Пречиствателната станция Рублевская се намира близо до Москва, на няколко километра от Московския околовръстен път, на северозапад. Намира се точно на брега на река Москва, откъдето взема вода за пречистване.
Малко по-нагоре по река Москва е язовир Рублевская.
Язовирът е построен в началото на 30-те години. В момента се използва за регулиране нивото на река Москва, за да може да функционира водоприемникът на Западната пречиствателна станция, която се намира на няколко километра нагоре по течението.
Да се качим горе:
Язовирът използва ролкова конструкция - портата се движи по наклонени водачи в ниши с помощта на вериги. Задвижванията на механизмите са разположени в горната част на кабината.
Нагоре по течението има водоприемни канали, водата от които, както разбирам, отива в Черепковската пречиствателна станция, разположена недалеч от самата станция и е част от нея.
Понякога Мосводоканал използва кораб на въздушна възглавница, за да вземе проби от водата от реката. Пробите се вземат няколко пъти дневно на няколко точки. Те са необходими за определяне на състава на водата и избор на параметрите на технологичните процеси за нейното пречистване. В зависимост от времето, времето на годината и други фактори съставът на водата се променя силно и се наблюдава постоянно.
В допълнение, водни проби от водоснабдителната система се вземат на изхода от станцията и на много места в града, както от самите служители на Мосводоканал, така и от независими организации.
Има и малка водноелектрическа централа, която включва три блока.
В момента е спряно и изведено от експлоатация. Подмяната на оборудването с ново не е икономически целесъобразно.
Време е да се преместим в самата станция за пречистване на водата! Първото място, където ще отидем, е помпената станция на първия лифт. Той изпомпва вода от река Москва и я издига до нивото на самата станция, която се намира на десния, висок бряг на реката. Влизаме в сградата, първоначално атмосферата е съвсем обикновена - светли коридори, информационни щандове. Изведнъж в пода има квадратен отвор, под който има огромно празно пространство!
Въпреки това ще се върнем към него по-късно, но засега нека продължим. Огромна зала с квадратни басейни, доколкото разбирам, това са нещо като приемни камери, в които тече вода от реката. Самата река е вдясно, извън прозорците. А помпите, изпомпващи вода, са долу вляво зад стената.
Отвън сградата изглежда така:
Снимка от сайта на Мосводоканал.
Тук има инсталирано оборудване, което прилича на автоматична станция за анализ на параметрите на водата.
Всички конструкции на станцията имат много странна конфигурация - много нива, всякакви стълби, склонове, резервоари и тръби-тръби-тръби.
Някаква помпа.
Слизаме около 16 метра и се озоваваме в машинното помещение. Тук има монтирани 11 (три резервни) високоволтови двигателя, които задвижват центробежни помпи на по-ниско ниво.
Един от резервните двигатели:
За любителите на табелки :)
Водата се изпомпва отдолу в огромни тръби, които минават вертикално през залата.
Цялото електрическо оборудване на станцията изглежда много спретнато и модерно.
Красиви момчета :)
Да погледнем надолу и да видим охлюв! Всяка такава помпа има капацитет от 10 000 m 3 на час. Например, той можеше напълно да напълни обикновен тристаен апартамент с вода от пода до тавана само за минута.
Да слезем едно ниво надолу. Тук е много по-хладно. Това ниво е под нивото на река Москва.
Непречистената вода от реката се влива по тръби в блока на пречиствателната станция:
На гарата има няколко такива блока. Но преди да отидем там, нека първо посетим друга сграда, наречена Цех за производство на озон. Озонът, известен още като O3, се използва за дезинфекция на вода и отстраняване на вредни примеси от нея чрез метода на сорбция на озон. Тази технология е въведена от Мосводоканал през последните години.
За производството на озон се използва следният технически процес: въздухът се изпомпва под налягане с помощта на компресори (вдясно на снимката) и влиза в охладителите (вляво на снимката).
В охладителя въздухът се охлажда на два етапа с помощта на вода.
След това се подава в сушилни.
Изсушителят се състои от два контейнера, съдържащи смес, която абсорбира влагата. Докато единият контейнер се използва, вторият възстановява свойствата си.
На задната страна:
Оборудването се управлява с помощта на графични сензорни екрани.
След това подготвеният студен и сух въздух влиза в генераторите на озон. Генераторът на озон е голям варел, вътре в който има много електродни тръби, към които се прилага високо напрежение.
Ето как изглежда една тръба (във всеки генератор от десет):
Четка вътре в тръбата :)
През стъкления прозорец можете да погледнете много красивия процес на производство на озон:
Време е за проверка на пречиствателната станция. Влизаме вътре и се изкачваме по стълбите дълго време, в резултат на което се озоваваме на моста в огромна зала.
Сега е моментът да поговорим за технологията за пречистване на водата. Веднага ще кажа, че не съм експерт и разбрах процеса само в общи линии без много подробности.
След като водата се издигне от реката, тя влиза в смесителя - структура от няколко последователни басейна. Там към него едно по едно се добавят различни вещества. На първо място активен въглен на прах (PAC). След това към водата се добавя коагулант (алуминиев полиоксихлорид), който кара малките частици да се събират в по-големи бучки. След това се въвежда специално вещество, наречено флокулант - в резултат на което примесите се превръщат в люспи. След това водата влиза в утаителни резервоари, където всички примеси се утаяват и след това преминава през пясъчни и въглеродни филтри. Наскоро беше добавен още един етап - сорбция на озон, но повече за това по-долу.
Всички основни реагенти, използвани в станцията (с изключение на течен хлор) в един ред:
На снимката доколкото разбирам има миксер стая, намерете хората в кадъра :)
Всякакви тръби, резервоари и мостове. За разлика от пречиствателните станции, тук всичко е много по-объркано и не толкова интуитивно, освен това, ако повечето процеси там протичат навън, то подготовката на водата става изцяло на закрито.
Тази зала е само малка част от огромна сграда. Част от продължението можете да видите в отворите по-долу, ще отидем там по-късно.
Вляво има няколко помпи, вдясно огромни резервоари с въглища.
Има и още един стенд с апаратура за измерване на някои характеристики на водата.
Озонът е изключително опасен газ (първа, най-висока категория на опасност). Силен окислител, чието вдишване може да бъде фатално. Следователно процесът на озониране се извършва в специални закрити басейни.
