Гарантированная стабильность

أكتوبر 14, 2010

В г. Калачинске (Омская область) введена в эксплуатацию новая насосно фильтровальная станция производительностью 350 м3/час. В качестве основной стадии очистки на станции применяется технология ультрафильтрации. Используемая схема водоочистки имеет высокую санитарную надежность, позволяюую стабильно получать высококачественную питьевую воду, в том числе при заметном ухудшении качества исходной воды ввесенне-осенние периоды.

 

На прежней фильтровальной стан_ции г. Калачинска была реализована традиционная технология подготовки (очистки) речной воды, включающая следующие стадии: удаление грубодисперсных примесей и части веществ, обуславливающих цветность воды, коагуляцию и отстаивание, доочистку воды фильтрованием на скорых фильтрах с песчаной загрузкой и обеззараживание хлором.

 

Город Калачинск расположен на левом берегу р. Омь (приток Иртыша), в 88 км к востоку от Омска. В пределах Калачинского района единственным источником поверхностного водоснаб жения является река Омь, которая берет начало из Васюганских болот. Из за повышенного количества загрязняющих компонентов, вызванных высокой техногенной нагрузкой, вода по качеству соответствует второму классу. Высокая антропогенная нагрузка на источник водоснабжения не позволяет на основе традиционной технологии, даже с применением современных технических средств, обеспеить население в течение года высококачественной питьевой водой в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074_01. «Вода питьевая». «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого снабжения». Нет полной гарантии в глубоком обеззараживании воды. Кроме того, за время многолетней эксплуатации напорные водопроводы и очистные сооружения, подающие воду из реки Омь, вышли из строя. В результате вода доходила до конечного потребителя с ухудшенным качеством.

 

При выборе технологии подготовки питьевой воды для новой станции учитывались следующие аспекты:

  • большое количество загрязняющих компонентов в исходной воде, в т.ч. антропогенных, а также сезонноепревышение допустимых значений по солесодержанию и жесткости;
  • высокие требования к качеству питьевой воды;
  • экологические требования;
  • экономические показатели.

В качестве основной стадии очистки для НФС была выбрана технология ультрафильтрации. С помощью этого метода из воды удаляются взвешенные частицы, коллоиды, бактерии, вирусы и крупномолекулярные органические вещества. Стандартная система ультрафильтрации обеспечивает удаление бактерий на уровне не менее 99,9999% и вирусов 99,99%. Очистка исходной воды осуществляется по следующим показателям:

  • взвешенные вещества - менее 0,5 мг/дм;
  • железо (Fe3+) - менее 0,1 мг/дм3;
  • остаточный алюминий - менее 0,1 мг/дм3;
  • перманганатная окисляемость - менее 5,0 мг О2/дм3;
  • нефтепродукты - менее 0,1мг/дм3.

Метод ультрафильтрации позволяет задерживать взвешенные и коллоидные частицы размером крупнее 0,1 мкм и обеспечивает довольно высокую степень осветления воды. Опыт работы действующих ультрафильтрационных установок показал, что данная технология обеспечивает стабильно хорошее качество очищенной воды вне зависимости от состава исходной воды. Ультрафильтрация отличается низкой величиной потребляемой электроэнергии (менее 0,2 0,3 кВт.ч /м3) и незначительным расходом химических реагентов. Дополнительный эффект дают компактность установок и простота их обслуживания. Таким образом, метод ультрафильтрационной обработки речной воды позволяет одновременно проводить очистку воды от взвешенных и органических соединений и обеззараживание без применения химических веществ, а также отличается эффективностью с экологической и экономической точек зрения.

 

На основании анализа существующих технологий на новой станции водоподготовки принята следующая принципиальная технологическая
схема:

  1. Очистка исходной воды от грубодисперсных примесей на сетчатых фильтрах с автоматической очисткой.
  2. Удаление из воды взвешенных  веществ, снижение цветности, части органических соединений, извлечение из воды практически всех патогенных микроорганизмов на ультрафильтрационной установке.
  3. Окисление прошедших ультрафильтрацию органических соединений гипохлоритом натрия.
  4. Извлечение из воды остатков органических соединений методом сорбции на активных углях.
  5. Частичное обессоливание осветленной воды на установке обратного осмоса (в зимнее время).
  6. Консервация питьевой воды гипохлоритом натрия.

