МДС 40-3.2000, страница 3

По сравнению с традиционной флокуляцией в объеме взвешенный слой, образованный в замкнутом пространстве тонкослойных элементов, характеризуется более высокой концентрацией твердой фазы и устойчивостью к изменениям качества исходной воды и нагрузки на сооружения.

Рис. 1. Вертикальный тонкослойный отстойник с контактной камерой хлопьеобразования:

1 — камера хлопьеобразования; 2 — подача исходной воды; 3— контактная плавающая загрузка; 4 — сборный лоток; 5 — отвод осветленной воды; 6 — сбор осадка; 7, 8 — нижняя и верхняя поддерживающие решетки, соответственно; 9 — тонкослойные сотоблоки

Тонкослойные сотоблоки устанавливают в зоне взвешенного осадка коридорных осветлителей, обеспечивают равномерное распределение осветляемой воды и увеличивают коэффициент объемного использования этих сооружений до 0,9—0,92 (до реконструкции 0,65—0,7). Соответственно, качество осветленной воды улучшается в 1,5—1,8 раза при одновременном увеличении в 1,3—1,7 раза нагрузок на сооружения (рис. 2).

Рис. 2. Тонкослойный осветлитель, оборудованный тонкослойной камерой хлопьеобразования:

1 — подача исходной воды; 2 — сбор осветленной воды; 3 — шламоотводящие окна;

4 — тонкослойная камера хлопьеобразования; 5 — тонкослойные отстойные сотоблоки;

6 — поперечные опоры под блоки

§ При показателях качества воды, требующих для эффективного хлопьеобразования введения дополнительной твердой фазы, могут применяться тонкослойно-эжекционные (рециркуляционные) камеры хлопьеобразования.

Принцип их работы заключается в следующем: исходная вода, смешанная с реагентами, подается в нижнюю часть камер по системе трубопроводов, сконструированных по принципу работы эжекторов, и затем поступает в тонкослойные блоки, расположенные над эжекторами, с помощью которых в поток обрабатываемой воды попадает наиболее крупная хлопьевидная взвесь, образованная в камере и осевшая на ее дно. Для этой цели рециркуляторы устанавливаются соплом вниз.

Для того чтобы эжектируемая взвесь активно участвовала в процессе коагуляции и укрупнения коллоидных и взвешенных веществ воды, важно избежать ее диспергирования при прохождении через эжектор. Поэтому для рассматриваемых целей могут быть использованы только низкоскоростные и низконапорные гидравлические эжекторы, рассчитанные на скорость подачи воды в диапазоне 1—5 м/с и развивающие полный напор до 6 м.

Отличительной и важной особенностью разработанной конструкции эжекторов является то, что степень рециркуляции можно регулировать в достаточно широком диапазоне от 0 до 50 %, а также можно использовать для устройства эжекторов существующие продольные распределительные трубы, если дооборудовать их соответствующими насадками и системой подвижных шторок (рис. 3).

Рис. 3. Схема оборудования камер хлопьеобразования (с рециркуляторами и тонкослойными хлопьеобразующими блоками):

1 — камера хлопьеобразования; 2 — подача исходной воды; 3 — отвод воды в отстойник;

4 — зона взвешенного слоя; 5 — тонкослойные хлопьеобразующие блоки;

6 — горизонтальный перфорированный трубопровод; 7 — неподвижные насадки;

8 — симметричные подвижные створки; 9 — ось вращения подвижных створок;

10 — втулки; 11— рычаги; 12 — тяги; 13 — штанга; 14 — направляющие

Тонкослойно-эжекционные камеры хлопьеобразования с регулируемой степенью эжекции целесообразно использовать при реконструкции камер, встроенных в горизонтальные отстойники, и осветлителей со слоем взвешенного осадка длиной не более 6 м. При большой длине степень регенерации является величиной нерегулируемой и может быть рассчитана по разработанной методике с учетом характерных особенностей каждого водоисточника.

§ При осветлении маломутных вод для повышения концентрации рециркулируемой взвеси и увеличения ее гидравлической крупности над рециркуляторами на высоте не менее 0,8—1,0 м устанавливаются тонкослойные блоки.

§ Принципиально иная конструкция рециркуляторов разработана в СпбНИИ АКХ. В частности, в камерах хлопьеобразования зашламленного типа (рис. 4) для рециркуляции осадка применяются малогабаритные аппараты, характеризуемые значительно меньшей (в 4—5 раз) металлоемкостью по сравнению с ранее предлагаемыми ими конструкциями. Такие рециркуляторы успешно эксплуатируются на ряде водопроводных станций и позволяют существенно повысить производительность сооружений.

