтепродукты, пестициды, соли тяжелых металлов, поверхностно-активные вещества, азотные соединения (азот аммонийный, нитриты и нитраты) и фенолы. При воздействии антропогенных факторов пестициды , соли тяжелых металлов, поверхностно-активные вещества, азотные соединения (азот аммонийный, нитриты и нитраты) и фенолы. При воздействии антропогенных факторов происходит ухудшение качества воды по содержанию бактериопланктона, гетеротрофных бактерий и бактерий группы кишечной палочки.
Гидрохимический режим современных поверхностных водоисточников в значительной степени формируется в условиях интенсивной хозяйственной деятельности на водосборах. Кроме традиционных природных факторов: геоморфологического строения, климатических условий, поверхностного и почвенного покрова, поверхностных и подземных вод, качество воды формируют рассеянные и точечные источники антропогенно-техногенной нагрузки, интенсивность процессов эвтрофирования. Сочетание отдельных природных и антропогенных факторов образует причудливые комбинации, провоцирующие суммарные эффекты воздействия, некоторые из таких процессов на текущем уровне знаний просто непредсказуемы. Многие антропогенно-техногенные загрязнения обладают кумулятивными свойствами. В зависимости от дозы и периода воздействия они могут подавлять или стимулировать метаболизм экосистемы водного объекта, в значительной степени изменяя его гидрохимический режим.
Для того, чтобы водопроводные очистные сооружения служили надежным барьером, предотвращающим поступление загрязнений потребителям, при подборе технологии водоподготовки необходимо провести объективный анализ информации об изменчивости показателей качества исходной воды в районе водозабора за период, составляющий не менее пяти лет. Методы очистки воды, рекомендуемые для применения на водопроводных очистных сооружениях, должны обеспечивать ее кондиционирование в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 на протяжении всего периода эксплуатации при изменяющемся качестве воды в водоисточнике.
В процессе эксплуатации запроектированных без учета этого фактора сооружений, особенно с появлением в воде водоисточника повышенных концентраций антропогенных загрязнений выясняется, что водопроводные очистные сооружения не могут должным образом выполнять свои функции из-за несоответствия реализованной технологии качеству исходной воды.
В качестве показателей степени загрязненности водных объектов в нормативной и технической литературе предлагаются такие интегральные показатели как:
- массовая нагрузка по химическим веществам на водную среду;
- показатель химического загрязнения (ПХЗ);
- индекс загрязнения воды (ИЗВ);
- кратность превышения ПДК лимитируемых нормативными документами веществ;
- показатели общесанитарного состояния водоемов (бихроматная или перманганатная окисляемость, растворенный кислород и тому подобное);
- показатели микробиологического загрязнения (общее микробное число (ОМЧ), содержание лактозоположительных кишечных палочек (ЛКП), и других показателей бактериального загрязнения;
- относителькая продолжительность периода загрязнения водного объекта;
- относительный объем загрязненного стока.
Оценка массовой нагрузки на водную среду по химическим веществам, поступающим со сточными водами, проводится с учетом количества сточных вод, отнесенного к величине стока с территории (например, адмикистративного района, области, республики), выраженного в процектах.
Для оценки степени загрязнения питьевой воды, объектов хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования используется кратность превышения ПДК соответствующих приоритетных по опасности вредных химических веществ по данным за период продолжителькостью не менее одного года.
Комплексный показатель для оценки качества водного объекта − индекс загрязнения воды (ИЗВ), характеризующий общесанитарное состояние воды водоёма (его кислородный режим и баланс биогенных веществ) и наличие вредных химических веществ рассчитывается по выборке лимитируемых показателей: для поверхностных вод − не менее шести, для морских вод − не менее четырех.
Самой сложной задачей, возникающей при оценке загрязнений в воде, поступающей в «голову» очистных сооружений, является определение верхних пределов концентраций лимитируемых ингредиентов, на которые должны быть ориентированы потенциальные возможности очистных сооружений, включаемых в технологическую схему станции. Над лимитируемыми ингредиентами ведется постоянный или периодический контроль в створе водозабора. Учитывая в ряде случаев трех-пяти и в большую кратность превышения максимальных концентраций отдельных ингредиентов исходной воды над их средними значениями за наблюдаемый период, нетрудно убедиться в роли и влиянии зкачений Cimax на будущие капитальные и эксплуатационные затраты проектируемых водопроводных очистных сооружений.
Для выбора и обоснования технологии водоподготовки необходимо установить четкие границы поля концентраций ингредиентов исходной воды.
Нижней границей этого поля является установленный нормативными документами лимит на содержание вещества в обработанной воде. Для питьевой воды − это норма СанПиН 2.1.4.1074-01. Нахождение верхней границы поля концентраций является более сложной и неопределенной задачей, связанной с риском возможного превышения граничных значений ингредиента после водопроводных очистных сооружений в период их эксплуатации.
По результатам наблюдений гидрохимических и бактериологических лабораторий предприятий водопроводно-канализационного хозяйства за качеством исходной воды водоисточников в районе водозаборов не менее пяти лет создается и обрабатывается база данных, используемая для проведения численного моделирования изменчивости качества воды в водоисточнике.
В решении общих проблем питьевого водоснабжения важную роль играют задачи оптимального проектирования, строительства и эксплуатации систем питьевого водоснабжения из подземных источников и их элементов.
Месторождения подземных вод, как не подверженные в большинстве случаев отрицательному антропогенному воздействию, большим температурным колебаниям и сохраняющие постоянство своего качества, должны рассматриваться как источник питьевого водоснабжения в первую очередь.