Предлагаемая схема имеет высокую санитарную надежность, позвояющую получать высококачественную питьевую воду на водоисточнике, в том числе при заметном ухудшении качества исходной воды в весенне-осенний периоды времени.

 

Производительность НФС составляет 350 м3/час. Расчетная максимальная суточная производительность станции в летний период - 8050 м3. При лимите водоотведения 1441 тыс. м3 годовая производительность станции по питьевой воде  1391тыс. 590 м3.

 

Технологическая схема обработки воды на станции следующая. Вода из реки отбирается через затопленный оголовок водозабора и береговой колодец с помощью насосов первого одъема. Система частотного регулирования насосами производства Grundfos поддерживает давление перед фильтрами предочистки. В напорный трубопровод насосов вводится осветленная вода из отстойников промывных вод, расположенных в насоснофильтровальной станции.

 

Насосы первого подъема подаютводу на два автоматических фильтра (ФМС 1,2) производства Amiad (Израиль). Один фильтр - рабочий, один - в резерве. В фильтрах установлены фильтрующие сетчатые экраны. Материал экрана - нержавеющая сталь, тонкость фильтрации - 200 мкм. Процесс самоочистки начинается автоматически при достижении заданного перепада давления на сетке. Очистка осуществляется вакуумным сканером, который приводится в движение электродвигателем небольшой мощности.

 

Завершение цикла очистки фильтра происходит при перемещении сканера в крайнее положение, по сигналу концевого включателя закрывается клапан и отключается привод. В процессе промывки фильтра подача очищенной воды потребителю не прекращается. Промывные воды сбрасываются в отстойники промывных вод. Расход воды на собственные нужды фильтров составляет не более одного процента. Фильтр имеет автономную систему управления. При возникновении неисправности сигнал поступает на ЦПУ в диспетчерскую. Перед фильтрами в трубопровод исходной воды вводится осветленная вода из отстойников промывных вод, расположенных в насосно-фильтровальной станции.

 

Установка ультрафильтрации «Шарья-70» (ЗАО НПП «Биотехпрогресс») состоит из пяти модулей. В зависимости от требуемого расхода в работе находятся одна, две, три или более установки. При этом одна из установок может находиться в режиме химической промывки. В каждом модуле установлено вертикально 42 фильтрующих элемента. Управление установкой ультрафильтрации осуществляется через операторскую станцию щита управления, размещенного в диспетчерской. Оно выполняется через оперативные окна управления, вызываемые на дисплей контроллера. Автоматическое управление (ЗАО НПП «Биотехпрогресс») охватываетвсе органы управления, оснащенные электро- и пневмоприводом, а также элементы автоматических устройств, предусматривающих включение и отключение алгоритмов различного уровня и контуров автоматического регулирования. Режимы работы установки отражаются на дисплее щита управления. В процессе фильтрации заданная производительность автоматически поддерживается управляющим клапаном.

 

В процессе работы установки ультрафильтрации проводятся следующие операции:

  • фильтрация;
  • обратная водо-воздушная промывка;
  • обратная промывка водой;
  • обратная промывка с использованием химических реагентов;
  • химическая промывка;
  • комплексная химическая промывка;
  • консервация.

Исходная вода под рабочим давлением подается в ультрафильтрационный элемент. Фильтрация проводится в тупиковом режиме, снаружи вовнутрь полого волокна. Вода подается через штуцер, расположенный в нижней части фильтроэлемента, осветленная вода (фильтрат) отводится через верхний штуцер. Тупиковая фильтрация позволяет значительно снизить энергопотребление.

 

Для повышения эффективностиочистки в исходную воду перед ультрафильтрацией насосом-дозатором Milton roy дозируется раствор коагулянта оксихлорида алюминия. Дозы коагулянта зависят от качества исходной воды и составляют от 2 до 10 мгAl/дм3. Оптимальное значение рН для процесса коагуляции в периоды повышенной окисляемости и цветности исходной воды поддерживается за счет дозирования серной кислоты на уровне 6,9- 7,2.

