Обеззараживание и фторирование воды

Марка поплавковых дозаторов

Марка	Раствор	Расход раствора, м^3/ч	Диаметр приемной трубы, мм	Масса, кг
ПДк-40	Кислый	0,3		3,68
ПДк-60	Кислый	2,2		4,08
ПДк-70	Кислый	2,5		5,66

Компоновка сооружений реагентного хозяйства показана на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема реагентного хозяйства:

1 – растворный бак; 2 – подача воды; 3 – расходные баки; 4 – дозирую­щая диафрагма на поплавке; 5 – бачок дозатора; 6 – воронка

Выбор метода обеззараживания воды надлежит производить с учетом расхода и качества воды, эффективности ее очистки, условий поставки, транспорта, хранения реагентов, возможности автоматизации процессов и механизации трудоемких работ. Необходимость обеззараживания подземных вод определяется органами санитарно-эпидемиологической службы.

Обеззараживают воду хлорированием, озонированием, бактерицидными лучами (УФ-лучами). При выборе обеззараживающего устройства следует отдавать предпочтение наиболее экологически чистым и эффективным способам.

Обеззараживание воды с помощью бактерицидного излучения следует применять для подземных вод при условии постоянного обеспечения требований ГОСТ 2874-82 по физико-химическим показателям.

УФ-излучение в технологии получения питьевой воды может быть использовано на этапе:

• предварительного обеззараживания воды;

• заключительного обеззараживания питьевой воды.

На этапе предварительного обеззараживания воды УФ-излучение используется как метод, альтернативный первичному хлорированию. Это снижает риск образования в воде тригалометанов (ТГМ), обеспечивает необходимую степень снижения микробного загрязнения воды и удовлетворительное санитарное состояние очистных сооружений. При первичном обеззараживании воды возможна комбинация методов хлорирования и УФ-облучения. При этом доза хлора может быть сокращена на 15...100 % при условии обеспечения технологической эффективности последующих этапов водоподготовки (коагуляция, отстаивание, фильтрование и т.д.).

На этапе заключительного обеззараживания воды УФ-излучение используется и как самостоятельный метод, и в сочетании с реагентными методами обеззараживания.

Выбор схемы обеззараживания определяется на основе анализа условий водоснабжения (цветность воды, содержание органических веществ, техническое состояние распределительной сети и т.д.).

Ультрафиолетовым излучением называется электромагнитное излучение с длиной волны 10¼400 нм и соответствующей энергией фотонов 12,4...3,1 электронвольт.

Для обеззараживания воды в технологии водоподготовки используется биологически активная область спектра УФ-излучения с длиной волны от 205 до 315нм, называемая бактерицидным излучением. Максимум бактерицидного действия приходится на область 250...270 нм.

Ультрафиолетовое излучение обладает выраженным биоцидным действием в отношении различных микроорганизмов, включая бактерии, вирусы и грибы.

УФ-облучение в дозах, обеспечивающих бактерицидный эффект, не гарантирует эпидемическую безопасность воды в отношении возбудителей паразитологических заболеваний. Обеззараживающее действие УФ-излу­чения основано на необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в воде, за счет фотохимического воздействия лучистой энергии. Фотохимическое воздействие предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии фотона.

Дозы УФ-облучения по критерию гибели бактериальных клеток подразделяются на:

- cуббaктepицидные, не вызывающие гибели бактерий;

- бактерицидные, вызывающие гибель бактериальных клеток.

В качестве источников УФ-излучения для обеззараживания воды используются газоразрядные лампы, имеющие в спектре своего излучения диапазон длин волн 205...315 нм. Существуют конструкции ламп, в спектре излучения ртутного разряда которых содержится линия 185 нм. В процессе работы этих ламп в воздушной среде образуется озон.

С учетом эксплуатационной и экономической целесообразности УФ-обеззараживание может быть использовано для обработки воды с цветностью до 50 град., мутностью до 30 мг/л и содержанием железа до 5,0 мг/л. Влияние минерального состава воды на степень бактерицидного облучения проявляется в образовании осадка на поверхности кварцевых чехлов УФ-ламп.

