Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Том 3
Методика использования классификаторов при выборе технологических схем очистки подземных вод приведена на ряде конкретных примеров для реальной воды.
Пример 1.
Источником водоснабжения жилого пос.Светлый в регионе Западной Сибири является подземная вода. По основным показателям подземная вода имеет следующий физико-химический состав (табл. 18.2.1).
Таблица 18.2.1
Показатель | Единица измерения | Значение | Требования СанПиН 2.1.4.559-96 | Превышение ПДК | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | рН | | 7,3-7,6 | 6-9 | | Мутность | мг/л | 2,2-2,7 | ≤1,5 | 1,8 | Цветность | град. | 120-161 | ≤20 | 6-8 | Щелочность | мг-экв/л | 10,7-11,0 | ≤7,0 | | Жесткость общ. | мг-экв/л | 1,5-1,92 | ≤7,0 | | Жесткость карбонатная | мг-экв/л | 1,5-1,92 | | | Жесткость постоянная | мг-экв/л | 0 | | | Кальций | мг-экв/л мг/л | 0,8-1,2 16-24 | ≥30 | | Магний | мг-экв/л мг/л | 0,7-0,72 8,2-8,5 | ≥5,0 | | Натрий + калий | мг-экв/л мг/л | 13,06-13,56 300-312 | ≤200 | 1,56 | Хлориды | мг-экв/л мг/л | 2,4-2,85 85,1-101 | ≤350 | | Фториды | мг/л | 0,6-1,1 | 1,2-1,5 | | Сульфаты | мг-экв/л | 0,3-0,35 14,4-17,0 | ≤500 | | Гидрокарбонаты | мг/л | 653-671 | ≤400 | 1,67 | Силикаты (SiO32-) (Si) | мг/л | 31-36 16,7-19,4 | ≤10 | 1,94 | Фосфаты | мг/л | 11,0-12,0 | ≤3,5 | 3,43 | Аммонийный азот (по NH4+) | мг/л | 3,5 | ≤2,6 | 1,34 | Нитриты | мг/л | 0,01-0,012 | ≤3,3 | | Нитраты | мг/л | 0,35-0,37 | ≤45 | | Бор | мг/л | 1,0 | ≤0,5 | | Железо общее | мг/л | 3,5-4,0 | ≤0,3 | 3 | Марганец | мг/л | 0,8-1,2 | <0,1 | | Тяжелые металлы (Ni, Zn, Mo, Cr, Hg, As) | | <ПДК | | | Кадмий - мг/л | | 0,5 | ≤0,1 | 5 | Интегральный показатель для металлов по с.-т. признаку и 2-му классу опасности
| | | <1 | |
136
Продолжение табл. 18.2.1
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Нефтепродукты | мг/л | 0,6 | 0,1 | 6 | Фенолы | мг/л | 0,01 | 0,001 | 10 | Перманганатная окисляемость | мг О2/л | 23,2-25,6 | 5,0 | 4,5-5 | Сухой остаток | мг/л | 801-848 | 1000 | | Диоксид углерода: | | | | | - свободный | мг/л | 30-55 | | | - агрессивный | мг/л | 22-44 | | |
В соответствии с действующим нормативным документом - СанПиН 2.1.4.559-96 исходная вода имеет ряд лимитирующих показателей, требующих применения очистки и кондиционирования подземной воды для приготовления питьевой воды. Очистку подземной воды необходимо проводить по показателям, имеющим превышение предельно-допустимых концентраций (табл. 18.3):
Для выбора технологической схемы очистки воды используем классификаторы технологий, приведенные выше.
Произведем разделение загрязнений подземной воды на природные (фоновые) и антропогенные, а также по газовому составу.
По табл. 7.9 (т. 2) устанавливаем класс подземной воды по природным загрязнениям: основными определяющими показателями являются цветность и окисляемость. Принимаем 5-й класс и подкласс 5.2 (б), характеризующий для данных условий наибольшее загрязнение подземной воды по цветности и окисляемости перманганатной.
