Prepararea apei potabile. Principiul de funcționare și etapele epurării apei potabile la o stație de tratare a apei Tehnologia epurării apei potabile la stațiile de epurare a apei uzate
Apa din stațiile moderne de alimentare cu apă este supusă unei epurări în mai multe etape pentru a îndepărta impuritățile solide, fibrele, suspensiile coloidale, microorganismele și pentru a îmbunătăți proprietățile organoleptice. Rezultatul de cea mai înaltă calitate este obținut printr-o combinație a două tehnologii: filtrarea mecanică și tratamentul chimic.
Caracteristicile tehnologiilor de curățare
Filtrare mecanică. Prima etapă de tratare a apei permite îndepărtarea incluziunilor solide și fibroase vizibile din mediu: nisip, rugină etc. În timpul tratamentului mecanic, apa este trecută succesiv printr-o serie de filtre cu dimensiuni descrescătoare ale celulelor.
Tratament chimic. Tehnologia este folosită pentru a aduce la normal compoziția chimică și indicatorii de calitate ai apei. În funcție de caracteristicile inițiale ale mediului, tratamentul poate cuprinde mai multe etape: decantare, dezinfecție, coagulare, înmuiere, limpezire, aerare, demineralizare, filtrare.
Metode de purificare chimică a apei la instalații de apă
Advocacy
La stațiile de alimentare cu apă se instalează rezervoare speciale cu mecanism de preaplin sau se instalează rezervoare de decantare din beton armat la o adâncime de 4–5 m. Viteza de mișcare a apei în interiorul rezervorului este menținută la un nivel minim, iar straturile superioare curg mai repede. decât cele inferioare. În astfel de condiții, particulele grele se depun pe fundul rezervorului și sunt îndepărtate din sistem prin canalele de drenaj. În medie, este nevoie de 5-8 ore pentru ca apa să se așeze. În acest timp, până la 70% din impuritățile grele se depun.
Dezinfectare
Tehnologia de purificare are ca scop îndepărtarea microorganismelor periculoase din apă. Instalatiile de dezinfectie sunt prezente in toate sistemele de alimentare cu apa fara exceptie. Dezinfectarea apei se poate face prin iradiere sau prin adăugare de substanțe chimice. În ciuda apariției tehnologiilor moderne, este de preferat utilizarea dezinfectanților pe bază de clor. Motivul popularității reactivilor este solubilitatea bună a compușilor care conțin clor în apă, capacitatea de a rămâne activi într-un mediu în mișcare și de a avea un efect dezinfectant asupra pereților interni ai conductei.
Coagulare
Tehnologia vă permite să eliminați impuritățile dizolvate care nu sunt captate de ochiurile de filtrare. Polioxiclorura sau sulfatul de aluminiu și alaunul de potasiu-aluminiu sunt folosite ca coagulanți pentru apă. Reactivii provoacă coagularea, adică lipirea impurităților organice, a moleculelor mari de proteine și a planctonului în suspensie. În apă se formează fulgi mari și grei, care precipită, purtând cu ei suspensii organice și unele microorganisme. Pentru a accelera reacția, la stațiile de tratare se folosesc floculanti. Apa moale este alcalinizata cu sifon sau var pentru a forma rapid fulgi.
Înmuiere
Conținutul de compuși de calciu și magneziu (săruri de duritate) în apă este strict reglementat. Pentru îndepărtarea impurităților se folosesc filtre cu rășini schimbătoare de ioni cationice sau anionice. Când apa trece prin sarcină, ionii de duritate sunt înlocuiți cu hidrogen sau sodiu, ceea ce este sigur pentru sănătatea umană și pentru sistemul sanitar. Capacitatea de absorbție a rășinii este restabilită prin spălare în contra, dar capacitatea scade de fiecare dată. Datorită costului ridicat al materialelor, această tehnologie de dedurizare a apei este utilizată în principal în stațiile de epurare locale.
Luminarea
Tehnica este folosită pentru purificarea apelor de suprafață contaminate cu acizi fulvici, acizi humici și impurități organice. Lichidul din astfel de surse are adesea o culoare caracteristică, un gust și o nuanță maro-verzuie. În prima etapă, apa este trimisă în camera de amestecare cu adăugarea unui coagulant chimic și a unui reactiv care conține clor. Clorul distruge incluziunile organice, iar coagulanții le elimină în sediment.
Aerare
Tehnologia este utilizată pentru a îndepărta fierul feros, manganul și alte impurități oxidante din apă. Cu aerare sub presiune, lichidul este barbotat cu un amestec de aer. Oxigenul se dizolvă în apă, oxidează gazele și sărurile metalice, eliminându-le din mediu sub formă de sedimente sau substanțe volatile insolubile. Coloana de aerare nu este complet umplută cu lichid. O pernă de aer deasupra suprafeței apei înmoaie ciocanul de berbec și mărește zona de contact cu aerul.
Aerarea fără presiune necesită echipamente mai simple și se realizează în instalații speciale de duș. În interiorul camerei, apa este pulverizată prin ejectoare pentru a crește zona de contact cu aerul. Dacă conținutul de fier este ridicat, complexele de aerare pot fi completate cu echipamente de ozonizare sau casete de filtrare.
