Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 9
1.1 Основные методы и технологии очистки промывных вод 9
1.2 Основные технологии обработки осадков водопроводных станций 21
Выводы 31
2. Особенности качественного и количественного состава природных вод и промывных вод водопроводных станций 33
2.1 Краткая гидрологическая характеристика рек западной Сибири 33
2.2 Определение концентраций взвешенных веществ в промывных водах на объектах исследования 38
2.3 Исследование процессов осаждения в статических условиях 44
2.4 Комплексная оценка процессов осаждения природных и промывных вод водопроводных станций 57
Выводы 70
3 Исследования процессов осаждения и осветления промывных вод в динамических условиях 72
3.1 Оценка влияния величины вертикальных пульсаций на процесс седиментации взвеси промывных вод 72
3.2 Моделирование процессов осаждения и осветления фильтрованием в динамических условиях 76
3.2.1 Основные критерии подобия по моделированию процессов осаждения. Гидравлический расчет установки для моделирования 76
3.2.2 Исследование процессов осаждения и осветления промывных вод в динамических условиях на модели 83
3.3 Обоснование технологической схемы очистки промывных вод на реках малой и средней мутности и цветности 95
Выводы 97
4. Экспериментальные исследования по обработке осадка промывных вод 99
4.1 Условия образования осадка на водопроводных станциях, расположенных на источниках малой и средней мутности и цветности 99
4.2 Исследование физико-механических, химических свойств осадков, полученных при обработке промывных вод скорых фильтров 100
4.3 Выбор способа обезвоживания водопроводного осадка промывных вод в лабораторных условиях 108
4.3.1 Сгущение (уплотнение) осадка промывных вод 108
4.3.2 Определение водоотдающей способности водопроводного осадка (на установке для определения удельного сопротивления осадка) 117
4.3.3 Обезвоживание осадка на лабораторном фильтр-прессе 121
Выводы 127
5. Технико-экономическая оценка схем очистки промывных вод и осадков водопроводных станций, расположенных на источниках малой средней мутности и цветности в Западной Сибири 129
5.1 Определение необходимых капитальных вложений 129
5.2 Расчет эксплуатационных затрат 135
5.3 Оценка эффективности инвестиционных проектных решений 147
Выводы 150
Основные выводы 152
Список литературы
- Основные технологии обработки осадков водопроводных станций
- Комплексная оценка процессов осаждения природных и промывных вод водопроводных станций
- Основные критерии подобия по моделированию процессов осаждения. Гидравлический расчет установки для моделирования
- Исследование физико-механических, химических свойств осадков, полученных при обработке промывных вод скорых фильтров
Введение к работе
Актуальность работы. Подготовка питьевой воды из поверхностных источников для крупных городов Западной Сибири, в основном, осуществляется по двухступенчатой схеме с отстаиванием и фильтрованием. При этом объем промывных вод составляет 7-10 % от среднесуточного водопотребления. Сброс этих вод в водоем приводит к его загрязнению продуктами реагентной обработки и нарушению процессов самоочищения. Анализ работы водопроводных станций, расположенных в Западной Сибири, показал, что вопросы обработки промывных вод и образующихся осадков изучены недостаточно полно и нуждаются в более детальной проработке. Принятые правительством РФ ряд законопроектов по ресурсосбережению, в том числе, за счет внедрения современных технологий подготовки питьевой воды, позволяют высвободить часть эксплуатируемых сооружений для очистки промывных вод. В связи с чем, проблема поиска ресурсосберегающих и экономически эффективных технологий очистки промывных вод и осадков водопроводных станций является актуальной.
Цель работы. Разработка эффективной
ресурсосберегающей технологической схемы обработки промывных вод и осадков водопроводных станций, расположенных на источниках малой и средней мутности и цветности в Западной Сибири с использованием существующих сооружений по очистке воды.
