Качество воды:

Проблемы и решения. Архив на сайте www.1os.ru

Выпуск подготовлен экологическим предприятием ООО "Очистные сооружения"

Обеззараживание воды

Способы обеззараживания воды

Обеззараживанием воды называется процесс уничтожения находящихся там микроорганизмов. До 98 % бактерий задерживается в процессе очистки воды. Но среди оставшихся бактерий, а также среди вирусов могут находиться патогенные (болезнетворные) микробы, для уничтожения которых нужно обеззараживание воды. При полной очистке поверхностных вод обеззараживание воды необходимо всегда, при использовании подземных вод только тогда, когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют. Для профилактического обработки и обеззараживания воды в аварийных ситуациях сооружения обеззараживания необходимы на всех станциях подготовки хозяйственно-питьевых вод.

Экологическое предприятие "Очистные сооружения" призвано решать и успешно решает проблемы обеззараживания воды на протяжении нескольких лет.

Для обеззараживания воды используют в основном два метода - обработку воды сильными окислителями и воздействие на воду ультрафиолетовыми лучами. Кроме названных можно необходимый эффект получить фильтрованием воды через ультрафильтры, обработкой ультразвуком, кипячением воды. Для очистки поверхностных вод почти исключительно применяют окислители - хлор, хлорсодержащие реагенты, озон; для обеззараживания подземных вод можно использовать бактерицидные установки; для обеззараживания небольших порций воды - перманганат калия, перекись водорода. Надежным средством уничтожения микробов является кипячение воды.

Скорость процесса обеззараживания растет с повышением температуры воды и переходом реагента в недиссоциированную форму. Взвешенные вещества оказывают отрицательное воздействие, поскольку препятствуют контакту микробов с реагентом.

Если окислитель используется только для обеззараживания воды, то он подается в воду перед резервуаром чистой воды, где обеспечивается и необходимое время контакта; если цель обработки - окисление органических веществ, то реагент подается в воду перед очистными сооружениями. Хорошие результаты дает двухступенчатая обработка, когда часть реагента-окислителя - подается до, часть - после очистных сооружений.

Если Вы заинтересовались методами очистки воды, просим посетить наш архив выпусков, вот некоторые из них:
• Обеззараживание воды
• Опреснение воды
• Дезинфекция воды
• Фильтры обратноосмотической фильтрации

Обеззараживание хлором.

Хлор - ядовитый газ зеленовато-желтого цвета с резким удушливым запахом, в 2,45 раза тяжелее воздуха. Растворимость хлора в воде увеличивается с понижением температуры и повышением давления; при атмосферном давлении и температуре 20° С растворимость С12 составляет 7,29 г/л. При низкой температуре и высоком давлении (-34,6° С при атмосферном давления или 0,575 МПа при 15° С) хлор сжижается. Для предотвращения испарения жидкий хлор хранится под давлением 0.6...0.8 МПа с баллонах или в бочках (контейнерах).

Основными обеззараживающими веществами являются Сl2, НСlO, OCl, NH2С1 и NHCl2, их называют активным хлором. При этом Cl2, HClO и OCl образуют свободный хлор, хлорамин и дихлорамин - связанный хлор. Бактерицидность хлора больше при малых значениях рН, поэтому воду хлорируют до ввода подщелачивающих реагентов.

Необходимая доза хлора при обеззараживании воды определяется на основе экспериментально построенной кривой хлоропоглощаемости воды. Оптимальной считается доза, которая при заданном времени контакта обеспечит в воде требуемую концентрацию остаточного хлора - для хозяйственно-питьевых вод 0,3... 0,5 мг/л свободного хлора при времени контакта 30 мин или 0,8 ... 1,2 мг/л связанного хлора при времени контакта 60 мин.

При отсутствии данных технологических изысканий дозу хлора принимают для обеззараживания поверхностных вод 2... 3 мг/л, для подземных 0,7 ... 1,0 мг/л.

Хлорирование жидким хлором является наиболее широко применяемым методом обеззараживания воды на средних и крупных водоочистных станциях.