Demineralizare
Tehnologia este utilizată pentru prepararea apei în sistemele industriale de alimentare cu apă. Demineralizarea elimină excesul de fier, calciu, sodiu, cupru, mangan și alți cationi și anioni din mediu, crescând durata de viață a conductelor și echipamentelor de proces. Pentru purificarea apei se folosește tehnologia de osmoză inversă, electrodializă, distilare sau deionizare.
Filtrare
Apa este filtrată prin trecerea prin filtre de carbon sau prin cărbune. Sorbantul absoarbe până la 95% din impuritățile, atât chimice, cât și biologice. Până de curând, cartuşele presate erau folosite pentru filtrarea apei la instalaţii de apă, dar regenerarea lor este un proces destul de costisitor. Complexele moderne includ o încărcătură de cărbune pulbere sau granulară, care este pur și simplu turnată într-un recipient. Când este amestecat cu apă, cărbunele îndepărtează activ impuritățile fără a-și schimba starea de agregare. Tehnologia este mai ieftină, dar la fel de eficientă ca filtrele bloc. Încărcarea cărbunelui elimină metalele grele, substanțele organice și agenții tensioactivi din apă. Tehnologia poate fi utilizată la stațiile de epurare de orice tip.
Ce calitate a apei primește consumatorul?
Apa devine potabilă numai după ce a fost supusă unei game complete de măsuri de tratament. Apoi merge la comunicațiile orașului pentru livrare către consumator.
Este necesar să se țină seama de faptul că, chiar dacă parametrii apei la stațiile de epurare respectă pe deplin standardele sanitare și igienice la punctele de colectare a apei, calitatea acesteia poate fi semnificativ mai scăzută. Motivul sunt comunicațiile vechi, ruginite. Apa devine contaminată pe măsură ce trece prin conductă. Prin urmare, instalarea de filtre suplimentare în apartamente, case private și întreprinderi rămâne o problemă presantă. Echipamentul selectat corespunzător asigură că apa îndeplinește cerințele de reglementare și chiar o face sănătoasă.
Înainte de a intra în rețelele de alimentare cu apă ale orașului și în robinetele de consum, apa este supusă unei pretratări minuțioase. Pentru a o face potabilă, sunt instalate stații de tratare a apei, care vă permit să îndepărtați toate impuritățile dăunătoare, gunoiul și elementele chimice nesigure pentru sănătate. Cu toate acestea, nici cele mai high-tech instalații nu garantează curățenia, așa că sunt adesea folosite filtre suplimentare pentru casă.
Caracteristicile și tipurile dispozitivului
Majoritatea locuitorilor orașului nu sunt mulțumiți de calitatea apei furnizate prin conductele de apă la robinete. Mai mult, în diferite regiuni compoziția chimică a lichidului și prezența impurităților în acesta diferă. Unii oameni observă o duritate crescută, alții observă un reziduu alb din cauza cretei și uneori există un miros distinct de mucegai sau alte substanțe ciudate. Soluția problemei în majoritatea cazurilor este instalarea de filtre de depozitare sau de flux.
De fapt, înainte de a ajunge la consumatorii direcți, locuitorii zonelor populate, instalațiilor industriale și de altă natură, apa este supusă unei epurări minuțioase. Procedura prin care se aduce în conformitate cu standardele sanitare se numește tratarea apei. Apa potabilă din stație este furnizată din rezervoare naturale, facilități de depozitare și canale. Procesul de prelucrare a acestuia depinde de utilizarea ulterioară: băutură, uz casnic, udare sau nevoi tehnice.
În anumite așezări sau regiuni funcționează stații municipale de tratare chimică a apei. Acestea sunt mari instalații staționare sau complexe mobile reprezentate de sisteme de containere, modulare și bloc.
Designul fiecărei instalații depinde de ceea ce trebuie purificat din apă. Pe baza metodei de filtrare, se disting următoarele tipuri de stații:
- chimic - implică tratament cu reactivi (clor sau ozon) pentru neutralizarea tuturor impurităților anorganice (sulfații, cianurile, fierul, nitrații, manganul sunt îndepărtați în acest fel);
- mecanice (fizice) - trec fluxuri prin sisteme de filtrare cu membrană sau tip plasă pentru a reține și filtra particulele străine (bacterii, materii în suspensie, săruri de metale grele);
- biologic - implică introducerea în lichid a unor microorganisme speciale care distrug materia organică dăunătoare și periculoasă (metoda este relevantă pentru dezinfectarea apelor uzate);
- fizice și chimice - utilizate la instalații industriale și stații mari de tratare a apei;
- ultraviolete - concepute pentru a distruge microflora și bacteriile patogene.
Toate sistemele sunt, de asemenea, clasificate în uz casnic și industrial, diferă ca performanță și principiu de funcționare. Multe facilități urbane instalează mai multe sisteme de filtrare care îndeplinesc diferite funcții simultan.
