П р и м е ч а н и е. Чертежи фильтра и стабилизатора уровня разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования.
Для разбрызгивания воды могут применяться оросители пенные дрен-черные ОПД-З и ОПД-3,5.
11.12. Высота фильтрующей загрузки принимается равной 1,6 м. Допускается увеличение высоты загрузки до 2 м исходя из конструктивных возможностей фильтров.
11.13. Гранулометрический состав загрузки принимается с учетом содержания железа в исходной воде и принятой скорости фильтрования (по черт. 38).
Для увеличения грязеемкости загрузка принимается с убывающей крупностью фракций (в направлении сверху вниз). При этом рекомендуется разделять общую высоту загрузки на 3-4 слоя различной крупности.
Черт. 38. Номограмма для определения эквивалентного диаметра зерен загрузки
Fеобщ - исходное содержание железа в воде; Н - ордината поля центров по высоте слоя загрузки; ?? - шкала скорости фильтрования; dэ - шкала эквивалентного диаметра зерен загрузки
На черт. 38 приведен пример определения оптимальной крупности загрузки dэ для слоя толщиной 1,0 м при исходном содержании железа в воде 4 мг/л, скорости фильтрования 8 м/ч; dэ составил 2,9 мм.
11.14. Производительность компрессоров или воздуходувных агрегатов определяется из необходимости обеспечения отношения количества подаваемого воздуха к количеству обрабатываемой воды 3 : 1, а необходимый напор рассчитывается исходя из необходимого давления воды после фильтров в зависимости от принятой схемы водоснабжения объекта (с одним подъемом, с двумя подъемами, с резервуарами, водонапорной башней и т. д.).
11.15. В составе установки необходимо предусматривать один резервный компрессор (воздуходувный агрегат).
11.16. Фильтры следует выключать на регенерацию при достижении предельной потери напора 10-12 м. Регенерацию фильтрующей загрузки следует производить 10%-ным раствором соляной кислоты в течение 24 ч с последующей промывкой водой. Вместо регенерации допускается замена отработанной загрузки новым фильтрующим материалом.
11.17. При круглосуточной эксплуатации установок необходимо через каждые 22 ч производить продувку фильтров воздухом в течение 2 ч, на этот период подача воды прекращается.
Перед пуском фильтра в эксплуатацию производится обеззараживание загрузки хлорной известью (хлорной водой) при концентрации хлора 50 мг/л и времени контакта 24 ч. Затем следует промывка фильтра водой.
МЕТОДИКА ПРОБНОГО ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ
11.18. Пробное обезжелезивание методом водовоздушного фильтрования производится с целью определения возможности очистки воды данного качества и основных технологических параметров работы установки (скорости фильтрования, гранулометрического состава, высоты и материала загрузки, времени фильтроцикла и степени удаления газов). Все работы выполняются на действующей скважине.
11.19. Пробное обезжелезивание осуществляют следующим образом: на основании предварительных анализов исходной воды в зависимости от содержания железа по номограммам (см. черт. 37 и 38) определяют гранулометрический состав загрузки и задают скорость фильтрования;
в качестве загрузки берут материалы, которые недефицитны для данной местности и разрешены к использованию в водоочистных сооружениях санитарными органами.
Исследования производят на модели фильтра диаметром 100—200 мм и высотой 2—2,5 м. Модель должна быть оборудована компрессором, разбрызгивающим устройством и измерительными приборами. В нее загружают фильтрующий материал общей высотой 140 см с расчетным гранулометрическим составом (черт. 39).
Черт. 39. Экспериментальная установка для обезжелезивания воды
1 - корпус фильтра; 2 - зернистая загрузка; 3 - трубопровод для подачи воды; 4 - расходомер; 5 - манометры; 6 - разбрызгиватель; 7 - трубопровод для подачи воздуха; 8 - ротаметр; 9 - трехходовой кран; 10 - компрессор; 11 - пробоотборники; 12 - мерный бак; 13 - трубопровод для сброса фильтрата; 14 - трубопровод для отвода фильтрата; 15 - поддерживающая сетка; 16 - воздухоотвод
В корпусе фильтра размещены разбрызгиватель, зернистая загрузка, которую поддерживает сетка. Воздуховод расположен в нижней части корпуса. В корпусе и на трубопроводах установлены манометры для измерения давления воды и воздуха. Количество воздуха, подаваемого компрессором, регулируется трехходовым краном и измеряется ротаметром. Для отбора проб воды и измерения давления по высоте загрузки в корпусе установлены пробоотборники. Расход воды определяется мерным баком, а общее количество воды, прошедшей через установку за весь период работы, фиксируется расходомером. Фильтрат из водомерного бака по трубопроводу сбрасывают в канализацию.
