Улучшение качества воды в ковшах и предварительных отстойниках

Водоприемные ковши наряду с защитой водозаборов от шуголедового воздействия обеспечивают, как извест­но, осаждение наносов и, следовательно, снижение взве­шенных веществ, в связи с чем их можно рассматривать как сооружения первой ступени очистки воды. Большие исследования в этом направлении выполнены НИКТИ ГХ Минжилкомхоза УССР (Г. Г. Руденко, М. А. Чайков­ская, В. С. Бесан и др.) на водозаборе из Днепра для Киева.

Для повышения осаждающей способности водоприем­ного ковша на этом водозаборе провели реконструкцию с установкой в ковше четырех продольных перегородок, а также передней и задней торцовых стенок, в результа­те чего в 2,4 раза был удлинен путь движения воды, лик­видирована поперечная циркуляция на входе, снижена скорость потока до 5,5 см/с в центральном, до 11,1 см/с в среднем и 10,7 см/с в боковом коридорах, общее время пребывания воды в ковше было доведено до 32,7 мин. Благодаря таким скоростям наносы осаждаются на всей длине ковша, а задерживаются в основном в боковом ко­ридоре, о чем свидетельствует резкое снижение мутности в этом коридоре (на глубине 5 м) с 34,4 до 4,5 мг/л. Со­ставной частью реконструкции ковша были также уст­ройство пневмозавесы на входе в центральный коридор, прокладка трубопроводов к водоприемнику для подачи суспензии из активированного угля для сорбционной об­работки воды и строительство хлораторной для первично­го ее обеззараживания. Подача воздуха составляла 10,4...11,36 м³/ч на 1 м пневмозавесы. Эффективность ра­боты пневмозавесы составляла: по снижению мутности — 9,2...17 %, органолептического азота — 6...И, фитопланк­тона — 40,1, плавника — 100%.

Ковш на р. Алей в Рубцовске в условиях слабого шуголедового влияния на водозабор работает исключи­тельно как отстойник, задерживая до 60 % взвеси при исходном ее содержании до 3,5 тыс. мг/л. Ранее дейст­вовавший здесь русловой водоприемник был сильно под­вержен воздействию наносов, осложнявших не только отбор воды, но и ее очистку. Многолетний опыт эксплуа-тации этого водозабора подтверждает техническую и экономическую целесообразность использования ковша в качестве водоочистного сооружения, ибо выделение взвеет в ковшах и последующее ее удаление требуют меньших затрат, чем на водоочистных станциях.

Н. Д. Артеменком и др. [1] обоснована возможность применения одноступенной технологии очистки воды Оби благодаря осветляющей способности водоприемного ков­ша. Этому способствовало зарегулирование стока реки, обеспечившего существенное снижение взвешенных нано­сов в нижнем бьефе плотины ГЭС.

Максимальная мутность у водоприемника в ковше в периоды паводков изменяется по годам в пределах 10... 185 мг/л, в самом ковше мутность снижается на 25..-. 80%. Одноступенная технология в данном случае ока­зывается не только более экономичной, но и более эф­фективной, чем двухступенная, так как остаточная (пос­ле ковша) мелкодисперсная взвесь плохо задерживается в отстойниках, ухудшая тем самым работу фильтров.

Рис. 74. Приплотинный водозабор с предварительными отстойниками (по Н. В. Ереснову)

1 — водоподъемная плотина; 2 — водоприемник незатопляемый; 3 — насосная станция; 4 — насосы для забора воды из реки в межень и из отстойника в паводки: 5 — насос для подачи воды в отстойник; б — отстойник; 7 — реагентное хозяйство

В водоприемных ковшах на р. Москве с временем пребывания воды около 12 ч содержание взвешенных ве­ществ, по данным Н. Л. Козловой и др., снижается в периоды паводков на 15...40%. Одновременно с этим на­блюдается снижение бактериального загрязнения воды.. В ряде случаев предварительное осветление воды на водозаборах позволило интенсифицировать работу водо­очистных станций с одновременным повышением их про­изводительности и улучшением качества очищенной воды. Так, на Одесском водопроводе из-за высокой мутности речной воды и низкой эффективности работы сооруже­ний первой ступени очистки (горизонтальных отстойни­ков) длительное время не удавалось интенсифицировать сооружения второй ступени. Эта задача была решена благодаря строительству подводящего канала-отстойни­ка, рассчитанного на 9-суточное пребывание воды. В ков­ше подводящего канала вода отбирается на всей его ширине перфорированными трубами, подвешенными на поплавках, и отводится в поперечный распределительный канал. Объем воды в канале обеспечивает достаточно большой ее запас, благодаря чему забор воды изреки при увеличении ее мутности может временно прекращаться, не вызывая перебоев в водоснабжении.

