Стабилизационная обработка воды

Билет 1

1) 18. Русловые водозаборы поверхностных вод.

Русловой тип водозаборов применяют обычно при относительно пологом береге, когда необходимые глубины находятся на значительном расстоянии от берега. При этом всасывающие линии устраивают самотечными. Водоприемники сооружают из железобетона. Они бывают: постоянно затопленными, затопляемыми высокими водами, незатопляемыми. Незатопляемые водоприемные оголовки называют крибами. Затопляемые трудно эксплуатировать, но они используются на судоходных и лесосплавных реках. Затопленные водоприемные оголовки могут служить только для защиты самотечных линий или образовывать водоприемную камеру, к которой присоединяют концы самотечных линий. Самотечные водоводы сооружают из стальных, железобетонных или пластмассовых труб. Их нужно проверять на всплывание и изоляцию. В русловой части их следует защищать от истирания наносами и повреждения якорями путем заглубления под дно не менее чем на 0, 5 метра и крепления русла от размыва. Затопленные водоприемные оголовки необходимо защищать от подмыва обтекающим потоком. Для этого устраивают соответствующее основание и укрепляют дно вокруг. Места их расположения ограждают бакенами для для защиты от повреждения судами, плотами, якорями и т.п. В теплое время водозаборы могут интенсивно обрастать различными моллюсками: мидиями, которые затрудняют их работу. Рекомендуется обработка хлором или медным купоросом при температуре воздуха более 10 ⁰С. Обработка производится в течение одного часа с периодичностью через два двое суток.Все рассмотренные оголовки могут промываться обратным током воды.

Стабилизационная обработка воды

В процессе эксплуатации систем водоснабжения в некоторых случаях наблюдается образование отложений, характер которых зависит от состава воды или от продуктов коррозии материалов, обусловленных коррозионными свойствами воды.

Вследствие этого происходит снижение пропускной способности водоводов, ухудшение теплопередачи в системах теплоснабжения, уменьшение количества и ухудшение качества воды в водоочистных системах ( дистилляция, электродиализ, обратный осмос).

Для предотвращения негативных процессов, влияющих на работу систем водоснабжения в целом, требуется специальная обработка воды, выбор методов которой обусловлен такими показателями воды как агрессивность и коррозионность воды. К их числу можно отнести:

-реагентный с использованием извести, соды или едкого натрия; -реагентный с использованием соляной или серной кислоты; гексамета- или триполифосфата; -фильтрационный с использованием мраморной крошки; -аэрация (в сочетании с умягчением, обессоливанием и обезжелезиванием воды); -магнитная обработка.

Стабилизационная обработка воды заключается в добавлении реагентов, способствующих в первый период эксплуатации водовода наращиванию на стенках труб защитной пленки карбоната кальция; для этого нужно создать положительный индекс насыщения воды карбонатом кальция. После формирования защитной пленки для ее сохранения обработка воды должна обеспечить индекс насыщения, близкий к нулю. Если обработка воды для получения положительного индекса насыщения будет слишком продолжительной, то слой карбоната кальция может оказаться чрезмерно толстым и это снизит пропускную способность трубы.

Стабилизационная обработка воды при отрицательном индексе стабильности заключается в ее подщелачивании. Стабилизационная обработка воды при положительном индексе насыщения сводится к ее подкислению серной или соляной кислотой.

Необходимость проведения стабилизационной обработки воды устанавливается оценкой стабильности воды.

Стабильность определяется: pH₀ - pH_s; где: pH₀ – значение pH обрабатываемой воды; pH_s – значение pH, определяемое по номограммам в зависимости от температуры и щелочности.

