П о с о б и е по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды(к снип 2.04.02-84)


рН исход-

Исходная концентрация железа в воде, мг/л

ной воды

10

10-20

20-30

30-40

св. 40

6,0

1,0-1,15

0,8-1,0

0,7-0,95

0,65-0,9

0,60-0,75

6,1-6,2

1,15-1,3

0,9-1,15

0,8-1,05

0,7-1,0

0,65-0,85

6,2-6,4

1,2-1,4

1,0-1,2

0,9-1,2

0,8-1,1

0,75-0,95

6,4

1,3-1,5

1,2-1,4

1,05-1,3

0,95-1,25

0,9-1,1

П р и м е ч а н и е. Нижние значения коэффициентов изменения производительности установок необходимо принимать для более высоких концентраций железа в воде, при использовании в качестве реагентов кальцинированной соды и межпромывочном цикле работы установки не менее 24 ч.

14.23.4. Толщину слоя песчаной загрузки рекомендуется принимать равной 1,5-1,8 м; крупность зерен загрузки 0,6-2,0 мм при эквивалентном диаметре 0,8-0,9 мм и коэффициенте неоднородности 2,0-3,0.

Параметры промывки, интенсивность и продолжительность принимаются такими же, как для установок, применяемых для очистки поверхностных вод.

14.24. Умягчение воды:

14.24.1. Определение необходимых доз щелочных реагентов следует производить в соответствии с качеством обрабатываемой воды, в зависимости от соотношения между основными компонентами жесткости и характеристикой ее солевого состава. Целесообразно предварительно составить ионную диаграмму гипотетического состава основных солей, находящихся в воде.

Для облегчения выполнения расчетов на черт. 44 приведены диаграммы характерных типов жестких вод. Диаграммы характеризуют воды, содержащие как кальциевую, так и магниевую жесткость бикарбонатного и сульфатно-хлоридного типов, умягчение которых требует проведения декарбонизации или известково-содовой обработки.

Черт. 44. Характерные диаграммы ионного состава подземных вод повышенной жесткости

а - удаление кальциевой жесткости карбонизацией; б - удаление кальциевой и магниевой жесткостей карбонизацией; в - удаление кальциевой жесткости известково-содовой обработкой; г - удаление кальциевой и магниевой жесткостей известково-содовой обработкой

14.24.2. Из воды удаляется только карбонатная кальциевая жесткость (черт. 44, а), определяемая по формуле

Жо ?? [Са2+] ?? Жт ?? Жо ?? Жк ,(51)

где Жт, Жо, Жк - требуемая (стандартная для коммунального водоснабжения), общая и карбонатная жесткости исходной воды, мг-экв/л;

[Са2+] - исходная концентрация ионов кальция, мг-экв/л.

Необходимая доза извести Ди по СаО, мг-экв/л, определяется стехиометрической зависимостью

Ди = [СО2] + Жо ?? Жт ,(52)

где [СО2] - концентрация свободной углекислоты, мг-экв/л.

При удалении из воды не только кальциевой, но и частично магниевой карбонатной жесткости (черт. 44, б) дозу извести для декарбонизации определяют по формулам:

Жо ?? [Са2+] ?? Жт ?? Жо ?? Жк ; (53)

Ди = [СО2] + 2 (Жо ?? Жк) ?? [Са2+] . (54)

14.24.3. При необходимости удаления не только карбонатной, но и некарбонатной жесткости необходимо производить обработку воды одновременно известью и содой.

В случае, если требуется удалить из воды только кальциевую жесткость (черт. 44, в), характеризуемую соотношением

Жо ?? [Са2+] ?? Жт ?? Жо ?? Жк ,(55)

расчет доз реагентов производится по формулам:

Ди = [СО2] + Жк ;(56)

Дс = Жо ?? Жк ?? Жт ,(57)

где Дс — доза кальцинированной соды по Na2CÎ3, мг-экв/л.

14.24.4. При удалении из воды как кальциевой, так и частично магниевой карбонатной и некарбонатной жесткостей (черт. 44 г), соответствующих соотношению

Жо ?? [Са2+] ?? Жт ?? Жо ?? Жк ,(58)

дозы щелочных реагентов определяют по формулам:

Ди = [СО2] + 2 (Жо ?? Жт) - [Са2+] ;(59)

Дс = (Жо ?? Жк ?? Жт) .(60)

14.24.5. В тех случаях, когда требуется понизить жесткость воды более чем на 6—8 мг-экв/л (соответственно при известково-содовой и известковой обработке), рекомендуется предварительно произвести пробное умягчение в лабораторных условиях с целью корректировки значений рН обработанной воды. Если величина рН воды превысит требования действующего стандарта с учетом местных условий и рекомендаций санитарных органов, следует произвести подкисление воды.

Расчет дозы кислоты Дкт, мг/л, производят по формуле

,(61)

где е - эквивалентный вес кислоты: для H2SO4 - 49 мг/л, для НС1 - 36,5 мг/л;

Щф — щелочность исходной воды по фенолфталеину, мг-экв/л;

S - содержание в технической кислоте чистого продукта H2SO4 или НС1,%.

