Анализ технологии очистки воды на ВОС-2

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ НА ВОС-2 Г. СЕВЕРОДВИНСКА

Характеристика источника водоснабжения

Источником водоснабжения г. Северодвинска является река Солза, протекающая на расстоянии 16,5 км от города. Река Солза вытекает из Сол - озера и впадает в Белое море. За исток реки принята р. Верхняя Солза, падающая в Сол - озеро. Длина р. Солза составляет 109 км.

Почти вся территория бассейна реки покрыта болотами. В бассейне реки насчитывается 30 озер разной величины, река имеет 7 значительных притоков и много ручьев.

Начало весеннего половодья наблюдается в конце апреля – начале мая. Подъем уровня воды происходит в течение 10…15 дней, спад 30…50 дней.

Весь бассейн р. Солзы выше водозабора расположен в лесной необитаемой зоне, источники загрязнения реки отсутствуют.

К особенностям качества воды реки Солза можно отнести:

1) низкие температуры воды в течении длительного времени года (8 месяцев температура ниже 10 ⁰ С, из них 4…5 месяцев – не превышается 1 ⁰С);

2) небольшое количество взвешенных веществ (в основном менее 1 мг/дм³);

3) малую мутность 1…3 мг/л (в период весеннего паводка до 20 мг/л);

4) высокую цветность в течение года, которая в среднем за год составляет 133…200 градусов (в период паводков более 200градусов);

5) низкое солесодержание (менее 100 мг/л);

6) очень низкий щелочной резерв (значения щелочности 0,4…0,8 мг-экв/л, самый низкий показатель 0,1 мг- экв/ л);

7) очень малую жесткость воды, значения которой не превышает 1,2 мг-экв/л;

8) условно нейтральную активную реакцию воды (рН 6,6…7,4);

9) значительное загрязнение воды различными легко окисляющимися веществами, главным образом органического происхождения (пермагантная окисляемость до 35 мг О₂/л);

10) низкое содержание микроэлементов, в частности, таких как фтор.

Основные показатели поступающей воды (из р. Солзы) на ВОС-2 и питьевой воды приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели качества исходной и питьевой воды на ВОС – 2

Наименование показателя	Исходная вода		Питьевая вода		Норма по СанПиН
Наименование показателя	Среднегодовая	Максимальная	Среднегодовая	Максимальная	Норма по СанПиН
Температура	7⁰	-			-
Цветность, град	133	200	14,6	27	20
Мутность, мг/дм³	1,18	3,8	1,89	2,5	1,5
Перманганатная окисляемость (мгО₂/дм³)	22	34,6	5,6	10,0	5,0
Щелочность, моль/м³	0,71	1,08	0,44	0,76	7,0
Жесткость, моль/м³	0,83	1,34	0,8	1,2	7,0
Реакция рН	7,2	7,4	6,3	6,5	6,0-9,0
Остаточный алюминий, мг/дм³	0,17	0,36	0,83	1,6	0,5
Хлориды, мг/дм³	8,9	10,6	13	15,2	350
Сульфаты, мг/дм³	8,6	17	41	46	500
Железо, мг/дм³	0,4	0,96	<0,5	0,18	0,3
Сухой остаток	112	116	125	145	1000
Взвешенные вещества	<1,1	1,1	-	-	-
Растворимый кислород, мг/дм³	6,8	10	-	-	-
Нитраты, мг/дм³	0,25	0,27	0,47	0,59	45
Нитриты, мг/дм³	< 0,001	<0,002	0,001	0,002	3,0
Остаточный хлор, мг/дм³	-	-	0,8	0,99	0,3-0,5
Марганец, мг/дм³	0,035	0,074	0,014	0,028	0,1
Аммиак	<0,1	0,2	0,28	0,41	2,0

На отсутствие загрязнения водоисточника промышленными и хозяйственно- бытовыми сточными водами указывают невысокие значения биохимического потребления кислорода (БПК), а также довольно высокая концентрация кислорода (8…15 мг/л), не опускающаяся ниже минимально- допустимой концентрации для жизнедеятельности рыб (4…6 мг/л). Запах воды естественного происхождения (болотный) сохраняется на протяжении всех исследуемых лет на ровне одного балла.

Отмеченные особенности водоисточника накладывают свою специфику на процесс подготовки питьевой воды на ВОС-2 и эксплуатацию водопроводных сооружений. Однако основные физико- химические показатели воды р. Солзы указывают на то, что для доведения ее до питьевого качества могут быть использованы традиционные методы обработки.