Если процесс стабилизационной обработки воды идет правильно, должны сохраняться оптимальные гидравлические свойства труб. Наращивание карбонатной пленки может происходить неравномерно по длине труб: на ближайших к месту обработки воды участках водоводов и разводящей сети карбонатная пленка может получаться более толстой, чем на отдаленных участках. Выравниванию толщины карбонатной пленки может способствовать перемежающееся под-щелачивание воды. Оно заключается в том, что после некоторого периода подщелачивания воды до положительного индекса насыщения обработку прекращают. В отдаленные участки сети поступает вода с уменьшенным количеством агрессивной СО2, и здесь карбонатная пленка растворяется значительно медленнее. Чередование периодов подщелачивания воды и пропуска по сети необработанной воды должно сочетаться с систематическим контролем за состоянием защитной карбонатной пленки на различных участках труб.

3) Уплотнение осадков сточных вод. Расчет сооружений.

Илоуплотнители

В их качестве могут выступать радиальные или вертикальные отстойники. В процессе очистки ст. вод в аэротенках происходит рост активного ила. Вследствие этого активный ил, поступающий во вторичный отстойник делят на циркуляционный и избыточный. Влажность циркуляционного – 99.2-99.6% - он подается в аэротенк. Избыточный активный ил необходимо подавать на илоуплотнители, чтобы уменьшить объем сооружений и влажность осадка.

При илоуплотнении происходит его разделение на 2 фракции: уплотненный активный и иловая вода. Иловая вода характеризуется большой концентрацией загрязнений по взвешенным веществам. Поэтому она должна направляться в голову ОС. Обычно время уплотнения 10-12 часов. Для интенсификации процесса подается воздух (флотационный уплотнитель). Пузырьки воздуха увлекают ил наверх и происходит интенсивное отделение ила от воды. Время флотации – 1час. По сравнению с гравитационным уплотнением увеличивается в 10 раз. Илоуплотнитель рекомендуется располагать в высотном отношении так, чтобы иловая вода направлялась самотеком.

Расчет илоуплотнителей

Расчет ведется на максимально-часовой приток избыточного активного ила: q_max = P_imax*Q_w / 24C, где P_imax = 1.3*P_i, P_i – прирост активного ила, Q_w – расчетный расход, С – концентрация избыточного активного ила (при влажности 99.6%, С = 4000мг/л).

Необходимый объем илоуплотнителя составит: W = q_max*T, м³, где Т – продолжительность уплотнения (10-12ч).

Количество илоуплотнителей N = W / W_з.о.

Определяют максимальное количество жидкости при илоуплотнении: q_i^w = q_max*(P₁-P₂) / (100-P₂), где Р₁ и Р₂ – влажность поступающего и уплотненного (97.3%) активного ила, соответственно.

4) Буровые работы. Бурение скважин и шпуров методами ударного, вращательного и ударно-вращательного бурения.

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. Различают три вида бурения:

-Вертикальное бурение - горизонтальное бурение - Наклонно-направленное бурение

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр " D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу " H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Вращательный метод - механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки.

Ударный метод(рис) - механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента.

Ударно-вращательный метод - механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента.

Рис. 3. Схема ударного бурения:

1 - долото; 2 - ударная штанга; 3 - канатный замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровой станок.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы. Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается. Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

Вращательного бурение. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Ударно—вращательное бурение - способ бурения, при котором разрушение породы осуществляется путём нанесения ударов по непрерывно вращающемуся породоразрушающему инструменту. Применяется при ведении горных работ для бурения шпуров и скважин глубиной 25-50 м, диаметром от 40 до 850 мм и при поисках и разведке месторождений для бурения скважин глубиной до 2000 м.

При ударно-вращательном бурении разрушение породы происходит путём её скалывания и дробления за счёт нанесения ударов по породоразрушающему инструменту. Образующиеся на забое выступы частично срезаются лезвиями породоразрушающего инструмента при поворотах между ударами. Энергия единичного удара главным образом 1-2 Дж на 1 мм длины лезвия (пневматические молотки, пневмоударники) и 0, 1-0, 15 Дж на 1 мм диаметра коронки (гидроударники), расстояние между насечками от ударов по контуру шпура или скважины от 2 до 8 мм (в зависимости от крепости пород), частота ударов от 1000 до 3000 уд/мин, осевая нагрузка 150-400 Н на 1 см диаметра шпура или скважины.