Principiul de funcționare
Pe drumul de la rezervor la apartament, fluxurile de apă trec prin mai multe etape de epurare. Cu toate acestea, nu trebuie să fii sigur că devine perfect curat și sigur. În căldura verii, numărul de bacterii și microorganisme dăunătoare crește semnificativ. Tocmai din cauza consumului de apă de la robinet există o creștere a bolilor intestinale și a otrăvirilor. Pe vreme geroasă, cantitatea de microfloră patogenă este redusă semnificativ, dar factorul uman și neglijența angajaților stațiilor de tratare a apei, echipamentele uzate și alte probleme nu pot fi ignorate.
Procedura standard la o stație de tratare a apei are loc în mai multe etape:
- tratament mecanic - în primul rând, trebuie să îndepărtați particulele solide, insolubile, impuritățile sub formă de nămol, nisip, iarbă și alge, precum și resturile și deșeurile umane din lichid;
- aerare - procesul de dizolvare a gazelor conținute, a fierului oxidant (realizat de o coloană de aerare și un compresor special);
- deferizarea este etapa cea mai complexă și îndelungată, în care se utilizează un dispozitiv de drenaj și distribuție cu o unitate de control automată (material granular este turnat în corp, pe care fierul este mai întâi oxidat de la divalent la trivalent și apoi precipită);
- dedurizare - îndepărtarea sărurilor de magneziu și calciu din apă, care o întăresc (se folosesc o soluție de sare regenerantă și rășini schimbătoare de ioni).
Etapa finală este trecerea prin filtrele de carbon. Îmbunătățesc culoarea și mirosul apei și fac gustul mai plăcut.
O procedură obligatorie la orice stație de tratare a apei este dezinfecția - distrugerea poluanților bacteriologici . Clorul este folosit ca reactivi sau unități de sterilizare cu ultraviolete. Cu toate acestea, în primul caz, este necesară o procedură suplimentară pentru a scăpa de reziduurile de clor, care sunt extrem de periculoase pentru sănătate.
Razele ultraviolete sunt considerate mai sigure. Ei sunt capabili să pătrundă în fiecare celulă de microorganisme, să le distrugă și să le distrugă complet. Astfel, se obține efectul maxim de dezinfecție. În majoritatea orașelor, se preferă în continuare spălarea rețelelor din interiorul orașului cu clor. Acest lucru este evidențiat de mirosul caracteristic care apare periodic timp de câteva zile, de două ori pe an.
Echipamente tehnice ale rețelelor orașului
Stațiile staționare sunt locuri uriașe cu numeroase componente și mecanisme. Echipamentele moderne funcționează complet automat, astfel încât prezența umană în procesul de lucru este redusă la minimum. Echipamentul standard al dispozitivelor include:
- rezervorul principal pentru primirea lichidului - aici intră prin canale comunale pentru acumularea inițială și curățarea inițială brută;
- pompe - unități care asigură deplasarea în continuare a apei către substațiile de lucru;
- malaxoare - instalații vortex integrate în sistem, care sunt responsabile de distribuirea uniformă a coagulanților adăugați pe întreaga masă (viteză în limita de 1,2 m/s);
- filtre - dispozitive speciale sub formă de membrane de sorbție;
- unitate de dezinfecție - sisteme moderne care modifică compoziția calitativă cu 95%.
Există mai multe tipuri de stații. Cele mai primitive sunt structuri de tip bloc cu sisteme închise care funcționează pe principiul echipamentului de pompare.
Cele mai moderne instalații sunt structuri complexe, modulare, în mai multe etape, care includ dezinfecția, filtrarea și alte etape și sunt dotate cu canale de distribuție și prize. O caracteristică importantă a unor astfel de sisteme este posibilitatea integrării lor în instalații industriale mari, precum și schimbarea setului de module și componente.
Un alt tip este stațiile specializate, foarte țintite, care efectuează doar distrugerea bacteriilor, ciupercilor și algelor.
La alegerea echipamentului este necesar să ne concentrăm pe diferite criterii. De exemplu, la domiciliu sunt suficiente instalațiile cu o capacitate de debit de 2−3 m3/oră. Pentru instalațiile industriale, această cifră ar trebui calculată din necesarul zilnic și să se ridice până la 1 mie m3/oră. Presiunea optimă este considerată a fi în intervalul de la 6 la 10 bar pentru unitățile hidrologice mari; pentru nevoile casnice se determină individual.
Necesitatea aplicării
După utilizarea apei de la robinet care a fost purificată în instalațiile staționare urbane, se observă adesea depuneri, de exemplu, într-un ibric, pe chiuvete sau într-o mașină de spălat. Acesta este un depozit ușor de calcar care trebuie curățat în mod regulat pentru a preveni transformarea în calcar. Apa de băut de această calitate este periculoasă pentru sănătate, deoarece mai devreme sau mai târziu duce la formarea de pietre la rinichi. De această compoziție lichidă suferă și electrocasnicele. Mașinile de spălat și mașinile de spălat vase eșuează rapid atunci când se formează în mod regulat calcar pe elementele de încălzire.
Acestea nu sunt toate problemele care apar ca urmare a utilizării apei de calitate scăzută în condițiile casnice. Prin urmare, există costuri suplimentare asociate cu instalarea mini-stațiilor de curățare în casa sau apartamentul dvs.
