Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 12
1.1. Современные технологии водопользования, как фактор обеспечения надежности централизованных систем водопользования и систем очистки воды в точке использования 12
1.2. Факторы, оказывающие влияние на надежность работы систем водопользования 17
1.2.1. Характеристика загрязнений 17
1.2.2. Современные требования, предъявляемые к качеству очистки питьевой воды 19
1.2.3. Возможности химической обработки очищаемой воды 23
1.2.4. Теоретические аспекты химической обработки воды 26
1.3. Обзор современного рынка реагентов 40
1.3.1. Коагулянты 40
1.3.2. Флокулянты 52
1.3.3. Смесевые реагенты 59
1.4. Способы введения реагентов 63
1.4.1. Точка ввода 64
1.4.1.1. Введение коагулянта 64
1.4.1.2. Введение флокулянта 68
1.4.1.3. Введение бинарных добавок 69
1.4.2. Конструкции устройств для смешения реагентов и жидкостей 71
1.5. Выводы и постановка задачи исследований 79
2. Разработка математической модели процесса седиментации 80
2.1. Особенности моделирования процесса седиментации при очистки жидкости з
2.2. Вывод уравнения материального баланса для элементарного объема жидкости 83
2.3. Теоретические положения процесса переноса загрязнений из жидкости на границу раздела «реагент-жидкость» 86
2.4. Определение критериальных параметров процесса седиментации и приведение математической модели к виду, удобному для машинного счета 88
2.5. Реализация решений математической одели процесса на ЭВМ 93
2.6. Выводы 95
3. Исследование закономерности процесса очистки воды при реализации метода седиментации с применением коагулянта 95
3.1. Подбор оптимальной дозы коагулянта 95
3.2. Изучение кинетики процесса седиментации исследуемой воды во времени при применении коагулянта FLB4540PWG 103
3.3. Определение параметра кратности объема коэффициента (а)... 105
3.4. Определение общей поверхности частиц коагулянта 107
3.5. Сравнительная оценка теоретических и экспериментальных данных ПО
3.6. Анализ изменения основных параметров модели процесса седиментации 113
3.7. Выводы х. 115
4. Проверка адекватности математической модели на станции водоподготовки муп «владимирводоканал» 116
4.1. Краткое описание технологической схемы 116
4.2. Общая характеристика сооружений 118
4.3. Характеристика исследуемой воды 119
4.4. Определение критериальных параметров для математического моделирования эффекта осветления отстойников при заданных технологических и конструктивных параметрах 120
4.5. Анализ работы отстойников, полученный на основании промышленных данных 123
4.6. Выводы 127
5. Повышение надежность работы узла седиментации 128
5.1. Параметры надежности эксплуатации узла седиментации 128
5.2. Порядок подготовки данных для расчета 134
5.3. Определение основных показателей надежности 136
5.4. Выводы 137
6. Совершенствование технологисеской схемы водоподготовки 137
6.1. Анализ типовых технологических схем подготовки питьевой воды из поверхностных источников 137
6.2. Модернизация двухступенчатой технологическая схемы с учетом надежности 142
6.3. Выводы 144
7. Внедрения результатов исследования 145
7.1. Интенсификация процесса водопод готовки на ОАО «ГАЗ»
Г.Н.Новгород 145
7.2. Интенсификация процесса водоподготовки на МУП
«Водоканал» г.Радужный 152
7.3. Выводы 155
8. Заключение 155
9. Список использованных источников 157
- Факторы, оказывающие влияние на надежность работы систем водопользования
- Вывод уравнения материального баланса для элементарного объема жидкости
- Изучение кинетики процесса седиментации исследуемой воды во времени при применении коагулянта FLB4540PWG
- Определение критериальных параметров для математического моделирования эффекта осветления отстойников при заданных технологических и конструктивных параметрах
Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение эффективной и надежной работы объектов питьевого водоснабжения независимо от их структуры и форм собственности определяется рядом факторов: качеством водоисточника, совершенством технологии водоподготовки и надежностью системы ее доставки конечному потребителю, а также несовершенством применяемых систем доочистки воды в точке использования. Основным критерием эффективной и надежной работы систем водоснабжения является устойчивое выполнение жестких требований стандарта качества очищенной воды.