Качество подземных вод, используемых в хозяйственно-питьевом водоснабжении, отличаются достаточным разнообразием, и зависит от условий питания подземных вод, глубины залегания водоносных горизонтов, состава водовмещающих пород и так далее. Как правило, для питьевого водоснабжения применяют подземные воды неглубоких горизонтов (до 100-250 м).
Подземные воды, питающиеся за счет береговой инфильтрации поверхностных вод в водоносный пласт (естественным или искусственным путем) через берег или подошву, зависят от качества поверхностных вод, подвержены колебаниям температуры, запаха, вкуса, а также изменению химических и микробиологических свойств. Они требуют обязательной подготовки для питьевых целей.
Искусственное восполнение подземных вод посредством насыщения поверхностной водой месторождений подземных вод необходимо обосновывать только после проведения комплексных гидрогеологических, химико-микробиологических и технологических исследований.
Одной из причин загрязнения подземных водоисточников является несоблюдение режима хозяйственной деятельности в зонах санитарной охраны. Загрязнение подземных вод происходит в результате техногенного воздействия промышленных и коммунальных объектов. При загрязнении подземных вод некондиционными поверхностными водами характерны повышенные концентрации в воде хлоридов, сульфатов, марганца, железа, фтора, стронция стабильного, общей минерализации, жесткости и щелочности. В некоторых подземных водах наблюдается повышенное содержание нефтепродуктов, фенолов, марганца, сульфатов, тяжелых металлов, общих и специфических органических соединений.
В санитарно - эпидемиологическом отношении подземные воды более глубоких водоносных горизонтов, особенно артезианские воды, являются наиболее безопасными. Их бактериальные показатели, как правило, не превышают допустимых норм для питьевой воды. Однако воды верхних горизонтов, в частности, грунтовые подземные воды, подвержены загрязнениям патогенными бактериями и вирусами из-за недостаточной защищенности водозаборов с поверхности, что требует особого внимания для обеспечения их обеззараживания.
В целом следует отметить, что в условиях хаотичных бесхозяйственных сбросов сточных вод и загрязнения поверхности земли различного рода свалками промышленных отходов водоносные горизонты подземных вод оказываются бактериально загрязненными вследствие развития в почве патогенной микрофлоры.
Использование подземных вод для целей водоснабжения определяется законодательными, нормативными актами государства и условиями формирования и залегания различных категорий подземных вод: характеристикой водоупоров и кровли водоносных пластов, мощностью последних, составом и свойствами водовмещающих пород, спецификой формирования водоносных горизонтов, особенностями источников их питания и другое. По условиям залегания и формирования подземных вод различают обычно артезианские, хорошо прикрытые мощными водонепроницаемыми кровлями и залегающими на значительных глубинах, и грунтовые воды, залегающие обычно на небольших глубинах в аллювиальных отложениях. По гидравлическим характеристикам подземные воды различают как напорные, при которых статический уровень воды в пробуренной скважине устанавливается выше кровли водоносного пласта, и безнапорные, при которых статический уровень воды устанавливается ниже границы кровли водоносного пласта, прикрывающий водовмещающую породу.
В зависимости от конкретных условий для добывания подземных 'вод могут применяться: водозаборные скважины, шахтные колодцы, горизонтальные или лучевые водозаборы, каптажи родниковых вод. Состав сооружений водозаборов из подземных источников определяется глубиной залегания, мощностью, водообильностью и геологическим строением водоносных горизонтов, а также гидравлическими и санитарными характеристиками подземных потоков, требуемой производительностью водозабора и технико-экономическими показателями.
Основой для проекта водозаборных сооружений являются гидрологическое заключение и проектный геологический разрез. Объём проекта, его основное содержание должны осветить также такие важные вопросы и разделы как количество, качество и режим потребляемой воды из проектируемого водозабора; в каком месте следует бурить скважины или колодцы и в каком количестве; как обеспечить зоны санитарной охраны; какой водоносный горизонт следует использовать, каков удельный дебит скважины (колодца) при допустимом понижении статического уровня воды; обоснованность принятого способа бурения, конструкций фильтров, типов водоподъёмников, конструкций скважин, способов тампонажа затрубного пространства, конструкций оголовков и способы их сооружений и другие. В проекте должны быть продуманные решения по размещению одного или нескольких сборных резервуаров, взаиморасположение (если требуется) водозаборных, очистных сооружений, резервуаров и насосных станций второго подъёма.
Во многих районах РФ подземные воды являются основным источником водоснабжения. Эксплуатационные запасы подземных вод составляют около 880 м3 в год на одного жителя нашей страны.
Темпы добычи подземных вод все время возрастают, что объясняется высоким качеством подземных вод, а также технико-экономическими соображениями. По данным Всемирной организации здравоохранения, потребность в воде на земном шаре для бытовых и промышленных нужд за последние 20 лет увеличилась в 2 раза.
Подземные воды обычно содержат несколько десятков химических элементов и соединений. Однако чаще всего препятствует использованию подземной воды для питьевого и промышленного водоснабжения наличие в ней ионов железа, марганца, фтора, а также сероводорода.
Использование подземных вод для водоснабжения населенных пунктов в настоящее время составляет около 30% объема общего количества потребляемой воды. Так как качество подземных вод не всегда удовлетворяет требованиям, предъявляемым к качеству питьевой воды, они должны подвергаться обработке на станциях водоподготовки.
Подземные воды часто содержат железо. Более 25% всех водопроводов на территории РФ получают подземную воду с содержанием железа от 1 до 5 мг/л. В Сибири и на дальнем Востоке более 33% всей подземной воды не может быть использовано для хозяйственно-питьевого водоснабжения без очистки ее от железа.
