168484 (Революционное решение проблемы питьевого водоснабжения городов), страница 2

Проектная производительность – 20 тыс. м3/ сутки, реальная в настоящее время 7 –

9 тыс. м3/сутки

Строительство начато - май 1976 г.

Строительство закончено – май 1983г.

Пуско-наладочные работы – начатые 1.4. 1980г., законченные 29.12.1983г.

Общая стоимость выполненных работ 2972, 96 тыс. рублей

Способ очистки - реагентный

Обслуживающий персонал по проекту: начальник ВОС, ст. инженер смены – 3 чел, лаборант – 3 чел, оператор хлораторной – 3 чел, машинист насосной станции 2-го подъема – 3 чел.

Для обеспечения требуемого качества воды принята двухступенчатая схема ее очистки, а именно: коагуляция, осветление и обесцвечивания в осветлителях и фильтрование на скорых фильтрах с последующим обеззараживанием хлором. Для улучшения процесса коагуляции, обеззараживания воды и предотвращения развития микроорганизмов на очистных сооружениях предусмотрено первичное хлорирование с дозой 5 мг/л, вторичное –

1 мг/л. перед осветлителями и после фильтров. Предусматривается возможность подщелачивания воды известью в периоды года с недостаточной щелочностью исходной воды и углевание для улучшения ее вкусовых качеств. Для интенсификации работы сооружений и улучшения процесса коагуляции предусмотрена установка для приготовления и дозирования полиакриламида. Проектом предусмотрено повторное использование воды после промывки фильтров. Днепровская вода из водохранилища по самотечно – сифонным водопроводам поступает на насосную станцию 1 – го подъема Q = 320м3/ ч насосами Д 320/50 – 3 шт. Из насосной станции первого подъема по двум напорным водоводам Ду400 вода поступает на ВОС в смесители вихревого типа, которые представляют собой вертикальную сборную цилиндрическую емкость объемом – 12,5 м3, диаметром 2,5 м, высотой конической части - 3,7 м, цилиндрической – 2,0 м и служит для смешения в них поступающей воды с реагентами.

Смесители вертикальной конструкции с конической нижней частью, где вода освобождается от воздуха и смешивается с хлором, коагулянтом, известью, активным углем. Продолжительность смешивания в смесителях при производительности

20 000 м3/сут – 1,8 минуты. Сбор воды в смесителе производится кольцевым лотком через затопленные отверстия, расположенные по боковой поверхности и днища лотка. Из сборного кольцевого лотка вода поступает совместно с оборотной водой в карман смесителя через удерживающие решетки. В карман смесителя вводится ПАА. Смесители оборудованы для отбора проб переливной трубой Ду250 и линией опорожнения.

Из смесителя вода поступает самотеком по водоводу Ду600 и подается в осветлители с взвешенным осадком, которых на станции 4 шт., из них 3 шт. рабочих, 1 – резервный. Осветлители коридорного типа ж/бетонной конструкции, прямоугольные в плане. Общие их размеры – 10,5 х 9,0 х 5,5 (м). Площадь осветления 55,5 м2, площадь зоны отделения осадка 31,0 м2. Размеры одной рабочей камеры 3,5 х 9,0 х 5,5 (м). Скорость восходящего потока в зоне осветления при работе 4-х осветлителей – 0,75 мм/сек, при работе 3 – х осветлителей – 1,01 мм/сек. При коэффициенте распределения воды между зоной осветления и отделения воды - 0,7 м. Распределение воды в зонах осветления, сбор воды в зоне отделения осадка и выпуск шлама производится перфорированными трубками. Отвод осветленной воды в зонах осветления осуществляется лотками. Труб в рабочих камерах 16 шт. Ду250 с отверстиями Ду20 (всего 34 шт.). Трубы для отвода осветленной воды из шламоуплотнителя Ду200 (8 шт.) с отверстиями Ду20 (всего 28 шт.). Трубы для отвода шлама из шламонакопителя Ду250 – 8 шт., с отверстиями Ду20 (всего 45 шт.). Кроме того, для полного опорожнения осветлителей предусмотрена труба Ду80, которая выведена в сбросной канал. В рабочих камерах осветлителей имеются шламосбросные окна с металлическими козырьками.

