Тонкослойные модули себя оправдывают
В технологиях кондиционирования воды поверхностных источников для хозяйственно-питьевого водоснабжения в мировой практике особое место занимает гравитационная сепарация-отстаивание, позволяющее устранить из воды основную часть взвешенных загрязнений. Для обеспечения этого процесса используются отстойники и осветлители, которые традиционно являются первой ступенью очистки в системах водоподготовки. Перед специалистами стоит задача добиться на данном этапе максимальных результатов, исходя из особенностей водозабора и качества воды в том или ином регионе.
Эффект осветления природных вод в седиментационных сооружениях, используемых в современных комплексах, как известно, обусловлен осаждением укрупненной взвеси в потоке обрабатываемой жидкости, режим движения которой близок к ламинарному.
Основные направления совершенствования конструкции седиментационных сооружений и повышения эффективности осветления определяются гидравлическим механизмом процесса отстаивания и механизмом агломерации взвешенных веществ. В связи с этим наиболее перспективным в мировой практике водоподготовки считается применение тонкослойного отстаивания и использование высококачественных реагентов. При этом особое место в современных технологиях занимает предварительная обработка воды, призванная обеспечить активную агломерацию взвеси, прежде всего, за счет воздействия на условия, препятствующие этому процессу. С этой целью перед седиментацией проводится нейтрализация электростатического заряда частиц взвеси, что позволяет формироваться микро, а затем макрофлокулам.
В современных комплексах водоподготовки, в частности, в разных городах Калифорнии и Невады в США следует отметить тщательность предварительной обработки природных вод. Такая обработка начинается с процессов самоочищения в водохранилищах, а в случаях забора непосредственно из рек предусматривается продолжительное отстаивание воды в специальных сооружениях. В качестве таких сооружений в водоочистных комплексах высокой производительности, например, в г. Сакраменто используются специальные «резервуары-песколовки» ( рис. 1).
Вода в них подается из водозаборных устройств насосной станцией первого подъема. В этих резервуарах обеспечивается отстаивание крупной взвеси после первичного хлорирования при продолжительном времени пребывания воды в них. В комплексе Фэйрберн (г. Сакраменто) время отстаивания составляет не менее 4 часов, на другой станции водоподготовки в Сакраменто для первичного отстаивания используются старые горизонтальные отстойники (зарезервированные) неработающей линии, и время обработки воды в них составляет более 5 часов. На станции очистки в г. Сосновое Озеро (Donner Lake) предварительная обработка производится в грунтовой емкости. Предварительная седиментационная обработка позволяет существенно сократить расход реагентов и упростить работу очистных сооружений.
Предварительное хлорирование исходной воды традиционно осуществляется в практике водоподготовки. Считается, что первичное хлорирование с продолжительным временем контакта воды с хлором обеспечивает достаточно полное окисление органики и в дальнейшем способствует санированию сооружений обработки воды и предотвращает их биологическое обрастание. В очистных комплексах Калифорнии и Невады прехлорирование осуществляют с применением преимущественно гипохлорита натрия. Ввод хлорсодержащих агентов обычно производится перед сооружениями первой ступени очистки, в частности, перед резервуарами-песколовками (рис. 1). Кроме того, такой резервуар является накопительной емкостью и используется как резервуар-усреднитель. Обычно одновременно с хлором вводятся реагенты, повышающие эффект седиментации. Дозирование хлора при первичном хлорировании изменяется по сезонам года, весной и летом концентрация его составляет 1,5 - 1,7 мг/дм3, осенью и зимой, в связи с повышением мутности исходной воды, - 1,7 - 1,9 мг/дм3.
Предварительное хлорирование в настоящее время не имеет альтернативы, хотя общеизвестны негативные моменты, связанные с образованием токсичных хлорорганических соединений. В комплексах водоподготовки в США удаление этих веществ обеспечивается на заключительных стадиях очистки при фильтровании воды через многослойные загрузки, содержащие, как правило, активные сорбенты, например, антрацит.