При содержании железа более 1 мг/л вода приобретает бурый цвет, железистый привкус, соединения железа и железобактерии отлагаются в трубопроводах и уменьшают их пропускное сечение.
По отечественному стандарту на питьевую воду СанПиН 2.1.4.107401 допускается использовать воду, в которой общее содержание железа не превосходит 0,3 мг/л. При использовании подземных вод без установок по обезжелезиванию по согласованию с санитарно-эпидемиологическими органами допускается общее содержание железа до 1 мг/л.
В подземной воде,лишенной кислорода, железо обычно находится в форме раствора бикарбоната железа частично гидролизованного. Вода в этом случае бесцветна, при стоянии на воздухе двухвалентное железо окисляется, и вода приобретает бурый оттенок.
При наличии в воде сульфидов железо может находиться в виде тонкодисперсной взвеси FeS. Комплексные соединения двухвалентного железа образуются также при наличии в воде гуминовых кислот и некоторых других органических соединений. При наличии гуминовых кислот С6Н52О24(СООН)4 атом железа вытесняет в молекуле кислоты атом водорода и образуется комплексное растворимое соединение:
O O
| | | |
R – C – O – Fe – O – C – R, (1.1)
где R-COOH- молекула гуминовой кислоты.
В случае обогащения воды растворенным кислородом двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, гидролизуется и образует малорастворимый осадок гидроокиси железа, который находится в воде в виде коллоидного раствора. Трехвалентное железо находится в воде в виде ионов Fe и продуктов их гидролиза.
Обезжелезивание воды
Для удаления железа часто используют аэрационные методы.
Обезжелезивание воды на городских водопроводах применяется с конца прошлого века. Первые станции обезжелезивания воды были построены в Германии в Галле (1868 г.) и Шарлоттенбурге (1874 г.), а в 1910г. только в Германии и Голландии их было уже около 130.
В настоящее время воду аэрируют на вентиляторной градирне перед фильтрованием, если исходная вода имеет отрицательный индекс стабильности.
В этом случае окисление двухвалентного железа может закончиться в уравнительном резервуаре до фильтрования воды. Предварительное окисление двухвалентного железа осуществляется в случае использования окислительных и щелочных реагентов.
На станции обезжелезивания воды в Брайтоне, построенной несколько лет назад, исходная вода аэрируется с помощью специального аэратора и после отстаивания подается на фильтр, загруженный дробленым антрацитом с зернами крупностью 0,6-0,8 мм при высоте слоя 0,6 м. Скорость фильтрования составляет около 7,5 м/ч.
Попытки отказаться от аэрирования и отстаивания и ограничиться насыщением воды кислородом непосредственно перед фильтрованием оказались неудачными.
В штате Иллинойс (США) на станции обезжелезивания воды, работавшей по схеме аэрация - отстаивание-- фильтрование, на зернах загрузки фильтров были обнаружены биологические обрастания. Непосредственными определениями были найдены в составе этих биологических обрастаний нитрифицирующие бактерии, которые окисляют азот аммонийных солей, присутствующих в природной воде, в нитриты и нитраты, а также бактерии других видов. В результате в фильтрующей загрузке создались восстановительные условия, что привело к увеличению содержания железа в фильтрате. В некоторых опытах было отмечено даже увеличение содержания двухвалентного железа в фильтрате по сравнению с его содержанием в исходной воде.
В СССР до 70-х годов строились в основном станции обезжелезивания по методу аэрации, окисления двухвалентного железа в контактном резервуаре и фильтрования. По этому методу окисление двухвалентного железа заканчивается обычно в контактном резервуаре, на фильтрах происходит лишь задержание взвеси гидроокиси железа. В этом случае расчет фильтров выполняется по формулам, выведенным для фильтрования мало-концентрированных суспензий.
При использовании метода упрощенной аэрации и фильтрования вода, обогащенная кислородом в результате аэрации, сразу направляется на фильтр, и реакция окисления двухвалентного железа происходит непосредственно в толще фильтрующего слоя, а не в свободном объеме.
За первые 2-8 суток поверхность зерен фильтра покрывается несмываемой каталитической пленкои из соединений железа, интенсифицирующей процесс обезжелезивания. При высыхании загрузки на воздухе каталитическая активность ее снижается.
Для обогащения воды кислородом могут применяться различные способы, например, излив воды с высоты 0,5 м в карман фильтра со скоростью 2,5-3 м/с.
По стехиометрическому соотношению на окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется 0,143 мг кислорода. В установках обезжелезивания для обеспечения достаточно высокой скорости химической реакции, соответствующей оптимальным параметрам фильтрующей загрузки, содержание кислорода, растворенного в воде, должно составлять 0,5-0,9 мг на 1 мг двухвалентного железа.
В тех случаях, когда требуется одновременно обогатить воду кислородом и удалить часть свободной двуокиси углерода, рационально применять градирни, загруженные деревянной хордовой насадкой.
Размеры градирни и производительность вентилятора определяют расчетом в зависимости от требуемой глубины удаления свободной двуокиси углерода.
В напорных установках вода обогащается воздухом обычно при помощи компрессора и ресивера. Включение и выключение компрессора осуществляется автоматически электроконтактным манометром в зависимости от давления в ресивере. Количество воздуха, необходимое, для окисления закисного железа, принимается из расчета 2 л на 1 г.
Во многих случаях рациональным для обогащения воды воздухом оказывается водовоздушный эжектор.