Рис. 76. Интегральные кривые гидравлической крупности взвешенных веществ в воде

--------------равнинных рек;---------горных рек

Рис. 77. Эффективность применения флокулянтов для обработки высокомут­ных вод

а — на горных реках; б — на равнинных реках; 1 — безреагентное отстаива­ние; 2 — с введением ПАА; 3 — с введением ВА-2

Рис. 75. Водозабор на горной реке с сооружениями для предварительной очистки воды

1 — быстроток; 2 — водоприемник; 3 — донная решетка; 4 — песколовка; 5 — радиальный отстойник; 6 — трубопроводы подачи воды на предварительную» очистку; 7,8 — соответственно глубинный и поверхностный отбор воды иа отстойника; 9 — трубопроводы подачи воды на водоочистную станцию или потребителям; 10 — грязевый трубопровод

На водозаборе из р. Кубань для Армавира, где содержание взвешенных веществ достигает 5...10 г/л, производительность водо­очистной станции с обычной двухступенной технологией не превы­шала 18 тыс. м³/сут, мутность воды после первичных отстойников достигала 200...900 мг/л и, следовательно, нарушала работу фильт­ров (исследования В. Н. Чуса). Благодаря строительству самопро­мывающегося водоприемного ковша в последующем работа водо­очистной станции улучшилась, но только с вводом в действие в 1962 г. предварительного отстойника, задерживающего до 50 % взвеси, достигнута возможность увеличить производительность стан­ции до 40 тыс. м³/сут с одновременным доведением качества полу­чаемой воды в соответствии с требованием стандарта. Отстойник представляет собой открытый бассейн с бетонным покрытием дни­ща и откосов вместимостью 4,2 тыс. м³, в том числе рабочая часть и иловая — 2,1 тыс. м³ каждая. Он соединен с рекой подводящим каналом. Благодаря тому что периоды высокой мутности и соот­ветственно работы предварительного отстойника совпадают с весен­ними паводками, подача воды в него не требует подкачки и произ­водится самотеком. Затраты на строительство отстойника составили 20 тыс. руб. и окупились в течение первых двух лет его эксплуа­тации.

Ниже даны примеры водозаборов с предварительным осветлением воды в горизонтальных (рис. 74) и радиаль­ных отстойниках (рис. 75).

Предварительные отстойники на водозаборах реко­мендуется применять при высокой (больше или равной 2000 мг/л) мутности речной воды, характерной для рек южной зоны нашей страны. С. М. Джафаров [14] приво­дит полученные в натурных условиях интегральные кри­вые связи мутности и гидравлической крупности частиц для некоторых рек этой зоны (рис. 76). Как видно, без-реагентное отстаивание при расчетной (преобладающей) гидравлической крупности взвеси w₀ = 0,12...0,15 мм/с обеспечивает невысокий эффект осветления — на уровне 35...45%. Исследования С. М. Джафарова показали, что работа предварительных отстойников может быть интен­сифицирована за счет применения высокомолекулярных флокулянтов ПАА и ВА-2. Приведенные на рис. 77 ре­зультаты этих исследований подтверждают резкое повы­шение эффективности при реагентном отстаивании. При дозе ВА-2 0,2...0,8 мг/л и 30-минутном отстаивании эф­фект осветления достигает 98...99 %.

Большой интерес представляет отстаивание воды не­посредственно в источнике в подводных отстойниках, на­шедших применение в зарубежной практике, в частности в Канаде. Выполняют такие отстойники из трехслойного армированного полиэтилена. Забираемая из реки вода предварительно проходит отстаивание, благодаря чему основная часть взвеси совсем не попадает в водоприем­ные устройства. Основание подводного отстойника при­жимают к дну реки, а стены, перегородки и покрытие подвешивают к плавающим конструкциям из вспененно­го полиэтилена. Применяют несколько типов таких от­стойников (трубчатые, перегородчатые, сегментные и т. д.), рассчитанных как на безреагентное, так и на реагентное отстаивание воды.

Дата добавления: 2015-07-20