Обеззараживание воды

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ С И C ПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКИСЛИТЕЛЕЙ ПРИРО ДНЫХ , СТОЧНЫХ ВОД И ИХ ОСАДКОВ Способы обеззараживания воды , роль окисли телей в водоподготовке Обеззараживанием воды называется процесс уничтожения находящихся там микроорг анизмов . До 98 % бактерий задерживается в процесс е очистки воды . Но среди оставшихс я бактерий , а также среди вирусов могут н аходиться патогенные (болезнетворные ) микробы , для уничтожения которых нужна специальная обрабо тка воды . При полной очистке поверхностных вод обеззараживание необходимо всегда , при использовании подземных вод тольк о тогда , когда микробиологические свойства исходной воды этого требуют . Для профилактического обеззараживания и обработки воды в аварийн ых ситуациях сооружения обеззараживания необходи мы на всех станциях подготовки хозяйственно-п итьевых вод . Для обеззаражи вания используют в основном два метода - обработку воды сильными окислителями и воздействие на воду ультр афиолетовыми лучами . Кроме названных можно не обходимый эффект получить фильтрованием воды через ультрафильтры , обработкой ультразвуком , кипя чением вод ы . Для очистки поверхностн ых вод почти исключительно применяют окислите ли - хлор , хлорсодержащие реагенты , озон ; для обеззараживания подземных вод можно использова ть бактерицидные установки ; для обеззараживания небольших порций воды - перманганат калия , п е р екись водорода . Надежным средством уничтожения микробов является кипячение воды . При подаче в воду окислителей большая часть ее израсходуется на окисление орга нических и некоторых минеральных веществ . В результате снижаются цветность воды , а такж е интенси вность привкусов и запахов , э ффективнее будет проходить процесс последующей коагуляции примесей . Скорость процесса обеззара живания растет с повышением температуры воды н переходом реагента в недиссоциированную форму . Взвешенные вещества оказывают отрицате л ьное воздействие , поскольку препятст вуют контакту микробов с реагентом . Если окислитель используется только для обеззараживания , то он подается в воду перед резервуаром чистой воды , где обеспечи вается и необходимое время контакта ; если цель обработки - ок исление органических ве ществ , то реагент подается в воду перед очистными сооружениями . Хорошие результаты дает двухступенчатая обработка , когда часть реаге нта-окислителя - подается до , часть - после очист ных сооружений . Обеззараживание хлором. Хлор - ядов итый газ зел еновато-желтого цвета с резким удушливым запа хом , в 2,45 раза тяжелее воздуха . Растворимость хлора в воде увеличивается с понижением температуры и повышением давления ; при атмо сферном давлении и температуре 20° С раств оримость С 1 2 составляет 7, 29 г /л . При низкой темпера туре и высоком давлении (-34,6° С при атмо сферном давления или 0,575 МПа при 15° С ) хл ор сжижается . Для предотвращения испарения жи дкий хлор хранится под давлением 0.6...0.8 МПа с баллонах или в бочках (контейнерах ). Заводы поста вляют хлор в баллонах массой до 100 кг и в контейнерах массой до 3000 кг , а также в железнодорожных цис тернах вместимостью 48 т . При добавке в воду хлора происходит его гидролиз Cl 2 + H 2 O Ы HClO + HCl Часть хлорноватистой кислоты НС lO диссоции рует с образ ованием гипохлоритного иона OCl . При наличии в воде аммиа ка образуются моно - и дихлорамины : HClO + NH 3 Ы NH 2 Cl + H 2 O HClO + NH 2 Cl Ы NHCl 2 + H 2 O Основными обеззараживающими веществами явля ются С l 2 , НС lO, OCl , NH 2 С 1 и NHCl 2 , их называют активным хлором . При эт ом Cl 2 , HClO и OCl образуют свободный хлор , хло рамин и дихлорамин - связанный хлор . Бактерицид ность хлора больше при малых значениях рН , поэтому воду хлорируют до ввода подщелач ивающих реагентов . Необходимая доза хлора определяется на осн ове 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 п р и времени контакта 30 мин или 0,8 ... 1,2 мг /л св язанного хлора при времени контакта 60 мин . При отсутствии данных технологических изы сканий дозу хлора принимают для обеззараживан ия поверхностных вод 2... 3 мг /л , для подземных 0,7 ... 1,0 мг /л . Хлорирова ние жидким хлором является наиболее широко применяемым методом обеззара живания воды на средних и крупных водоочи стных станциях . Ввиду малой растворимости жидкого хлора поступающий реагент предварительно испаряется . Затем хлор-газ растворяют в малом количе стве воды , получаемую хлорную воду пер емешивают с обрабатываемой водой . Дозировка х лора происходит в фазе газообразного вещества , соответствующие газодозаторы называются хлорато рами . На практике применяют как напорные , так и вакуумные хлораторы . СНиП 2.04. 