Коагулирование и отстаивание воды

Для укрупнения мелкодисперсных и колохидных частиц с целью увеличения скорости их осаждения и способности задерживаться пористыми фильтрующими материалами применяют коагулиро­вание.

Коллоидные частицы, обладая электрическим зарядом, взаимно отталкиваются, что препятствует их укрупнению. Для устранения этого препятствия в обрабатываемую воду, содержащую обычно от­рицательно заряженные коллоидные частицы, вводят коагулянты, образующие положительно заряженные коллоиды. Взаимодействие тех и других коллоидных частиц приводит к нейтрализации их за­рядов и образованию более крупных частиц в виде хлопьев. В ка­честве коагулянтов чаще всего применяют сернокислый алюминий (сернокислый глинозем), сернокислое железо закисное (железный купорос), сернокислое железо окисное, хлорное железо.

В результате гидролиза этих солей образуются гидраты окисей алюминия или железа, представляющие собой обычно положительно заряженные коллоиды. Образующиеся при гидролизе водородные ионы связываются присутствующими в воде бикарбонатными иона­ми. Если содержащихся в воде бикарбонатных ионов недостаточно, то для связывания выделяющихся при коагуляции ионов водорода к воде добавляют известь, соду или едкий натр. Доза коагулянта за-ппсит от мутности и цветности воды и для природных вод обычно со­ставляет примерно 20—50 мг/л.

Реагентное хозяйство. Наибольшее распространение имеет мокрый способ дозирования реагентов. При этом способе комья коа-i улянта загружают в растворный бак 1 с водой (рис. II.47), откуда после растворения коагулянт поступает в расходные баки 2, в ко­торых приготовляется раствор определенной концентрации. Этот раствор направляется в дозировочный бачок 3, а из него подается и обрабатываемую волу. Обычно устанавливают два растворных бака, работающих попеременно.

Для ускорения процесса растворения коагулянта в растворный бак подают сжатый воздух пли пар или же применяют механичес­кие мешалки.

Для ускорения процесса коагуляции в воду вводят флокулян-ты — полиакриламид или активную кремнекислоту.

Смесители. Для равномерного перемешивания коагулянта со всей массой воды служат смесители. Наибольшее распространение по­лучили перегородчатые, дырчатые и вихревые смесители.

Перегородчатый смеситель — это лоток с тремя вертикальными поперечными перегородками, имеющими попере­менно центральные и боковые проходы. Перемешивание коагулянта с водой происходит в результате интенсивных завихрений потока.

В дырчатом смесителе перемешивание осуществля­ется под воздействием завихрений, образующихся при проходе воды через отверстия в поперечных перегородках.

В вертикальном (вихревом) смесителе пе­ремешивание осуществляется вследствие турбулизации вертикаль­ного потока. Смеситель может быть квадратного или круглого се­чения в плане с пирамидальной или конической нижней частью

Рис. II.47. Устройство для при­готовления раствора реагентов

Рис. II.48. Перегородча­тая камера хлопьеобра-зования

Допускается смешивать реагенты с водой в трубопроводах и на­сосах, подающих воду на очистные сооружения.

Камеры хлопьеобразования. В этих камерах происходит обра­зование хлопьев в процессе плавного перемешивания обрабаты­ваемой воды с раствором коагулянта. Вода в камере в течение 10— 40 мин постепенно перемещается от места впуска до выпуска. Ско­рость движения воды в камере должна быть такой, чтобы хлопья в ней не выпадали и не разбивались. Камеры хлопьеобразования бывают перегородчатые, лопастные, вихревые и др.

Перегородчатая камера (рис. II.48) представляет собой железобетонный резервуар, разделенный продольными пере­городками на коридоры. Вода проходит по этим коридорам со ско­ростью 0,2—0,3 м/с. Число рабочих коридоров может меняться в зависимости от мутности воды.

Лопастные камеры хлопьеобразования могут быть с вертикальным и горизонтальным расположением вала мешалок. В одной камере располагаются две или несколько мешалок. Каждая мешалка имеет от двух до шести лопастей. Вода в камерах находит­ся в течение 20—30 мин, двигаясь со скоростью 0,2—0,5 м/с.