Unul dintre domeniile de aplicare a stațiilor de tratare a apei este întreprinderile producătoare de bere. Aici se impun cerințe foarte stricte asupra lichidului; acesta este principala materie primă. Pentru a obține 1 litru de băutură amețitoare veți avea nevoie de 20 de litri de apă. Gustul produsului finit, durabilitatea, moliciunea și procesul de fermentare depind de calitatea acestuia.
Datorită faptului că volumul consumului de apă este în continuă creștere, iar sursele de apă subterană sunt limitate, deficitul de apă este compensat de corpurile de apă de suprafață.
Calitatea apei potabile trebuie să îndeplinească cerințe standard înalte. Și funcționarea normală și stabilă a dispozitivelor și echipamentelor depinde de calitatea apei utilizate în scopuri industriale. Prin urmare, această apă trebuie să fie bine purificată și să respecte standardele.
Dar, în majoritatea cazurilor, calitatea apei este scăzută, iar problema epurării apei astăzi este de mare relevanță.
Este posibil să se îmbunătățească calitatea epurării apelor uzate, care este apoi planificată a fi utilizată în scopuri potabile și economice, prin utilizarea unor metode speciale de epurare a acestora. În acest scop, se construiesc complexe de instalații de epurare, care sunt apoi combinate în stații de tratare a apei.
Dar trebuie acordată atenție problemei purificării nu numai a apei care va fi apoi folosită pentru hrană. Orice apă uzată, după parcurgerea anumitor etape de epurare, este deversată în corpurile de apă sau pe teren. Și dacă conțin impurități nocive, iar concentrația lor este mai mare decât valorile admise, atunci o lovitură gravă este adusă mediului. Prin urmare, toate măsurile de protecție a lacurilor de acumulare, a râurilor și a naturii în general încep cu îmbunătățirea calității epurării apelor uzate. Instalatii speciale care servesc la tratarea apelor uzate, pe langa functia lor principala, permit si extragerea impuritatilor utile din apele uzate, care pot fi folosite in viitor, eventual chiar si in alte industrii.
Gradul de tratare a apelor uzate este reglementat de actele legislative, și anume „Reguli pentru protecția apelor de suprafață împotriva poluării cu apele uzate” și „Fundamentele legislației apei a Federației Ruse”.
Toate complexele de instalații de tratare pot fi împărțite în alimentare cu apă și canalizare. Fiecare tip poate fi împărțit în continuare în subspecii, care diferă în caracteristicile structurale, compoziție, precum și procesele tehnologice de purificare.
Stații de tratare a apei
Metodele de purificare a apei utilizate și, în consecință, compoziția instalațiilor de tratare în sine, sunt determinate de calitatea sursei de apă și de cerințele pentru apa care trebuie obținută la ieșire.
Tehnologia de curățare include procesele de clarificare, albire și dezinfecție. Aceasta se întâmplă prin procesele de sedimentare, coagulare, filtrare și tratare cu clor. Dacă inițial apa nu este foarte poluată, atunci se omit unele procese tehnologice.
Cele mai comune metode de limpezire și decolorare a apelor uzate din stațiile de tratare a apei sunt coagularea, filtrarea și sedimentarea. Adesea, apa este decantată în rezervoare orizontale de decantare și filtrată folosind diverse medii sau clarificatoare de contact.
Practica construirii instalatiilor de tratare a apei in tara noastra a demonstrat ca cele mai utilizate aparate sunt cele care sunt proiectate in asa fel incat rezervoarele de decantare orizontale si filtrele rapide sa actioneze ca elemente principale de tratare.
Cerințele uniforme pentru apa potabilă purificată predetermina compoziția și structura aproape identice a structurilor. Să dăm un exemplu. Fără excepție, toate stațiile de tratare a apei (indiferent de puterea, performanța, tipul și alte caracteristici) includ următoarele componente:
- dispozitive de reactivi cu mixer;
- camere de floculare;
- camere de decantare orizontale (mai rar verticale) si clarificatoare;
- ;
- recipiente pentru apa purificata;
- ;
- dotări auxiliare, administrative și casnice.
Stații de epurare
Stațiile de epurare au o structură inginerească complexă, la fel ca și sistemele de tratare a apei. La astfel de instalații, apele uzate parcurg etapele de epurare mecanică, biochimică (numită și) și chimică.
Tratarea mecanică a apelor uzate vă permite să separați solidele în suspensie, precum și impuritățile grosiere, prin strecurare, filtrare și decantare. În unele unități de tratare, curățarea mecanică este etapa finală a procesului. Dar adesea este doar o etapă pregătitoare pentru purificarea biochimică.
Componenta mecanică a complexului de epurare a apelor uzate constă din următoarele elemente:
- gratare care retin impuritati mari de origine minerala si organica;
- capcane de nisip, care vă permit să separați impuritățile mecanice grele (de obicei nisip);
- rezervoare de decantare pentru separarea particulelor în suspensie (adesea de origine organică);
- aparate de clorinare cu rezervoare de contact, unde apele uzate limpezite sunt dezinfectate sub influența clorului.
Astfel de ape uzate după dezinfecție pot fi descărcate într-un rezervor.