02-84 тре бует использования последних , так как при вакуумных хлораторах меньше опасность попадания хлор-газа в воздух помещений . Имеются хло раторы пропорционального и постоянного расхода , а также автоматические хлораторы , поддерживающ ие в воде заданную ко н центрацию остаточного хлора . В России наиболее широко используют в акуумные хлораторы постоянного расхода ЛОНИИ -100 производительностью до 85 кг /ч С 1 2 . Для испарения хлора баллон или контей нер устанавливают на весы и открывают вен тиль . Объем хлор-газа из одного баллона при комнатной температуре составит 0,5... 0,7 кг /ч , с одного контейнера - 3 кг /ч на 1 м 2 его поверхн ости . Съем хлора можно значительно увеличить подогревом баллонов теплой водой или воз духом . Поэтому на крупных станциях используют специальны е испарители хлора в виде бокса , куда устанавливают баллон или конт ейнер и подается теплая вода или подогрет ый воздух . Хлор-газ поступает в промежуточный баллон , где задерживаются капли воды и прочие примеси . Более полная очистка газа происход ит в фильтре , который заполнен стекловат ой , замоченной в серной кислоте . Редуктор обеспечивает постоянное давление в системе ; и змерительное устройство в виде диафрагмы и ротаметра обеспечивает контроль и регулировку количества подаваемого хлора . Производительность хл о ратора зависит от применяемог о ротаметра : при РС -3 до 10 кг /ч , при Р Т -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 подаетс я в обрабатываемую воду . Включением в схему регулирования анализатора остаточного хлора можно автоматически поддерживать задан ную концентрацию хлора в очищенной воде в условиях изменения свойств поступающей воды . Хлорное хозяйство водоочистной станции ра сполагается в отдель ном здании , где сб локированы склад хлора , испарительная н хлора торная . Расходный склад хлора отделен от оста льных помещений глухой стеной без проемов . Склад может находиться и в самостоятельном здании . В таком случае там обычно рас полагают также испарител ьную , причем хлор аторная находится в основном блоке водоочистн ых сооружений . Емкость расходного склада хлор а не должна превышать 100 т . Жидкий хлор хранится на складе в баллонах или контейн ерах , при суточном расходе хлора более 1 т - в танках вместимостью до 50 т с поставкой хлора в железнодорожных цистернах . Склад размещают в наземном или полуза глубленном здании с двумя выходами с прот ивоположных сторон здания . В помещении склада необходимо иметь емкость с нейтрализационным раствором сульфита натрия для б ыстро го погружения аварийных контейнеров или балло нов . Если трубопровод хлор-газа расположен вне здания , на выходе из испарителя требуется установка вакуумного клапана , исключающего в озможность конденсации газа при низкой темпер атуре окружающего воздуха . Трубопроводы жидк ого 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 , преду с матривая защит у трубопровода от солнечных лучей . В хлораторных устанавливают дозаторы хлор а с необходимой арматурой и трубопроводами . Хлораторные (хлордозаторные ) могут находиться в основном корпусе станции либо в здании хлорного хозяйства . Помещение хлор аторной должно быть отделено от других помещений глухой стеной без проемов и иметь дв а выхода , причем один из них через там бур . Все двери должны открываться наружу , в помещении должна быть принудительная вытяжн ая вентиляция . Трубопроводы хлорной воды выпо лняются из коррозионностойких материалов . В помещени и трубопровод устанавливают в каналах в в алу или на кронштейнах , вне здания - в подземных каналах или футлярах из коррозионно стойких труб . Хлорирование воды порошкообразны ми хлорсодержащими реагентами и диоксидом хлора . На малых станциях и водоочистных уста новках часто целесообразно отказаться от испо льзования жидкого хлора и применять твердые , порошкообразные вещества - хлорную известь и гипохлорит кальция . Эти вещества менее оп асны в обращении , процесс их подготовки и подачи значительно проще - практически аналогичен применению коагулянта . Хлорную известь получают при обработке сухой , негашеной взвести хлором . При контакт е с воздухом и влагой хлорная известь постепенно разлагается 2СаС 1 2 О +СО 2 +Н 2 О ® Са СО 3 +СаС 1 2 +2НС 1О поэтому реагент необходимо хранить в сухом , вентилируемом помещении в закрытой тар е . Гипохлорит кальция образуется при насыщен ии известкового молока хлором 2Са (ОН ) 2 +2С 1 2 ® Са (С 1О ) 2 +СаС 1 2 +2Н 2 О Товарный продукт СаС l 2 O или Са (С 1O) 2 растворя ют в ра створном баке с механическим перемешиванием . Количество баков не менее двух . Затем раст вор разбавляют в расходном баке до концен трации 0,5... 