 

Оперативный контроль за качеством исходной и очищенной воды контролируется оптическими проточными мутномерами производства Endress+Hauser.

 

Cорбционная установка ФСУ 6

 

Ультрафильтационная мембранная установка

 

Постепенно поверхность мембраны закупоривается взвешенными и коллоидными веществами. Образующийся слой скопившихся на поверхности мембраны отложений изменяет характеристики процесса и повышает трансмембранное давление, необходимое для фильтрации. Удаление отложений осуществляется периодической обратной промывкой фильтроэлементов. В режиме обратной промывки фильтрат подается в модуль под давлением в обратном направлении, т.е. со стороны выхода фильтрата на сторону концентрата. Для промывки используется осветленная вода из двух резервуаров. Для
увеличения эффективности обратная промывка делится на водо-воздушную и обычную водную.

 

Промывные воды, образующиеся в процессе обратной промывки, собираются в отстойники промывных вод. Проектом предусмотрены четыре отстойника: три - рабочих, один- резервный. Объем зоны осветления отстойника рассчитан на накопление промывных вод от УФ-модулей и автоматических фильтров в период максимальной нагрузки в течение шести часов. Каждый отстойник последовательно проходит стадии накопления промывной воды, отстаивания и раскачивания. Откачивание шлама проводится автоматически по мере необходимости по показаниям датчика осадка, расположенного на границе зон осветления и накопления осадка. Предусмотрен визуальный контроль уровня осадка. Для этого в нижней части отстойников расположены пробоотборники. Время отстаивания осадка составляет около 6 часов.

 

Для интенсификации процесса отстаивания в коллектор промывных вод блоком дозирования БДФ (насосы-дозаторы Milton roy) пропорционально потоку подается раствор флокулянта. Рабочий раствор флокулянта приготовляется на станции.
Дважды в сутки запланирована химическая обратная промывка с добавлением в осветленную воду химических реагентов: NaOH, NaОCl, H2SO4. Реагенты вводятся в поток в период водо- воздушной стадии, после чего проводится десятиминутное замачивание и вымывание отработавших растворов. Химпромывка включает последовательное проведение щелочной и кислотной промывок. Периодичность, интенсивность и продолжительность обратных и химических промывок зависит от качества исходной воды и задается с панели оператора технологом на основании анализа работы установки. Возможно, что проведения периодических безреагентных и химических промывок для восстановления первоначальных параметров будет недостаточно в виду особых свойств отложений и режима работы установки. Для восстановления исходной проницаемости мембран проектом предусматривается проведение комплексной химической промывки (КХП) модулей в тангенсальном режиме моющими растворами с расширенной рецептурой. КХП проводятся последовательно на всех УФ-модулях.

 

КХП включает последовательное проведение длительных щелочных и кислотных промывок. По окончании каждой промывки проводится безреагентная обратная промывка модуля с целью вытеснения оставшегося раствора. Моющие растворы приготавливаются в блоке нейтрализации. В блок входят два отдельных полиэтиленовых бака (БНП 1,2), что позволяет проводить независимо КХП и одновременно принимать подлежащие нейтрализации химические стоки со всего комплекса. Перемешивание моющих растворов при приготовлении и дренирование бака может осуществляться как насосом (НРС1), так и насосами (НПС1,2) Grundfos, что повышает надежность блока. Рабочийобъем одного бака рассчитан на прием отработавших моющих растворов от химпромывок УФ-модулей в течение проведения КХП. Растворы химреагентов подаются в бак блоками дозирования (БДHCl, БД2NaOH, БД2H2SO4, БД1,2NaOCl, БД1,2NaOH), используются насосы-дозаторы Milton roy. Контроль за активной реакцией моющих растворов и нейтрализуемых стоков осуществляется по сигналу от датчика рН-метра. Тангенсальная промывка осуществляется химическими насосами с частотным регулированием (НПС1,2).

 

В напорной линии насосов установлен сетчатый фильтр (ФМ3). Промывные воды от фильтра сбрасываются в приямок №7, откуда погружным химическим насосом (НПДВН1) перекачиваются в бак-нейтрализатор. Объем приямка рассчитан на пролив одного бака-нейтрализатора. Управление насосами, запорной ар матурой осуществляется дистанционно с операторской панели.