Spre deosebire de curățarea mecanică, cu metoda de curățare chimică, mixerele și unitățile de reactivi sunt instalate în fața rezervoarelor de decantare. Astfel, după trecerea prin grătar și prin capcană de nisip, apa uzată intră în mixer, unde i se adaugă un reactiv special de coagulare. Și apoi amestecul este trimis în rezervorul de decantare pentru clarificare. După rezervorul de decantare, apa este eliberată fie în rezervor, fie în etapa de purificare ulterioară, unde are loc o clarificare suplimentară, apoi este eliberată în rezervor.
Metoda biochimică de tratare a apelor uzate se realizează adesea în următoarele instalații: câmpuri de filtrare sau în biofiltre. În câmpurile de filtrare, apele uzate, după ce trec prin etapa de epurare în sitări și capcane de nisip, intră în rezervoarele de decantare pentru limpezire și deparazitare. Acestea urmează apoi către câmpurile de irigare sau filtrare, după care sunt descărcate în rezervor.
Când sunt tratate în biofiltre, apele uzate trec prin etape de tratare mecanică și apoi sunt supuse aerării forțate. În continuare, apa uzată care conține oxigen intră în structurile biofiltrelor, iar după aceasta este trimisă într-un rezervor secundar de decantare, unde se depun substanțele în suspensie și excesul de apă îndepărtat din biofiltru. După aceasta, apa uzată tratată este dezinfectată și evacuată în rezervor.
Tratarea apelor uzate în rezervoare de aerare trece prin următoarele etape: grătare, capcane de nisip, aerare forțată, decantare. Apoi apa uzată pretratată intră în rezervorul de aerare și apoi în rezervoarele secundare de decantare. Această metodă de curățare se încheie la fel ca și cea anterioară - cu o procedură de dezinfecție, după care apa uzată poate fi evacuată într-un rezervor.
Principalele metode de îmbunătățire a calității apei naturale și compoziția structurilor depind de calitatea apei la sursă și de scopul sistemului de alimentare cu apă. Principalele metode de purificare a apei includ:
1. fulgerare, care se realizează prin decantarea apei într-un rezervor de decantare sau clarificatoare pentru depunerea particulelor în suspensie în apă și filtrarea apei printr-un material filtrant;
2. dezinfectare(dezinfectie) pentru a distruge bacteriile patogene;
3. înmuiere– reducerea sarurilor de calciu si magneziu din apa;
4. tratarea specială a apei– desalinizare (desalinizare), deferizare, stabilizare – utilizate în principal în scopuri de producție.
Diagrama instalațiilor pentru prepararea apei potabile folosind un rezervor de decantare și un filtru este prezentată în Fig. 1.8.
Epurarea apei naturale în scop de băut constă în următoarele măsuri: coagulare, limpezire, filtrare, dezinfecție prin clorurare.
Coagulare folosit pentru accelerarea procesului de sedimentare a substanţelor în suspensie. Pentru a face acest lucru, în apă se adaugă reactivi chimici, așa-numiții coagulanți, care reacționează cu sărurile din apă, favorizând precipitarea particulelor în suspensie și coloidale. Soluția de coagulare se prepară și se dozează în instalații numite instalații de reactiv. Coagularea este un proces foarte complex. Practic, coagulanții măresc substanțele în suspensie lipindu-le între ele. Sărurile de aluminiu sau fier sunt adăugate în apă ca coagulant. Cele mai utilizate sunt sulfatul de aluminiu Al2(SO4)3, sulfatul feros FeSO4 și clorura ferică FeCl3. Cantitatea acestora depinde de pH-ul apei (reacția de pH activ a apei este determinată de concentrația ionilor de hidrogen: pH=7 mediu neutru, pH>7 acid, pH<7-щелочная). Доза коагулянта зависит от мутности и цветности воды и определяется согласно СНиП РК 04.01.02.–2001 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Для коагулирования используют мокрый способ дозирования реагентов. Коагулянт вводят в воду уже растворенный. Для этого имеется растворный бак, два расходных бака, где готовится раствор определенной концентрации путем добавления воды. Готовый раствор коагулянта подается в дозировочный бачок, имеющий поплавковый клапан, поддерживающий постоянный уровень воды. Затем из него раствор подается в смесители.
Orez. 1.8. Scheme stații de tratare a apei: cu cameră de formare a flocurilor, rezervoare de decantare și filtre (A); cu clarificator cu sediment in suspensie si filtre (B)
1 – prima pompa de ridicare; 2 – magazin de reactivi; 3 – mixer; 4 – camera de floculare; 5 – rezervor de decantare; 6 – filtru; 7 – conducta pentru intrarea clorului; 8 – rezervor de apă purificată; 9 – a doua pompă de ridicare; 10 – limpezitor cu sediment în suspensie
Pentru a accelera procesul de coagulare se introduc floculanti: poliacrilamida, acid silicic. Cele mai comune modele de mixere sunt: deflectoare, perforate și vortex. Procesul de amestecare trebuie să aibă loc până când se formează fulgi, astfel încât apa să rămână în mixer nu mai mult de 2 minute. Mixerul cu deflector este o tavă cu pereți despărțitori la un unghi de 45°. Apa își schimbă direcția de mai multe ori, formând vârtejuri intense și favorizează amestecarea coagulantului. Malaxoare cu orificii - există orificii în pereții despărțitori transversali; apa care trece prin ele formează, de asemenea, turbulențe, favorizând amestecarea coagulantului. Mixerele vortex sunt mixere verticale în care amestecarea are loc din cauza turbulizării unui flux vertical.
