РОЗДІЛ 2
ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ В СИСТЕМАХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО
ВОДОПОСТАЧАННЯ
2.1. Загальна концепція інтенсифікації процесів очистки води в сучасних
системах сільськогосподарського водопостачання
Під інтенсифікацією будь-якого процесу ми розуміємо отримання максимального
результату при мінімальних капітальних та експлуатаційних витратах. Стосовно
очисних станцій систем сільськогосподарського водопостачання то це є отримання
води потрібної якості при найменшій будівельній вартості водоочисних споруд та
їх експлуатації.
Як уже відмічалося, в сучасній теорії і практиці очистки води досягнуто значних
успіхів, але ще є чимало резервів для інтенсифікації роботи водоочисних споруд
і їх необхідно використовувати, особливо в нинішніх складних умовах гострої
економічної та екологічної кризи.
Наростання екологічних катастроф зумовило необхідність розумного
контрольованого розвитку водоекологічних процесів і систем. Їх розвиток має
вивчатися на грунті соціоекологічних критеріїв нової науки – прикладної
соціоекології і її основного методу – системного аналізу для оптимізації
взаємодії суспільства і природи [119].
Системне моделювання дає можливість оптимізувати альтернативні варіанти і за
умов нормативно-пошукового прогнозування виконати нормативний аналіз обмежень у
цих варіантах, під час реалізації яких віднайти оптимальні рішення:
технологічні схеми водоочисних станцій і конструкції водоочисних споруд при
різних якостях природних вод, зміні їх у часі, а також різних умовах
використання очищеної води та врахуванні вимог водоспоживачів.
Завданнями урядової Комплексної Програми передбачено забезпечити
централізованим водопостачанням та системами водовідведення у 2001 – 2005рр.
283 і у 2006 – 2010рр. 565 населених пунктів. В цій програмі розроблені основні
положення науково – технічного забезпечення і шляхи інтенсифікації роботи
споруд для поліпшення якості очищеної води і зменшення її собівартості.
Ці положення розроблені на основі виконаних нами наукових досліджень, що дало
змогу запропонувати нові технологічні схеми і конструкції установок для очистки
природних вод в системах сільськогосподарського водопостачання.
Нижче наведено основні напрямки досліджень по вирішенню цієї проблеми.
2.2. Аераційна обробка вихідної води
Одним із ефективних методів інтенсифікації роботи водоочисних станцій є метод
аераційної обробки вихідної води [227], яка полягає в тому, що через 10...15с
після введення у вихідну воду розрахункової дози коагулянту її інтенсивно
насичують киснем повітря, що найпростіше виконати шляхом розбризкування води на
дрібні крапельки, при падінні яких з висоти 0,5м вміст кисню у воді досягає
5мг/дм3 [117].
Раніше в річках відбувався процес самоочищення води, оскільки при бурхливому
русі її через бистрини та пороги вода перемішувалась з повітрям, інтенсивно
насичуючись киснем, що сприяло біохімічному окисленню органічних та інших
шкідливих речовин. Зараз, коли річки в основному зарегульовані, такої
можливості вже нема, а тому аерацію вихідної води необхідно здійснювати штучно
на водоочисних станціях.
Аерація води призводить до видалення вуглекислого газу, підвищення рН води,
інтенсифікації процесу коагуляції з утворенням пластівців більшої міцності та
густини, які краще затримуються на водоочисних спорудах.
При аерації води відбувається економія коагулянту і покращується якість
освітленої води по органолептичним показникам (запах, смак, насичення киснем
тощо).
Вуглекислий газ СО2 концентрується в об’ємах утворених пластівців з Аl(OH)3 і
погіршує умови їх осідання. Крім того, ці пухирці можуть створювати пухирцеву
кольматацію нижнього шару плаваючого фільтрувального завантаження при
висхідному фільтруванні через нього вихідної води. Тому потрібно своєчасно
видаляти вуглекислий газ з пластівців утвореної гідроокисі. Це скорочує
тривалість осідання зависі на 25%.
Для своєчасного видалення газів з вихідної води повинен бути повітрявіддільник
(рис.2.1), що розраховується із умови забезпечення швидкості руху низхідного
потоку води не більше Vп = 0,05м/с та часу перебування води в ньому не менше tп
= 1хв. [210, с.26].
Рис.2.1. Технологічна схема очистки води на контактному освітлювальному фільтрі
з плаваючим завантаженням:
1 – подача вихідної води; 2 – аератор; 3 – повітрявіддільник; 4 – подача
аерованої і дегазованої води на фільтр; 5 – контактний освітлювальний фільтр; 6
– плаваюче фільтрувальне завантаження; 7 – колосникова решітка; 8 – зворотний
фільтр; 9 – жолоб; 10 – відведення фільтрованої води; 11 – подача води на
промивку; 12 – відведення промивної води в каналізацію; 13 – підфільтровий
простір; 14 – надфільтровий об’єм води.
Виходячи з цих вимог, можна записати
,
звідки (2.1)
де dп – діаметр повітрявіддільника,м;
Qгод.макс – максимальна витрата води через повітрявіддільник, м3/год.
Очевидно, що у випадку подачі води на контактний освітлювальний фільтр по
схемі, показаній на рис.2.1, довжина шляху руху води в повітрявіддільнику
повинна бути не меншою
lп = Vп Ч tп Ч 60 = 0,05 Ч 1 Ч 60 = 3м (2.2)
Потрібна величина lп залежить від прийнятого діаметра повітрявіддільника та
фактичної витрати води в ньому і визначається за формулою
, м (2.3)
де wф – площа поперечного перерізу фільтра, м2;
Vф – швидкість фільтрування води, м/год.
У випадку подачі води на контактний освітлювальний фільтр через біореактор,
розташований в центральній частині фільтра (рис.2.2), висота шару води над
біореактором lс для забезпечення своєчасного видалення газів з вихідної води
визначається наступними розрахунками.
Діаметр біореактора повинен бути не менше
- Київ+380960830922