Осветление и обесцвечивание воды. Общие указания

9.9 Воды источников водоснабжения подразделяются:

в зависимости от расчетной максимальной мутности (ориентировочно количество взвешенных веществ) на:

маломутные - до 50 мг/л;

средней мутности - св. 50 до 250 мг/л;

мутные - св. 250 до 1500 мг/л;

высокомутные - св. 1500 мг/л;

в зависимости от расчетного максимального содержания гумусовых веществ, обусловливающих цветность воды, на:

малоцветные - до 35°;

средней цветности - св. 35 до 120°;

высокой цветности - св. 120°.

Расчетные максимальные значения мутности и цветности для проектирования сооружений станций водоподготовки следует определять по данным анализов воды за период не менее, чем за последние три года до выбора источника водоснабжения.

9.10 При выборе сооружений для осветления и обесцвечивания воды рекомендуется руководствоваться требованиям по 9.2 и 9.3, а для предварительного выбора - данными таблицы 10.

Таблица 10 - Технологические характеристики основных сооружений водоподготовки

Основные сооружения	Условия применения	Производительность станции, м3/сут
Мутность, мг/л	Цветность, °
исходная вода	очищенная вода	исходная вода	очищенная вода
Обработка воды с применением коагулянтов и флокулянтов
1 Скорые фильтры (одноступенчатое фильтрование): а) напорные	До 30	До 1,5	До 50	До 20	До 5000
б) открытые	До 20	До 1,5	До 50	До 20	До 50000
2 Вертикальные отстойники - скорые фильтры	До 1500	До 1,5	До 120	До 20	До 5000
3 Горизонтальные отстойники - скорые фильтры	До 1500	До 1,5	До 120	До 20	Св. 30000
4 Контактные префильтры - скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование)	До 300	До 1,5	До 120	До 20	Любая
5 Осветлители со взвешенным осадком - скорые фильтры	Не менее 50 до 1500	До 1,5	До 120	До 20	Св. 5000
6 Две ступени отстойников - скорые фильтры	Более 1500	До 1,5	До 120	До 20	Любая
7 Контактные осветлители	До 70	До 1,5	До 70	До 20	Любая
8 Горизонтальные отстойники и осветлители со взвешенным осадком для частичного осветления воды	До 1500	8 - 15	До 120	До 40	Любая
9 Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды	До 80	До 10	До 120	До 30	Любая
10 Радиальные отстойники для предварительного осветления высокомутных вод	Св. 1500	До 250	До 120	До 20	Любая
11 Трубчатый отстойник и напорный фильтр заводского изготовления	До 1000	До 1,5	До 120	До 20	До 800
12 Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды	До 150	30 - 50 % исходной	До 120	Такая же, как исходная	Любая
13 Радиальные отстойники для частичного осветления воды	Более 1500	30 - 50 % исходной	До 120	То же	»
14 Медленные фильтры с механической или гидравлической регенерацией песка	До 1500	1,5	До 50	До 20	Любая
Примечания 1 Мутность указана суммарная, включая образующуюся от введения реагентов. 2 На водозаборных сооружениях или на станции водоподготовки необходимо предусматривать установку сеток с ячейками 0,5 - 2 мм. При среднемесячном содержании в воде планктона более 1000 кл/мл и продолжительности «цветения» более 1 мес в году в дополнение к сеткам на водозаборе следует предусматривать установку микрофильтров на водозаборе или на станции водоподготовки. 3 При обосновании для обработки воды допускается применять сооружения, не указанные в таблице 10 (плавучие водозаборы-осветлители, гидроциклоны, флотационные установки и др.). Осветлители со взвешенным осадком следует применять при равномерной подаче воды на сооружения или постепенном изменении расхода воды в пределах не более 15 % в 1 ч и колебании температуры воды не более ±1 °С в 1 ч.

Сетчатые барабанные фильтры

9.11 Сетчатые барабанные фильтры следует применять для удаления из воды крупных плавающих и взвешенных примесей (барабанные сетки) и для удаления указанных примесей и планктона (микрофильтры).

Сетчатые барабанные фильтры следует размещать на площадке станций водоподготовки, при обосновании допускается их размещение на водозаборных сооружениях.

Сетчатые барабанные фильтры следует устанавливать до подачи в воду реагентов.

9.12 Количество резервных сетчатых барабанных фильтров следует принимать:

1 - при количестве рабочих агрегатов 1 - 5;

2 - при количестве рабочих агрегатов 6 - 10;

3 - при количестве рабочих агрегатов 11 и более.