В настоящее время в России стандарт качества питьевой воды должен соответствовать СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы». Согласно готовящемуся новому техническому регламенту, который выйдет в 2010 году, некоторые показатели будут снижены (мутность до 1 мг/л, остаточный алюминий до 0,2 мг/л и т.д.).
Основным звеном в обеспечении устойчивого процесса сохранения и поддержания регламентируемых параметров российского стандарта качества питьевой воды являются очистные сооружения
Совершенствование централизованных технологий водоочистки целесообразно осуществлять путем модернизации технологического процесса на станциях. В настоящее время в России внедрение многих технологических приемов требует либо частичной, либо полной реконструкции существующих станций водоочистки, что связано с огромными капитальными затратами.
Наиболее простым и надежным способом модернизации технологического процесса водоочистки является повышение эффективной и надежной работы очистных сооружений при использовании современных реагентов.
Для мирового уровня актуально использование сложных высокомолекулярных реагентов (коагулянтов и флокулянтов) с точными характеристиками и селективными свойствами. Они являются продуктом высоких технологий, их дозировка зависит от множества конкретных факторов и является результатом решения оптимизационных задач для соблюдения жестких нормативов содержания остаточных доз реагентов в очищенной воде. Современные реагенты минимизируют или вовсе не добавляют в воду растворенных металлов (алюминия или железа), не изменяют рН воды, значительно сокращают объем образуемого осадка. При этом применение коагулянтов и флокулянтов на базе биополимеров позволяет не только удалить из воды взвешенные и растворимые вещества, но и провести ее обеззараживание.
Учитывая, что на многих станциях водоподготовки, построенных по типовым проектам, реагентная очистка решается по устаревшим технологиям с использованием малоэффективных коагулянтов и флокулянтов, вопрос применения современных реагентов, обеспечивающих эффективную и
надежную работу очистных сооружений, становится не только актуальным, но и экономически целесообразным.
Будущее научного прогнозирования и оптимизации процесса водоподготовки непосредственно работающих очистных сооружений либо предполагаемых к строительству очистных сооружений заключается в составлении математических моделей процесса с возможностью их программирования на ЭВМ и идентификации в реальных условиях.
На многих очистных сооружениях окончательным показателем протекания всего процесса коагуляции является стадия седиментации. Как показывают отечественные и зарубежные литературные источники, из-за сложности описания процесса, зависящего от большого числа изменяющихся параметров, приемлемой математической модели процесса седиментации и ее дальнейшего готового к практическому применению программного продукта пока нет.
Работа выполнена в соответствии с задачей, обозначенной Президентом РФ на XII Промышленно-экономическом форуме о внедрении современных технологий в процесс водоподготовки.
Целью настоящего исследования является изучение современного рынка производства химических реагентов и их характеристик, рассмотрение и систематизирование некоторых результатов исследований, проведенных в последние годы на различных станциях водоочистки с применением новых высокоэффективных химических реагентов, изучение процессов коагуляции с применением новых реагентов, их влияние на повышение надежности работы очистных сооружений, а также совершенствование технологии реагентной обработки путем математического моделирования кинетики процесса седиментации и приведения модели к виду, удобному для пользования на ЭВМ, создание программного приложения моделирования процесса седиментации.
Для реализации указанной цели сформулированы следующие задачи:
-
исследование рынка химических реагентов для очистки воды, а также факторов, повышающих эффективность их работы;
-
исследование методов, интенсифицирующих процесс седиментации коагулированных примесей воды;
3. создание обоснованной математической модели процесса
седиментации и ее реализация на ЭВМ;
4. исследование влияния современных коагулянтов на эксплуатируемую
надежность дозирующего оборудования;
5. разработка и внедрение оптимальных технологических схем
водоподготовки путем применения современных реагентов в производстве.