Вихревая камера хлопьеобразования представляет собой расширяющийся кверху конический или пирамидальный ре­зервуар, в который вода поступает снизу. В результате движения воды с уменьшающейся скоро­стью боковые слои воды подса­сываются в основной поток, что способствует хорошему ее пере­мешиванию.

Отстойники. Процесс отстаи­вания основан на том, что при малых скоростях движения воды взвешенные в ней частицы под действием силы тяжести осаждаются на дно. Скорость осаждения частиц зависит от их размеров, формы, удельного веса и температуры воды.

Источники водоснабжения характеризуются различным содер­жанием в воде взвешенных частиц, т. е. имеют разную мутность. В спязи с этим продолжительность отстаивания воды будет различ­ной.

Осветляемая вода может двигаться в отстойнике в горизонталь­ном, вертикальном или радиальном направлении. В зависимости от направления потока различают отстойники горизонтальные, вер­тикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники применяют на очистных станциях производительностью более 30 000 м³/сут.

Рис. 11.49. Горизонтальный отстойник

В горизонтальном отстойнике (рис. 11.49), представляющем со­бой прямоугольный резервуар, вода поступает с торца и движется вдоль длинной стороны резервуара.

Относительно равномерное движение воды по всему поперечно­му сечению отстойника достигается устройством дырчатых перего­родок, водосливов, распределительных и сборных желобов.

Для равномерного отвода воды из отстойника на расстоянии 1—■ 2 м перед задней торцовой стенкой устанавливают дырчатую пере­городку. Нижнюю часть перегородки на 0,3—0,5 м выше зоны на­копления и уплотнения осадка делают сплошной (без отверстий).

Глубина зоны осаждения принимается равной 2,5—3,5 м, а ши­рина секции отстойника — не более 6 м.

Днище горизонтальных отстойников имеет уклон к приямку для осадка, расположенному в начале отстойника. Осадок, накапливающийся в отстойнике, периодически удаляют механизированным или гидравлическим способом.

При горизонтальных отстойниках следует предусматривать ка­меры хлопьеобразования перегородчатого или вертикального типа со слоем взвешенного осадка или без него.

В последние годы находят распространение горизонтальные от­стойники с рассредоточенным по площади сбором воды через затоп­ленные отверстия.

Вертикальные отстойники, устраиваемые на малых очистных станциях производительностью до 3000 м³/сут, представляют собой круглый или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным днищем с углом наклона стенок 50—70°. Вода поступает по трубопроводу в центральную трубу, опускается в нижнюю часть отстойника, затем поднимается в его рабочей части и переливается через водослив в круговой лоток. Иногда вместо центральной трубы устраивают камеру хлопьеобра­зования водоворотного типа (рис. 11.50). В эту камеру вода посту­пает через сопла, из которых она выходит по касательной, создавая вращательное движение в камере. В нижней части камеры устанав­ливают решетки из щитов для гашения вращательного движения воды.

Рис. II.50. Вертикальный от­стойник

Осветление происходит при условии, что скорость восходящего потока воды меньше скорости осаждения взвешенных частиц. Тогда эти частицы выпадают на дно. Осадок периодически удаляется са­мотеком по иловой трубе без прекращения работы отстойника.

Скорость восходящего потока воды v принимают в пределах 0,5— 0,75 мм/с. Диаметр отстойника не должен превышать 10 м, а отно­шение диаметра вертикального остойника к высоте зоны осаждения должно быть не больше 1,5. Если диаметр отстойника превышает 4 м, то кроме кругового лотка устраивают радиальные желоба.

Число отстойников на очистной станции должно быть не менее Двух.

Площадь поперечного сечения вертикального отстойника сла­гается из площади зоны осаждения и площади камеры хлопьеоб­разования.

Площадь камеры хлопьеобразования определяется из расчета пребывания воды в ней в течение 15—20 мин. Высота камеры назна­чается в пределах 3,5—4,5 м.

Радиальные отстойники применяют преимуще­ственно в промышленных системах водоснабжения на очистных станциях большой производительности при высоком содержании в воде взвешенных частиц. В этих отстойниках вода подается в центр, а затем движется в радиальном направлении и сливает­ся в периферийный сборный желоб, из которого отводится по трубе. Как и в отстойниках других типов осветление здесь происходит вследствие создания малых скоростей движения, при которых взвешенные частицы выпадают на дно.