Для стабилизационной обработки воды предусматривается ввод диоксида углерода и извести на завершающем этапе дозой до 5 - 7 мг/дм3, чем предотвращается коррозия системы распределения воды. С целью коагулирования - укрупнения хлопьев взвешенных в воде загрязнений - предусмотрен ввод сульфата алюминия, концентрация которого, например, в комплексе Фэйрберн достигает 8 - 12 мг/дм3. Коагулирование осуществляют обычно с применением оксихлорида алюминия. В качестве флокулянтов используют активированную кремнекислоту и полиэлектролиты на основе полиакриламида.
Особое внимание в водоочистных комплексах уделяется процессам перемешивания реагентов и хлора, вводимых в обрабатываемую воду, с увеличением времени контакта до 30 - 40 минут. Обеспечение тщательности перемешивания реагентов важно не только для повышения эффекта седиментации, но также и для более полного использования агломерирующего потенциала коагулянтов и флокулянтов. При этом в сбросных водах, отводимых из отстойников и фильтров, а, значит, и в утилизируемых осадках остается меньшее количество вредных компонентов, в частности, соединений алюминия.
В крупных водоочистных комплексах для смешения воды с реагентами и обеспечения активного хлопьеобразования применяются резервуары-смесители - флокуляторы (камеры хлопьеобразования), которые в комплексе Фэйрберн представляет собой прямоугольные в плане емкости. Миксеры, устанавливаемые в таких резервуарах, выполняются в виде лопастных мешалок с горизонтальным (рис. 2) или вертикальным валом (Tony Bagwell, Bill Ettlich & . Handbook of public water systems second edition/
HDR Engineering, Inc.-2nd ed. -New York: by John Wiley & Sons, 2001. 1136 p.; Water Treatment. Principles and Practices of Water Supply Operations. Melissa Christensen (Project Manager). - Denver: American Water Works Association. - 3rd ed. 2003, 552 p.).
В Южной Корее, например, в Дайджоне, также применяются лопастные мешалки с горизонтальным валом. В флокуляторах в результате взаимодействия взвешенных частиц с полиэлектролитами в первой зоне проходит процесс нейтрализации статического заряда этих частиц и дестабилизация коллоидов (рис.2). При перемешивании начинают образовываться микрофлокулы, а в зоне гидравлической стабилизации потока проходит агломерация взвеси, что и обусловливает седиментационное осветление обрабатываемой воды.
На станциях очистки природных вод меньшей производительности применяются электромеханические смесители в виде специальных вставок непосредственно в трубопровод, подающий «сырую» воду. Такие вставки снабжены лопастями, обеспечивающими разделение потока на отдельные соударяющиеся и расходящиеся струи (рис. 3). Для быстрого смешения реагентов используются и водоструйные смесители.
По существующим требованиям в нашей стране продолжительность смешивания обрабатываемой воды с реагентами не должна превышать 2 минут. Это можно считать вполне приемлемым условием при использовании качественных химикатов, при конструкции смесителя, обеспечивающей достаточно высокий эффект перемешивания, а также при отсутствии в воде комплексоорганических загрязнителей. Присутствие в обрабатываемой воде растворенной или содержащейся в коллоидно-дисперсном состоянии органики приводит, как известно, к существенному снижению эффекта коагуляции и увеличению расхода реагентов. Это обусловлено тем, что процесс коагулирования во многом зависит от электростатического заряда и интенсивности взаимодействия (частоты столкновения) частиц загрязнителей и реагентов. Для частиц органической природы электрокинетическое взаимодействие с положительно заряженными частицами, например, гидроокиси алюминия, существенно снижено.
На Штыковских очистных сооружениях системы водоснабжения (г. Владивосток) на первой линии очистки перед горизонтальными отстойниками установлен вертикальный смеситель вихревого типа, в котором используется принцип турбулизации восходящего потока за счет изменения скорости движения обрабатываемой воды с введенным реагентом в пирамидальной части корпуса. При этом скорость в нижнем сечении смесителя составляет 1 м/с, на выходе - 0,025 м/с. На второй линии перед осветлителями установлен перегородчатый смеситель. Для такого типа сооружений характерна проблема повышенного расхода коагулянта из-за пониженного эффекта перемешивания и присутствия органических загрязнителей в воде, подаваемой из Артемовского водохранилища.
