 |
Интенсивность процесса фильтрования характеризуется скоростью фильтрования (м/ ч) – отношение расхода воды q (м/ч) к площади загрузки F (м).
|
|
|
|
V= q /F
Фильтрование воды происходит при наличии градиента давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Разность напоров до и после фильтрующего слоя называется потерями напора в фильтрующем слое. Потери напора в начальный момент работы фильтра называются начальными и равны потерям напора при фильтровании чистой, без взвешенных веществ воды через незагрязненный фильтрующий слой. Начальные потери напора зависят от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.
Фильтр постепенно загрязняется задерживаемыми из воды взвешенными веществами, потери напора при этом возрастают до величины, характеризующей сопротивление предельно загрязненного фильтрующего слоя. В этом случае имеют место предельные потери напора. Тогда фильтр очищают (регенерируют). Обычно это достигается промывкой обратным током воды со скоростью, в 7 – 10 раз превышающую скорость фильтрования. После регенерации фильтр включают в работу. Период работы фильтра между промывками называется продолжительностью фильтроцикла. Кроме того может использоваться водовоздушная промывка.
26. Приведите классификацию фильтров с зернистой загрузкой по крупности зерен фильтрующего материала, количеству слоев зернистой загрузки. Приведите примеры фильтрующих зернистых материалов. Опишите требования, предъявляемые к фильтрующей загрузке.
Фильтры, применяемые в системах водоподготовки по виду фильтрующего материала, классифицируются:
– зернистые
– сетчатые
– намывные
– тканевые
Фильтры с зернистой загрузкой в свою очередь подразделяются по
1. По крупности зерен зернистого материала:
– мелкозернистые – менее 1 мм
|
|
|
– среднезернистые – 1 - 2 мм
– крупнозернистые – более 2 мм
2. По количеству слоев зернистой загрузки:
– однослойные
– двухслойные
– трехслойные
Зернистые фильтры являются самыми распространенными, в качестве загрузки используются различные сыпучие материалы(кварцевый песок, антрацит, керамзит и др.).
Фильтрующий слой выполняют из отсортированного материала, чаще всего речного кварцевого песка и другие материалы, удовлетворяющие санитарно-гигиеническим требованиям и обладающие достаточной химической стойкостью и механической прочностью(дробленый антрацит, керамзит, дробленный мрамор, полимеры и др). Чем крупнее зерна фильтрующей загрузки, тем больше принимают высоту фильтрующего слоя.
27. Определите область применения обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами. Опишите конструкцию применяемых установок. Сделайте вывод о достоинствах и недостатках данного метода по сравнению с обеззараживанием воды хлорированием.
Вода, подающаяся на установку с бактерицидным воздействием (УФ-система), должна соответствовать следующим требованиям:
— общее содержание железа — не более 1 мг/л;
— мутность — “ 2 мг/л;
— цветность — “ 60 град;
обеззараживание воды УФ-излучением должно производиться после предварительной очистки.
Обеззараживание воды УФ-излучением относится к физическим (безреагентным)методам и основано на фотохимическом воздействии на микроорганизмы, находящиесяв воде, биологически активной части ультрафиолетового спектра.
Наиболее эффективным воздействием обладает УФ-излучение с длиной волны
от 205 до 315 нм, называемое бактерицидным излучением.
Для обеззараживания воды УФ-излучением применяются бактерицидные установки. Основными элементами бактерицидных установок являются:
– бактерицидная лампа - искусственный источник УФ-излучения;
– камера обеззараживания - элемент установки, в котором располагаются бактерицидные лампы и происходит воздействие бактерицидного излучения на микроорганизмы, присутствующие в воде;
|
|
|
- кварцевый чехол - защитная трубка в установках с применением погружных источников УФ-излучения, закрывающая прямой доступ воды к бактерицидной лампе и стабилизирующая ее температурный режим.