Рассмотрим существующую технологию подготовки питьевой воды на ВОС-2 г. Северодвинска.

Анализ технологии очистки воды на ВОС-2

На сооружениях ВОС-2 принят реагентный метод очистки воды на горизонтальных отстойниках и скорых фильтрах. Движение воды является самотечным, т.е. вода движется за счет превышения уровня воды в каждом предыдущем сооружении перед последующим.

К сооружениям первого этапа очистки относятся горизонтальные отстойники, в которых используется принцип свободного осаждения взвеси из обрабатываемой воды.

Вторым этапом является фильтрование воды через фильтрующие материалы (кварцевый песок и дробленый керамзит).

Для интенсификации процессов отстаивания и фильтрации применяют реагентную обработку воды коагулянтом, в качестве которого используют сернокислый алюминий (глинозем).

Так как вода источника имеет небольшой щелочной резерв, то проводят подщелачивание воды содой.

Для обеззараживания воды на сооружениях применяют сжиженный хлор. Введение хлора происходит дважды: вначале схемы перед смесителями для улучшения дальнейшей очистки, небольшого снижения цветности и поддержания санитарного режима в очистных сооружениях. Второй ввод хлора - в отфильтрованную воду для завершающего обеззараживания воды и доведения величины остаточного хлора до требований ГОСТа.

Технологическая схема очистки воды представляет собой систему сооружений, на которых производится ряд последовательных операций по очистке воды.

На ВОС-2 г. Северодвинска действует технологическая схема очистки воды, представленная в Приложении 2.

Из двух водозаборов, расположенных в 10 метров от берега реки по самотечным трубопроводам вода подается в два отстойных колодца. Затем четырьмя насосами двух насосных станций первого подъема (1) вода перекачивается на смесители (2).

2.2.1 Смесители

Смесители предназначены для быстрого и равномерного перемешивания воды с реагентами. Это является необходимым условием для полного протекания реакции гидролиза дальнейшей коагуляции [39, с.123]. На ВОС-2 принято два двухэтажных дырчатых смесителя со встроенными решетками. Смесители состоят из двух секций (левой и правой) и контактной камеры. Верхняя часть смесителя высотой 1,7 м используется для смешения воды с реагентами, нижняя высотой 3,3 м для распределения ее между отстойниками. Смеситель дырчатого типа представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, установленными вертикально и перпендикулярно к направлению движения воды. Расстояние между перегородками равно двум метрам. Вода, проходя через отверстия перегородок со скоростью около 1 м/с, испытывает завихрения, что способствует хорошему смешиванию воды с реагентами. Время пребывания воды в смесителях составляет 10…15 минут.

В трубу перед смесителями подается хлор на первичное хлорирование. Затем вниз контактной камеры смесителя подается коагулянт (глинозем), который вызывает процесс коагуляции.

Коагуляция – это процесс укрупнения мельчайших коллоидных частиц за счет их взаимодействия и объединения в более крупные агрегаты.

После смешения воды с глиноземом и хлором в раструбы, подающие воду в две секции смесителя, подается сода для первичного подщелачивания воды. Сода поступает из блока реагентного хозяйства (3).

2.2.2 Блок реагентного хозяйства

Блок реагентного хозяйства - это сооружения, где происходит хранение раствора коагулянта и сухой кальцинированной соды, приготовление рабочих растворов коагулянта, соды и точная их дозировка в обрабатываемую воду.

Машинный зал реагентного хозяйства предназначен для перекачки растворов коагулянта из растворного бака в хранилище, для перекачки крепкого раствора в расходные баки. Предусмотрена система подачи воды и воздуха для отвода и удаления нерастворимого осадка, воды после промывки баков. В машинном зале находятся также дренажный канал с приямком и четыре насоса.

2.2.3 Хлорное хозяйство

Хлорное хозяйство (4) включает в себя расходный склад хлора и хлордозаторную, служит для хранения бочек с хлором, приготовления хлорной воды и точной ее дозировки в обрабатываемую воду [28, с.132]. На ВОС – 2 используется жидкий хлор, который поставляется в бочках весом 950 кг. Из хлорного хозяйства хлор вводится в воду в 2 ступени: I ступень – первичное хлорирование перед подачей глинозема; II ступень – перед резервуарами чистой воды.

