Впровадження ресурсоекономного знезалізнюючого обладнання

 

 

 

 

Наведена ресурсоекномна технологія контактного знезалізнення води на пінополістирольних фільтрах. Розглянута технологія будівництва таких фільтрів та основні дані їхньої роботи на станції знезалізнення с. м. т. Гоща.

Приведена ресурсосберегающая технология контактного обезжелезивания воды на пенополистирольных фильтрах. Приводятся технология строительства таких фильтров и основные данные по их работе на станции обезжелезивания п. г. т. Гоща.

The energy saving technology of contact water deferrization by polystyrene filters is shown. The building technology of such filters and the basic data of their work on the deferrization station on pgt Goshcha are shown.

Ключові слова:

Знезалізнення, аерація, фільтрування, пінополістирол.

Обезжелезивание, аэрация, фильтрация, пенополистирол.

Deferrization, aeration, filtration, polystyrene.

 

В Україні дуже гостро стоїть проблема питної води. Незважаючи на гарантовані Конституцією України права громадян на достатній життєвий рівень та екологічну безпеку шляхом забезпечення питною водою в необхідних обсягах та відповідно до встановлених нормативів, близько 65% українців вживають непридатну для споживання воду.

Для покращення якості водопостачання розроблена і затверджена Загальнодержавна цільова програма «Питна вода України» на 2011-2020 роки з обсягом фінансування близько 9, 5 млрд. грн. Ці кошти планується залучати з держбюджету (близько третини від загального фінансування) та інших джерел фінансування. На будівництво та реконструкцію водопровідних та каналізаційних очисних споруд по всій Україні із застосуванням новітніх технологій та обладнання виділяється з державного бюджету 0, 6 млрд. грн. або, в середньому, на кожен рік програми – 60 млн. грн. Тому, розробка ресурсоекономних, простих при монтажі і експлуатації технологій очищення води надзвичайно актуальна. На жаль, з усіх коштів програми «Питна вода України» виділяється лише 0, 07% від загального фінансування на розроблення, удосконалення та впровадження науково-дослідних та науково-конструкторських розробок.

Більшість українців використовують воду поверхневих джерел (рис. 1), які надзвичайно забруднені. Підземні води значно менше забруднені, завдяки природним фільтруючим властивостям гірських порід. Такі води часто характеризуються підвищеним вмістом заліза, надмірна концентрація якого надає воді буруватого забарвлення, неприємного металічного присмаку, викликає заростання водопровідних труб та арматури, погіршує самопочуття та здоров’я людини [1].

 

Рис. 1. Стан використання поверхневих та підземних вод України [2]

 

Вибір методу знезалізнення та його технологічних параметрів є досить складним техніко-економічним завданням та залежить від хімічних властивостей води, продуктивності тощо [1, 3, 4, 5]. Правильний вибір методу знезалізнення води, технологічних та конструктивних параметрів суттєво впливає на техніко-економічні показники роботи такого обладнання. Серед відомих методів знезалізнення води в Україні найпоширенішими є аераційні методи, які передбачають насичення киснем повітря води, з метою отримання закисного заліза та подальшого його затримання в зернистій засипці фільтрів.

Нами розроблені ресурсоекономні технологічні схеми очищення підземних вод від сполук заліза та розчинених газів при новому будівництві та реконструкції систем водопостачання. В розробках застосовані пінополістирольні фільтри з висхідним фільтраційним потоком. Очищення відбувається переважно безреагентними методами, що забезпечує низькі експлуатаційні показники. На даний час нами широко впроваджуються баштові знезалізнюючі установки. На існуючих об’єктах, де є водонапірна башта, виконується монтаж знезалізнюючого обладнання всередині башти, зовні такі очисні споруди практично нічим не відрізняються від звичайних башт [6]. Тривалість такого переобладнання складає декілька днів. В зв’язку з відносною простотою монтажу, його виконання може здійснюватися неспеціалізованими організаціями.

Під час реконструкції діючих систем водопостачання з метою зниження вмісту заліза перспективним може виявитися використання безнапірних пінополістирольних фільтрів з висхідним фільтраційним потоком. Так, в с. м. т. Гоща з населенням більше 5000 мешканців, якість води не відповідала вимогам до питної води централізованих водопроводів (табл. 1), в основному за концентрацією загального заліза та запахом (за рахунок наявного у підземній воді сірководню). Оскільки на територій водоочисного майданчика були наявні резервуар чистої води та насоси другого підняття, було прийнято рішення про застосування безнапірних пінополістирольних фільтрів для очищення води.

Знезалізнення води здійснюється наступним чином (рис. 2). Артезіанська вода по трубопроводу надходить у аератор, де відбувається насичення води киснем повітря та часткове видалення розчинених газів, які погіршують ефективність знезалізнення води. Далі вода потрапляє в повітревідділювач, який являє собою сталеву трубу із заглушеною нижньою частиною. В повітровідділювачі відбувається видалення бульбашок повітря і по трубопроводу вода самопливом надходить у нижню конічну частину фільтрів. При надходженні води в засипку після аерації, процес затримки заліза проходить безпосередньо в засипці, одночасно з окисленням. Очищена вода збирається у надфільтровому просторі фільтрів і по трубопроводу відводиться в резервуар чистої води в який подається розчин гіпохлориту натрію для знезараження. Вода питної якості забирається з резервуару насосами і подається у водопровідну мережу населеного пункту. Промивка пінополістирольної засипки виконується очищеною водою з об’єднаного надфільтрового простору фільтрів шляхом відкриття засувки на промивному трубопроводі.