9.13 Установку сетчатых барабанных фильтров следует предусматривать в камерах. Допускается размещение в одной камере двух агрегатов, если число рабочих агрегатов свыше 5.

Камеры должны оборудоваться спускными трубами. В подводящем канале камер следует предусматривать переливной трубопровод.

9.14 Промывка сетчатых барабанных фильтров должна осуществляться водой, прошедшей через них.

Расходы воды на собственные нужды следует принимать: для барабанных сеток - 0,5 % и микрофильтров - 1,5 % расчетной производительности.

Реагентное хозяйство

9.15 Марку и вид реагентов, расчетные дозы реагентов следует устанавливать в соответствии с их характеристиками для различных периодов года в зависимости от качества исходной воды и корректировать в период наладки и эксплуатации сооружений. При этом следует учитывать допустимые их остаточные концентрации в обработанной воде.

Дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) при предварительном хлорировании и для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния сооружений следует принимать 3 - 10 мг/л.

Реагенты рекомендуется вводить за 1 - 3 мин до ввода коагулянтов.

9.16 Дозы подщелачивающих реагентов Д_щ, мг/л, необходимых для улучшения процесса хлопьеобразования, следует определять по формуле

0123A10B1DE05946

(5)

где Д_к - максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л;

е_к- эквивалентная масса коагулянта (безводного), принимаемая для Al₂(SO₄)₃ - 57, FeCl₃ - 54, Fe₂(SO₄)₃ - 67 мг/мг-экв.;

К_щ - коэффициент, равный для извести (по СаО) - 28, для соды (по Na₂СО₃) - 53;

Щ₀ - минимальная щелочность воды, мг-экв/л.

Подщелачивающий реагент следует вводить в случае низкого щелочного резерва для ввода коагулянта. Реагенты следует вводить одновременно с вводом коагулянтов.

9.17 Приготовление и дозирование реагентов следует предусматривать в виде растворов или суспензий. Количество дозаторов следует принимать в зависимости от числа точек ввода и производительности дозатора, но не менее двух (один резервный).

Гранулированные и порошкообразные реагенты следует, как правило, принимать в сухом виде.

9.18 Концентрацию раствора коагулянта в растворных баках, считая по чистому и безводному продукту, а также условия по приготовлению их растворов следует принимать по рекомендации производителя.

9.19 Количество растворных баков следует принимать с учетом объема разовой поставки, способов доставки и разгрузки коагулянта, его вида, а также времени его растворения и должно быть не менее трех.

Количество расходных баков должно быть не менее двух.

9.20 Забор раствора коагулянта из растворных и расходных баков следует предусматривать с верхнего уровня.

9.21 Внутренняя поверхность баков должна быть защищена кислотостойкими материалами.

9.22 При применении в качестве коагулянта сухого хлорного железа в верхней части растворного бака следует предусматривать колосниковую решетку. Баки должны размещаться в изолированном помещении (боксе) с вытяжной вентиляцией.

9.23 Для транспортирования раствора коагулянта следует применять кислотостойкие материалы и оборудование.

Конструкции реагентопроводов должны обеспечивать возможность их быстрой прочистки и промывки.

9.24 Для подщелачивания и стабилизации воды следует применять известь. При обосновании допускается применение соды.

9.25 Выбор технологической схемы известкового хозяйства станции водоподготовки следует производить с учетом качества и вида заводского продукта,

потребности в извести, места ее ввода и т.д. В случае применения комовой негашеной извести следует принимать мокрое хранение ее в виде теста.

При расходе извести до 50 кг/сут по СаО допускается применение схемы с использованием известкового раствора, получаемого в сатураторах двойного насыщения.

9.26 Количество баков для известкового молока или раствора следует предусматривать не менее двух. Концентрацию известкового молока в расходных баках следует принимать не более 5 % по СаО.

9.27 Для очистки известкового молока от нерастворимых примесей при стабилизационной обработке воды следует применять вертикальные отстойники или гидроциклоны.

Скорость восходящего потока в вертикальных отстойниках следует принимать 2 мм/с.

Для очистки известкового молока на гидроциклонах необходимо обеспечивать двухкратный его пропуск через гидроциклоны.

9.28 Для непрерывного перемешивания известкового молока следует применять гидравлическое перемешивание (с помощью насосов) или механические мешалки.

При гидравлическом перемешивании восходящая скорость движения молока в баке должна приниматься не менее 5 мм/с. Баки должны иметь конические днища с наклоном 45° и сбросные трубопроводы диаметром не менее 100 мм.

Примечание - Допускается для перемешивания известкового молока применять сжатый воздух при интенсивности подачи 8 - 10 л/(с×м²).

