8306

12

достаточно большого периода времен, и их дебит за это время не уменьшился. Вместе с тем нередко имеют место случаи уменьшения дебита лучевых водозаборов в процессе их эксплуатации по сравнению с первоначальным.

Основными причинами уменьшения дебита лучевых водозаборов являются:

-заиление или кольматация русла реки в месте расположения лучей;

-занос фильтровых труб песком;

-зарастание лучей солями кальция, железа, марганца и другими химическими соединениями. Зарастание или кольматация русла реки является главной причиной уменьшения дебита

инфильтрационных лучевых водозаборов. Результаты наблюдений за инфильтрационными лучевыми водозаборами с фильтровыми трубами, продавленными под дном реки, позволили установить, что грунт дна реки, лежащий над горизонтальными скважинами, постепенно так сильно забивается взвешенными веществами и другими мельчайшими частицами, что приток к скважинам резко уменьшается или исчезает полностью. Поэтому при значительной загрязненности воды в реках и при большом содержании взвешенных наносов строительство инфильтрационных лучевых водозаборов должно быть тщательно обосновано.

Мероприятия по борьбе с кольматацией дна реки довольно сложны и трудоемки по сравнению с восстановлением производительности вертикальных скважин. Для этой цели применяют очистку русла реки с использованием земснарядов, специальные водоструйные приспособления и рыхлители дна [2]. Помимо этого, прибегают к изменению гидрологического режима реки или уменьшению интенсивности забора воды инфильтрационными лучами. Если перечисленные методы не дают заметного результата применяют искусственное пополнение грунтовых вод. При этом доля воды, поступающей с береговой стороны, в общем дебите лучевого водозабора повышается и тем самым компенсирует уменьшение доли воды, поступающей из реки.

Занос песком фильтровых труб в меньшей степени влияет на производительность лучевых водозаборов. Однако, попадая из фильтровых труб в колодец, песок может отрицательно влиять на работу установленного в нем насосного оборудования. Кроме того, он мешает плотному закрыванию задвижек, забивает водоотводящие трубы, уменьшая, тем самым их пропускную способность, а также заклинивает часть щелей. При этом возрастает сопротивление лучей, что приводит к понижению уровня воды в колодце.

Существует несколько причин заноса песка в фильтровые трубы:

-при производстве работ по прокладыванию лучей не успевают произвести удаление песка из окружающего фильтровую трубу грунта;

-при слишком интенсивной откачке воды из колодца происходит суффозия грунта, и мелкие частицы песка попадают в фильтровую трубу;

-принятый метод горизонтальной проходки по устройству лучей не приемлем для данного

грунта.

Очистку фильтровых труб от песка выполняют сравнительно успешно введением в них промывной трубы с наконечником. При этом сильной струей воды

песок размывается и выносится в колодец.

Зарастание фильтровых труб солями различных химических соединений происходит в результате отложения на стенках и в щелях фильтровых труб солями кальция, железа, марганца и др. Как правило,

зарастание усиливается, если течение грунтовых вод носит турбулентный характер, а также при наличии свободного кислорода.

Когда вода проходит через отверстия фильтра с большой скоростью, то вследствие значительного перепада давления снаружи и внутри фильтра из воды выделяется некоторая часть растворенного в ней углекислого газа, что влечет за собой превращение бикарбонатов в менее растворимые карбонаты. В результате происходит их оседание не только на поверхности и в щелях фильтровой трубы, но и в порах грунта, окружающего фильтр.

При восстановлении производительности лучевых водозаборов используют механическую чистку ершом, промывку их с применением гидронасадок и продувкой сжатым воздухом, а также реагентную обработку путем задавливания реагента за контур фильтра.

14

реконструкция сооружений оказывается экономически более выгодным, чем новое строительство, а иногда достаточным является восстановление производительности водозабора до первоначальной. В связи с этим следует рассмотреть причины снижения производительности водозаборных сооружений в процессе эксплуатации.

Основными из них являются:

занос оголовка наносами, шугозаторы;

загрязнение сороудерживающих решеток, сеток, пористых кассет;

отложение донных наносов в подающих линиях;

неудовлетворительная работа насосов, вызванная неправильным их подбором (например, без учета суточной неравномерности), кавитацией и т.п.;

Для выяснения причин снижения производительности водозаборных сооружения проводят их обследование и анализ. Для этого вначале детально изучают имеющуюся техническую документацию, исполнительную проектную съемку, журналы эксплуатации, наличие инструкций по эксплуатации и регламента сооружений. Анализируют частоту промывок решеток, сеток, подающих линий; качество промывки; частоту и полноту удаления осадка из приемного отделения; изменение глубин у оголовка; качество воды; колебания уровней воды в реке и колодце; аварии и их причины; совместные характеристики насосов и водоводов; режим работы НС-1 по сезонам. Помимо этого, изучают гидрологический режим источника водоснабжения, движение наносов и шуги в створе водозабора.

