Качество воды

потерей напора в фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы

фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при

фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый

фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от

скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего

слоя, его толщины.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды

взвешенными веществами потеря напора возрастает до некоторой величины,

характеризующей сопротивление предельно загрязненного фильтрующего слоя.

Фильтрующий слой может состоять из не связанных друг с другом зерен

фильтрующего материала либо представлять собой жесткий каркас в виде сетки,

ткани или пористой керамики.

По достижении предельной потери напора или при ухудшении качества

фильтрата фильтрующий слой нужно очистить от задержанных им загрязнений

промывкой или другим способом.

По характеру фильтрующего слоя фильтры разделяются на:

1. Зернистые, в которых фильтрующий слой состоит из зерен песка,

дробленого кварца, антрацита, мрамора, магнетита и др.;

2. Сетчатые, в которых фильтрующим слоем служит сетка с отверстиями,

достаточно малыми для задержания из воды взвеси;

3. Тканевые, в которых фильтрующим слоем служит ткань

(хлопчатобумажная, льняная, сукно, капроновая или стеклоткань);

4. Намывные, в которых фильтрующий слой образуется из вводимых в воду

фильтрующих порошков, откладывающихся в виде тонкого слоя на

каркасе фильтра; в качестве фильтрующих порошков применяют

диатомит, древесную муку, асбестовую крошку и др., а каркасом

могут служить пористая керамика, металлическая сетка,

синтетическая ткань.

Наиболее широкое распространение в промышленном и коммунальном

водоснабжении получили зернистые фильтры. Сетчатые фильтры применяют

главным образом для грубой очистки воды, микросетчатые – для удаления из

воды планктона.

Тканевые фильтры находят применение в полевом водоснабжении; намывные – при

очистке маломутных вод для небольших предприятий или поселков и для очистки

воды плавательных бассейнов.

Зернистые фильтры по скорости фильтрования разделяют на медленные

(скорость фильтрования менее 0,5 м/ч), скорые (скорость фильтрования 2-15

м/ч) и сверхскоростные (скорость фильтрования более 25 м/ч).

Скорые фильтры могут быть напорными и открытыми. Медленные фильтры

выполняют открытыми, сверхскоростные фильтры – напорными.

По крупности зерен фильтрующего слоя зернистые фильтры разделяют на

мелкозернистые (медленные фильтры) с размером зерен верхнего слоя песка

менее 0,4мм, среднезернистые (размер зерен верхнего слоя песка 0,4-0,8мм) и

крупнозернистые (размер зерен верхнего слоя песка более 0,8мм), обычно

применяемые для частичного осветления воды.

Фильтрующий слой скорых фильтров может состоять из однородной по

размеру и удельному весу зерен загрузки (обычные скорые фильтры) и

неоднородной загрузки (например, двухслойные фильтры, в которых нижний слой

– кварцевый песок, а верхний слой – дробленный антрацит).

В медленных фильтрах фильтруемая вода обычно движется через

фильтрующий слой сверху вниз. В скорых фильтрах направление движения

фильтруемой воды через фильтрующий слой может быть различным. В обычных и

двухслойных фильтрах фильтруемая вода движется сверху вниз; в контактных

осветителях – снизу вверх; в двухпоточных фильтрах АКХ – снизу вверх и

сверху вниз. В последних фильтрах отводится из фильтра через дренажную

систему, расположенную в фильтрующем слое.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды

взвешенными веществами потеря напора в нем будет возрастать, а скорость

фильтрования при неизменном напоре – снижаться.

Фильтры могут работать с переменной скоростью фильтрования (большей в

начале цикла и меньшей в конце) или с постоянной скоростью фильтрования.

Постоянство скорости фильтрования обеспечивается специальными устройствами

– регуляторами скорости фильтрования.

Через некоторый период времени от начала работы фильтра потеря напора

в фильтрующем слое увеличится настолько, что скорость фильтрования станет

ниже расчетной и производительность фильтра снизится.

Для восстановления пропускной способности фильтра его фильтрующий

слой должен быть очищен от задержанных из воды загрязнений. В медленных

фильтрах это достигается обычно удалением верхнего слоя загрязненного песка

с последующей его промывкой; в скорых фильтрах промывка фильтрующего слоя

производится непосредственно в самих фильтрах.

Продолжительность работы фильтра между чистками или промывками

(включая время на промывку) называется продолжительностью фильтроцикла. Она

зависит от характера и количества содержащихся в воде взвешенных веществ,

от скорости фильтрования, крупности и пористости фильтрующей загрузки. В

скорых фильтрах для промывки фильтрующего слоя через него пропускают

осветленную воду снизу вверх с интенсивностью, достаточно для взвешивания

фильтрующей загрузки в восходящем потоке промывной воды.

4.2 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров.

В качестве фильтрующих материалов для зернистых фильтров в настоящее

время применяют кварцевый речной или карьерный песок, дробленые кварц и

антрацит, мрамор, магнетит, керамическую крошку, керамзит.