Научная новизна работы состоит в следующем:
на основании анализа современного рынка химических реагентов впервые проведена их классификация по физико-химическим свойствам;
разработана классификация способов ввода современных реагентов;
установлены методы, интенсифицирующие процесс седиментации, проведена их классификация по группам;
создано математическое описание процесса седиментации и разработано программное приложение для его практического пользования на ЭВМ;
доказана возможность повышения надежности работы узла седиментации при применении современных реагентов.
Практическая значимость работы заключается в том, что доказана зависимость эффективной и надежной работы очистных сооружений объектов водоснабжения от правильно подобранных современных химических реагентов без дополнительной реконструкции, доказана методика анализа и интенсификации процесса седиментации при использовании математического моделирования, доказано положительное влияние органических коагулянтов на надежность работы узла седиментации, разработаны реагентосберегающие технологии водоподготовки с применением современных коагулянтов и флокулянтов.
Реализация работы. Результаты проведенных исследований приняты к практическому использованию на станциях водоподготовки следующих предприятий: ООО «Заводские сети» ОАО «ГАЗ», МУП «Владимирводоканал», МУП «Водоканал» г. Радужный. Получен общий экономический эффект - 5824,3 тыс. рублей.
На защиту выносятся следующие положения:
анализ и классификация современных химических реагентов, а также факторов, повышающих эффективность их работы;
классификация методов интенсификации процесса седиментации и обоснование седиментации как процесса, отражающего качество всего процесса коагуляции;
математическая модель процесса седиментации с определенными основными критериальными параметрами модели в зависимости от дозы коагулянтов;
рациональное сочетание современных реагентов и технологических приемов для повышения качества очищенной воды;
технологическая схема очистки высокоцветных маломутных вод с применением современных реагентов;
обоснование влияния органических реагентов на надежность узла седиментации.
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на VI, VII, VIII Всероссийских научных конференциях «Молодые исследователи - регионам» в г. Вологде (2005-2007 годах); на XI, XIII сессиях молодых ученых «Голубая Ока» в г. Н.Новгороде (2006, 2008 год); на Международных конференциях «Великие реки - 2005», «Великие реки - 2007» и «Великие реки - 2008» в Г.Н.Новгороде
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 разделов, заключения, списка использованных источников, включающего 200 наименований. Общий объем работы составляет 182 страницы текста, включая 22 таблицы, 44 рисунка, 5 приложений.
Факторы, оказывающие влияние на надежность работы систем водопользования
К 2010 году, в соответствие с Федеральным законом «О техническом регулировании», должна быть завершена разработка технических регламентов «О питьевой воде и питьевом водоснабжении» и «О водоснабжении», которые находятся на рассмотрении в Госдуме РФ. Они должны заменить нормативные документы, регулирующие деятельность предприятий водопроводно-канализационного хозяйства, гигиенические нормативы, а также ГОСТ, устанавливающие требования к источникам питьевого водоснабжения и безопасности питьевой воды.
Отличительной особенностью проекта технического регламента «О питьевой воде и питьевом водоснабжении» является увеличение количества нормируемых показателей (практически удваивается) по сравнению с СаНПиН 2.1.4.1074-01 [1]. Кроме того, технический регламент предусматривает обязательное подтверждение соответствия качества питьевой воды, подаваемой потребителям, в целях соблюдения требований, установленных этим федеральным законом. Соответствие устанавливается по более чем 90 санитарно-химическим и санитарно-бактериологическим показателям качества питьевой воды. Т.о. требования к качеству воды, подаваемой потребителю ужесточается, а так же устанавливается тройной контроль за выполнением этих требований: собственный производственный, независимые аккредитованные лаборатории и государственный надзор.
Являясь источниками водоснабжения, реки, озера и водохранилища являются одновременно коллекторами сточных вод, количество которых растет пропорционально водопотреблению. Биологическая способность водоемов к самоочищению нарушается присутствием масел, нефти, синтетических детергентов, пестицидов и целого ряда элементов. В результате гидротехнического строительства усилилось развитие водорослей и планктона и, как следствие, появились неприятные запахи и привкусы воды. Низкий уровень разработки нефтяных и газовых месторождений, сброс технологических стоков отдельных производств на рельеф или в водоемы, приводят к загрязнению подземных вод. Поэтому, в свою очередь с ужесточением требований к качеству очистки питьевой воды, ужесточаются требования к качеству очистки сточных вод.
