Осветлители с рециркуляционными камерами хлопьеобразования

Необходимость модернизации камер хлопьеобразования, отстойников и осветлителей, эксплуатируемых на большинстве коммунальных, промышленных и энергетических предприятий страны, вызвана тем, что их производительность и качество осветленной воды не удовлетворяют современным требованиям водоподготовки. Это связано с конструктивными и технологическими недостатками этих сооружений, которые в настоящее время технически и морально устарели.

Неустойчивый турбулентный режим осаждения, низкие коэффициенты объемного использования, отсутствие эффективно работающей камеры хлопьеобразования являются основными причинами неудовлетворительной работы практически всех, построенных по типовым проектам, отстойных сооружений, как в коммунальной, промышленной, так и в энергетической отраслях. Указанные недостатки и, как следствие, низкое качество осветленной воды создают серьезные трудности в работе фильтров, увеличивая расходы воды на их промывку, а также, в некоторых случаях, препятствуют внедрению прогрессивных технологий умягчения, обессоливания и глубокой доочистки воды, в частности, использования в качестве третьей ступени сорбционных фильтров, или мембранных опреснительных установок..

В тоже время, используя объёмы существующих отстойников и осветлителей и, осуществив их модернизацию, можно создать современные, надёжные в эксплуатации, высоконагружаемые сооружения, отвечающие требуемому для каждого потребителя качеству очистки природных поверхностных вод.

Разработанные специалистами Группы Компаний "ЭКОХОЛДИНГ" технические решения являются оригинальными современными разработками, защищенными патентами РФ (№ 38634, № 40297), прошедшими многолетние успешные производственные испытания на станциях водоподготовки, работающих в условиях качественного разнообразия природных вод и методов их обработки, включают в себя следующие элементы:

1. В зоне осаждения устанавливаются тонкослойные отстойные модули, обеспечивающие устойчивый, близкий к ламинарному, режим осаждения в слоях небольшой высоты (5-10 см).
2. Тонкослойные хлопьеобразующие сотоблоки устанавливаются в камерах хлопьеобразования или в зонах взвешенного осадка осветлителей, ниже осадкоотводящих устройств. При этом, процессы коагуляции и хлопьеобразования протекают в замкнутом пространстве ячеистой конструкции, что значительно повышает их эффективность. Скоагулированная взвесь, поступающая в тонкослойные элементы, эффективно осаждается в слоях небольшой высоты и накапливается на их поверхности. Достигнув определенной критической массы, она сползает по резко наклонной (под углом 70 °) поверхности элемента и, в концентрированном состоянии, встречается с вновь образующимися хлопьями, являясь для них адгезионно -активной контактной средой.
3. При осветлении маломутных цветных вод, характеризующихся также низкой щелочностью и длительными периодами низких температур, при которых процессы хлопьеобразования протекают крайне медленно и вяло, на подающих осветляемую воду трубах устанавливаются низконапорные, низкоскоростные рециркуляторы, который в дополнении к сотоблокам также способствуют повышению эффективности процессов хлопьеобразования и, соответственно, концентрации слоя взвешенного осадка. Важно подчеркнуть, что, рассчитанные по разработанной нами методике, рециркуляторы обеспечивают степень эжекции в пределах 20-25% (оптимальную) при потерях напора, не превышающих 0,3 – 0,4 м, что практически, в большинстве случаев, не требует изменений в высотной схеме сооружений.
4. При установке тонкослойных модулей изменяется гидравлика работы отстойных сооружений. Поэтому для увеличения коэффициента их объёмного использования и, соответственно, увеличения фактического времени пребывания в них воды, приближая его к расчетному, а также обеспечения равномерного распределения воды по всей площади тонкослойных элементов, изменяется система сбора осветленной воды. Сбор воды организуется равномерным по всей отстойной площади с помощью системы перфорированных труб и транспортирующих желобом.

На основании разработанных нами рекомендаций была осуществлена модернизация отстойных сооружений (более 25 ) по очистке природных поверхностных, ливневых и промышленных вод, реализованных как на стадии их проектирования и строительства, так и находящихся в длительной эксплуатации.

В частности, при проектировании (ГПИ «Союзводоканалпроект» ) станции водоочистки г.Нижнекамска производительностью 140 тыс.м3/сут., были уменьшены в 3 раза объёмы 12 камер хлопьеобразования и горизонтальных отстойников, что обеспечило, наряду с другими показателями, экономию строительной площади и позволило разместить на ней дополнительное технологическое оборудование по обработке осадков. Водопроводная станция успешно эксплуатируется с декабря 2007 г.

На станции водоочистки предприятия «Оргсинтез» г. Казани 8 из 10 существующих камер хлопьеобразования, встроенные в горизонтальные отстойники были последовательно оборудованы хлопьеобразующими сотоблоками.Распределение исходной воды по площади камер осуществляется с помощью коробов, поэтому установка рециркуляторов требовала значительных ремонтных затрат. В тоже время, достаточно продолжительный (более 6-7 лет) сравнительный опыт работы горизонтальных отстойников показал, что модернизация только камер обеспечивает постоянное снижение таких важных показателей, как остаточный алюминий, мутность и цветность. Однако, для более надёжной работы горизонтальных отстойников, необходимо также осуществить и их модернизацию, которая в этом году начнёт проводиться.