1 % и подают в воду дозаторами растворов и с успензии . Учитывая коррозионную активность раствора , баки следу ет изготовлять из дерева , пластмассы или железобетона , из коррозионносто йких материалов (полиэтилен или винипласт ) дол жны быть также трубопроводы и арматура . Диоксид хлора получают непосредственно на водоочистной станции хлорированием хлорита н атрия NaС 1O 2 : 2NaClO 2 + С 1 2 ® 2С 1O 2 +2NаС 1 Вместо хлора можно для получения ClO 2 также использо вать озон или с oляную кислоту 2NаС 1O 2 + O 3 + Н 2 O ® 2С 1O 2 + 2NаОН +O 2 ; 5NaС 1O 2 +4 НС 1 ® 4С 1O 2 + 5NаС 1+ 2Н 2 O, С lO 2 явл яется ядовитым , взрывоопасным газом с интенси вным запахом , водный раствор его практич ески безопасен . По сравнению с Cl 2 двуокись хлора имеет ряд преимуществ - более высокая бактерицидность в щелочной среде , более активно окисляет органические вещества , может разлагать фенол ы , не придавая при этом воде хлорфеноль ного запаха , наличие в воде аммиака не снижает эффективности ClO 2 . Хлорирование воды гипохлоритом натрия . На водоочистных станциях , где суточный расход хлора не превышает 50 кг , где тран спортировка , хранение и подготовка токсичного хлора связаны с трудно стями , можно дл я хлорирования воды использовать гипохлорит н атрия NаС lO. Данный реагент получают на стан ция в процессе электролиза раствора поваренно й соли . Электролизная установка состоит из бака концентрированного раствора соли (растворн ого бака ), элект р олизной ванны (эле ктролизера ), бака-накопителя раствора гипохлорита , выпрямителя и блока управления . Растворных баков должно быть не менее двух , их суммарный объем должен обеспечит ь бесперебойную работу установки в течение 24 ч . При мокром хранении соли о бъем растворных баков принимается из расчета 1,5 м 3 на 1 т соли . Допускается хранение соли на складе в сухом виде , причем толщина слоя соли не должна превышать 2 м . В растворном баке изготовляется раствор , близкий к насыщенному -200...310 г /л . Для пер емеш ивания применяют механические устройства н циркуляционные насосы . Электролизеры могут быть проточного или непроточного типа . Наиболее широко использую т последние . Они представляют собой ванну с установленным там пакетом пластинчатых элек тродов . Электроды, как правило графит , пр исоединяют в сеть постоянного тока . В электролизной ванне происходит диссоциа ция соли , a также воды . При включении электр олизера в сеть на аноде будет происходить окисление хлоридов 2С l - 2e ® Cl 2 , затем их гидролиз С l 2 + Н 2 O ® НС 1O+Н C1. На катоде выделяется газ Н 2 , образуется едкий натр В результате реакции NаОН с НС lO об разуется гипохлорит . В межэлектродном пространстве электролизера непроточного типа плотность э лектролита в результате его насыщения пузырьками га за будет меньше , чем в остальном объеме ванны , поэтому будет происходить циркуляция раствора - между электродами восходящее , в о стальной ванне нисходящее течение электролита . Циркуляция продолжится до пол н ого электролиза всего раствора поваренной соли . Затем электролизная ванна опорожняется и заполняется новой порцией раствора NaCl. При работе электролизера необходимо свест и к минимуму распад образованного NaClO. Для э того следует процесс электролиза прово дит ь при низкой температуре и большой плотно сти тока на аноде , воздерживаясь от переме шивания электролита в ванне . В СНГ серийно изготовляются электролизеры непроточного типа марки ЭВ . На станции необходимо иметь не менее трех электролизе ров , которые уста навливают в сухом ота пливаемом помещении . В электролизной ванне до лжны быть трубопроводы для водяного охлаждени я , над электролизером устанавливают зонт вытя жной вентиляции . Концентрация рабочего раствора соли в электролизной ванне принимается 100...120 г / л , высотное расположение электролизера должно обе спечить поступление раствора NаС lO в бак-накопит ель самотеком . Бак-накопитель размещают в вент илируемом помещения , дозировка раствора гипохлори та в воду происходит эжектором , насос-дозаторо м или другим устр о йством для подачи растворов и суспензий . Хлорирование воды прямым эле ктролизом . Для электролитического изготовления бактериц идного хлора можно использовать хлоридные ион ы , имеющиеся в самой природной воде . Метод называется прямым электролизом , разработан а соответствующая установка “Поток” . Прим енение установки возможно при содержании в воде хлоридов не менее 20 мг /л н обще й жесткости не более 7 мг-экв /л . Установка “Поток” состоит из вертикальног о электролизера , который на фланцах присоедин яется к трубопр оводу обрабатываемой воды . Движение воды - снизу вверх . Кроме того имеется блок питания и замкнутая система кислоты , предназначенная для смыва с электр одов карбонатной пленки . В систему входят бак и кислотостойкий насос . Размеры электроли зера 940х 815х 1590 мм , давление в ра бочей камере - не более 0,5 МПа , номинальная м ощность 7,6 кВт-ч , производительность 15...150 м 3 /ч . Основной проблемой является образование к арбонатной пленки на поверхности электродов , что значительно снижает срок стабильной непре рывной р аботы установки . Для смыва пле нки применяется 3%-ный раствор НС 1. Если жесткость обрабатываемой воды не более 3...4 мг-экв /л , рекомендуется направлять в сю воду через электролизер ; при жесткости 10...12 мг-экв /л - 10...12 % воды , которая затем перемешиваетс я с остальным потоком . Перехлорирование и дехлорирование , с аммо низацией . Хлорирование