С ростом численности населения и развития промышленности в нашей стране, постоянно растет водопотребление и как следствие, увеличивается количество сточных вод, сбрасываемых в водоем. Централизованные системы питьевого водоснабжения и водоотведения начали создаваться в России более 200 лет назад. К середине XX века в большинстве городов имелись такие системы на базе развитых отечественных технологий. В конце XX века в результате разрушения централизованной системы управления экономикой, пришла в упадок и отрасль водоснабжения и водоотведения, износ основных фондов достиг критической отметки, качество водоочистки в городах ухудшилось, а в некоторых регионах и в настоящее время не соответствует действующим стандартам.
Рост экономики в России вновь актуализировал проблему обеспечения населения питьевой водой, а также очистку сбрасываемых сточных вод соответствующей российским стандартам качества. Постоянно растет водопотребление и как следствие, увеличивается количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.
Как показывают последние научно-технические публикации и материалы Всемирных водных конгрессов, происходит взаимное проникновение технологий в процессы очистки питьевой и сточной ВОДЫ. Поэтому следует рассматривать сточную воду как ту же воду из природного водоисточника только с содержанием концентрации загрязняющих веществ в несколько раз большим.
Обеспечение надежности систем водоочистки определяется рядом факторов: качеством водоисточника, совершенством технологии водоочистки и надежностью системы ее доставки конечному потребителю в точке использования. Основным критерием надежности систем водоочистки является устойчивое выполнение жестких требований стандарта качества очищенной воды.
Учитывая очень высокую степень загрязненности источников водоснабжения, в настоящее время на очистные сооружения ложиться задача выполнения комплекса функций, включающих в себя: осветление, обесцвечивание, устранение запахов и привкусов, обеззараживание.
Существующие физические методы очистки воды в сложившихся условиях высокого водопотребления могут быть применимы только в качестве методов интенсифицирующих процесс химической обработки.
На сегодняшний день, только применение физико-химических методов позволяет получать воду, соответствующую стандартам качества в необходимом объеме. Так же это самый доступный и экономически целесообразный метод.
Реконструкция очистных сооружений или капитальное строительство связана с огромными капитальными затратами, поэтому на первом этапе, для достижения необходимых параметров очистки, порой, достаточно провести модернизацию отдельных технологических узлов путем введения новых химических реагентом. В последние годы для повышения эффективности водоочистки (при одновременном снижении затрат) применяются новые материалы и технологические схемы. Для интенсификации выделения дисперсных и коллоидных примесей из очищаемой воды рекомендуется применять современные химические реагенты как наиболее быстро внедряемый способ в существующие технологические схемы и конструктивные решения, что упрощает и удешевляет эксплуатацию, обеспечивая установленные нормативы.
Для современного мирового уровня характерно использование сложных высокомолекулярных реагентов с точными характеристиками, часто с избирательным действием. Они являются продуктом высоких технологий, их дозировка зависит от множества конкретных факторов и является результатом решения оптимизационных задач для соблюдения жестких нормативов содержания остаточных доз реагентов в питьевой воде. При этом применение современных коагулянтов и флокулянтов на базе биополимеров, ионообменных смол позволяет не только удалить из воды взвешенные и растворимые вещества, но и провести обеззараживание.