Реакция окисления двухвалентного железа кислородом в водном растворе описывается уравнением:
4Fe2++ О2+ 2Н2О = 4Fe3+ +4ОН- (1.2)
Далее происходит гидролиз трехвалентного железа:
Fe3++3H2O = Fe(ОН)3 +ЗН+ (1.3)
Суммарно уравнение реакции окисления и гидролиза может быть записано в виде:
4Fe2++ О2+ 10Н2О = 4Fe(ОН)з +8Н+ (1.4)
Увеличение концентрации водородных ионов в водном растворе приводит к увеличению скорости обратной реакции. В результате суммарная скорость реакции окисления двухвалентного железа кислородом и гидролиза трехвалентного должна уменьшаться при уменьшении значения pH.
В присутствии бикарбонатных ионов в воде окисление двухвалентного и гидролиз трехвалентного железа могут быть суммарно представлены уравнением реакции:
4Fe2++ О2+2Н2О+8НСО3-= 4 Fe(ОН)3 +8СО2 (1.5)
Таким образом, при окислении двухвалентного железа кислородом в природной воде протекают следующие физико-химические процессы:
1) перенос кислорода через пограничный газовый диффузный слой к границе фаз вода - воздух;
2) перенос кислорода через пограничный слой воды от границы фаз вода-воздух;
3) диффузия в слое воды;
4) гомогенная реакция окисления двухвалентного железа кислородом до трехвалентного;
5) гидролиз трехвалентного железа;
6) десорбция свободной двуокиси углерода из воды в воздух;
7) адсорбция растворенной в воде двуокиси углерода и кислорода гидроокисью железа.
Аэрацию, фильтрование и хлорирование применяют на подавляющем большинстве станций для очистки подземных вод. Такой технологический процесс водоочистки, особенно в условиях антропогенного загрязнения, не всегда обеспечивает требуемого качества воды. Особенно снижается качество очистки в условиях присутствия органических веществ, что приводит к образованию комплексных соединений железа с гуматами и фульвокислотами.
Таким образом, довольно часто традиционная аэрация и фильтрование, не позволяют обеспечить достижение качества очистки по всем показателям, указанным в действующих и планируемых к применению нормативных документах. Поэтому различными организациями разрабатываются технологии очистки подземных вод, обеспечивающие требуемую степень очистки минеральных и органических загрязнений. К их числу относятся:
применение различных окислителей (кислород, озон), использование коагулянтов и флокулянтов, сорбция на активных углях и полимерных сорбентах, применение мембраной технологии. В каждом конкретном случае технологию подготовки питьевой воды определяет качество исходной подземной воды.
Технологии удаления железа базируются на ряде физико-химических процессов:
- оксидация растворенных двухвалентных ионов железа с переводом их в нерастворимые соединения в зависимости от щелочности и pH воды; окислительно-восстановительного потенциала; содержание растворенного кислорода и свободного оксида углерода; карбонатной жесткости воды; наличия в ней азота, сероводорода, железобактерий; температуры;
- реагентная оксидация железа (II), когда аэрационные способы не дают результата или не могут быть использованы;
- подщелачивание обрабатываемой воды при ее низком щелочном резерве, вызывающее деструкцию железоорганических комплексов;
- десорбция из воды свободногo оксида углерода с целью повышения ее pH, возможность использования которой определяется температурой, бикарбонатной щелочностью и карбонатной жесткостью, наличием сульфатов, давлением воздуха, насыщенной концентрации газов в воде;
- извлечение из воды сероводорода, что повышает окислительновосстановительный потенциал и зависит от pH среды (присутствие сероводорода затрудняет процесс оксидации соедикений железа при аэрации);
- коагуляция коллоидных органических соединений железа с целью отделения их от воды при седиментации или фильтровании;
- фильтрование железосодержащей воды для задержания железа в зернистой загрузке в результате адсорбции, хемосорбции или каталитической оксидации; зависит от состояния дисперсии соединений железа в воде, их концентрации, pH, содержания растворенного кислорода, окислительно-восстановительного потенциала;
- извлечение гуминовых соединений железа − процесс, сочетающий аэрацию, обработку сильными окислителями, подщелачивание, коагулирование и фильтрование.
Возможными способами очистки воды от железа является увеличение окислителько-восстановительного потенциала воды путем использования сильных окислителей без изменения величины pH среды; повышение значений pH при недостаточном окислительно-восстановительном потенциале в случае применения слабых окислителей; совместное использование окислителя и щелочного реагента.
Реагентные методы применяют в том случае, если безреагентными аэрационными методами удалить железо не удается. Для удаления железа применяются следующие реагенты: хлор, хлорная известь, перманганат калия, озон, известь, сода.
В тех случаях, когда железо находится в воде только в трехвалентной форме или кроме обезжелезивания необходимо также уменьшение цветности воды, рациональным может оказаться ее коагуляция сернокислым алюминием. В этом случае применяют типовые проекты фильтровальных станций.
Реагенты вводят в воду перед фильтрами в подающий трубопровод, если содержание железа в исходной воде не превышает 10 мг/л. При большем содержании железа реагенты должны дозироваться перед сооружениями для осветления воды (например, отстойниками пли осветлителями), так как продолжительность фильтроцикла может оказаться меньше допустимой.
Продолжительность реакции для природных вод в интервале pH 6...8 составляет всего несколько минут. Скорость реакции увеличивается при повышении pH. На окисление 1 мг двухвалентного железа расходуется 0,64 мг Сl2 , при этом щелочность воды снижается на 0,018 мг-экв/л.
Для приготовления и дозирования раствора хлора обычно применяют вакуумные хлораторы.