Всички видове измервателна техника и тръбопроводи. Отстрани има илюминатори, през които можете да гледате процеса, отгоре има прожектори, които също светят през стъклото.
Водата вътре бълбука много активно.
Отработеният озон отива в деструктор на озон, който се състои от нагревател и катализатори, където озонът се разлага напълно.
Да преминем към филтрите. Дисплеят показва скоростта на измиване (продухване?) на филтрите. Филтрите се замърсяват с времето и трябва да се почистват.
Филтрите са дълги резервоари, пълни с гранулиран активен въглен (GAC) и фин пясък по специална схема.
Филтрите са разположени в отделно пространство, изолирано от външния свят, зад стъкло.
Можете да оцените мащаба на блока. Снимката е направена в средата, ако погледнете назад ще видите същото.
В резултат на всички етапи на пречистване, водата става годна за пиене и отговаря на всички стандарти. Такава вода обаче не може да бъде пусната в града. Факт е, че дължината на водоснабдителните мрежи на Москва е хиляди километри. Има зони с лоша циркулация, затворени клонове и т.н. В резултат на това микроорганизмите могат да започнат да се размножават във водата. За да се избегне това, водата се хлорира. Преди това се правеше чрез добавяне на течен хлор. Това обаче е изключително опасен реагент (предимно от гледна точка на производството, транспортирането и съхранението), така че сега Мосводоканал активно преминава към натриев хипохлорит, който е много по-малко опасен. Преди няколко години беше построен специален склад за съхранението му (здравей HALF-LIFE).
Отново всичко е автоматизирано.
И компютъризирана.
В крайна сметка водата се озовава в огромни подземни резервоари на територията на гарата. Тези резервоари се пълнят и изпразват в рамките на 24 часа. Факт е, че станцията работи с повече или по-малко постоянна производителност, докато потреблението варира значително през деня - сутрин и вечер е изключително високо, през нощта е много ниско. Резервоарите служат като своеобразни водни акумулатори - през нощта се пълнят с чиста вода, а през деня тя се взема от тях.
Цялата станция се управлява от централна контролна зала. Двама души дежурят 24 часа в денонощието. Всеки има работна станция с три монитора. Ако си спомням добре, единият диспечер следи процеса на пречистване на водата, вторият следи всичко останало.
Екраните показват огромен брой различни параметри и графики. Със сигурност тези данни са взети, наред с други неща, от устройствата, които са по-горе на снимките.
Изключително важна и отговорна работа! Между другото, на гарата практически не се виждаха работници. Целият процес е силно автоматизиран.
В заключение - малко сюрреалистично в сградата на контролната зала.
Декоративен дизайн.
Бонус! Една от старите сгради, останали от времето на първата гара. Някога всичко беше тухлено и всички сгради изглеждаха по този начин, но сега всичко е напълно преустроено, само няколко сгради са оцелели. Между другото, в онези дни водата се доставяше в града с помощта на парни машини! Можете да прочетете малко повече подробности (и да разгледате стари снимки) в моя
Основните методи за подобряване на качеството на естествената вода и състава на структурите зависят от качеството на водата в източника и предназначението на водоснабдителната система. Основните методи за пречистване на вода включват:
1. изсветляване, което се постига чрез утаяване на вода в утаител или утаители за утаяване на суспендирани частици във водата и филтриране на водата през филтърен материал;
2. дезинфекция(дезинфекция) за унищожаване на патогенни бактерии;
3. омекотяване– намаляване на калциевите и магнезиевите соли във водата;
4. специална обработка на водата– обезсоляване (обезсоляване), обезжелезяване, стабилизиране – използват се предимно за производствени цели.
Диаграма на съоръжения за подготовка на питейна вода с помощта на утаителен резервоар и филтър е показана на фиг. 1.8.
Пречистването на естествената вода за питейни цели се състои от следните мерки: коагулация, избистряне, филтриране, дезинфекция с помощта на хлориране.
Коагулацияизползва се за ускоряване на процеса на утаяване на суспендирани вещества. За да направите това, към водата се добавят химически реагенти, така наречените коагуланти, които реагират със солите във водата, насърчавайки утаяването на суспендирани и колоидни частици. Разтворът на коагуланта се приготвя и дозира в инсталации, наречени реагентни съоръжения. Коагулацията е много сложен процес. По принцип коагулантите увеличават суспендираните вещества, като ги слепват. Алуминиеви или железни соли се добавят към водата като коагулант. Най-често използваните са алуминиев сулфат Al2(SO4)3, железен сулфат FeSO4 и железен хлорид FeCl3. Количеството им зависи от pH на водата (активната pH реакция на водата се определя от концентрацията на водородни йони: pH=7 неутрална среда, pH>7 кисела, pH<7-щелочная). Доза коагулянта зависит от мутности и цветности воды и определяется согласно СНиП РК 04.01.02.–2001 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Для коагулирования используют мокрый способ дозирования реагентов. Коагулянт вводят в воду уже растворенный. Для этого имеется растворный бак, два расходных бака, где готовится раствор определенной концентрации путем добавления воды. Готовый раствор коагулянта подается в дозировочный бачок, имеющий поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды. Затем из него раствор подается в смесители.
Ориз. 1.8. Схеми на пречиствателни станции: с камера за образуване на флокули, утаители и филтри (А); с утаител със суспендирана утайка и филтри (B)
1 – първа повдигаща помпа; 2 – реактивен цех; 3 – смесител; 4 – камера за образуване на флокули; 5 – утаител; 6 – филтър; 7 – тръбопровод за вход на хлор; 8 – резервоар за пречистена вода; 9 – втора повдигаща помпа; 10 – утаител със суспендирана утайка
За ускоряване на процеса на коагулация се въвеждат флокуланти: полиакриламид, силициева киселина. Най-често срещаните конструкции на миксери са: преграда, перфорация и вихров. Процесът на смесване трябва да се извърши до образуване на люспи, така че водата остава в миксера за не повече от 2 минути. Дефлекторният миксер е тава с прегради под ъгъл 45°. Водата променя посоката си няколко пъти, образувайки интензивни вихри и насърчава смесването на коагуланта. Смесители с дупки - има отвори в напречните прегради; водата, преминаваща през тях, също образува турбуленция, насърчавайки смесването на коагуланта. Вихровите миксери са вертикални миксери, при които смесването се получава поради турбулизация на вертикален поток.