Вывод уравнения материального баланса для элементарного объема жидкости
В конце 90-х годов, фирмой СНФ был произведен ряд органических коагулянтов на основе экстракта танина мимозы. Производство заключается в реакции сжатия концентрированного танина, нашатырного спирта и формальдегида. Активный компонент - четвертичный Ammonium Tannate имеет низкую молекулярную массу (приблизительно 100 000), а концентрацию остаточного формальдегида и моноэтаноламина ниже, чем в органических коагулянтах серий полиамины и полидадмахи. Коагулянт не меняет рН воды и работает в широком диапазоне рН от 4,5 до 8. Развитие производства данного вида коагулянтов не было развито из-за высокой стоимости реагента. Флокулянты. Для интенсификации процессов водоочистки, флокулянты используют уже более 50 лет [9, 10, 89, 145, 146]. Ведущими фирмами мира в вопросах разработки технологии получения и применения флокулянтов являются фирмы Великобритании, Японии, Германии, США, Франции и Финляндии [153, 154, 155]. В России основными производителями флокулянтов в промышленных масштабах являются ОАО «Завод им.Свердлова», г.Дзержинск (производитель ПАА-геля 5%) и предприятие «Акрипол» (сухие порошкообразные низкомолекулярные флокулянты анионного и неионогенного типа 90%).
В связи с тем, что 30% всех выпускаемых флокулянтов используется в сфере охраны окружающей среды, в том числе очистке природных вод, работы в области синтеза, разработки технологии получения и применения флокулянтов стали одним из главных направлений программ по охране окружающей среды.
Одно из основных назначений флокулянтов является повышение скорости и эффективности водоочистки от коллоидных и тонкодисперсных механических примесей различной природы, не удаляемых обычными способами - отстаиванием, флотацией, фильтрованием. Флокулянты могут быть использованы: - на стадии механической очистки для увеличения эффекта осветления в отстойниках и флотаторах, - на стадии коагуляционной очистки для сокращения дозы коагулянта и увеличения эффективности осветления воды, на стадии биологической очистки для увеличения производительности вторичных отстойников и коагуляционной очистки воды от соединений фтора, - на стадии глубокой очистки воды фильтрованием с использованием фильтров с минеральной загрузкой, - для интенсификации процесса обезвоживания.
В качестве флокулянтов применяют самые разнообразные природные высокомолекулярные вещества и синтетические органические полимеры. Природные высокомолекулярные вещества (гуар, хитозан, крахмал) имеют ограниченной применение за исключением катионного и анионного крахмала [147].
Крахмал - смесь двух углеводов линейного полимера амилозы и сильно разветвленного полимера амилопектина. В воде гибкие молекулы амилозы образуют клубки. Они так же склонны к образованию ассоциатов флебрилярного типа, в которых отдельные нити соединены между собой путем водородных связей между гидроксильными группами. Амилоза и амилопектин отрицательно заряжены. Различные крахмалы имеют различные молекулярные массы, содержание амилозы амилопектина, и обладают неодинаковым флоккулирующим действием. Увеличение флокулирующего действия крахмала может быть достигнуто путем уменьшения содержания амилозы и образования более компактных, но сильноразветвленных молекул меньших размеров. Известно крахмалов картофельного и кукурузного, а также модифицированных картофельного и кукурузного в практике водоочистки за рубежом. В России крахмалы для целей осветления и обесцвечивания воды не используются. Первые исследования по изучению коагулирующей и флоккулирующей активности крахмалов были проведены в ННГАСУ на кафедре водоснабжения и водоотведения[148, 149, 194].
Хитозан - это природный полимер, производное хитина. Его получают из панцирей морских ракообразных, а также из мицелия некоторых грибов. Раньше и хитин и хитозан использовали в твердом виде для поглощения из сточных вод тяжелых металлов и гуминовых веществ, и получали при этом неплохие результаты. Однако последние исследования показал, что в растворенном виде они куда эффективнее очищают воду, заставляя органику оседать на дно. Данными исследованиями занимаются ученые из Института химии Дальневосточного отделения РАН и Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра [150].
Активная кремниевая кислота [9, 10]- неорганический флокулянт, который приготавливается на месте потребления перед ее использованием. Исходным сырьем являются жидкое стекло и активаторы — кислоты, кислые соли, соли сильных кислот и слабых оснований и др. Недостатком является сложная процедура изготовления.
На практике самое большое распространение получили синтетические флокулянты [9, 10, 145, 146].
Синтетические флокулянты разделяются на две группы в зависимости от наличия заряда в цепи макромолекулы (ионные) или его отсутствия (неионные). В свою очередь ионные флокулянты в зависимости от знака заряда разделяются на три подгруппы — катионные, анионные и амфоторные (амфолиты)[151]. К катионным полиэлектролитам относятся полиамины или четвертичные амины. На рсунке 1.4 показана реакция гидролиза полиамина в воде.