Билет 2
1) 18. Береговые водозаборы поверхностных вод.

Береговые водозаборные сооружения применяются при относительно крутых берегах реки, представляет собой бетонный или железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, защищенные решётками, а затем проходит через сетки, осуществляющие грубую механическую очистку воды.

Береговой тип водозаборов малой производительности при неблагоприятных геологических условиях у берега сооружают с раздельной компоновкой. При этом водоприемник соединяют самотечными линиями с водоприемным и всасывающем отделениями, а насосная станция может располагаться отдельно или вместе с ними. Водозаборы средней и большой производительности при благоприятных геологических условиях и колебаниях уровней воды до 5 метров устраивают совмещенного типа.

Совмещенный водозабор берегового типа представляет собой железобетонный колодец, передняя стенка которого выдвинута в русло. Вода поступает через окна в ней, которые оборудуют сороудерживающими решетками для задержания плавающего мусора и крупной рыбы. Водоприемное отделение и всасывающее разделены стенкой, в окнах которой устанавливают сетки для задержания рыбной молоди и мелкого сора. Над водоприемником устраивают павильон для очистки решеток и сеток, управления ими. С целью повышения надежности колодец разделяют на секции. Форма колодца в плане может быть круглой овальной или прямоугольной. Насосы могут быть горизонтальными, вертикальными или погружными. При этом отметка оси горизонтального насоса определяется найнизшим уровнем воды в источнике и допустимой высотой всасывания насоса. В водозаборах первой категории надежности обычно горизонтальные насосы устанавливают под залив, что облегчает запуск в работу насосных агрегатов. Рыбозащитные сооружения устраивают в виде элементов водоприемника или специального устройства на водоподводящем канале. Это рыбозаградительные сетки, кассеты и пр. На затопленных водоприемниках, где меженная скорость в три раза превосходит скорость втекания воды в водоприемные отверстия, рыбозащитные мероприятия не предусматриваются. На период ската рыбной молоди решетки заменяют на сетки с малыми ячейками, которые периодически промывают обратным током воды.

Проверка на опрокидывание производится по формуле, где (x) и (y) плечи моментов сил, действующих на оголовок;

опрокидывающие силы F и P определяются как сила давления грунта – F и архимедова сила взвешивающего давления воды P. Устойчивость работы водозаборов может быть нарушена в результате подмыва, переработки берегов. Поэтому они должны располагаться на удалении от уреза воды, а водоприемные оголовки следует выносить на глубины вне зоны прибойных явлений. Кроме креплений самих берегов для повышения их устойчивости сооружают защитные дамбы на основе изучения береговых течений, направлений ветров и т.д.

2) Смесители и камеры хлопьеобразования для водоподготовки, их назначение, типы и конструктивные особенности

Камера зашламленного типа

1-подача воды от смесителя; 2-перыфорированные распределительные трубы; 3- струенаправляющие перегородки; 4-смотровой павильон; 5-подвесная перегородка; 6- горизонтальный отстойник; 7- трубопровод опорожнения.

F=q_к/V при скорости восходящего потока V=0, 6-2, 2 мм/с в зависимости от мутности воды.

Длина камеры: l_к=F/B_отст _.; В_отст=В_кам

Высота: Н_к=Н_отс+h_кам , где h_кам- потери напора воды в камере(0, 1м).

Продолжительность пребывания воды в камере - не менее 20 мин и определяется расчетом: t=Н_к/V

Днище в камере может быть горизонтальным или призматическим.