Радиальные отстойники имеют диаметр 20—60 м, глубину 3— 5 м в центре и 1,5—3 м на периферии.

Преимущество этих отстойников состоит в том, что их конструк­ция позволяет осуществлять постоянное удаление осадка механи­зированным способом без прекращения работы отстойников.

Осветлители. Условия осветления воды значительно улуч­шаются при пропуске ее через слой взвешенного осадка. Частицы взвешенного осадка способствуют большему укрупнению хлопьев коагулянта. Крупные хлопья могут задержать больше взвешенных частиц, содержащихся в осветляемой воде.

На этом приципе работают сооружения, называемые осветлите­лями со взвешенным осадком.

Осветлители при равных объемах имеют более высокую произ­водительность, чем отстойники, и требуют меньшего расхода коа­гулянта.

Для удаления воздуха, пузырьки которого могут взмучивать взвешенный оса­док в осветлителе, воду пред­варительно направляют в воздухоотделитель.

Рис. II.51. Осветлитель коридорного типа

Осветлитель коридорного типа (рис. II.51) представ­ляет собой прямоугольный резервуар. Коагулированная вода поступает в осветлитель по трубе 9 и через дырчатые трубы / распределяется в нижней (рабочей) части 2 осветлителя. Скорость движения воды в рабочей части должна быть такой, чтобы хлопья коагулянта на­ходились во взвешенном состоянии. Этот взвешенный слой способ­ствует задержанию взвешенных частиц. Степень осветления воды при этом значительно больше, чем в обычном отстойнике. Выше ра­бочей части находится защитная зона 3, где взвешенного слоя нет. Осветленная вода отводится по лоткам 4 и трубе 10 для последую­щей обработки. Избыточное количество осадка подсасывается тру­бой 5 через окна 6 в осадкоуплотнитель 7, откуда уплотненный оса­док периодически или непрерывно сбрасывается в канализацию по трубам 8.

Скорость восходящего потока в рабочей части осветлителя при­нимают в пределах 1 —1,2 мм/с.

Высота слоя взвешенного осадка составляет 2—2,5 м, а высота зоны осветления 1,5—2 м. Время уплотнения осадка в осадкоуплотнителе от 3 до 12 ч.

ФИЛЬТРОВАНИЕ ВОДЫ

Обычно после осветления воды в отстойниках или осветлителях ее фильтруют. Для фильтрования воду пропускают через слой мел­козернистого фильтрующего материала, задерживающего содер­жащиеся в ней частицы мелкой взвеси. В качестве фильтрующего материала применяют кварцевый песок, гравий, дробленый антра­цит и другие материалы.

Различают скорые, сверхскоростные и медленные фильтры. Ско­рые фильтры применяют при коагулировании воды, медленные — при обработке воды без коагулирования, сверхскоростные могут работать с коагулированием воды и без него.

Фильтры бывают о т к р ы т ы е (безнапорные) и напорные (закрытые). Скорые фильтры чаще всего бывают открытые, сверх­скоростные всегда напорные, медленные всегда открытые. Движе­ние воды через безнапорные, или самотечные фильтры, заполненные до определенной отметки фильтрующей загрузкой, происходит под напором, создаваемым разностью отметок уровней воды в фильтре и на выходе из него. Движение воды через слой фильтрующей за­грузки напорных фильтров происходит под напором, создаваемым насосами.

Скорые фильтры. Скорый фильтр представляет собой загружен­ный фильтрующим материалом резервуар, снабженный устройст­вами для подачи воды, сбора профильтрованной воды и промывки загрузки.

Необходимость в промывке загрузки объясняется тем, что в про­цессе работы фильтр постепенно засоряется и его гидравлическое сопротивление увеличивается. Промывку производят чистой водой в направлении снизу вверх. Частота промывки фильтра зависит от качества сырой воды и обычно не превышает 1—2 раз в сутки.

По конструкции различают открытые скорые фильтры однопоточные сдвижением воды только сверху вниз и двухпоточные — С одновременным движением воды сверху вниз и снизу вверх. Однопоточные фильтры могут иметь загрузку из однородного фильтру­ющего материала или из различных материалов — двух- или мно­гослойные фильтры.

