Типы и назначения очистных сооружений

В связи с ростом объемов водопотребления и недо­статочностью источников подземных вод для целей водо­снабжения используются источники поверхностных вод, забираемых из рек и водоемов.

К качеству питьевой воды предъявляются требования в соответствии с нормами действующего стандарта. Вы­сокие требования предъявляются также и к качеству воды, идущей на технологические цели промышленных предприятий, так как от этого во многом зависит нор­мальное функционирование промышленных агрегатов и оборудования цехов.

Качество воды в источниках водоснабжения часто не соответствует предъявляемым требованиям, поэтому воз­никает задача его улучшения. Улучшение качества при­родной воды для хозяйственно-питьевых нужд и техно­логических целей достигается различными специальными методами ее обработки (очистки). В целях улучше­ния качества питьевой воды и ее очистки в составе современных водопроводов возводятся специальные ком­плексы очистных сооружений , объединяемые в водо­очистные станции .

Сточные воды также требуют очистки с целью устра­нения вредного их воздействия на внешнюю среду (водоемы, почву, подземные воды, воздух) и через нее на людей, животных, рыб, растения. Очистка сточных вод является одним из важнейших мероприятий по ох­ране природы, рек и водоемов от загрязнения. Она про­изводится на специальных комплексах канализационных очистных сооружений . Эти сооружения не только очи­щают воды от загрязнений, но и улавливают полезные вещества для использования их на основном производстве (в промышленности) или для использования как сырья в других производствах.

Необходимая степень очистки отводимых сточных вод, сбрасываемых в водоемы РФ, регламентируется «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Основами водного законодатель­ства РФ».

В практике строительства возводятся комплексы очистных сооружений двух основных типов – водопро­водные и канализационные . Каждый из указанных типов очистных сооружений имеет свои разновидности, а так­же специфические особенности как по составу и устрой­ству отдельных сооружений, так и по технологическим процессам, происходящим в них.

Водопроводные очистные сооружения . Метод обра­ботки воды и состав водопроводных очистных сооруже­ний зависят от качества исходной воды, требований, предъявляем их к качеству питьевой воды, и принятой технологической схемы ее очистки.

Технологические процессы очистки воды включают ее осветление , обесцвечивание и обеззараживание . При этом вода коагулируется, отстаивается и фильтруется, а также проходит обработку хлором. Если качество ис­ходной воды позволяет отказаться от некоторых техно­логических процессов ее обработки, соответственно сокращается комплекс сооружений.

Изучение технологических схем очистки питьевой воды показывает, что основными методами осветления и обесцвечивания воды на водопроводных очистных со­оружениях являются отстаивание и фильтрование с предварительном обработкой воды реагентами (коагу­лянтами). Для отстаивания воды используются в основ­ном горизонтальные (реже вертикальные) отстойники или осветлители со взвешенным осадком, а для филь­трования – фильтры с различными видами фильтрую­щей загрузки или контактные осветлители.

В практике водопроводного строительства в нашей стране наибольшее распространение получили водоочист­ные сооружения , запроектированные, но технологической схеме, предусматривающей в качестве основных очист­ных сооружений горизонтальные отстойники и скорые фильтры.

Принятая единая технологическая схема очистки питьевой воды предопределила практически одинаковый состав основных и вспомогательных сооружений. Так, например, во все комплексы водоочистных станций , не­зависимо от их производительности и типа, входят сле­дующие сооружения: реагентное хозяйство со смесите­лем , камеры реакции ( хлопьеобразование ), горизон­тальные отстойники или осветлители , фильтры, резер­вуары для чистой воды , насосная станция II подъема с электроподстанцией, а также объекты подсобно-вспомо­гательного (производственного), административно-технического и культурно-бытового назначения.

Канализационные очистные сооружения . Очистные сооружения канализации , как и водопровода, – это сложные комплексы инженерных сооружений, взаимо­связанных технологическим процессом очистки сточных вод. На очистных сооружениях сточные воды подвер­гаются механической, химической и биохимической (био­логической) очистке.

В процессе механической очистки из жидкой фазы сточных вод отделяются взвешенные вещества и гру­бые механические примеси путем процеживания, отстаи­вания и фильтрования. В некоторых случаях механиче­ская очистка является окончательной. Но чаще всего она служит лишь подготовкой для дальнейшей, например, биохимической очистки.