Ввиду малой растворимости жидкого хлора поступающий реагент предварительно испаряется. Затем хлор-газ растворяют в малом количестве воды, получаемую хлорную воду перемешивают с обрабатываемой водой. Дозировка хлора происходит в фазе газообразного вещества, соответствующие газодозаторы называются хлораторами. На практике применяют как напорные, так и вакуумные хлораторы. СНиП 2.04.02-84 требует использования последних, так как при вакуумных хлораторах меньше опасность попадания хлор-газа в воздух помещений. Имеются хлораторы пропорционального и постоянного расхода, а также автоматические хлораторы, поддерживающие в воде заданную концентрацию остаточного хлора.

В России наиболее широко используют вакуумные хлораторы постоянного расхода ЛОНИИ-100 производительностью до 85 кг/ч С12.

Для испарения хлора баллон или контейнер устанавливают на весы и открывают вентиль. Объем хлор-газа из одного баллона при комнатной температуре составит 0,5... 0,7 кг/ч, с одного контейнера - 3 кг/ч на 1 м2 его поверхности. Съем хлора можно значительно увеличить подогревом баллонов теплой водой или воздухом. Поэтому на крупных станциях используют специальные испарители хлора в виде бокса, куда устанавливают баллон или контейнер и подается теплая вода или подогретый воздух.

Хлор-газ поступает в промежуточный баллон, где задерживаются капли воды и прочие примеси. Более полная очистка газа происходит в фильтре, который заполнен стекловатой, замоченной в серной кислоте. Редуктор обеспечивает постоянное давление в системе; измерительное устройство в виде диафрагмы и ротаметра обеспечивает контроль и регулировку количества подаваемого хлора. Производительность хлоратора зависит от применяемого ротаметра: при РС-3 до 10 кг/ч, при РТ-5 до 20 кг/ч и при РС-7 до 85 кг/ч. Приготовление хлорной воды происходит в смесителе. Необходимый вакуум создается эжектором, при помощи которого хлорная вода подается в обрабатываемую воду. Включением в схему регулирования анализатора остаточного хлора можно автоматически поддерживать заданную концентрацию хлора в очищенной воде в условиях изменения свойств поступающей воды.

Хлорное хозяйство водоочистной станции располагается в отдельном здании, где сблокированы склад хлора, испарительная н хлораторная.

Расходный склад хлора отделен от остальных помещений глухой стеной без проемов. Склад может находиться и в самостоятельном здании. В таком случае там обычно располагают также испарительную, причем хлораторная находится в основном блоке водоочистных сооружений. Емкость расходного склада хлора не должна превышать 100 т. Жидкий хлор хранится на складе в баллонах или контейнерах, при суточном расходе хлора более 1 т - в танках вместимостью до 50 т с поставкой хлора в железнодорожных цистернах.

Склад размещают в наземном или полузаглубленном здании с двумя выходами с противоположных сторон здания. В помещении склада необходимо иметь емкость с нейтрализационным раствором сульфита натрия для быстрого погружения аварийных контейнеров или баллонов.

Если трубопровод хлор-газа расположен вне здания, на выходе из испарителя требуется установка вакуумного клапана, исключающего возможность конденсации газа при низкой температуре окружающего воздуха. Трубопроводы жидкого и газообразного хлора изготовляют из стальных бесшовных труб диаметром до 80 мм, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. Внутри помещения хлоропровод размещают по стенам или эстакадам на кронштейнах, вне здания - на эстакадах, предусматривая защиту трубопровода от солнечных лучей.

В хлораторных устанавливают дозаторы хлора с необходимой арматурой и трубопроводами. Хлораторные (хлордозаторные) могут находиться в основном корпусе станции либо в здании хлорного хозяйства. Помещение хлораторной должно быть отделено от других помещений глухой стеной без проемов и иметь два выхода, причем один из них через тамбур. Все двери должны открываться наружу, в помещении должна быть принудительная вытяжная вентиляция.