УФ-обеззараживание не требует длительного времени обеззараживания,так как бактерицидный эффект наступает быстро, в течение нескольких секунд.
Процесс обеззараживания ультрафиолетовым излучением не приводит к изменениям органолептических свойств и состава воды, в том числе к образованию токсичных побочных продуктов. При Уф-обеззараживании не существует проблемы передозировки, но отсутствует эффект "последействия", так как вода не приобретает бактерицидных свойств, предохраняющих ее от повторного заражения.
Метод обеззараживания воды бактерицидными лучами имеет ряд преимуществ по сравнению с методом хлорирования: относительная простота эксплуатации, отсутствие необходимости введения в дезинфицируемую воду каких-либо реагентов, отсутствие ухудшения вкусовых качеств воды.
К недостаткам метода следует отнести невозможность использования метода для обеззараживания вод, отличающихся повышенной мутностью и цветностью.
28. Охарактеризуйте содержание органического и неорганического железа в природных водах. Определите область применения обезжелезивания воды методом «упрощенной аэрации». Опишите конструкцию применяемых сооружений. Предложите способы аэрации при повышенном содержании в воде сероводорода и растворенной углекислоты.
В воде поверхностных источников железо находится обычно в форме органических коллоидных комплексов, в частности в виде гуминовокислого железа, и тонкодисперсной взвеси гидроксида железа. Подземные источники воды в подавляющем большинстве характеризуются наличием растворенного минеральной формы бикарбоната двухвалентного железа Fe(HCO3)2.
Наиболее широко используется метод упрощенной аэрации с последующим фильтрованием, сущность которого заключается в изливе воды с высоты не менее 0,5 м непосредственно на фильтрующую загрузку. В качестве фильтрующих загрузок могут использоваться: кварцевые пески, дробленый и недробленый керамзит, антрацит, шлаки, колотый гранитный щебень и др. Гранулометрический состав фильтрующих загрузок (1-2-5-10 мм), высота слоя загрузок (0,7-2,2 м), скорость фильтрации (4,0-5,0-15,0-20,0 м/ч), фильтроцикл (0,5-4,0 сут) зависят от химического состава воды и, в первую очередь, от содержания железа.
|
|
|
В основе технологического процесса на этих станциях используется метод упрощенной аэрации с последующим фильтрованием. Рекомендуются обезжелезивающие станции производительностью 200-20000 м3/сут. В качество фильтрующей загрузки предлагается использовать колотый гранитный щебень фракции 5-10 мм. Рекомендуемая скорость фильтрации 15-20 м/ч.
К достоинствам предлагаемой схемы следует отнести уменьшение капитальных вложений за счет размещения фильтров без ограждающих конструкций и высокую скорость фильтрации, что также сокращает строительные объемы. Однако наличие второго подъема не уменьшает по отношению к традиционной схеме удельных эксплуатационных затрат, а при производительности менее 5,0-6,0 тыс.м3/сут значительно снижается рентабельность метода. Практика эксплуатации станций обезжелезивания показывает, что рекомендуемые скорости фильтрации, как правило, завышены примерно на 30-40%.
29. Охарактеризуйте технологию обезжелезивания воды непосредственно в водоносном пласте. Сделайте вывод о достоинствах и недостатках данной технологии.
В Скандинавских, а затем и в Западноевропейских странах получил распространение метод удаления железа из подземных вод непосредственно в водоносном пласте, известный под названием «Виредокс».