Уровень взвешенного осадка в процессе зарядки с помощью сифонных шлангов или специальных пробоотборных трубок. Задвижка на трубопровод, для отвода чистой воды из осадкоуплотнителя во время зарядки осветлителя, должна быть полностью закрыта. Критерием правильно отрегулированной величины отсоса в ходе эксплуатации осветлителя является постоянство, и равенство прозрачности осветленной воды в рабочей части осветлителя и в осадкоуплотнителе. При стабильном уровне контактной среды и требуемой величине отвода уплотненного осадка. После того, как осветлитель полностью заряжен и в осадкоуплотнитель начинает поступать первые порции осадка, задвижку на отсосе постепенно прикрывают, контролируя одновременно уровень взвешенного осадка и прозрачность осветленной воды. Затем отмечают степень открытия задвижки, соответствующую стабильному режиму осветленной воды и с помощью пьезометра фиксируют расход при откачке.

Для очистки воды в блоке фильтровальной станции имеются пять скорых фильтров ж/бетонной конструкции с крупной загрузкой и размерами в плане 6,0 х 6,0 и площадью фильтрации 26,7 м2. Скорость фильтрации при нормальной работе составляет 6,7 м/час, при одном фильтре на промывке – 8,4 м/час, при форсированном режиме – 11,2 м/час. Равномерное распределение воды на фильтрах достигается при помощи водосливных воронок на подающих трубопроводах, выведенных выше уровня воды. Промывка осуществляется от водонапорной башни, высотой 12 м, с баком емкостью 300м3. Расчетная интенсивность промывки – 17 л/сек на 1 м2 площади фильтра. Расход воды на одну промывку – 163 м3. Подача воды в башню принята насосами 8К-18 (Q = (220 – 360) м3/ час, Н= (20,7 – 15)м), установленными в зале осветлителей и фильтров.

Дренажная система расположена в толщине фильтрующей загрузки. Распределение промывной воды в фильтре производится по центральному каналу и дырчатым трубам. Ду100, количество труб с одной стороны центрального канала – 18 шт. Расстояние между трубами в осях 310 мм, а от крайних труб и стенки – 365 мм. Отверстия в трубах просверлены шахматном порядке под углом 45º к вертикальной плоскости д10, шаг отверстий 190 мм. Количество отверстий в трубе – 24 шт., сбор и удаление промывной воды производится желобами в отводящий центральный канал по трубопроводу Ду600 в резервуар оборотной воды емкостью 500 м3.Из резервуара оборотной воды насосами возвращается в голову сооружения, а осадок сбрасывается в отстойник, промышленную канализацию.

Для загрузки фильтров №3 и №5 применен щебень фракций:

1 слой 40 – 80мм = 300 мм – 40,5 м3 = 81 т

2 слой 16 - 32 мм = 250 мм – 33,75 м3 = 67,7 т

3 слой 8 - 16мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27 т

4 слой 4 - 8мм = 100 мм – 13,5 м3 = 27т

5 слой 2 - 4мм = 50 мм - 6,75 м3 = 13,5 т

и калиброванный кварцевый песок диаметром (0,9 – 1,8) мм высотой 1,6м - 202,5 м3 =

324 т.