 

Таблиця 1

Показники якості артезіанської води

 

Враховуючи наявне вільне місце в приміщенні водоочисного майданчика, запроектовано один повітревідділювач діаметром 0, 6 м та чотири пінополістирольні фільтри: один діаметром 1, 2 м та три – 1, 4 м.

Фільтри були виготовлені на водоочисному майданчику власними силами експлуатуючої організації. Кожен фільтр складався з нижньої конічної частини, верхньої циліндричної, в середині якої була влаштована утримуюча конструкція, пінополістирольної засипки та трубопроводів із запірною арматурою.

Для виготовлення корпусів фільтрів використовувалися труби сталеві електрозварні (ГОСТ 10704-91). Конічна частина фільтрів виконувалася шляхом формування трикутних вирізів (пелюсток) в трубі по її довжині, які потім згиналися та зварювалися (рис. 3). Зайві трикутні частини використовувалися для влаштування нижніх частин двох інших фільтрів. Далі до фільтрів приварювалися опори із швелера. Для переміщення повітревідділювача та корпусів фільтрів в плиті покриття будівлі станції був виконаний отвір, до якого прикріпили ручну лебідку.

 

Рис. 2. Технологічна схема знезалізнення підземної води І, ІІ, ІV – фільтри Ø1400 мм; ІІІ – фільтр Ø1200 мм; 1 – трубопровід подачі вихідної води; 2 – регулятор швидкості фільтрування; 3 – трубопровід аерованої води; 4, 5, 6, 7 – трубопроводи подачі води на знезалізнення відповідно на І, ІІ, ІІІ, ІV фільтри; 8 – трубопровід відведення знезалізненої води в РЧВ; 9 – переливний трубопровід; 10 – трубопровід відведення промивної води; 11- трубопровід зриву вакууму; 12 – пінополістирольна засипка; 13 – утримуюча решітка; 14 – аераційний вузол

 

Фільтри розміщували в приміщенні таким чином, щоб забезпечити найкращий підхід до запірно-регулювальної арматури та виконання подальшого монтажу.

Утримуюча конструкція була призначена для утримання в затопленому стані пінополістирольної засипки та складалася з опорної рами (рис. 4) і решітки, між якими, за допомогою болтового з’єднання, кріпилася нержавіюча сітка. В кожному фільтрі було влаштовано чотири секції утримуючої конструкції (рис. 5). В одному з фільтрів, за рекомендаціями науковців кафедри водопостачання ОДАБА, замість сітки встановлено полімеробетонні плити товщиною 30мм (рис. 6). Розміри полімеробетонних плит підганялися на місці монтажу, а місця стиків ущільнювалися за допомогою будівельного силікону. 

 

Після встановлення фільтрів у вертикальне положення та монтажу трьох секцій утримуючої конструкції виконувалася обв’язка фільтрів трубопроводами та встановлення запірно-регулювальної арматури (рис. 7). Для зменшення кількості запірно-регулювальної арматури на кінцях трубопроводів відведення фільтрату з кожного фільтру замість засувок було влаштовано фланці, оскільки перекривати рух води на цих трубопроводах потрібно лише під час ремонтних робіт та тиск в них не перевищує 0, 3 м. в. ст. Для запобігання виносу пінополістирольної засипки при її промивці на трубопроводі промивної води влаштовано гідрозатвор для чотирьох фільтрів.

 

Дно кожного фільтру було наповнене водою після чого через відкриту четверту секцію утримуючої конструкції засипався пінополістирол. Для контролю за роботою знезалізнюючого обладнання до кожного фільтру були підключені п’єзометричні трубки (рис. 8), виведені на загальний щит п’єзометрів.

 

Знезалізнююче обладнання, введене в роботу влітку 2011р., забезпечує очищення підземної води до вимог питної [7].

 

Таблиця 2

Показники якості очищеної води (фільтрату) 

 

Отже, основними перевагами пропонованого ресурсоекономного знезалізнюючого обладнання є:

висока ефектність та надійність роботи. Вміст заліза в очищеній воді відповідає діючим нормам України на питну воду [7];

невеликі капітальні затрати та строки монтажу;

дешевизна та простата експлуатації, що пов’язано з відсутністю промивних насосів та місткостей, меншими витратами електроенергії, труб, арматури, витратних матеріалів, меншою кількістю обслуговуючого персоналу. Експлуатація установок передбачає обслуговування обладнання (відкриття та закриття засувки) впродовж 5…10 хв. через кожні 24-72 год.

 

1. Орлов В. О. Знезалізнення підземних вод спрощеною аерацією та фільтруванням. Монографія. – Рівне: НУВГП, 2008. – 158 с.

2. Екологічна ситуація та стан питних вод України. – К. : УДНДІ «УкрВОДГЕО», 2006р.

3. Орлов В. О., Зощук А. М., Мартинов С. Ю. Пінополістирольні фільтри в технологічних схемах водопідготовки. – Рівне: РДТУ, 1999 – 144с

4. СНиП 2. 04. 02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. – М. : Стройиздат, 1985, – 135 с.

5. ВБН 46/33-2. 5-5-96. Сільськогосподарське водопостачання. Зовнішні мережі і споруди. – К., 1996. – 152с.

6. Орлов В. О., Мартинов С. Ю., Мінаєва Н. Л., Трохимчук М. М. Реконструкція металевих башт в сільських населених пунктах. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Збірник наукових праць. Випуск 16, ч. 1. – Рівне. – 2008, с. 388-393.

7. Державні санітарні норми та правила «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» (ДСанПіН 2. 2. 4-400-10). Затверджено наказом МОЗУ від 12. 05. 2010 р. № 400.