При выборе типа кислоты, при прочих равных условиях, предпочтение следует отдавать соляной кислоте как более безопасной и удобной в эксплуатационном отношении.

14.24.6. Производительность установок в технологии умягчения воды рекомендуется принимать с учетом данных табл. 20.

Таблица 20

Исходная жесткость

Остаточная жесткость воды, мг-экв/л

воды, мг-экв/л

7

10

12

11-12

1,8-2,0

-

-

13-14

1,4-1,6

1,9-2,1

-

15-16

1,1-1,2

1,6-1,8

1,9-2,1

17-18

0,90-1,0

1,2-1,4

1,6-1,8

19-20

-

1,0-1,1

1,2-1,4

21-22

-

-

1,0-1,1

П р и м е ч а н и я: 1 Данные табл. 20 характеризуют условия декарбонизации воды (см. черт. 44, а, б) .

2. При известково-содовой обработке воды (см. черт. 44, в, г) значения относительной производительности следует уменьшать соответственно на 10 и 20 %.

14.24.7. Толщину слоя песчаной загрузки фильтра рекомендуется принимать равной 1,5—1,8 м, крупность зерен загрузки — 0,8-2,0 мм при эквивалентном диаметре 1,0-1,2 мм и коэффициенте неоднородности 2,0-3,0.

14.24.8. Промывку фильтра следует осуществлять не реже одного раза в 2 сут.

Параметры промывки, интенсивность и продолжительность принимаются такими же, как в установках для очистки поверхностных вод.

14.25. Обесфторивание воды:

14.25.1. Технология обесфторивания воды предусматривает обработку ее коагулянтом, поэтому режим работы установки в этом случае в основном аналогичен режиму осветления поверхностных вод.

14.25.2. Дозы коагулянта, необходимые для обесфторивания воды, определяют пробным коагулированием. При отсутствии данных пробного коагулирования их определяют величиной требуемого остаточного фтора.

При значении остаточного фтора 1,5 мг/л (IV климатическая зона) доза коагулянта Дк, мг/л по Аl2О3, определяется по формуле

Дк = 9,2 (Фисх ?? 1,5) ,(62)

где Фисх - исходное содержание фтора в воде, мг/л;

при значении остаточного фтора 1,2 мг/л (II и III климатические зоны) - по формуле

Дк = 12,9 (Фисх ?? 1,2) ,(63)

при значении остаточного фтора 0,7 мг/л (I климатическая зона) - по формуле

Дк = 23?3 (Фисх ?? 0,7) .(64)

14.25.3. Для интенсификации процесса коагуляции следует применять флокулянт - полиакриламид. Дозы ПАА при отсутствии данных пробного флокулирования рекомендуется принимать 0,3—0,5 мг/л (большие - при более высоких значениях исходного фтора в воде).

ПАА следует вводить после сетчатого фильтра установки с разрывом во времени от ввода коагулянта 0,5—1 мин.

14.25.4. Производительность установок, работающих в режиме обесфторивания воды, определяют в зависимости от значений исходного и требуемого остаточного фтора в воде с учетом данных табл. 21.

Таблица 21

Остаточный

Исходное содержание фтора, мг/л

фтор, мг/л

2,5-3

3-4

4-5

5-6

1,5

1,6

1,4-1,6

1,0-1,4

0,8-1,0

1,2

1,4

1,2-1,3

0,8-1,1

0,5-0,7

0,7

1,0-1,2

0,7-1,0

-

-

14.25.5. Толщину слоя песчаной загрузки фильтра рекомендуется принимать равной 1,5-1,8 м, крупность загрузки — 0,5-1,5 мм при эквивалентном диаметре 0,7-0,8 мм и коэффициенте неоднородности 2,0-3,0.

Параметры промывки принимают аналогичными режиму работы установок при очистке поверхностных вод.

14.25.6. Определение расхода растворов реагентов qp, л/ч, и подбор требуемых дозировочных устройств следует выполнять по формуле

,(65)

где Qрасч - производительность установки, м/ч;

Др - доза реагента, г/м ;

Р - концентрация раствора (суспензии) реагента, %.

При дозировании реагентов в обрабатываемую воду рекомендуется принимать следующие концентрации растворов или суспензий, %:

раствора коагулянта по Аl2О3 - 1-2;

суспензии известкового молока по СаО - 3-5;

раствора кальцинированной соды по Na2CO3 - 5-8;

раствора хлорной извести по активному хлору (или гипохлорита кальция) - 0,5-2;

электролитического хлорреагента по активному хлору - 1.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИКА

14.26. Контрольно-измерительная аппаратура установки включает: манометры для измерения потери напора в загрузке, пробоотборники исходной, осветленной и фильтрованной воды; ротаметры для измерения и регулирования подачи исходной воды и воздуха (при работе в режиме обезжелезивания воды); водомер и ротаметр для измерения и регистрации производительности установки; поплавковые устройства баков. При соответствующем обосновании рекомендуется устанавливать на трубопроводе фильтрата рН-метры.