Для станций обезжелезивания малой производительности, а также работающих несколько месяцев в году (пионерские лагеря, дома отдыха и т.д.) применяют хлорную известь. Содержание активного хлора в свежеприготовленной хлорной извести 32-36%.
Хлорную известь растворяют в деревянных баках с мешалками, затем отстаивают и раствор концентрацией 1-2% дозируют в исходную воду обычными дозаторами.
Иногда в артезианские скважины попадают болотные воды. В этом случае органические соединения двухвалентного железа нередко плохо окисляются.
Если железо содержится в воде в виде органических соединений или коллоидных частиц и безреагентными методами удалить его не удается, применяют озонирование воды. По данным В. Ф. Кожинова, для устранения из воды железа требуется 1 вес.ч. озона на 1 вес. ч. железа.
Сооружения работают по схеме: озонирование воды - отстаивание - фильтрование. Озон применяли для очистки воды от железа и марганца на станции Мон Луара (Франция). После добавления 4 мг/л озона и отстаивания воды (без подщелачивания) железо и марганец удалялись практически полностью.
На отечественных станциях нередко применяют аэрирование и подщелачивание воды. Этот метод обеспечивает удаление железа и стабилизационную обработку воды. Аэрация и подщелачивакие являются универсальным реагентным методом, который позволяет удалять железо во всех формах. Доза щелочного реагента должна определяться с учетом необходимости стабилизационной обработки воды и удаления части свободной углекислоты при аэрации воды.
Известь дозируется в воду в виде насыщенного известкового раствора или известкового молока. Известковый раствор может вводиться в фильтрованную воду, но не следует вводить в нее известковое молоко, так как в этом случае мутность фильтрата окажется выше допустимой.
На установках небольшой производительности обычно применяется известковый раствор, приготовленный в сатураторах. Для приготовления известкового молока в состав установки могут входить: бункер для приема извести, барабанная термомеханическая известегасилка непрерывного действяя, мутилки или баки для гидравлического перемешивания известкового молока, гидроциклоны для очистки известкового молока, насосы-дозаторы, предназначенные для дозирования суспензии, или бачки-дозаторы с гидравлическимперемешиванием и дозаторы с делением падающей струи, разработанные во ВНИИ ВОДГЕО [4]. Концентрация приготовленного для дозирования известкового молока 3-5%.
В некоторых случаях для подщелачивания воды может применяться сода, которая значительно дороже извести, но не требует для приготовления и дозирования раствора сложных устройств.
При применении реагентных методов обезжелезивания в некоторых случаях целесообразно подавать на фильтры воду, в которой содержится двухвалентное железо.
Если не производить предварительного (до подачи воды на фильтры) окисления всего содержащегося в воде двухвалентного железа и создать условия для так называемого «созревания» загрузки, то это позволит значительно сократить дозу реагентов.
Выбор технологии зависит от природы (минеральная или органическая) соединений железа, их концентрации, щелочности, окисляемости и pH воды, карбонатной жесткости и содержания свободного оксида углерода, окислительно-восстановительного потенциала, температуры и минерализации воды.
Железо является восстановительным элементом, который окисляется путем отдачи электронов. В результате окисления он становится сначала двухвалентным, а при дальнейшем окислении - трехвалентным. Окислительная способность воды растет с повышением окислительно-восстановительного потенциала и с введением в систему окислителя.
Концентрация ионов водорода в воде и ее кислая или щелочная реакция определяют действие воды как растворителя, поэтому значение pH играет важную роль в осаждении гидрооксидов. Значение pH исходной воды влияет на способность фильтрующего материала задерживать железо. При повышенном pH эта способность возрастает, что объясняется изменением дзета-потенциала поверхности зерен загрузки и извлекаемых примесей.
Вода с низкой (до 2,16 мг-экв/л) карбонатной жесткостью становится агрессивной при содержании в ней кислорода свыше 5 мг/л. Кислород реактивен и обладает большим сродством по отношению к электронам. Это свойство широко используется в процессе удаления железа путем аэрации и фильтрования.
Низшие оксиды железа переходят в оксиды с высшим состоянием окисления. Этот процесс зависит от бикарбонатной щелочности и pH воды. Важным фактором, удерживающим железо в растворенном состоянии, является наличие в воде растворенного оксида углерода. Для успешного технологического процесса необходимо удаление избытка свободного, растворенного в воде, оксида углерода, т.е. того количества, которое обуславливает ее агрессивные свойства.
При определении количества агрессивного оксида углерода необходимо учитывать так же концентрацию хлоридов и сульфатов, которые оказывают электрохимическое действие и активизируют электролитические свойства воды. На процесс удаления железа из воды влияет присутствие в ней аммиака, нитратов и нитритов, т.к. при этом значительно возрастает количество окислителя, необходимого для оксидации железа (II).
Негативное влияние на процессы удаления железа оказывает присутствие в воде органических веществ. Это происходит, когда их количество, определяемое перманганатной окисляемостью, превышает 6,5 Mг О2/л.
1.3 Деманганация воды
В подземных водах также достаточно часто наблюдается повышенное содержание марганца.
Удаление марганца из воды производят: увеличением окислительно-восстановительного потенциала среды; применением сильных окислителей без корректирования значения pH воды; повышением значения pH воды при недостаточном окислительно-восстановительном потенциале в случае использования слабых окислителей; совместным применением сильного окислителя и повышением значения pH воды.
Эти методы основаны на окислении присутствующего в воде иона двухвалентного марганца до трех- и четырехвалентных, образующих гидроксиды, растворимость которых при pH > 7 меньше 0,01 мг/л. Окисление происходит с помощью перманганата калия, озона, хлора и его производных, кислорода воздуха.