В современных водоочистных комплексах система хранения, дозировки и ввода реагентов включает резервуары для их краткосрочного хранения и устройства подачи. Причем реагенты (сульфат или оксихлорид алюминия, полимерные флокулянты типа полиакриламида, известь, диоксид углерода и др.) доставляются во все комплексы водоподготовки в Калифорнии и Неваде (США) в готовом к применению виде. Следует признать, что отсутствие реагентного хозяйства, в частности, складов хранения технического продукта и систем приготовления рабочих растворов непосредственно на местах обработки воды вполне целесообразно, поскольку не требует наличия достаточно сложных механизмов и исключает проблемы утилизации шлама, возникающего в довольно больших объемах (до 30%) при использовании технического продукта. Это вполне приемлемо и для комплексов водоподготовки в Приморском крае.
В городе Арнольд в штате Калифорния (США) в качестве коагулянта для повышения эффекта седиментации применяется традиционный оксихлорид алюминия, а для стабилизационной обработки - ортофосфат цинка, что в практике водоснабжения встречается довольно редко. Тем не менее, тринадцатилетний опыт работы станции подтверждает высокую эффективность использования этих реагентов.
Несомненно, применение высококачественного и эффективного коагулянта является важнейшим условием обеспечения стабильности технологических процессов очистки и, прежде всего, седиментационной обработки природных вод. Именно по этой причине особые требования предъявляются к потребительским свойствам и качеству реагентов. В России часто эти показатели, в частности, для полиоксихлоридов алюминия имеют низкий уровень при высокой стоимости их производства.
Такое положение во многом определяется тем, что в качестве сырья некоторыми производителями используются отходы алюминия, содержащие многочисленные примеси, способные образовывать комплексные соединения с большим спектром органических и неорганических веществ. Недостаточная изученность поведения и стабильности таких побочных продуктов, образующихся в процессе обработки воды, не может не влиять на качество очистки и ее безопасность для потребителя. Правильная дозировка реагентов, особенно в условиях резко изменяющихся показателей качества исходной воды, также является важным фактором надежной работы седиментационных сооружений. Причем минимизация расходования реагентов при водоподготовке важна не только с точки зрения снижения себестоимости обработки воды - данное условие определяет еще и экологическую безопасность. Именно по этой причине в современных водоочистных комплексах, в частности, в США, реагенты, используемые при обработке воды, дозируются весьма тщательно в зависимости от качества исходной воды и эффекта осветления, которые контролируются специальными датчиками. Подача реагентов осуществляется насосами-дозаторами, а сам процесс управляется из центральной диспетчерской. Полностью автоматизированная система дозирования и подачи реагентов технологически непроста, но достаточно надежна в эксплуатации. В нашей стране такие системы еще не получили достаточно широкого распространения.
Как отмечено выше, в традиционных технологических схемах очистки природных вод для их осветления применяются сооружения, обеспечивающие удаление взвешенных веществ за счет седиментации. К таким сооружениям относятся отстойники и осветлители.
В комплексах водоподготовки в разных городах Калифорнии и Невады для осаждения механических примесей используются горизонтальные (города Сакраменто, Cан-Франциско) и тонкослойные полочные отстойники (города Рино, Арнольд, Плейсервил, Сосновое Озеро). Гораздо реже применяются осветлители различных модификаций и другие сооружения, в которых эффект очистки обусловлен гравитационной сепарацией. На станции водоочистки Сосновое Озеро кроме тонкослойных отстойников используются осветлители с взвешенным слоемосадка типа «Пульсатор», довольно распространенные в европейских странах (Ф.А. Шевелев, Г.А.Орлов «Водоснабжение больших городов зарубежных стран» М., Стройиздат,1987, 351 с.). В водоочистных комплексах высокой производительности в Южной Корее для седиметационной обработки природных вод также используются горизонтальные отстойники. Седиментационное осветление воды в двух водоочистных комплексах г. Сакраменто («Фэйрберн» на р. Американ и на р. Сакраменто), а также в комплексе им. Гарри Трейси (Сан-Франциско) обеспечивается в горизонтальных отстойниках (рис. 4). Размеры отстойников в плане составляют 60х24 м при глубине 3,5 ми при времени отстаивания до 6 часов. Аванкамеры (камеры хлопьеобразования) в горизонтальных отстойниках, применяемых в нашей стране, отделяются от зоны отстаивания дырчатыми перегородками для рассредоточения потока обрабатываемой воды. С этой же целью используются поперечные водосливы или распределительные желоба.