Задачи исследования:
анализ литературных данных по проблемам обработки промывных вод и обезвоживанию осадков;
изучение особенностей качественного и количественного состава промывных вод;
исследование закономерностей и особенностей реагентной обработки промывных вод;
изучение и теоретическое обоснование возможности использования существующих водопроводных сооружений для очистки промывных вод;
исследование методов обезвоживания водопроводных осадков и разработка эффективной технологии их обработки;
на основании проведенных исследований разработка технологии очистки и повторного использования промывных вод и обезвоживания осадков в комплексе с основными сооружениями водоподготовки;
технико-экономическая оценка предлагаемой технологии.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались современные физико-химические методы исследования: спектрофотометрия, спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, жидкостная и газовая хромотография, потенциометрия, стандартные методики кинетических измерений, статистические методы обработки результатов на ПЭВМ с использованием пакетов прикладных программ Excel 2003.
Научная новизна защищаемых в диссертации положений заключается в следующем:
впервые в Западной Сибири определены и изучены особенности качественного и количественного состава промывных вод и осадков, установлены закономерности и особенности их реагентной обработки на водопроводных станциях;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования существующих сооружений (горизонтальных отстойников и скорых фильтров) для очистки промывных вод до требований,
предъявляемых к качеству питьевой воды;
впервые теоретически решена задача по определению величины вертикальных пульсаций, влияющих на эффект осаждения взвеси промывных вод в горизонтальных отстойниках;
разработана технологическая схема очистки и повторного использования промывных вод и обезвоживания осадков с возможностью использования основных сооружений станции водоподготовки (Патент РФ №2320541 С1).
Достоверность полученных результатов
подтверждается большим объемом аналитических и экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях. Принятые технические решения по результатам исследований защищены патентом. Анализ качества очищенных вод проводился с применением стандартных методик исследования и приборов, позволяющих провести эксперимент с допустимой погрешностью.
Практическая значимость работы. По результатам
исследований, проведенных на насосно-фильтровальных
станциях г. Новосибирска и г. Кемерово, разработана
технологическая схема очистки промывных вод на
существующих сооружениях основной схемы
водоподготовки. По заказу МУП г. Новосибирска «Горводоканал» разработан рабочий проект сооружений по обработке промывных вод на станции НФС-1 г. Новосибирска (общая производительность 350 тыс. м /сут), который выполнен проектным институтом ОАО «Сибгипрокоммунводоканал». Принято решение о строительстве сооружений по обработке промывных вод и осадков по предлагаемой технологии на НФС-5 г. Новосибирска (общая производительность
550 тыс. м /сут).
На защиту выносятся:
результаты по изучению особенностей качественных и количественных характеристик промывных вод и их реагентной обработке;
результаты по определению влияния величины вертикальных пульсаций на расчетную длину горизонтальных отстойников при осаждении взвеси промывных вод;
результаты экспериментальных исследований по обезвоживанию осадков водопроводных станций;
технология очистки и повторного использования промывных вод на существующих сооружениях основной схемы водоподготовки.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях: 63-я, 65-ая, 66-ая, 67-ая научно-технические конференции ГШС (Новосибирск НГАСУ, 2006, 2008, 2009); IV международная научно-производственная конференция «Обеспечение экологической безопасности систем водоснабжения и водоотведения Новосибирска и городов Сибирского региона» (Новосибирск, 2008); V международная научно-производственная конференция «Решение проблем экологической безопасности в водной отрасли» (Новосибирск, 2009);. 8-ой международный конгресс «Вода: экология и технология» Экватек-2008 (Москва, 2008 г.); Конференция Международной водной ассоциации (IWA) «Водоподготовка и очистка сточных вод населенных мест в XXI веке: технологии, проектные решения, эксплуатация станций» Экватек-2010 (Москва, 2010 г.); VT международная научно-производственная конференция «Решение проблем экологической безопасности в водохозяйственной отрасли» (Новосибирск, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, включая 1 патент на изобретение РФ и 2 работы в рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК РФ.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 152 наименований. Общий объем работы 200 страниц, включая 33 таблицы и 49 рисунков.
Основные технологии обработки осадков водопроводных станций
Питьевая вода - это необходимый элемент жизнеобеспечения населения, так как от ее качества, количества и бесперебойной подачи зависит состояние здоровья людей, уровень их санитарно - эпидемиологического благополучия, степень благоустройства жилищного фонда и городской среды, стабильность работы коммунально - бытовой сферы.
В настоящее время в Российской Федерации насчитывается 1087 городов, 1686 поселков городского типа и 24464 сельских поселений. Источниками централизованного водоснабжения для крупных населенных пунктов служат, как правило, поверхностные воды, доля которых в общем объеме водоразбора составляет 67% [1,2].