Din mixer, apa curge în camera de floculare (camera de reacție). Aici stă 10 - 40 de minute pentru a obține fulgi mari. Viteza de mișcare în cameră este astfel încât fulgii să nu cadă și să fie distruși.
Camerele de floculare se disting: vârtej, deflectoare, lame, vortex, în funcție de metoda de amestecare. Compartimentat - un rezervor din beton armat este împărțit prin partiții (longitudinale) în coridoare. Apa trece prin ele cu o viteză de 0,2 - 0,3 m/s. Numărul de coridoare depinde de turbiditatea apei. Lama – cu un aranjament vertical sau orizontal al mixerelor. Vortex - un rezervor sub formă de hidrociclon (conic, care se extinde în sus). Apa intră de jos și se mișcă cu o viteză descrescătoare de la 0,7 m/s la 4 - 5 mm/s, în timp ce straturile periferice de apă sunt atrase în cel principal, creând o mișcare vortex, care favorizează o bună amestecare și floculare. Din camera de floculare, apa curge în rezervorul de decantare sau în clarificatoare pentru limpezire.
Luminarea este procesul de separare a substanțelor în suspensie de apă pe măsură ce aceasta se deplasează la viteze reduse prin structuri speciale: rezervoare de decantare, limpezitoare. Sedimentarea particulelor are loc sub influența gravitației, deoarece Greutatea specifică a particulelor este mai mare decât greutatea specifică a apei. Sursele de alimentare cu apă au niveluri diferite de solide în suspensie, de ex. au turbiditate diferită, prin urmare, durata limpezirii va fi diferită.
Există rezervoare de decantare orizontale, verticale și radiale.
Tancurile de decantare orizontale sunt utilizate atunci când capacitatea stației este mai mare de 30.000 m 3 /zi; sunt un rezervor dreptunghiular cu fundul în pantă inversă pentru îndepărtarea sedimentelor acumulate prin spălare în contra. Apa este furnizată de la capăt. Mișcarea relativ uniformă se realizează prin instalarea pereților despărțitori perforați, a deversorurilor, a buzunarelor de colectare și a jgheaburilor. Rezervorul de decantare poate fi cu două secțiuni, cu o lățime a secțiunii de cel mult 6 m. Timpul de decantare este de 4 ore.
Decantoare verticale – cu o capacitate stație de tratare de până la 3000 m 3 /zi. În centrul bazinului se află o conductă în care este furnizată apă. Tancul de decantare este rotund sau pătrat în plan cu fundul conic (a=50-70°). Apa curge în jos printr-o țeavă și apoi se ridică cu viteză mică în partea de lucru a bazinului, unde este colectată printr-o bară într-o tavă circulară. Viteza de curgere ascendentă este de 0,5 – 0,75 mm/s, adică trebuie să fie mai mică decât viteza de sedimentare a particulelor în suspensie. În acest caz, diametrul rezervorului de decantare nu este mai mare de 10 m, raportul dintre diametrul rezervorului de decantare și înălțimea de decantare este de 1,5. Numărul rezervoarelor de decantare este de cel puțin 2. Uneori, rezervorul de decantare este combinat cu o cameră de floculare, care se află în locul conductei centrale. În acest caz, apa curge din duză tangenţial cu o viteză de 2–3 m/s, creând condiţii pentru formarea flocului. Pentru a amortiza mișcarea de rotație, grătarele sunt instalate în partea de jos a rezervorului de decantare. Timpul de decantare în rezervoarele de decantare verticale este de 2 ore.
Decantoarele radiale sunt rezervoare rotunde cu fundul ușor conic; sunt utilizate în alimentarea cu apă industrială cu un conținut ridicat de particule în suspensie și o capacitate de peste 40.000 m 3 /zi.
Apa este furnizată în centru și apoi se deplasează radial într-o tavă de colectare în jurul periferiei bazinului, din care este evacuată printr-o conductă. Luminarea apare și datorită creării unor viteze scăzute de mișcare. Decantoarele au o adâncime mică de 3–5 m în centru, 1,5–3 m la periferie și un diametru de 20–60 m. Sedimentul se îndepărtează mecanic, cu raclete, fără a opri funcționarea rezervorului de decantare. .
Clarificatori. Procesul de iluminare la ele are loc mai intens, deoarece După coagulare, apa trece printr-un strat de sediment în suspensie, care este menținut în această stare printr-un flux de apă (Fig. 1.9).