Выбор той или иной системы фильтров определяется технологи­ческими и технико-экономическими показателями.

Рис. II.52. Однопоточный открытый скорый фильтр

В однопоточных открытых скорых фильтрах (рис. II.52) коагулированная и осветленная вода подается по трубопроводу 3 в кар­ман 2. Проходя фильтрующую загрузку 10 и поддерживающий гра-виЙНЫЙ слой 9, вода через дырчатое днище 5 поступает в дренаж #, откуда по трубопроводу 6 направляется в резервуар чистой во­ды. Труба 7 служит для опорожнения фильтра на время его ремонта. 11ромывная вода при промывке подается по трубопроводу 6, про­ходит поддерживающий гравийный слой 9 и фильтрующую за­грузку 10 и сбрасывается в промывные желоба /. Затем загрязнен­ная промывная вода по трубопроводу 4 направляется в водосток.

Толщина фильтрующей загрузки зависит от крупности слагаю­щих ее зерен песка и принимается в пределах 0,7—2 м. При этом расчетные скорости фильтрования при нормальном режиме состав­ляют 5,5—10 м/ч.

В последние годы стали применять двухслойные фильтры, за­гружаемые сверху на высоту 400—500 мм дробленым антрацитом, а ниже на высоту 600—700 мм кварцевым песком. Такие фильтры обладают большей грязеемкостью, чем фильтры, загруженные толь­ко песком. Производительность двухслойного фильтра почти в 2 раза больше производительности однослойного.

11оддерживающий гравийный слой устраивают высотой 650мм из чагпщ крупностью от 2 до 40 мм. Крупность загрузки увеличивается сверху вниз. Гравийный слой служит для предотвращения вымывания фильтрующего материала.

Назначение дренажа — равномерное отведение профильтрован­ной воды. Различают дренажи большого и малого сопротивления. Последние в настоящее время почти не применяются. Дренажи боль­шого сопротивления бывают трубчатые и колпачковые. В последнее время широкое распространение получили также щелевые дренажи.

Они позволяют отказаться от гравийного поддерживающего слоя и тем самым уменьшить высоту фильтра.

Промывку фильтров прово­дят со скоростью, в 7—10 раз большей скорости фильтрова­ния. Продолжительность про­мывки 5—8 мин.

Рис. II.53. Двухпоточный открытый скорый фильтр

В двухпоточных открытых скорых фильтрах (рис, II.53) основная масса воды проходит через фильтрующий материал снизу вверх, а часть воды, поступающей по трубе 3, карману 2 и же­лобу 1, фильтруется сверху вниз. Профильтровавшаяся вода отво­дится трубчатым дренажем 5, устраиваемым из щелевых асбесто-цементных или винипластовых труб.

Дренажная система располагается в толще фильтрующего слоя на расстоянии 500—600 мм от поверхности загрузки.

Промывная вода подается в дренаж 5для взрыхления верхнего слоя песка. Интенсивность подачи воды 6—8 л/ (с • м²). Затем про­мывная вода подается в распределительную систему 6 для промыв­ки всего слоя загрузки. Интенсивность подачи воды 10—15 л/ (с-м²). Загрязненная вода через желоб 1, карман 2 и трубу 4 сбрасывается в водосток.

Скорость фильтрования в двухпоточных фильтрах 12 м/ч.

Крупнозернистые скорые фильтры применяют для частичного осветления воды, используемой для технических целей на промыш­ленных предприятиях. Эти фильтры бывают напорные и открытые. Для загрузки фильтров чаще всего применяю! кварцевый песок крупностью 1—2,5 мм. Высота слоя загрузки 1,5—3 м. Скорость фильтрования 10—15 м/ч. Промывку крупнозернистых фильтров производят водой и воздухом в такой последовательности: 1) взрых­ление фильтрующей загрузки водой; 2) водовоздушная промывка; 3) отмывка водой. Интенсивность промывки водой 6—8 л/ (с • м²), воздухом — 15—25 л/ (с* м²).