Гранулометрический состав песка в % :

0,5 мм – 23,5%

0,5-1мм – 5,6%

1,2мм – 35%

2 – 3 мм – 20%

3 –5 мм – 10%

5 мм – 5,6%

В период обследования проведен анализ загрузки материала и определен гранулометрический состав песка. Выделены рекомендации по рассеву загрузочного материала. Вода фильтруется через слой песка и через дренажные трубы отводится в коллектор чистой воды. Затем направляется в два резервуара чистой воды (РЧВ) вместимостью по 2000 м3 каждый. По пути вводится хлор для вторичного хлорирования. Из РЧВ насосами насосной станции 2-го подъема Д200-95 (n = 2920 об/мин, N = 75 кВт, Q = 200м3/ час) – 4 шт. и 4К-6А (n = 2920 об/мин, N = 45 кВт, Q = 85 м3/ час) – 4 шт. вода подается на юго-восточную группу населенных пунктов, а насосами 8К-12 - 2шт. на северную группу населенных пунктов. Оптимальные дозы коагулянта устанавливаются лабораторией в процессе эксплуатации, путем пробного хлорирования и коагулирования воды. Доза хлора установлена из расчета 0,2 – 0,5 мг/л в конце осветлителя и 0,1 – 0,3 мг/л после фильтрации. Доза хлора в РЧВ устанавливается по согласованию с райСЭС и может колебаться от 0,3 до 1,5 мг/л с таким расчетом, чтобы в точках водозабора был остаточный хлор 0,3 – 0,5 мг/л. Эксплуатация фильтров, а также приготовление и дозирование растворов осуществляется согласно инструкциям по эксплуатации.

Как видно из вышеприведенных сведений скорость фильтрации при эксплуатации данных очистных сооружений находится в пределах научных рекомендаций: «С использованием реагентов фильтрование осуществляло скоростью 5 – 12 м/ч и более, а без реагентов – 0,1 -0,3 м/ч (медленное фильтрование)». [стр. 44, 9] На данных очистных сооружениях фильтрование через слой песка идет сверху вниз, а промывка идет в обратном направлении снизу – вверх. Что представляют из себя эти промывные воды видно на фото – высокомутная с реагентами вода большой интенсивностью потока. Эта вода может отравить реку, озеро. Однако, на это не обращают внимание экологи и СЭС.

Данным очистные сооружениям возраст 25 лет и они основательно изношены: нет денег завести новый кварцевый песок, обновить насосное и другое оборудование. Качество очистки из – за отсутствия мелких фракций песка плохое. В период интенсивных дождей очистные сооружения иногда по неделям не работают… Кстати, дожди и снеготаяние есть бич для всех очистных сооружений водопровода.

Необходимо отметить, что загрязнение поверхностных вод возрастает. И это уже замечает профессор В. А. Петросов «В условиях техногенных загрязнений водных ресурсов – источников водообеспечения населения, действующие составы сооружений водопроводов уже не способны поддерживать качество воды, необходимое для продолжительной жизни человека». [1].

«Предстоит создавать отечественные технологии по производству специальных мембранных фильтров для водоснабжения, способных работать на очень низком давлении. Это будет большим достижением в решении ряда проблем, в том числе и для удаления из вод токсичных органических загрязнений».

Профессор В. А. Петросов [1]

Решение проблем очистных сооружений водопровода

Из обсуждения вышерассмотренных проблем создается впечатление, что необходимо что-то менять, для того, чтобы получать питьевую воду не из бутылок или бытовых фильтров. И все-таки есть ли выход из данной ситуации? Данную проблему мы обсудили на страницах журнала ВАКа [8]. Не было ни одного серьезного возражения по данной статье. В продолжение работы над данной проблемой были сделаны научные исследования по фильтрации на Запорожской АЭС, ВОС г. Старый Крым. Результаты данных исследований будут опубликованы в следующей статье, т. к. содержит большой раздел технической информации. В ходе проведенных исследований мы нашли то, что искали – ответ как должны быть реконструированы типовые очистные сооружения водопровода. Для этого приводим фотографии из данных исследований.