От миксера водата се влива в камерата за флокулация (реакционна камера). Тук престоява 10 - 40 минути, за да се получат едри люспи. Скоростта на движение в камерата е такава, че люспите не изпадат и се унищожават.
Флокулационните камери се различават: вихрови, преградни, лопаткови, вихрови, в зависимост от метода на смесване. Преграден - стоманобетонен резервоар е разделен с прегради (надлъжни) на коридори. През тях водата преминава със скорост 0,2 – 0,3 m/s. Броят на коридорите зависи от мътността на водата. Лопатка – с вертикално или хоризонтално разположение на валовете на смесителите. Vortex - резервоар под формата на хидроциклон (коничен, разширяващ се нагоре). Водата навлиза отдолу и се движи с намаляваща скорост от 0,7 m/s до 4 - 5 mm/s, докато периферните слоеве вода се изтеглят в основния, създавайки вихрово движение, което спомага за доброто смесване и флокулация. От флокулационната камера водата се влива в утаителния резервоар или утаителите за избистряне.
Изсветляванее процесът на отделяне на суспендирани вещества от водата, докато се движи с ниска скорост през специални структури: утаителни резервоари, утаители. Утаяването на частиците става под въздействието на гравитацията, т.к Специфичното тегло на частиците е по-голямо от специфичното тегло на водата. Източниците на водоснабдяване имат различни нива на суспендирани твърди вещества, т.е. имат различна мътност, следователно продължителността на избистряне ще бъде различна.
Има хоризонтални, вертикални и радиални утаители.
Хоризонталните утаителни резервоари се използват, когато капацитетът на станцията е повече от 30 000 m 3 /ден, те представляват правоъгълен резервоар с обратен наклон на дъното за отстраняване на натрупаната утайка чрез обратно промиване. Водоснабдяването се извършва от края. Относително равномерно движение се постига чрез монтиране на перфорирани прегради, преливници, събирателни джобове и улуци. Утаителят може да бъде двусекционен, с ширина на сечението не повече от 6 m.
Вертикални утаители – с капацитет на пречиствателна станция до 3000 m 3 /ден. В центъра на шахтата има тръба, в която се подава вода. Утаителят е кръгъл или квадратен в план с конично дъно (a=50-70°). Водата тече надолу по шахтата през тръба и след това се издига с ниска скорост в работната част на шахтата, където се събира през преливник в кръгла тава. Скоростта на възходящ поток е 0,5 – 0,75 mm/s, т.е. тя трябва да бъде по-малка от скоростта на утаяване на суспендираните частици. В този случай диаметърът на резервоара за утаяване е не повече от 10 m, съотношението на диаметъра на резервоара за утаяване към височината на утаяване е 1,5. Броят на резервоарите за утаяване е най-малко 2 бр. Понякога утаителният резервоар се комбинира с флокулационна камера, която се намира вместо централната тръба. В този случай водата тече от дюзата тангенциално със скорост 2 - 3 m/s, създавайки условия за образуване на флокулации. За да се намали въртеливото движение, решетките са монтирани на дъното на утаителния резервоар. Времето за утаяване във вертикални утаители е 2 часа.
Радиалните утаители са кръгли резервоари с леко конусовидно дъно, използвани в промишленото водоснабдяване с високо съдържание на суспендирани частици и капацитет над 40 000 m 3 /ден.
Водата се подава към центъра и след това се движи радиално към събирателна тава около периферията на шахтата, от която се изпуска през тръба. Изсветляването се получава и поради създаването на ниски скорости на движение. Утаителите са с малка дълбочина 3–5 m в центъра, 1,5–3 m по периферията и диаметър 20–60 m. Утайката се отстранява механично, със скрепери, без да се спира работата на утаителя .
Избистрители.Процесът на изсветляване в тях протича по-интензивно, т.к След коагулацията водата преминава през слой от суспендирана утайка, която се поддържа в това състояние от воден поток (фиг. 1.9).
Частиците от суспендираната утайка допринасят за по-голямо разширяване на коагулантните люспи. Големите люспи могат да задържат повече суспендирани частици в избистрената вода. Този принцип е в основата на работата на утаителите със суспендирана утайка. При равни обеми на резервоарите за утаяване, утаителите имат по-голяма производителност и изискват по-малко коагулант. За да се отстрани въздухът, който може да разбърка суспендираните утайки, водата първо се насочва към въздушния сепаратор. В утаителя от коридорен тип избистрената вода се подава през тръба отдолу и се разпределя през перфорирани тръби в страничните отделения (коридори) в долната част.
Скоростта на възходящия поток в работната част трябва да бъде 1-1,2 mm/s, така че люспите на коагуланта да бъдат суспендирани. При преминаване през слой суспендирана утайка се задържат суспендирани частици, височината на суспендираната утайка е 2 - 2,5 m, отколкото в утаител. Над работната част има защитна зона, където няма суспендирани утайки. След това избистрената вода постъпва в събирателна тава, от която по тръбопровод се подава към филтъра. Височината на работната част (зона за избистряне) е 1,5-2 m.
Филтриране на водата.След избистряне водата се филтрира, като за целта се използват филтри, които имат слой от финозърнест филтърен материал, в който при преминаване на водата се задържат фини суспендирани частици. Филтърен материал – кварцов пясък, чакъл, натрошен антрацит. Филтрите са бързи, свръхвисокоскоростни, бавни: бързи - работят с коагулация; бавно - без коагулация; свръхвисока скорост – със и без коагулация.
Има филтри под налягане (високоскоростни), филтри без налягане (бързи и бавни). При филтрите под налягане водата преминава през филтърния слой под налягане, създадено от помпи. В безнапорните - под налягането, създадено от разликата в нивата на водата във филтъра и на изхода от него.