В водоочистных комплексах США аванкамеры таких промежуточных устройств не имеют и для обеспечения равномерного распределения воды по всей площади живого сечения отстойника существенно увеличена их длина (до 15 м).Удаление осадка из аванкамер (встроенных камер хлопьеобразования) горизонтальных отстойников, в которые вода поступает непосредственно из флокуляторов, как, например, в комплексах Сакраменто осуществляется скребковым механизмом. Этот механизм представляет собой классическую конструкцию: параллельно друг другу закрепленные на медленно вращаемых барабаном цепях скребки. В каждой из аванкамер отстойников установлено по три-четыре продольные секции скребков. Из зоны отстойников непосредственно под водосборными желобами удаление осадка производится через дырчатые короба. Применение тонкослойного отстаивания в настоящее время более характерно для мировой практики водоснабжения и очистки сточных вод, чем использование горизонтальных отстойников. Практическое использование тонкослойного отстаивания началось в 50-х годах прошлого века и уже к 1970 году активно применяется в США на различных объектах очистки природных и сточных вод. В настоящее время известно большое разнообразие конструктивных решений тонкослойных отстойников, применяемых для обработки жидких сред, содержащих взвешенные вещества. Классической можно назвать схему отстойника с тонкослойным модулем, выполненным в виде наклонных пластин, установленных параллельно друг относительно друга под углом не менее 30-40 градусов вертикали (рис. 5 - TonyBagwell, Bill Ettlich &. Handbook ofpublic water systems second edition/HDR Engineering, Inc. -2nd ed. -NewYork: by John Wiley & Sons, 2001,p.1136; Water Treatment. Principlesand Practices of Water SupplyOperations. Melissa Christensen(Project Manager) - Denver: AmericanWater Works Association. -3rd ed.2003, 552 p.).
В Японии распространены тонкослойные отстойники с гофрированными радиальными блоками из полимерных материалов. В США кроме классической схемы полочных тонкослойных модулей применяются трубчатые модули с квадратным поперечным сечением труб. Трубчатые элементы при этом собираются в пакеты, что позволяет изготавливать их из пластмасс методом экструзии, получая сотовидную структуру (TonyBagwell, Bill Ettlich & . Handbook ofpublic water systems second edition/HDR Engineering, Inc. -2nd ed. -NewYork: by John Wiley & Sons, 2001,p.1136; Water Treatment. Principlesand Practices of Water SupplyOperations. Melissa Christensen (Project Manager). - Denver: AmericanWater Works Association. -3rd ed. 2003. 552 p.).
В нашей стране также широко используются тонкослойные отстойники различных конструкций, в том числе и подобных описанным выше (см. М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений». Т.1 «Очистка и кондиционирование природных вод», изд. 2-е, переработанное и дополненное. Учебное пособие. - М., Изд-во АСВ, 2004, 220 с.).
В последние годы появились установки с горизонтальными трубчатыми модулями, в частности, в «ДальНИИГиМе» разработана конструкция такого отстойника (патент РФ No 2135257 - см. В.Л. Головин «Устройство для очистки жидкости»//Патент RU No 2135257, МПК7В01D 21/02, C02F 1/40. - No 98121260/25. Заявлено 24.11.98.Опубликовано 27.08.88, БюллетеньNo 24.)