На данном рисунке фильтрующий модуль будущего фильтра. Обратите внимание на прозрачность воды и его зеркало воды над слоем фильтрующего материала – абсолютное спокойствие! А это притом, что скорость фильтрации была до 100 м/ч. Проведенные исследования ответили на те вопросы, которые не могли быть получены теоретически: эффективность, скорость фильтрации, условия прочности фильтрующего материала, возможности регенерации. На нижеприведенных рисунках, без комментарий, (они будут приведены в другой статье) показаны как выглядели фильтропласты. Кстати, они выполняются по ТУ У 16512587.002-2001 и сертифицированы на питьевую воду. Просим обратить внимание, что со стороны рабочей поверхности фильтры покрыты слоем глины, когда с другой стороны совершенно чистые.

На данном рисунке показаны исследования фильтропластов на разрыв под давлением фильтрации, чтобы при их дальнейшей промышленной эксплуатации это не происходило.

Проектное решение заключалось в том, чтобы, убрав полностью загрузку зернистого фильтра и разбив на определенный уровень существующие перегородки внутри, сделать монтаж по месту полипропиленовый фильтр нашей конструкции с площадками, лестницами и емкостями для обеззараживания. В качестве антисептика мы предлагаем пергидроль – перекись водорода. Фильтрование предлагается на полислоях фильтропластов, на последнем слое 0,3 мкм будут задерживаться все взвешенные вещества и все микробы, т. к. размер этих загрязнений меньше, чем размеры этих веществ. При этом вода будет сохранять свой природный солевой состав, что не изменит ее привычный вкус для населения.

Место врезки подающей трубы на полипропиленовый фильтр.

Монтажное решение: тройник Ду400 необходимо демонтировать, развернуть на угол 30 º от горизонтали в сторону корпусов песчаных фильтров, монтаж в новом положении. В дальнейшем необходимо приварить трубу Ду400, необходимой длины, к ответному фланцу Ду400, смонтированном на тройнике, между стенкой фильтра и первой правой трубой (см. фото), изготовить и установить подпорную стойку, чтобы разгрузить на нее вертикальную нагрузку веса трубы Ду 400 с водой. В дальнейшем привариваются отводы, вертикальная труба и т.д..

Трубы для подачи, отвода и промывки и песчаных фильтров. Одна из них будет использована в предстоящей реконструкции.

Данная реконструкция позволит полностью обеспечить питьевой водой г. Старый Крым в не зависимости от погодных условий. Для работы этого фильтра не нужны насосы – гидростатическое давление воды между плотиной и фильтром 18 м вполне обеспечит его работу. Разработанный данный эскизный проект реконструкции на полипропиленовый фильтр с размерами 4 x 2 x 4 (м) для очистных сооружений водопровода г. Старый Крым примерно будет стоить около 100 тыс. долларов. Западный аналог по нашим данным стоит 1 млн. 200 тыс. долларов (по ценам 2005 г).

Рабочий проект этой и аналогичной реконструкции от города до малого поселка на любую производительность может выполнить ведущий институт по коммунальным объектам КРП «КРЫМКОММУНПРОЕКТ» (директор ЗАЙЦЕВ Владимир Александрович, заслуженный строитель Украины, cleanwater@inbox.ru).

Выводы

1. Использовать производственное помещение от одной секции зернистого фильтра для установки и обвязки предлагаемого фильтра с номинальной производительность 400 м3/ч необходимо лишь одно технологическое условие - подпор воды на фильтр не менее 10 м.

2. Возможность создавать различные конструкции фильтров с производительностью от 10 до 1000 м3 /ч в одной секции фильтра – системы. Одно из преимуществ данных фильтров - их можно сделать передвижными на случай чрезвычайных ситуаций, т. к. металлоконструкции можно смонтировать в течение нескольких часов.

3.Исходя из их повышенной производительности (в четыре раза выше по сравнению с песчаным фильтром) на той же производственной площади, можно насчитать срок окупаемости затрат на реконструкцию одной секции фильтра.

4. По нашим данным, проблема переоборудования песчаных зернистых фильтров на фильтры с новыми фильтрующими материалами с наименьшими затратами очень остро стоит во всем мире, и альтернативы, по техническим и экономическим показателям, нашему изобретению в мире пока нет.