Крупность зерен фильтрующего материала и их однородность

характеризуются данными ситового анализа, который позволяет определить

следующие показатели:

1. 10% диаметр (d10) фильтрующего материала, т.е. диаметр шара,

равновеликого зерну фильтрующего материала, мельче которого в

данном материале имеется 10% зерен по весу;

2. 50% диаметр (d50), т.е. диаметр шара, равновеликого зерну

фильтрующего материала мельче которого имеется 50% зерен по весу

(dср);

3. коэффициент неоднородности зерен фильтрующего материала, равный

отношению 80% диаметра фильтрующего материала к 10% диаметру.

Ситовой анализ фильтрующего материала заключается в рассеве

высушенного образца средней пробы на калиброванных ситах и определении

процента материала, оставшегося на каждом сите.

Для загрузки фильтров должны применяться по возможности хорошо

промытые однородные пески с коэффициентом неоднородности во всех случаях не

более 2,2 (желательно не более 1,75).

Антрацитовую крошку для загрузки фильтров изготовляют из антрацита

марок АП, АК и АС-мытое. Антрацит должен иметь удельный вес в пределах 1,6-

1,7, насыпной вес 0,7-0,9т/м3 и при дроблении превращаться в зерна

кубической или близкой к шару формы. Антрацит слоистого строения для

загрузки в фильтры непригоден. Зольность антрацита должна быть не выше 5%,

а содержание серы в нем должно быть не более 3%.

4.3 Поддерживающие слои.

Поддерживающие слои размещают между фильтрующим слоем и дренажем

фильтра. Назначение поддерживающих слоев заключается в предотвращении

выноса фильтрующего материала из фильтра вместе с фильтратом. Кроме того,

поддерживающие слои служат для улучшения распределения промывной воды по

площади фильтрата.

Гравий или щебень, используемые в качестве поддерживающих слоев,

должны быть устойчивы против измельчения и истирания, химические стойки, не

должны содержать больше 10% частиц известняка.

Поддерживающие слои должны состоять по возможности из однородных

частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не должен более чем в 2

раза превышать размер самых мелких зерен этого же слоя (например, 2-4, 4-8,

8-16, 16-32мм).

Размер самых мелких зерен верхнего поддерживающего слоя, на который

укладывается фильтрующий слой, должен быть в 2 раза больше, чем размер

самых крупных зерен фильтрующего слоя. Толщину поддерживающих слоев в

фильтрах, оборудованных дренажными системами большого сопротивления,

принимают в соответствии с приведенными ниже данными.

|Крупность зерен в мм| Толщина слоя в мм |

|32-16 |Верхняя граница слоя должна быть на 100мм выше |

| |отверстий дренажной системы |

|16-8 |100 |

|8-4 |100 |

|4-2 |50 |

Для предотвращения сдвига поддерживающих гравийных слоев может

использоваться укладка поверх поддерживающих слоев плит из беспесчаного

макропористого бетона или пригрузка верхнего поддерживающего слоя (2-4мм)

обратным фильтром толщиной 20-25см из крупного (16-32мм) гравия.

4.4 Скорые фильтры.

Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и

коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их коагулированием в

прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой.

При фильтровании воды сверху вниз на скорых фильтрах осветление воды

достигается в результате двух одновременно протекающих процессов –

задержания наиболее крупных частиц взвеси в пленке на поверхности

фильтрующего слоя и адгезии (сцепления) или абсорбции скоагулированных

более мелких частиц поверхностью зерен фильтрующего слоя.

При оптимальной коагуляции и надлежащем подборе загрузки скорого

фильтра его фильтрат обычно содержит не более 1 мг/л взвешенных веществ.

По мере работы фильтра увеличивается количество задержанных им

загрязнений – нарастает толщина пленки на поверхности песка, увеличивается

количество загрязнений, отложившихся в толще фильтрующей загрузки, и

глубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра, снижается

скорость фильтрования.

Если крупность загрузки и толщина фильтрующего слоя выбраны

правильно, то предельно допустимая потеря напора в фильтре наступит

практически в тоже время, когда частицы загрязнений начнут проникать через

загрузку в фильтрат.

Глубина проникания взвеси в толщу фильтрующего слоя возрастает с

увеличением скорости фильтрования и диаметра его зерен. Поскольку скорость

возрастания потери напора растет с уменьшением диаметра зерен и увеличением

скорости фильтрования, в практике водоподготовки наметилась тенденция к

увеличению крупности зерен при одновременном повышении высоты фильтрующего

слоя, что позволяет увеличить скорость фильтрования, не допуская увеличения

мутности фильтрата.

Мутность фильтрата и продолжительность фильтроцикла зависят не только

от мутности поступающей на фильтры воды, дисперсности содержащейся в ней

взвеси, скорости фильтрования и размера зерен, но и от прочности хлопьев

скоагулированных загрязнений воды.