Particulele de sedimente în suspensie contribuie la o mai mare mărire a fulgilor de coagulare. Fulgii mari pot reține mai multe particule în suspensie în apa limpezită. Acest principiu stă la baza funcționării clarificatoarelor cu sediment în suspensie. Cu volume egale cu rezervoarele de decantare, limpezitoarele au o productivitate mai mare și necesită mai puțin coagulant. Pentru a elimina aerul care poate agita sedimentele în suspensie, apa este mai întâi direcționată către separatorul de aer. Într-un decantator de tip coridor, apa limpezită este furnizată printr-o conductă de jos și distribuită prin conducte perforate în compartimentele laterale (culoare) din partea inferioară.
Viteza fluxului ascendent în partea de lucru trebuie să fie de 1-1,2 mm/s, astfel încât fulgii de coagulare să fie suspendați. La trecerea printr-un strat de sediment în suspensie, particulele în suspensie sunt reținute, înălțimea sedimentului în suspensie este de 2 - 2,5 m. Gradul de clarificare este mai mare decât într-un rezervor de decantare. Deasupra părții de lucru există o zonă de protecție în care nu există sedimente în suspensie. Apoi apa limpezită intră într-o tavă de colectare, din care este alimentată la filtru printr-o conductă. Înălțimea părții de lucru (zona de clarificare) este de 1,5-2 m.
Filtrarea apei. După limpezire, apa este filtrată; în acest scop se folosesc filtre care au un strat de material filtrant cu granulație fină, în care particulele fine în suspensie sunt reținute pe măsură ce apa trece. Material filtrant – nisip de cuarț, pietriș, antracit zdrobit. Filtrele sunt rapide, ultra-rapide, lente: rapide - lucrează cu coagulare; lent – fără coagulare; ultra-rapidă – cu și fără coagulare.
Există filtre de presiune (de mare viteză), filtre fără presiune (rapide și lente). În filtrele de presiune, apa trece prin stratul filtrant sub presiunea creată de pompe. În cele fără presiune - sub presiunea creată de diferența de niveluri de apă din filtru și la ieșirea din acesta.
Orez. 1.9. Limpezitor de sedimente suspendate de tip coridor
1 – camera de lucru; 2 – compactor de sedimente; 3 – ferestre acoperite cu viziere; 4 – conducte de alimentare cu apă limpezită; 5 – conducte pentru evacuarea sedimentelor; 6 – conducte pentru colectarea apei din compactorul de sedimente; 7 – supapă; 8 – jgheaburi; 9 – tava de colectare
În filtrele rapide deschise (fără presiune), apa este furnizată de la capăt într-un buzunar și trece de sus în jos prin stratul filtrant și stratul suport de pietriș, apoi prin fundul perforat intră în drenaj, de acolo printr-un conductă într-un rezervor de apă curată. Filtrul este spălat cu curent invers prin conducta de evacuare de jos în sus, apa este colectată în jgheaburile de spălare și apoi evacuată în canalizare. Grosimea mediului de filtrare depinde de dimensiunea nisipului și se presupune că este de 0,7 - 2 m. Viteza estimată de filtrare este de 5,5-10 m/h. Timpul de spălare este de 5-8 minute. Scopul drenajului este de a evacua uniform apa filtrată. Acum folosesc filtre cu două straturi, mai întâi încărcând (de sus în jos) antracit zdrobit (400 - 500 mm), apoi nisip (600 - 700 mm), susținând un strat de pietriș (650 mm). Ultimul strat servește la prevenirea spălării mediului de filtrare.
Pe lângă filtrul cu un singur flux (care a fost deja menționat), se folosesc filtre cu dublu flux, în care apa este furnizată în două fluxuri: de sus și de jos, iar apa filtrată este evacuată printr-o singură conductă. Viteza de filtrare – 12 m/oră. Productivitatea unui filtru cu flux dublu este de 2 ori mai mare decât cea a unui filtru cu flux unic.
Dezinfectarea apei. La decantare și filtrare, majoritatea bacteriilor sunt reținute, până la 95%. Bacteriile rămase sunt distruse ca urmare a dezinfectării.
Dezinfectarea apei se realizează în următoarele moduri:
1. Clorarea se realizează cu clor lichid și înălbitor. Efectul de clorinare se realizează prin amestecarea intensă a clorului cu apă într-o conductă sau într-un rezervor special timp de 30 de minute. Se adauga 2-3 mg de clor la 1 litru de apa filtrata si 6 mg de clor la 1 litru de apa nefiltrata. Apa furnizată consumatorului trebuie să conțină 0,3 - 0,5 mg de clor la 1 litru, așa-numitul clor rezidual. De obicei se folosește clorurarea dublă: înainte și după filtrare.
Clorul este dozat în cloratoare speciale, care sunt fie sub presiune, fie în vid. Clorinatoarele sub presiune au un dezavantaj: clorul lichid este sub presiune peste presiunea atmosferică, deci sunt posibile scurgeri de gaz, ceea ce este toxic; cele cu vid nu au acest dezavantaj. Clorul este livrat sub formă lichefiată în cilindri, din care clorul este turnat într-unul intermediar, unde se transformă în stare gazoasă. Gazul intră în clorinator, unde se dizolvă în apa de la robinet pentru a forma apă cu clor, care este apoi introdusă în conducta de transport a apei destinate clorării. Când doza de clor crește, în apă rămâne un miros neplăcut; o astfel de apă trebuie declorinată.