Сверхскоростные фильтры по конструкции бывают вертикальные и горизонтальные. Поддерживающий гравийный слой в этих фильтрах не устраивают. В нижней части фильтра располагают трубы для промывки и продувки его воздухом. Наибольшее распростране­ние получили вертикальные фильтры. Скорости фильтрования в таких фильтрах 25—100 м/ч. Применяют их для частичного освет­ления воды. Работа фильтров, регулирование скорости фильтрова­ния и промывка фильтров автоматизированы. Для очистных стан­ций большой производительности применяют горизонтальные фильт­ры, имеющие большую площадь фильтрования по сравнению с вер­тикальными. Потери напора в фильтрах достигают 10 м.

Медленные фильтры. Медленные фильтры применяют на очист­ных станциях малой производительности. По способу регенерации загрузки эти фильтры бывают двух типов; 1) с удалением загряз­ненного слоя, 2) с отмывкой загрязненного слоя непосредственно в фильтре путем механического рыхления слоя и гидравлического удаления загрязнений. Высоту слоя загрузки песка крупностью 0,3—2 мм принимают равной 850 мм и гравия крупностью 2— 40 мм — равной 450 мм. При регенерации с отмывкой загрузки не­посредственно в фильтре ширина секции фильтров должна быть не более 6 м, длина — не более 60 м. Слой воды над поверхностью за­грузки рарен 1,5 м. Скорость фильтрования для медленных филь­тров составляет 0,1—0,2 м/ч.

Контактные осветлители представляют собой сооружения ком­бинированного типа. В них совмещаются процессы хлопьеобразо-вания, отстаивания и фильтрования. Это позволяет значительно уменьшить объем сооружений. Принцип работы контактного освет­лителя состоит в том, что при фильтровании воды через слой зер­нистой загрузки на поверхности слагающих ее зерен сорбируются взвешенные и коллоидные частицы.

Движение воды в контактных осветлителях происходит снизу вверх. Скорость фильтрования 4—5 м/ч. Для загрузки осветлите­лей применяют гравий и кварцевый песок. Гравийный поддержи­вающий слой имеет крупность зерен 2—32 мм и высоту 350—500 мм. Высота фильтрующего слоя песка 2000—2300 мм при эквивалентном диаметре зерен 0,7—2 мм.

Загрузку промывают восходящим потоком воды и воздуха. Для равномерного распределения воды и воздуха применяют трубча­тую распределительную систему большого сопротивления с под­держивающим гравийным слоем или без него. Режим водовоздуш-ной промывки назначают следующий: 1) продувка 1 —1,5 мин; 2) совместная промывка водой и воздухом в течение 6—7 мин с интен­сивностью подачи воды 2—3 л/ (с • м²); 3) последующая промывка водой с интенсивностью 6—7 л/ (с • м²) в течение 4—6 мин.

Контактные осветлители могут работать с постоянной скоростью фильтрования в период рабочего цикла и с переменной скоростью, убывающей к концу Цикла.

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ

Вода поверхностных источников, как правило, содержит болез­нетворные бактерии. В результате отстаивания и фильтрования из воды удаляется до 95% бактерий. Для уничтожения оставшихся бактерий воду обеззараживают. С этой целью используют жидкий хлор, гипохлорит натрия, растворы гипохлоритов, полученные электролитическим путем, озон, двуокись хлора и бактерицидное облучение. Воду в хозяйственно-питьевых водопроводах, питаю­щихся из подземных источников, обеззараживают в случае воз­можного попадания в эти источники болезнетворных бактерий.

Хлорирование. Наиболее распространенным методом обеззара­живания является хлорирование. Для хлорирования используют хлорную известь или газообразный хлор.

Хлорную известь применяют при малых расходах воды. При введении в воду хлорная известь распадается на гипохлорит каль­ция и хлористый кальций. Гипохлорит кальция реагирует с угле­кислотой или бикарбонатами кальция, находящимися в воде, об­разуя хлорноватистую кислоту, которая легко распадается с об­разованием атомарного кислорода, оказывающего бактерицидное действие. При введении в воду газообразного хлора образуются хлорноватистая и соляная кислоты. Хлорноватистая кислота рас­падается с выделением атомарного кислорода. Необходимый эффект хлорирования достигается в результате хорошего перемешивания и 30-минутного контакта хлора с водой. Такой контакт происходит в контактном резервуаре или в трубопроводе, подающем воду потре­бителям.