При содержании в осветляемой воде прочных хлопьев взвеси, например

при введении в воду перед фильтрами или отстойниками активированной

кремниевой кислоты, полиакоиламида (ПАА) или других флокулянтов,мутность

фильтрата в течение всего фильтроцикла остается минимальной, и фильтр

выключают на промывку по достижении предельной потери напора. При

содержании в воде непрочных хлопьев мутность фильтрата непостоянна в

течение фильтроцикла – при достижении потери напора в фильтре некоторой

величины, меньшей чем предельная, начинается разрушение задержанных

фильтром хлопьев и вынос загрязнений в фильтрат. В этом случае фильтр

выключают на промывку не по потери напора, а по проскоку взвеси.

Продолжительность фильтроцикла сокращается, увеличивается расход промывной

воды.

Введение в воду непосредственно перед фильтрами ПАА или

активированной кремниевой кислоты в очень небольших количествах (0,015мг/л

ПАА, 0,05мг/л SiO2-3) позволяют значительно повысить продолжительность

фильтроцикла при одновременном снижении мутности фильтрата. Активированная

кремниевая кислота для цветных вод имеет по эффективности и стоимости

преимущества перед ПАА.

Когда начинается проскок взвеси в фильтрат или когда величина потери

напора становится предельной, производят промывку фильтрующего слоя.

Фильтры могут быть открытыми или напорными.

Открытый безмешалочный скорый фильтр (рис.4.1) представляет собой

обычно прямоугольный в плане резервуар. На дне его расположена дренажная

система, служащая для отвода фильтрата и распределения промывной воды по

площади фильтра при его промывке.

Над дренажем находятся поддерживающие гравийные слои и поверх них

фильтрующий слой. Выше фильтрующего слоя устраивают желоба, служащие для

отвода из фильтра при его промывке грязной промывной воды. По этим желобам

в фильтр подается фильтруемая вода.

Сравнение стоимости строительства и эксплуатации фильтровальных

станций равной производительности, но с разным числом фильтров и разными их

размерами показало, что для станций малой и средней производительности (до

30 000м3/сутки) наиболее экономично принимать четыре фильтра при

строительстве станций в одну очередь и шесть фильтров при строительстве

станций в две очереди, если четыре фильтра обеспечивают водопотребление

первой очереди.

4.5 Напорные скорые фильтры.

Напорные фильтры представляют собой стальные цилиндрические

резервуары со сферическими днищами. Они бывают вертикальные и

горизонтальные.

Конструкция вертикального фильтра диаметром от 1000 до 3400мм

приведена на рис.4.2 и в табл. 5.1. Трубчатая дренажная система

изготовляется из обычной стали. На ее штуцера навертывают фарфоровые или

пластмассовые щелевые колпачки.

Вертикальные напорные фильтры, выпускаемые в СССР, имеют максимальную

площадь фильтрования 9,1м2, что обеспечивает их производительность на водах

различного качества от 50 до 90м3/ч.

Так как по экономическим соображениям желательно иметь на станции от

четырех до шести фильтров, вертикальные напорные фильтры следует применять

на станциях производительностью не более 300 – 500м3/ч.

Таблица 4.1

Размеры и веса вертикальных напорных фильтров.

|показатель |Размеры и вес фильтров при их диаметре в |

| |мм |

| |1000 |1500 |2000 |2600 |3000 |3400 |

|Высота слоя загрузки в мм |1000 |1000 |1000 |1000 |1000 |1000 |

|Размеры в мм: | | | | | | |

|Высота фильтра Н |2912 |3298 |3620 |4000 |4370 |4530 |

|Диаметр D1 |720 |1000 |1400 |1600 |2000 |2200 |

|Патрубков d |80 |125 |150 |200 |250 |250 |

|Вес фильтра без арматуры в кг |1050 |1780 |2120 |3755 |4845 |6360 |

|Нагрузочный вес в т |4 |8,5 |15 |28 |37 |50 |

Схема фильтра с эжекторной промывкой фильтрующего слоя показана на

рис.4.3. Фильтр имеет коническое дно, в нижней части которого по

вертикальной оси фильтра установлен эжектор. Выходная труба эжектора

проходит через всю толщу фильтрующего слоя до кромки водосборных желобов,

размещенных вдоль наружных стенок фильтра.

Дренажная система фильтра из щелевых труб расположена выше перехода

конического дна в цилиндрическую часть фильтра в толще фильтрующей

загрузки.

Осветляемая вода поступает в водосборные желоба и через их кромки в

фильтр, где она профильтровывается сверху вниз через фильтрующую загрузку

до дренажной системы, через которую фильтрат отводится из фильтра.

4.6 Расчетных основных параметров фильтров.