Основным преимуществом горизонтально расположенных трубчатых модулей, в которых осадок отводится непосредственно после осаждения через щели в нижней части труб, является его компактность (рис. 6) и способность отводить всплывающие загрязнения. Горизонтальное расположение осадительных элементов обеспечивает слабое взаимодействие потока осветляемой жидкости с взвесью, сползающей по наклонным плоскостям нормальным к направлению этого потока. При этом взмучивание взвеси проходит с меньшей интенсивностью по сравнению с наклонным элементом и встречным движением потока и осаждаемых частиц. Следует также отметить, что осаждаемая взвесь создает дополнительное гидравлическое сопротивление потоку, а значит, при быстром удалении ее из рабочей зоны удается существенно улучшить гидродинамическую структуру потока. Это позволяет несколько увеличить скорость протока в осадительных трубах без снижения эффекта осветления. В такой конструкции исключаются непроточные зоны в корпусе отстойника, которые возникают при расположении в нем модулей с наклонными пластинами и, следовательно, упрощается высотная привязка сооружений в общей технологической схеме. Кроме того, известно, что гравитационное разделение концентрированных тонкодисперсных суспензий в пространстве между наклонными пластинами протекает более интенсивно, чем при осаждении в «неограниченном» пространстве в горизонтальном отстойнике. В трубчатом горизонтально расположенном осадительном элементе этот эффект должен еще более увеличиваться. На примере комплексов водоподготовки в США можно сделать вывод, что тонкослойные отстойники для осветления воды получили широкое распространение в мировой практике. Действующие горизонтальные отстойники в последние годы оснащаются тонкослойными полочными модулями как, например, на городской станции водоподготовки в г. Рино (штат Невада) (рис. 7a). В последнее время на этой станции были установлены усовершенствованные тонкослойные модули, представляющие собой жесткие конструкции с полками, установленными в верхней части зоны осаждения под углом 50 градусов по горизонтали (рис. 7 б).
К основным недостаткам такого способа переоборудования действующих горизонтальных отстойников следует отнести, в частности, невозможность удаления всплывающих загрязнений, что снижает эффект осветления воды, и эти загрязнения поступают на сооружения следующей ступени очистки, существенно повышая нагрузку, в частности, на фильтры. Кроме того, наличие «мертвых», непроточных зон непосредственно под сборными лотками ив самих полочных модулях в виде трапециевидных участков в начале и в конце модулей, образующихся при установке наклонных элементов, противоречит принципам проектирования осветлительных сооружений из-за опасности возникновения в таких зонах микробиологических процессов, негативно влияющих на качество воды. При общей глубине отстойника 3,0 - 4,5 м тонкослойные модули занимают не более 80% общего объема сооружения. Конструкция системы накопления и удаления осадка при этом практически не изменена.
Производительность отстойников в г. Рино (штат Невада) в результате их реконструкции была доведена до 450 тыс. м3/сут. При высокой общей производительности очистной станции преимуществом использования тонкослойных отстойников является их компактность. Необходимо отметить тщательность выполнения всех элементов этих устройств, в частности, абсолютную горизонтальность сливных кромок водосборных желобов. Это обеспечивает равномерность отвода осветленной воды по всей площади отстойников, чем в немалой степени обусловлена высокая эффективность их работы.
Установка тонкослойных модулей в уже существующих горизонтальных отстойниках широко используется в мировой практике водоснабжения для существенного (в 3 - 4 раза) повышения производительности очистных комплексов при том же или даже более высоком эффекте осветления воды. Аналогичным образом проводится реконструкция отстойников и в нашей стране. Актуально это и для повышения производительности очистных сооружений Штыковского гидроузла системы водоснабжения г. Владивостока. Расчеты показывают, что при установке горизонтальных трубчатых модулей конструкции «ДальНИИГиМа» ( В.Л. Головин «Устройство для очистки жидкости» //Патент RU No 2135257,МПК7 В01D 21/02, C02F 1/40. - No 98121260/25. Заявлено 24.11.98. Опубликовано 27.08.88, Бюллетень No 24.) в существующих отстойниках их производительность может быть увеличена в 6 раз. Это значительно выше, чем при установке, например, уже традиционных полочных модулей, в том числе и таких, которыми переоборудованы горизонтальные отстойники в американском г. Рино. Причем, установка горизонтальных трубчатых модулей не требует существенного изменения конструкции корпуса отстойников, поскольку в этом случае также используется уже имеющаяся система удаления осадка, а другие элементы сооружений, в частности, системы подвода обрабатываемой воды и отвода осветленной изменяются незначительно.