Вода, поступающая к потребителям, должна содержать в I л 0,3—0,5 мг хлора (так называемый остаточный хлор), что свиде­тельствует о достаточности введенной дозы хлора для полного обез­зараживания воды. На 1 л фильтрованной воды вводят 2—3 мг хло­ра, а на 1 л нефильтрованной речной воды — до 6 мг хлора.

Обычно применяют двойное хлорирование, добавляя хлор перед отстаиванием и после фильтрования.

Для дозирования хлора служат хлораторы. По принципу рабо­ты их делят на вакуумные и напорные. Напорные хлораторы имеют тот недостаток, что в них газообразный хлор находится под дав­лением выше атмосферного и поэтому возможны утечки газа, кото­рый очень ядовит. Вакуумные хлораторы не имеют этого недостатка.

Хлор доставляют на станцию в сжиженном виде в баллонах. Из этих баллонов хлор переливают в промежуточный баллон, где он переходит в газообразное состояние. Газ поступает в хлоратор. Здесь он растворяется в водопроводной воде, образуя хлорную во­ду, которая вводится в трубопровод, транспортирующий воду, предназначенную для хлорирования.

При повышении дозы хлора в воде остается неприятный запах. Такую воду необходимо дехлорировать. Для предотвращения об­разования хлорфенольного запаха на станциях в воду подают газо­образный аммиак.

Для приготовления гипохлорита натрия электролитическим спо­собом непосредственно на очистных сооружениях служат электро­лизеры с графитовыми пластинчатыми или засыпными магнетито-выми электродами. Электролизеры должны располагаться в изо­лированном помещении.

Озонирование. Сущность процесса обеззараживания воды озоном заключается в окислении бактерий атомарным кислородом, обра­зующимся при распаде озона. Озон одновременно уменьшает цвет­ность, запахи и привкусы воды.

Для обеззараживания 1 л воды подземных источников требуется 0,75—-1 мг озона, а" 1 л фильтрованной воды поверхностных источ­ников 1—3 мг озона

Озон в виде озоно-воздушной смеси получают в электрических озонаторах из кислорода воздуха. В состав озонаторной установки входят сооружения для синтеза озона и для смешения озона с во­дой. Подготовка воздуха для синтеза состоит в задержании взве­шенных частиц на фильтре, осушке воздуха в адсорберах с силика-гелем или алюмогелем. Подготовленный воздух направляется в озонаторы.

Перемешивание полученной озоно-воздушной смеси с водой производится барботированием в колоннах, резервуарах- Приме­няют для этого также эжекторы-смесители и механические ме­шалки.

Бактерицидное облучение. Этот метод обеззараживания воды осуществляется с использованием ультрафиолетовых лучей, обла­дающих бактерицидными свойствами. Применяют его для обезза­раживания небольших расходов воды подземных источников, а так­же фильтрованной воды поверхностных источников. В качестве ис­точников излучения служат ртутно-кварцевые лампы высокого или низкого давления.

Эффект обеззараживания зависит от продолжительности и ин­тенсивности излучения. Различают напорные бактерицидные уста­новки, располагаемые на напорных или всасывающих трубопрово­дах, и безнапорные, устанавливаемые на горизонтальных трубопро­водах или в специальных каналах.

Обеззараживание ультрафиолетовыми лучами не применяется для вод высокой мутности.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ВОДЫ

В зависимости от свойств воды источника водоснабжения или от требований, предъявляемых потребителями к качеству воды, может потребоваться специальная ее обработка — умягчение, обезжелезивание, стабилизация, обессоливание, охлаждение и т. п.

Умягчение воды, предназначенной для хозяйственно-питьевых целей, обычно не производят. Однако оно необходимо для некоторых технологических процессов на промышленных предприятиях. Так, для отдельных производств текстильной, химической и пище­вой отраслей промышленности требуется вода с жесткостью не бо­лее 1 мг-экв/л. Питательная вода для котлов среднего и высокого давления должна иметь жесткость не более 0,3 мг-экв/л.

Рис. 11.54. Установка для умягчения воды известково-содовым методом/—3 — растворные бачки; 4—6 — дозирую­щие бачки; 7 — смеситель; 8 — камера хлопъеобразования; 9 — воздухоотдели­тель; 10 — осветлитель; /; — фильтр; 12 — резервуар; 13 — насос

Рис. 11.55. Установка для Na- катионирования

Различают методы реагентного и катионитового умягчения во­ды, а также комбинированные методы.

