Основные показатели качества природных вод, используемые для целей водосн. Требования СанПиН. Основные технологические схемы водоподготовки. Критерии выбора и состава сооружений

Требования к качеству воды в хозяйственно-питьевом водопроводе В1 можно разбить на две группы:- вода должна быть питьевой, согласно ГОСТ 2874-82*;

- t-температура - влияет на протекание физ, хим, биохим, биол. Процессов в водоеме, от температуры зависит кислородный режим, интенсивность самоочищения водоема и др. процессов. Вода должна быть холодной, то есть с температурой t  +8... +11 С.

Стандарт на питьевую воду содержит показатели трёх типов:

ФИЗИЧЕСКИЕ:

- мутность, (1,5 г/м³) Обусловлены наличием в воде мелкодисперсных, нерастворимых и растворимых примисей различного происхождения. Мутность - определяется по ослаблению цветового потока проходящего, ч/з исследуемую пробу (определяют для природных вод). Прозрачность определяется как высота столба воды при взгляде на который можно определить знак. Измеряют мутность в мг/л, кг/дц3, г/м3

- цветность, (20 град), обусловлено наличием гуминовых веществ, комплексные соединения железа, но как правило цветность характеризуется содержанием органических веществ в воде. Измеряют визуально или фотометрическим путем сравнивая стандарты с исследуемой пробой. Бывает: Кажущий цвет (вызывает соотношение колооидных и взв-х вещ-в), Истинный (наличие только раств-х вещ-в)

- запах, (2балла) – причина запаха, объясняется наличием сероводорода от продуктов разложения и потому подобн. Запах оказывает влияния на содержан. вещества в воде t, pH, степень загрязнения водного объекта, гидрологические и биологические условия.

- вкус, привкус; (2 балла). различают 4 вкуса воды: соленый, горький, сладкий, кислый. Все остальное привкус. Измеряют качественно (вкус или привкус) и колличественно - интенсивность так же как у запаха по 5-ти бальной шкале: 0-никакого, 1-очень слабый, 2-слабый, 3-заметный, 4-отчетливый, 5-очень сильный

- взвешен-е вещ-ва – содержание нерастворимых и малораст-х вещ-в. определяется путем фильтрования пробы и высушивания его до постоянной массы.

- сух. Остаток (1000-1500 г/м³) – характеризует содержание растворимых солей в воде, определяется путем фильтров, ч/з бумажный фильтр и высушивания при t-105 до пост. Массы.

- прокаленный остаток – показывает содержание не летучих минеральных примесей. Определяется путем фильтров, ч/з бумажный фильтр с последующим прокаливанием приt-1000.

- pH (6-9)-

- Кислотность –обусловлена наличием сильных и слабых кислот, и солей, образованных слабыми кислотами и сильными основанием. Если pH>8.3, то кислот-ь =о

- Щелочность –обусловлена наличием сильных и слабых оснований, а так же солей образованных сильным основанием и слабой кислотой pH=4.5, pH<4,5, то щелочность=0, если pH>8,5-активная щелочность.

- Жесткость (общая 7-10 г-эквив/м³) - обусловлена наличием в воде солей кальция и магния. Различают: карбонатовую (наличие в воде карбонатов Ca, Mg) некарбонатовую (наличие солей Ca, Mg)

- ХПК (хим потребление кислорода) – общее содержание в воде восстановителей оранических и неорганических реагирующих и сильных окислителей. Величина ХПК является суммарным показателем и является ферментальным показателем загрязнения природных вод)

- БПК – показатель, по которому определяют содержание в воде органических веществ микроорганизмов, которые окисляются кислородом в анаэробных условиях

- хлороемкость –количество хлора в мг/л расходуемого при30 мин. Контакте с исследуемой водой на окисление различных примесей

2) ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ: г/м³ алюминий 0,5, железо – 0,3, марганец 0,1, медь 1, ртуть 0,005,барий -0,1, Хлор остаточный-0,3-0,5 мг/л, хлор свободный 0,8-1,2, Озон остаточный 0,3, ПАА-2,0

3) БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ – содержание бактерий в воде. Общее микробное число - не более 50 в 1 мл

4) РАДИАЦИОННЫЕ Методы обработки:

Улучшение органолептических свойств воды (Осветление, обесцвечивание); Обеспечение эпидемиологической безопасности (методы обеззараживания); Улучшение минерального состава (обезжелезивание, демангация, фторирование, обессоливание, умягчение). Метод обработки воды производят по производительности, мутности с учетом добавления реагентов и цветности: С_в=М+Кк+Дк+0,25Ц+Ви

Схемы водоподготовки:

1)По использованию реагентов: - реагентный, - безреагентный

2)По эффекту обработки: - полная или глубокой обработки: а) глубокого осветления (схемы для охлаждающих производств), б) глубокой очистки (подготовка х/п вод); - неполного осветления - применяется для подготовки технической воды. В ней допускается большее содержание взвешенных веществ.