Могут также применяться камеры хлопьеобразования механического типа, при этом мешалки могут быть как с горизонтальной, так и с вертикальной осью. Достоинством механических камер является возможность регулирования числа оборотов в зависимости от качества воды в источнике и характера протекания процесса хлопьеобразования. Применение механических камер одновременно с механическими смесителями уменьшает расход коагулянта на 20-30%.

Осветлители-перегниватели

1- Центальная труба, в верхней части которой при подаче воды засасывается воздух (О2), Δ h = 0, 6 м

2- Отражательный щит, направляющий поток воды в смеси с О2 вверх

3- Камера флокуляции, где происходит самопроизвольная коагуляция загрязнений

4- Камера осветления (вода поднимается вверх через слой взвешенного осадка)

5- Перегниватель (осадок подается насосами, что способствует его перемешиванию

Осветлители-перегниватели — комбинированные сооружения, служащие для осветления бытовых и производственных сточных вод и для сбраживания выпавшего осадка в специально выделенном объеме — перегнивателе.

Сточные воды по лотку подаются в центральную трубу, к концу которой прикреплен отражательный щит. Напор воды 0, 6 м, обусловленный разностью отметок уровня сточной жидкости на входе в трубу и в осветлителе, обеспечивает скорость движения в трубе 0, 5— 0, 7 м/с, необходимую для засасывания воздуха из атмосферы. Воздушная смесь из трубы поступает в камеру флокуляции, где сточная жидкость находится в течение 20 мин, затем направляется в отстойную камеру, проходя образовавшийся взвешенный слой. Продолжительность пребывания в отстойной камере не менее 70 мин.

Осадок, выпавший на дно осветлителя, по трубе направляется в приемный резервуар насосной станции, откуда насосом по напорному водоводу подается в верхнюю зону перегнивателя, в которой осадок подвергается сбраживанию. Для предупреждения образования корки в иловой камере осадок периодически перемешивается.

Преимущества перед двухъярусными отстойниками:

1)Перегниватель изолирован от осветлителя

2)Перегнивание осадка в перегнивателе способствует интенсификации брожения

3)Эффект очистки в осветлителях выше, чем в осадочных желобах двухъярусных отсоойниках

Билет 3

Билет 4

1) Гидравлический расчет кольцевых водопроводных сетей. В общем случае задача расчета водопроводной сети сводится к определению расходов и диаметров всех участков сети, обеспечивающих заданные условия водоразбора. Гидравлический расчёт кольцевой магистральной сети производим в следующей последовательности:

1.Составляем расчётную схему подачи и отбора воды.

2.Выполняем предварительное потокораспределение.

3.Определяем экономичные диаметры труб участков сети.

4.Производим увязку сети.

1.Определение характерных расчетных режимов работы водопроводной сети. Водопроводная сеть рассчитывается на пропуск максимально-хозяйственного расхода воды и проверяется на пропуск пожарных расходов воды и транзитных расходов воды в башню.

2.Определение удельных, путевых и узловых расходов сети. Наиболее часто применяется такая условная расчетная схема отдачи воды, при которой сосредоточенный водоотбор наиболее крупных потребителей намечается отдельными узловыми точками, а водоотбор остальных потребителей предполагается равномерным по длине магистральной сети пропорционально его длине при постоянном удельном расходе.

q_уд = Q_н /Σ l_расч, л/с× п.м.,

где Q_н – суммарный расход воды, отбираемый из сети рассредоточенными потребителями (распределенный расход);

Σ l_расч – общая расчетная длина магистральной сети.

Участки сети, служащие только для транспортирования воды, а не для ее раздачи, т.е. проходящие по незастроенной территории в расчетную длину не включаются.Участки сети, проходящие по территории, застроенной с одной стороны, учитываются в половинном размере.

Участки сети, проходящие по территории, застроенной с обоих сторон, равны расчетной длине.

Водоотдача каждого участка сети, т.е. его путевой расход определяется по формуле: Q_п = q_уд× l_р, л/с,

где l_р – расчетная длина каждого участка сети.