Изучение кинетики процесса седиментации исследуемой воды во времени при применении коагулянта FLB4540PWG
Используя результаты численного интегрирования дифференциальных уравнений, представленных выше, заменив область непрерывного изменения аргумента равномерной сеткой на плоскости непрерывного изменения аргумента равномерной сеткой на плоскости, можно вычислить координаты дискретных положений двигающихся в камере седиментации агрегатов. В качестве приращения используется отрезок времени At, в течение которого частица реагента с налипшими загрязнениями переместится с уровня z на новый уровень (z+1). Таким образом, физическая структура процесса седиментации разделена на ряд ячеек путем деления вертикальной оси ОХ на п отрезков и горизонтальной оси OY на т отрезков. Для расчета процесса массообмена, при постоянной для данного сечения и наличии деления по высоте аппарата концентрации загрязнений на твердой фазе частиц коагулянта (при D]) и среднем (равномерном при D2=0) распределении концентрации извлекаемого вещества, в стоке было принято:
При этом величина, характеризующая изменение количества загрязнений, выносимых на частицах коагулянта (U(t,z)), определяет величину оставшихся загрязнений в очищенном стоке (F).
При решении задачи на ЭВМ, была использована программа MATLAB 7.0 , составленная на кафедре «Высшей математике» ННГАСУ. Ожидаемый вид графиков показан на рисунке 2.4. В качестве исходной информации в ЭВМ вводятся значения гидродинамических параметров - D, Т, определяющиеся в связи с конструктивными особенностями камеры седиментатора, величины поверхностных свойств загрязнений - k, т, объемная доля коагулянта, присутствующая в аппарате - а, расчетный интервал времени Т, начальные условия п0 , F1. При печати ЭВМ выдает графические зависимости T-F, полученные при разных k, a, D, ш, т.е. указывается относительное время обработки очищаемой жидкости и процентное содержание загрязнений в очищаемой жидкости, при обеспечении заданного технологического режима.
Разработано математическое описание динамической диффузионной модели для воспроизведения характеристик процесса седиментации при водоочистки.
В предлагаемом описании процесса седиментации предметом особого рассмотрения явилась разработка положений массопереноса загрязнений из жидкости на частицу реагента, как наиболее важного этапа процесса кинетики седиментации.
Получены уравнения, характеризующие изменения количества извлекаемых загрязнений, как при идеальном вытеснении и перемешивании, так и для промежуточных стадий турболизации жидкости в условиях процесса седиментации.
Для снижения трудоемкости вычисления разработанных ля каждого предприятия при подборе оптимальной дозы реагентов, необходимо проведение предварительных лабораторных экспериментов, с целью отладки кинетики процесса седиментации.
