3126

условий в водоеме. Известно, что в самоочищении водоемов от ионов тяжелых металлов большую роль занимают окислительно - восстановительные процессы. Условия в исходной воде и донных отложениях способствуют переходу окислительных форм металлов в более восстановленное состояние. Процессы разрушения комплексных соединений способствуют вторичному загрязнению водоемов.

В 1997 г. исследования были продолжены с позиций № 2 СанПиНа. В этот период исследований (апрель 1997 г.) анализировались пробы воды на содер-

жание неорганических веществ, которые ранее не определялись.

Результаты спектрального анализа проб воды (в мг/л):

Отдельный анализ был выполнен на присутствие цианидов в исходной воде водозаборов, величины которых составили 0,01 мг/л для BOC «Заовражная» и 0,02 мг/л для водозабора г. Новочебоксарск.

По шести обобщенным показателям (рН, сухой остаток, жесткость общая, нефтепродукты, ПАВ и фенольный индекс) питьевая вода отвечает нормативам. Окисляемость питьевой воды в г. Чебоксары и Новочебоксарск увеличивается до 7,8 мг/л (май — ноябрь). Это обуславливается присутствием в воде органических и некоторых легко окисляющихся примесей (двухвалентное железо, сульфиты, сероводород и др.). В этот же период времени на BOC «Заовражная», г. Чебоксары, наблюдается повышенное значение цветности исходной и

10

питьевой воды до 50° и 25° соответственно, что также указывает на преобладание в воде устойчивых гумусовых веществ (болотного и почвенного происхождения).

В целом анализ работы станций показывает, что барьерная роль сооружений исчерпана, т.к. существующие технологические схемы позволяют извлекать из обрабатываемой воды только взвешенные и коллоидные вещества, а удаление растворенных загрязнений происходит в незначительной степени. Надежность водоподготовки в условиях аварийного загрязнения Чебоксарского водохранилища отсутствует. Многочисленными исследованиями установлено, что в воде могут присутствовать токсичные летучие галогенорганические соединения (ЛГС). В основном, эти соединения относятся к группе тригалогенметанов (ТГМ): хлороформ, дихлорбромметан, бромоформ и др., обладающих канцерогенной и мутагенной активностью. Процесс образования летучих хлорорганических соединений (ЛХС) при использовании хлора - сложный и продолжительный во времени. Существенное влияние на него оказывают содержание органических загрязнений водохранилища, время контакта воды с хлором, дозы хлора и рН воды. JIXC, присутствующие в исходной воде и образовавшиеся при хлорировании, на существующих сооружениях не задерживаются, а концентрируются в РЧВ.

Третья глава посвящена исследованиям качества питьевой воды в системах подачи и распределения г. Чебоксары и Новочебоксарск. Отечественный и мировой опыт эксплуатации систем водоснабжения показывает, что получение питьевой воды, отвечающей требованиям стандарта, после очистных сооружений не всегда гарантирует сохранение ее качества в магистральных водопроводах и распределительной сети (особенно при значительной протяженности). Ухудшение качества питьевой воды при ее транспортировке свойственно практически всем системам водоснабжения. Изменение ее качественных показателей многообразно и полностью не изучено.

Водопроводное хозяйство г. Чебоксары представляет собой сложную систему с весьма разветвленной сетью водоводов и внутриквартальных сетей.

Система подачи и распределения города включает 517,4 км водопроводных сетей, 10 насосных станций, 7 резервуаров чистой воды емкостью 53 тыс. м3.

Контроль за качеством питьевой воды в распределительных сетях осуществляет «Испытательная лаборатория качества вод» (ИЛКВ) по 8 показателям, а из РЧВ HC -3 по 12. Программа утверждена МУПП «Водоканал» и согласована с ЦГСЭН Чувашской республики. Анализ исследований качества воды в контрольных точках сетей показал, что по мере удаления от BOC повышается мутность (на 0,2 - 0,7 мг/л) и цветность (на 2 - 6°), снижается содержание остаточного хлора в отдаленных точках, практически, до нуля. Для поддержания качества воды в водоводах и распределительных сетях МУПП «Водоканал»

• серьезное внимание обращает на строгое соблюдение графиков промывки и дезинфекции РЧВ и водопроводных сетей; повышение требований по технической эксплуатации сетей и сооружений на них; закольцевание тупиковых сетей; своевременный ремонт и замену устаревших сетей и запорной арматуры; применение прогрессивных методов капитального ремонта (санирование трубопроводов сетей и протаскивание полиэтиленовых труб через ветхие стальные трубы). Применение предварительной хлораммонизации позволило резко уменьшить образование вредных XOC и хлорфенольных запахов при повышенном содержании в исходной воде фенолов и нефтепродуктов; обеспечить более надежную эксплуатацию процесса обеззараживания; снизить нестандартность воды в разводящих сетях по бактериологическим показателям; исключить необходимость дополнительного хлорирования воды в РЧВ HC - 3; улучшить экологическую обстановку на BOC «Заовражная».