Кроме того, удаление марганца из воды возможно ионным обменом (Н- или Na-катионированием), известково-содовым методом, фильтрованием воды через загрузку из марганцевого цеолита, биохимическими методами. Для перехода двухвалентного марганца в оксид марганца должен поддерживаться определенный окислительно-восстановительный потенциал, значение которого зависит от требуемой в данном конкретном случае концентрации остаточного марганца и pH среды. Метод глубокой аэрации с последующим фильтрованием происходит таким образом: первоначально в вакуумно-эжекционном аппарате из воды извлекается диоксид углерода (рН повышается до 8- 8,5), затем вода насыщается кислородом воздуха - диспергируется и фильтруется через зернистую загрузку.
Технологическая установка состоит из скорых осветлительных фильтров, над уровнем воды которых размещены напорные вакуумно-эжекционные аппараты. Метод применим при окисляемости исходной воды до 9,5 Mг О2/л. Эта технология позволяет успешно обеспечивать деманганацию, обезжелезивание и дегазацию воды. Необходимое условие данного метода − присутствие в ней двухвалентного железа, которое при окислении раствора кислородом образует гидроксид железа, адсорбирующий на поверхности двухвалентный марганец и каталитически влияющий на его окисление. Процесс успешно протекает при pH аэрированной воды ниже 8,5. При отсутствии железа в воде необходимо добавлять в воду железный купорос − один из самых дешевых реагентов.
Удаление марганца из подземных вод с высоким значением pH может осуществляться в водоносном пласте. При введении в подземный поток воды, содержащей раствор, кислород, окислением двухвалентных железа и марганца достигается их соосаждение и задержание в порах водовмещающих пород. Этот метод целесообразно использовать при содержании марганца в подземной воде до 1 мг/л.
Наиболее эффективным и технологически простым методом удаления марганца из вод поверхностных и подземных источников на очистных комплексах любой пропускной способности при любом качестве исходной воды является обработка их перманганатом калия. На удаление 1 мг Mn расходуется 1,88 мг КМnO4. В результате применения перманганата калия образуется дисперсный осадок оксида марганца MnО2, который, имея большую удельную поверхность до 300 м2/г, является эффективным сорбентом. Обработка воды перманганатом калия снижает привкусы и запахи вследствие частичной сорбции органических соединений мелкодисперсным хлопьевидным осадком гидроксида марганца. Перманганат калия дает возможность удалить из воды как марганец, так и железо, независимо от их форм.
В водах с повышенным содержанием органических веществ перманганат калия как сильный окислитель позволяет разрушить комплексы (устойчивые органические соединения) с дальнейшим окислением иоков двухвалентных марганца и железа и коагуляцией продуктов окисления. Недостаток метода фильтрования аэрированной воды через заrрузку, обработанную оксидами марганца, постепенное измельчение частиц, образующих покрытие зерен загрузки, и проскок их в фильтрат. Другой недостаток деманганации фильтрованием через "черный песок", значит, расход перманганата калия. Существует метод деманганации воды фильтрованием через модифицированную загрузку, которая приготовляется последовательным пропусканием снизу вверх через кварцевый песок растворов железного купороса и перманганата калия, что дает экономию последнего. Для закрепления образующейся из гидроксида железа и оксида марганца пленки на зернах фильтрующей загрузки последнюю дополнительно обрабатывают тринатрийфосфатом или сульфитом натрия. Обрабатываемая вода фильтруется сверху вниз со скоростью 8-10 м/ч.
Удаление двухвалентных марганца и железа из воды методом ионного обмена осуществляется ее фильтрованием через катионитовую загрузку Na- или Н-катионирования в ходе умягчения воды. Метод целесообразно применять при одновременном глубоком умягчении воды и освобождении ее от двухвалентных железа и марганца.
Биохимический метод удаления марганца заключается в высевании на зернах загрузки фильтра марганецпотребляющих бактерий и последующем фильтровании обрабатываемой воды. Бактерии поглощают марганец, а отмирая, образуют на зернах песка пористую массу, содержащую большое количество оксида марганца − катализатора окисления двухвалентного марганца. Фильтры полностью удаляют из воды марганец при скорости фильтрования до 22 м/ч. Возможно удаление марганца на биофильтрах.
К безреагентным методам очистки воды от марганца относят: глубокую азрацию с последующей обработкой во взвешенном слое или тонкослойным отстаиванием и фильтрованием, при этом двухвалентный марганец сорбируется на свежеобразовавшемся гидроксиде железа; деманганацию в подземных слоях с подачей в пласт окисленной воды или воздуха (технического кислорода).
Обеззараживание воды
Обеззараживание воды в процессе водоподготовки для хозяйственно-питьевых целей производят с целью уничтожения возможных патогенных бактерий и вирусов на конечной стадии обработки и улучшения санитарного состояния сооружений на предварительном этапе очистки.
Наиболее опасные для человека водные патогенные организмы:
- вирусы (энтеровирусы гепатита А, Б, Е, мелкие круглые вирусы, поливирусы);
-бактерии (патогены, EscherichiaColi, Salmonellatyphi);
-простейшие агенты (Giardia Zamblia, Giardia Muris,).
В технологии обеззараживания химическими методами возможна инактивация только вирусов и бактерий. Удаление простейших агентов производят в процессе глубокого предварительного осветления воды.
Постоянно присутствующие в природных водах непатогенные бактерии: термотолерантные, железо-, сульфаторедуцирующие, манганобактерии и другие, вызывающие биопомехи и ухудшающие качество воды, также подлежат обеззараживанию.