Ориз. 1.9. Утаител за суспензия от коридорен тип
1 – работна камера; 2 – уплътнител на утайки; 3 – прозорци покрити с козирки; 4 – тръбопроводи за подаване на пречистена вода; 5 – тръбопроводи за изпускане на утайки; 6 – тръбопроводи за събиране на вода от утайника; 7 – клапан; 8 – улуци; 9 – събирателна тава
При отворените (без налягане) бързи филтри водата се подава от края в джоб и преминава отгоре надолу през филтърния слой и поддържащия слой от чакъл, след което през перфорираното дъно навлиза в дренажа, оттам през тръбопровод в резервоар за чиста вода. Филтърът се промива с обратен ток през изходящия тръбопровод отдолу нагоре, водата се събира в промивните улуци и след това се изхвърля в канализацията. Дебелината на филтърния товар зависи от едрината на пясъка и се приема на 0,7 - 2 m. Очакваната скорост на филтриране е 5,5-10 m/h. Времето за измиване е 5-8 минути. Целта на дренажа е равномерно изхвърляне на филтрирана вода. Сега те използват двуслойни филтри, като първо зареждат (отгоре надолу) натрошен антрацит (400 - 500 mm), след това пясък (600 - 700 mm), поддържайки слой чакъл (650 mm). Последният слой служи за предотвратяване на измиването на филтърната среда.
В допълнение към филтъра с един поток (който вече беше споменат), се използват филтри с двоен поток, при които водата се подава в два потока: отгоре и отдолу, а филтрираната вода се изпуска през една тръба. Скорост на филтриране – 12 м/час. Производителността на двупоточен филтър е 2 пъти по-голяма от тази на еднопоточен.
Дезинфекция на водата.При утаяване и филтриране се задържат по-голямата част от бактериите до 95%. Останалите бактерии се унищожават в резултат на дезинфекция.
Дезинфекцията на водата се извършва по следните начини:
1. Хлорирането се извършва с течен хлор и белина. Ефектът на хлориране се постига чрез интензивно смесване на хлор с вода в тръбопровод или в специален резервоар за 30 минути. На 1 литър филтрирана вода се добавят 2-3 mg хлор, а на 1 литър нефилтрирана вода - 6 mg хлор. Водата, доставяна на потребителя, трябва да съдържа 0,3 - 0,5 mg хлор на 1 литър, така нареченият остатъчен хлор. Обикновено се използва двойно хлориране: преди и след филтриране.
Хлорът се дозира в специални хлоратори, които са под налягане или вакуум. Хлораторите под налягане имат недостатък: течният хлор е под налягане над атмосферното, така че са възможни изтичания на газ, което е токсично; вакуумните нямат този недостатък. Хлорът се доставя във втечнено състояние в цилиндри, от които хлорът се излива в междинен, където преминава в газообразно състояние. Газът постъпва в хлоратора, където се разтваря в чешмяна вода, за да образува хлорна вода, която след това се въвежда в тръбопровода, транспортиращ водата, предназначена за хлориране. Когато дозата на хлора се увеличи, във водата остава неприятна миризма; такава вода трябва да се дехлорира.
2. Озонирането е дезинфекция на вода с озон (окисление на бактерии с атомарен кислород, получен от разделянето на озон). Озонът премахва цвета, миризмите и вкусовете от водата. За дезинфекция на 1 литър подземни източници са необходими 0,75 - 1 mg озон, 1 литър филтрирана вода от повърхностни източници изисква 1-3 mg озон.
3. Ултравиолетовото облъчване се получава с помощта на ултравиолетови лъчи. Този метод се използва за дезинфекция на подземни източници с ниски дебити и филтрирана вода от повърхностни източници. Като източници на радиация служат живачно-кварцови лампи с високо и ниско налягане. Има агрегати под налягане, които се монтират в тръбопроводи под налягане, агрегати без налягане - на хоризонтални тръбопроводи и в специални канали. Дезинфекционният ефект зависи от продължителността и интензивността на облъчването. Този метод не е приложим за води с висока мътност.
Водопроводна мрежа
Водоснабдителните мрежи се делят на главни и разпределителни. Основни - транспортни транзитни маси вода до съоръженията за потребление, разпределителни - захранващи водопроводи от водопроводи към отделни сгради.
При трасирането на водоснабдителните мрежи трябва да се вземе предвид разположението на водопроводното съоръжение, местоположението на потребителите и терена.
Ориз. 1.10. Схеми на водопроводната мрежа
a – разклонен (задънен край); b – пръстен
Въз основа на тяхното планово очертание водоснабдителните мрежи се разграничават: задънени и пръстеновидни.
Задънените мрежи се използват за тези водоснабдителни съоръжения, които позволяват прекъсване на водоснабдяването (фиг. 1.10, а). Пръстеновите мрежи са по-надеждни при работа, защото... в случай на авария на една от линиите, потребителите ще бъдат снабдени с вода през другата линия (фиг. 1.10, b). Противопожарните водопроводни мрежи трябва да са пръстеновидни.
За външно водоснабдяване се използват тръби от чугун, стомана, стоманобетон, азбестоцимент и полиетилен.
Чугунени тръбис антикорозионно покритие са издръжливи и широко използвани. Недостатък: слаба устойчивост на динамични натоварвания. Чугунените тръби са муфи с диаметър 50–1200 mm и дължина 2–7 m, за предотвратяване на корозия. Фугите се запечатват с катранена нишка, като се използва замазка, след което ставата се запечатва с азбестов цимент и се уплътнява с помощта на чук и замазка.
Стоманени тръбис диаметър 200 – 1400 mm се използват за полагане на водопроводи и разпределителни мрежи при налягане над 10 atm. Стоманените тръби са свързани чрез заваряване. Водопроводи и газопроводи - на резбови съединители. Външната страна на стоманените тръби се покрива с битумен мастик или крафт хартия на 1-3 слоя. Според метода на производство на тръбите се разграничават: правошевни заварени тръби с диаметър 400 - 1400 mm, дължина 5 - 6 m; безшевни (горещо валцувани) с диаметър 200 – 800 mm.
Азбестоциментови тръбиПроизвеждат се с диаметър 50 - 500 мм, дължина 3 - 4 м. Предимство е диелектричеството (не се влияят от блуждаещи електрически токове). Недостатък: подложен на механично напрежение, свързано с динамични натоварвания. Ето защо трябва да се внимава по време на транспортирането. Връзката е съединител с гумени пръстени.
Като водопроводи се използват стоманобетонни тръби с диаметър 500 - 1600 mm, връзката е пръстова.