§ Как уже отмечалось, эффективность работы камер хлопьеобразования может быть повышена за счет использования механических мешалок. Вопросы практического применения предлагаемых конструкций и решений должны быть проработаны с точки зрения технологических и технико-экономических показателей для каждой водоочистной станции.

3.3. Отстойники и осветлители со слоем взвешенного осадка

§ В современной практике очистки все более широкое применение находят тонкослойные отстойные сооружения. Использование метода тонкослойного осаждения позволяет эффективно осветлять воду при скоростях потока, достигающих 1,6—2,0 мм/с, что в 2—2,5 раза выше, чем в традиционных отстойниках и осветлителях.

Один из примеров оборудования тонкослойными элементами горизонтального отстойника со встроенной камерой хлопьеобразования представлен на рис. 5.

Однако при этом необходимо учитывать, что эффективность тонкослойного осаждения определяется не только процессами, происходящими в тонкослойных элементах, но и такими факторами, как качество подготовки хлопьев, поступающих на осаждение, равномерность сбора и распределения воды, надежность системы удаления осадка. Поэтому при проведении работ по оборудованию тонкослойными блоками отстойников и осветлителей необходимо предусмотреть способы по повышению эффективности процессов хлопьеобразования, увеличению количества сборных лотков с целью повышения коэффициента объемного использования сооружений.

Рис. 4. Камера хлопьеобразования с малогабаритными аппаратами

для рециркуляции осадка:

1 — отстойник; 2 — камера хлопьеобразования; 3 — канал исходной воды

4 — патрубок с соплом; 5 — смеситель;6 — направляющий аппарат; 7 — перегородки

Рис. 5. Тонкослойный горизонтальный отстойник с тонкослойно-эжекционной камерой хлопьеобразования:

1 — подача исходной воды; 2 — сбор осветленной воды; 3 - отвод осветленной воды;

4 — тонкослойные отстойные блоки; 5 — отвод осадка; 6 — тонкослойные хлопьеобразующие блоки; 7 — продольные низконапорные рециркуляторы;

8 — сборный карман

Кроме того, необходимо учитывать, что тонкослойными блоками могут быть оборудованы только те отстойники, в которых осуществляется эффективное и своевременное удаление осадка, так как его накопление под тонкослойными блоками приводит к резкому ухудшению качества отстоенной воды.

Таким образом, необходим комплексный подход к решению всех технологических процессов, связанных с хлопьеобразованием, осаждением, удалением осадка, а также гидравлическим режимом работы отстойных сооружений.

§ В России до настоящего времени тонкослойные отстойники имели небольшое применение. Основной причиной этого являлось отсутствие серийного выпуска тонкослойных элементов и блоков из них.

В настоящее время предлагаются к использованию сотоблоки из полиэтиленовых пленок и из рулонного материала ПВХ, которые характеризуются требуемой прочностью и обладают необходимой физико-химической и бактериологической стойкостью и долговечностью.

§ НИИ КВОВ разработана технология изготовления сотовой конструкции из полиэтиленовой пленки, что позволяет осуществлять выпуск сотоблоков любого размера в зависимости от параметров отстойного сооружения. При изготовлении сотоблоков полиэтиленовая пленка сваривается в такой последовательности, чтобы обеспечить его наибольшую пространственную устойчивость и возможность растягивать на рамы только в четырех крайних ячейках (рис. 6). Длина тонкослойных элементов принята до 1,5 м, а угол наклона к горизонту должен составлять 70 - 75°.

Многолетние испытания работы тонкослойных сооружений на ряде водопроводных станций подтвердили высокую эффективность метода осаждения взвеси в слоях небольшой высоты. Разработанная конструкция блоков проста при монтаже, надежна и долговечна при эксплуатации.

В настоящее время разработана технология сварки и организован промышленный выпуск сотоблоков указанной выше конструкции из полиэтиленовой пленки для различных типов сооружений.

а б

Рис. 6. Тонкослойный сотоблок из полиэтиленовой пленки:

a — общий вид; б—в сложенном виде при транспортировке;

1 — тонкослойный блок из полиэтиленовой пленки; 2 — стержни для растяжения сотоблока

§ ГУП "Институт МосводоканалНИИпроект" разработан тонкослойный модуль сотового типа с самонесущей способностью (рис. 7). Из рулонного материала ПВХ марки П-74 толщиной 0,4—0,5 мм изготовляются профильные листы, из которых уже непосредственно на станции производят сотоблоки с помощью контактной сварки. Для этой сварки разработан и изготовлен специальный аппарат. Полученные в результате сотоблоки обладают самонесущей способностью.

Производительность оборудования составляет 20 сотоблоков в сутки. Площадь для размещения установки равна 1,7 м².