Необходимость в комплексной модернизации отстойных сооружений была так же подтверждена и на Южной водопроводной станции г.Ярославля, где в 2011-13 гг..была осуществлена последовательная модернизация камеры хлопьеобразования и горизонтального отстойника, а затем только одной камеры хлопьеобразования. Камеры хлопьеобразования механического типа, оборудованные мешалками, были заменены на тонкослойно–рециркуляционные. Сравнительный анализ показателей качества отстоенной воды, (мутность и остаточный алюминий), выполненных в октябре-ноябре 2013 г.на параллельно работающих с одинаковыми расходами трёх отстойниках, один из которых старой конструкции, подтвердил, что модернизация только камеры хлопьеобразования способствует улучшению качества отстоенной воды. Однако, одновременная модернизация камеры хлопьеобразования и отстойника обеспечивает более глубокую и стабильную очистку воды по таким важным показателям, как остаточный алюминий и мутность.

В энергетической отрасли, в цехах химводоподготовки по нашим рекомендациям и проектам, выполненным совместно с СКБ ВТИ, была осуществлена модернизация более 20-ти осветлителей конструкции ВТИ и ЦНИИ, как вновь построенных, так и находящихся в длительной (более 30-40 лет )эксплуатации, производительностью от 100 до 450 т/час.

Впервые в 1998 г. была осуществлена реконструкция двух осветлителей ВТИ-350, расположенных в цехе химической водоочистки Каширской ГРЭС. Установлены верхний и нижний ярусы тонкослойных сотоблоков и рассредоточенная система сбора осветлённой воды. Наладочные работы реконструированных осветлителей проводились фирмой «ОРГРЭС». По результатам наладки были сделаны следующие выводы: «Выполненная химцехом модернизация предочистки дала возможность получить на отечественном серийном оборудовании, проработавшем более 35 лет, осветленную воду, по качеству отвечающую как отечественной нормативно-технической документации, так и более жестким требованиям изготовителей современных импортных ионитов.. Модернизация предочистки, получение осветленной воды с низким содержанием взвешенных веществ, железа, орга​ники позволяет улучшить технико-экономические показатели существующих установок, а также обеспечить возможность внедрения новых зарубежных технологий».

В 2040-05 гг. на Балтийской ТЭЦ ,г.Нарва были последовательно пущены в эксплуатацию два осветлителя ВТИ-400, работающие в режиме коагуляции с использованием сернокислого алюминия и флокулянта (выполнена полная модернизация осветлителей, включая установку двух ярусов модулей, рециркуляторов и рассредоточенной системы сбора осветленной воды).

Реконструкция осветлителей № 1 и 2 позволила получить воду, полностью отвечающую требованиям нормативно-технической документации изготовителей ионообменных материалов и современных мембранных технологий, а также увеличить в 2 раза их производительность.

По данным эксплуатации,к настоящему времени произошла коррозия металлических рам и стержней,на которых были растянуты сотоблоки, а также выполненных из черного метала рециркуляторов. При этом, все сотоблоки в 2-х осветлителях, расположенных в 2 яруса оставались целыми и были вновь растянуты на новых, изготовленных из нержавеющей стали рамах. Были также выполнены из нержавеющей стали и новые рециркуляторы.

Достаточно широкому и эффективному использованию разработанных нами методов модернизации отстойных сооружений,обеспечило создание и организация серийного, промышленного выпуска тонкослойных модулей, так называемых «сотоблоков».

Тонкослойные модули свариваются из полиэтиленовой пленки толщиной 250-300 мкм методом экструдированной присадки, которая прочно соединяет слои пленки между собой, создавая при этом жесткий внутренний каркас, обеспечивающий прочность и пространственную устойчивость блока и возможность его растягивать на рамы только по периметру. Тонкослойные модули отвечают требованиям транспортабельности ( в виде рулонов), прочности, долговечности, простоты монтажа и демонтажа, обладают небольшим весом, коррозионной устойчивостью. Разработанная последовательность соединения пленки в сотовую конструкцию позволяет изготавливать их любого размера и угла наклона как для круглых, так и для прямоугольных сооружений. Это обеспечивает минимальную потерю площади при установке сотоблоков в отстойные сооружения.Следует особенно подчеркнуть,что полиэтиленовая плёнка разрушается под действием ультрафиолетовой части солнечного спектра, проникновение которых в заполненные водой сооружения исключено.

Существенным достоинством блоков из полиэтиленовой пленки, по сравнению с самонесущими отечественными блоками из жестких материалов, является более низкий коэффициент трения и наличие микроколебаний поверхности тонкослойных элементов, обеспечивающих постоянное сползание ранее выпавшего осадка и отсутствие его накопления в объеме каждой ячейки, включая тяжелые известковые осадки.

Выводы

1. Использование разработанных специалистами Группы Компаний "ЭКОХОЛДИНГ" методов комплексной модернизации сооружений первой ступени обработки воды, включающие различные конструкции камер хлопьеобразования, отстойников и осветлителей, обеспечивает одновременное повышение их производительности и качества очистки воды.

2.Многолетний ,более 15 лет, опыт эксплуатации тонкослойных сотоблоков подтвердил их долговечность, прочность, простоту монтажа и демонтажа, транспортабельность, отсутствие налипания осадка и его постоянное сползание за счёт вибрации плёнки при движении по её поверхности воды.