9.29 Диаметры трубопроводов подачи известкового молока должны быть: напорных при подаче очищенного продукта не менее 25 мм, неочищенного - не менее 50 мм, самотечных - не менее 50 мм. Скорость движения в трубопроводах известкового молока должна приниматься не менее 0,8 м/с. Повороты на трубопроводах известкового молока следует предусматривать с радиусом не менее 5d, где d - диаметр трубопровода. Напорные трубопроводы проектируются с уклоном к насосу не менее 0,02, самотечные трубопроводы должны иметь уклон к выпуску не менее 0,03.

При этом следует предусматривать возможность промывки и прочистки трубопроводов.

9.30 Концентрацию раствора соды следует принимать 5 - 8 %. Дозирование раствора соды следует предусматривать согласно 9.17.

Смесительные устройства

9.31 Смесительные устройства должны включать устройства ввода реагентов, обеспечивающие быстрое равномерное распределение реагентов в трубопроводе или канале подачи воды на сооружения водоподготовки, и смесители, обеспечивающие последующее интенсивное смешение реагентов с обрабатываемой водой.

9.32 Смесительные устройства должны обеспечивать последовательный с необходимым разрывом времени ввод реагентов согласно 9.16 с учетом длительности пребывания воды в трубопроводах или каналах между устройствами ввода реагентов.

9.33 Устройства ввода реагентов следует выполнять в виде перфорированных трубчатых распределителей или вставок в трубопровод, создающих местные сопротивления. Распределители реагентов должны быть доступны для прочистки и промывки без прекращения процесса обработки воды. Потерю напора в трубопроводе при установке трубчатого распределителя следует принимать 0,1 - 0,2 м, при установке вставки - 0,2 - 0,3 м.

9.34 Смешение реагентов с водой следует предусматривать в смесителях гидравлического типа (вихревых, перегородчатых). При обосновании допускается применение смесителей механического типа (мешалок).

9.35 Число смесителей (секций) следует принимать не менее двух с возможностью отключения их в периоды интенсивного хлопьеобразования.

Резервные смесители (секции) принимать не следует, но необходимо предусматривать обводной трубопровод в обход смесителей с размещением в нем резервных устройств ввода реагентов согласно 9.33.

9.36 Вихревые смесители следует применять при поступлении на станцию воды с крупнодисперсными взвешенными веществами и при использовании реагентов в виде суспензий или частично осветленных растворов.

Вихревые смесители следует принимать в виде конического или пирамидального вертикального диффузора с углом между наклонными стенками 30 - 45°, высотой верхней части с вертикальными стенками от 1 до 1,5 м, при скорости входа воды в смеситель от 1,2 до 1,5 м/с, скорости восходящего движения воды под водосборным устройством от 30 до 40 мм/с, скорости движения воды в конце водосборного лотка 0,6 м/с.

9.37 Перегородчатые смесители следует принимать в виде каналов с перегородками, обеспечивающими горизонтальное или вертикальное движение воды с поворотами на 180°. Число поворотов следует принимать равным 9 - 10.

9.38 Потерю напора h на одном повороте перегородчатого смесителя следует определять по формуле

h = ζv²/2g,(6)

где ζ- коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый равным 2,9;

v - скорость движения воды в смесителе, принимаемая от 0,7 до 0,5 м/с;

g - ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с².

9.39 Смесители должны оборудоваться переливными и спускными трубами. Следует предусматривать возможность уменьшения числа перегородок для сокращения времени пребывания воды в смесителях в периоды интенсивного хлопьеобразования.

9.40. Скорость движения воды в трубопроводах или каналах от смесителей к камерам хлопьеобразования и осветлителям с взвешенным осадком следует принимать уменьшающейся от 1 до 0,6 м/с. При этом время пребывания воды в них должно быть не более 1,5 мин.

Воздухоотделители

9.41 Воздухоотделители следует предусматривать при применении отстойников с камерами хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка, осветлителей со взвешенным осадком, контактных осветлителей и контактных префильтров, а также в схемах с двухступенчатым фильтрованием.

9.42 Площадь воздухоотделителя следует принимать из расчета скорости движения нисходящего потока воды не более 0,05 м/с и времени пребывания воды в нем не менее 1 мин.

Воздухоотделители допускается предусматривать общими на все виды сооружения или для каждого сооружения отдельно.

В тех случаях, когда конструкция смесителей сможет обеспечить выделение из воды пузырьков воздуха и на пути движения воды от смесителей к сооружениям обогащение воды воздухом исключается, воздухоотделители предусматривать не следует.