Из методов реагентного умягчения наиболее распространен известково-содовый, при котором в воду добавляют из­весть для снятия временной (карбонатной) жесткости и кальцини­рованную соду для удаления постоянной (некарбонатной) жесткости. При введении в воду указанных реагентов образуются нерастворимые соединения, выпадающие в осадок, или соединения, сохра­няющиеся в воде, но не обладающие свойствами солей жесткости.

После умягчения воду осветляют в отстойниках или осветлите­лях. Иногда для ускорения процесса осветления производят коагу­лирование воды, железным купоросом.

На рис. П. 54 приведена схема установки для умягчения воды известково-содовым методом.

При известково-содовом умягчении воды обычно применяют ка­меры хлопьеобразования вихревого типа.

Метод катионитового умягчения основывается на способности катионитов обменивать катионы натрия или водоро­да на катионы солей жесткости, содержащихся в воде. Умягчающую способность катионитов называют обменной способностью или ем­костью поглощения.

В результате обменной реакции катионы солей жесткости пере­ходят в состав катионита, а в воду переходят катионы натрия, обра­зуя натриевые соли. Такое умягчение называют Na-катионирова-нием. При Н-катионировании в обменную реакцию с катионами магния и кальция вступают катионы водорода.

При работе установки катионит расходует катионы Na или Н и те­ряет способность умягчать воду. В связи с этим необходима периодическая регенерация катионитового фильтра. Для восстановления ка­тионов натрия через фильтр пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления катионов водорода — раствор серной кислоты.

После Н-катионирования увеличивается кислотность воды, а после Na-катионирования вода приобретает повышенную щелоч­ность. Применяя H-Na-катионирование, умягченную воду не нужно ни подщелачивать, ни подкислять.

На рис. П. 55 приведена схема установки для Na-катионирова­ния. В напорный фильтр, загруженный катионитом, по трубе 1 вводится вода для умягчения. Вода проходит через катионит свер­ху вниз и отводится по трубопроводу 3. Для промывки загрузки фильтра через его дренажную систему подается вода из промывного бака 2. Продолжительность промывки 10—15 мин. Промывная вода сбрасывается по трубе 1. Для регенерации катионита в фильтр вводят раствор соли. Солевой раствор из фильтра уходит по трубе 4. Затем фильтр должен быть отмыт от солевого раствора. Для этого по трубе / подают сырую воду, котораяпроходит фильтр и сбра­сывается по трубе 4. Часть этой воды направляется в промывной бак.

Обезжелезивание воды. Содержание железа в питьевой воде не должно превышать 0,3 мг/л На предприятиях ряда отраслей про­мышленности, например текстильной, содержание железа в воде, используемой для технологических нужд, не должно превышать 0,1—0,2 мг/л.

Обезжелезивание воды поверхностных источников проводится путем аэрации, введения реагентов-окислителей с аэрацией или без нее и путем катионирования. Одновременно происходит ее освет­ление и обесцвечивание.

Установка обезжелезивания методом аэрации состоит из аэрационного устройства, контактного резервуара и фильтра.

В аэрационном устройстве вода насыщается кислородом, частично удаляется углекислота, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного. В контактном резервуаре завершается окисление двух­валентного железа и образуется осадок гидрата окиси железа. Фильтры служат для извлечения из воды гидрата окиси железа. Аэрация воды может осуществляться следующими способами: на­гнетанием воздуха через дырчатые трубы или пористые пластины; подачей воздуха во всасывающий патрубок насоса; разбрызгива­нием воды; пропуском воды через контактные или вентиляторные градирни. Наиболее распространены контактные градирни.

Установка для реагентного (с помощью коагулирования и известкования) обезжелезивания воды состоит из устройств для растворения и дозирования реагента, аэратора-смесителя, освет­лителя и фильтра. Аэратор-смеситель обычно совмещается с освет­лителем и располагается над ним. Он представляет собой систему дырчатых днищ, расположенных одно над другим

Обезжелезивание катионированием .производят на ка-тионитовых фильтрах, загруженных сульфоуглем Фильтр регене­рируют раствором поваренной соли.