Основными параметрами, определяющими работу фильтра, являются скорость

фильтрования, а также гранулометрический состав и толщина слоя фильтрующего

материала. Значения этих трех величин связаны между собой и определяются

требованиями, приведенными в таблице 4.2

Таблица 4.2

Основные расчетные параметры скорых фильтров

|тип | Характеристика фильтрующего слоя |vр.н |vр.ф|

|фильтра | |в м/ч|в |

| | | |м/ч |

| |dмин в мм |dмакс в|dэ в мм |Кн |высота | | |

| | |мм | | |слоя в мм| | |

|однопоточн|0,5 |1,2 |0,7- 0,8|2- 2,2 |700 |6 |7,5 |

|ые | | | | | | | |

|с |0,7 |1,5 |0,9-1 |1,8-2 |1200-1300|8 |10 |

|однородной| | | | | | | |

|загрузкой |0,9 |1,8 |1,1-1,2 |1,5-1,7 |1800-2000|10 |12 |

|различной | | | | | | | |

|крупности | | | | | | | |

| Кварцевый песок |

|двухслойн|0,5 |1,2 |0,8 |2 |400-500 | | |

|ые | | | | | | | |

| Антрацитовая |10 |12 |

|крошка | | |

| |0,8 |1,8 |1,1 |2 |400-500 | | |

|двухпоточ|0,5 |1,5 |0,9 |2-2,2 |1450-1650|12 |15 |

|ные | | | | | | | |

Необходимая площадь фильтров определяется по средней

расчетной скорости при нормальном режиме работы установки wр.н, когда

фильтры поочередно или попарно отключаются для производства операций,

связачных с их промывкой.

При ремонте ( перегрузке ) одного или одновременно двух

фильтров ( в зависимости от их числа ) остальные фильтры работают в

форсированном режиме при расчетной скорости фильтрации

[pic] (4.1)

где vр.ф – расчетная скорость фильтрации при форсированном режиме;

N- общее число фильтров ;

N1 – число одновременно ремонтируемых фильтров.

Предельные значения vр.н и vр.ф приведены в таблице 4.2 Если

при малом числе фильтров значение vр.ф определяемое по формуле 4.1

окажется большей нормируемой предельной величины, то соответственно должно

быть снижено значение расчетной скорости при нормальном режиме.

С учетом расхода воды на промывку, а также для восполнения

сокращенной подачи воды фильтрами за время простоя на промывке и в течение

сброса первого фильтрата расчетную площадь фильтров в м2 определяют из

выражения

[pic]( 4.2 )

где Q – полезная производительность станции в м3 / сутки, определяемая

максимальной суточной подачей воды потребителям ;

T – продолжительность в ч работы станции в течение суток ( обычно Т = 24 )

;

n – расчетное число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме

работы станции ( обычно n = 2 – 3 ) ;

w – интенсивность промывки в л/сек м2 ( таблица 4.3 )

t1 – продолжительность промывки в ч ;

t2 – время простоя фильтров в связи с промывкой , t2 = 0,33 – 0,5

t3 – продолжительность сброса первого фильтрата t3 = 0,17 ч.

Таблица 4.3

Основные параметры промывки

|Тип фильтра и | е в | w в л/сек м2|t1 в мин |

|загрузки |% | | |

|Однопоточные с | | | |

|песчаной загрузкой | | | |

|: | | | |

|dмакс = 1,2мм; dэ =|45 |12 - 14 | |

|0,7- 0,8мм | | | |

|dмакс = 1,5мм; dэ =|30 |14 -16 |6 –5 |

|0,9 – 1 мм | | | |

|Двухслойные: |50 |13 - 15 |7 – 6 |

|Двухпоточные: | | | |

|Взрыхление | |6 - 8 |2 – 1 |

|основная промывка |30 |13 - 15 |6 – 5 |

|промывка дренажа | |10 - 12 |2 – 1 |

| |

однопоточных фильтров t2 = 0,33 , для двухпоточных – 0,5 ч ;

Расчетная производительность фильтров в м3/сутки при

нормальном режиме их работы определяется по формуле.

Qф = ТFvр.н ( 4.3 )

Во время пополнения пожарного запаса станция работает при

нормальном режиме, но с повышенной скоростью фильтрации : vпож < vр.ф.

Добавочный расход в м3/ч который должны пропустить фильтры, определяют по

формуле

qпож = Wпож / t пож ( 4.4 )

где Wпож – сохраняемый в резервуарах пожарный запас воды в м3;

tпож – продолжительность пополнения пожарного запаса, принимаемая в

соответствии с требованиями СниП равной 24 – 36 ч в зависимости от

характера объекта водопотребления.

Проверка достаточности площади фильтров на работу в период

пополнения пожарного запаса производится по формуле

[pic]( 4.5 )

Число фильтров. При назначении числа фильтров следует

обеспечить экономичность решения и надежность работы фильтровальной

установки.

По экономическим соображениям количество фильтров на станциях

ориентировочно определяется из выражения

[pic] ( 4.6 )

Число фильтров следует уточнять с учетом соотношения

производительностей первой и второй очередей строительства станции. На

любом этапе эксплуатации должно быть не менее двух фильтров прм

производительности станции до 2000 м3/сутки и не менее трех – при большей

производительности. Это условие обеспечивает надежность работы установки

для малых и средних станций ; оно обычно оказывается решающим и при

определении общего числа фильтров для полного развития станции. так как

размеры фильтров на обоих этапах строительства должны быть одинаковыми.