Цель эксперимента: Подбор коагулянта для наиболее эффективного протекания процесса методом седиментации, с учетом требований СанПиН 2.1.3.1074-01, при заданных технологических параметрах. Характеристика исследуемой воды и тестируемых коагулянтов, указаны в таблицах 3.1 и 3.2. Таблица 3.1 - Характеристика исследуемой воды, ПДК очищенной воды
При анализе литературных данных установлено, что при очистке воды с такой характеристикой необходимо применение коагулянтов. Таблица 3.2 - Характеристика тестируемых коагулянтов Наименование Содержание активной части,% Коммерческая форма Производитель Сульфат алюминия 6, 9 по А1203 Раствор ООО «Эскам», г.Дзержинск ОХ А «Аква-аурат 18» 17поА1203 Раствор ОАО «Аурат», г.Москва ПолиаминРЬ2850Р\Ш 50 поактивномувеществу Гель ОАО «СНФ» Смесевой коагулянт FLB 4540 PWG (ОХА+полиДАДМАХ) 13,5 по А1203 и 27 по активному веществу. Гель ОАО «СНФ»
Визуальная оценка процесса хлопьеобразования и надосадочного слоя через 1, 5, 15, 30 минут. Результаты пробного тестирования коагулянтов при реализации процесса седиментации представлены в таблице 3.3 Таблица 3.3 - Тестирование коагулянта сульфата алюминия. Наименование показателей Ед.изм. Доза коагулянта, мг/дм" 20 30 40 50 60 70 Мутность мг/дм3 6,8 5,2 2,1 U5 1,1 1.4 Цветность град 28 28 24 18 15 16 Водородный показатель рН 7,48 7,41 7,36 7,26 7,17 7,05 Окисляемость перманганатная мгОг/дм"1 - - 7,0 6,0 5,6 5,9 Остаточный алюминий мг/дм - - 0,71 0,54 0,47 0,49 Вывод: при обработке исследуемой воды установлена оптимальная доза коагулянта сульфата алюминия - 60 мг/дм3. Таблица 3.4- Тестирование коагулянта оксихлорида алюминия «Аква аурат 18»
Наименование показателей Ед.изм. Доза коагулянта, мг/дм" 20 30 40 50 60 70 Мутность мг/даг 4,8 2,1 0,2 0.28 - Цветность град 24 16 5 6 - Водородный показатель рН 7,50 7,45 7.37 7,26 - Окисляемость перманганатная мгОг/дм3 7,3 5,2 4,5 3,5 - Остаточный алюминий мг/дм 0.54 0,39 0,39 0,4 - Вывод: при обработке исследуемой воды установлена оптимальная доза коагулянта оксихлорида алюминия - 40 мг/дм3.
Воду на пробы отбираем на глубине 2 см от поверхности воды. В отобранных пробах определяем показатели цветности и мутности, эффект очистки по этим показателям, и общий эффект осветления. Данные указаны в таблице 3.8. По полученным данным строим кривую процесса седиментации, характеризующую эффект осветления во времени (Рисунок 3.5).
Определение критериальных параметров для математического моделирования эффекта осветления отстойников при заданных технологических и конструктивных параметрах
Применение современных технологических приемов для интенсификации процесса химической обработки, позволяют повысить эффект очистки до 96-99%, сократить дозу вводимых реагентов на 10-12%, сократить затраты на эксплуатацию, увеличить производительность труда.
На основании проведенных исследований, изученных современных отечественных и зарубежных литературных источников, для высокоцветных и маломутных вод на рисунке 6.3 показана усовершенствованная типовая двухступенчатая схема очистки. В качестве окислителя рекомендован озон, который способен эффективно разрушать «предшественники» тригологенметана. На стадии коагуляции, для корректировки рН предусмотрено дозирование серной кислоты и щелочи. Для данного технологического процесса рекомендуется применение органно минеральных коагулянтов, которые хорошо зарекомендовали себя при работе с высокоцветными и маломутными водами и гарантирует минимальную концентрацию остаточного алюминия. Для интенсификации процесса коагуляции, в качестве флокулянта рекомендуется применять высокомолекулярные анионные полимеры с низкой плотностью заряда. После отстаивания осветленная вода подается в фильтр с многослойной загрузкой: гравий, песок, керамзит. Применение керамзита, как материала с более развитой поверхностью позволит интенсифицировать работу фильтровальных сооружений, увеличить фильтроцикл на 30-50% без проведения реконструкции фильтров. Промежуточное озонирование с последующей сорбцией на активированном угле способствуют максимальному удалению незадержанных на стадии седиментации и фильтрации растворенных органических загрязнений, а также образовавшегося формальдегида. Применение на стадии дезинфекции раствора аммиака совместно с хлором позволит пролонгировать
Усовершенствованная технологическая схема подготовки питьевой воды из поверхностного источника: !- генератор оіона. 2-камера озонирования; 3--камерно-лучевое распределительное устройство; 4-вихрсвой смеситель; 5-горизонтальный отстойник; 6-многослойниЙ фильтр; 7-а .фильтр: 8-РПВ: 9-уплотнитель; 10-камера смешения; U-фильтр-пресс; 12-бункер для кека, 13-пар; -В1-хоз-иитьевоЙ водопровод; -AG-воздух; -03-озон: -П В-промывная вода; -СВ-сливная вода; -Q-осадок; У-на утилизацию; -Pl-коаіуляш; -Р2-флокулявл анионного іигм; -РЗ-аммиак; -Р4-хлор, -Р5-флокулят кагионного типа: -Р6-кислота; Р7-щелочь дезинфицирующие действие хлора и существенно понизить содержание остаточного хлороформа. Для интенсификации процесса хлопьеобразования, садок, образованный на стадии седиментации, частично подается в зону введения коагулянта, а основная его часть совместно с промывной водой направляется сначала в накопитель-отстойник, после которого осветленную воду подают в голову очистных сооружений, а уплотненный осадок отправляют в цех механического обезвоживания. Образованный фугат направляют в голову очистных сооружений, а обезвоженный осадок отправляют на дальнейшую утилизацию. Технологическая схема позволит получать качественную воду, соответствующую готовящимся новым санитарно- эпидемиологическим изменениям в СаНГТиН в 2010 году.