Трубопроводы хлорной воды выполняются из коррозионностойких материалов. В помещении трубопровод устанавливают в каналах в валу или на кронштейнах, вне здания - в подземных каналах или футлярах из коррозионностойких труб.

Обеззараживание воды в бактерицидных установках.

Ультрафиолетовые лучи длиной волн 220-280 им действуют на бактерии губительно, причем максимум бактерицидного действия соответствует длине волн 260 нм. Данное обстоятельство используется в бактерицидных установках, предназначенных для обеззараживания в основном подземных вод. Источником ультрафиолетовых лучей является ртутноаргонная или ртутно-кварцевая лампа, устанавливаемая в кварцевом чехле в центре металлического корпуса. Чехол защищает лампу от контакта с водой, но свободно пропускает ультрафиолетовые лучи.

Обеззараживание происходит во время протекания воды в пространстве между корпусом и чехлом при непосредственном воздействии ультрафиолетовых лучей на микробов. Поэтому наличие в воде взвешенных веществ, поглощающих световое излучение, а снижает эффективность обеззараживания. Необходима также постоянная чистка наружной поверхности кварцевого чехла от осаждающегося осадка. Для этого имеются продольные щетки, которые приводятся во вращение турбиной.

Ультрафиолетовое излучение действует мгновенно, поэтому контактные бассейны не нужны. В то же время излучение не придает воде остаточных бактерицидных свойств, а также запаха или привкусов. Бактерицидная установка не нуждается в реагентах, она компактна, управление ее работой можно легко автоматизировать.

В СНГ серийно выпускаются обеззараживающие установки ОВ-1П, ОВ-50 и ОВ-150. Установки состоят из камеры облучения, пускового устройства и электрической сигнализационно-контрольной системы.

Бактерицидная или обеззараживающая установка ОВ-1П крепится в вертикальном положении на стене, ОВ-50 и ОВ-150 устанавливаются на полу в горизонтальном положении. В установке ОВ-1П пускатель прикреплен к корпусу, турбина отсутствует, чистка кварцевого чехла производится периодическим возвратно-поступатель- ным движением рукоятки.

Для увеличения пропускной способности допускается параллельное включение до пяти установок при одной установке в резерве.

Для запуска установки камеру заполняют водой и включают лампу. Через 10-15 мин открывают задвижки на трубопроводах обработанной и поступающей воды. Работа лампы проверяется визуально через смотровой глаз, для большей надежности эксплуатации целесообразно использовать систему световой или звуковой сигнализации, выведенной в помещение дежурной службы.

Использование окислителей при обезвреживании сточных вод.

Роль окислителей в доочистке сточных вод.

Под доочисткой понимают методы и процессы, дополняющие традиционные технологические схемы двухступенчатой очистки сточных вод. Возможная степень удаления загрязнителей в процессах третичной очистки(доочистки) практически не ограничена и определяется условиями сброса очищенных сточных вод в водоемы, подачи воды на технические нужды или в систему питьевого водоснабжения. При этом должны учитываться экономические соображения.

Применение окисления при доочистке.
В качестве окислителей используют уже перечисленные вещества. Озонирование при доочистке сточных вод применяют для доокисления органических веществ, дезодорации, обесцвечивания и обеззараживания. Описание озонаторов для производства озоно-воздушной смеси и параметры процесса озонирования схожи с приведенными выше.

Теоретическая потребность хлора при окислении для снижения ХПК на 1мг/л составляяет 4,43 мг/л хлора. Хлорирование увеличивает на 20% содержание взвешенных частиц в воде за счет перехода некоторых растворимых соединений под действием хлора в суспензированное состояние. БПК5 снижается в среднем на 35%.

Обеззараживание сточных вод

Обеззараживание производится хлором, гипохлоритом натрия, получаемым на месте в электролизерах, или прямым электролизом сточных вод. Производственные сточные воды иногда обеззараживают озоном.