Камеры хлопьеобразования

9.43 В отстойниках следует предусматривать встроенные камеры хлопьеобразования гидравлического типа. При обосновании допускается применение камер хлопьеобразования механического типа, особенно при применении механических смесителей.

9.44 В горизонтальных отстойниках гидравлические камеры хлопьеобразования следует предусматривать перегородчатые, вихревые или контактные с зернистой загрузкой и тонкослойными модулями.

9.45 Перегородчатые камеры хлопьеобразования следует принимать с горизонтальным или вертикальным движением воды. Скорость движения воды в коридорах следует принимать 0,2 - 0,3 м/с в начале камеры и 0,05 - 0,1 м/с в конце камеры за счет увеличения ширины коридора.

Время пребывания воды в камере хлопьеобразования следует принимать равным 20 - 30 мин (нижний предел - для мутных вод, верхний - для цветных с низкой температурой зимой). Следует предусматривать возможность снижения времени пребывания в камере.

Ширина коридора должна быть не менее 0,7 м. Число поворотов потока в перегородчатой камере следует принимать равным 8 - 10. Потерю напора в камере следует определять согласно 9.38.

9.46 Вихревые камеры хлопьеобразования следует проектировать с вертикальными или наклонными. Время пребывания воды в камере следует принимать равным 6 - 12 мин (нижний предел - для мутных вод, верхний предел - для цветных вод).

Отвод воды из камер хлопьеобразования в отстойники следует предусматривать при скорости движения воды в сборных лотках, трубах и отверстиях не более 0,1 м/с для мутных вод и 0,05 м/с для цветных вод. На входе воды в отстойник следует предусматривать подвесную перегородку, погруженную на ¹/₄ высоты отстойника. Скорость движения воды между стенкой и перегородкой должна быть не более 0,03 м/с.

Потерю напора в камере следует определять согласно 9.38.

Таблица 11 - Зависимость скорости выпадения взвеси, задерживаемой отстойниками

Характеристика обрабатываемой воды и способ обработки	Скорость выпадения взвеси u0,задерживаемой отстойниками, мм/с
Маломутные цветные воды, обрабатываемые коагулянтом	0,35 - 0,45
Воды средней мутности, обрабатываемые коагулянтом	0,45 - 0,5
Мутные воды, обрабатываемые коагулянтом	0,5 - 0,6
Мутные воды, обрабатываемые флокулянтом	0,2 - 0,3
Мутные воды, не обрабатываемые коагулянтом	0,08 - 0,15
Примечания 1 В случае применения флокулянтов при коагулировании воды скорости выпадения взвеси следует увеличивать на 15 - 20 %. 2 Нижние пределы u0указаны для хозяйственно-питьевых водопроводов.

9.47 При количестве встроенных в отстойники камер хлопьеобразования менее шести следует предусматривать одну резервную (9.49, 9.54).

9.48 В вертикальных отстойниках следует предусматривать контактные тонкослойные и тонкослойно-эжекционные камеры хлопьеобразования, располагаемые в центре отстойника.

Вертикальные отстойники

9.49 Площадь зоны осаждения F_в.о, определяется для вертикального отстойника без установки в нем тонкослойных блоков исходя из скорости выпадения взвеси, задерживаемой отстойниками (см. таблицу 11) для двух периодов:

1 - минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;

2 - наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

Расчетная площадь зоны осаждения должна соответствовать наибольшему значению

F_в.о = β_oбq/3,6v_pN_p, (7)

где q - расчетный расход для периодов максимального и минимального суточного водопотребления, м³/ч;

v_p - расчетная скорость восходящего потока, мм/с, принимается, при отсутствии данных технологических изысканий, не более указанных в таблице 15 величин скоростей выпадения взвеси;

N_p - количество рабочих отстойников;

β_об - коэффициент, учитывающий объемное использование отстойника, величина которого принимается 1,3 - 1,5 (нижний предел - при отношении диаметра к высоте отстойника - 1, верхний - при отношении диаметра к высоте - 1,5).

При количестве отстойников менее шести следует предусматривать один резервный.

9.50 При установке в зоне осаждения тонкослойных блоков площадь зоны осаждения определяется исходя из удельных нагрузок, отнесенных к площади зеркала воды, занятой тонкослойными блоками: для маломутных и цветных вод, обработанных коагулянтом, 3 - 3,5 м³/(ч×м²); для средней мутности 3,6 - 4,5 м³/(ч×м²); для мутных вод 4,6 - 5,5 м³/(ч×м²).

9.51 Зона накопления и уплотнения осадка вертикальных отстойников должна предусматриваться с наклонными стенками. Угол между наклонными стенками следует принимать 70 - 80°.