Для упрощения расчетов принимают, что путевой расход каждого участка сети делится пополам и присоединяется в качестве сосредоточенного расхода в узловой точке. Таким образом, расчетный узловой расход принимается

q_уз = 0, 5Σ Q_п = 0, 5Σ q_уд · l_р = 0, 5 q_уд Σ l_р

3.Определение диаметров трубопроводов. Диаметры подбираются для двух расчетных режимов работы сети: режима максимального водопотребления и режима максимального транзита в башню. Диаметры участков сети выбираются с учетом требований экономичности, которые характеризуется экономическим фактором Э, который для условий Беларуси принимается равным 0, 75.

2) Водоподготовка с использованием флотации. Флотаторы, их расчет и проектирование.

Флотация – процесс слипания частиц примесей и диспергированных в воде пузырьков воздуха, образование агрегатов и всплывание их на поверхность воды, с последующим выделением загрязнений.
Применяется для осветления и обесцвечивания воды с мутностью не более 150 мг/л и цветностью не более 20 градусов. Используется при наличии в воде тонкодисперсных взвесей, которые даже в результате коагулирования дают легкие хлопья, с трудом осаждающиеся в традиционных отстойниках и осветлителях.

Обработка воды происходит во флотаторах, чаще всего безнапорных, но встречаются также и напорные.

Суть обработки воды заключается во введении в предварительно коагулированную воду воды, в которой в специальном баке под давлением растворен воздух. При выходе из распределенной системы из этой воды вследствие изменения парциального давления выделяются пузырьки воздуха, поднимающиеся вверх и увлекающие за собой хлопья взвеси. Таким образом, взвесь, выделенная из воды, оказывается в верхней части сооружения, откуда с помощью лотков или перемещающихся резиновых скребков удаляются в канал, а из него- на сооружения по обработке осадка Рис. «Флотационная обработка воды»

1- Подача воды, обработанной реагентами от смесителя

2- Перегородчатая камера хлопьеобразования

3- Струенапрвляющие перегородки

4- Распределяющая система для подачи воды с растворенным в ней воздухом, с отражателями

5- Лотки для удаления пены

6- Отвод осветленной воды из флотатора

7- Сборный канал

8- Отвод воды на фильтры

9- Бак для приготовления воды с растворенным в ней воздухом

Благодаря изменению давления можно менять количество растворенного воздуха и размер пузырьков.

Площадь флотатора: F=q/q_уд, где q_уд=6-8 м³/ч·м².

Вместимость флотатора: Н_фл=W/F (принимается 1, 2-2, 5м).

Расход воды баком составляет в среднем 1% (0, 9%-1, 2%).

Объем флотаторных сооружений в 3-5 раз меньше объема традиционных отстойников.

3) Биологическая очистка сточных вод на биофильтрах. Классификация биофильтров. Орошаемые биофильтры. Конструкция и расчет.

Биофильтр – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биопленкой. Биопленка растет на накопителе биофильтра и имеет вид слизистых образований толщиной 1-2мм.

Классификация биофильтров

1)По степени очистки: биофильтры, работающие на полную и неполную очистку.

2)По способу подачи воздуха: с естественной и искусственной подачей (аэрофильтры).

3)По режиму работы: с циркуляцией и без нее. Рециркуляция позволяет снизить исходное значение БПК сточной воды.

4)По технологической схеме: одно- и двухступенчатые.