воды с повышенными дозами перед очистными сооружениями называют перехлор ированием . Метод применяется в условиях , когда микробиологические свойства воды быстро и в боль ших пределах меняются , а такж е при высокой цветности природной воды , бо льшом содержании в воде органических веществ и планктона . Перехлорирование используют в системах технического водоснабжения как средст во против образования биологической пленки . Ц елесо о бразность применения перехлорирова ния в системах хозяйственно-питьевого водоснабжен ия необходимо решить на основе технологически х исследований и анализов . При этом надо особо принимать во внимание возможность образования хлорорганических соединений (трига л огенметанов ). Это результат хлорирова ния воды , содержащей много .органических вещес тв . Тригалогенметаны (хлороформ и другие соеди нения ) - канцерогенные вещества , содержание которых в питьевой воде во многих странах но рмируется стандартом . В частности , Все м ирная ассоциация здравоохранения рекомендует норму 30 мг /л . Для предотвращения образован ия хлорорганических веществ при подготовке хо зяйственно-питьевых вод рекомендуется отказаться от введения хлора до очистных сооружений ( первичное хлорирование ), замени т ь С 1 2 на ClO 2 или О 3 , использовать окислит ели в комбинации c сорбентами . Например , по схеме : О 3 - акт ивный уголь - вторичное хлорирование . Для обеспечения требуемого содержания в воде остаточного хлора после перехлорированн я , а также в других случаях необ хо димо воду дехлорировать . С этой целью прим еняют физические и химические способы . При физических способах избыток активного хлора выделяется из воды сорбентами или аэрированием . Используют угольные фильтры с толщиной слоя угля 2,5 м при скорости ф ильтров ания 20...25 м /ч . Аэрирование дает по ложительные результаты при рН <5 и небольшом количестве удаляемого хлора . Поскольку многие соединения хлора не улетучиваются , эффективн ость аэрирования низка . При химическом дехлорировании избыточный активный хлор связы вается с сульфитом натрия или двуокисью серы . Как известно , хлорамины по сравнению с молекулярным хлором органолептически менее о щутимы , их действие более долговременное , при наличии в воде фенолов они не образу ют хлорфенольных запахов . С этой целью ино гд а целесообразно хлорировать с аммонизац ией , т . е . подать в воду дополнительно к хлору аммиак . Технология аммонизации воды аналогична хлорированию жидким хлором . Аммиак также прибывает на станцию в баллонах в сжиженном виде . При реакции NH 3 с хлорноватистой кислотой в воде образуются моно - и дихлорамины . Следует учесть , что добавкой аммиака можно сэкономить до 60 % хлора , израсходованного для обеззараживания . NH 3 и Cl 2 перемешиваются в пропорции 1:4...1:10. Если цель аммонизации - предотвращение обр азования хлорфенольного запаха , аммиак добав ляется в воду за 2... 3 мин до введения хл ора (переаммонизация ), если цель--снижение интенсивн ости хлорного запаха и привкуса , а также продление бактерицидного действия хлора , то аммиак добавляется после хлорирования (по с таммонизация ). Озонирование воды Озон (О 3 ) -более сильный окислитель , чем диоксид хлора или свободный хлор . В природе о зон образуется из кислорода в верхних сло ях атмосферы под действием солнечной радиации . Температура испарения озона при 0,1 МПа сос тавл яет - 111,9°С , температура плавления при этом же давлении - 192.5 ° С . Растворимость Оз в воде при 0°С и атмосферном давлении составляет 1,09 г /л . Растворимость Оз быстро снижается с повышением температуры и при 60°С практическ и равняется нулю . Масса 1 л га за - 2,144 г . Синтетическим путем озон получают при коронном (тихом ) разряде , который образуется в узком слое воздуха между электродами вы сокого напряжения (5...29 кВ ) при атмосферном давле нии . Соответствующие аппараты называются генерато рами озона или оз онаторами . На практик е применяют озонаторы двух типов с пласти нчатыми электродами н цилиндрические озонаторы с трубчатыми электродами . Коронный разряд сопровождается выделением теплоты , поэтому озонаторы должны быть обор удованы системой водяного охлаждени я . Вых од озона зависит от температуры воздуха , п одаваемого в область коронного разряда . Поско льку с повышением температуры увеличивается р аспад Оз , то подаваемый воздух должен быть холодным , а также чистым и сухим . Как правило , выход озона составляет 10... 20% от содержания в воздухе кислорода . Озонаторная установка состоит из узла подготовки воздуха , озонатора , контактной камер ы и трансформатора . Расход электроэнергии на получение озона , а тем самым себестоимост ь озонирования во многом зависит от подго товк и воздуха . В процессе подготовки в оздух очищается , сушится и охлаждается . В современных озонаторах на изготовление 1 кг О 3 расходуется 20...30 кВт-ч электроэнергии , из которых на озонатор приходится 14...18 кВт-ч . Необходимое количество во здуха на получени е 1 кг озона составля ет 70...80 м 3 . Осушение воздуха происходит в одну ст адию при высоком давлении или в две с тадии при низком давлении . В первом случае давление воздуха сост авляет 0,5 ... 