 

Отработавшие моющие растворы и промывные воды нейтрализуются перед сбросом в шламонакопитель либо в том же баке, в котором были приготовлены, либо перекачиваются в другой, при наличии свободного объема. При смешении отработавших растворов и промывных вод от кислотных и щелочных промывок происходит взаимная нейтрализация. Кроме того в блоке предусмотрены блоки дозирования для осуществления нейтрализации (при необходимости). Годовое потребление реагентов на нейтрализацию не более 5% от количества кислоты и щелочи, необходимых для проведения химпромывки УФ-модулей.

 

Осветленная вода после установки ультрафильтрации собирается в резервуарах осветленной воды (РОВ 1,2). Перед подачей в резервуар в коллектор пропорционально потоку дозируется раствор гипохлорита натрия. Доза по активному хлору составляет 2 мг/дм3. Дозирование осуществляется насосом-дозатором блока дозирования (БД1.1NaOCl). Насосами (НОВ1,2,3), имеющими частотное регулирование, осветленная вода подается на блок сорбционных фильтров, состоящий из шести параллельно включенных сорбционных фильтров ФСУ-3,0-0,6 (ФСУ 1,2,3,4,5,6) производства Таганрогского завода «Красный котельщик». В блоке проходит очистка от фенола, хлорорганических, ароматических соединений и т.д.

 

Периодически (один раз в две не дели) для предотвращения уплотнения активного угля проводится его взрыхление. Взрыхление осуществляется осветленной водой из РЧВ1,2 насосами блока промывки (НВФ1,2). По окончании взрыхления проводится прямая отмывка осветленной водой с таким же расходом как при фильтрации до отсутствия в промывной воде активного угля. Промывные воды сбрасываются в резервный отстойник. На основании рекомендаций выданных специалистами ОАО «Сорбент», при предварительной обработке воды ультрафильтрацией и гипохлоритом натрия защитное действие активных углей составит не менее 24 месяцев. По окончании установленного срока активный уголь выгружается и утилизируется. Загрузка активного угля в фильтр производится гидравлически при помощи гидроэлеватора. После сорбционных фильтров очищенная вода соответствует требованиям СанПиН
2.1.4.1074-01 и Всемирной организации здравоохранения.

 

Перед подачей в существующие резервуары чистой воды (РЧВ) в коллектор очищенной воды осуществляется пропорциональная подача раствора гипохлорита натрия. Дозирование осуществляется насосом-дозатором блока дозирования (БД2.2NaOCl).

 

В зимнее время, когда превышены нормы по солесодеожанию и общей жесткости в речной воде 7 мгэкв/дм3, в работу включается установка обратного осмоса. На обессоливание подается часть осветленной воды, прошедшей сорбционную очистку. После смешения потоков обессоленной и осветленной воды гарантируется соблюдение нормативов СанПиН 2.1.4.107401. Производительность установки при всех работающих модулях составляет 84 м3/час. В модуле происходит разделение исходной воды на два потока: обессоленную воду и концентрат, содержащий практически все растворенные соли. Для предотвращения отложений на поверхности мембран солей жесткости перед модулем вводится антискалянт - вещество, стабилизирующее в насыщенном растворе образующиеся кристаллы малорастворимых солей. Расчетная доза антискалянта - 4-5 мг/дм3.

 

Необходимым условием долговременной работы обратноосмотических систем является периодическая химическая промывка. Установка обратного осмоса укомплектована блоком промывки (БХП). В блок входит полиэтиленовая емкость (1 м3), ТЭН, циркуляционный насос, блок микрофильтров, приборы контроля. Решение о проведении промывки принимается на основании анализа данных по рабочему давлению, температуре, расходу и качеству обессоленной воды. Все отработавшие моющие растворы и воды полоскания сбрасываются в блок нейтрализации. На период останова модули консервируются раствором бисульфита натрия.

 

На основании опыта первого года эксплуатации установки, по согласованию с поставщиком оборудования (ЗАО НПП «Биотехпрогресс»), может быть принято решение об изменении последовательности промывок их частоты и химического состава промывных растворов.

