Д.т.н. Гришин Б. М., к.т.н. Бикунова М.В., Бондарева А.А.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Очистка воды поверхностного источника с применением безреагентных способов интенсификации процессов коагуляции

Для интенсификации процессов коагуляции примесей природных вод и сокращения доз коагулянта могут быть использованы различные реагентные и безреагентные способы, при этом последние являются более предпочтительными с экономической точки зрения. К одним из наиболее эффективных относится способ концентрированного коагулирования, который заключается в дозировании всего потребного количества коагулянта лишь в часть обрабатываемой воды (вспомогательный поток) [1]. После тщательного перемешивания с раствором коагулянта вспомогательный поток обработанной воды объединяют (обычно в начале камер хлопьеобразования отстойников очистной станции) с потоком остальной – некоагулированной воды.

По данным [2] при обработке способом концентрированного коагулирования волжской воды на очистных сооружениях водопровода (ОСВ) было достигнуто дополнительное уменьшение ее мутности и цветности, снижено содержание остаточного алюминия. Рекомендуемые соотношения расхода обрабатываемой коагулянтом воды и расхода остальной воды могут меняться от 1:1,5 до 1:9 и для каждого конкретного случая подбираются опытным путем. Применение концентрированного коагулирования позволяет уменьшить расход сульфата алюминия (СА) на 15 – 20% [2].

На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований процессов коагуляции воды авторами предложен усовершенствованный способ концентрированного коагулирования с применением перемешивания вспомогательного потока воды с раствором коагулянта и пузырьками воздуха в центробежном поле [3]. Предложенный метод реализуется по следующей схеме (рис. 1).

Рис. 1. Схема обработки воды по предлагаемому способу концентрированного коагулирования:

1 – подача исходной сырой воды; 2 – отвод части воды на реагентную обработку (вспомогательный поток); 3 – подача воздуха; 4 – подача раствора коагулянта; 5 – вихревое смесительное устройство (ВСУ); 6 – манометры; 7 – трубопровод общего потока; 8 – камера хлопьеобразования; 9 – подача флокулянта; 10 – отвод воды на очистку

Обработанный коагулянтом вспомогательный поток очищаемой воды вместе со сжатым воздухом в соотношении 10:1 - 20:1 подается в вихревое смесительное устройство (ВСУ), работающее по принципу вихревого эрлифта, и затем смешивается с основным потоком необработанной воды перед камерой хлопьеобразования.

Для оценки эффективности действия ВСУ использовалась величина градиента скорости G (с^-1), созданного при перемешивании воды и воздуха

, (1)

где W – работа, затраченная на перемешивание единицы объема водовоздушного потока за единицу времени, Па/с; µ – динамическая вязкость смеси воды и воздуха, Па·с.

Для ВСУ, работающего в напорном режиме

, (2)

где Δp – потери давления, Па; t – время перемешивания, с; Q – расход водовоздушной смеси через ВСУ, м³/с; V_c – объем смесителя, м³.

Рекомендуемая величина G применительно к предлагаемому способу концентрированного коагулирования составляет 600-700 с^-1.

За счет суммарного воздействия нескольких факторов (быстрого и полного смешения коагулянта с водой, создания диспергированной водовоздушной смеси, концентрированного коагулирования) по предлагаемому способу создаются благоприятные условия для образования микрохлопьев и проведения эффективной последующей очистки природных вод на сооружениях различного типа.

Эксперименты, проведенные на лабораторной установке в помещении блока водоподготовки ОСВ г. Пензы подтвердили эффективность предлагаемого способа концентрированного коагулирования с аэрированием воды и перемешиванием водовоздушной смеси с коагулянтом в ВСУ, обеспечивающего экономию СА в среднем до 30% при таком же или несколько лучшем эффекте очистки воды по основным показателям (мутность, цветность, окисляемость) по сравнению с традиционным методом реагентной обработки.

Литература

1.Бабенков, Е.Д.Очистка воды коагулянтами [Текст]/Е.Д. Бабенков. М.: Недра, 1977. 356 с.

2. Драгинский, В.А. Коагуляция в технологии очистки природных вод [Текст] / В.А. Драгинский, Л.П. Алексеева, С.В. Гетманцев. – М.: Науч. изд., 2005. – 576 с.

3. Гришин Б.М. Исследование реагентосберегающего способа коагулированной очистки воды поверхностных источников [Текст] / Б.М. Гришин, М.В. Бикунова, Е.А. Титов, В.В. Голубев, М.А. Сафронов. – Известия вузов. Строительство. №6, 2010, с. 48-55.