Система подачи и распределения воды г. Новочебоксарска включает 180 км сетей, две насосные станции, два РЧВ емкостью 20 тыс. м3. Контроль за качеством питьевой воды в распределительной сети осуществляет лаборатория МУПП «Водоканал» г. Новочебоксарска по 5 параметрам. Отбор проб воды производится из 55 точек, 3 5- из которых являются тупиковыми, с небольшим водоразбором. В некоторых контрольных точках водопроводных сетей за период исследований (1996 - 2000 гг.) выявлено, что количество остаточного хлора

значительно ниже нормы и практически падает до нуля, мутность повышается до предельных значений (1,5 мг/л), а цветность увеличивается до 20 - 25°. В 2000 г. из разводящей сети было отобрано 1290 проб, из них в 405 пробах содержание остаточного хлора было ниже нормативов, а в 105 наблюдалось уве-

личение мутности до 1,6 - 1,8 мг/л и цветности до 25 - 30°.

В четвертой главе приводятся данные исследований новых реагентов в процессе водоподготовки. До недавнего времени в практике водоподготовки BOC городов в качестве коагулянта использовались сернокислый алюминий производства АО «Фосфор» г. Тольятти (комковой сульфат алюминия с актив-

ной частью 16%) и АО «Химпром» г. Новочебоксарска (жидкий коагулянт с

активной частью 7,5%), а также комковой сульфат алюминия из г. Павлодара (с активной частью до 16,5%). Эти коагулянты имеют ряд существенных недостатков: малое содержание полезного компонента; низкая эффективность в зимний период; большое образование осадка; плохая растворимость в воде при приготовлении раствора; слеживаемость коагулянта при сухом хранении и т.д. В связи с этим интенсивно велись работы по поиску более экономичных и технологичных реагентов для водоподготовки. Были испытаны образцы коагулянтов и флокулянтов как отечественных фирм, так и зарубежных. Из отечественных коагулянтов испытано 19 образцов. Наилучшие показатели выявлены у следующих коагулянтов: гидроксихлорид алюминия из г. Екатеринбурга (марок А и Б), раствор нефелинового коагулянта (РНК) из г. Москвы, алюмокремниевый флокулянт - коагулянт НИИ медицины НАНИ Чувашской республики. Их преимущества перед другими: содержание активной части - 17 - 18%; полная водорастворимость; отсутствие примесей; снижение дозы хлора; меньшее содержание остаточного алюминия в питьевой воде; работа в более широком диапазоне температур воды; легкое растворение, что позволяет устанавливать и поддерживать заданные дозы технологии. Из зарубежных коагулянтов испытано 9 образцов. Хорошо себя зарекомендовали гранулированные коагулянты АЛГ и ABP фирмы «Кемира» (Финляндия). Содержание в них активной части составляет 18%, они полностью водорастворимы, не содержат примесей, име-

ют высокую объемную плотность, не образуют пыли и комков. Финские коагулянты отличаются высоким гарантированным содержанием алюминия, долгим и удобным хранением, снижением окисляемости воды, точной дозировкой в автоматическом режиме работы реагентного хозяйства.

С 1996 по 1997 гг. на BOC «Заовражная» использовался финский сульфат алюминия АЛГ в виде сухого гранулированного порошка плотностью 950 кг/м3

с размерами гранул 0,5 - 3 мм. Доза коагулянта находилась в пределах до 15,5%.