Сущность метода заключается в создании вокруг приемной части скважины окислительной зоны путем закачки воды, обогащенной кислородом воздуха. Вода может подаваться как непосредственно в водозаборную скважину, так и в специальные поглощающие скважины, располагаемые в непосредственной близости от водозаборной. Процесс эксплуатации скважины рассчитан на чередование циклов закачки в пласт питательной воды и отбора обезжелезенных подземных вод. Смешением питательной и подземных вод удается добиться смещения химического равновесия (гидролиза и окисления железа), в результате чего на поверхности водовмещающих пород образуется каталитическая пленка.
|
|
|
Последняя образуется не сразу, и однократной закачки в водоносный пласт аэрированной воды, как правило, оказывается недостаточно. Поэтому сначала производится как бы подготовка водоносного пласта или так называемая «зарядка», включающая многократное повторение циклов закачки аэрированной воды, отбора ее и частично обезжелезенной воды из пласта. После этого начинается эксплуатация установки обезжелезивания подземных вод, которая также сводится к последовательному выполнению операций по закачке в пласт питательной воды и отбору обезжелезенных подземных вод.
Очевидно, что рассматриваемый метод имеет большие достоинства с точки зрения снижения, как удельных капитальных вложений, так и эксплуатационные затрат. Однако эффективная его реализация непосредственно в водоносном пласте зависит от ряда факторов: глубины скважины, степени закольматированности фильтра, наличия запаса мощностей на водозаборе, величины дебита скважины, гидрогеологических условий, гидрохимических показателей котируемой воды, скорости кольматации прифильтровой зоны фильтра и др. Указанные факторы значительно снижают возможность широкого применения метода. В последнее время он рассматривается как временная мера, предпринимаемая до ввода в устойчивую эксплуатацию наземной станции (установки) обезжелезивания.
30. Перечислите типы систем промышленного водоснабжения. Составьте и охарактеризуйте схемы промышленного водоснабжения. Оцените назначение перехода на бессточную систему водоснабжения промышленных предприятий.
Существуют 3 основных типа СПВ: прямоточная схема, прямоточная с повторным использованием воды и оборотная. Существуют также комбинированные схемы водоснабжения.
Прямоточная система предусматривает сброс воды в водоем с предварительной ее очисткой после использования в технологическом цикле. Эта система водоснабжения экономически целесообразна при малых расстояниях от источника водоснабжения до завода и при незначительной разности отметок уровня воды в источнике водоснабжения и площадки завода.
Для сокращения забора свежей воды из источников водоснабжения и охраны их от загрязнения широко применяются системы оборотного водоснабжения. Они необходимы в случае маломощности источника водоснабжения. В этой системе вода, участвующая в технологическом процессе, не сбрасывается в водоем, а после обработки вновь возвращается в производственный цикл. Как правило, отличием большинства оборотных систем являются устройства для охлаждения воды (градирни, пруды-охладители и др.). При необходимости могут быть предусмотрены также очистные сооружения.
|
|
|
| а) 6) |
| Рис. 2.3. Схема производственного водоснабжения: a — прямоточная; б — оборотная; 1 — водозаборное сооружение; 2 — станция очистки и перекачки воды; 3 — промышленное предприятие; 4 — охладитель; 5 — насосная станция горячей воды; 6 — насосная станция охлажденной воды |
Если качество воды, сбрасываемой одним потребителем, допускает ее использование другими потребителями, то применяют систему повторного использования воды, которая снижает расход, забираемый из источника. Эта схема занимает промежуточное положение между рассмотренными схемами и становится целесообразной при небольших расстояниях между цехами, сбрасывающими и использующими отработавшую воду.
1 – речной водозабор;
2 – насосная станция 1-го подъема;
3 – станция водоочистки;
4 – насосная станция 2-го подъема;
5 – подающий трубопровод;
6 – промпредприятие;
7 – трубопровод отработанной воды;
8 – станция очистки сточных вод;
9 – сброс воды в реку;
10 – водоохлаждающее устройство;
11 – сборная камера;
12 – насосная станция оборотной воды.
Бессточная схема водоснабжения позволит: использовать в производственном водоснабжении все стоки, сбрасываемые с территорий заводов, сократив до минимума забор воды из источника водоснабжения; исключить загрязнение водоемов вредными примесями; извлекать полезные вещества из сточных вод предприятий.
|
|
|