В связи с сезонными изменениями физико-химического и микробиологического состава воды подрусловых подземных источников водоисточников, изменяются режимы обеззараживания и дозы дезинфектантов в течение года. Отмечаются следующие сезонные периоды обеззараживания:
- зимний - осенний период;
- весенний период (появление в воде споровых форм бактерий);
- летний период (повышенная обсемененность воды микроорганизмами).
Как правило, в качестве обеззараживающих агентов используют хлор, либо его соединения: диоксид хлора, гипохлориты натрия и кальция, хлорную известь, хлорамины.
Известно, что недостатками этого относительно простого метода обеззараживания являются пониженная инактивирующая способность по отношению к спорообразующим кишечным бактериям и вирусам, а также способность вступать в реакцию с органическими веществами и образовывать побочные, токсичные для человека вещества, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью. Опасность ситуации усугубляется тем, что в связи с практически повсеместным антропогенным загрязнением воды подземных источниках водоснабжения достаточную дозу хлора при обеззараживании приходится увеличивать, а это, помимо образования токсичных хлорорганических соединений, ухудшает вкус и запах воды. Необходимо также учитывать тот факт, что перевозки на значительные расстояния и постоянное хранение больших количеств жидкого хлора служат источником экологической опасности для близлежащих населенных пунктов.
Положительным свойством хлора является его длительное бактерицидное воздействие на очищенную воду в водопроводах и распределительной сети.
Современные традиционные альтернативные методы обеззараживания − УФ- излучение и озонирование − отличаются более высокой эффективностью по инактивации спорообразующих бактерий и энтеровирусов, а также отсутствием побочных хлорорганических продуктов, но не имеют консервирующего эффекта хлора.
К новым методам обеззараживания откосятся ультра- и нанофильтрация через поливолокнистые мембраны, низко- и высоковольтные разряды токов высокой частоты, облучение ускоренными электронами, гамма-облучение, лучи лазера и другие. Но они пока не нашли широкого применения на городских водопроводах.
Рациональный выбор метода обеззараживания питьевой воды должен производиться с учетом качества воды в источнике водоснабжения, схемы и производительности станции водоподготовки, состояния водоводов и распределительной сети.
Процесс обеззараживания воды хлором определяют образующиеся при растворении в ней хлора хлорноватистая кислота НОСl (сильный окислитель) и гипохлорит ион СlO-(более слабый окислитель). Их наличие рассматривают как присутствие в виде свободного активного хлора. Хлор взаимодействует с водой по уравнению:
Сl2 + Н2O = НСl + НClO (1.6)
HClO = H++ClO- (1.7)
Бактериальный эффект хлора вызван взаимодействием хлорноватистой кислоты и гипохлоритного иона с протоплазмой клеток бактерий.
Эффективность обеззараживания воды хлором зависит в основном от начальной дозы хлора и продолжительности его контакта с водой. Степень загрязненности воды органическими веществами характеризуется хлоропоглощаемостью воды.
При наличии в хлорной воде аммонийного азота или азотсодержащих органических соединений (аминокислот) свободный хлор вступает с ними во взаимодействие, образуя хлорамины и другие хлорпроизводные. Хлор, присутствующий в воде в виде соединений с указанными веществами, рассматривают как связанный активный хлор. Оба вида хлора могут существовать в воде одновременно.
При аммонизации воды остаточный хлор является связанным активным хлором.
На сооружениях водоподготовки хлор для обеззараживания применяют в виде С12, хлорреагентов − растворов товарных гипохлорита натрия и кальция, гипохлорита натрия, получаемого электролитическим способом из поваренной соли на месте, хлорной извести, хлораминов, а также хлора, полученного из минерализованной артезианской воды методом прямого электролиза.
Обеззараживание УФ-облучением является наиболее распространенным методом обеззараживания подземных вод высокого качества на установках производительностью от 20 до 500 тыс.мз/сут.
Обеззараживающий эффект УФ-облучения выше, чем хлорирования и обеспечивает инактивацию как обычных патогенных вегетативных и споровых кишечных бактерий, так и вирусов, в частности, гепатита А и Е, полиомиелита и других.
Метод ультрафиолетового обеззараживания имеет следующие преимущества по сравнению с окислительными обеззараживающими методами (хлорирование, озонирование):
- УФ-облучение летально для большинства водных бактерий, вирусов, спор. Оно уничтожает возбудителей таких инфекционных болезней, как тиф, холера, дизентерия, вирусный гепатит, полиомиелит и др. Применение ультрафиолета позволяет добиться более эффективного обеззараживания, чем хлорирование, особенно в отношении вирусов;
- обеззараживание ультрафиолетом происходит за счет фотохимических реакций внутри микроорганизмов, поэтому на его эффективность изменение характеристик воды оказывает намного меньшее влияние, чем при обеззараживании химическими реагентами. В частности, на воздействие ультрафиолетового излучения на микроорганизмы не влияют pH и температура воды;
- в обработанной ультрафиолетовым излучением воде не обнаруживаются токсичные и мутагенные соединения, оказывающие негативное влияние на биоценоз водоемов;
- в отличие от окислительных технологий, в случае передозировки отсутствуют отрицательные эффекты. Это позволяет значительно упростить контроль процесса обеззараживания и не проводить анализы на определение содержания в воде остаточной концентрации дезинфектанта; современные УФ-лампы и пускорегулирующая аппаратура к ним выпускаются серийно, имеют высокий эксплуатационный ресурс;
- для обеззараживания ультрафиолетовым излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и тем более озонировании эксплуатационные расходы. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии (в 3-5 раз меньшими, чем при озонировании); отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах - жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция, а также с отсутствием необходимости в реагентах для дехлорирования;
- отсутствует необходимость создания складов токсичных хлорсодержащих реагентов, требующих соблюдения специальных мер технической и экологической безопасности, что повышает надежность систем водоснабжения и канализации в целом;
- ультрафиолетовое оборудование компактно, требует минимальных площадей, его внедрение возможно в действующие технологические процессы очистных сооружений без их остановки, с минимальными объемами строительно-монтажных работ.