Параллельнопроводились исследования по подбору наиболее эффективных флокулянтов. Из синтетических анионных флокулянтов на фильтростанциях применялся полиакриламид (ПАА), выпускаемый в г. Дзержинске, в виде геля с активной частью до 7%, в мешках массой 50 кг. Основные его недостатки: низкое содержание активной части; малый срок хранения и использования; плохие санитарные условия при эксплуатации. Всего было испытано 16 образцов флокулянтов, из них три - отечественного производства. Из отечественных, наилучшие показатели были у композиционного коагулянта - флокулянта СА-ЗН- 600 (АО «Сорбент» г. Перми). Он выпускается в виде пластин и брикетов разного размера и формы; обеспечивает более высокие показатели, по сравнению с раздельным введением ПАА и сульфата алюминия; мало содержит нерастворимых веществ; применим в широком диапазоне рН. Из флокулянтов зарубежного производства были опробованы 16 образцов различных фирм, наилучшими среди них оказались: флокулянты «Феннопол - К211Е, N300, N200, А321» фирмы «Кемира», Финляндия. Все опробованные флокулянты применялись при дозах от 0,2 до 2 г/м3 воды для первичного и вторичного ее осветления. «Феннопол - К21 IE», по сравнению с другими флокулянтами, имел наилучшие показатели работы в кислой и нейтральной среде. Ввод флокулянта перед фильтрами позволил уменьшить содержание взвешенных веществ в питьевой воде до 0,2 - 0,5 мг/л. Его применение позволило сократить расход коагулянта до 35%. С 2000 г. на BOC «Заовражная» применяется раствор анионного фло-

и

кулянта «Праестол» ТУ 2216-001-40910172-98 марки 2540 TR фирмы «Штокхаузен - Пермь».

Для улучшения процесса смешения реагентов с исходной водой разработаны и внедрены радиально - трубчатые и плоско - параллельные смесители диаметром от 600 до 1400мм. Схема смесителя Д = 630 мм приведена на рис. 1.

Рис.1. Схема радиально - трубчатого смесителя: 1 - трубопровод; 2 - распределительные элементы; 3 - сальник; 4 — распределительный коллектор; 5 - сборный коллектор; 6 - резинотканевый рукав; 7 - хомут; 8 - патрубок тройника; 9 - струбцина

На станции действует автоматическая система дозирования коагулянта, позволяющая поддерживать заданную дозу реагента в диапазоне от 20 до 70 мг/л. Схема автоматического дозирования коагулянта приведена на рис.2.

Рис.2. Система автоматического дозирования коагулянта

15

В основу системы положено дозирование раствора реагента пропорцио-

нально расходу сырой воды с коррекцией величины фактического содержания коагулянта на выходе из смесителя.

Пятая глава посвящена совершенствованию технологических приемов и сооружений существующих технологий на BOC и разработке новых технологических приемов и схем. Применение на BOC однослойных капроновых сеток (с ячейками 40 микрон) на микрофильтрах взамен, трехслойных стальных сеток, позволило увеличить их срок службы, уменьшить количество органических загрязнений в исходной воде на 15 - 20%, полностью задерживать зоопланктон, а «мелозиру» - до 90%, несколько снизить мутность исходной воды (от 0,1 до 0,75 мг/л). Сокращение органических веществ при применении микрофильтров способствовало снижению дозы хлора на 17%, однако увеличился расход электроэнергии на 5 %. Во втором квартале 2000 г. была введена в эксплуатацию установка преаммонизации, схема которой приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема ввода аммиака на HC -1:1- емкость исходного раствора; 2 - рабочий бак аммиачной воды; 3 - ротаметр; 4 — уровнемер; 5 - трубопровод подачи исходного раствора; 6 - трубопровод перекачки исходного раствора в рабочий бак; 7 - трубопровод подачи воды на разбавление раствора;

8 - трубопровод подачи рабочего раствора аммиака; 9 - запорно - регулирующая арматура; 10 - ввод аммиачной воды в мокрую камеру; 11 - вентиль регулирования подачи аммиачной воды

Ввод в эксплуатацию установки преаммонизации позволил: снизить расход хлора от 25 до 45%; резко уменьшить образование хлорорганических соединений и хлорфенольных запахов (при повышенном содержании и речной воде фенолов, нефтепродуктов); уменьшить количество точек ввода хлора за счет отмены вторичного хлорирования (остается в резерве); обеспечить более падежнуюэксплуатацию процессаобеззараживания; значительноснизитьколичество нестандартных проб в разводящей сети по бактериологическим показателям;

16

улучшить экологическую обстановку на BOC «Заовражная»; исключить необходимость дополнительного хлорирования воды в РЧВ HC - 3.

В августе 2001 г. была введена в эксплуатацию система аэрации исходной воды на двух смесителях BOC «Заовражная». Это дало возможность повысить

эффект осветления воды с уменьшением дозы коагулянта до 20%.