11.20. После монтажа и наладки установки производят ее пуск. Первая порция фильтрата в течение 10-15 мин сбрасывается, затем отбирается проба на химический анализ. Последующие пробы отбирают через каждые 1-2 ч. Когда режим работы установки стабилизируется, пробу можно брать через 4-6 ч, каждый раз фиксируя расход воды, скорость фильтрования, соотношение «вода—воздух», показание манометров. Полученные результаты анализов и другие показатели заносят в журнал наблюдений.
12. ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА
12.1. Для очистки воды от сероводорода разработаны аэрационный, химический и биохимический методы.
АЭРАЦИОННЫЙ МЕТОД
12.2. Аэрационный метод удаления сероводорода допускается применять при содержании сероводорода до 3 мг/л и производительности установки до500м3/сут.
Удаление сероводорода аэрацией следует осуществлять в дегазаторах с деревянной хордовой насадкой (градирнях) .
Технологические параметры работы дегазаторов определяют расчетом.
Для предварительной оценки следует принимать нагрузку равной 30 м3/(м2??ч) на градирню, расход воздуха - 30 м3 на 1 м3, высоту слоя насадки - 3 м.
Эффективность удаления сероводорода при аэрации воды в дегазаторах Э зависит от ее рН и не превышает значений, указанных в табл. 15.
Таблица 15
|
рН |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
|
Э, % |
90 |
80 |
60 |
40 |
12.3. Дегазаторы следует располагать на открытом воздухе или в помещении. Сероводород токсичен, при концентрации смеси сероводорода с воздухом 4,3-46 % взрывоопасен, поэтому помещения дегазаторов следует оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией с 12-кратным обменом воздуха.
ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД
12.4. Химический метод очистки воды от сероводорода следует применять при содержании сероводорода до 10 мг/л. Метод основан на реагентном окислении сероводорода, коагуляции и фильтровании через скорые фильтры.
12.5. Для окисления сероводорода применяют хлор или хлорсодержащие окислители, озон, перманганат калия, а также электрохимический метод.
Дозы окислителей и преобладающие продукты реакции приведены в табл. 16.
Таблица 16
|
Реагент |
Доза реагента, мг на 1 мг сероводорода |
Преобладающие продукты реакции |
|
Хлор |
58,4 |
СераСульфаты |
|
Озон |
1,41,9 |
СераСульфаты |
|
Перманганат калия |
36,2 |
СераСульфаты |
При определении общего расхода реагентов-окислителей для обработки воды необходимо учитывать их потребление также другими (кроме сероводорода) окисляющимися соединениями, которые находятся в воде.
12.6. Распределители и смесители реагентов с водой следует применять закрытого типа (см. разд. 1). Фильтры необходимо проектировать с водовоздушной промывкой, принимая дозу коагулянта на основании опытных определений. Ориентировочно она может быть принята 25—30 мг/л по безводному сернокислому алюминию.
БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД1
1Следует применять в экспериментальном порядке.
12.7. Метод очистки воды от сероводорода в реакторе биохимического окисления основан на использовании главным образом тионовых бактерий Thiobacillus thioparus.
12.8. В реакторе биохимического окисления исходная вода пропускается снизу вверх через затопленную зернистую загрузку и барботируется воздухом, в результате через 1—3 недели на загрузке развиваются микроорганизмы, окисляющие сероводород до серы и сульфатов. Увеличение продолжительности и интенсивности аэрации ведет к снижению в составе продуктов реакции содержания серы и увеличению концентрации сульфатов.
В состав очистной установки входят (черт. 40): реактор биохимического окисления; воздуходувные агрегаты фильтрами для очистки воздуха, подаваемого в реактор биохимического окисления; бачок для приготовления раствора биогенного компонента — триполифосфата натрия; скорые фильтры. Реакторы располагают вне здания, предусматривая специальные мероприятия против замерзания, а также против загазованности колодцев и коллекторов.
Черт. 40. Сооружения для удаления марганца из воды биохимическим методом
1 - реактор биохимического окисления; 2 - бачок для приготовления раствора триполифосфата натрия; 3 - скорый фильтр; 4 - воздуходувные агрегаты с фильтрами для очистки воздуха
12.9. Метод следует применять при температуре воды 6-30 °С, общем содержании сероводорода до 50 мг/л, железа двухвалентного - до 0,3 мг/л, рН исходной воды - 7-9. Эффективность очистки воды от сероводорода после ее обработки в реакторах и фильтрах составляет 95-99%.
