Технологии осветления поверхностной и подземной воды

Технологии осветления поверхностной и подземной воды
Осветление представляет собой совокупность технологических операций, позволяющих удалить минеральные и органические взвешенные вещества из исходной воды, а также часть растворенных органических веществ («флокулируемая» фракция).

Наиболее распространенные решения:
  • отстаивание
  • флотация
  • фильтрация

ОТСТАИВАНИЕ

Наиболее часто применяемый вариант. Стадия разделения жидкой и твердой фаз отстаиванием осуществляется после введения реагентов для коагуляции и флокуляции, но перед фильтрацией, чтобы извлечь большую часть образовавшихся хлопьев и обеспечить тем самым нормальное функционирование фильтров.

К сооружениям отстаивания относятся:
  • горизонтальные и вертикальные отстойники
  • камеры хлопьеобразования
  • осветлители со взвешенным осадком
Реконструкция существующих отстойников

Реконструкции ж/б сооружений отстаивания заключается в замене изношенных элементов на более эффективные, с установкой дополнительных устройств, повышающих эффективность осветления.

Замене подлежат:
  • система сбора и удаления осадка
  • система распределения воды
  • система сбора осветленной воды
Дополнительное оборудование, повышающее эффективность отстаивания:
  • тонкослойные модули
  • рециркуляторы


Осветлитель со слоем взвешенного осадка

Система сбора и удаления осадка горизонтальных отстойников

Внедрение автоматической системы сбора и удаления осадка обеспечит:
  • эффективное автоматическое удаление выпавшего осадка из отстойника
  • отсутствие продувочных (сбросных) вод
  • отсутствие слеживания осадка
  • оптимизацию количества и качества отводимого осадка
  • минимальные энергозатраты
  • полную автоматизацию системы удаления осадка
  • высокую эффективность работы
  • простоту эксплуатации


Автоматическая система сбора и удаления осадка

Система сбора/распределения воды

Система сбора и распределения воды выполняется из коррозионностойких материалов. Конфигурация систем сбора и распределения воды определяется индивидуально в зависимости от геометрии резервуара.

 
Система сбора осветленной воды



Тонкослойное отстаивание

Тонкослойные модули используются для оборудования существующих (модернизация) и вновь строящихся отстойников, осветлителей, камер хлопьеобразования с целью интенсификации процессов отстаивания природных и сточных вод. Тонкослойные модули могут быть установлены в прямоугольные и круглые в плане резервуары на несущие конструкции. Тонкослойные модули эффективно задерживают и осаждают грубодисперсные и тонкодисперсные примеси. 

Тонкослойные модули представляют собой единичные пластины, собранные особым образом, которые формируют параллельные плоскости для осаждения. Такое исполнение модуля увеличивает площадь осаждения в 6-15 раз и позволяет использовать существенно меньшие объемы емкостей, тем самым снижать капитальные затраты на их возведение.

Применение различных конструкций тонкослойных модулей дает возможность оптимизировать процесс очистки воды и использовать их в емкостях с различной геометрией.

 


Область применения:
  • осветление природных вод (водоподготовка);
  • осветление возвратных (промывных) вод;
  • осветление сточных вод (первичное и вторичное).
Преимущества:
  • тонкослойные модули могу быть использованы при любой геометрии исходного резервуара;
  • использование тонкослойных модулей в составе осветлителей и отстойников позволяет сократить площадь, занимаемую оборудованием, в 2-5 раз;
  • сотовая конструкция тонкослойных модулей обеспечивает их высокую прочность при малой массе;
  • снижение массы пластика, используемого при производстве тонкослойных модулей, позволяет существенно снизить их стоимость по сравнению с блоками, изготовленными из плоских пластин;
  • химическая стойкость применяемого пластика, низкий коэффициент трения, низкая степень адгезии к компонентам пульпы обеспечивают стабильный процесс удаления осадка с поверхности пластин;
  • окращение эксплуатационных затрат за счет снижения нагрузки на последующие сооружения (напр. фильтры);
  • интенсификация процессов осаждения и выделения из воды механических и коллоидных примесей за счет увеличения контактной поверхности.
Рециркуляторы осадка

Рециркуляторы предназначены для повышения эффективности осаждения осадка в сооружениях отстаивания. Выполняются под индивидуальные конструктивные особенности резервуара. Изготавливаются из коррозионностойких материалов.


Принцип работы рециркулятора


Отстойники заводского изготовления

Ламельные сепараторы

Ламельный сепаратор является заводской модульной установкой и предназначен для непрерывного осветления природных и сточных вод. В ламельном сепараторе реализован принцип тонкослойного отстаивания (см. ссылку «тонкослойные модули»), что позволяет интенсифицировать процессы гравитационного осаждения в 6-15 раз.

Область применения:
  • осветление природных вод (водоподготовка)
  • осветление возвратных (промывных) вод
  • осветление сточных вод
Преимущества:
  • компактное исполнение;
  • простое и эффективное удаление осадка;
  • снижение капитальных затрат за счет использования компактной конструкции;
  • минимальные затраты на монтаж и установку;
  • минимальные эксплуатационные затраты ввиду использования гравитационных процессов осаждения.