В комплекс очистных сооружений, предназначенных для механической очистки бытовых сточных вод , вхо­дят: решетки, предназначенные для задержания круп­ных веществ органического и минерального происхож­дения; песколовки для выделения тяжелых минеральных загрязнений (главным образом леска); отстойники для выделения осаждающихся веществ (в основном органи­ческих); хлораторная установка с контактными резер­вуарами, в которых происходит контакт осветленной сточной воды с хлором в целях уничтожения болезне­творных бактерий. В результате обработки поступаю­щих сточных вод на указанных сооружениях они после их дезинфекции могут быть отведены в водоем.

Схема химической очистки сточных вод отличается от механической введением перед отстойниками смеси­теля и реагентного хозяйства. При этом обрабатываемая сточная вода после решеток и песколовки поступает в смеситель, где к ней добавляется реагент для коагулирования, а затем в отстойник для осветления. Сточная вода из отстойника выпускается либо прямо в водоем, либо сперва на фильтр для дополнительного осветления, а потом в водоем. Сооружения для обработки осадка при химическое очистке такие же. как и при механиче­ской.

Биохимическая очистка сточных вод , в зависимости от местных условий, обычно осуществляется на трех ос­новных схемах сооружений: на полях орошения или по­лях фильтрации, на биофильтрах и в аэротенках. При первой схеме сточная водя, пройдя через решетки, по­ступает в песколовки и затем в отстойники для осветле­ния и дегельминтизации, откуда она направляется на поля орошения или поля фильтрации и затем в водоем. При второй схеме сточная вода сначала проходит через сооружения механической очистки и предварительной аэрации (преаэраторы), далее она поступает на био­фильтры, а затем во вторичный отстойник для выделе­ния из очищенной воды веществ, выносимых ил биофиль­тров. Очистка заканчивается дезинфекцией сточных вод перед спуском в водоем. При третьей схеме предвари­тельная очистка сточной воды производится на решет­ках, песколовках, преаэраторах и в отстойниках. После­дующая их очистка производится в аэротенках, затем во вторичных отстойниках и заканчивается дезинфек­цией, после чего вода сбрасывается в водоем. Выбор типа сооружений для биохимической очистки сточных вод производится в зависимости от ряда факторов, в том числе; требуемой степени очистки сточных вод, раз­мера площади под очистные сооружения (большая пло­щадь требуется для устройства полей орошения и го­раздо меньшая для аэротенков), характера грунтов, рельефа площади и др. Схему очистных сооружений выбирают с учетом экономических показателей – строи­тельной и эксплуатационной стоимости сооружений.

Очистные сооружения и оборотные системы водоснабжения

Важнейшими технологическими мерами рационального использования и охраны водных ресурсов являются совершенствование технологий производства, внедрение в практику безотходных технологий. В настоящее время совершенствуется ныне действующая оборотная система водоснабжения, или повторное использование воды. Поскольку избежать полностью загрязнения воды невозможно, применяются биотехнические меры охраны водных ресурсов — принудительная очистка сточных вод от загрязнения. Основные методы очистки — механические, химические и биологические.

При механической очистке сточных вод нерастворимые примеси удаляются с помощью решеток, сит, жиро(масло)ловок и т.д.

В отстойниках осаждают тяжелые частицы. Механической очисткой удается освободить воду от нерастворенных примесей на 60—95%.

При химической очистке применяются реагенты, которые пере- водят растворимые вещества в нерастворимые, связывают их, осаждают и удаляют из сточных вод, которые очищаются еще на

Биологическая очистка проводится двумя способами. Первый осуществляется на специально подготовленных полях фильтрации (орошения) с оборудованными картами, магистральными и распре делительными каналами. Очистка происходит естественным способом — путем фильтрации воды через почвогрунты. Органический фильтрат подвергается бактериальному разложению, воздействию кислорода, солнечных лучей и используется в дальнейшем в качестве удобрения. Применяется также каскад прудов-отстойников, в которых естественным путем происходит самоочищение воды. Второй ускоренный способ очищения сточных вод производится с применением специальных биофильтров. Очистка сточных вод осуществляется фильтрацией через пористые материалы (гравий, щебень, песок и керамзит), поверхность которых покрыта пленкой микроорганизмов. Процесс очистки на биофильтрах происходит интенсивнее, чем на полях фильтрации.

