Проєкт " Промислові випробування коагулянту РАХ-18А,"

Виконали учні 11 класу: Блоха А., Мартиросян М., Ніколенко Є. Керівник: вчитель біології Підгородецька Олена Валеріївна.. Промислові випробування коагулянту РАХ-18 А на очисних спорудах КП ДОР “Аулівський водовід”Проект. КОМУНАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «АУЛІВСЬКИЙ ОПОРНИЙ ЗАКЛАД ЗАГАЛЬНОЇ СЕРЕДНЬОЇ ОСВІТИ І-ІІІ СТУПЕНІВ» АУЛІВСЬКОЇ СЕЛИЩНОЇ РАДИ

Мета: Ознайомитись з промисловими випробуваннями коагулянту РАХ-18 А на очисних спорудах КП ДОР «Аульський водовід» та підтверджети результати отримані лабораторним шляхом.

КОМУНАЛЬНЕ ПІДПРИЄМСТВО ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ РАДИ «АУЛЬСЬКИЙ ВОДОВІД»Гіперпосилання технологічний регламент експлуатації водопровідних споруд по підготовці питної води.

Проектна потужність насосно-фільтрувальної станції – 810 тис. м3 / добу. Введення споруджень в експлуатацію розбитий на 4 черги: 1 - а черга введена в експлуатацію в червні 1971 року, потужність 200 тис. м3 /добу; 2- а черга введена в експлуатацію в червні 1973 року, потужність 205 тис. м3 /добу; 3- а черга введена в експлуатацію в лютому 1988 року, потужність 205 тис. м3 /добу; 4- а черга - у стадії будівництва.1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОЧИСНИХ СПОРУД Система водопостачання Аульського водопровідного господарства призначена для забору, підготовки й транспортування споживачам питної води, якість якої повинна задовольняти вимогам ДСТ 2874-82 «Вода питна». Питна вода витрачається на господарсько-питні потреби населення м. Дніпропетровська, Дніпродзержинська, Верхньодніпровська, Новомосковська й прилягаючих до них населених пунктів.

На цей час продуктивність підприємства становить 550 тис. м3 /добу. Схема водопостачання Аульского водопровідного господарства містить у собі: - водозабірні споруди відкритого джерела водопостачання; з насосної станції 1-го підйому на очисні споруди вода подається по трьох водоводах: - двох водоводах Ду = 1600 мм, і одному Ду = 1400 мм; - комплекс очисних споруд, що забезпечує необхідні технологічні процеси очищення води, містить у собі: - споруду мікрофільтрів ( первинне хлорування ) ; - 2 змішувачі – загальна ємність 288 м3; - 15 камер реакцій – загальна ємність 9720 м3; - 15 горизонтальних відстійників – загальна ємність 71000 м3 ; - 24 швидких безнапірних двошарових фільтри із дренажем великого опору, загальна площа фільтрації 2760 м2 ; - 4 резервуари чистої води по 10000 м3 кожний; - реагентное господарство:

Коагуляторна складається зі складу сухо-мокрого зберігання коагулянту на 1675 тонн (корисний об'єм 2300 м3) – 35 добовий запас. Стіни баків обкладені кислотостійкою цеглою. На дні баків є повітророзподільна система дірчастих труб, для забезпечення перемішування розчину коагулянту. Над повітророзподільними трубами розташований настил з дерев'яних брусів для захисту від ушкодження під час завантаження коагулянту. Після розчинення коагулянту і його вироблення проводиться промивання баків, для подальшої нормальної експлуатації баків коагулянту.