14.27. Для обеспечения работы установки в автоматическом режиме следует предусматривать устройство перед фильтрами контактных манометров и электрифицированных задвижек с реле времени промывки, а также устанавливать в водонапорной башне и промежуточном баке уровнемеры, регулирующие периодическое включение и отключение насосов и дозаторов реагентов в зависимости от режима работы системы водоснабжения.

Примеры расчета технологических режимов работы установок для очистки подземных вод

Пример 1. Расчет режима работы установки при обезжелезивании воды. Водопотребление объекта - 300 м3/сут. Подземная вода характеризуется следующими основными показателями: рН — 6,1; железо общее — 19,6 мг/л, в том числе связанное (органическое) — 2,1 мг/л; окисляемость — 20,2 мг/л; содержание свободной углекислоты — 130 мг/л; общая жесткость — 3,4 мг-экв/л. В качестве щелочного реагента предполагается использование извести. Режим работы станции характеризуется промывкой не чаще одного раза в сутки.

В соответствии с табл. 18 принимаем дозу извести 3 мг-экв/л по СаО (78 мг/л).

В соответствии с табл. 19 принимаем коэффициент изменения производительности установки 0,9. При использовании серийной установки «Струя-400» ее расчетная производительность при обезжелезивании данной воды равна:

Qрасч = 0,9 ?? 400 = 360 м3/сут > 300 м3/сут (13,5 м3/ч).

Производительность дозировочных насосов известкового молока (см. п. 14.25.6) равна:

л/ч .

Принимаем для дозирования известкового молока насосы-дозаторы НД-25/40 или ПД-40/25.

Пример 2. Расчет режима работы установки при умягчении воды. Водопотребление объекта — 550 м3/сут. Подземная вода характеризуется следующими основными показателями: рН — 7,2; вкус, запах — 3-4 балла (сероводород); общая жесткость — 13,5 мг-экв/л; карбонатная жесткость — 6,85 мг-экв/л; кальций — 80 мг-экв/л; магний - 5,5 мг-экв/л; свободная углекислота — 1,5 мг-экв/л; общее солесодержание — 930 мг/л; железо общее — 2,3 мг-экв/л; требуемая остаточная жесткость — 7 мг-экв/л. Режим работы станции с промывкой не чаще 2 раз в сутки.

В соответствии с черт. 44 (случай а) :

Жи = Жо ?? Жк = 13,5 — 6,8 = 6,7 мг-экв/л;

Жо — [Ca2+] = 13,5 — 8,0 = 5,5 мг-экв/л ,

т.е. Жт ?? Жо — Жк ; Жт ?? Жо — [Ca2+] .

Таким образом, для умягчения воды до требуемой остаточной жесткости необходима декарбонизация ее известью.

Дозу извести по СаО определим по формуле (52) :

Ди = [СО2] + Жо [Ca2+] — Жт = 1,5 + 13,5 — 7,0 = 8 мг-экв/л =

= 224 мг/л по СаО.

В соответствии с табл. 20 коэффициент изменения производительности установки составляет 1,5. При использовании серийной установки «Струя-400» ее расчетная производительность при умягчении воды составит

Qрасч = 1,5 ?? 400 = 600 м3/сут > 550 м3/сут.

Производительность дозировочных насосов известкового молока (см. п. 14.25.6) равна:

qр = 0,1 ?? 24,7 ?? 224 ?? 1/5 = 55,3 л/ч.

Принимаем для дозирования известкового молока насосы-дозаторы НД-63/16 или НД-100/10.

Пример 3. Расчет режима работы установки при обесфторивании воды. Водопотребление объекта — 240 м3/сут. Подземная вода характеризуется следующими основными показателями: исходное содержание фтора — 3,4 мг/л; необходимый остаточный фтор — 1,2 мг/л.

В соответствии с табл. 21 коэффициент изменения производительности установки составляет 1,25. При использовании серийной установки «Струя-200» ее расчетная производительность при обесфторивании воды составит

Qрасч = 1,25 ?? 200 = 250м3/сут > 240м3/сут (10,0 м3/ч).

Дозу коагулянта сернокислого алюминия определим по формуле (63):

Д = 12,9 (3,4 ?? 1,2) = 28мг/л.

Производительность дозировочных насосов коагулянта (см. п. 14.25.6) равна:

л/ч .

Следовательно, принимаем насосы-дозаторы НД-25/40 или НД-40/25.

15. ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

УСТАНОВКИ ТИПА ЭН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

15.1. Электролизные установки типа ЭН предназначены для получения обеззараживающего реагента - гипохлорита натрия путем электролиза раствора поваренной соли.

Гипохлорит натрия (NaClO) - сильный окислитель, по своей бактерицидной эффективности и влиянию на технологические показатели качества обрабатываемой воды равноценен действию жидкого хлора, хлорной извести и порошкообразного гипохлорита кальция.