§ Тонкослойные элементы можно также использовать для обезвоживания и уплотнения осадка. С этой целью тонкослойные модули устанавливают в шламоуплотнителях осветлителей ниже щламоприемных окон. Оборудование шламоуплотнителей тонкослойными блоками создает хорошие гидродинамические условия для гравитационного уплотнения и обезвоживания осадка, что позволяет увеличить период его накопления, уменьшить количество сбрасываемой с ним воды.

§ Для интенсификации процессов очистки воды в осветлителях со взвешенным осадком может быть использован метод рециркуляции осадка, предложенный СпбНИИ АКХ (рис. 8). Применение осветлителей-рециркуляторов позволяет повысить производительность сооружений на 30—60 %.

Рис. 7. Тонкослойные модули сотового типа из рулонного материала ПВХ

Рис. 8. Осветлитель-рециркулятор:

1 — рабочая камера; 2 — смеситель; 3 — камера хлопьеобразования;

4 — направляющий аппарат; 5 — распределительная трубка; 6 — осадкоуплотнитель;

7 — лоток; 8 — окна; 9 — защитный козырек; 10— слой взвешенного осадка; 11 — трубы для перепускания взвешенного осадка; 12 — трубы для выпуска уплотненного осадка;

13 — патрубок; 14— сопло

За счет рециркуляции осадка одновременно существенно повышается барьерная роль сооружений первой ступени очистки в отношении планктона, составляя (в зависимости от вида планктона) 90 - 100 %.

Кроме того, рециркуляция осадка позволяет без ухудшения качества очистки утилизировать промывные воды фильтровальных сооружений путем их равномерного перекачивания из резервуара-усреднителя в головной узел водоочистной станции.

3.4. Фильтры

Для улучшения работы действующих скорых фильтров рекомендуется:

§ Восстановить проектную высоту и крупность зерен фильтрующей загрузки на всех фильтрах, так как в результате многолетней эксплуатации весьма часто скорые фильтры имеют недостаточную высоту зернистого фильтрующего слоя, состоящего из зерен повышенной крупности. Эксплуатация подобных скорых фильтров вызывает не только снижение эффективности очистки воды, но и ухудшение их промывки вследствие слабого расширения фильтрующего слоя при промывках и плохого удаления отмываемых загрязнений из надфильтрового пространства, что в свою очередь приводит к накоплению слоя отложений на поверхности фильтрующей, загрузки, увеличению темпа прироста потери напора и снижению продолжительности фильтроцикла.

§ Повысить (по возможности) однородность зерен фильтрующей загрузки. Действующим СНиП разрешено применение для загрузки скорых фильтров зернистых фильтрующих материалов с коэффициентом неоднородности более 2. Вместе с тем для скорых фильтров желательно применение более однородных зернистых материалов. Это позволяет повысить эффективность промывки и снижает расход промывной воды. В настоящее время ряд предприятий (" Волгоградский карьер", гора "Хрустальная") выпускают высококачественный однородный фильтрующий материал с коэффициентом неоднородности 1,5—1,6 при крупности зерен в пределах 0,63 - 1,25 мм. Данный зернистый материал может эффективно использоваться в скорых фильтрах с высотой слоя, равной (0,7—0,8) ¸ (1,2—1,3) м.

§ Использовать для загрузки фильтров различные фильтрующие материалы, разрешенные к применению Минздравом России, с более развитой, чем у песка, поверхностью: дробленый керамзит, шунгизит, гранодиорит, вулканические шлаки и многие другие. Это позволит интенсифицировать работу фильтровальных сооружений, уменьшить дефицит в кварцевом песке за счет использования местных материалов и значительно сократить транспортные расходы по их доставке на объект. Применение зернистых фильтрующих материалов с развитой поверхностью зерен позволяет повысить производительность фильтровальных сооружений на 30—50 % без проведения реконструкции фильтров.

§ Представляют интерес используемые в последние годы на многих водопроводных станциях распределительные системы фильтров, изготовленные из дырчатых полиэтиленовых труб с фильтрующим слоем из полиэтилена. Осуществлен промышленный выпуск указанных фильтрующих элементов.

§ Для повышения грязеемкости фильтрующей загрузки, улучшения качества очищенной воды и стабилизации работы фильтров целесообразно рассмотреть возможность осуществления контактной коагуляции на фильтрах с введением коагулянта и ПАА перед фильтрами, особенно в зимний период, когда отстойники и осветлители со взвешенным осадком работают неэффективно. При реализации этого метода целесообразно устройство двухслойной загрузки фильтров; в качестве верхнего слоя можно использовать керамзит, антрацит и другие пористые материалы крупностью 1—5 мм при высоте 0,4—0,5 м и общей высоте фильтрующего слоя до 1,8 м.