3)По числу ступеней – т.е. 1 физико-химическому процессу: - 1-ступенчатая – осветление, - 2-х ступенчатая (и осветление и фильтрование)

4)По характеру движения в технологической схеме:- напорная – подается с помощью насосов, - безнапорная – самотечная, гравитационная

Теоретические основы коагулирования воды. Коагулянты и флокулянты, применяемые в водоподготовке. Определение оптимальных доз реагентов. Назначение и виды смесителей и камер хлопьеобразования.

Коагуляцией называется процесс укрупнения частиц за счет межмолекулярных сил при добавлении в воду специальных веществ коагулянта.

Примеси воды имеют одинаковые заряды и поэтому между ними возникают межмолекулярные силы отталкивания и обеспечивается агрегативная устойчивость примесей. Удалить примеси можно за счет разрушения их агрегативной устойчивости при добавлении частицы коагулянта. Оптимальный процесс коагуляции проходит при pH близкой к нейтральной. Хлорирование снижает дозу коагуляции.

Основные стадии процесса:

1)Собственная коагуляция – образование частицы коагулянта.

2) Стадия флокуляции – укрупнения образующей частицы.

3)Осаждение частиц загрязнения на коагулянте – сорбция

2 вида коагуляции:

Конвективная – в свободном объеме (в сооружениях – камеры хлопьеобразования). На процесс конвективной коагуляции влиет температура, рН, щелочность, доза коагулянта, перемешивание.

Контактная – на поверхности контактной массы (ОВС, контактные осветлители, контактные фильтры). На процесс контактной коагуляции влияет перемешивание и доза коагулянта.

Коагулянты: сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃, алюминат натрия NaAlO₆, хлорид железа FeCI₃, сульфат железа: 3-валентного - Fe₂(SO₄)₃, 2-валентного - Fe₂SO₄ и т.д.

Флокулянт (исп. Для улучшения процесса коагуляции): полиакрилламид ПАА, активно кремневая кислота АКК.

Определение оптимальных доз реагентов:

1 зона-добавление коагулянта не сказывается на изменение мутности; 2 зона – порог коагуляции (очень сильно изменяет мутность); 3 – зона Увеличение дозы коагулянта не влияет на уменьшение мутности.

Смесители:

Предназначены для более быстрого и равномерного распределения реагентов по объему обрабатываемой воды за счет турбулентного потока в смесители. Смешение реагентов должно быть быстрым и осуществляться в течении 1-5 минут при сухом дозировании, 1-3 мин – при мокром. Выбор смесителя осуществляется на основе конструктивных соображений и компоновки сооружений с учетом производительности и методов обработки воды. Резервных смесителей не предусматривают, но устраивают обводной трубопровод. Должны быть оборудованы переливным трубопроводом и трубопроводом для выпуска осадка в канализацию.

Виды смесителей:

1)Гидравлический – турбулентный поток создается за счет сужения или дырчатыми перегородками. Они более просты по конструкции, удобны в эксплуатации, не требуют энергозатрат.

- Дырчатые (пр.до 1000 м³/ч) – ж/б лоток с дырчатыми перегородками, устанавливают перпендикулярно движению воды за счет чего происходит турбулизация. В одной перегородке – несколько дырчатых отверстий. Для избежания насыщения воды пузырьками воздуха верхний ряд отверстий должен быть затоплен.

- Перегородчатые (пр.до 500-600 м³/ч) – ж/б лоток с щелевыми перегородками, установленными перпендикулярно направлению воды. Перемешивание реагентов с водой осуществляется за счет непрерывного изменения направления движения и скорости.

- коридорные (пр.более 300 тыс. м³/сут) – ж/б резервуар разбитый перегородками на коридоры, перемешивание осуществляется за счет непрерывного изменения направления движения воды.