Расчетная доза активного хлора принимается в зависимости от предшествующей очистки сточных вод( после механической очистки - 10 мг/л; после механической очистки при эффекте отстаивания более 70( и неполной биологической очистки - 5 мг/л; после полной биологической, физико-химической очистки - 3 мг/л.

При этом в обеззараженной воде после биологической очистки содержание кишечных палочек должно быть менее 1000 в 1 л, а уровень остаточного хлора не менее 1,5 мг/л при времени контакта 30 мин.

Комплекс сооружений для обеззараживания состоит из установки для хлорирования, склада хлора, смесителя и контактного резервуара. Хлорное хозяйство должно обеспечивать возможность увеличения расчетной дозы хлора в 1,5 раза без изменения вместимости складов для реагентов.

Установки для хлорирования аналогичны установкам, применяемым для обеззараживания природных вод. Смесители подразделяют на три типа: ершовые (при расходе сточных вод до 1400 м3/сут), типа лотка Паршаля и с механическим или пневматическим перемешиванием .

Сооружения обеззараживания должны обеспечивать снижение бактериальных загрязнений в очищенной воде до нормативных. Технологическая эффективность работы сооружений обеззараживания следует оценивать по количеству бактерий кишечной группы, оставшихся в воде после обеззараживания, а также по концентрации остаточного хлора при обеззараживании хлором или его производными. Технологически эффективно работающие сооружения обеззараживания должны уменьшить количество бактерий кишечной группы в 1 л сточной воды до 1000 шт. Количество остаточного хлора должно составлять не менее 1,5 мг/л при обязательном контакте воды с хлором не менее 30 мин.

Контактные резервуары проектируют в виде не менее 2 отстойников без скребков на время пребывания сточных вод 30 мин. При этом учитывается и время протока сточных вод к выпуске. Влажность удаляемого осадка 98 %. Количество осадка после механической очистки - 1,5 л/м3. Осадок удаляется раз в 5-7 суток перекачкой его в начало очистных сооружений.

Сооружения обеззараживания и обезвреживания осадков

Химическое обеззараживание осадков проводится известью, аммиаком, тиазоном, формальдегидом или мочевиной. Одновременно повышается удобрительная ценность осадков.

Требуемая для обеззараживания известью температура 60° С достигается при дозах извести более 30%. Для обеззараживания используется молотая известь, которая смешивается с осадком в двухвальном лопастном смесителе.

Дегельминтизация радиационным термическим нагреванием обезвоженных осадков является наиболее простым способом их обезвреживания.

Теоретическое количество теплоты, максимально потребное на дегельминтизацию 1 м3 осадка, обезвоженного до 80%-ной влажности, при нагреве осадка с 10 до 60° С составляет 560 МДж. Камеры КДГМ рекомендуются для обеззараживания осадков перед использованием их в качестве удобрения на станциях аэрации производительностью до 20...30 тыс. м3/сут сточных вод.

Биотермическая обработка (компостирование) осадков осуществляется под действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания, стабилизации и подготовки их к утилизации в качестве удобрения.

Для создания пористой структуры осадка требуемой влажности и оптимального соотношения углерода и азота (20...30:1) осадки компостируют совместно с торфом, размолотой древесной корой, листьями, соломой, твердыми бытовыми отходами и т. п.
Наиболее дешевым и простым способом получения компоста как удобрения является способ приготовления его на смеси осадков сточных вод после механического обезвоживания или иловых площадок с верховым торфом в штабелях на площадках с асфальтированным покрытием. Форма штабеля трапециевидная с шириной поверху 2...30 м и высотой 1 ...З м (при естественной аэрации) и до 5 м (при принудительной аэрации). В зимнее время компост лучше разогревается при соотношении торфа к осадку как 2:1, а летом и весной -как 1,5:1. Качество компоста улучшается, если к 1 т смеси добавить 15...20 кг извести и 3 кг калия.