При УФ-обеззараживании воды не существует проблемы передозировки. Повышение дозы УФ-излучения не приводит к гигиенически значимым неблагоприятным изменениям свойств воды и образованию побочных продуктов. Доза УФ-облучения может быть увеличена до значений, обеспечивающих эпидемическую безопасность воды как по бактериям, так и по вирусам.

УФ-обеззараживание не требует длительного контакта УФ-лучей с водой. Бактерицидный эффект проявляется в течение времени прохождения воды через камеру обеззараживания УФ-установок.

При расчете бактерицидной установки определяют требуемую мощность, Вт, потока бактерицидного излучения по формуле

(7.12)

где Q – расчетный расход облучаемой воды, м³/ч; a – коэффициент поглощения, см^–1 (0,1); К – коэффициент сопротивляемости бактерий, К = 2500 мкВ.с/см²; Р – коли-индекс после облучения, принимают не более 3 ед/л; Р_о – коли-индекс до облучения, принимают не более 1000 ед/л; h_п – коэффициент использования интенсивности потока бактерицидных лучей (для погруженных в воду – 0,9, для неутопленных – 0,75); h_о – коэффициент полноты использования бактерицидного облучения, принимают равным 0,9.

Число бактерицидных ламп по мощности бактерицидного потока F_л определяют по зависимости

n = F_б / F_л.

Расход электроэнергии (Вт·ч/м³):

S = N·n / Q,

где N – мощность, потребляемая одной лампой, Вт (характеристики ламп находят по справочнику).

Потери напора в установке находят по формуле

Н = 0,000022_·n Q². (7.13)

Количество рабочих бактерицидных установок следует определять исходя из их паспортной производительности. При этом количество рабочих установок должно быть не более пяти, резервных – одна. Бактерицидные установки следует располагать, как правило, непосредственно перед подачей воды в сеть потребителям на напорных или всасывающих трубопроводах насосов.

Хлорирование. Дозу активного хлора при предварительном хлорировании принимают равной 3...6 мг/л, при хлорировании осветленной фильтрованной воды поверхностных источников – 2...3 мг/л, для обеззараживания подземных источников – 0,7...1 мг/л.

Обеззараживают воду хлором. В предварительных расчетах для обеззараживания поверхностной воды принимают дозу хлора для первичного хлорирования Д_хл= 5 – 8 мг/л, а для вторичного – 2...3 мг/л.

Хлораторы устанавливают после фильтров, перед резервуаром чистой воды.

При хлорировании дозу активного хлора для обеззараживания воды следует устанавливать на основании данных технологических изысканий. Введение хлорсодержащих реагентов для обеззараживания воды следует предусматривать в трубопроводы перед резервуарами чистой воды.

Концентрацию свободного остаточного и связанного хлора надлежит принимать в соответствии с ГОСТ 2874-82.

Хлорное хозяйство должно обеспечить прием, хранение, испарение жидкого хлора, дозирование газообразного хлора с получением хлорной воды. Подача хлорной воды должна производиться раздельно на каждое место ввода. Расходный склад хлора допускается располагать в отдельных зданиях или он должен примыкать к хлордозаторной и вспомогательным помещениям хлорного хозяйства (компрессорной, венткамерам и т.п.); при этом следует отделять его от других помещений глухой стеной без проемов. Расходные склады хлора следует проектировать согласно СНиП. При обосновании в составе хлораторных склад хлора может не предусматриваться; в этом случае в хлордозаторной допускается установка 1 баллона жидкого хлора массой нетто не более 70 кг. Испарители хлора следует размещать в складе хлора или хлордозаторной. Испарение хлора необходимо производить в специальных испарителях или баллонах (при поставке в них хлора). Температура воды, подаваемой в испаритель, должна быть в пределах 10...30 °С, при этом снижение температуры воды в испарителе должно быть не более 5 °C. Испаритель должен быть оборудован устройствами для контроля температуры воды и давления хлора и воды. При подаче газообразного хлора за пределы здания хлораторной после испарителя необходимо предусматривать устройства для очистки газа, а также клапан, поддерживающий после себя вакуум, при котором не происходит конденсации хлора при наименьшей температуре наружного воздуха. Протяженность трубопровода газообразного хлора не должна превышать 1 км. Хлордозаторные без испарителей, располагаемые в блоке с другими зданиями водопровода или вспомогательными помещениями хлорного хозяйства, должны быть отделены от других помещений глухой стеной без проемов и снабжены двумя выходами наружу, при этом один из них – через тамбур. Все двери должны открываться наружу. Пол хлордозаторной должен быть газонепроницаемым. Размещать хлордозаторные в заглубленных помещениях не допускается.