Надежность работы установки обеспечивается не только

определенным минимумом параллельно работающих фильтров, но и созданием

условий для качественного функционирования таких ответственных элементов

скорых фильтров, как распределительная, сборная системы и т.п.

Поэтому максимальная площадь отдельных фильтров обычно

не превышает 100 – 120 м2, а фильтры площадью более 30 – 40 м2 выполняются

с центральным каналом ( шириной 0,7 – 0,8 м), разделяющим фильтр на две

равные части.

Высотное решение фильтров. Высота фильтра Нф

складывается из высот слоев загрузки, слоя воды над загрузкой и высоты

бортов.

Высота поддерживающего слоя ( Lгр ), размещаемого на дне фильтра и

состоящего из слоев гравия или щебня, определяется суммой высот его слоев

из зерен различной крупности, а именно ( считая сверху ) : слоя зерен

крупностью 2 – 4 мм – 50 мм ; слоев 4 – 8 мм и 8 – 16 мм по 100 мм ; слоя с

крупностью зерен 16 – 32 мм – высотой на 100 мм выше отверстий

распределительной системы, но не ниже верха распределительных труб.

Высота фильтрующего слоя ( Lо ) принимается по таблице 4.2

или на основании расчетов фильтрующей загрузки.

Слой воды над загрузкой фильтра принимается из условия

предупреждения воздушного засорения фильтра ; обычно его высота Lв > 2 м.

Высота бортов при стабильном расчетном горизонте воды (

как правило, когда число фильтров N > 6 ) должна быть равна Нб = 0,3 –

0,5м.

При работе фильтров с постоянной скоростью фильтрования

высота бортов увеличивается для периодического приема части поступающей на

станцию воды во время промывки одного из фильтров.

Необходимая дополнительная высота бортов в м

определяется из условия

[pic] ( 4.7 )

где W нак – объем воды в м3, накапливаемый за время промывки одного фильтра

W нак = F1vрн t2 ;

F1 – расчетная площадь одного фильтра в м2.

Расчет параметров и числа фильтров для проектируемой водоочистной станции :

а) необходимая площадь фильтров

[pic]

Расчетная производительность фильтров определяем по формуле 4.3

Qф = 24? 70 ? 6 = 10 080 м3 / сут

Число фильтров определяем по формуле 4.6

[pic] = 4 штуки

Глава 5

Физико-химические методы обеззараживания воды.

5.1 Общие положения

Тепловой способ. Кипячение воды в течение 12-20 мин убивает все

неспорообразующие микроорганизмы. Для уничтожения спор применяют нагрев

воды до 1200С под давлением или дробную стерилизацию воды – ее кипятят в

течение 15 мин, охлаждают до 350С, выдерживают при этой температуре 2ч для

прорастания спор и снова нагревают до кипения.

Действие ультрафиолетового излучения. Вода, длительное время

находящаяся на солнечном свету, освобождается от патогенных

микроорганизмов. Облучение воды ультрафиолетовыми лучами хорошо

обеззараживает воду, свободную от взвешенных и коллоидных примесей.

Действие ионизирующего излучения. По литературным данным, облучение

воды рентгеновскими лучами, ?- и ?- излучателями обеззараживает воду. Эти

методы обеззараживания воды пока не нашли практического применения.

Действие ультразвуковых колебаний убивает большинство

микроорганизмов. Интенсивность ультразвукового излучения должна быть не

менее 2 вт/см2 при продолжительности озвучивания не менее 5 мин.

Обеззараживание воды фильтрованием. Большинство патогенных

микроорганизмов (за исключением вирусов) имеет размер более 1-2 мк. Поэтому

фильтрованием воды через фильтры с размерами пор менее 1 мк можно

освободить ее от микроорганизмов. Метод этот пригоден только для

обеззараживания подземных или хорошо осветленных вод с содержанием

взвешенных веществ менее 2 мг/л, так как при большем содержании взвеси

последняя быстро закупоривает поры фильтра, что приводит к резкому снижению

его пропускной способности.

В качестве обеззараживающих используют так называемые ультрафильтры

из микропористой керамики или фарфора (фильтры Беркефельда, Шамберлена и

др.), фильтры с асбестоцеллюлозными фильтрующими пластинами (фильтры

Зейца), мембранные ультрафильтры и др.

Ниже рассматриваются методы обеззараживания, получившие наибольшее

распространение в практике очистки воды.

5.2 Обеззараживание воды озоном.

Это наиболее эффективный метод обеззараживания воды. Однако он весьма

дорог.

Схема современной озонаторной установки с глубоким осушением воздуха,

охлаждением, вымораживанием и поглощением оставшейся влаги абсорбентами

показана на рис. 5.1.