В водоочистном комплексе в г. Плейсервилле (штат Калифорния), имеющем производительность 250 тыс.м3/сут и обеспечивающем водой несколько небольших городов, для осветления воды также применяется тонкослойное отстаивание с предварительной реагентной обработкой. Интересное решение применено на станции водоподготовки в г. Арнольде (Калифорния) производительностью 16 тыс. м3/сут, где полочные тонкослойные отстойники сблокированы с фильтрами с плавающей загрузкой. Исходная вода с предварительно введенными реагентами после контактной камеры подается в нижнюю часть тонкослойных модулей, которые обеспечивают ее гравитационное осветление. Из водосборного лотка отстойников вода поступает в нижнюю часть фильтра с плавающей загрузкой. На станции параллельно работают две таких линии очистки. Процесс водоподготовки здесь полностью автоматизирован, и управление режимом работы сооружений и дозированием реагентов при автоматическом контроле показателей качества воды осуществляется из диспетчерского пункта.
На водоочистной станции г. Сосновое Озеро (Donner Lake) в качестве первой ступени очистки воды применяется осветлитель с взвешенным осадком типа «Пульсатор». На станции имеются два осветлителя, представляющие собой прямоугольные емкости в плане размерами 12х24 м и глубиной рабочей зоны 4,5м, с общей площадью осветления 575 м2 (рис. 8).
Осветлители такого типа получили довольно широкое распространение в европейских странах, где зарекомендовали себя как компактное и достаточно надежное устройство (Ф.А. Шевелев, Г.А. Орлов «Водоснабжениебольших городов зарубежных стран». - М., Стройиздат, 1987, 351 с.).
В последние годы на станциях водоподготовки с целью повышения эффекта осветления воды и производительности сооружений «Пульсаторы», так же как и горизонтальные отстойники, оборудуются тонкослойными отстойными модулями, что интенсифицирует процесс осаждения взвеси. В таких осветлителях осадок поддерживается во взвешенном состоянии за счет гидродинамического воздействия на частицы взвеси восходящего потока обрабатываемой жидкости. Принцип работы осветлителей заключается в том, что твердые частицы осадка находятся в состоянии хаотического движения с местными сгущениями и разрежениями (флуктуациями концентрации) и волнообразными подъемами малых участков поверхности, что обусловливает название - псевдоожиженный или кипящий слой, в котором в присутствии реагента обеспечивается интенсивная агломерация хлопьев. Эти частицы в потоке воды образуют гетерофазную систему и, имея объемную концентрацию от 0,04 до 0,25 мм, располагаются в нижней части емкости осветлителя и занимают до 60 - 80% высоты (М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений», т.1. «Очистка и кондиционирование природных вод», изд. 2-е, переработанное и дополненное. Учебное пособие. - М., Изд-во АСВ, 2004, 220 с.); Ф.А. Шевелев, Г.А. Орлов «Водоснабжениебольших городов зарубежных стран». - М., Стройиздат, 1987, 351 с.).
Отличает работу осветлителей-пульсаторов, например, от контактных осветлителей с зернистой фильтрующей загрузкой явно выраженное чередование периодов впуска обрабатываемой воды, отвода осветленной воды и отстаивания. В момент впуска через систему перфорированных труб, расположенных на днище (рис. 8), происходит взмучивание осадка, при этом исходная вода проходит через слой взвешенного осадка, чем обеспечивается активное укрупнение хлопьев, а при отключении подачи - быстрая их седиментация. Время подачи исходной воды в осветлитель на водоочистной станции г. Сосновое Озеро составляет 75 - 80% от общей продолжительности цикла (90 - 100 минут). Основным недостатком работы таких сооружений является неравномерность отвода осветленной воды из-за периодичности действия устройства. В этой связи требуется достаточно четкое совпадение смежных процессов на параллельно работающих осветлителях. Кроме того, режимы работы сооружений требуют постоянной регулировки при относительно небольшом изменении исходных условий (повышение мутности обрабатываемой воды, изменение ее температуры и др.).