На BOC «Заовражная» была выполнена реконструкция дренажной системы скорых фильтров (внедрен колпачковый дренаж). В настоящее время на станции реконструировано 10 фильтров, из 12 эксплуатируемых. Новая конструкция дренажной системы фильтров состоит из колпачков, изготавливаемых из нержавеющих труб Д = 20 - 25 мм. По сравнению с используемыми ныне конструкциями дренажей (гравийный, щелевой и т.д.), он имеет ряд преимуществ: сравнительно малая трудоемкость замены существующих дренажей на колпачковый; простота монтажа в короткие сроки. При этом имеется возможность увеличить высоту слоя загрузки на 0,2 - 0,4 м , продолжительность фильтроцикла до 28 ч , скорость фильтрования на 10 - 20%, производительность фильтров на 20 - 30%, расширить выбор диапазона интенсивности промывки. Кроме того, имеется возможность исключить вынос фильтрующего материала, применить водо - воздушную промывку фильтра без дополнительного монтажа

системы воздухораспределения, а также всевозможные виды фильтрующей за-

грузки различных фракций, перевести работу фильтра в режим контактной коагуляции, добиться однородного слоя загрузки. На станции исследованы и внедрены два типа колпачков: щелевой (щели Д = 0,4 мм нарезаны при помощи лазера) и щелевой с проволочной обмоткой из нихромовой проволоки. Суммарная площадь отверстия колпачков составляет 5,3% от общей площади фильтра.

Важную роль в водоподготовке играют фильтрующие загрузки. Известно много новых фильтрующих материалов как искусственного, так и естественного происхождения. Их разнообразие и конструктивное оформление фильтров затрудняет выбор наиболее подходящих и рациональных сооружений в конкретных условиях. При технологическом моделировании процесса фильтрования воды из водохранилища, на первом этапе, исследовались различные зерни-

17

стые материалы: кварцевый песок различных фракций, активированный уголь АГ-3, керамзит местного производства, антрацит. На втором этапе, испытывались местные природные материалы, так как проблема рационального использования природных ресурсов является актуальной задачей для общества, а для Чувашской республики она приобретает особое значение. Большие запасы трепелов в республике дали предпосылки к использованию их и в сфере водоподготовки: в качестве загрузки, замутнителя, присадки к коагулянтам. На «пилотных» установках, в течение четырех лет, испытывались однослойные и

многослойные виды загрузок. Однослойная загрузка принималась по аналогии с загрузкой существующих фильтров: поддерживающий слой гравия с H = 27

• см, Д = 2 - 3,5 мм; кварцевый песок с H = 1,6 м, Д = 0,8 -1,2 мм. При данных ис-

следованиях получены аналогичные результаты с действующими фильтрами. В качестве многослойной загрузки исследовано три вида: 1) слой гравия с H = 27

- 30 см, Д = 2,0 - 3,5 мм; кварцевый песок с H = 45 см, Д = 1,0 - 2,0 мм; керамзит с H= 40 см, Д = 1,6- 2,0 мм и керамзит H = 30 см, Д= 2,0 - 2,5 мм; 2) слой гравия с H = 27 - 30 см, Д = 2,0 - 3,5 мм; кварцевый песок с H = 45 см, Д = 1,0 -

2,0 мм; керамзит с H = 70 см, Д = 1,6 - 2,5 мм; уголь марки АГ-ЗС с H = 65см, Д = 0,5 - 2,0 мм; 3) слой гравия с H = 27 - 30 см, Д = 2,0 - 3,5 мм; кварцевый песок с H = 45 см, Д = 1,0 - 2,0 мм; дробленый трепел с H = 70 см, Д = 1,0 - 2,0 мм. Наилучшие результаты были получены при загрузке верхнего слоя активированным углем. Улучшились органолептические, санитарно - химические и токсикологические свойства воды, количество хлороформа снизилось на 60%, четыреххлористого углерода - в 50 раз, окисляемость и ХПК уменьшились в 2 раза, нитриты - в 3,5 раза, нефтепродукты - в 1,5 раза. Продолжительность фильтроцикла составила 28 ч.

Особое внимание было обращено на местные фильтрующие материалы. В результате исследований выявлено, что дробленый трепел по своим технологическим показателям (эффективности, грязеемкости) превосходит кварцевый песок, не уступает ему и по основным физико - химическим показателям. Вместе с тем выход готового товарного продукта из сырьевого материала составляет от