Воздух забирается через жалюзийную решетку и проходит через кассетный

воздушный фильтр 1. Очищенный от пыли воздух сжимается компрессором 2 и

направляется во второй кассетный фильтр 3, в котором очищается от

мельчайших капелек масла, попадающих в воздух в компрессоре. По выходе из

фильтра часть воздуха направляется в смеситель 4 фильтрованной станции для

интенсификации смешивания озона с водой; остальной воздух идет на осушку.

Первый этап осушки воздуха происходит в оросительном холодильнике 5

вследствие конденсации влаги. Компримированный воздух из компрессора имеет

температуру 40-500С. при его расширении и охлаждении в оросительном

холодильнике выделяется часть влаги. Вода, орошающая трубки холодильника,

по которым движется воздух, отводит выделившееся тепло.

Охлажденный воздух поступает в кожухотрубный холодильник 6, в котором

воздух поступает по трубам, охлаждаемым кипящим фреоном. Последний

поступает от специальной установки 7. Влага из воздуха осаждается в виде

инея на поверхности труб и удаляется при остановке и отогревании

холодильников. Затем воздух пропускается через абсорбер 8, где остатки

влаги сорбируются силикагелем или активной окисью алюминия. Для

предотвращения нагрева за счет тепла, выделяющегося при сорбции воды,

сорбент в абсорберах охлаждается водой, протекающей по змеевику, который

расположен в слое сорбента.

Регенерацию сорбента осуществляют продувкой его горячим воздухом (200-

2600С), подаваемым от электрокалорифера 9.

Обеспыливание осушенного воздуха после адсорберов достигается с

помощью тканевых фильтров 10, его окончательное охлаждение – в оросительных

холодильниках 11. Осушенный и охлажденный воздух поступает в озонаторы 12,

где часть кислорода воздуха под влиянием тихого электрического разряда

превращается в озон. Из озонаторов смесь воздуха с озоном поступает в

смеситель 4 для смешивания с обрабатываемой водой.

Расход электроэнергии на получение 1 кг озона из кислорода хорошо

осушенного воздуха колеблется для озонаторов различных типов в пределах от

13 до 29 квт ч, а при работе ни неосушенном воздухе – от 43 до 57 квт ч.

5.3 Обеззараживание воды с помощью бактерицидного излучения.

Специфичность биологического действия различных по длине волны

участков спектра лучистой энергии была установлена А.М. Маклаковым в 1889г.

Дальнейшими исследованиями было показано, что высокой бактерицидностью

обладает излучение с длиной волны от 2200 до 2800 А0. Этот участок

ультрафиолетового спектра называется бактерицидным. Наиболее бактерицидно

излучение с длинной волны около 2600 А0; излучение с длинами волн 2000 и

3100 А0 обладает бактерицидностью, уже в 100 раз меньшей.

Отечественной промышленностью выпускаются ртутно-кварцевые

бактерицидные лампы высокого давления (типа ПРК и РКС) и бактерицидные

аргоно-ртутные лампы низкого давления (типа БУВ), которые используются для

обеззараживания воды в практике водоснабжения.

Характеристики некоторых бактерицидных ламп.

|Тип лампы |Номинальная |Расчетный |Длина ламп в |Диаметр |

| |мощность лампы |бактерицидный |мм |трубки в |

| |в вт |поток в вт | |мм |

|БУВ – 60П |60 |3,9 |910 | 25|

| | | |380 | |

| | | |1200 | |

|ПРК - 7 |1000 |35 | | |

|РКС – 2,5 |2500 |60 | | |

Обеззараживание воды бактерицидным излучением может производиться

только тогда, когда подлежащая обеззараживанию вода обладает малой

цветностью и не содержит коллоидных и взвешенных веществ, поглощающих и

рассеивающих ультрафиолетовые лучи.

В установках лоткового типа бактерицидные лампы располагаются над

поверхностью воды, протекающей тонким слоем по дну лотка; в установках с

погруженными лампами обеззараживаемая вода обтекает бактерицидную лампу,

находящуюся в потоке воды (схема бактерицидной напорной установки типа ОВ-1-

П с одной лампой – представлена на рис. 5.2).

Расчет установок для обеззараживания воды бактерицидным излучением

сводится к определению числа ламп, которые необходимы для создания потока

бактерицидного излучения, достаточного для обеззараживания данной воды.

Требуемое количество ламп (камер) п в установке определяют по формуле

п = Fб/Fл,

где Fб – необходимый для обеззараживания бактерицидный поток в вт;

Fл – расчетный бактерицидный поток, создаваемый одной бактерицидной

лампой после 4000-5000 ч работы, в вт.

Необходимый для обеззараживания воды бактерицидный поток Fб вычисляют по

формуле.