Из-за особенности географического положения России распределение поверхностных водных ресурсов по регионам неравномерно. В таблице 1.1 [2] приведены годовые объемы поверхностного речного стока и численность населения в различных регионах Российской Федерации.
При очистке поверхностных вод используются традиционные технологии подготовіш питьевой воды, включающие, как правило, удаление взвешенных веществ, цветности и обеззараживание. Базовой схемой очистки, для подавляющего большинства водопроводных станций России, является классическая двухступенчатая, основанная на коагуляции с последующим отстаиванием, фильтрованием и обеззараживанием. Таблица 1.1- Годовые объемы поверхностного речного стока
В зависимости от качества воды в источнике, состава сооружений, от грязевой нагрузки, приходящейся на фильтровальные сооружения, расход воды на промывку последних, а также на продувку сооружений первой ступени (горизонтальные отстойники или осветлители со взвешенным осадком) составляет 8-12% от общей производительности станции. Например, ве Санкт-Петербурге ежедневно для хозяйственно - питьевых целей очищается порядка 3500000 м3 воды. При этом ежедневно в р. Неву сбрасывается около 210000-250000 м [3] сильнозагрязненных промывных и продувочных вод. В Новосибирске объем сбрасываемых в р. Обь промывных вод составляет примерно 51000-68000 м/сутки, что составляет около 6-8% от общей производительности станций очистки воды. Необходимо отметить, что вместе с промывными водами скорых фильтров, почти повсеместно, в водоемы сбрасываются осадки из горизонтальных отстойников, смесителей и резервуаров чистой воды. Проблема обработки промывных вод и осадка, образующихся в процессе водоподготовки, в настоящее время остается не решенной на многих водопроводах России, так как это связано с технической сложностью рекомендуемых способов обработки промывных вод и осадков [4] и дополнительными капитальными вложениями. Выбор метода обработки промывных вод и осадков зависит от качества и количества последних, климатических условий, имеющихся площадей и финансовых возможностей водопроводно-канализационных хозяйств. В связи с актуальностью данной проблемы на практике появились различные способы обработки промывных вод и осадков станций водоподготовки; требующие изучения и систематизации. Очистка промывных вод и осадков, является важной народнохозяйственной проблемой и всегда должна решаться в комплексе с подготовкой питьевой воды на водопроводных станциях. Выбор технологической схемы, а так же состава сооружений, предназначенных для обработки промывных вод, определяется качеством воды в источнике, составом основных сооружений для очистки исходной воды, способом ее обработки, а так же необходимой степенью очистки Сброс промывных вод без обработки в водоем или на специально выделенные участки рельефа местности, а так же утилизация их путем закачивания без обработки в подземные горизонты. 1. По первому направлению в литературе предлагаются различные технологии обработки промывных вод. Нормативными документами предлагается схема с равномерным, перекачиванием промывных вод в трубопроводы перед смесителем, станции через резервуар-усреднитель (рисунок 1 Л)1 [12]. Данное направление осуществлено сегодня на многих станциях водоподготовки Российской» Федерации, в таких городах как Петрозаводск [5], Ижевск, Москва [6,7,8], Вологда, Уфа, Екатеренбург, Коряжма, Ярославль, Калуга [6,9, 10], Кострома, Череповец, Тихвин [3], Ростов-на-Дону, Азов, Таганрог [11]; Омск (частично) и др. Применение этого способа вызвало на практике значительные затруднения в работе станций водоподготовки [3,9,11,13,14,15,16]. Наряду с простотой схемы [4] необходимо учитывать и недостатки технологии. Связано это, прежде всего, с трудностями обеспечения равномерности подачи промывной воды в «голову» сооружений. Кроме того, колебания качества исходной воды в источнике по взвешенным веществам, цветности и др. приводят к необходимости постоянной корректировки доз реагентов для обработки основного потока воды. При этом следует учитывать значительные превышения указанных показателей промывной воды над исходными.
