книги из ГПНТБ / Карюхина Т.А. Химия воды и микробиология учебник

§ 50. Отстаивание

Назначение отстойников — выделить из воды взвесь. В отстойниках выделение взвеси происходит за счет гравитационной седиментации.

В воде, находящейся в покое, частицы взвеси оседа­ ют на дно, если их плотность больше плотности воды; всплывают на поверхность, если их плотность меньше плотности воды, и остаются во взвешенном состоянии, если их плотность равна плотности воды.

Основная часть взвеси природных вод и взвеси после коагулирования имеет плотность больше плотности воды и поэтому седиментирует на дно. Скорость осаждения частиц (в мм/сек) при температуре воды 10° С называ­ ется гидравлической крупностью.

Взвесь природных вод полидисперсна: частицы имеют разные размеры, конфигурацию и плотность, по­ этому движутся в воде с разными скоростями. При осе­ дании частицы могут сталкиваться, укрупняться и раз­ укрупняться, при этом скорости осаждения вновь обра­ зованных частиц могут отличаться от первоначальных.

Процесс осаждения полидисперсной агрегативно не­ устойчивой взвеси описывается седиментационными кри­ выми, записываемыми с помощью седиментационных ве­ сов. В цилиндр с исследуемой водой опускают коромыс­ ло весов с подвешенной на него чашечкой. На чашечку оседает взвесь из столба воды над чашечкой. Изменение веса чашечки в процессе оседания взвеси фиксируется самописцем на равномерно движущейся ленте. При оп­ ределении эффекта осаждения за 100% принимают общее количество взвеси, определяемое при фильтрации пробы. Относя количество взвеси, выпавшее за опреде­ ленное время, к общему количеству взвеси, получают эффект осаждения. Гидравлическую крупность взвеси рассчитывают делением высоты столба воды над чашеч­ кой на время оседания. Таким образом, в результате опыта получают кривые, позволяющие определить воз­ можный эффект осветления в зависимости от времени отстаивания или'от гидравлической крупности частиц (рис. 20).

Однако условия осаждения в действующем сооруже­ нии — отстойнике — отличаются от условий проведения опыта. Вода в отстойнике движется, а не находится в покое; высота столба воды в нем во много раз превыша-

100

ет высоту столба воды над чашечкой в цилиндре; воз­ можно изменение температуры воды и т. п. Этим обус­ ловлены и иные скорости осаждения, которые могут быть и больше, и меньше, чем в лабораторных условиях.

стойнике к величине гидравлической крупности, опреде­ ленной лабораторным путем, вводят поправки, учиты­ вающие явление агломерации взвеси в процессе осажде­ ния в движущемся потоке.

нижнюю — зону накопления и уплотнения осадка. Оса­ док обычно удаляют при выключении отстойника из ра­ боты. Горизонтальные отстойники применяют для сред­ них и крупных станций (30 тыс. м3/'сутки и более).

Вода в вертикальных отстойниках подается в камеру хлопьеобразования, откуда попадает в зону осветления (рис. 22). Нижнюю часть сооружения выполняют в виде опрокинутого конуса с углом наклона стенок (к гори­ зонту) не менее 50°, чтобы обеспечить самопроизвольное сползание осадка к центру. Осадок удаляется под гид­ ростатическим давлением столба воды. Отстойники вер­

жения скорости движения воды. Затем вода радиально

101

(расширяющимся потоком) движется к отводным лот­ кам, устроенным по периферии отстойника (рис. 23). Осадок со дна отстойника, имеющего небольшой уклон к центру'сооружения, сдвигается скребками к приямку, откуда удаляется насосами или самотеком. Отличитель­ ная особенность радиального отстойника — большой диаметр сооружения при относительно небольшой глу­ бине. Применяются отстойники диаметром 24—50 м; в отдельных случаях устраиваются отстойники и большего диаметра — до 100 м и более. Радиальные отстойники предназначены для обработки очень больших количеств воды — от 50 до 1000 тыс. м3/сутки и более, в основ­ ном в системах промышленного водопровода.

При реагентной обработке воды для осветления ши-

102

Рис. 24 Осветлитель со встроенной ка­

мерой хлопьеобразования

/—камера хлопьеобразования; 2—ка­

•

Рис. 25 Осветлитель с осадкоуплотиителем

/ — камера осветления; 2 — осадко - уплотннтель; 3— подача воды с ре­ агентами; 4 — отвод осветленной во­ ды; 5 — отвод уплотненного осадка

роко применяют сооружения, которые названы осветли­ телями со взвешенным слоем.