После чего проводят обследование водозабора, включающее:

осмотр (при необходимости водолазом) водоприемных отверстий оголовка, измерения вокруг него глубины;

апробация работы установленного в колодце оборудования: сеток, промывки сеток и подающих линий, эжектора или насоса для удаления осадка (возможность взмучивания осадка), а также контрольно-измерительных приборов (КИП);

замер уровней воды в реке, приемном и всасывающем отделении при одновременном замере подачи насосов.

После чего строят совместную характеристику насосов и водоводов, выполняют поверочный расчет и сравнивают расчетные и фактические сопротивления подающих линий и водоводов. Затем определяют неразмывающие скорости для оголовков и незаиливающие для подающих линий с учетом дисперсионного состава наносов. При необходимости проводят промывку и вновь повторяют замеры. После этого намечают мероприятия по повышению производительности водозаборных сооружений.

Увеличение разницы уровней воды в источнике водоснабжения и колодце по сравнению с первоначальными значениями, а также вынос осадка в колодец свидетельствует о засорении оголовка и подающих линий. Для устранения этих нарушений производят очистку оголовка от наносов и промывку подающих линий. Если в водоприемных отверстиях оголовка установлены решетки, их очистку производят граблями с лодок или со льда (в зимний период). В случаях, если

воголовке установлены пористые кассеты, их промывают так же, как и подающие линии - обратным током воды от насосов насосной станции первого подъема.

При заносе оголовка наносами производят его промывку водовоздушной смесью, горячей водой. При необходимости устраивают щиты, регулирующие речной поток и движение наносов.

При увеличении слоя донных осадков и достаточной глубине реки возможна установка металлического короба для увеличения порога водоприемных отверстий (рис. 1.5).

1.3.1. ОБСЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ РАБОТЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ

Анализ работы действующих очистных сооружений начинают с изучения исполнительной проектной документации. Знакомятся с типом и конструкцией сооружений, их размерами, проектными технологическими параметрами, особое внимание обращают на изменения в

конструкции за период эксплуатации, тщательно изучают журналы эксплуатации.

Затем производят детальный осмотр сооружений, проводят наблюдения за работой каждого сооружения. При этом:

Уточняют габаритные размеры сооружений, диаметры коммуникаций, отметки всех характерных точек высотной схемы.

Тщательно осматривают системы подачи и отвода воды и осадка.

Фиксируют виды, дозы и точки ввода всех реагентов, используемых на станции. Определяют расход всей станции и отдельных сооружений.

Оценивают равномерность распределения воды между отдельными секциями станции и сооружениями.

Измеряют скорости фильтрования и интенсивности промывки фильтровальных сооружений, продолжительность фильтроцикла.

Строят кривую зависимости мутности воды в процессе промывки, а также определяют остаточные загрязнения загрузки.

Определяют время пребывания воды в смесителях, камерах хлопьеобразования, отстойниках, время контакта при обеззараживании.

Оценивают по данным эксплуатации периодичность и качество продувки (сброса осадка) осветлителей или отстойников.

Анализируют показатели качества воды до и после каждой ступени очистки.

После сбора данных о работе станции выполняют поверочный расчет. Цель расчета – определение фактической (возможной) производительности и скоростей протекания технологических процессов и сравнение их с нормативными данными.

На основании поверочного расчета выявляют сооружения или технологические процессы, являющиеся «узкими» местами станции, т.е. препятствующим увеличению подачи или улучшению качества обработанной воды. Пример поверочного расчета приведен в [4].

При определении расчетной производительности станции учитывают расходы воды на

17

собственные нужды сооружений по данным осмотра и замеров. Методика расчета сводится к вычислению скоростей движения воды, времени пребывания при заданном расходе и замеренных габаритных размерах сооружений. Анализ результатов расчета заключается в сравнении полученных технологических параметров с нормативными. В случае несоответствия этих параметров необходимому технологическому режиму предлагают пути реконструкции с учетом последних достижений в области водоподготовки.

1.3.2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА КОАГУЛЯЦИИ

Процесс коагуляции определяет эффективность последующего осветления и обесцвечивания воды. В последние годы считают, что от глубины осветления и обесцвечивания воды зависит степень удаления органических веществ и тяжелых металлов и бактериальная надежность питьевой воды. Совершенствование процесса коагуляции ведут по следующим основным направлениям:

Использование новых реагентов.

Оптимизация места ввода их в технологической цепочке, Использование интенсивных режимов коагулирования.

Новые реагенты. Стандартным коагулянтом является глинозем сернокислый алюминий. На ряде станций наблюдается повышенное содержание

остаточного алюминия и при этом не обеспечивается необходимая степень осветления воды. Остаточный алюминий токсичен, нарушается работа нервной системы человека, поэтому его содержание в питьевой воде ограничено 0,2(0,5)4 мг/л [5]. Глинозем не эффективен при низких температурах, маломутных цветных водах, образует большое количество осадка, что затрудняет дозирование и работу реагентного цеха.

При выборе новых реагентов следует обращать внимание не только на эффективность процессов коагуляции и осветления и стоимость, но и возможность внедрения этих реагентов на действующей станции с минимальными затратами, учитывать вопросы последующей их поставки, удаления и утилизации образующихся осадков. Разумеется, все используемые коагулянты должны быть разрешены для использования в хозяйственнопитьевом водоснабжении.