Вторая схема обработки промывных вод [4] предусматривает равномерное их перекачивание в смеситель станции после отстаивания в специальных сооружениях (рисунок 1.2) [12]. Отстаивание воды рекомендуется проводить в течение двух часов, а в случаях применения флокулянтов - один час [4]. Такой способ обработки промывных вод до недавнего времени, применялся на Северной и Западной водопроводных станциях г. Москвы [9]. В состав сооружений по обработке промывных вод и осадков входят резервуары-усреднители, отстойники и сгустители осадка.
Комплексная оценка процессов осаждения природных и промывных вод водопроводных станций
Западная;Сибирь является? одним;ИЗІ самых богатых регионов России по обеспеченности: водными ресурсами , пригодными для организации питьевого водоснабжения, как из подземных,: так и из поверхностных источников. Поверхность Западно-Сибирскойj равнины дренируется многими тысячами рек, общая длина которых превышает 250 тыс. км; Эти рекивыносят в Карское море ежегодно около 1200 км воды: Важнейшая водная; артерия Западной; Сибири -река Обь и ее притоки, являются источником водоснабжения для ряда крупных городов: Новосибирска, Барнаула; Кемерово и др; Обь-это одна из крупнейших рек земного шара, третья по водоносности (после Енисея; и Лены) река России, образуется слиянием рек Бия; и Катунь на Алтае, пересекает с юга насевер территорию Западной Сибири и впадает в Обскую губу Карского моря. Длина р.Обь 3650км (от истока, Иртыша- 5410км), площадь бассейна 2990 тыс. км2 (включая внутренние бессточные области? площадью 528 тыс. км ). Основная часть бассейна (около 85%) находится- на\,Западно-Сибирскош равнине, юго-восточная - в горах Южной Сибирш (Алтай, Кузнецкий Ала-Тау, Салаирский кряж и Горная Шория). Общее число- рек в бассейне более 150 тысяч, питание их преимущественно снеговое, за период весеннее-летнего половодья река проносит основную часть годового стока. В верхнем течении половодье - с начала апреля, в; среднем - со второй половины апреля, а в нижнем-с конца апреля - начала мая. В верхнем течении половодье заканчивается в июле, летняя межень неустойчива; в сентябре -октябре дождевой паводок. В? среднем и нижнем течении спад половодья: с наслаивающимися? дождевыми паводками продолжается до ледостава. Средние . расходы увеличиваются от 1470 м3/с у Новосибирска до 12300 м3/с у Салехарда. Температура водьг в июле поднимается до 28G на участке Новосибирск-Белогорье и; до 23С в низовьях. Минерализация:воды.менее 200 мг/л.и только на участке между Новосибирском; шустьем Томи более:200 мг/л [69, 70 71]. В?50-х годах двадцатого столетйяш; бассейне Верхней Оби былшостроен
Новосибирский гидроузел. Новосибирское водохранилище - это искусственный? водоем многоцелевого назначения . Заполнение; водохранилища происходило в 1957-1959 гг., площадь затопленных земель составила? 9515 кмг, ПОЛНЬІЙІ объем; водохранилища - 8,8 км3, полезный- 4,4 км3, площадь водного зеркала - 1090км , максимальная глубина 19 м, протяженность водохранилища 180 км; В: настоящее времяі водные; запасы- водохранилища? используются. для водоснабжения в основном, питьевого, энергетики; орошения- рыборазведения, рекреационных целей; Особое значение водохранилище приобрело в устойчивом обеспечении коммунального хозяйства, города Новосибирска, водозаборы которого расположены ниже плотины ГЗЄ [72]. Комплексное использование водных ресурсов Новосибирского водохранилища в течение 50-ти лет показало, что его водные запасы позволяют существенно улучшить санитарные условия и качественный состав (по основным показателям) реки; в нижнем; бьефе, а именно заметно уменьшить количество взвешенных веществ;
Река Томь, протекающая преимущественно по территории; Кемеровской области, является, одним? из наиболее крупных притоков р. Обш Томь берет свое начало в горах Кузнецкого Ала-Тау и впадает в реку Обь справа на 2654 км от ее устья в 60 км от г. Томска [73]. Площадь водосбора - 62 тыс. км . Длина реки-827 км, протяженность участка реки в пределах Кемеровской области - 596 км. Бассейн» реки; вытянут в северо-западном, направлении на 485 км. Он занимает западные склоны Кузнецкого Ала-Тау, Горную Шорию и межгорную Кузнецкую котловину. Питание реки; смешанное, с преобладанием снегового. Характерно весеннее половодье за счет таяния снега в горах.