В осветлителе с камерой хлопьеобразования вода и реагенты подаются в центральную часть сооружения, оборудованную мешалкой (рис. 24). По окончании про­ цесса образования хлопьев вода перетекает во внешнюю часть сооружения (направление воды указано стрел­ кой). Вновь внесенные хлопья налипают на хлопья взве­ шенного слоя, в результате чего вода осветляется и уда­ ляется через верхний водослив. Осадок из нижней части

как бы фильтрация ее через слой взвешенного осадка. Частицы взвеси прилипают к хлопьям коагулянта, при­ чем этот процесс интенсифицируется благодаря нали­ чию своеобразных центров флокуляции — сформировав­ шегося слоя взвешенных в воде скоагулированных

периферийным лотком отводится на дальнейшую обра­ ботку.

103

Осветлители хорошо работают при условии неболь­ ших колебаний расхода поступающей воды и ее темпе­

границы взвешенного слоя. При попадании взвешенного слоя в зону h2 наблюдается повышенный вынос взвеси из осветлителя, что недопустимо, так как создает осло­ жнения в работе последующих сооружений — фильтров.

§ 51. Технологический контроль процесса отстаивания

В воде после отстойников количество взвеси по требованиям СНиП не должно превышать 8—\2мг/л. Это условие обеспечивается обычно при продолжитель­ ности отстаивания воды 3—4 ч, при этом остаточная мутность отстоенной воды во многих случаях ниже, чем допускается СИиП. Нередки случаи, когда обрабаты­ ваемая вода имеет исходное количество взвешенных ве­ ществ меньше 8—12 мг/л. Тем не менее реагентная об­ работка применяется и в этом случае, так как после коагулирования и отстаивания принципиально изменя­ ется состав взвеси, частично удаляются гуминовые сое­ динения и снижается количество биологических приме­ сей.

При эксплуатации отстойников большое внимание уделяется контролированию равномерности распределе­ ния воды между всеми работающими сооружениями, ка­ чества осветленной воды и накопления осадка, а также характеристике качества осадка.

Осадок из отстойников характеризуют по показателю «запах». Осадок не должен иметь гнилостных оттенков запаха, которые появляются при слишком длительном ' накоплении осадка в сооружении и начинающемся био­ химическом процессе гниения. Средняя продолжитель­ ность периода между чистками отстойника, не имеюще­ го систем механизированного удаления осадка, состав­ ляет для горизонтальных отстойников от 3 до 5 месяцев и зависит от мутности исходной воды и величины дозы коагулянта. Периодически отстойники промывают и де­ зинфицируют хлорной водой с дозой хлора 25 мг/л.

При эксплуатации осветлителей со взвешенным осад­ ком, слой которого поддерживается в пределах 2—2,5 м, ведут систематические наблюдения за равномерностью

104

сбора воды по всей поверхности осветлителя, за состоя­ нием отводных лотков и устройств, регулирующих пере­ пуск взвешенного слоя в осадкоуплотнитель.

Для проверки величины скорости восходящего пото­ ка в зоне осветления и правильности распределения во­ ды между зоной осветлителя aQ (Q — расход обрабаты­ ваемой воды) и осадкоуплотнителем (1—a)Q пользуют­ ся табл. 5.

Из данных табл. 5 следует, что при повышении сте: пени загрязненности исходной воды скорость восходя­

сушивания. Часть воды, удаляемая с осадком, при этом теряется, но ее количество очень невелико (до 0,5% общего расхода) и поэтому не учитывается в балансовой схеме распределения воды. Условно принято, что коли­

ботки воды, включающий предварительное хлорирова­ ние, углевание, коагулирование и седиментацию, контро­ лируют и оценивают одновременно, суммарно, по каче­ ству воды, прошедшей все эти стадии очистки.

К показателям, по которым осуществляется опера­ тивный контроль качества воды после отстаивания, от­ носятся мутность, цветность, количество бактерий обще­ го счета* коли-индекс, содержание фито- и зоопланктона

105

и организмов, видимых невооруженным глазом. В от­ четных сведениях за месяц работы сооружений указыва­ ются также величины щелочности и окисляемости воды.

§ 52. Фильтрование

Фильтрование — процесс обработки воды, по- j зволяющий практически полностью освободить воду от j взвешенных веществ и большей части микроорганизмов..] После фильтрования вода должна удовлетворять требо- -

ч

Рис. 26 Скорый фильтр

'бопроводы промывной воды

ваниям ГОСТ 2874—54 по показателям «мутность» и «цветность».

