«Если будем продолжать возводить традиционные очистные сооружения, разоримся! Ведь производство усложняется, очистные сооружения дорожают - никакой государственный бюджет не выдержит. Да и эти сооружения во многих случаях бессильны».
Член – корреспондент АН СССР В.Н. Кунин
Типовые очистные сооружения водопровода городов
В силу сложившихся обстоятельств в настоящее время приняты две схемы очистных сооружений для воды - одноступенчатая и двухступенчатая. По двухступенчатой схеме будущая питьевая вода проходит через отстойник и далее через зернистый фильтр. Перед тем, как вода попадет в отстойник, в нее добавляют химические реагенты (флокулянты) и хлор, после фильтрации - только хлор (вторичное хлорирование). Таким образом, если из крана течет вода с запахом хлора, то все должны знать, что с ведома СЭС, происходит усиленное хлорирование питьевой воды, чтобы убить болезнетворные бактерии и вирусы и одновременно подорвать здоровье населения хлорпроизводными.
При одноступенчатой схеме очистки все происходит аналогично, но в данной схеме отсутствует отстойник - технологический элемент для извлечения из очищаемой воды крупных примесей, которые осаждаются на дно под действием гравитации. Он исключен из схемы по экономическим соображениям для уменьшения капитальных затрат. Таким образом, при одноступенчатой схеме технологическая нагрузка на зернистый фильтр выше и отсюда цикл от одной промывки до второй (фильтроцикл) по времени уменьшается. Как видите, самым основным элементом очистных сооружений водопровода являются зернистые или песчаные фильтры. Знать, как устроены типовые водопроводные очистные сооружения или фильтровальные станции будет интересно. Для примера рассмотрим устройство водопроводных очистных сооружений г. Старый Крым, представленных в нижеприведенных схемах и фотографиях.
Справка по ВОС г. Старый Крым
Проектная производительность – 20 тыс. м3/ сутки, реальная в настоящее время 7 –
9 тыс. м3/сутки
Строительство начато - май 1976 г.
Строительство закончено – май 1983г.
Пуско-наладочные работы – начатые 1.4. 1980г., законченные 29.12.1983г.
Общая стоимость выполненных работ 2972, 96 тыс. рублей
Способ очистки - реагентный
Обслуживающий персонал по проекту: начальник ВОС, ст. инженер смены – 3 чел, лаборант – 3 чел, оператор хлораторной – 3 чел, машинист насосной станции 2-го подъема – 3 чел.
Для обеспечения требуемого качества воды принята двухступенчатая схема ее очистки, а именно: коагуляция, осветление и обесцвечивания в осветлителях и фильтрование на скорых фильтрах с последующим обеззараживанием хлором. Для улучшения процесса коагуляции, обеззараживания воды и предотвращения развития микроорганизмов на очистных сооружениях предусмотрено первичное хлорирование с дозой 5 мг/л, вторичное –
1 мг/л. перед осветлителями и после фильтров. Предусматривается возможность подщелачивания воды известью в периоды года с недостаточной щелочностью исходной воды и углевание для улучшения ее вкусовых качеств. Для интенсификации работы сооружений и улучшения процесса коагуляции предусмотрена установка для приготовления и дозирования полиакриламида. Проектом предусмотрено повторное использование воды после промывки фильтров. Днепровская вода из водохранилища по самотечно – сифонным водопроводам поступает на насосную станцию 1 – го подъема Q = 320м3/ ч насосами Д 320/50 – 3 шт. Из насосной станции первого подъема по двум напорным водоводам Ду400 вода поступает на ВОС в смесители вихревого типа, которые представляют собой вертикальную сборную цилиндрическую емкость объемом – 12,5 м3, диаметром 2,5 м, высотой конической части - 3,7 м, цилиндрической – 2,0 м и служит для смешения в них поступающей воды с реагентами.
Смесители вертикальной конструкции с конической нижней частью, где вода освобождается от воздуха и смешивается с хлором, коагулянтом, известью, активным углем. Продолжительность смешивания в смесителях при производительности
20 000 м3/сут – 1,8 минуты. Сбор воды в смесителе производится кольцевым лотком через затопленные отверстия, расположенные по боковой поверхности и днища лотка. Из сборного кольцевого лотка вода поступает совместно с оборотной водой в карман смесителя через удерживающие решетки. В карман смесителя вводится ПАА. Смесители оборудованы для отбора проб переливной трубой Ду250 и линией опорожнения.
Из смесителя вода поступает самотеком по водоводу Ду600 и подается в осветлители с взвешенным осадком, которых на станции 4 шт., из них 3 шт. рабочих, 1 – резервный. Осветлители коридорного типа ж/бетонной конструкции, прямоугольные в плане. Общие их размеры – 10,5 х 9,0 х 5,5 (м). Площадь осветления 55,5 м2, площадь зоны отделения осадка 31,0 м2. Размеры одной рабочей камеры 3,5 х 9,0 х 5,5 (м). Скорость восходящего потока в зоне осветления при работе 4-х осветлителей – 0,75 мм/сек, при работе 3 – х осветлителей – 1,01 мм/сек. При коэффициенте распределения воды между зоной осветления и отделения воды - 0,7 м. Распределение воды в зонах осветления, сбор воды в зоне отделения осадка и выпуск шлама производится перфорированными трубками. Отвод осветленной воды в зонах осветления осуществляется лотками. Труб в рабочих камерах 16 шт. Ду250 с отверстиями Ду20 (всего 34 шт.). Трубы для отвода осветленной воды из шламоуплотнителя Ду200 (8 шт.) с отверстиями Ду20 (всего 28 шт.). Трубы для отвода шлама из шламонакопителя Ду250 – 8 шт., с отверстиями Ду20 (всего 45 шт.). Кроме того, для полного опорожнения осветлителей предусмотрена труба Ду80, которая выведена в сбросной канал. В рабочих камерах осветлителей имеются шламосбросные окна с металлическими козырьками.