Воды, р: Обь в; нижнем? бъефе и р. Томь, по среднегодовым значениям концентраций взвешенных веществ могут быть отнесены к источникам малой и средней мутности (содержание взвеси-в паводок от 50 до 250 мг/л) и цветности (от 35 до 120 град, цветности) [4]. Вода- в реках в зимний период (декабрь, январь, февраль) характеризуется очень малой концентрацией взвешенных веществ от 1,0 до 5,0 мг/л. В весенне-летний период количество взвеси в реках увеличивается и по максимальным значениям колеблется в пределах 70-90 мг/л в периоды- пиковой мутности. Летом количество взвеси в воде не превышает 10-15 мг/л. Во время/осеннего половодья концентрация1 взвеси увеличивается до 20-25 мг/л. В течение всего года вода в реках обладает невысокой цветностью в пределах 10-25 град, цветности, однако, в период весеннего половодья цветность в водах Оби доходит до- 40 град, цветности, а в реке Томь увеличивается в среднем до 90-100 град, цветности-. Следует отметить, что периоды повышенных значений мутности и- цветности в источнике, как правило, кратковременны и составляют от 1-5 до 10-20 суток. На рисунках 2.1,2.2, 2.3 и 2.4, в качестве примера, для рек Обь и Томь, представлено изменение содержания количества взвешенных веществ и цветности в зависимости от сезонов» года за период от 2000 до 2010 года. Очистка питьевых вод в г. Новосибирске и г. Кемерово осуществляется по стандартной двухступенчатой схеме на горизонтальных отстойниках и скорых фильтрах. По другим показателям качества воды рек Обь и Томь достаточно стабильны и изменяются в небольшом диапазоне, данные кратких химических анализов речных вод (нашримере реки Обь) приведены в приложении А.
Обзор литературных источников (глава 1) показал недостаточную изученность количественного и качественного состава промывных вод, образующихся на водопроводных станциях, в частности, расположенных в Западной Сибири-на источниках малой и средней мутности и цветности, в связи с чем требуется дополнительные исследования и оценка количественного и качественного состава этих вод, а также оценка возможности очистки промывных вод на действующих сооружениях, применяемых для очистки природных вод.
Основные критерии подобия по моделированию процессов осаждения. Гидравлический расчет установки для моделирования
Использование предлагаемого направления - очистка промывных вод скорых фильтров на специально выделенных существующих горизонтальных отстойниках и скорых фильтрах, предполагает учет влияния основных качественных характеристик промывных вод, в сравнении с аналогичными показателями речных вод.
При проведении статических экспериментов было отмечено, что процесс отстаивания промывных вод происходит более эффективно, чем природных вод при значительно меньших дозах реагентов. Для подтверждения этого вывода дополнительно проводились эксперименты по сравнению осаждения взвеси речных и промывных вод. Результаты экспериментов должны были ответить на вопрос о достаточности объемов существующих горизонтальных отстойников, поскольку на них придется основная грязевая нагрузка при отстаивании промывных вод.
В ходе проведения экспериментов в статических условиях и в результате сравнения некоторых параметров при отстаивании взвеси речных и промывных вод было отмечено следующее:
Условия формирования взвеси в природных и промывных водах принципиально отличаются друг от друга. Природная взвесь формируется в результате влияния на источник: климата местности, выпадающих атмосферных осадков, залегающих горных пород и степени их выщелачивания, смешения воды рассматриваемого источника с водами других поверхностных водоемов, антропогенных факторов [85]. Взвесь промывных вод получена в результате отстаивания и фильтрования природной воды при реагентной обработке последней.
Важным параметром, влияющим на степень очистки, является концентрация взвешенных веществ [4, 13]. Природные воды могут значительно изменять концентрацию даже в течение суток, например, в паводковый период, при переходе от зимы к лету и тд. Промывные воды характеризуются более стабильным содержанием взвеси в течение суток, что позволяет облегчить процедуру подбора доз реагентов. Некоторые качественные и количественные характеристики природных и промывных вод скорых фильтров для НФС-5 г. Новосибирска представлены в таблице 2.10.