- вихревой -(пр.до 1500 м³/ч) – круглый или квадр. В плане ж/б резервуар, разбитый на верхнюю цилендрическую и нижнюю коническую части. Вода отводится в верхней части при помощи дырчатых труб или лотков. Смешение происходит за счет изменение скоростей с нижней конической частью до верхней широкой. Внизу 1,2-1,5 мм/с вверх 30-40 мм/с.

- закрытого типа (ижекторного типа) – применяют на станциях любой производительности, служат для смешения воды с реагентами непосредственно в напорном трубопроводе или в нагнетательном или всасывающем трубопроводе насоса.

По типу сужающего устройства бывают:

1.диафрагмы 2.сопла 3. труба или вставка Вентури.

2)Механические – турбуляция потока достигается вращением лопастей или пропеллера с помощью электродвигателя. Обеспечивают быстрое и полное смешение в сравнение с гидравлическими в них смешение не зависит от колебания расхода, за счет чего уменьшается расход коагулянта. Особенны удобны в использовании при введении нескольких реагентов.

Представляют собой круглые или квадратые в плане камеры. Могут быть разделены на несколько секций каждая из которых оборудуется мешалками. По типу перемешивания различают: мешалки лопостного, турбинного и пропеллерного типа, установленных на вертикальной или горизонтальной оси.

3)Барботажные смесители – прямоугольный резервуар вокруг которого прокладываются воздухорас-ые устройства. Высокий расход электроэнергии

Камеры хлопьеобразования

Предназначены для завершения стадии коагуляции. Тут создаются оптимальные условия для образования хлопьев. На эффективность влияет интенсивное перемешивание. Агломирация хлопьев происходит в течении 6-30 мин. Перемешивание не должно быть слишком медленным или быстрым, что бы не происходило разушение или оседание хлопьев соответственно.

Виды: 1)Гидравлические:

-водоворотные –встраиваются в вертикальный отстойник Представляют собой центральный стакан при выходе из которого происходит изменение направление и скорость движения. (рис.1)

- вихревые камеры – прямоугольный в плане ж/б резервуар с коническим днищем. Движение как в вихревых смесителях. Перемешивание – снизу вверх происходит за счет резкого уменьшения скорости в результате резкого увеличения площади сечения.

- перегоротчатые – примыкают к отстойнику. Могут быть как выносные так и встроенными в отстойник. Представляют собой лоток, разделенный вертикальными или горизонтальными перегородками за счет которых изменяется направление движения воды. При производительности от 6 до 45 тысм³/сут применяют перегородчатые камеры с вертикальной циркуляцией, при больших – КХ с горизонтальной циркуляцией. Колличество коридоров 8-10.

- камера зашламленного типа или со слоем взвешенного осадка – выполняют совмещенной с горизонтальным отстойником. Представляет собой ж/б резервуар, разделенный на вертикальными перегородками, что упрощает компоновку сооружений. Вода с реагентами подается через телескопическую трубу с отверстиями, проложенному по дну, таким образом создается слой хлопьев находящихся во взвешенном состоянии. Телескопическая труба предназначена для равномерности скоростей выхода воды по длине камеры. Ширину коридора камеры принимают равной ширине отстойника. Для увеличения эффективности хлопьеобразования камеры х.о. могут работать по принципу контактной коагуляции, для этого в камеру помещают загрузку пенополистерола. Загрузку могут размещать во встроенных камерах хлопьеобразования.

2)Механические

-флокуляторы – представляют собой встраиваемый а отстойникк ж/б резервуар в которые размещают пропеллерные или лопастные мешалки. Для эффективности делают перегородки, разделив ее на 2 или более ячейки. Достоинства: небольшие потери напора, простота конструкции, возможность оптимизации процессов хлопьеобразования. Недостатки: высокие требования к материалам, что приводит к удорожанию конструкции, затраты электроэнергии

- аэрофлокуляторы - ж/б камеры с желобчатым днищем. По дну, которого располагают перфорированные распределительные трубы, над трубопроводами располагаю перпендикулярно в виде решеток перфорированные или пористые воздухораспределительные трубы.

Достоинства: невысокая стоимость оборудования, высокая эф. Хлопьеобразования, повышения производительности отстойника.

Недостатки:энергозатраты.