1,0 МПа . Воздух пропускают через теплоо бменник с водяным охлажден ием и автом атическую сушилку , представляющую собой фильтр , заполненный адсорбентом (например , активированным оксидом алюминия ). Двухстадийная сушка происходит под давлен ием поступающего воздуха примерно 0,07 МПа и характерна для озонаторных установок боль шой производительности . В данном случае между водяным теплообменником и автоматической суш илкой установлен охладитель второй ступени - ф реоновая холодильная установка . Озонирование воды заключается в ее пе ремешивании с озоновоздушной смесью в контакт ных к амерах ври времени контакта 5...20 ми н . О 3 относитс я к малорастворимым газам , поэтому технология диспергирования озоновоздушной смеси в воду и конструкция контактной камеры имеют бо льшое значение для эффективного использования и снижения потерь озона . Спос обы ди спергирования озоновоздушной смеси можно классиф ицировать в три группы : подача газа в контактные колонны через пористые плиты (труб ы ) или перфорированные трубы ; использование эж екторов ; применение механических турбин и про чих диспергирующих устройст в механическ ого действия . Наиболее широко применяют спосо бы первой группы , причем контактные колонны обычно противоточного типа - обрабатываемая вод а подается сверху вниз , озон снизу вверх . Озон является универсальным реагентом , по скольку может быть исполь зован для об еззараживания , обесцвечивания , дезодорации воды , дл я удаления железа и марганца . Озон разруша ет соединения , не подчиняющиеся воздействию х лора (фенолы ). Озон не придает воде запаха и привкуса . При этом он обладает силь ными коррозионными свойст в ами , токсич ен . Допустимое содержание О 3 в воздухе помещений 0,0001 мг /л . Озон может разрушать некоторые органичес кие вещества , не окисляя их до конца . В результате в трубопроводе озонированной воды может повышаться интенсивность бактериальной жизнедеятельн ости . Главный недостаток озона - кратковременность действия , отсутствие остаточно го озона . Таким образом О 3 , первоначально использованный вм есто хлора для обеззараживания воды н под аваемый в воду в конце технологической сх емы , все чаще используется как вещ еств о для очистки воды . В таком случае озон подается в во ду до основных очистных сооружений , причем обеззараживание выполняется либо только хлором , либо воду хлорируют после обеззараживания озоном для образования в воде требуемого остаточного хлора . Эффе ктивность озонирования зависит от количества и свойств загрязняющих воду в еществ , от дозы О 3 , температуры и рН воды , от при меняемого метода диспергирования озоновоздушной смеси в воду . Доза озона и оптимальная схема озонир ования определяются на основе пре дварител ьных технологических исследований . При отсутствии соответствующих данных СНиП рекомендует для озонирования подземных вод принимать дозу О 3 0.75...1.0 мг /л , для озонирования профильтрованных вод - 1... 2 мг /л . Озонирование используется и для доочис тки сточных вод . При этом расчетная доза О 3 пр инимается 2 ... 4 мг на 1 мг загрязнителя (нефтепроду ктов , фенолов , ПАВ ). При доочистке биологически очищенных горо дских сточных вод с дозой озона 20 мг /л ХПК снижается на 40%, БПК 5 на 60...70%, ПАВ на 90 % , о краска воды н а 60 % . Одновремен но происходит обеззараживание воды . В мировой практике наибольшую известность и распространение получили французские озона торы фирмы “Трейлигаз” . Обеззараживание воды в бакте рицидных установках . Ультрафиолетовые лучи длино й волн 220-280 им действуют на бактерии губительно , прич ем максимум бактерицидного действия соответствуе т длине волн 260 нм . Данное обстоятельство ис пользуется в бактерицидных установках , предназнач енных для обеззараживания в основном подземны х вод . Источ н иком ультрафиолетовых лучей является ртутно-аргонная или ртутно-кварц евая лампа , устанавливаемая в кварцевом чехле в центре металлического корпуса . Чехол за щищает лампу от контакта с водой , но с вободно пропускает ультрафиолетовые лучи . Обеззараживание про исходит во время протекания воды в пространстве между кор пусом и чехлом при непосредственном воздейств ии ультрафиолетовых лучей на микробов . Поэтом у наличие в воде взвешенных веществ , погло щающих световое излучение , а снижает эффектив ность обеззараживания. Необходима также пост оянная чистка наружной поверхности кварцевого чехла от осаждающегося осадка . Для этого имеются продольные щетки , которые приводятся во вращение турбиной . Ультрафиолетовое излучение действует мгновен но , поэтому контактные бассейны не нужны . В то же время излучение не придает воде остаточных бактерицидных свойств , а та кже запаха или привкусов . Бактерицидная устан овка не нуждается