Выбранному классу и подклассу соответствует следующая технологическая схема: биосорбция с предварительной глубокой аэрацией, коагуляция, флокуляция, фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, обратный осмос (электродиализ), стабилизация, обеззараживание.
Условия применения схемы: железо общее ≤ 40 мг/л, марганец ≤ 7 мг/л, минерализация ≤ 5000 мг/л, диоксид углерода свободный ≤ 200 мг/л, pH≥ 6,0.
Данная схема обеспечит степень очистки по основным показателям: железо общее ≤ 0,1 мг/л, марганец ≤ 0,05 мг/л, цветность ≤ 5 град., минерализация ≤300 мг/л.
По табл.7.11 определяем группы и подгруппы антропогенных загрязнений:
- A1..3 - NH4+
- A1.4 - PO43-
- А2.3 - из тяжелых металлов - Cd
- А3.1 - В+
- A4.1 - нефтепродукты
- А4.3 - фенолы.
По табл.8.10 (т. 2) определяем группу и подгруппу по газовому составу: Г1.2 - диоксид углерода.
По этой же таблице выбираем технологию кондиционирования по диоксиду углерода:
Г1.2 - глубокая аэрация барботированием воздуха.
По табл. 8.9 (т. 2) определяем технологию очистки воды от антропогенных загрязнений:
- А1.3 - биосорбция
- А1.4 - мембранный метод (электродиализ)
коагулирование, фильтрование - А4.1 - биосорбция, фильтрование
137 - А4.3 - биосорбция, фильтрование
- А2.3 - коагулирование, фильтрование.
Используя, классификаторы технологий, представленные в томе 2 (табл. 8.12-8.14), составляем общую технологическую схему очистки подземной воды от природных, антропогенных загрязнений и растворенных газов.
Схема имеет следующий вид:
После электродиализа щелочность воды частично снижается по СанПиНу на 60-75% с выделением значительного количества диоксида углерода в агрессивной форме, а недостаточная концентрация кальция еще более минимизируется.
В соответствии с табл.7.10 в связи с недостатком кальция в подземной воде дополнительно вводится узел кальцинирования воды путем дозирования извести для связывания агрессивного диоксида углерода с образованием гидрокарбоната кальция. Избыток агрессивного диоксида углерода отдувается в дегазаторе.
Выбор технологической схемы очистки с использованием классификаторов позволяет получить питьевую воду на уровне СанПиН. Примерный состав питьевой воды приведен ниже (табл. 18.2.2).
Таблица 18.2.2
Показатель | Значение | Температура | 5°С | pН | 8,3 | Щелочность | 6,6 мг-экв/л | Жесткость общ. | 2,0 мг-экв/л | Кальций | 30,8 мг/л | Магний | 5,3 мг/л | Хлориды | 46,8 мг/л | Сульфаты | 4,8 мг/л | Гидрокарбонаты | 402,6 мг/л | Фосфаты (РО43-) | 3,5 мг/л | Силикаты (SiO32-) | 12,0 мг/л | Железо | отс. | Натрий + калий | 145 мг/л | Сухой остаток | 453,6 мг/л | Окисляемость перм. | 2,0 мг О2/л | Цветность | 2 град. | Мутность | отс | Бор | 0,35 мг/л | Диоксид углерода (своб.) | 4,2 мг/л | Показатель стабильности | 1,01 | Индекс Ланжелье | + 0,27 | Потенциал осаждения | | карбоната кальция | 6,8 мг/л | Показатели коррозионной активности: П1 = ∣∣экв П1 = ∣∣экв | 1,17; 4,67 |
138 Пример 2.