Fб = QaRlg( Р/Ро ) / 1563,4 NnNо ( Х.7 )

здесь Q – расчетный расход воды в м3/ч ;

a – коэффициент поглощения облучаемой воды в см –1, равный : для бесцветных

подземных вод, получаемых из глубоких подземных горизонтов, 0,1 см –1 ; для

родниковой, грунтовой, подрусловой и инфильтрационной воды 0,15 см –1 ; для

обработанной воды поверхностных источников водоснабжения 0,2 – 0,3 см –1 ;

R – Коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий в мк вт сек / см2,

принимаемый равным 2500 ;

Ро – коли индекс воды в единицах на 1 л до облучения;

Р – то же, после облучения, принимаемый согласно ГОСТ 2874 – 54 не более 3;

Nп – коэффициент использования бактерицидного потока, принимаемый в

зависимости от типа установки ( для установок ОВ – АКХ – 1 можно принимать

около 0,9 ) ;

Nо – коэффициент использования бактерицидного облучения, принимаемый равным

0,9.

Расход электроэнергии на обеззараживание 1 м3 воды колеблется от 10 вт ч

для чистых артезианских вод до 120 вт ч для речных вод после их очистки на

обычной фильтровальной станции.

Глава 6.

Экономическое обоснование проектируемой станции очистки питьевых вод*

§ 1.6 Расчёт капитальных затрат на новую очистную станцию*

1. Капитальные затраты для аэрационных сооружений – 5 млн.530тыс.руб.

2. Капитальные затраты для одноступенчатой схемы очистной схемы очистки

природной воды – 4млн. 400тыс. руб.

3. Капитальные затраты на строительство – 7 млн. руб.

4. Стоимость блоков реагентного хозяйства 4млн. 250тыс.руб.

5. Стоимость блоков очистки и обеззараживания воды 5 млн. 400 тыс. руб.

6. Стоимость вспомогательного оборудования – 2 млн.875 тыс. руб.

Таким образом, капитальные вложения по новой станции: 29млн.455тыс.руб.

Капитальные вложения базового варианта: 25 млн. 300тыс. руб.

Расчёт себестоимости новой станции:

Он складывается из расходов:

а) На электроэнергию и топливо = 1млн.255тыс.руб.

б) Амортизационные отчисления = 843 тыс.руб.

в) Материалы и химические реагенты = 1млн. 086тыс.руб.

г) Заработная плата = 1 млн. 611 тыс. руб.

д) Цеховые и прочие расходы = 843 тыс. руб.

Себестоимость новой очистной станции

СН = 1млн. 255 тыс. + 843 тыс. + 1 млн. 686 тыс. + 253 тыс. + 1 млн. 011

тыс. руб. + 843 тыс. руб. = 5 млн. 891 тыс. руб.

СН = 5 млн. 891 тыс. руб.

Базовая себестоимость очистной станции СБ = 7 млн. 460 тыс. руб.

*Основные положения расчёта и затраты заимствованы из издания: «Справочника

по современным технологиям очистки природных и сточных вод и оборудованию.

Мин. Экологии и энергетики, Дания. Отдел по Сотрудничеству Дании и России в

области окружающей среды в Восточной Европе, 2001 год.

Расчёт годового экономического эффекта

Годовой экономический эффект в данном случае определяется по

разности приведённых затрат в сравниваемых вариантах:

ЭТ = (СБ – ЕН ? КБ) – (СН + ЕН ? КН)

СН;СБ = себестоимость по вариантам

КБ;КН = капитальные вложения по вариантам

ЭТ = (7 млн. 460 тыс. + 0,15 ? 25 млн. 300 тыс.) – (5 млн. 891 тыс. + 0,15

? 29 млн. 455 тыс.) = (7 млн. 460 тыс. + 3 млн. 795 тыс.) – (5 млн. 891 + 4

млн. 418 тыс.) = 11 млн. 255 тыс. – 10 млн. 309 тыс. = 946 тыс. руб.

Срок окупаемости капитальных вложений определяем по формуле:

[pic]

[pic]

Срок окупаемости З года

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений:

[pic]

[pic]

Глава 7

Безопасность жизнедеятельности

§ 1.7 понятие экологической безопасности

Безопасность – способность предмета, явления или процесса сохранять

свои основные характеристики, параметры, сущность при патогенных

разрушающих воздействиях со стороны других предметов, явлений и

процессов. Безопасность является важнейшей потребностью человека наряду с

его потребностью в еде, одежде, жилище, в информации. Собственно вся

деятельность людей направлена на удовлетворение физиологических, социальных

и духовных потребностей, включая и обеспечение безопасности. Когда какие –

то из них не удовлетворяются, нарушается динамическое равновесие в системе

жизнеобеспечения человека, наступают изменения к ухудшению, нередко

необратимые, гибельные. Это в равной мере, относится и к другим системам –

обществу, государству, природе, технологиям хотя уровни удовлетворения их

потребностей в безопасности разные.

Проблема безопасности, что заключено в самом этом слове предполагает

отсутствие, ограничение или снятие опасности. Но весь парадокс в том, что

безопасности без опасности не бывает. Безопасность обретает своё

существование в связи с появлением угроз. Другими словами, основным

критерием безопасности является чувство опасности или способность

определять социальные или природные явления, которые могут нанести ущерб в

настоящем и будущем.