Хлораторна первинного й вторинного хлорування, в якій установлені хлоратори ХТ -2 – 5 одиниць, один з них працює на вторинне хлорування. Продуктивність хлораторів - 100 кг /годину; Склад хлору розміщений під навісом у торці реагентної споруди за хлораторною, для зберігання хлору до 7 діб. Добова витрата хлору: узимку - від 2000 кг до 3000 кг; улітку - від 3000 кг до 5000 кг. - водопроводи для транспортування води; - насосні станції 1-го, 2-го, 3-го підйомів для подачі води. У випарній хлору контейнер із хлором встановлюється на платформні ваги за допомогою електричної талі. З контейнера по хлоропроводу рідкий хлор подається у випарник, пристрій, у якому відбувається випар хлору. Як обігрівальне середовище застосовується вода. Випарник являє собою вертикальний циліндричний апарат з розміщеним усередині змійовиком, по якому проходити рідкий хлор. Необхідний підігрів змійовика досягається за допомогою гарячої води, нагрітої в електричному водонагрівачі до температури не більше 70 С. Газоподібний хлор подається до хлоратора через ресивер-грязьовик. Ресивер-грязьовик являє собою циліндричний апарат, у якому затримуються рідкий хлор і випадкові забруднення, наявні в ньому. .

Газоподібний хлор по трубопроводах надходить в хлораторну (апаратну хлору), у якій установлені 5 апаратів ХТ-2. Хлоратор ХТ-2 вакуумного типу. Спеціальна конструкція кільцевого інжектора, із двостороннім усмоктуванням дозволяє при порівняно невеликій величині вакууму одержати значну продуктивність хлоратора. Витрата води 5 м3/год. Напір води, необхідний для роботи інжектора 0,3-2 атм. Приготовлена хлорна вода по поліетиленовому трубопроводі подається на очисні спорудження для знезаражування води

ЗАСТОСОВУВАНІ РЕАГЕНТИ. Для очищення води на очисних спорудженнях застосовуються наступні реагенти: - хлор рідкий ( CL2 - хлор ДЕРЖСТАНДАРТ 6718-93 ); - коагулянт ( Al2 (SO4 )3 - сірчанокислий алюміній ДЕРЖСТАНДАРТ 12966-85 ). Хлор рідкий надходить від підприємства - постачальника в сталевих контейнерах, у рідкому стані. Хлор зеленувато-жовтого кольору, в 2,5 рази важче повітря: маса одного літра хлору при нормальних умовах дорівнює 3,21 грам. При тиску близько 6 атм. хлор при звичайній температурі перетворюється в рідину. Хлор є сильним окислювачем, вогненебезпечний при контакті з горючими речовинами. Належить до дуже небезпечних речовин, має дратівну й задушливу дію.

Коагулянт – застосовується для очищення води. Поставляється в залізничних вагонах навалом, або в піввагонах – у тарі «біг-бег», безпосередньо в споруді складу. Для розвантаження коагулянту, що надходить навалом, застосовуються розвантажувальні машини МВС і МГУ. Як коагулянт застосовується сірчанокислий алюміній – одержуваний при взаємодії гідрату окису алюмінію із сірчаною кислотою. Об'ємна вага сірчанокислого алюмінію коливається в межах 1,05 – 1,1 т/м3 . Дози застосовуваних реагентів установлюються дослідним шляхом у лабораторії підприємства згідно розроблених і затверджених інструкцій, наявних у переліку інструкцій технологічного регламенту. Залежно від якості вихідної води й пори року доза хлору становить - 3,5 – 11,0 мг/ дм3, доза коагулянту - 5 – 80 мг / дм3, залежно від якості вихідної води.

ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ Джерело водопостачання Аульського водопровідного господарства є поверхневим - р. Дніпро в районі п.г.т. Аули. Для прийому води з р. Дніпро служать водозабірні спорудження насосної станції 1-го підйому. З насосної станції 1-го підйому вода подається на очисні спорудження по 3-х водоводах. У споруду мікрофільтрів вода надходить по 4-х водоводах, Ду = 1400 мм кожний (по двох на кожен блок). Вода в споруді мікрофільтрів рухається по каналах зі швидкістю 1 м/сек. Наприкінці збірних каналів передбачена подача хлору - для первинного хлорування. Після мікрофільтрів вода надходить у будинок змішувачів, по одному змішувачі на кожен блок фільтрів.