По характеру фильтрующего слоя различают фильтры:

зернистые, в которых загрузочным слоем может слу­ жить песок, дробленый кварц, антрацит, пиролюзит,

пространение получили зернистые фильтры — резервуа­ ры, заполненные фильтрующим материалом, оборудо­ ванные системой подачи воды и дренажем для отвода фильтрата (рис. 26). Зернистые фильтры подразделяют:

106

При фильтровании воды через слой зернистого мате­ риала может происходить отложение взвеси в виде тон­ кого слоя на поверхности (пленочное фильтрование) и

§ 53. Эксплуатация фильтров и химикобактериологический контроль качества фильтрата

Понятие эксплуатационного обслуживания фильтров охватывает большое число мероприятий, обес­ печивающих в комплексе получение воды определенного качества при заданной производительности работы со­ оружения.

Фильтры могут работать с постепенно понижающейся скоростью фильтрования или с постоянной, если фильт­ ры снабжены автоматическим регулятором скорости.

Одной из- основных операций по обслуживанию фильтров является промывка фильтрующего материала. Эта операция должна обеспечить достаточную, быструю и эффективную промывку всех слоев загрузки. Нельзя допускать перемешивания слоев, образования воронок на фильтрующей поверхности, выноса материала загруз­ ки с промывной водой и т. д. Практическое выполнение процесса промывки и его контроль определяются специ­ альной инструкцией («Правила технической эксплуата­ ции водопроводов и канализаций»).

Остаточные загрязнения, количество которых опре­ деляется отмывкой песка в лабораторных условиях, удаляют путем обработки песка едким натром, хлором, сернистым газом. Для этого используют каустическую ,соду (в виде 75%-ного раствора) в количестве 4—5 кг

107

ет, как обычно, но фильтрат спускают в сток, а в посту­ пающую воду подают хлор в пределах 50—100 мг/л. Обработку ведут 2 ч, после прекращения подачи хлора фильтрат спускают в сток в течение 0,5 ч. Затем фильтр промывают и пускают в работу.

' Возможна обработка фильтра хлором и в статисти­ ческих условиях при длительном времени контакта хло­ ра с материалом загрузки.

Сернистый газ из баллона вводят в воду, поступаю­ щую, как при промывке, через дренажную систему. Ко­ личество сернистого газа не должно превышать 2% по весу от веса воды. Контакт песка с раствором сернистой кислоты осуществляется в течение 18 ч, после чего фильтр тщательно отмывается.

Проведение всех эксплуатационных операций обяза­ тельно отражается в рабочем журнале.

Химико-бактериологический контроль качества фильт­ рата проводится круглосуточно. Пробы фильтрата отби­ раются от каждого фильтра в отдельности и из сборного канала, отводящего фильтрат в резервуар чистой воды. Для суждения об эффективности процесса фильтрова­ ния анализируются также пробы воды, поступающей на фильтры.

ность и цветность. Если же коагулирование не применя­

ровании каждые 4 ч определяют, концентрацию остаточ­ ного хлора.

ЮЭ

Бактериологический анализ на коли-индекс и общее количество бактерий производится для фильтрата от каждого фильтра один раз в 10 дней и для общего фильтрата один раз .в сутки. По такому же графику определяют количество организмов, видимых невоору­ женным глазом, и клеток фито- и зоопланктона. Из всех перечисленных разовых анализов вычисляются показа­ тели качества воды — средние за сутки, затем за отчет­ ный период (месяц, год).

Дежурный по станции обязан следить за заданным распределением воды по фильтрам и за скоростью фильтрования. Согласно инструкциям дежурный произ­ водит промывку фильтров. Все данные о работе фильт­

ды — дежурный заносит в журнал каждые 2 ч.

В общую систему химического контроля включают также определения по качеству загрузочного материала.

Каждый тип фильтра характеризуется определенной крупностью загрузочного материала. Загрузка вновь построенного фильтра, перегрузка отработанного песка, досыпка песка, потерянного в процессе эксплуатации фильтров, осуществляются только калиброванным ма­ териалом, при этом качество используемого песка долж­ но удовлетворять требованиям по физической и химиче­ ской его устойчивости к внешнему воздействию.

Физическая устойчивость песка характеризуется его истираемостью и измельчаемостыо, химическая — стой­ костью к щелочам, кислотам и солям.

§ 54. Методы обеззараживания

Различают понятия: стерилизация и дезин­ фекция. Под стерилизацией понимают освобождение предмета или среды от всех живых существ. Дезинфек­ ция означает уничтожение или удаление патогенных микроорганизмов. Дезинфекция, таким образом, не всегда, означает стерилизацию, хотя некоторые виды дезинфекции могут привести к стерилизации. При дезинфекции обычно уничтожаются лишь более чувстви­ тельные вегетативные клетки и не уничтожаются устой­ чивые споры.

109