2. Ozonarea este dezinfectarea apei cu ozon (oxidarea bacteriilor cu oxigen atomic obtinut din scindarea ozonului). Ozonul îndepărtează culoarea, mirosurile și gustul din apă. Pentru a dezinfecta 1 litru de surse subterane este nevoie de 0,75 - 1 mg de ozon, 1 litru de apă filtrată din surse de suprafață necesită 1-3 mg de ozon.
3. Iradierea ultravioletă este produsă cu ajutorul razelor ultraviolete. Această metodă este utilizată pentru dezinfectarea surselor subterane cu debite reduse și a apei filtrate din surse de suprafață. Lămpile cu mercur și cuarț de înaltă și joasă presiune servesc ca surse de radiație. Există unități de presiune care sunt instalate în conducte sub presiune, unități fără presiune - pe conducte orizontale și în canale speciale. Efectul de dezinfecție depinde de durata și intensitatea radiației. Această metodă nu este aplicabilă apelor cu turbiditate ridicată.
Rețea de apă
Rețelele de alimentare cu apă sunt împărțite în rețele principale și rețele de distribuție. Principala - transporta mase de tranzit de apa la obiectele de consum, distributie - alimentarea cu apa de la retea la cladirile individuale.
La rutarea rețelelor de alimentare cu apă, ar trebui să se țină seama de aspectul instalației de alimentare cu apă, de locația consumatorilor și de teren.
Orez. 1.10. Scheme retelei de alimentare cu apa
a – ramificat (fundă); aduce
Pe baza planului lor, rețelele de alimentare cu apă sunt împărțite în: fundătură și inel.
Pentru acele instalații de alimentare cu apă care permit întreruperi în alimentarea cu apă sunt utilizate rețelele de capăt (fig. 1.10, a). Rețelele de inel sunt mai fiabile în funcționare deoarece... în caz de accident pe una dintre linii, consumatorii vor fi alimentaţi cu apă prin cealaltă linie (Fig. 1.10, b). Rețelele de alimentare cu apă pentru stingerea incendiilor trebuie să aibă formă de inel.
Pentru alimentarea cu apă exterioară se folosesc conducte din fontă, oțel, beton armat, azbociment și polietilenă.
Tevi din fonta cu acoperire anti-coroziune sunt durabile și utilizate pe scară largă. Dezavantaj: rezistență slabă la sarcini dinamice. Țevile din fontă sunt prize, cu diametrul de 50–1200 mm și lungimea de 2–7 m. Țevile sunt asfaltate din interior și din exterior pentru a preveni coroziunea. Imbinarile sunt sigilate cu fire gudronate folosind calafat, apoi rostul este sigilat cu azbociment si compactat cu un ciocan si calafat.
Țevi din oțel cu diametrul de 200 – 1400 mm se folosesc pentru pozarea conductelor de apă și a rețelelor de distribuție la presiuni mai mari de 10 atm. Țevile de oțel sunt conectate prin sudură. Conducte de apă și gaz - pe racorduri filetate. Exteriorul țevilor de oțel este acoperit cu mastic de bitum sau hârtie kraft în 1 - 3 straturi. După metoda de fabricare a țevilor, acestea se disting: țevi sudate cu cusături drepte cu diametrul de 400 - 1400 mm, lungimea de 5 - 6 m; fără sudură (laminat la cald) cu un diametru de 200 – 800 mm.
Conducte din azbociment Sunt produse cu un diametru de 50 - 500 mm, o lungime de 3 - 4 m. Avantajul este dielectricitatea (nu sunt afectate de curenții electrici paraziți). Dezavantaj: supus solicitărilor mecanice asociate sarcinilor dinamice. Prin urmare, trebuie să aveți grijă în timpul transportului. Conexiunea este un cuplaj cu inele de cauciuc.
Ca conducte de apă se folosesc țevi din beton armat cu diametrul de 500 - 1600 mm, racordul este de tip deget.
Țevile din polietilenă sunt rezistente la coroziune, puternice, durabile și au o rezistență hidraulică mai mică. Dezavantajul este coeficientul mare de dilatare liniară. Atunci când alegeți materialul țevii, trebuie luate în considerare condițiile de proiectare și datele climatice. Pentru funcționarea normală, pe rețelele de alimentare cu apă sunt instalate următoarele fitinguri: fitinguri de închidere și control (robinete, supape), robinete de apă (dozatoare, robinete, hidranți), fitinguri de siguranță (supape de reținere, piston de aer). Puțurile de inspecție sunt instalate în locurile în care sunt instalate fitinguri și fitinguri. Puțurile de alimentare cu apă pe rețele sunt realizate din beton armat prefabricat.
Calculul rețelei de alimentare cu apă constă în stabilirea unui diametru de conductă suficient pentru a trece debitele calculate și determinarea pierderilor de presiune în acestea. Adâncimea de așezare a conductelor de apă depinde de adâncimea înghețului solului și de materialul conductelor. Adâncimea țevilor (până la fundul țevii) ar trebui să fie cu 0,5 m sub adâncimea calculată a înghețului solului într-o anumită regiune climatică.