Для дозирования хлора должны применяться автоматические вакуумные хлораторы. Расчетные расходы и напоры воды, подаваемой на хлоратор, и напор хлорной воды после него следует определять по характеристикам хлоратора, а также по расположению его относительно точки ввода хлора. Допускается применение хлораторов ручного регулирования, при этом расход хлора контролируется весовым способом.

Количество резервных хлораторов на одну точку ввода надлежит принимать: при 1–2 рабочих хлораторах – 1, при более двух – 2.

Работа двух и более хлораторов со струйными эжекторами на один трубопровод хлорной воды не допускается.

Хлоропроводы для транспортирования жидкого и газообразного хлора следует выполнять из стальных бесшовных труб. Количество хлоропроводов следует принимать не менее двух, из них один резервный. Хлоропроводы и арматуру на них надлежит предусматривать на рабочее давление 1,6 МПа (16 кгс/см²) и пробное давление 2,3 МПа (23 кгс/см²).

Прокладку хлоропроводов внутри помещений следует предусматривать на кронштейнах, укрепленных на стенах и колоннах; вне зданий – на эстакадах с защитой от воздействия солнечных лучей. Хлоропроводы следует окрашивать перхлорвиниловыми эмалями. Соединения труб надлежит принимать на сварке или муфтах с проваркой их концов или на фланцах с уплотнительной поверхностью типа «выступ-впадина» с применением хлорустойчивых прокладок (паронит) и болтов из нержавеющей стали.

Трубопроводы жидкого хлора должны иметь уклон 0,01 в сторону сосуда с хлором, при этом на хлоропроводе не должно быть мест, в которых возможно образование гидравлического затвора или газовой пробки.

Диаметр хлоропроводов следует принимать при расчетном расходе хлора с коэффициентом 3 с учетом объемной массы жидкого хлора 1,4 т/м³, газообразного – 0,0032 т/м³, скорости в трубопроводах 0,8 м/с для жидкого хлора, 2,5...3,5 м/с – для газообразного. При этом диаметр хлоропровода должен быть не более 80 мм.

Необходимо предусматривать устройство для удаления из системы газообразного хлора при переключении контейнера или баллона, а также для периодического удаления из трубопроводов и испарителей треххлористого азота, при этом рекомендуется использовать сухой сжатый азот, воздух и др.

Трубопроводы для хлорной воды следует предусматривать из материалов, обладающих коррозионной стойкостью к ней: резины, полиэтилена высокой плотности, поливинилхлорида и др. Вне помещений надлежит предусматривать подземную укладку трубопроводов хлорной воды в каналах или футлярах из труб, обладающих коррозионной стойкостью. В каналах и футлярах не допускается располагать трубопроводы другого назначения, кроме теплового сопровождения. Необходимо предусматривать температурную компенсацию труб, а также возможность замены труб в футлярах и каналах.

На наружных трубопроводах хлорной воды следует предусматривать колодцы, в которых прерываются футляры, для наблюдения за возможной утечкой хлорной воды, при этом дно колодцев должно покрываться химически стойкими эмалями. Расстояние между колодцами должно быть не более 30 м. Глубина заложения низа футляра без теплового сопровождения должна быть не менее глубины промерзания грунта.