в реагентах , она компакт на , управление ее работой можно легко авто матизировать . В СНГ серийно выпускаются б актери цидные установки ОВ -1П , ОВ -50 и ОВ -150. Устан овки состоят из камеры облучения , пускового устройства и электрической сигнализационно-контрол ьной системы . Бактерицидная установка ОВ -1П крепится в вертикальном положении на стене , ОВ -50 и ОВ -150 устанав ливаются на полу в г оризонтальном положении . В установке ОВ -1П пускатель прикреплен к корпусу , турбина отсут ствует , чистка кварцевого чехла производится периодическим возвратно-поступатель - ным движением рукоятки . Для увеличения пропускной способности доп ускается параллельное вклю - чение до п яти установок при одной установке в резер ве . Для запуска установки камеру заполняют водой и включают лампу . Через 10-15 мин откр ывают задвижки на трубопроводах обработанной и поступающей воды . Работа лампы проверяется визуально через смотровой глаз , для большей надежности эксплуатации целесообразно использовать систему световой или звуковой си гнализации , выведенной в помещение дежурной с лужбы . Применение окислитилей и сор бентов для дезодорации воды и удаления то ксичны х веществ По мере общего ухудшения к ачества природных вод все больше приходится заниматься удалением веществ , придающих воде привкусы и запахи , а также токсичных веществ . Как известно , мутность воды обусловлена содержанием нерастворенных , прежде всего гр убодисперсных минеральных примесей ; цветность -содержанием минеральных и органических соед инений , причем главную роль играют коллоиды органического происхождения , планктон и другие вещества . Появление в воде привкусов и запахов вызывают минеральные раство р енные и коллоидные вещества (сероводород , хлор , железо ), а также органические соедин ения . К последним (относятся продукты биологич еских процессов , происходящих в самих водоема х , вещества , поступающие в водоемы в резул ьтате смыва почв и со сточными водами. В результате смыва с полей яд охимикатов и размыва промышленно загрязненных почв , а также со сточными водами в водоемы попадают токсичные вещества . Выбор метода дезодорации воды зависит от происхождения запахов и привкусов . Если причиной являются минеральн ые растворенн ые и коллоидные вещества , проблема решается деминерализацней , обезжелезиванием , дегазацией воды . Однако основной вопрос дезодорации - вопрос удаления из воды растворенных органических веществ . Это требует специальной обработки воды . С данной п роблемой тесно с вязана проблема удаления из воды токсичных веществ , находящихся там , как правило , в микроконцентрациях . В настоящее время находят применение в основном методы окисления и сорбции , при чем хорошие результаты дает их комбинирование (окислител ьно-сорбционный метод ). Из окислителей широко используют хлор и хлорсодержащие реагенты , озон , перманганат калия . Выбор реагента , его дозы и схемы реагентной обработки следует решить на о снове технологических исследований . Ориентировочно можно дозу окисли теля определить исход я из перманганатной окисляемости воды . Как правило , окислители разрушают органич еское вещество в органолептически менее ощути мые , а также менее токсичные соединения . Н о имеются и такие вещества , например некот орые фосфорорганические п естициды , при ко торых неполное окисление может привести к усилению запахов и привкусов и образование токсичных веществ . Наиболее распространенным и дешевым окисл ителем является хлор , при котором , однако , надо учесть возможность появления в воде запаха и п ривкуса хлора , а также н ежелательных соединений (хлорфенолы ). О 3 и КМ nО 4 - сильные окислители , они не придают воде дополните льных запахов и привкусов . Для КМ nO 4 необходимо принимать во внимание высокую цену и дефицитность реагента . Кроме того , требуется вы сок ая точность дозировки , чтобы исключить опасно сть попадания в очищенную воду остаточного марганца (допустимая концентрация всего 0,1 мг /л ). Озон , как было сказано , может в ре зультате неполного окисления органических вещест в вызвать интенсификацию бактер и ально й жизнедеятельности в воде после очистных сооружений . Учитывая вышеупомянутые трудности , применение сорбентов для удаления из воды растворен ных органических веществ и токсичных соединен ий является более предпочтительным методом . И х большое преимущест во в том , что они не разрушают вещества , поэтому отпадает опасность появления нежелательных продуктов де струкции . Особенно эффективно связывать с сор бентами гидрофобные соединения , например , фенолы и другие слабые органические электролиты . Л учше сорбируют с я при этом веществ а в молекулярном виде , хуже - ионы . В водоподготовке в качестве сорбента применяются активные угли , получаемые путем а ктивации углеродсодержащих материалов (каменные у гли , антрацит , торф , промышленные отходы ). Актив ация заключается в тер мохимической обрабо тке дробленого и отсортированного