Полиетиленовите тръби са устойчиви на корозия, здрави, издръжливи и имат по-малко хидравлично съпротивление. Недостатъкът е големият коефициент на линейно разширение. При избора на материал за тръби трябва да се вземат предвид проектните условия и климатичните данни. За нормална работа водоснабдителните мрежи са оборудвани със следните фитинги: спирателна и регулираща арматура (вентили, шибъри), кранове за вода (дозатори, кранове, хидранти), предпазни фитинги (възвратни клапани, въздушни бутала). Инспекционните кладенци са монтирани на места, където са монтирани фитинги и фитинги. Водоснабдителните кладенци в мрежите са изработени от сглобяем стоманобетон.
Изчисляването на водоснабдителната мрежа се състои в установяване на диаметър на тръбата, достатъчен за преминаване на изчислените дебити и определяне на загубите на налягане в тях. Дълбочината на полагане на водопроводните тръби зависи от дълбочината на замръзване на почвата и материала на тръбите. Дълбочината на тръбите (до дъното на тръбата) трябва да бъде 0,5 m под изчислената дълбочина на замръзване на почвата в даден климатичен регион.
Показатели за качество на водата.
Основният източник на централизирано битово и питейно водоснабдяване в повечето региони на Руската федерация са повърхностните води на реки, резервоари и езера. Количеството на замърсителите, постъпващи в повърхностните водоизточници, е различно и зависи от профила и обема на промишлените и селскостопански предприятия, разположени във водосборния басейн.
При едностепенна схема за пречистване на водата нейното избистряне се извършва с помощта на филтри или контактни утаители. При пречистване на оцветени води с ниска мътност се използва едностъпална схема.
Нека разгледаме по-подробно същността на основните процеси на пречистване на водата. Коагулацията на примесите е процесът на уголемяване на малки колоидни частици, който възниква в резултат на тяхното взаимно слепване под въздействието на молекулярно привличане.
Колоидните частици, съдържащи се във водата, имат отрицателни заряди и се отблъскват взаимно, така че не се утаяват. Добавеният коагулант образува положително заредени йони, което насърчава взаимното привличане на противоположно заредени колоиди и води до образуването на големи частици (люспи) във флокулационните камери.
Като коагуланти се използват алуминиев сулфат, железен сулфат и алуминиев полиоксихлорид.
Процесът на коагулация се описва от следните химични реакции
Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 3+ +3SO 4 2-.
След въвеждане на коагулант във вода, алуминиевите катиони взаимодействат с него
Al 3+ +3H 2 O=Al(OH) 3 ↓+3H + .
Водородните катиони се свързват с бикарбонати, присъстващи във водата:
H + +HCO 3 - →CO 2 +H 2 O.
2H + +CO 3 -2 → H 2 O+CO 2.
Процесът на избистряне може да се интензифицира с помощта на високомолекулни флокуланти (praestol, VPK - 402), които се въвеждат във водата след миксера.
Цялостното смесване на пречистена вода с реагенти се извършва в миксери с различни конструкции. Смесването на реагентите с вода трябва да бъде бързо и да се извърши в рамките на 1 - 2 минути. Използват се следните видове смесители: перфорирани (фиг. 1.8.2), преградни (фиг. 1.8.3) и вертикални (вихрови) смесители.
Смесителят от перфориран тип се използва в станции за пречистване на вода с капацитет до 1000 m 3 / h. Изработен е под формата на стоманобетонна тава с вертикални прегради, монтирани перпендикулярно на движението на водата и оборудвани с отвори, разположени в няколко реда.
Ориз. 1.8.2. Смесител с дупки
Дефлекторният смесител се използва в пречиствателни станции с капацитет не повече от 500 - 600 m3/h. Миксерът се състои от тава с три напречни вертикални прегради. В първата и третата преграда са разположени проходи за вода, разположени в централната част на преградите. Средната преграда има два странични прохода за вода, съседни на стените на тавата. Благодарение на тази конструкция на смесителя възниква турбуленция в движещия се воден поток, осигурявайки пълно смесване на реагента с водата.
Ориз. 1.8.3. Cloisonne кран
В станции, където водата се третира с варно мляко, не се препоръчва използването на перфорирани и преградни смесители, тъй като скоростта на движение на водата в тези смесители не осигурява поддържането на варовикови частици в суспензия, което води до отлагането им пред прегради.
В пречиствателните станции най-широко се използват вертикални смесители (фиг. 1.8.4). Този тип миксер може да бъде квадратен или кръгъл в план, с пирамидално или конусовидно дъно.
Ориз. 1.8.4. Вертикален (вихров) миксер:
1 – водоизточник; 2 – отвеждане на водата от смесителя
В преградените камери за флокулация са подредени поредица от прегради, които принуждават водата да променя посоката на движение във вертикална или хоризонтална равнина, което осигурява необходимото смесване на водата.
За смесване на водата и осигуряване на по-пълна агломерация на малки коагулантни люспи в големи се използват камери за флокулация. Инсталирането им е необходимо пред хоризонтални и вертикални утаители. За хоризонталните утаители трябва да се монтират следните видове камери за флокулация: преградни, вихрови, вградени със слой от суспендирана утайка и лопаткови; за вертикални утаители - вихрови.
Отстраняването на суспендираните вещества от водата (избистряне) се извършва чрез утаяване в утаителни резервоари. В зависимост от посоката на движение на водата утаителите биват хоризонтални, радиални и вертикални.
Хоризонтален утаителен резервоар (фиг. 1.8.5) е правоъгълен стоманобетонен резервоар. В долната му част има обем за натрупване на утайка, която се отстранява през канала. За по-ефективно отстраняване на утайката дъното на утаителния резервоар е направено с наклон. Пречистената вода влиза през разпределителна тава (или потопен преливник). След преминаване през шахтата, водата се събира с тава или перфорирана (дупчиста) тръба. Напоследък се използват утаителни резервоари с разпръснато събиране на избистрена вода, подреждане на специални улуци или перфорирани тръби в горната им част, което позволява увеличаване на производителността на утаителните резервоари. Хоризонталните резервоари за утаяване се използват в пречиствателни станции с капацитет над 30 000 m 3 / ден.