Стабилизация воды заключается в придании ей свойств, при ко­торых она теряет способность вызывать коррозию и откладывать соли, препятствует биологическому обрастанию.

Стабилизация воды необходима в промышленных системах обо­ротного водоснабжения, когда из-за испарения воды в охладитель­ных сооружениях в ней повышается концентрация солей. Стабили­зация воды в таких системах'предотвращает образование накипи и развитие коррозии в теплообменных аппаратах и охладительных устройствах.

Для стабилизации воды применяют подкисление, рекарбониза­цию и фосфатирование. Подкисление воды заключается в добавке в нее соляной или серной кислоты. При рекарбонизации в воду вводят углекислоту для стабилизации содержа­щихся в пей карбонатов. Для этого обычно используют дымовые газы, в состав которых входит углекислота. При фосфатировании в воду добавляют фосфаты (гексаметафосфат натрия, тринатрийфосфат и суперфосфат). Фосфаты препятствуют образова­нию отложений в трубопроводах и, кроме того, образуют на поверх­ности металла пленку, которая предотвращает развитие коррозии.

Для борьбы с биологическим обрастанием трубопроводов и обо­рудования в системах оборотного водоснабжения периодически при­меняют купоросование или хлорирование воды.

Обессоливание воды заключается в удалении из нее растворен­ных солей. Полное обессоливание необходимо, например, при под­готовке питательной воды для котлов высокого давления. Частич­ное удаление растворенных солей называется опреснением.

Опреснение вод с солесодержанием до 2—3 г/л производится при помощи ионного обмена, вод с солесодержанием 3—15 г/л г—методом электродиализа или гиперфильтрации и вод с солесодержани­ем более 10 г/л — путем замораживания, дистилляции или гипер­фильтрации.

Ионный обмен применяют для опреснения или обессоливания во­ды при количестве взвешенных частиц в ней не более 8 мг/л и цвет­ности ее не более 8°. Опреснение воды путем ионного обмена обычно проводится по одноступенчатой схеме фильтрованием через катио-нит и слабоосновный анионит. Предусматривается удаление угле­кислоты из фильтрата катионитовых фильтров. Применяют также двух- и трехступенчатые схемы.

Охлаждение воды. В системах промышленного водоснабжения для охлаждения воды применяют охладительные пруды, брызгаль-ные бассейны и градирни.

Охладительные пруды представляют собой искус­ственные водоемы, в хвостовую часть которых сбрасывают нагрев­шуюся воду, а из головной части которых забирают охлажденную воду. Охлаждение воды происходит вследствие ее испарения с по­верхности и конвекции. Охладительный эффект пруда зависит от тем­пературы наружного воздуха, силы и направления ветра. Для ох­лаждения 1 м³ воды необходима площадь пруда 15—40 м². К недо­статкам прудов относятся зарастание их в результате интенсивного развития водных организмов и минерализация воды. В связи с этим пруды обычно устраивают только в тех случаях, когда необходимо регулирование водного стока.

Брызгальные бассейны выполняют в виде прямо­угольных водонепроницаемых резервуаров глубиной до 1,5 м. Нагревшуюся воду разбрызгивают по поверхности воды с помощью брызгал. При разбрызгивании воды происходит ее охлаждение.

Градирни бывают капельными и пленочными.

Наиболее распространены градирни капельные башенного типа. Нагревающуюся воду подают в верхнюю часть башни и по желобам разводят по всей ее площади. Ороситель представляет собой систе­му деревянных реек. Вода из желобов падает на розетки, разбрыз­гивается и стекает вниз. Холодный воздух поступает через окна в нижней части оросителя и поднимается вверх, охлаждая воду. Об­щая высота градирен составляет 30—80 м. Охлажденная вода со­бирается под градирней. Площадь оросителя, необходимая для охлаждения 1 м³ воды, составляет 0,25 — 0,3 м². В пленочных гра­дирнях вода обтекает тонкой пленкой большие поверхности оросителя.

Применяют также градирни с искусственной подачей воздуха вентиляторами. В этом случае вытяжная башня не устраивается.

Градирни выполняют из дерева или железобетона.

Раздел III. КАНАЛИЗАЦИЯ