5)По пропускной способности: малой пропускной способности (капельные, имеющие высоту загрузки 1-2м), высоконагружаемые(загрузка-2-4м), башенные(загрузка8-16м)

6)По конструктивной особенности загрузочного материала: с объемной(щебень, гравий) и с плоскостной загрузкой(кольца, обрезки труб, решетки, блоки, сетки)

Если БПК исходной воды больше 150 и 200 мг/л

При расчете б/ф без рециркуляции определяется коэффициент K_bf = L_en / L_ex, где L_en – БПК исходной воды, L_ex – БПК очищенной воды.И из ходя из него по таблицам определяются

1)Окислительная мощность – количество воздуха, которое может быть получено с 1м³ загрузки в сутки для снятия БПК. В капельных б/ф 0.15-0.3 кг/м³*сут, для высоконагружаемых 0.75-2.25кг/м³*сут

2)Гидравлическая нагрузка – количество ст. воды, которая может быть подана на 1м² площади б/ф в сутки. Для капельных 1-3м³/м²*сут, для высоконагружаемых – 10-30 м³/м²*сут.

3)Количество подаваемого воздуха – характеристика аэрофильтров, удельное количество воздуха, подаваемого на 1м³ очищаемой воды (8-12м³/м³_{ст. вод})

Билет 5

5.1 Зонирование систем водоснабжения.Основные типы зонных систем.

При определенных местных топографических условиях в ряде случаев оказывается целесообразным разделение единой централизованной системы водоснабжения на несколько «высотных зон».

Зонирование водопровода может быть вызвано как техническими, так и экономическими соображениями, так как оно позволяет снизить давление в трубах водопроводных сетей и уменьшить количество энергии, затрачиваемой на подъем воды.

Системы водоснабжения, разделенные на зоны, называются зонными, или зональными. Чаще всего зонные водопроводы устраивают в случае значительной разности отметок земли в пределах обслуживаемой водопроводом территории.

Когда отдельные точки снабжаемой водой территории имеют значительную разность отметок, то в пониженных точках водопроводной сети могут возникнуть давления, превышающие допустимые для используемых типов труб и условий эксплуатации водопровода.

Если значение ( Hмакс.=(Zмакс.-Zмин.)+Hсв.+h макс., где (Zмакс.- Zмин.) – максимальная разность отметок, h макс. – максимальная потеря напора на участке сети) превышает допустимый напор, то необходимо разделить сеть на зоны с таким расчетом, чтобы в пределах каждой из них напор не превышал допустимого.

Зонирование может быть осуществлено по «последовательной» или по «параллельной» схеме. В первом случае отдельные зоны соединяются последовательно, во втором случае зоны включены параллельно.

1-НС 2-водоводы 3, 4- насел.пункт 5-ВНБ 6-РЧВ

При последовательном зонировании общая водопроводная сеть объекта делится на две последовательно соединенные сети. Граница между зонами определяется значением наибольшего допустимого в сети напора Hгар. Напор в сети нижней зоны не должен превышать допустимого.

Расход верхней зоны подается транзитом через сеть нижней зоны.

В системах параллельного зонирования принципы разделения общей сети на сети верхней и нижней зоны те же самые, но вода подается в сеть каждой зоны по отдельным водоводам своей группой насосов, расположенной на общей головной насосной станции. Таким образом, зоны включаются параллельно.

Водоводы, питающие верхнюю зону, обычно прокладываются через территорию нижней зоны.

Насос нижней зоны подает расход Qi под напором Hi, необходимым для этой зоны; насос верхней зоны подает расход Qn под значительно большим напором Hn, так как насосы второй зоны поднимают воду на значительно большую геометрическую высоту, и в величину их напора входят большие потери в водоводах.

При параллельном зонировании значения напоров Hмакс i для первой зоны и Hмакс n для второй зоны не должны превышать допустимого напора.

Каждая из рассмотренных систем зонирования имеет свои достоинства и недостатки.

Недостатком системы последовательного зонирования является необходимость устройства дополнительной отдельно стоящей насосной станции (для каждой лишней зоны), что связано с увеличением затрат на строительство и затрат на эксплуатацию — в части содержания персонала. Надежность этих систем ниже, чем систем параллельного зонирования, где имеет место независимая подача воды в каждую зону.

К недостаткам систем параллельного зонирования относится увеличение строительной стоимости водоводов (вследствие увеличения их суммарной длины).