Змішувачі дірчастого типу, розмірами 18 х 2,5 х 4,5м, із трьома дірчастими перегородками, які служать для швидкого й рівномірного змішування реагентів з усією масою оброблюваної води. Відстань між перегородками - 6 метрів, розміри отворів - 50 х 50 мм, усього 420 штук. Перегородки чистяться не рідше одного разу на рік під час повної зупинки насосної станції 1-го підйому. Час перебування води в змішувачі - 1-2 хвилини, висота стовпа води становить 3,5 м, середня швидкість руху води в потоці - 0,6 м/сек., а в отворах перегородок - 1 м/сек. На початку змішувача передбачене хлорування води. При подачі хлору у воду хлор взаємодіє з водою по формулі: Cl2 + H2 O = HCl + HCl; - хлорноватиста кислота HCl = H+ + Cl- / HCl = H+ + Cl- Активний вільний хлор - руйнує й окисляє оболонку бактерій і відбувається знезаражування води.

Доза хлору залежить не тільки від бактеріального забруднення води, але й від сполуки води, тому що хлор витрачається не тільки на знезаражування , але й на окислювання органічних і неорганічних речовин. Залишковий хлор після змішувача повинен перебувати в межах 2,0 - 2,8 мг/л. З невеликим розривом після уведення хлору в змішувач подається 5 - 7 % -ий розчин коагулянту. Процес коагуляції забезпечує швидкість і повноту освітління води у відстійниках. Для здійсненняреагент сірчанокислий алюміній: процесу коагуляції у воду вводять хімічний Al2 ( SO4 )3 __ 2 Al 3+ + 3 SO4 -2 Al 3+ + H2 O = Al (OH ) 2+ + H + ; Al (OH ) 2+ + H2 О = Al (OH)2 + + H+ ;  Al (OH ) + 2 + H2 О = Al (OH) + H+ ; Al 3+ + 3 H2 O = Al (OH )3 + 3 H + ;

Гідроокис алюмінію Al (OH )3 що утворився являє собою колоїдну речовину, частки якого мають позитивні заряди, а колоїди, які є в природній воді, заряджені негативно. Це веде до нейтралізації зарядів часток обох колоїдів, що викликає їхню взаємну коагуляцію з утворенням пластівців. Розчин коагулянту готується й визначається оператором коагуляторних установок.

Зі змішувачів вода надходить у камери реакцій. Діаметр трубопроводу, що підходить, змінного перетину від 1600 до 900 мм. Камери реакцій вбудовані в горизонтальні відстійники: - 10 камер на 1 - ий блок (стара черга), - 5 камер на 2 - ой блок (нова черга). Камери реакцій 1-го блоку - лопатевого типу з вертикальною віссю обертання мішалок. Камери реакцій 2-го блоку очисних споруджень - перегородчастого типу з вертикальним поперемінно висхідним і спадним рухом води. Камери призначені для протікання фізико-хімічних процесів, що спричиняють утворенню великих міцних, пластівців гідрооксидів металів з домішками, які швидко осідають. Час перебування води в камері - 20 - 30 хв., швидкість руху води - 0,2 - 0,3 м/ сек. НОРМИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО РЕЖИМУ. Витрата реагентів залежить від якості вихідної води р. Дніпро з урахуванням пори року й розраховується виходячи з витрати минулого року з урахуванням середніх показників за кілька років. Середньорічна доза хлору склала 8,0 - 9,0 грам/м3, доза коагулянту – 12,0 – 15,0 г/м3. Мінімальна витрата коагулянту становить 5,0 грам/м3, максимальний – 90,0 г/м3. Концентрація застосовуваних коагулянтів - 5,0 - 10,0 % по товарній речовині. Швидкість руху води в змішувачі - 1,0 м/сек, в отворах після камери реакцій перед відстійниками - 0,3 м/сек. Швидкість руху води у відстійниках - 31,0 - 32,0 м/годину. Швидкість фільтрації при нормальному режимі - 8,0 - 10,0 м/годину, при форсованому - 10,0 - 12,0 м/годину. Обмін води в РЧВ - 1,7 - 2,0 години. 