материала , в результате чего улетучивающиеся компоненты удаляются , материал уплотняется и приобретает микро - пористую структуру . Существуют два спос оба сорбционной обработки -добавка активного угля в ви д е реагента (углевание воды ) и фильтрование воды через слой гр анулированного , зернистого сорбента в сорбционных фильтрах . Для углевания воды необходимо иметь б ак с механическим или гидравлическим перемеши ванием , в котором происходит замачивание угля в тече ние 1 ч . Изготовленную угольную пульпу концентрацией 8% подают в воду пере д очистными сооружениями за 10 мин до ввода коагулянта . Доза угля перед фильтрами не должна превышать 5 мг /л . Применяют в о сновном активные угли марки БАУ и ОУ . Подготовка угля - сл ожная , трудоемкая и загрязняющая окружающую среду операция . В о избежание загрязнения очищенной воды остато чными концентрациями угля требуется большая т очность дозировки . Поэтому более целесообразно использовать сорбционные фильтры в конце технологической схемы после осветлительных фильтров . В качестве загрузки используют прежде всего активные угли АГ-З и АГ-М . Сорбционные филь тры , как правило , напорные , толщину загрузки принимают исходя из скорости фильтрования (10...15 м /ч ) и времени пребывания воды в уг о льной загрузке (10...15 мин ). Основной технической проблемой , связанной с применением сорбционных фильтров , является вопрос восстановления сорбционной емкости фильтр ов . Для этого применяют химические , термически е или биологические методы , требующие выгруз ки материала из фильтра . Химический метод заключается в продувке слоя угля паром с последующей обработкой щелочью ; при термической регенерации адсорби рованные органические вещества выжигаются в с пециальных печах при температуре 800...900°С ; восста новление сорбционной емкости угля может также происходить с использованием микробов . До настоящего времени не существует надежн ого и дешевого метода регенерации углей , ч то увеличивает расход свежего материала и повышает себестоимость процесса . . Использование ок ислителей при обезвре живании сточных вод. Роль окислителей в доочистке сточных вод . Под доочисткой понимают методы и процессы , дополняющие традиционные техноло гические схемы двухступенчатой очистки сточных вод . Возможная степень удаления загрязнителей в п роцессах третичной очистки (доочис тки ) практически не ограничена и определяется условиями сброса очищенных сточных вод в водоемы , подачи воды на технические нужды или в систему питьевого водоснабжения . Пр и этом должны учитываться экономические сообр ажения. Применение окисления при доо чистке . В качестве окислителей использ уют уже перечисленные вещества . Озонирование при доочистке сточных вод применяют для д оокисления органических веществ , дезодорации , обес цвечивания и обеззараживания . Описание озонаторов для производства озоно-воздушной смеси и параметры процесса озонирования схожи с приведенными выше. Теоретическая потребность хлора при окисл ении для снижения ХПК на 1мг /л составл яяет 4,43 мг /л хлора . Хлорирование увеличивает на 20% содержание взвешенных част иц в воде за счет перехода некоторых растворимых соединений под действием хлора в суспенз ированное состояние . БПК 5 снижается в среднем на 35%. Обеззараживание сточных вод. Обеззараживание производится хлором , гипохлор итом натрия , получаемым на месте в эл ектролизерах , или прямым электролизом сто чных вод . Производственные сточные воды иногд а обеззараживают озоном. Расчетная доза активного хлора принимаетс я в зависимости от предшествующей очистки сточных вод : после механической очистки - 10 мг /л ; после механ ической очистки при эффекте отстаивания более 70% и неполной биол огической очистки - 5 мг /л ; после полной биол огической , физико-химической очистки - 3 мг /л. При этом в обеззараженной воде после биологической очистки содержание кишечных па лочек 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 с остоит из установки для хлорирования , склада хлора , смесителя и контактного резервуара . Хлорное хозяйство должно обеспечив ать возможность увеличения расчетной дозы хлора в 1,5 раза без изменения вместимости складов для реагентов. Установки для хлорирования аналогичны уст ановкам , применяемым для обеззараживания природны х вод . Смесители подразделяют на три типа : ершовые (при ра сходе сточных вод до 1400 м 3 /сут ), типа лотка Паршаля и с механическим ил и пневматическим перемешиванием . Сооружения обеззараживания должны обеспечива ть снижение бактериальных загрязнений в очище нной воде до нормативных . Технологическая эфф ективность рабо ты сооружений обеззараживания следует оценивать по количеству бактерий кишечной группы , оставшихся в воде после обеззараживания , а также по концентрации ос таточного хлора при обеззараживании хлором ил и его производными . Технологически эффективно работающи е сооружения обеззараживания д олжны уменьшить количество бактерий кишечной