Вообще строительная стоимость зонированной системы для любого объекта будет всегда больше, чем незонированной.

5.2 Водоподготовка с использованием фильтрования воды. Классификация фильтров. Скорые фильтры, их типы, проектирование и расчет.

Фильтрованием воды называется пропускание ее через пористый материал, в результате чего вода освобождается от взвешенных, а иногда и растворенных частиц.

Фильтрование воды характеризуется скоростью, которая показывает, какой расход воды q проходит через единицу площади F, т.е.

Эта скорость характеризует движение слоя воды над фильтрующим материалом.

При фильтровании воды имеют место потери напора: минимальные в самом начале фильтрования и максимальные к концу цикла фильтрования. Для открытого безнапорного фильтра( с открытой водной поверхностью) потери напора – это разница между уровнем воды в фильтре и отметкой воды в пьезометре на трубопроводе, отводящем фильтрат. Для скорого безнапорного фильтра предельные потери напора не должны превышать 3 – 3, 5 м. Потери напора зависят от скорости фильтрования, высоты фильтрующего слоя, диаметра зерен и шероховатости загрузки, вязкости воды, температуры.

Продолжительность работы фильтра до достижения предельной потери напора( при заданном качестве фильтрата) называется продолжительностью фильтроцикла, который в зависимости от качества воды, характеристики фильтрующего материала и скорости фильтрования может составлять от 12 до 48 часов и более.

По достижении предельной потери напора фильтр выключат из режима фильтрования и включают в режим промывки. Промывка характеризуется интенсивностью, которая выражается в м/ч. Она может водяная или водовоздушная, ее продолжительность, в зависимости от типа загрузки и вида, может составлять от 6 до 20 мин. и более.

Различают нормальный и форсированный режимы фильтров.

Нормальный – это такой режим, когда все фильтры работают, а один из них может находиться на промывке.

Форсированный режим – когда один из фильтров находится в ремонте, а остальные работают попеременно выходя на промывку.

Фильтры никогда не промываются одновремено, только поочередно, т.к. на промывку идет очень большой расход воды.

Классификация фильтров ( типы фильтров, способы фильтрования)

Классифицировать фильтры можно по разным признакам:

1.По типу загрузки: Мелкозернистые d_з≤ 1, 0 мм, Среднезернистые d_з≤ 2, 0 мм,

Крупнозернистые d_з> 2, 0 мм

2.По скорости фильтрования: Медленные v= 0, 1 – 0, 2 м/ч, Скорые v= 5 – 12 м/ч, Сверхскорые v> 15 м/ч

Скорые фильтры могут быть открытыми и напорными. Медленные могут быть только открытыми. Сверхскорые чаще всего напорные, но могут быть и открытыми.

3.В зависимости от напора, под которым происходит фильтрование: открытые (безнапорные), напорные.

4.По направлению движения воды при фильтровании:

- Фильтры с нисходящим движением воды( сверху вниз)

- Фильтры с восходящим движением воды

- Двухпоточные фильтры

5.По количеству фильтрующих слоев: Однослойные( все выше перечисленные), Многослойные

6.Фильтры могут быть не промываемыми и промываемыми. К первым относят медленные фильтры, регенерация которых осуществляется механическим удалением верхнего загрязненного слоя толщиной до 10 см. Имеются медленные фильтры с гидравлическим смывом верхней загрязненной части фильтрующего слоя.

7.По типу промывки различают: водяная промывка, водовоздушная, последовательная с чередованием водяной и водовоздушной промывок.

Скорые фильтры, их конструктивные типы, способы регенерации и расчет. Представляют собой бетонные емкости прямоугольные в плане, оборудованные трубопроводами для подачи воды на фильтрование и отвода фильтрата, подачей воды на промывку и отвода грязной промывной воды, трубопроводами опорожнения, воздушником, устройствами для регулирования скорости фильтрования. В нижней части фильтрата располагается дренажная система большого сопротивления, предназначенная для сбора и отведения профильтрованной по площади фильтра, а также подачи равномерного распределения по площади фильтра промывной воды.