В настоящее время практически ни один город не обходится без очистных сооружений, причем в городских условиях применяются все указанные способы в комплексе, что дает хороший эффект.

Очистные сооружения водопровода.

Использование воды поверхностных источников для водоснабжения поселений требует улучшения ее качества. В практике водоснабжения используется различные методы обработки воды на очистных сооружениях водопровода. Под обработкой понимается не только удаление из воды нежелательных примесей и ее обеззараживание, но и добавление в воду недостающих ингредиентов. Процессы обработки воды рассмотрим на примере работы станции очистки воды для хозяйственно-питьевых целей, схема которой приведена на рис. 33.

Насосами насосной станции первого подъема 1 вода подается в приемный резервуар смесителя 2, в котором к воде подмешивается раствор реагента, который приготавливается в реагентном хозяйстве 3. Назначение реагента состоит в интенсификации процесса коагуляции (укрупнения взвесей) и их последующего осаждения. В камере реакции 4 в результате взаимодействия реагента с солями, растворенными в воде, протекает процесс хлопьеобразования и осаждения взвесей на хлопьях.

Рис.33. Схема очистной станции водопровода. 1 – насосная станция первого подъема; 2 – смеситель; 3 – реагентное хозяйство; 4 – камера реакции; 5 – вертикальный отстойник; 6 – фильтры; 7 – установка для выработки обеззараживающего агента; 8 – резервуар чистой воды; 9 – насосная станция второго подъема.

В отстойнике 5 происходит осаждение примесей при малой скорости движения воды, величина которой зависит от конструкции отстойника. В системах водоснабжения городов на станциях очистки воды производительностью более 30000 м 3 /сут. применяют горизонтальные отстойники. Вертикальные отстойники применяют при производительности станции очистки воды до 5000 м 3 /сут. Радиальные отстойники предназначены для очистки мутных вод. На станции очистки устанавливают несколько отстойников, работающих по параллельной схеме.

Габариты отстойников определяются расчетом.

В фильтрах 6 происходит очистка воды в результате ее фильтрации через слой мелкозернистого материала – кварцевого песка, дробленого антрацита и др. По скорости движения воды в фильтрах они подразделяются на медленные, скорые, и сверхскорые. Медленные и скорые фильтры делаются открытыми безнапорными, а сверхскорые – закрытыми напорными. На станциях очистки большой производительности применяются скорые и сверхскорые фильтры. Фильтры нуждаются в периодической промывке для удаления загрязнений фильтрующего материала, образовавшихся в результате фильтрации воды.

Процессы обработки воды в отстойниках и фильтрах позволяют наряду с очисткой воды удалить из нее значительную часть бактерий и вирусов. Оставшуюся часть нейтрализуют в процессе обеззараживания воды.

Различают пять основных способов обеззараживания:

— воздействием на воду сильных окислителей;

— обработкой ультрафиолетовыми лучами;

— олигодинамия (контактом воды с ионами благородных металлов, например серебра).

На станциях очистки воды большой производительности обеззараживание осуществляется воздействием на воду сильных окислителей, в качестве которых применяется хлор и озон.

При хлорировании воды необходим длительный не менее 30 минут контакт хлор с водой. Поэтому хлорирование производится в резервуаре чистой воды путем подачи в него хлорной воды, из установки для выработки обеззараживающего агента 7, которая в данном случае называется хлораторной.

При поступлении хлора в воду происходит окисление веществ протоплазмы клеток бактерий, что вызывает их гибель. Хлорирование эффективно против бацилл брюшного тифа, дизентерии, вирусов энцефалита, вибрионов холеры. Недостатком хлорирования является то, что спорообразующие бактерии устойчивы к действию хлора, а также то, что хлор является токсичным газом, что необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации станции очистки воды. Об эффективности процесса обеззараживания судят по остаточному хлору, концентрация которого не должна превышать допустимых значений.

При озонировании уничтожаются бактерии, споры и вирусы, при этом одновременно с обеззараживанием происходит дезодорация, обесцвечивание воды и устраняются привкусы. Озон, химическая формула О₃, получают в озонаторах воздействием на воздух электрического разряда. Озонирование имеет ряд существенных преимуществ перед хлорированием. Нет необходимости строгого контроля за концентрацией озона в воде, так как он является нестойким соединением и его избыток превращается в кислород, озон в отличие от хлора не ухудшает свойств воды, время озононирования в несколько раз меньше чем хлорирования.

Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами применяют на установках небольшой производительности. Эффект обеззараживания основан на бактерицидном действии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200-290 мкм.

Размещение водоочистительного комплекса.

При выборе площадки для размещения водоочистных сооружений необходимо учитывать следующее. Они могут размещаться непосредственно в месте забора воды или вблизи потребителей. В первом случае водоочистные сооружения вместе с водозаборными сооружениями, насосными станциями первого и второго подъема являются единым комплексом головных сооружений водопровода. Во втором случае в водоочистительный комплекс (ВОК) входят сооружения по улучшению качества воды, резервуары питьевой воды и насосная станция второго подъема.

Все основные и вспомогательные сооружения станции очистки целесообразно размещать в виде единого комплекса, примерный генеральный план которого представлен на рис. 34.

Рис. 34. Генеральный план водоочистного комплекса. 1 – блок основных сооружений; 2 – реагентное хозяйство; 3 – котельная; 4 – служебный комплекс; 5 – башня промывной воды; 6 – хлораторная; 7 – сооружения оборота промывной воды; 8 – сооружения обработки осадка; 9 – резервуары чистой воды; 10 – насосная станция второго подъема. R₁ – трубопроводы для подачи раствора реагентов. В₇ – водопроводы от насосной станции первого подъема. В₁ – водоводы хозяйственно-питьевого водопровода.

В блоке основных сооружений 1 размещаются смесители, отстойники и фильтры. Хлораторная, совмещенная со складом хлора, по требованиями безопасности размещается в пониженной части территории комплекса на расстоянии не менее 30 метров от блока основных сооружений.

Определяющее влияние на выбор места расположения ВОК оказывает обеспеченность возможности устройства зоны санитарной охраны, наличие подъездов, благоприятный рельеф участка и уровень грунтовых вод. Для очистных сооружений предусматривается зона санитарной охраны. Граница первого пояса зоны совпадает с ограждением водоочистительного комплекса и предусматривается на расстоянии:

— от стен резервуаров фильтрованной (питьевой) воды, фильтров (кроме напорных), контактных осветлителей с открытой поверхностью воды — не менее 30 м;

— от стен остальных сооружений и стволов водонапорных башен — не менее 15 м.

Территория водоочистного комплекса огораживается и оборудуется охранной сигнализацией.

Размеры земельных участков для станций очистки воды в зависимости от их производительности, тыс.м 3 /сут, принимаются не более , га:

Процессы	Сооружения
Отстаивание воды. В воде содержаться песчинки, иловые частицы. Поэтому их необходимо извлечь с помощью отстаивания. Вода должна не стоять, а медленно течь, примерно со скоростью 1 см/с, то есть в ламинарном режиме. Загрязнения выпадают в осадок, происходит первичная очистка воды.	Отстойники. Это проточные сооружения, где вода движется медленно, примерно со скоростью 1 см/с, то есть в ламинарном режиме. Поэтому загрязнения выпадают в осадок, происходит первичная очистка воды. Отстойники строят из железобетона.
Фильтрование воды. Производится для окончательной очистки воды от механических загрязнений, которые невозможно извлечь отстаиванием. Для эффективной и быстрой очистки воды фильтрованием через пористую загрузку (песок, керамзит), вначале воду обрабатывают химическими реагентами для образования хлопьев из взвесей в воде.	Скорые фильтры. Вначале вода обрабатывается химическими реагентами, например сернокислым алюминием Al2(SO4)3. Тогда тонкие взвеси в воде коагулируются в хлопья и после этого эффективно осаждаются на фильтрующей загрузке. Это и есть технология работы скорых фильтров с крупной загрузкой, например из керамзитовой крошки.
Обеззараживание воды. В воде содержаться бактерии, в том числе болезнетворные. Обеззараживание воды производят чаще всего хлорированием. Известны также способы озонирования воды и обработкой ультрафиолетом.	Сооружения по обеззараживанию воды. При хлорировании воды сооружениями являются хлораторные, при озонировании применяют озонаторы (электрические разрядники), а лампы ультрафиолета применяют для прозрачных вод, обычно подземных.

Дата добавления: 2017-04-05 ; просмотров: 6253 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