Экологическая безопасность – процесс обеспечения защищённости жизненно

важных интересов личности, общества, природы и государства от реальных и

потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным

воздействием на окружающую среду.

- Система экологической безопасности – совокупность законодательных,

технических, медицинских и биологических мероприятий, направленных на

поддержание равновесия между биосферой и антропогенными, а так же

естественными внешними нагрузками.

- Субъекты экологической безопасности – индивидуум, общество, биосфера,

государство.

- Объекты экологической безопасности - жизненно важные интересы субъектов

безопасности: права, материальные и духовные потребности личности,

природные ресурсы и природная среда как материальная основа

государственного и общественного развития

- Предельно допустимая экологическая нагрузка – максимальный уровень

воздействия антропогенных факторов, при котором сохраняется функциональная

целостность экосистем.

- Зона чрезвычайной экологической ситуации – участки территории, где в

результате хозяйственной или иной деятельности происходят отрицательные

изменения окружающей среды, влекущие за собой нарушения здоровья населения,

нарушение равновесия естественных экосистем, прежде всего генетических

фондов.

- Зона экологического бедствия – участки территорий, где в результате

хозяйственной деятельности либо иной деятельности, а так же естественных

катаклизмов произошли необратимые изменения окружающей среды, влекущие за

собой увеличение заболеваемости и смертности населения, разрушение

биогеоценозов биогеоценозов.

- Здоровье – состояние полного физического психологического и социального

благополучия, а не просто отсутствие заболеваний или недомоганий

(определение всемирной организации здоровья).

Несмотря на наличие нормативной базы по экологической безопасности и

весьма разветвлённой системы государственных структур, связанных с решением

проблем экологической безопасности, проблемы экологической безопасности

страны не только не уменьшаются, а продолжают расти. Можно выделить две

главные причины: 1) переходный характер нашего общества с его

нестабильностью. Это определяет недостаточное влияние к проблемам

экологической безопасности;

2) Слабая разработка теоретических и прикладных аспектов проблемы

экологической безопасности в России.

В мире признано, что стержнем концепции экологической безопасности

является теория экологического риска и прикладная её часть – определение

уровня приемлемого риска (этот риск во многом определяет воздействием на

здоровье людей). Чем быстрее мы войдём на мировой уровень теоретических и

практических разработок в этой области, тем успешнее будет, решаться задача

обеспечения национальной безопасности страны.

Положение с разработкой концепции экологической безопасности стало

меняться лишь с конца 1991 года. В 1991 году (ноябрь) Госсовет России

выдвинул основы концепции, в конце 1992 года Минприроды разработал

программу «Экологическая безопасность России». В начале 1993 года

рассмотрена концепция экологической безопасности России. Совет безопасности

РФ в марте 1993 года обсудил вопрос о состоянии здоровья населения России

(в том числе в связи с экологическим состоянием страны).

Заключение

1. В результате проведённой работы обоснован выбор типа очистной станции

питьевых вод для г. Электроугли Ногинского района Московской области

2. Разработан генеральный план водоочистной станции на 10 тыс. м3/сутки

3. Разработан поэтажный план здания водоочистной станции.

4. Разработана безнапорная высотная схема водоочистной станции и её

компоновка.

5. Проведён подбор осветлителей и расчётным методом определены их размеры

6. Проведены выбор типа фильтров и определены их размеры

7. Определены технологические параметры водоочистной станции.

Список литературы.

1. Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды.

СниП 2.04.02 – 84 - М.; Центральный институт типового проектирования,

1989;

2. Серебряков Н.Б. Проектирование водопроводных сооружений - М.;

Стройиздат, 1984;

3. Карюхина Т.А., Чуранова И.Н. Контроль качества воды, Учебник, -М.;

Стройиздат, 1986;

4. Фрог Б.И., Левченко А.П. Водоподготовка. – М.; изд. МГУ, 1996

5. Яковлев С.В. и др. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник, - М.;

Стройиздат,1996;

6. СниП 2.04.02 – 84 Водоснабжение, наружные сети и сооружения. – М.;

Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000;

7. Сан ПиН 2.1.4.559 – 96 Питьевая вода. – М.; инф.изд Центр

Госкомсанэпиднадзора России, 1996;

8. Николадзе Г.И., Солов М.А. Водоснабжение. – М.; Стройиздат, 1995;

9. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. – М.; Высш. шк.,1987;

10. Оводов В.С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. – М.;

Колос, 1984;

11. Смягин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное

проектирование. – М.; Агропромиздат, 1990;

12. Карамбиров Н.А. Сельскохозяйственное водоснабжение. – М.;

Анропромиздат, 1996;

13. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. Киев;

Высш. шк., 1981;

14. Расчет проектирования систем водохозяйственного. – М.; Колос, 1995;

15. Клячко В.А., Апельнин И.Э. Очистка природных вод. Изд. лит. По

строительству. – М.; 1979.

Страницы: 1, 2, 3