2.2.4 Горизонтальные отстойники со встроенными камерами хлопьеобразования

Из смесителей обрабатываемая вода поступает в двенадцать горизонтальных отстойников со встроенными камерами хлопьеобразования (5).

Камера хлопьеобразования (камера реакции) предназначена для обеспечения благоприятных условий для формирования крупых устойчивых, быстрооседающих хлопьев коагулянта с извлекамыми из воды примесями [28,с.184]. Процесс хлопьеобразования хорошо протекает при плавном перемешивании воды.

Поэтому время нахождения воды в камерах реакции принимают

20…30 мин. Скорость движения воды в камерах реакции должна быть, с одной стороны достаточной, чтобы хлопья не выпадали в осадок, а с другой не настолько большой, чтобы вызвать разрушение этих хлопьев.

На ВОС–2 установлена гидравлическая камера хлопьеобразования зашламленного типа, из которой вода сразу поступает на горизонтальные отстойники, где происходит процесс осаждения образовавшихся хлопьев коагулянта и взвешенных веществ, находящихся в воде под действием силы тяжести. Осаждаясь, хлопья коагулянта сорбируют на своей поверхности примеси, находящиеся в воде и осветляют воду.

В среднем отстойники задерживают 75…80 % загрязнении, составляющих цветность. После прохождения отстойников, осветленная вода от всех трех блоков станции поступает в общий коллектор, откуда подается на скорые фильтры (6).

2.2.5 Скорые фильтры

Скорые фильтры предназначены для окончательного осветления воды, которая поступает из отстойников с оставшимися еще в ней взвешенными веществами.

Если в отстойниках из воды выделяются крупные взвешенные вещества и хлопья коагулянта, то фильтры задерживают мельчайшие коллоидные частицы, снижают мутность до требований ГОСТа.

Сущность очистки заключается в прохождении воды, содержащей примеси через загрузку фильтра. В результате все самые мельчайшие загрязнения остаются на поверхности зерен загрузки и в пространстве между ними. Фильтрующий слой загрузки выполняют из отсортированного зернистого материала, не вступающего в реакцию с водой – кварцевый песок и керамзит [39, с.229].

На ВОС-2 принято девять однопоточных фильтров с однослойной загрузкой - кварцевым песком. В некоторые фильтры добавляют керамзит.

В процессе фильтрования вода проходит фильтрующий слой сверху вниз, через распределительную систему поступает в сборный коллектор, затем в резервуар чистой воды (7).

После того, как вся загрузка будет заполнена загрязнениями, т.е. вода перестанет очищаться, необходимо остановить фильтры и провести промывку загрузки водой из резервуара чистой воды (РЧВ).

2.2.6 Подщелачивание воды

Перед поступлением воды в РЧВ и до вторичного хлорирования в воду подается сода на вторичное подщелачивание.

Если сущность первичного подщелачивания (подача соды в смесители) заключалась в введении в воду реагентов, связывающих ионы водорода и повышающих величину рН для более полного и быстрого протекания реакции гидролиза с образованием гидроксида алюминия и дальнейшей его коагуляцией, то вторичное подщелачивание проводят для стабилизации воды и предотвращения образования слабокислой среды, которая является причиной коррозии металла и разрушения бетона.

2.2.7 Резервуар чистой воды

Затем вода поступает в три РЧВ емкостью по 10 000 м³, которые выполняют две роли. В первом случае служат регулирующей емкостью для хранения противопожарного запаса воды и воды на собственные нужды. Во втором случае служат контактным резервуаром, обеспечивающим не менее 30мин. контакта вторичного хлора с отфильтрованной водой. Это необходимо для полного обеззараживания воды.

2.2.8 Насосная станция второго подъема

Из РВЧ насосными станциями второго подъема (8) очищенная вода отводится к потребителям. Имеется три насосных станции второго подъема (НС-1, НС-2, НС-3). НС-1 подает воду в сеть города на хозяйственно- питьевые нужды. НС-2 обеспечивает водой ТЭЦ –2. НС-3 подает воду на ПО «СевМаш» и часть города. Все три блока работают независимо друг от друга.

2.2.9 Сооружения по обезвоживанию и обработке осадка

Последним комплектом сооружений на ВОС-2 являются иловые поля и шламовое хозяйство – сооружения по обезвоживанию и обработке осадка (9). На них периодически по мере накопления отводится осадок из отстойников и промывная вода вместе с вымытыми из фильтрующего слоя фильтра загрязнениями.