группы в 1 л сточной воды до 1000 шт . Колич ество 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 . П ри этом учитывается и время протока сточн ых вод к выпуске . Влажность удаляемого оса дка 98 %. Количество осадка после механической оч истки - 1,5 л /м 3 . Осадок уда ляется раз в 5-7 суток перекачкой его в начало очистных сооруже ний . Сооружения обеззараживания и обезвреживания осадков Химическое обеззараживание осадко в проводится известью , аммиаком , тиазоном , форм альдегидом или мочевиной . Одновременно повышается удоб рительная ценность осадков . Требуемая для обеззараживания известью те мпература 60° С достигается при дозах изве сти более 30%. Для обеззараживания используется молотая известь , которая смешивается с осадко м в двухвальном лопастном смесителе . Дегельминтиза ция радиационным термически м нагреванием обезвоженных осадков является н аиболее простым способом их обезвреживания . Теоретическое количество теплоты , максимально потребное на дегельминтизацию 1 м 3 осадка , обезвоженного до 80%-ной влажности , при нагреве ос адка с 10 до 60° С составляет 560 МДж . Камеры К ДГМ рекомендуются для обеззараживания осадков перед использованием их в качестве удобрен ия на станциях аэрации производительностью до 20...30 тыс . м 3 /сут сточных вод . Биотермическая обработка (компостирование ) осадков осуществляется под действием аэробных микроорганизмов с целью обеззараживания , ста билизации 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 компостирую т совместно с торфом , размолотой древесной корой , листьями , соломой , твердыми бытовыми отходами и т . п . Наиболее дешевым и простым способом п олучения компоста как удобрения является спос об приготовления его на смеси осадков сточных вод после механического обезвожив ания или иловых площадок с верховым торфо м в штабелях на площадках с асфальтирован ным покрытием . Форма штабеля трапециевидная с шириной поверху 2...30 м и высотой 1 ...З м (при естественной аэрации ) и до 5 м (при п р инудительной аэрации ). В зимнее время компост лучше разогревается при соот ношении 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 го товым компостом толщиной с лоя не менее 20 см . По контуру площадки устанавливаю т лотки для сбора поверхностного стока . При естественной аэрации компост созревае т 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 м 3 /ч на 1 т ор ганического вещества смеси . Воздух подается в оздуходувной установкой или отсасывается вентиля тором . Период созревания компоста с аэра цией воздухом составляет 3...4 недели . На типовых сооружениях компостирования ос адка с подачей воздуха от воздуходувных с танций количество обезвоженного осадка по сух ому веществу составляет 5 т или 7 т в су тки . Смешение и перемещение компо ста о существляются мостовым грейферным краном (5 т ) и бульдозерами ДЗ -37 (Д 579). Термическая сушка осадков предназначается для обеззараживания и снижения массы и объема осадков , предварительно обезвоженных механ ическими методами . Это обеспечивает эффектив ное удаление осадков с территории очи стной станции и их дальнейшую утилизацию в народном хозяйстве . Термическая сушка производится в барабанн ых и пневматических сушилках , в установках со встречными струями , в агрегатах витаминн ой муки , в сушилках с фонтан ирующим 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 ЗОх 12 м и высоту 14,4 м . Термически высушенный осадок представляет собой обеззараженный сыпучий полидисперсный пр одукт с преобладающим размером частиц 1... 7 мм . Дымовые газы в топке для сушки ос адков в агрегате витаминной муки имеют те мпературу 4 00...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 электро энергии составляет 0.02...0.04 кВт• ч , а дизельно го топлива 0.11...0.13 кг на 1 кг испаряемой влаги . Сжигание осадков применяется , если их утилизация невозможна или экономически нецелесоо бразна . Перед сжиганием необходимо стремиться к максимальному снижению влажности осадков п утем их механического обезв оживания . Горению обезвоженных осадков предшествует эндотермический процесс их тепловой подготовки , включающий прогрев материала , испарение влаг и и выделение летучих компонентов . В качес тве топочных устройств для сжигания осадков сточных вод применяют мно гоподовые п ечи , печи с кипящим слоем инертного носите ля , а также барабанные печи , слоевые и камерные топки . Процесс сжигания осадков в условиях п севдоожиженного слоя значительно эффективнее , чем в стационарном слое . В качестве инертного материала в кипяще м 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 ка мере над кипя щ им слоем 900...1000°С . Нагрузка по испаряемой влаге на 1 м 3 объема печи 60...100 кг /ч . Унос золы с отходящими газами 80...100 %. Р абочая скорость воздуха , отнесенная к площади решетки , 1,2 ... 2 м /с . Удельный расход тепла 4...4.6 МДж на 1 кг испаряемой вла ги , удель ный расход электроэнергии 0.04...0.05 кВт• ч на 1 кг испаряемой влаги .