Для очистки воздуха следует применять орошаемые скрубберы высотой не менее 3 м, скорость движения воздуха следует принимать не более 1,2 м/с, интенсивность орошения – не менее 20 м³/(ч·м²). Насадка скрубберов должна быть из материалов, стойких к воздействию хлорной воды.

Электролитическое приготовление гипохлорита натрия следует предусматривать из раствора поваренной соли или естественных минерализованных вод с содержанием хлоридов не менее 50 г/л на станциях водоподготовки с расходом хлора до 50 кг/сут.

Количество растворных баков для получения насыщенного раствора поваренной соли следует принимать не менее двух, при этом общая вместимость баков должна обеспечивать запас раствора соли не менее чем на 24 ч работы одного электролизера. Электролизеры должны располагаться в сухом отапливаемом помещении. Допускается их установка в одном помещении с другим оборудованием электролизных. Количество электролизеров не должно быть более трех, из которых один – резервный. Электролизеры следует располагать с учетом самотечного отвода гипохлорита в бак-накопитель. Вместимость бака-накопителя гипохлорита должна обеспечивать непрерывную работу одного электролизера не менее 12 ч. Бак-накопитель должен размещаться в вентилируемом помещении. Должны обеспечиваться подвод воды и отвод сточных вод при его промывке и опорожнении. Для приготовления раствора порошкообразного гипохлорита кальция необходимо предусматривать расходные баки (не менее двух) общей вместимостью, определяемой исходя из концентрации раствора 1 % и двух заготовок в сутки. Баки должны оборудоваться мешалками.

Для дозирования гипохлорита следует применять отстоянный раствор. Баки и трубопроводы для растворов соли и гипохлорита должны быть из коррозионно-стойких материалов или иметь антикоррозионное покрытие. Обеззараживание воды прямым электролизом следует применять при содержании хлоридов не менее 20 мг/л и жесткости не более 7 мг-экв/л на станциях производительностью до 5 тыс. м³/сут. Установки для обеззараживания воды прямым электролизом должны располагаться в помещении рядом с трубопроводами, подающими воду в резервуары фильтрованной воды. Необходимо предусматривать одну резервную установку. При обеззараживании воды хлорированием и необходимости предупреждения хлорфенольного запаха на станциях следует предусматривать устройства для подачи в воду газообразного аммиака (установка для аммонизации). Допускается при обосновании применение аммиака также для увеличения продолжительности бактерицидного действия, например, при длительном хранении или транспортировании воды. Ввод аммиака следует предусматривать в фильтрованную воду, при наличии фенолов – за 2–3 мин до ввода хлорсодержащих реагентов.

Продолжительность контакта хлора или гипохлорита с водой от момента смешения до поступления воды к ближайшему потребителю следует принимать в соответствии с ГОСТ 2874-82. Контакт хлорсодержащих реагентов с водой надлежит осуществлять в резервуарах чистой воды или специальных контактных резервуарах. При отсутствии попутного водоразбора допускается учитывать продолжительность контакта в водоводах.

Коли-индекс обрабатываемой воды должен быть не более 1000 ед/л, содержание железа – не более 0,3 мг/л.

Расход хлора, кг/сут:

Q_хл = Q_расч·Д _хл / 1000. (7.14)

По Q_хл определяют число хлораторов. Принимают вакуумные хлораторы системы ЛОНИИ-100 производительностью: 0,4…2; 1…8; 2…12; 3…20 кг/ч. Хлораторы имеют одинаковую массу 32,5 кг и га­бариты 830´650´160 мм. Монтируют хлораторы на щитах размером 830´730´160 мм, располагаемых через 0,7 м, которые крепят на расстоянии 0,25…0,3 м от стенки.

Число хлораторов должно быть не менее двух, один из которых резервный. Если хлораторов более двух, то предусматривают два резервных.

Устанавливают хлораторы в специальном помещении – хлораторной, где по числу хлораторов размещают промежуточные баллоны для задержания загрязнений перед поступлением хлорного газа.