Исходное качество скважины подземной воды, являющейся источником водоснабжения г.Чапаевска (табл. 18.2.3)
Таблица 18.2.3
Показатель | Значение | Превышение единиц ПДК | Температура | 8,0°С | | Цветность | 50 град. | 1,5 ПДК | Сухой остаток | 1685 мг/л | 1,7 ПДК | Жесткость общ. | 18,8 мг-экв/л | 2,69 ПДК | рН | 7,3 | | Щелочность | 3,9 мг-экв/л | | Окисляемость перманганатная | 6,96 мг О2/л | | БПК5 | 2,65 мг О2/л | 1,33 ПДК | Натрий | 124 мг/л | | Калий | 2,73 мг/л | | Кальций | 240,5 мг/л | 2,4 ПДК | Магний | 82,7 мг/л | 1,65 ПДК | Ионы аммония | <0,1 мг/л | | Гидрокарбонаты | 238 мг/л | | Хлориды | 280 мг/л | | Сульфаты | 580,2 мг/л | 1,16 ПДК | Нитриты | 0,003 мг/л | | Нитраты | 5,1 мг/л | | Фосфаты | <0,05 мг/л | | Фториды | 1,1 мг/л | | Железо | 0,6 мг/л | 2 ПДК | Марганец | 0,002 мг/л | | Кадмий | <0,0002 мг/л | | Бериллий | <0,0002 мг/л | | Ртуть | <0,0002 мг/л | | Цинк | 0,006 мг/л | | Свинец | <0,002 мг/л | | Органические загрязнения | Пестициды: | | | α-ГХЦГ | 4 мкг/л | | γ-ГХЦГ | 3 мкг/л | 1,5 ПДК | Бензол | 0,05 мг/л | 5 ПДК | Толуол | 0,05 мг/л | | Фенол | 0,007 мг/л | 7 ПДК | Формальдегид | 0,02 мг/л | | Нефтепродукты | 0,12 мг/л | 1,2 ПДК | Ксилол | 0,1 мг/л | 2 ПДК | Газовый состав | Метан | 10 мг/л | 5 ПДК | Диоксид углерода (своб.) | 21 мг/л | |
Производим классификацию природных загрязнений (табл.7.9, т. 2). Подземная вода по лимитирующему признаку - общей минерализации (сухой остаток) относится к 4 классу. По табл.8.8 (т. 2) определяем основную технологическую схему водоочистки - 4.3: биосорбция, коагуляция, флокуляция, фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, электродиализ, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание.
139
Ввиду отсутствия марганца и низкого содержания железа (2 ПДК), ввод перманганата калия и второе фильтрование исключается.
По табл. 7.11 (т. 2) определяем группы и подгруппы антропогенных загрязнений, представленные органическими компонентами:
- А6.1 - γ-ГХЦГ
- А7.1 - бензол
- А7.2 - ксилол
- А4.3 - фенол
- А4.1 - нефтепродукты.
По табл. 8.10 (т. 2) определяем группы газового состава:
- Г1.1 - диоксид углерода
- Г2.1 - метан.
Определяем технологические схемы очистки от антропогенных загрязнений (табл. 8.9, т. 2):
- А6.1 - биосорбция, флокуляция, фильтрование, сорбция на ГАУ
- A7.1 - сорбция на ГАУ
- А7.2 - сорбция на ГАУ
- А4.2 - биосорбция, фильтрование
- A4.1 - биосорбция, фильтрование.
По табл. 8.10 (т. 2) определяем технологию удаления газов:
- Г1.1 - упрощенная аэрация
- Г2.1 - упрощенная аэрация (t > 6°С).
Применяя, классификаторы технологий, представленные в томе 2 (табл. 8.12-8.14) составляем общую технологическую схему.
Общая технологическая схема очистки подземной воды представляется так:
Схема включает также технологию очистки от антропогенных загрязнений. Примерный состав питьевой воды, получаемой по предлагаемой технологии (табл. 18.2.4).
Таблица 18.2.4
Показатель | Значение | Кальций | 100мг/л | Сульфаты | 232 мг/л | Хлориды | 112 мг/л | Щелочность | 1,7 мг | экв/л | | Натрий (+ калий) | 49,6 мг/л | Сухой остаток | 674 мг/л | Цветность | 2 град. | Окисляемость | 1,7 мг О2/л | Железо | <0,05 мг/л | γ -ГХЦГ | отс | Бензол | отс | Фенол | отс | Формальдегид | отс | Нефтепродукты | отс | Ксилол | отс | Метан | отс |
140 |