Сброс осадка следует предусматривать без выключения отстойника. Период работы между сбросами осадка должен быть не менее 6 ч.

9.52 Сбор осветленной воды в вертикальных отстойниках следует предусматривать периферийными и радиальными желобами с отверстиями или с треугольными вырезами.

Горизонтальные отстойники

9.53 Горизонтальные отстойники следует проектировать с рассредоточенным по площади сбором воды. Расчет отстойников следует производить для двух периодов согласно 9.49.

Площадь горизонтальных отстойников в плане F_г.о, м², следует определять исходя из скорости выпадения взвеси, задерживаемой отстойниками (см. таблицу 11).

При установке в зоне осаждения тонкослойных блоков площадь отстойника следует определять согласно 9.50. Блоки следует предусматривать на всей длине отстойника.

9.54 Длину отстойников L, м, следует определять исходя из скорости выпадения взвеси с учетом следующих параметров:

средняя высота зоны осаждения, м, принимаемая равной 3 - 3,5 м в зависимости от высотной схемы станции;

расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимаемая равной 6 - 8, 7 - 10 и 9 - 12 мм/с соответственно для вод маломутных, средней мутности и мутных.

Отстойник должен быть разделен продольными перегородками на самостоятельно действующие коридоры шириной не более 6 м.

При количестве коридоров менее шести следует предусматривать один резервный.

9.55 Горизонтальные отстойники следует проектировать с механическим или гидравлическим удалением осадка (без выключения подачи воды в отстойник) или предусматривать в них гидравлическую систему смыва осадка с периодическим отключением подачи воды в отстойник в случае осветления мутных вод с образованием малоподвижных осадков.

9.56 Для отстойников с механизированным удалением осадка скребковыми механизмами объем зоны накопления и уплотнения осадка следует определять в зависимости от размеров скребков, сгребающих осадок в приямок.

При гидравлическом удалении или напорном смыве осадка объем зоны накопления и уплотнения осадка определяется исходя из продолжительности работы отстойника между чистками не менее 12 ч.

Среднюю концентрацию уплотненного осадка следует определять по таблице 12.

Таблица 12 - Средняя концентрация уплотненного осадка

Мутность исходной воды, мг/л	Применяемые реагенты	Средняя по высоте осадочной части отстойника концентрация твердой фазы в осадке, г/м3, при интервалах между сбросами осадка, ч
		24 и более
До 50	Коагулянт
Св. 50 до 100	Коагулянт
Св. 100 до 400	Коагулянт
Св. 400 до 1000	Коагулянт
Св. 1000 до 1500	Коагулянт
Св. 1500	Флокулянт
Св. 1500	Без реагентов
Примечание - При обработке исходной воды коагулянтами совместно с флокулянтами среднюю концентрацию твердой фазы в осадке следует принимать на 25 % больше для маломутных цветных вод и на 15 % - для вод средней мутности.

9.57 Для гидравлического удаления осадка следует предусматривать сборную систему из перфорированных труб, обеспечивающую удаление его в течение 20 - 30 мин.

9.58 Напорные гидравлические системы смыва осадка, включающие телескопические дырчатые трубы с насадками, насосную установку, резервуар промывной воды и емкости для сбора и уплотнения осадка перед подачей его на сооружения обезвоживания, следует проектировать для удаления из отстойников тяжелых, трудноудаляющихся осадков, образующихся при осветлении мутных и высокомутных вод.

9.59 Высоту отстойников следует определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом величины превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

9.60 Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, следует определять с учетом коэффициента разбавления, принимаемого:

1,5 - при гидравлическом удалении осадка;

1,2 - при механическом удалении осадка;

2 - 3 - при напорном смыве осадка.

При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойника следует принимать не менее 0,005.

9.61 Сбор осветленной воды следует предусматривать системой горизонтально расположенных дырчатых труб или желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцевой стенки, или на всю длину отстойника при оснащении его тонкослойными блоками.

Скорость движения осветленной воды в конце желобов и труб следует принимать 0,6 - 0,8 м/с, в отверстиях - 1 м/с.

Верх желоба с затопленными отверстиями должен быть на 10 см выше максимального уровня воды в отстойнике, заглубление трубы под уровень воды необходимо определять гидравлическим расчетом.

Отверстия в желобе следует располагать на 5 - 8 см выше дна желоба, в трубах - горизонтально по оси. Диаметр отверстий должен быть не менее 25 мм.

Излив воды из желобов и труб в сборный карман должен быть свободным (незатопленным).

Расстояние между осями желобов или труб должно быть не менее 3 м.