Фиг.1.8.5. Хоризонтален утаителен резервоар:
1 – водоизточник; 2 – отстраняване на пречистена вода; 3 – отстраняване на утайки; 4 – разпределителни джобове; 5 – разпределителни решетки; 6 – зона за натрупване на утайки; 7 – зона на утаяване
Вид хоризонтални утаители са радиалните утаители, които имат механизъм за изгребване на утайки в яма, разположена в центъра на конструкцията. Утайката се изпомпва от ямата. Конструкцията на радиалните утаители е по-сложна от хоризонталните. Използват се за избистряне на води с високо съдържание на суспендирани вещества (повече от 2 g/l) и в системи за оборотно водоснабдяване.
Вертикалните утаителни резервоари (фиг. 1.8.6) са кръгли или квадратни в план и имат конично или пирамидално дъно за натрупване на утайка. Тези резервоари за утаяване се използват при предварителна коагулация на водата. Флокулационната камера, предимно джакузи, е разположена в центъра на конструкцията. Избистрянето на водата става по време на нейното движение нагоре. Избистрената вода се събира в пръстеновидни и радиални тави. Утайките от вертикалните утаителни резервоари се изхвърлят под хидростатично водно налягане без спиране на конструкцията. Вертикалните утаителни резервоари се използват главно при дебит от 3000 m 3 /ден.
Ориз. 1.8.6. Вертикален утаителен резервоар:
1 – флокулационна камера; 2 − Сегнер колело с приставки; 3 – амортисьор; 4 – подаване на изходна вода (от смесителя); 5 – събирателна корито на вертикален утаител; 6 – тръба за отстраняване на утайка от вертикален утаител; 7 - дренаж на вода от картера
Утаителите със суспендиран слой от утайка са предназначени за предварително избистряне на вода преди филтриране и само при условие на предварителна коагулация.
Уредите за избистряне на суспензия могат да бъдат различни видове. Един от най-често срещаните е утаител от коридорен тип (фиг. 1.8.7), който представлява правоъгълен резервоар, разделен на три секции. Двете външни секции са работни камери за утаител, а средната секция служи като уплътнител на утайки. Избистрената вода се подава на дъното на утаителя през перфорирани тръби и се разпределя равномерно по площта на утаителя. След това преминава през суспендирания слой от утайка, избистря се и се изхвърля във филтри през перфорирана тава или тръба, разположена на известно разстояние над повърхността на суспендирания слой.
Фиг.1.8.7. Коридорен утаител със суспендирана утайка с вертикален уплътнител за утайка:
1 – осветителни коридори; 2 – уплътнител на утайки; 3 −− доставка на изворна вода; 4 – събирателни джобове за отвеждане на избистрената вода; 5 – отстраняване на утайката от утайника; 6 – отстраняване на избистрената вода от утайника; 7 − валежни прозорци с навеси
За дълбоко избистряне на водата се използват филтри, които могат да уловят почти всички суспендирани вещества от нея. Има и филтри за частично пречистване на водата. В зависимост от естеството и вида на филтърния материал се разграничават следните видове филтри: гранулирани (филтриращ слой - кварцов пясък, антрацит, експандирана глина, изгорена скала, гранодиарит, експандиран полистирол и др.); мрежа (филтърен слой - мрежа с размер на клетката 20 - 60 микрона); плат (филтърен слой - памук, лен, плат, стъкло или найлон); алувиален (филтърен слой - дървесно брашно, инфузорна пръст, азбестов чипс и други материали, измити под формата на тънък слой върху рамка от пореста керамика, метална мрежа или синтетична тъкан).
Гранулираните филтри се използват за пречистване на битови, питейни и промишлени води от фино диспергирани суспензии и колоиди; мрежа - за задържане на груби суспендирани и плаващи частици; тъкан - за пречистване на води с ниска мътност в станции с малък капацитет.
За пречистване на водата в обществените водопроводи се използват гранулирани филтри. Най-важната характеристика на работата на филтъра е скоростта на филтриране, в зависимост от която филтрите се делят на бавни (0,1 - 0,2), бързи (5,5 - 12) и свръхвисоки скорости (25 - 100 m/h). Бавните филтри се използват при ниски водни потоци без предварителна коагулация; свръхвисока скорост - при подготовка на вода за промишлени цели, за частично избистряне на водата.
Най-широко приложение намират бързите филтри, в които се избистря предварително коагулирана вода (фиг. 1.8.8).
Водата, постъпваща в бързите филтри след утаителя или утаителя, не трябва да съдържа суспендирани вещества повече от 12 - 25 mg/l, а след филтриране мътността на водата не трябва да надвишава 1,5 mg/l
Ориз. 1.8.8. Бърза филтърна верига:
1 – тяло; 2 – филтърна среда; 3 – отстраняване на филтрата; 4 – подаване на източник на вода; 5 – отвеждане на изворна вода; 6 – долна дренажна система; 7 – поддържащ слой; 8 – траншея за събиране на вода за изплакване; 9 − подаване на вода за промиване
Контактните утаители приличат по конструкция на бързите филтри и са техен вид. Избистрянето на водата, основано на явлението контактна коагулация, се случва, когато се движи отдолу нагоре. Коагулантът се въвежда в третираната вода непосредствено преди да се филтрира през пясъчен слой. За кратко време преди началото на филтрирането се образуват само най-малките люспи от суспендирано вещество. По-нататъшният процес на коагулация се извършва върху зареждащите зърна, към които се прилепват предварително образуваните малки люспи. Този процес, наречен контактна коагулация, протича по-бързо от конвенционалната масова коагулация и изисква по-малко коагулант. Контактните утаители се измиват чрез подаване на вода отдолу през разпределителна система (както при конвенционалните бързи филтри).
Дезинфекция на водата.В съвременните пречиствателни съоръжения водата се дезинфекцира във всички случаи, когато източникът на водоснабдяване е ненадежден от санитарна гледна точка. Може да се извърши дезинфекция
- хлориране,
- озониране
- бактерицидно облъчване.
Хлориране на вода.
Методът на хлориране е най-разпространеният метод за дезинфекция на водата. Обикновено за хлориране се използва течен или газообразен хлор. Хлорът има висока дезинфекцираща способност, относително стабилен е и остава активен за дълго време. Лесно се дозира и контролира. Хлорът действа върху органичните вещества, като ги окислява, и върху бактериите, които умират в резултат на окисляване на веществата, които изграждат протоплазмата на клетките. Недостатъкът на дезинфекцията на водата с хлор е образуването на токсични летливи органохалогенни съединения.