 

Все блоки дозирования химреаентов (исключая блоки дозирования антискалянта) расположены в помещении рабочих растворов реагентов. Боксы блоков дозирования расположены над мерниками. Мерники установлены в приямки, рассчитанные на случайный пролив реагента из мерника.

 

Установка обратного осмоса

 

Насосное отделение

 

Пролившиеся реагенты перекачиваются переносными погружными насосами в свободную, специально предназначенную тару (еврокуб). Растворы кислот и щелочи, используемые в процессе очистки, доставляются и хранятся на складе в еврокубах. Перекачивание реагентов из еврокубов осуществляется при помощи соответствующих погружных насосов, проточная часть которых устойчива к кислотам и щелочам. Перекачивание заканчивается при появлении светозвуковой сигнализации. Полы в помещениях рабочих растворов и хранения реагентов имеют уклон в сторону приямков. Объем приямков рассчитан на пролив одного еврокуба. В приямке смонтирован погружной химический насос для перекачивания разлившихся реагентов в свободные, специально отведенные для этого еврокубы, расположенные в каждом из помещений химреагентов. В случае пролива реагентов заполненные еврокубы вывозятся на полигон химических отходов для последующей утилизации.
В реализации проекта в качестве генподрядчика выступало ЗАО НПП «Биотехпрогресс» (основные технологические решения по установке ультрафильтрационной обработки речной воды). Субподрядные организации: ООО «МСУ «Калачинское», ООО «ДРСУ6», ООО «Вентмонтаж», ООО «Газводсервис», ОАО «Спецавтоматика», ООО «Еврокомплект», ООО «Олимп». Финансирование проекта осуществлялось в рамках ОЦП «Обеспечение населения Омской области питьевой водой на 2004-2010 годы», «Техническое перевооружение в жилищно-коммунальном комплексе Омской области на 2004-2010 годы», «Развитие жилищно-коммунального комплекса Омской области на 2008-2010 годы», а также по непрограммной части из средств областного и местного бюджетов.
Следует отметить, что в рамках программы по улучшению качества питьевой воды в 2010 году на станции третьего подъема, от которой хозпитьевая вода поступает в распределительную сеть г. Калачинска и близлежащих поселков, установлена система обеззараживания «Аквахлор-500» производительностью 500 г (по акт.Сl)/час производства ООО «ЛЭТ» (Москва).

 

Целью является поддержание  уровня остаточного хлора в воде в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074 «Питьевая вода», а также обеспечение дополнительного обеззараживание воды по особому распоряжению органов местного Роспотребнадзора.

 

Принцип работы установок «Аквахлор» состоит в электрохимическом синтезе из раствора поваренной соли смеси оксидантов в модульных элементах диафрагменного типа.
В составе смеси оксидантов (основного продукта установок «Аквахлор») присутствуют хлор, диоксид хлора, озон, гидропероксидные соединения.
В связи с повсеместным отказом от использования жидкого хлора в качестве дезинфектанта и переходом на альтернативные технологии следует отметить ряд преимуществ метода обеззараживания с помощью раствора оксидантов, производимого на усановках «Аквахлор»:

  •  раствор смеси оксидантов производится непосредственно на месте потребления (станция водоподготовки, узел дохлорирования, насоснаястанция и т.п.);
  •  сырьем служит водный раствор поваренной соли;
  • удельный расход NaCl на производство 1 кг оксидантов (по активному хлору) составляет не более 2 кг, стпень конверсии NaCl составляет 98-99%;
  • удельный расход электроэнергии на синтез смеси оксидантов составляет 1,8-3,5 Вт  ч/г;
  • установки «Аквахлор» отличаются простотой обслуживания и не требуют специализированного персонала;
  •  благодаря совокупному действию различных оксидантов значительно повышается эффективность обеззараживания воды по сравнени с такими реагентами, как жидкий хлор и гипохлорит натрия;
  • обеспечивается удаление и предотвращение роста биопленки на внутренних поверхностях водоводов, что позволяет отказаться от аммонизации воды и увеличить время сохранения активного хлора в воде в 5-8 раз;
  • состав смеси оксидантов обеспечивает предотвращение образования галогенорганических соединений в подвергаемой обеззараживанию воде.

Other articles