Компост приготовляется послойно. Вначале кладут торф слоем 50 см. Выше засыпают слой осадка толщиной, соответствующей принятому соотношению с торфом, сверху - слой торфа. Компостируемая масса покрывается безопасным в санитарном отношении материалом, например готовым компостом толщиной слоя не менее 20 см. По контуру площадки устанавливают лотки для сбора поверхностного стока.
При естественной аэрации компост созревает зимой за 3...4 месяца, в весенне-летнее время за 1,5...2 месяца.

При применении аэрируемых штабелей в основании штабеля укладывают перфорированные трубы диаметром 100...200 мм с размером отверстий 8...10 мм. Расход воздуха принимается 10... 25 м3/ч на 1 т органического вещества смеси. Воздух подается воздуходувной установкой или отсасывается вентилятором. Период созревания компоста с аэрацией воздухом составляет 3...4 недели.

На типовых сооружениях компостирования осадка с подачей воздуха от воздуходувных станций количество обезвоженного осадка по сухому веществу составляет 5 т или 7 т в сутки. Смешение и перемещение компоста осуществляются мостовым грейферным краном (5 т) и бульдозерами ДЗ-37 (Д579).

Термическая сушка осадков предназначается для обеззараживания и снижения массы и объема осадков, предварительно обезвоженных механическими методами. Это обеспечивает эффективное удаление осадков с территории очистной станции и их дальнейшую утилизацию в народном хозяйстве.

Термическая сушка производится в барабанных и пневматических сушилках, в установках со встречными струями, в агрегатах витаминной муки, в сушилках с фонтанирующим слоем и т. п.

Промышленностью выпускаются установки СВС-1,4-2,2; СВС-3,5-5; СВС-9-10 производительностью по испаряемой влаге соответственно 1,4... 2,2; 3.5...5 и 9...10 т/ч. Корпус термической обработки с двумя агрегатами СВС-3,5-5 имеет размеры в плане ЗОх12 м и высоту 14,4 м.

Термически высушенный осадок представляет собой обеззараженный сыпучий полидисперсный продукт с преобладающим размером частиц 1... 7 мм.
Дымовые газы в топке для сушки осадков в агрегате витаминной муки имеют температуру 400...600°С, на выходе 100...180°С. При частоте вращения барабана 8...15 мин-1 производительность сушилки составляет 600... 1200 кг/ч по испаряемой влаге, влажность высушенного осадка 10...20%. Расход электроэнергии составляет 0.02...0.04 кВт(ч, а дизельного топлива 0.11...0.13 кг на 1 кг испаряемой влаги.
Сжигание осадков применяется, если их утилизация невозможна или экономически нецелесообразна. Перед сжиганием необходимо стремиться к максимальному снижению влажности осадков путем их механического обезвоживания.
Горению обезвоженных осадков предшествует эндотермический процесс их тепловой подготовки, включающий прогрев материала, испарение влаги и выделение летучих компонентов. В качестве топочных устройств для сжигания осадков сточных вод применяют многоподовые печи, печи с кипящим слоем инертного носителя, а также барабанные печи, слоевые и камерные топки.
Процесс сжигания осадков в условиях псевдоожиженного слоя значительно эффективнее, чем в стационарном слое. В качестве инертного материала в кипящем слое применяют кварцевый песок с размером фракций 1 ...5 мм или фторопласт. Производительность печи по испаряемой влаге составляет 1... 2 т/ч. Температура воздуха и газов на входе в печь 600...700(С, в кипящем слое 650...750, в топочной камере над кипящим слоем 900...1000°С. Нагрузка по испаряемой влаге на 1 м3 объема печи 60...100 кг/ч. Унос золы с отходящими газами 80...100 %. Рабочая скорость воздуха, отнесенная к площади решетки, 1,2 ... 2 м/с. Удельный расход тепла 4...4.6 МДж на 1 кг испаряемой влаги, удельный расход электроэнергии 0.04...0.05 кВт(ч на 1 кг испаряемой влаги.

Обсудить выпуск

Выпуск подготовлен экологическим предприятием ООО "Очистные сооружения"
Наш тематический форум:

• ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ

Присылайте свои пожелания на адрес: 1os@bk.ru