Как известно, при понижении температуры увеличивается вязкость воды, что влечет за собой расширение взвешенного слоя при сохранении скорости движения жидкости в восходящем потоке и уменьшение объемной концентрации частиц, при этом снижается интенсивность хлопьеобразования.
При эксплуатации осветлителей отмечается также и то, что при неблагоприятном для осадка изменении рН обрабатываемой воды возникает нарушение и ухудшение структурных связей и адгезионных свойств в результате пептизации гидроокиси алюминия, применяемого в качестве коагулянта. В связи с этим на станции г. Сосновое Озеро эти сооружения со стороны обслуживающего персонала имеют некоторые нарекания из-за неустойчивости эффекта осветления и поэтому при реконструкции предполагается заменить их тонкослойными отстойниками. Хотя, учитывая уже имеющийся опыт в европейских странах, целесообразнее тонкослойные полочные модули установить непосредственно в этих осветлителях (Ф.А. Шевелев, Г.А. Орлов «Водоснабжение больших городов зарубежных стран». - М., Стройиздат, 1987, 351 с.).
Несмотря на некоторые недостатки, осветлители различных типов широко применяются и в нашей стране. Например, на очистных сооружениях Штыковского гидроузла системы водоснабжения г. Владивостока и на станции г. Уссурийска эксплуатируются контактные осветлители с взвешенной песчаной загрузкой. Седиментационными сооружениями такие осветлители считать некорректно, поскольку их отличительной особенностью является то, что в них совмещаются две основные операции осветления воды: отстаивание и фильтрование.
Принцип действия контактных осветлителей основан на том, что на поверхности зерен загрузки при движении воды, обработанной коагулянтом, снизу вверх сорбируются коллоидные и взвешенные частицы загрязнений. Это обстоятельство позволяет относить их к фильтрам с плавающей загрузкой.
При работе этих осветлителей также проявляются характерные недостатки и, в частности, зависимость эффективности очистки от температуры обрабатываемой воды, изменений ее мутности и цветности. Кроме того, большое значение имеет правильность дозировки реагента и режим его подачи, поскольку при образовании и укрупнении хлопьев взвеси в воде до поступления ее в осветлитель забиваются отверстия дренажа большого сопротивления, что влечет за собой дополнительные сложности эксплуатации. В то же время при конструкции дренажно-распределительной системы в виде коллекторов с дырчатой перфорацией важно обеспечить равномерное распределения обрабатываемой и промывной воды по площади. Это условие не соблюдается на очистных сооружениях Штыковского гидроузла. В частности, из-за снижения давления на торцевой части коллекторов соответственно снижается интенсивность промывки загрузки на этих участках. Это приводит к скоплению илистых частиц, а рабочая площадь осветлителя уменьшается на 20 - 30%.
Из всего вышесказанного следует, что очистка природных вод от взвешенных частиц производится в отстойниках и осветлителях, конструкция которых традиционна для современной мировой практики водоснабжения. Действующие горизонтальные отстойники в настоящее время оборудуются тонкослойными полочными модулями, существенно повышающими производительность сооружений и эффект осветления воды. Использование тонкослойной гравитационной сепарации природных вод для их осветления следует считать общепринятой тенденцией развития технологии водоподготовки. Это, бесспорно, должно стать главным требованием при реконструкции горизонтальных отстойников, используемых в настоящее время в нашей стране, в частности, в Приморском крае. Несмотря на благоприятные климатические условия Калифорнии и Невады (США) для эксплуатации осветлителей со взвешенным слоем осадка, не вполне положительный опыт их использования вынуждает искать более совершенные технические решения для обеспечения устойчивой работы сооружений систем водоподготовки.
Виктор Головин,
кандидат технических наук,
заместитель директора по научной
работе ФГУП «ДальНИИГиМ»,
профессор строительного института
Дальневосточного государственного
технического университета
Журнал «Вода Magazine», №1 (5), 2008 г.
