ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ БЛОЧНО-МОДУЛЬНОГО ВОДООЧИСТНОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются концепция создания модуля водоподготовки с производительностью 500 м³/сут. комплекса системы ультрафильтрации хозяйственно-питьевого водоснабжения для северных регионов страны. Источником водоснабжения для водопроводных очистных сооружений является поверхностная, высоко цветная и слабоминерализованная вода.

Ключевые слова: очистка питьевой воды, обеззараживание, водоочистной модуль. Обеспечение человека качественной водой для хозяйственно-питьевых нужд является одним из важных условий его жизнедеятельности.

Введение

Современные населённые пункты (посёлки) – это жилые комплексы, которые предлагают современные и комфортабельные дома, оборудованные современными удобствами и технологиями. Они часто расположены в пригородных районах или за городом, вдали от шума и суеты городской жизни. Поэтому они считаются экологически безопасными для жизни. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что современные посёлки должны отвечать современным требованиям. Водоснабжение таких населённых пунктов чаще всего осуществляется из поверхностных, подземных источников, а также водопроводной водой, если есть возможность подключения к централизованным системам питьевого водоснабжения. Однако в последнем случае при транспортировке питьевой воды могут ухудшаться физико-химические показатели её качества из-за вторичных загрязнений, вызванных протеканием коррозионных процессов, поэтому также может потребоваться кондиционирование воды.

В связи с интенсивным освоением северных территорий остро стоит проблема их обеспечения питьевой водой, в частности ЯНАО. Модернизация и реконструкция систем хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также новое строительство позволит повысить качество питьевой воды и увеличить мощность системы водоснабжения, снизить уровень её износа, способствовать созданию современной коммунальной инфраструктуры.

В статье представлены технологии водоподготовки, регентов и материалов, используемых в технологических решениях модулей водоподготовки, входящих в состав комплексов хозяйственно-питьевого водоснабжения в небольших населённых пунктах, расположенных в районе крайнего Севера, источником водоснабжения которых являются мало мутные, высоко-цветные воды, что позволяет авторам предложить принципиальные технологичные решения. Обработка воды осуществляется по следующей схеме: механическая очистка на сетчатых фильтрах, предварительные хлорирования гипохлоритом натрия, коагуляция и флокуляция соответственно реагентом: Аква Аурат тм 30, Праестол 2515 7R, осветление и обесцвечивание на скорых фильтрах с загрузкой гидроактрацит, активированный уголь NWC12X40 и обеззараживание гипохлоритом натрия и ультрафиолетом (УФО).

На основании данного технологического решения предложен модуль водоочистки, с производительностью 500м³/сут для обработки поверхности воды Южной части Обской губы, которая относится к гидрокарбонатному классу вод групп кальция, является слабоминерализованной Ph, варьирующийся в диапазоне 6.6 / 7.3 и не соответствующий требованиям, предъявляемым к качеству питьевой воды по следующим показателям:

• мутность – превышение составляет 1,3 ПДК по минимальному и 12,3 ПДК по максимальному значению;
• цветность – 2,6 ПДК по минимальному и 8,8 ПДК по максимальному значению;
• перманганатная окисляемость – 1,6 ПДК по минимальному и 2,1 ПДК по максимальному значению;
• железо общее – 1,7 ПДК по минимальному и 7,7 ПДК по максимальному значению;
• марганец – 1,2 ПДК по минимальному и 8,7 ПДК по максимальному значению.

Модуль водоподготовки

Модуль водоподготовки состоит из блоков механической очистки, подогрева сырой воды, реагентной обработки (перехлорирования, напорных фильтров, коагулянтом, флокулянтом, напорных фильтров и активным углём NWC, обеззараживания насосных станций НС-2 и НС-3, операторских и бытовых помещений.

Блок механической очистки

Блок механической очистки состоит из двух параллельно включённых сетчатых фильтров TEKLEEN MTF2-L SST с фильтрующим элементом реагентом 100 мкм и устройством автоматической промывки. С целью снижения нагрузки по взвешенным веществам модуль водоподготовки может комплектоваться двумя последовательно соединёнными механическими сетчатыми фильтрами той же марки: первый с размерами ячейки фильтрующего элемента 300 мкм, а второй – 200 мкм.

Блок подогрева воды

Блок подогрева сырой воды предназначен для создания благоприятных условий протекания прогрессов коагуляции и флокуляции. Сырая вода подогревается в пластичном тепло блинном аппарате MTSOTV/cds-16/г, в котором в качестве теплоносителя используется горячая вода.

Блок реагентной обработки

Блок реагентной обработки предназначен для приготовления и дозирования реагентов, растворов гипохлорита натрия коагулянта и флокулянта.

Блок состоит из растворно-расходных элементов с механическими датчиками уровня, насосов-дозаторов TEKNA APG803 в количестве 4 шт. и расходомер счётчик Взлёт ЭРСВ-502Л ДУ. Использование гипохлорита натрия, содержащего сильный окислитель – активный хлор позволяет осуществлять химическую деструкцию органических веществ с гуминовыми веществами, фульвокислотами и другими, обуславливающими высокую цветность и повышенную концентрацию железа и марганца в виде трудно-окисляемых органических комплексов.

Блок напорных фильтров

Блок напорных фильтров представляет собой два узла: осветления и обесцвечивания, а также сорбционной очистки.