При использовании трубчатой распределительной системы необходимо предусматривать поддерживающие слои, предназначенные для предотвращения попадания в дренаж фракций фильтрующего материала, а также для более равномерного распределения воды по площади фильтра.

Поддерживающие слои укладываются с убыванием крупности снизу вверх. Самые мелкие верхние фракции поддерживающих слоев должны соответствовать по крупности наибольшим по размеру фракциям фильтрующего материала.

На поддерживающий слой укладывается слой фильтрующего материала с заданной крупностью и высотой слоя.

1- подача очищаемой воды на фильтры; 2-отвод грязной промывной воды; 3- подача воды на промывку; 4- отвод фильтрата; 5- дренажная распределительная система фильтра, состоящая из коллектора и боковых ответвлений; 6- поддерживающий слой; 7 - фильтрующая загрузка; 8 - желоба для сбора и отведения промывной воды в карман; 9- воздушник; 10- карман фильтра; 12 -опорожнение фильтра.

Расчет фильтров з аключается в определении площади фильтрования. После определения площади задаются числом фильтров, при этом возможна компоновка фильтров в один ряд и в два ряда.

При производительности станции более 1600м³/сут должно быть не менее 4х фильтров. На станции меньшей производительности допускается меньшее количество, желательно не менее 3х.Площадь одного фильтра не должна превышать 60-100 м².

Билет 6

Билет 7

Билет 8

Билет 9

Билет 10

Билет 11

Билет 12

Билет 13

Билет 14

Билет 15

Использование замутнителей.

В качестве замутнителей наиболее часто используются глины, а из глин чаще всего- бентонит. Замутнители вводят в воду вместе с реагентами, что в результате значительно увеличивает эффект образование хлопьев взвеси, способных в дальнейшем выпадать в осадок.

Рециркуляция осадка.

Также, как и применение замутнителей повышает эффективность хлопьеобразования. Может осуществляться двумя способами:

а) непосредственной подачей осадка из отстойника к месту ввода реагентов.

b)заключается в подаче осветленной в отстойниках оборотного водоснабжения воды с частью осадка в начало сооружений.

Прерывистое коагулирование.

При обработке воды чередуются периоды введения повышенных доз коагулянта с периодами без ввода коагулянта, т.е. с периодами полного прекращения. Соотношения длительности этих двух фаз колеблется от 3: 1 до 0, 3: 1.

Применение флокулянтов.

Флокулянты относятся к главным вспомогательным средствам коагуляции, способствующим укрупнению и утяжелению скоагулированных хлопьев взвеси. Особенно ценно применение флокулянтов для обработки маломутных цветных вод при низких температурах обрабатываемой воды. Наиболее часто в качестве флокулянтов применяются синтетические полимеры, из которых самым распространенным является полиакриламид. Флокулянты могут быть анионного, катионного или неиногенного типа.

В отечественной практике используется также в качестве флокулянта активная или активированная кремнекислота.

Ввод, флокулянтов, как правило, осуществляется как правило через 2-3 минуты после ввода коагулянтов. Однако в особых случаях может использоваться предварительный ввод флокулянта.Применение флокулянтов может быть рассредоточено по цепочке сооружений, при этом не редко для улучшения качества фильтрата флокулянты вводятся в малых дозах непосредственно перед скорыми фильтрами, т.е. почти в конце цепочки сооружений.

Доза ПАА зависит от места ввода его раствора, при этом чем ближе точка ввода к началу технологической цепочки сооружений, тем выше доза. Чаще всего ПАА вводиться в воду после смесителя Т.К. в большинстве случаев необходим интервал времени между вводами коагулянта и флокулянта, А именно через 2-3 мин после коагулянта.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