В настоящее время используют такие реагенты: смешанный коагулянт, основные соли алюминия - оксихлорид алюминия (ОХА), гидроксилхлорид алюминия (ГХА), гидроксилхлоридсульфата (ГХСА) и др. Эти реагенты требуют меньших доз, не изменяют рН, хорошо работают при низких температурах, уменьшают объем осадка, который легко обезвоживается, их стоимость ниже.

На смену флокулянту ПАА приходят полиэлектролиты: анионные, вводимые перед отстойниками, катионные – перед фильтрами. Некоторые их них работают совместно с коагулянтом, другие могут применяться самостоятельно.

Добавление в раствор коагулянтов порошкообразных минеральных сорбентов (клиноптилолит, бентонит, каолин) не только улучшает процесс коагуляции, но и снижает запах и привкус воды.

Физические методы интенсификации испытаны, в основном, применительно к процессам коагуляции в свободном объеме. Некоторые результаты могут оказаться полезными и для фильтрационной водоочистки. Так, наложение электрического поля ускоряет коагуляцию обработанных сернокислым алюминием мутных вод, повышает степень очистки от органических и неорганических примесей. Эффект обработки повышается с ростом концентрации взвеси и напряженности электрического поля.

Магнитная активация растворов коагулянтов позволяет улучшить качество воды по мутности и цветности на 25-40%, снизить расход коагулянта на 25-30%, повысить производительность сооружений на 19-22% [6].

Изменение режима коагулирования и точек ввода.

Известны следующие режимы коагулирования [7]: непрерывный, фракционный (дробный), концентрированный и прерывистый.

Непрерывный режим коагулирования - коагулянт постоянно вводится в воду с определенной

дозой.

18

Фракционное или дробное коагулирование – весь потребный расход реагента вводится по частям, при этом ввод возможен в разных точках технологической схемы. Например: ввод коагулянта возможен порциями по высоте смесителя, либо частями по ходу движения потока (часть в смеситель, часть перед фильтрами); флокулянт можно вводить как перед сооружениями первой ступени очистки, так и перед фильтрами. При этом возможно снижение дозы реагента, уменьшение остаточного алюминия, улучшение качества воды и увеличение фильтроцикла.

Концентрированный режим – весь потребный расход коагулянта вводится в часть (около 25%) обрабатываемой воды, а затем смешивается с основным потоком.

Прерывистый режим – часть времени коагулянт подается, затем его подача прекращается. Такой режим возможен при контактной коагуляции. Такая технология целесообразна при вводе реагента перед фильтрами или контактными осветлителями.

Изменение набора и точек ввода реагентов также может существенно улучшить качество очистки питьевой воды. Например, иногда целесообразна корректировка рН изменением точки ввода подщелачивающего реагента. В ряде случаев ввод щелочи после коагулянта обеспечивает более глубокое обесцвечивание воды, меньшую концентрацию остаточного алюминия, экономию коагулянта. В других случаях ввод щелочи после смесителя и перед фильтрами улучшает удаление гумусовых веществ на первой ступени очистки при низких рН и способствует снижению остаточного алюминия на стадии фильтрования.

По рекомендациям НИИ КВОВ [8]:

При обработке воды с низкой температурой наиболее эффективным является ОХА.

В большинстве случаев применение других флокулянтов вместо ПАА является предпочтительным. Однако, характер действия различных флокулянтов неоднозначен. Использование катионных флокулянтов совместно с коагулянтом особенно целесообразно при контактном фильтровании.

Применение тех или иных реагентов для конкретного водоисточника невозможно без проведения достаточно длительных пилотных исследований, охватывающих все периоды изменений качества воды, так как эффективность сильно зависит от свойств исходной воды.

На одной и той же очистной станции возможно использование различных реагентов в разные сезоны;

Условия смешения реагентов с водой является важным фактором, влияющим на эффект очистки.

вторые и третьи – для реагентов, образующих суспензии, например, известь.

Трубчатый перфорированный распределитель (рис.2.3) состоит из центрального бачка, в

поступающим сверху.

Затем эта смесь поступает в лучи и выходит в поток через отверстия и открытые концы лучей. Поскольку в месте примыкания лучей (срезанных под углом) к корпусу трубопровода возникает повышенная скорость потока, то здесь появляется дополнительное вихревое перемешивание. Камерно-лучевой распределитель рекомендуется для ввода реагентов в лоток.

При вводе реагента в поток поступающей воды с помощью струйного распределителя (рис.2.5) важно правильно осуществить врезку и установку патрубка подачи реагента. Срез патрубка выполняют под углом 800 и выход реагента направляют по ходу потока. Если патрубок будет развернут навстречу потоку, то возникнет дополнительное сопротивление за счет скоростного напора, препятствующее выходу реагента. В зависимости от расхода реагента в

20

трубопровод может быть врезано от 1 до 5 струйных распределителей (рис.2.6).

Диффузорный распределитель представляет собой опрокинутую воронку, устанавливаемую по оси потока (рис.2.7).

Расчет распределителя приведен в [10].