Узел осветления и обесцвечивания состоит из четырёх напорных фильтров с корпусом 3672 и автоматической промывкой. В качестве фильтрующего материала применяется гидроантрацит торговой марки «АКВАЛАТ», обладающий высокими эксплуатационными показателями. Гидроантрацит торговой марки «АКВАЛАТ» – гранулированный фильтрующий материал, предназначенный для механической очистки воды, производят из высококачественного низкозольного угля с высокой механической прочностью. В отличие от обычных каменных углей гранулированный антрацит обладает внутренней пористостью, достигающей 36 %.

Гидроантрацит «АКВАЛАТ» имеет зерна изометрической формы, близкой к кубу, что обеспечивает меньшее сопротивление при фильтрации по сравнению с материалами, у которых гранулы неправильной формы. Благодаря этому снижается расход воды на обратную промывку.

Гидроантрацит «АКВАЛАТ» является химически инертным материалом и не влияет на качество очищенной воды.

Блок сорбционной очистки

В трёх напорных фильтрах 3672 автоматической установки фильтрации HydroTech FSF

3672-3150 необходимо заменить, пришедший в негодность, гранулированный на основе каменного угля адсорбент АГ-3 на активированный, гранулированный кокосовый уголь NWC®12*40, изготовленный из скорлупы кокосовых орехов.

Рекомендуемый к загрузке сорбент, обладая высокими сорбционными свойствами, имеет развитую суммарную поверхность пор. Активированный кокосовый уголь используется для удаления из воды хлора и его различных соединений, органических веществ, газов и улучшает органолептические показатели воды (прозрачность, запах, привкус).

Для автоматизированного управления фильтрационной установкой на горловине каждого фильтра размещен блок управления, состоящий из многоходового клапана с электроприводом и управляющего программного устройства «FLECK 3150 NKT 2ʺ».

При переключении управляющего устройства реализуются следующие основные режима работы фильтрационной установки:

• рабочий режим фильтрации;
• режим обратной промывки в дренаж;
• режим сброса первого после обратной промывки фильтрата в дренаж.

Блок обеззараживания очищенной воды

Блок обеззараживания очищенной воды состоит из электролизной установки Сонер 5-400-0 и двух бактриционных установок УОВ-15м-50.

Обеззараживание воды производится свежеприготовленным раствором гипохлорита натрия. Применение для обработки воды гипохлорита натрия и ультрафиолета обеспечивает надёжное обеззараживание при более низких дозах реагента за счёт синергидного эффекта.

Контроль за остаточным содержанием активного хлора в обеззараженной воде и его корректировка осуществляются автоматически управляемым комплексом «Сontrol Cl 95».

Насосные станции второго и третьего подъёма НС-2 Tech HT/Ps-Fs-2CR205-0-PYC, НС-3 Tech HT/Ps-Fs-2CR206-0-PYC.

Каждая насосная станция состоит из 2-х межступенчатых вертикальных насосов GRUNDFOS.

Блок автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) водоподготовки, позволяет в режиме реального времени не только получать информацию о функционировании технологических блоков модуля задаваемой программой, в виде набора встроенных функций, но и управлять процессами водоподготовки, изменяя их параметры. Автоматизированное управление техническими процессами водоподготовки осуществляется для каждого блока. Алгоритм функционирования блоков задаётся программой, составленной из набора встроенных функций.

Блок АСУТП оснащён дисплеем оператором в виде текстовой панели, на который выводится вся информация о состоянии функционирования блоков и быстрое уведомление персонала о возникновении неисправностей и аварий.

Блок сам управляет работой станции в зависимости от реальной ситуации: регулирует параметры; останавливает станцию или снова ее запускает и т.д.

Оператор может снимать показания работы водоочистной станции на компьютер или смартфон. При наличии выхода в интернет, подключив GSM-модуль блока АСУТП местному оператору сотовой связи, можно дистанционно следить и управлять работой станции.

Для организации и проведения лабораторно-производственного контроля качественных показателей исходной и очищенной воды на всех этапах обработки, а также контроля физико-химических характеристик, применяемых реагентов в помещении модуля водоподготовки, размещается лаборатория для анализа воды «профессиональная», содержащая набор необходимого оборудования для проведения профессионального анализа и измерения показаний: pH, электропроводность (общее солесодержание), жёсткость, железо общее, мутность, цветность, аммоний, нитраты, нитриты, фториды, хлориды, БПК, кислород, карбонаты, щелочность, кальций, алюминий, медь, молибден, мышьяк, свинец, марганец, ПАВ анионные, сульфаты, фосфаты. Предложенная концепция водоочистного модуля может быть при проектировании водопроводных очистных сооружений для небольших населённых пунктов в Арктической зоне.

Список литературы:

1. Веселов Ю.С., Лавров И.С., Рукобратский Н.И. Водоочистное оборудование: конструирование и использование. – Л.: Машиностроение: Ленингр. отдание, 1985. – 232 с.
2. Государственный доклад “О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2017 году” // Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2018. – 268 с.
3. Демин А.П. Региональные различия в обеспечении населения России централизованным водоснабжением и безопасной питьевой водой // Региональные исследования. – 2019. – №2. – С. 80–91.
4. Кульский Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. – 3 – е изд., перераб. и доп. – Киев: Наук. думка, 1980. – 563 с.
5. Санин Г.М., Рукобратский Н.И., Баруздин Р.Э. Выбор технологического решения модульной водоподготовки для районов нефтегазовых месторождений Крайнего Севера, СПбГАСУ // Вода и экология: проблема и решения. – № 1 (85). – 2021. – С. 9–19.