Отличительной чертой взвеси в природных и промывных водах является их гранулометрический состав. Природные воды - это микрогетерогенная система, которая состоит из грубодисперсных примесей и коллоидных загрязнений [4, 6, 13], в то время как промывные воды - это практически однородная коллоидная система. Установлено [86, 87, 88], что средний диаметр взвеси в реке Обь составляет 0,23 мм (по данным 1982 - 1984 гг.), а. в; промывных водах, по нашим исследованиям диаметр;частиц находится в пределах 0,017 мм, что на:порядок меньше. Гранулометрический состав; взвеси в промывных водах определялся согласно [89]г в каждый; из сезонов года: Ш качестве примера; в таблице 2: Г К представлены результаты определения; гранулометрического; состава-, взвеси промывных вод скорых фильтров (март — май - октябрь- 2008і года ДЛЯЇ станций НФЄ-К ш НФЄ-5 г. Новосибирска) и природных вод реки? 0бь. Анализ- данных таблицы ;21 11; говорит о том, что? взвесь, промывныхч воді представлена» более однородными составом что является? одним из определяющих; факторов; влияющими на скорость осаждения частицда дозу вводимого реагента; сЦр-=-0;01 7 мм 4.Одним из параметров; влияющим на эффективность процессов очистки воды является её температура,, которая в соответствующие сезоны года для природных и промывных вод практически одинаковая. Уменьшение температуры, приводит к повышению вязкости дисперсионной среды, снижению интенсивности" броуновского движения6 и как следствие -увеличению; доз-используемых реагентов [41, 6; 13]; Более подробно?влияние температуры на процесс осаждения взвеси, промывных вод рассмотрено в п. 2.3 с. 48»и на-рисунке 2.15.
Эксперименты, проведенные в.статических условиях (рисунок 2.13) показали, что при одинаковых условиях осаждения, процесс хлопьеобразовашш взвеси промывных вод протекает более эффективно; чем у взвеси природных вод. Это связано1 с отличиями в диффузионных процессах, происходящих, ві основном; в камерах хлопьеобразования- и процессах седиментации частиц взвесей, заканчивающихся в объеме горизонтальных отстойников. Поэтому, при, комплексном» подходе к вопросам, очистки промывных вод в, камерах хлопьеобразования и горизонтальных отстойниках, необходимо учитывать два-процесса-процесс диффузии и дальнейший.процесс седиментации частиц, что в случае очистки промывных вод требовало более детального изучения.
Комплексную оценку процесса осаждения промывных вод в горизонтальных, отстойниках необходимо проводить с учетом вышеприведенных отличий от природных вод. Так в камерах хлопьеобразования, под влиянием теплового движения, происходит самопроизвольное выравнивание частиц по объему и их диффузия. Диффузия {iidLT.diffusio - распространение, растекание; рассеивание) -самопроизвольно протекающий в. системе процесс выравнивания концентрации молекул, ионов или коллоидных частиц под. влиянием их теплового хаотического движения. Диффузия является макроскопическим проявлением теплового движения молекул, поэтому оценить процесс очистки (осаждения) коллоидной взвеси возможно при помощи макроскопической кинетики. В реальных условиях макроскопическая кинетика изучает протекание химических реакций с учетом [90]:
Исследование физико-механических, химических свойств осадков, полученных при обработке промывных вод скорых фильтров
По этому условию устанавливаются размер и плотность частиц, осаждающихся в,реальном потоке и на модели. В нашем случае применить этот критерий невозможно, так как нет точных размеров хлопьев и плотности частиц. Поэтому потребовалось введение нового критерия, при помощи которого можно было бы дать интегральную оценку процессам осаждения взвеси в натуре и на модели и дополнительно проверить правильность гидравлического расчета.
Поскольку размер хлопьев не зависит от величины объема, в котором они образуются, их можно считать одинаковыми в натуре и на модели. Оценить их можно некоторой расчетной гидравлической крупностью, характеризующей интегрально весь процесс осаждения хлопьев. Хлопья двигаются в отстойнике с продольной средней скоростью и и одновременно опускаются на дно со скоростью, равной интегральной гидравлической крупности w0, которая определялась [4] для вод средней мутности,
Завершающим процессом является фильтрование, в ходе которого из воды извлекаются не только дисперсии, но и коллоиды [119]. Из известных теорий процесса очистки воды фильтрованием наибольшее признание получила теория Д.М. Минца [120, 121], на основании которой разработана методика технологического моделирования процесса фильтрования, позволяющая определять параметры процесса и использовать их для оптимизации режима работы фильтровальных сооружений [119].