Уровень взвешенного осадка в процессе зарядки с помощью сифонных шлангов или специальных пробоотборных трубок. Задвижка на трубопровод, для отвода чистой воды из осадкоуплотнителя во время зарядки осветлителя, должна быть полностью закрыта. Критерием правильно отрегулированной величины отсоса в ходе эксплуатации осветлителя является постоянство, и равенство прозрачности осветленной воды в рабочей части осветлителя и в осадкоуплотнителе. При стабильном уровне контактной среды и требуемой величине отвода уплотненного осадка. После того, как осветлитель полностью заряжен и в осадкоуплотнитель начинает поступать первые порции осадка, задвижку на отсосе постепенно прикрывают, контролируя одновременно уровень взвешенного осадка и прозрачность осветленной воды. Затем отмечают степень открытия задвижки, соответствующую стабильному режиму осветленной воды и с помощью пьезометра фиксируют расход при откачке.
Для очистки воды в блоке фильтровальной станции имеются пять скорых фильтров ж/бетонной конструкции с крупной загрузкой и размерами в плане 6,0 х 6,0 и площадью фильтрации 26,7 м2. Скорость фильтрации при нормальной работе составляет 6,7 м/час, при одном фильтре на промывке – 8,4 м/час, при форсированном режиме – 11,2 м/час. Равномерное распределение воды на фильтрах достигается при помощи водосливных воронок на подающих трубопроводах, выведенных выше уровня воды. Промывка осуществляется от водонапорной башни, высотой 12 м, с баком емкостью 300м3. Расчетная интенсивность промывки – 17 л/сек на 1 м2 площади фильтра. Расход воды на одну промывку – 163 м3. Подача воды в башню принята насосами 8К-18 (Q = (220 – 360) м3/ час, Н= (20,7 – 15)м), установленными в зале осветлителей и фильтров.
Дренажная система расположена в толщине фильтрующей загрузки. Распределение промывной воды в фильтре производится по центральному каналу и дырчатым трубам. Ду100, количество труб с одной стороны центрального канала – 18 шт. Расстояние между трубами в осях 310 мм, а от крайних труб и стенки – 365 мм. Отверстия в трубах просверлены шахматном порядке под углом 45º к вертикальной плоскости д10, шаг отверстий 190 мм. Количество отверстий в трубе – 24 шт., сбор и удаление промывной воды производится желобами в отводящий центральный канал по трубопроводу Ду600 в резервуар оборотной воды емкостью 500 м3.Из резервуара оборотной воды насосами возвращается в голову сооружения, а осадок сбрасывается в отстойник, промышленную канализацию.
Для загрузки фильтров №3 и №5 применен щебень фракций:
1 слой 40 – 80мм = 300 мм – 40,5 м3 = 81 т
2 слой 16 - 32 мм = 250 мм – 33,75 м3 = 67,7 т
3 слой 8 - 16мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27 т
4 слой 4 - 8мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27т
5 слой 2 - 4мм = 50 мм - 6,75 м3 = 13,5 т
и калиброванный кварцевый песок диаметром (0,9 – 1,8) мм высотой 1,6м - 202,5 м3 =
324 т.
Гранулометрический состав песка в % :
0,5 мм – 23,5%
0,5-1мм – 5,6%
1,2мм – 35%
2 – 3 мм – 20%
3 –5 мм – 10%
5 мм – 5,6%
В период обследования проведен анализ загрузки материала и определен гранулометрический состав песка. Выделены рекомендации по рассеву загрузочного материала. Вода фильтруется через слой песка и через дренажные трубы отводится в коллектор чистой воды. Затем направляется в два резервуара чистой воды (РЧВ) вместимостью по 2000 м3 каждый. По пути вводится хлор для вторичного хлорирования. Из РЧВ насосами насосной станции 2-го подъема Д200-95 (n = 2920 об/мин, N = 75 кВт, Q = 200м3/ час) – 4 шт. и 4К-6А (n = 2920 об/мин, N = 45 кВт, Q = 85 м3/ час) – 4 шт. вода подается на юго-восточную группу населенных пунктов, а насосами 8К-12 - 2шт. на северную группу населенных пунктов. Оптимальные дозы коагулянта устанавливаются лабораторией в процессе эксплуатации, путем пробного хлорирования и коагулирования воды. Доза хлора установлена из расчета 0,2 – 0,5 мг/л в конце осветлителя и 0,1 – 0,3 мг/л после фильтрации. Доза хлора в РЧВ устанавливается по согласованию с райСЭС и может колебаться от 0,3 до 1,5 мг/л с таким расчетом, чтобы в точках водозабора был остаточный хлор 0,3 – 0,5 мг/л. Эксплуатация фильтров, а также приготовление и дозирование растворов осуществляется согласно инструкциям по эксплуатации.