Един от обещаващите начини за хлориране на вода е използването натриев хипохлорит(NaClO), получен чрез електролиза на 2 - 4% разтвор на натриев хлорид.
Хлорен диоксид(ClO 2) намалява възможността за образуване на странични хлорорганични съединения. Бактерицидната сила на хлорния диоксид е по-висока от тази на хлора. Хлорният диоксид е особено ефективен при дезинфекция на вода с високо съдържание на органични вещества и амониеви соли.
Остатъчната концентрация на хлор в питейната вода не трябва да надвишава 0,3 - 0,5 mg/l
Взаимодействието на хлора с водата се извършва в контактни резервоари. Продължителността на контакт на хлора с водата, преди да достигне до потребителите, трябва да бъде най-малко 0,5 часа.
Бактерицидно облъчване.
Бактерицидното свойство на ултравиолетовите лъчи (UV) се дължи на ефекта върху клетъчния метаболизъм и особено върху ензимните системи на бактериалната клетка, освен това под въздействието на ултравиолетовите лъчи протичат фотохимични реакции в структурата на молекулите на ДНК и РНК; което води до необратими увреждания им. UV лъчите унищожават не само вегетативните, но и споровите бактерии, докато хлорът засяга само вегетативните бактерии. Предимствата на UV радиацията включват липсата на какъвто и да е ефект върху химичния състав на водата.
За да се дезинфекцира водата по този начин, тя преминава през инсталация, състояща се от множество специални камери, вътре в които са поставени живачно-кварцови лампи, затворени в кварцов корпус. Живачно-кварцовите лампи излъчват ултравиолетова радиация. Производителността на такава инсталация, в зависимост от броя на камерите, е 30…150 m 3 / h.
Оперативните разходи за дезинфекция на водата чрез облъчване и хлориране са приблизително еднакви.
Трябва обаче да се отбележи, че при бактерицидно облъчване на водата е трудно да се контролира ефектът на дезинфекция, докато при хлорирането този контрол се осъществява съвсем просто от наличието на остатъчен хлор във водата. Освен това този метод не може да се използва за дезинфекция на вода с повишена мътност и цвят.
Озониране на вода.
Озонът се използва за дълбоко пречистване на водата и окисляване на специфични органични замърсители от антропогенен произход (феноли, нефтопродукти, повърхностноактивни вещества, амини и др.). Озонът позволява да се подобри хода на коагулационните процеси, да се намали дозата на хлор и коагулант, да се намали концентрацията на LHS и да се подобри качеството на питейната вода по отношение на микробиологични и органични показатели.
Най-препоръчително е да се използва озон заедно със сорбционно пречистване с активен въглен. Без озон в много случаи е невъзможно да се получи вода, която отговаря на SanPiN. Основните продукти на реакцията на озон с органични вещества са съединения като формалдехид и ацеталдехид, чието съдържание се нормализира в питейната вода на ниво съответно 0,05 и 0,25 mg/l.
Озонирането се основава на свойството на озона да се разлага във водата с образуването на атомен кислород, който разрушава ензимните системи на микробните клетки и окислява някои съединения. Количеството озон, необходимо за дезинфекция на питейната вода, зависи от степента на замърсяване на водата и е не повече от 0,3 - 0,5 mg/l. Озонът е токсичен. Максимално допустимото съдържание на този газ във въздуха на промишлени помещения е 0,1 g/m 3 .
Дезинфекцията на водата чрез озониране според санитарните и технически стандарти е най-добрата, но сравнително скъпа. Инсталацията за озониране на вода е сложен и скъп набор от механизми и оборудване. Съществен недостатък на озонатора е значителният разход на електроенергия за получаване на пречистен озон от въздуха и подаването му към пречистената вода.
Озонът, като мощен окислител, може да се използва не само за дезинфекция на водата, но и за нейното обезцветяване, както и за премахване на вкусове и миризми.
Дозата озон, необходима за дезинфекция на чиста вода, не надвишава 1 mg/l, за окисляване на органични вещества при обезцветяване на водата - 4 mg/l.
Продължителността на контакт на дезинфекцирана вода с озон е приблизително 5 минути.
Блоково-модулни водопречиствателни станции VOS са предназначени за получаване и пречистване на артезианска вода по стандартите SanPiN 2.1.41074-01 „Питейна вода“. Производителността на станциите варира от 50 до 800 m³/ден. Комплектът за доставка включва помпена станция за водоснабдяване на потребителя. Доставката на резервоари за чиста вода ПХГ се извършва по отделна заявка.
Техническо описание на пречиствателни станции VOS с капацитет от 50 до 800 m 3 /ден:
| Изтеглете pdf (137 KB) |
Проектиране на блоково-модулни водопречиствателни станции VOS
Пречиствателните станции VOS са едноетажни метални блок-модулни сгради с двускатен покрив. Рамката на блоковете на станцията е изработена от стоманени квадратни тръби 100x100x4 и канали №10. Покривът е двускатен, направен върху греди от канали №10. Ограждащите конструкции на сградите са стените и покрива на сложна конструкция:
- Вътрешната облицовка на стените и тавана е от метални профили с бяло полимерно покритие върху равнофланцови рамки.
- Стените и покрива са изолирани с негорим материал - плочи от минерална вата Термостена.
- Външното покритие на стените се извършва със сандвич панели с дебелина 50-150 мм. Покривното покритие е сандвич панели с дебелина до 150 мм.
Настилките са изработени от вълнообразна алуминиева ламарина, марка AMg2NR, δ=4 mm. Всички станции са оборудвани с електрическо осветление, отоплителна и вентилационна система и система за автоматизация на процесите.
VOS станциите са монтирани върху стоманобетонна фундаментна плоча (конструкцията на плочата се определя чрез изчисление) и са заварени към вградените части.
Около станциите е предвидена глуха зона с ширина 1 m, организирана е външно отвеждане на водата от покрива чрез водосточни улуци и тръби.
Архитектурно решение за станция ВОС-400
Технологични характеристики на блоково-модулни пречиствателни станции VOS
Свързването на станция към проект се извършва само след като клиентът предостави протокол за анализ на водата от източника.