В нашем случае, модельная установка для изучения процесса осветления промывных вод фильтрованием, представляла собой модель скорого фильтра квадратного сечения размером 100x100 мм, загруженная альбитофиром с высотой и фракционными размерами фильтрующего слоя аналогично производственному фильтру (размер фракций 0,7-1,6 мм, высотой слоя загрузки
Исследуемое направление очистки промывных вод предполагает реконструкцию существующих сооружений с использованием основных сооружений схемы очистки речной воды для обработки промывных вод. При проведении, экспериментов в. динамических условиях, ставилась задача определения режимов работы сооружений по очистке промывных вод. В течение нескольких лет, в разные периоды года, на- сооружениях водоподготовки г. Новосибирска (и в осенне-зимний период 2008 г. на сооружениях города Кемерово) были проведено 205 серии экспериментов в динамических условиях. При определении, режимов работы сооружений ставились следующие задачи: 1. Получение очищенной воды на выходе из горизонтального отстойника промывных вод с концентрацией взвешенных веществ не более 15мг/л[4]; 2. Определение эффективности ранее подобранных реагентов применительно к работе сооружений в динамическом режиме. 3. Уточнение влияния температуры промывных вод на степень их очистки. 4. Выбор оптимального места введения- реагентов в зависимости от осредненной мутности в привязке к сезонам года. 5. Определение продолжительности фильтроцикла и скорости фильтрования промывных вод при условии «получения фильтрата в пределах требований питьевой воде [122].
На рисунке 3.2 изображены- четырехсекционная камера смешения и горизонтальный отстойник со встроенной камерой- хлопьеобразования, установленные на объекте исследования станции НФС-5 г. Новосибирска. Динамические эксперименты проводились на установке для моделирования в следующей, последовательности: при промывке производственного фильтра промывная вода направлялась в резервуар №1 (1), откуда насосом (2) подавалась в камеру смешения, а часть ее, по циркуляционному трубопроводу, возвращалась обратно в резервуар №1 (1). Насосом-дозатором (5) в один из отсеков камеры смешения (3) подавался реагент. В камере смешения, обеспечивалось активное перемешивание реагента с промывной водой, после чего вода через водослив попадала во встроенную в горизонтальный отстойник камеру хлопьеобразования (4). Из камеры хлопьеобразования через водослив; вода направлялась в горизонтальный отстойник. Отстоянная вода из верхней части горизонтального отстойника отводилась перфорированными трубами в резервуар №2 (6), откуда насосом (7) часть воды подавалась через, резервуар; №3 (8), а часть ее, по циркуляционному трубопроводу, возвращалась в резервуар; №2 (6). Из резервуара №3 вода самотеком поступала на, фильтровальную колонку (9). Для контроля? мутности и цветности промывной воды пробы І отбирались, в точках. А, В; D; Р. В ходе работы пробы; воды отбирались каждый час, концентрация взвешенных веществ; определялась на приборе; КФК-3- по стандартной методике [123]; Ориентировочная: цветность определялась визуальным методом по [124], путем сравнения пробы со стандартной1 шкалой цветности.
Некоторые результаты экспериментальных исследований приведены в таблицах 3.3-3.6;и на рисунках 3:3-3.6 для станции НФС-5 г. Новосибирска;
Первая задача, при проведении экспериментов в динамических условиях, заключалась в получении, на выходе из горизонтального отстойника воды с концентрацией взвешенных веществ не более 15 мг/л; Согласно, данным, приведенным в таблицах 3.13-3:16; концентрация взвешенных; веществ? вJ воде при выходе из горизонтального отстойника уже после полутора часов, работы составляла в среднем 12-16 мг/л.
Дозы реагентов (2-8 мг/л коагулянта ОХА и 0;02-0,06 мг/л флокулянта Праестол 650 TR), подобранные в ходе статических экспериментов; соответствовали оптимальным дозам при коагуляции в динамических условиях в зависимости от сезона года, таким образом, была решена, вторая задача данного раздела.