12.10. В случае очистки от сероводорода подземных или дренажных вод, мутность которых превышает 15 мг/л, перед реактором биохимического окисления необходимо устраивать сооружения для осветления воды с целью предотвращения засорения распределительной системы и зернистой загрузки реактора.
12.11. Необходимость фильтрования воды, прошедшей через реактор биохимического окисления, выясняется в результате технологических изысканий. Фильтрование предусматривается, если мутность воды, предназначенной для питьевых целей, после реактора биохимического окисления превышает 1,5 мг/л. Фильтры следует применять с загрузкой крупностью 0,7—1,6 мм и высотой слоя 1,5—2 м. Проектирование фильтров надлежит осуществлять в соответствии со СНиП 2.04.02-84.
12.12. В тех случаях, когда фильтрование без коагуляции не обеспечивает очистку воды от активного ила, образующегося в реакторе биохимического окисления, перед фильтрами воду следует обрабатывать коагулянтом. После фильтров надлежит предусматривать хлорирование воды дозой, равной 2—3 мг/л. Промывка фильтров — водовоздушная.
12.13. Промывные воды фильтров после обработки их коагулянтом или флокулянтом и отстаивания целесообразно возвращать в реактор биохимического окисления. Продолжительность отстаивания воды — не менее 5 ч. Промывные воды могут содержать гидроксид алюминия (или железа), активный ил и коллоидную серу. Промывные воды не содержат веществ, которые препятствовали бы сбросу этих вод или выпавшего из них осадка в сеть хозяйственно-фекальной канализации.
12.14. При рН 7—9 происходит интенсивное поглощение микроорганизмами Thiobacillus thioparus растворенного сероводорода из воды. При рН обработанной воды свыше 7,5 и общем содержании сероводорода в исходной воде до 20 мг/л после развития микроорганизмов (активного ила) на поверхности загрузки не происходит загрязнения окружающей среды выбросами сероводорода из реактора в воздух. При большем содержании сероводорода в воде следует провести технологические изыскания на опытно-промышленной установке для определения количества выбросов сероводорода. Очистка воздушных выбросов от сероводорода может быть предусмотрена известными методами.
12.15. Реактор биохимического окисления представляет собой резервуар с перекрытием из съемных плит, загруженный щебнем или гравием с крупностью зерен 10—30 мм, с толщиной слоя гравия 1,0 м. Толщина слоя воды над загрузкой должна быть не менее 1,0 м. При общей высоте реактора не менее 3 м удельную гидравлическую нагрузку на 1 м2 площади реактора и удельный расход воздуха на 1 м3 обрабатываемой воды можно принимать по табл. 17.
Таблица 17
|
Общее содержание соединений сероводорода в исходной воде, мг/л |
Удельная гидравлическая нагрузка, м3/(м2??сут) |
Удельный расход воздуха, м3 на 1 м3 воды |
|
До 20 |
210—70 |
2—4 |
|
20—50 |
70—40 |
4—7 |
П р и м е ч а н и я: 1. Рекомендуемые параметры для каждого конкретного объекта следует проверять технологическими изысканиями.
2. В табл. 17 даны параметры при температуре воды 9-10 °С. При температуре воды 6-8 °С гидравлическая нагрузка уменьшается на 50 %, при температуре свыше 15 °С - увеличивается на 50 %.
12.16. Отвод воды из реактора следует предусматривать по деревянным или пластмассовым желобам, установленным в верхней части реактора таким образом, чтобы верхняя кромка желобов располагалась строго горизонтально. Расстояние между желобами должно быть не более 2 м. Площадь одного реактора, исходя из условия равномерного распределения водя и воздуха по его площади, следует принимать не более 100 м.
12.17. Число независимо работающих отделений реактора принимают не менее четырех. Предусматривается возможность подачи всей воды и воздуха в одно отделение реактора с целью промывки загрузки.
Надлежит предусматривать возможность опорожнения реактора для осуществления ремонтных работ и профилактического осмотра.
12.18. На дне реактора устраивают две распределительные системы: одну — для распределения воды, другую — для воздуха. Распределительные системы размещают на дне резервуара под ложным дырчатым днищем, на которое укладывают гравий или щебень. Диаметр отверстий в трубах для распределения воды - 10 мм, шаг между отверстиями - 0,5 м. Расстояние между трубами для воздуха - 0,25 м, между отверстиями - 0,15 м. Отверстая в трубах для воздуха диаметром 3 мм располагают под углом 45° вверх с обеих сторон труб в шахматном порядке.