Требуемое число рабочих баллонов в сутки, шт.:

N_бал = Q_хл / S_бал, (7.15)

где S_бал – расход хлора из одного баллона, кг/ч; S_{ба л} = 0,5…0,7 кг/г.

В помещении хлораторной допускается установка одного баллона и хранение не более 70 кг хлора. При потребности в сутки трех баллонов рядом с хлораторной устанавливают склад хлора, где хранят трехсуточный запас.

Пример расчета хлорирования: Исходные данные = 2052 м³/сут, мутность исходной воды 120 мг/л, а цветность – 40°. Принимаем обеззараживание воды двойным хлорированием, первичное = 8 мг/л, а вторичное = 3 мг/л.

Суть расчёта состоит в нахождении месячного запаса хлора.

Так как мутность превышает 120 мг/л, а цветность превышает 40°, то необходимо как первичное, так и вторичное хлорирование.

Расход хлора для первичного хлорирования определяется по формуле:

кг/ч.

Расход хлора для вторичного хлорирования:

кг/ч.

Суммарный расход хлора определяется по формуле:

кг/ч.

Съём хлора при t = 18 ^оС S = 0,6 кг/ч.

Количество баллонов для первичного хлорирования определяется по зависимости:

шт.

Количество баллонов для вторичного хлорирования:

шт.

Суммарное количество баллонов для хлорирования определяется по зависимости:

шт.

Количество баллонов для суточного хлорирования:

шт.,

где М – вместимость баллонов (М = 100 кг).

Количество баллонов для месячного хлорирования определяется по зависимости:

шт.

По техническим характеристикам, для обеззараживания воды принимаем хлораторную установку ЛОНИЙ-100 с расходом хлора Q = = 0,08…20 кг/ч.

Общий вид установки (ЛОНИЙ-100) показан на рисунке 7.4.

Применение озона для обеззараживания воды допускается при обосновании. При проектировании озонаторных установок следует предусматривать устройства для синтеза озона и смешения озоно-воздушной смеси с водой. Необходимую дозу озона для обеззараживания надлежит принимать: для вод подземных источников – 0,75...1 мг/л, для фильтрованной воды – 1...3 мг/л. При обесцвечивании воды – 4 мг/л. Озон вводят в воду через эжекторы (эмульгаторы) или через пористые трубы, расположенные по дну контактного резервуара.

Рис. 7.4. Устройство вакуумного хлоратора ЛОНИИ-100:

1 – редуктор; 2 – ротометр; 3 – смеситель-предохранитель; 4 – вентиль запорный; 5 – регулирующий вентиль; 6, 7 – монометр низкого и высокого давления; 8 – фильтр; 9 – дозировочный бачок; 10 – эжектор

Фторирование. Если содержание фтора в исходной воде менее 0,5 мг/л, следует предусматривать фторирование с использованием крем­нефтористого натрия, фтористого натрия или кремнефтористого аммония.

Доза фторосодержащего реагента, мг/л, определяется по формуле

(7.16)

где m – коэффициент, учитывающий потери фтора в зависимости от места ввода реагента в обрабатываемую воду, при вводе фтора после очистных сооружений – 1, при вводе фтора перед фильтрами или контактными осветлителями – 1,1; a – концентрация фтора в обрабатываемой воде, в зависимости от климатических условий принимается 0,7…1,2 мг/л; F‾ – содержание фтора в исходной воде, мг/л; K – содержание фтора в чистом реагенте, %, принимается для кремнефтористого натрия – 60, для фтористого натрия – 45, для кремнефтористого аммония – 64; С_ф – содержание чистого вещества в техническом продукте, %.

В зависимости от типа реагентов ввод их в обрабатываемую воду назначают в следующих местах:

- для предварительного хлорирования хлоросодержащие реагенты – во всасывающие и напорные трубопроводы насосной станции I подъема;

- коагулянт и реагент для подщелачивания – в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

- флокулянт вводится через 2…4 минуты после введения коагулянта;

- фтор – перед скорыми фильтрами или после очистных сооружений.

Дата добавления: 2014-12-27