Ha сегодняшний день современная наука располагает множеством приемов, позволяющих интенсифицировать процесс водоподготовки, осуществляемый согласно реализованных в середине прошлого века технологических схем;
Применение фильтрующих материалов с более развитой поверхностью при загрузке в скорые фильтры, таких как керамзит, позволяет значительно увеличить фильтроцикл;
Учитывая предстоящие уменьшение нормативов качества некоторых показателей очищенной воды в действующем СаНПиН в 2010, для обработки высокоцветных и маломутных вод промежуточное озонирование с последующей фильтрацией на активированном угле позволит получать питьевую воду с высокими санитарно-эпидемиалогическими показателями. А применение современных реагентов минимизирует или полностью исключит в составе очищенной воды тяжелые металлы.
Дезинфекция хлором совместно с аммонизацией предотвратит развитие вирусов в распределительной сети в течение 2 суток и в 5 раз понизит содержание хлороформа.
Водопроводная станция ЦБК ОАО «ГАЗ» состоит из трех самостоятельных станций: фильтростанции №1 производительностью 47000 м3/сут., фильтростанции № 2 производительностью 200000 м3/сут. и фильтростанции № 3 производительностью 50000 м3/сут., которые работают по схемам, отображенным на рисунке 7.1.
Фильтростанция №1 выполнена по проекту американской фирмы «Остан компани» и пущена в эксплуатацию в 1932 году. Фильтростанция № 2 выполнена по проекту «Гипрокоммунводоканал» и пущена в эксплуатацию в блоками по 100000 м3/сут. в 1965 и 1973 гг. В апреле 1997 года пущена в работу фильтростанция № 3 ппоизводительностью 50000 м3/сут. Проект разработан НИИ «Сантехпроект» г. Горького.
Автозаводская водопроводная станция подает питьевую воду в Автозаводский, Ленинский районы г. Н.Новгорода и в ПО ГАЗ.
В качестве коагулянта на станции водоподготовки использовался сернокислый алюминия комовой, с содержанием активной части по А1203 15%, в качестве флокулянта — ПАА-гель, с содержанием сухого вещества 6%.
В течение многих лет технологи станции сталкивались с проблемой превышения норм ПДК очищенной воды по окисляемости и остаточному алюминию. После проведенной серии лабораторных исследований в течении 2004-2005 года, станция водоподготовки ОАО «ГАЗ» в 2005 году начало применять в качестве флокулянта сухой гранулированный полимер акриламида анионного типа, с высокой молекулярной массой и низкой плотностью заряда, марки Flopam AN905PWG (пр-ва Франция). Это позволило снизить и удерживать в течение всего года окисляемость до уровня ПДК не более 5 мг/л, что до этого не всегда удавалось с помощью ПАА. Но при этом в паводковый период уровень остаточного алюминия в воде оставался достаточно высоким 0,3-0,5 мг/л, а порой и более. Многочисленные исследования и производственные опыты показывают, что одним из наиболее эффективных способов повышения качества коагуляционной обработки воды является замена сернокислого алюминия (поли)оксихлоридом алюминия.