Ако има показатели за изходна вода, които не са посочени в таблицата по-горе и надвишават стандартите на SanPiN 2.1.41074-01 „Питейна вода“, са необходими корекции на технологията за пречистване и състава на оборудването.
Технически характеристики на блоково-модулни водопречиствателни станции VOS
| Име на параметъра | ВОС-50 | ВОС-100 | ВОС-200 | ВОС-400 | ВОС-800 |
| Дневната производителност на станцията е не повече от m 3 /ден. | 50 | 100 | 200 | 400 | 800 |
| Почасова производителност на станцията, m 3 / час | 2,1 | 4,2 | 8,3 | 17 | 33,3 |
| Характеристики на помпената станция за водоснабдяване на потребителя, дебит m 3 / час (налягане, m) |
11,7 (50) |
13,7 (51) |
27 (58) |
50 (50) |
140 (30) |
| Габаритни размери на станцията, не повече (дължина x ширина x височина), m | 6x6x3 | 6x6x3 | 6x6x3 | 9x6x3 | 9x9x3 |
| Брой блок модули, бр./размери, m | 2 бр. 6x3 |
2 бр. 6x3 |
2 бр. 6x3 |
2 бр. 9x3 |
3 бр. 9x3 |
Експлоатационни характеристики на блоково-модулни водопречиствателни станции VOS
| Име на параметъра | ВОС-50 | ВОС-100 | ВОС-200 | ВОС-400 | ВОС-800 |
| Инсталирана мощност* на електрическо оборудване, kW | 23,9 | 27,2 | 40,3 | 59,3 | 78,7 |
| Инсталирана мощност * на електрическо оборудване (без отоплително оборудване), kW | 12,4 | 15,7 | 28,8 | 47,8 | 67,2 |
| Консумирана мощност* за технологичните нужди на станцията, kW | 4,6 | 6,1 | 10,8 | 19,1 | 31 |
| Интензивност на измиване на филтъра, l/m 2 *s | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Консумация на вода за измиване на филтъра, m 3 / час | 6 | 14 | 27 | 39,2 | 39,2 |
| Обем вода за едно промиване на филтъра (6 минути), m3 | 0,6 | 1,4 | 2,7 | 3,9 | 3,9 |
| Разход на натриев хипохлорит, л/мес. | 8,6 | 17,2 | 34,4 | 68,8 | 137,6 |
* - като се вземе предвид помпената станция за водоснабдяване на потребителя.
Описание на етапите на пречистване на отпадъчни води в пречиствателни станции VOS
Природната вода е сложна система, съдържаща много различни минерални и органични примеси.
Качеството на водата и пригодността на използването й за различни цели се оценява с помощта на набор от показатели. При използване на вода от подземни източници за питейно-битово водоснабдяване основните регламентирани показатели са: съдържание на общо желязо и манган във водата, перманганатна окисленост, цвят, мътност и наличие на патогенни микроорганизми.
Довеждането на тези показатели до стандартите за качество на питейната вода се извършва в станции за пречистване на вода от блоково-модулен тип.
Технологичната схема на станция за пречистване на вода включва следните основни елементи:
- приемен резервоар;
- филтри за избистряне;
- сорбционен филтър;
- резервоар за чиста вода;
- единица за дезинфекция.
Видът на използваното оборудване зависи от състава на подпочвените води, подавани към пречиствателната станция от водоизточника.
Изходните подпочвени води от кладенци се подават към водоприемния резервоар (WRT), разположен вътре в станцията. Захранването на RPV се извършва чрез свободен поток. В резултат на контакта на водата с атмосферния кислород се получава окисление и освобождаване на железни и манганови съединения от водата под формата на неразтворими примеси.
Водата се доставя от резервоара с помощта на помпи за пречистване.
За отстраняване на неразтворените примеси от пречистената вода се използва FE(T) филтър със зареждане на базата на хидроантрацит. Този материал има висок капацитет за задържане на мръсотия и в същото време ниска плътност в сравнение с други филтърни материали. Поради ниската си плътност, измиването на този филтърен материал изисква по-малко консумация на вода.
За отстраняване на органични вещества от пречистената вода и подобряване на органолептичните свойства на водата (вкус, мирис, цвят) се използва CA(T) филтър. Кокосовият активен въглен се използва като филтърна среда във филтрите от серията CA. Активният въглен се произвежда от кокосови черупки и има висок сорбционен капацитет и висока механична якост.
Водоснабдяването за измиване на филтъра се осигурява от водоснабдителни помпи на потребителя в часове на минимално потребление на вода. След измиване на филтрите водата се зауства в канализацията на обекта. След сорбционните филтри, за да се предотврати отстраняването на филтърния материал, се монтират бариерни фини филтри.
Пречистената вода влиза в резервоари за чиста вода (CWT). RHF капацитетът осигурява съхранение на:
- регулиране на водния обем;
- авариен противопожарен резерв;
- хотелски и туристически комплекси;
- обем вода за измиване на филтри.
Пречистената вода се подава за дезинфекция и след това към потребителя с помощта на помпи за суха инсталация.
Дезинфекцията на водата е процес на унищожаване на микроорганизми, намиращи се там. До 98% от бактериите се задържат по време на процеса на пречистване на водата. Но сред останалите бактерии, както и сред вирусите, може да има патогенни (болестотворни) микроби, унищожаването на които изисква специална обработка на водата
Процесът на дезинфекция на пречистената вода се извършва преди подаването на вода към мрежата в ултравиолетова инсталация, оборудвана със сензор за ултравиолетово лъчение и неговата мощност.
За периодична дезинфекция на резервоара за чиста вода и водопроводната мрежа е необходимо да се дозира разтвор на натриев хипохлорит във водата.
Инсталацията за приготвяне и дозиране на дезинфекционен разтвор включва захранващ резервоар и дозираща помпа. Дозирането на разтвора на реагента е осигурено във водоприемния тръбопровод от РВЧ и във водопровода към РВЧ.
В резултат на прилагането на предложената технологична схема за преработка на изходни подземни води, качеството на пречистената питейна вода ще отговаря на изискванията на SanPiN 2.1.4.1074-01 "Питейна вода".