Основные характеристики процесса: напряжение питания 220 или 380В, оптимальная длина волны – 254,5 нМ, минимальная энергия активации (доза) − 16 мВт/см2, экспозиция мгновенная − 8-50 с, слой воды на излучателе − до 800-1000 мм. Расход электроэнергии на обеззараживание подземной воды не превышает 10-15 Вт*ч/мз. Это на порядок ниже затрат на химические методы обеззараживания.
Надежность инактивации патогенных бактерий и вирусов УФ-облучением при соответствующих дозах доказана в лабораторных и производственных условиях.
При дозе облучения 16-25 мВт*с/см2 метод УФ-облучения обеспечивает 99,99-100% инактивацию воды при исходных индикаторных показателях загрязненности: общее микробное число − 35 до 22* 103кл/мл, общие колиформные бактерии − до 2000 ед/100 мл, термотолерантные колиформные бактерии − до 200 ед/100 мл, колифаги − до 15 ед/100мл.
В состав установки по обеззараживанию входят: камера дезинфекции с блоком пускорегулирующей температуры, пульт управления, сигнализация, блок промывки камеры дезинфекции от отложений, блок контроля интенсивности УФ-излучения. Установка работает в автоматическом режиме.
Интенсивные источники УФ, спектр излучения которых обеспечивают максимальный бактерицидный эффект, представляют значительный интерес для технологии водоподготовки.
Опыт применения озона в водоподготовке загрязненных поверхностных и подземных вод свидетельствует о его комплексном воздействии на очищаемую воду, включая и обеззараживание.
Для обеспечения эффективной инактивации как вегетативных, так и споровых бактерий, а также вирусов необходимо предварительное глубокое обесцвечивание воды до 8-10 град, осветление до 1 мг/л и отсутствия частиц взвеси с крупностью более 5 мкм.
Обеззараживающая доза озона составляет порядка 5 мг/л при продолжительности контакта 5-10 минут и величине остаточного озона 0,3-0,4 мг ОЗ/л.
Несмотря на то, что О3 является очень сильным обеззараживающим агентом, использование его на конечной стадии водоподготовки не исключает последующего риска повторного загрязнения микроорганизмами. Так, остаточный О3 в количестве 0,4 мг/л разлагается менее чем за 1 ч. Это может привести к тому, что в очищенной воде после разложения озона наблюдается усиление активности бактерий и рост их числа в протяженных водоводах и распределительных сетях.
Озонирование как специальный метод обеззараживания питьевых вод осуществляют в сочетании с другими методами: хлорированием уменьшенными дозами и мембранной технологией.
Озонаторная установка может работать на атмосферном воздухе и жидком кислороде. В первом случае установка включает: блок осушки и подготовки воздуха, воздушный компрессор, генератор озона, блок водяного охлаждения генератора, реактор, повышающий трансформатор, пульт управления, блок контроля озоно-воздушной смеси. Работа установки автоматизирована. Во втором случае исключается блок подготовки и осушка воздуха.
Окончательное обеззараживание рекомендуют производить в контактных резервуарах с двумя последовательными камерами. В первой обеспечивается химическая потребность воды в озоне с остаточной концентрацией С= 0,4 Mг/л, во второй − эта концентрация поддерживается в течение требуемого времени Т= 4 минуты.
Концентрация озона в озоно-воздушной смеси − до 20 мг*Оз/мз. Коэффициент использования озона − не менее 0,9. Время разложения остаточного озона в воде, прошедшей дезинфекцию − менее 20 минут.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет и проектирование водопроводной сети
Объектом водоснабжения согласно заданию является город К., расположенный на Среднем Урале.
Население города составляет 30000 человек. За источник водоснабжения с учетом требований по расходам и качеству воды принят подземный источник.
Город К. имеет преимущественный тип застройки 5 - этажными зданиями. Все здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией, ваннами, централизованным горячим водоснабжением. В городе имеются все необходимые административные и культурно-бытовые учреждения.
Характеристика наиболее крупного в городе промышленного предприятия (машиностроительный завод), для которого произведен отдельный расчет расходов, приведена ниже.
Таблица 2.1 - Исходные данные
| Наименование показателя | Численное значение |
| 1 | 2 |
| Число смен в сутки | 2 |
| Количество работающих на предприятии (тыс. чел/сут.), в т.ч: | 2,5 |
| а) в горячих цехах | 1,7 |
| б) в холодных цехах | 0,8 |
| Количество работающих в максимальную смену (тыс. чел./см), в т.ч | 1,5 |
| а) в горячих цехах | 1 |
| б) в холодных цехах | 0,5 |
| Количество пользующихся душами(тыс.чел) | 2,05 |
| а) в сутки | |
| б) в наибольшую смену | 1,4 |
| Расход воды на производственные нужды(тыс.м3/сут) | 1,50 |
| Коэффициент часовой неравномерности водопотребления на производственные нужды |
1 |
Машиностроительный завод забирает воду из городского водопровода на хозяйственно-питьевые нужды, а на пополнение оборотных систем технического водопровода предприятия вода забирается из реки и очищается на собственной станции водоподготовки.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 267; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!