 Ламельный сепаратор (тонкослойный отстойник)

ФЛОТАЦИЯ

Компания «Экополимер» реализует флотационную технологию для осветления маломутных высокоцветных вод* (т.е. вод с высоким содержанием органических веществ природного происхождения).

До последнего времени чаще всего для обработки высокоцветных вод использовались реагентные коагуляционные технологии с осветлением воды в отстойниках или осветлителях со слоем взвешенного осадка и фильтрованием её через зернистые фильтры, которые имеют низкую эффективность. Обеззараживание высокоцветных вод жидким хлором приводит к образованию в них канцерогенных соединений, например, хлорорганики, вызывающей у людей онкологические заболевания.

В настоящее время флотация является наиболее эффективным и экономически оправданным методом очистки маломутных высокоцветных вод.

*По имеющейся классификации к маломутным высокоцветным поверхностным водам относятся воды, в которых максимальные значения взвешенных веществ менее 50 мг/л и цветности более 120 градусов по платиново-кобальтовой шкале.

Принципиальная схема флотационной установки

Обрабатываемая вода (11), предварительно сфлокулированная реагентом (12) во флокуляторе (13), подается в камеру смешения (1). Там она приводится в контакт с водой, насыщенной воздухом, из которого в результате снятия давления выделяются мельчайшие пузырьки воздуха. Создаваемые комплексы из флокул и пузырьков воздуха, плотность которых ниже плотности воды, отделяются в зоне (2) и скапливаются на поверхности. Плавающие продукты удаляются с помощью системы скребков (3) (возможно также применение системы перелива), после чего удаляются по желобу (4).Осветленная вода отбирается с помощью сифонной перегородки (5) или более сложного устройства, а затем выводится из флотатора в точке (6).

Насыщенную воздухом воду получают либо косвенным методом (часть обработанной воды рециркулирует (7) и приводится в контакт со сжатым воздухом (14) в напорном баке (8)), либо прямым насыщением (вся обрабатываемая вода подается в напорный бак).

Насыщенная воздухом вода подается в камеру смешивания (1) сразу же после прохода через регулирующий вентиль (9) или непосредственно перед устройством снятия давления (форсункой).

Преимущества напорной флотации (НФ) в осветлении маломутных высокоцветных вод по сравнению с традиционными отстойниками:
  • Данный процесс более эффективен, чем процесс седиментационного осаждения, в извлечении низкоплотных частиц обуславливающих мутность, цветность, привкусы и запахи воды, а также в извлечении водорослей, криптоспоридий, органических соединений и металлов. Все эти соединения плохо осаждаются, но склонны к флотации, или взвешенному состоянию. 
  • Кроме того, процесс извлечения частиц при НФ протекает значительно интенсивней, чем при традиционном осаждении, а потому и время очистки воды меньше. Нагрузка на флотатор может достигать до 406 л/(мин*м2). НФ эффективна в извлечении частиц с размером в десятки микрон, в то время как для отстаивания требуются частицы с размерами сотни микрон.
  • Кроме того, после напорной флотации качество воды более постоянное, что благоприятно сказывается на эффективности и стабильности работы последующих сооружений, в частности скорых фильтров.
  • При напорной флотации значительно сокращается объем флотошлама и составляет 2-5% от фактической производительности флотатора, что значительно сокращает затраты на перекачку, обработку, сгущение, обезвоживание флотошлама.
Внедрение процесса флотации на существующей станции

Внедрение процесса флотации на существующей станции предполагает техническое перевооружение существующего сооружения осветления (отстойник, осветлитель со взвешенным осадком) в напорный флотатор. 
Возможность технического перевооружения существующего резервуара во флотатор определяется в каждом конкретном случае и в общих чертах сводится к его оборудованию системой распределения водовоздушной смеси, скребковой системой сбора и удаления флотошлама, доукомплектование недостающими насосами и компрессорами, устройствами ввода реагентов, флокуляторами.

Флотаторы, реализованные в ж/б резервуарах


Внедрение процесса флотации на вновь строящейся станции

Процес флотации на вновь строящейся станции может быть реализован в ж/б резервуаре или в установке заводского исполнения.

Флотация в ж/б резервуаре

Флотация может быть реализована в ж/б резервуаре. При этом определяется эффективная геометрия ж/б резервуара. Резервуар оборудуется системой распределения водовоздушной смеси, скребковой системой сбора и удаления флотошлама, доукомплектовывается недостающими насосами и компрессорами, устройствами ввода реагентов, флокуляторами.
Камера хлопьеобразования может быть выполнена обособленно или в комбинации с флокулятором (1) (см. рис. ниже).



Возможно исполнение комбинированной установки типа флотатор-фильтр.



Флотация в установке заводского исполнения

Флотация может быть реализована в радиальных и прямоугольных установках заводского исполнения.