Джерело водопостачання є поверхневе – р. Дніпро, в районі смт. Аули. Для прийому води з р. Дніпро служать водозабірні споруди ковшового типу. Очисні споруди введені в експлуатацію у 1971р. Проектна потужність насосно-фільтрувальної станції 810 тис.м³/добу, фактична потужність підприємства 550 тис. м/добу. Комплекс очисних споруд забезпечує необхідні технологічні процеси очищення води. Промислові випробування коагулянту РАХ-18 на очисних спорудах КП ДОР “Аульський водовід”

Багаторічні спостереження за якістю води р. Дніпро свідчать про те, що в різні пори року реєструється підвищення кольоровості води до 116 градусів хромато–кобальтової шкали та каламутності до 35 мг/дм. Так, з березня по травень відмічається максимальний розвиток діатомових водоростей ( Melosira ) . З підвищенням температури різко збільшується ріст та розвиток синьо-зелених водоростей (Mikrocystis, Anabena). При цьому різко зростає мутність вихідної води. Ці обставини ускладнюють технологічний процес обробки води, приводячи до значного підвищення доз реагентної обробки води – коагулянту і хлору.

На підприємстві згідно проектузастосовується двоступінчата схемапідготовки питної води: Відстоювання у горизонтальних відстійниках 2,5 – 2,8 годин;Фільтрування на швидких безнапірних фільтрах великої брудоємності. Швидкість фільтрації 7-8 м/годину, при форсованому режимі 11-12 м/годину. Завантаження фільтрів, двошарове (цеолітовий пісок та активоване вугілля). Інтенсивність промивання 15-17 л/сек м, час промивання 6-8 хв. Фільтроцикл 1 раз на дві доби, взимку і влітку щодоби. Більше 40 років основним реагентом, що використовується у технології очищення питної води, був сірчанокислий алюміній. Це коагулянт, який за всіх своїх позитивних характеристик має ряд особливостей, що останнім часом ставлять питання про доцільність використання даного реагенту особливо у холодну пору року при температурі 0,5-7 С. Цей коагулянт дуже чутливий до р. Н та температури очищуваної води.Ізоелектрична зона для гідроксиду алюмінію, в якій вона має найменшу розчинність відповідає р. Н 6,5-7,8. при більш низьких значеннях утворюються частково розчинні основні солі, при більш високих – алюмінати.

При температурі менше 4 С виростає гідрація гідрооксиду алюмінію, відзначаться сповільнене утворення пластавців. Швидке забруднення фільтрів, відкладення осаду гідрооксиду алюмінію в трубах і насамкінець збільшення залишкового алюмінію у питній воді. Сповільнене осадження у воді при низьких температурах пояснюється зміною в'язкості. В'язкість води при 1 С приблизно в два рази більша, ніж при 30 С. У стільки ж разів уповільнюється і швидкість утворення пластавців і осадження зважених частинок. На сьогоднішній день проблеми водопостачання наближуються до проблем національної безпеки. Від якості і кількості споживано води залежить стан здоров`я людини та тривалість життя.

Основні методи очистки води. Основними технологічними методами є коагуляційна обробка та хлорування. Прояснення води це первинна стадія підготовки, що дає можливість очистити воду від зважених частинок, які присутні в поверхневих водах. Щоб забезпечити ефективне відстоювання необхідно насамперед укрупнити тонкодисперсні та колоїдні частинки в результаті цього збільшиться швидкість їх зсідання. Цього можна досягти при додаванні, після коагулянту, флокулянтів у кількості від 0,01 д до 05 мг/дм³. В результаті тривалих випробувань в лабораторних умовах коагулянтів і флокулянтів, які є на ринку України нашими спеціалістами було зроблено висновок, що найбільш прийняті коагулянти на основі гілроксихлориду алюмінію та модифікоаного гідроксихлориду алюмінію, а саме коагулянтів серії РАХ та флокулянтів аніонного типу – Optiflok. З 23 березня по 1 квітня 2010 р. на підприємстві КП ДОР “Аульський водовід” проводилися випробування рідкого коагулянту поліалюміній хлориду РАХ 18 А Польського виробництва ООО “КЕМІПОЛ”. Дозування концентрованого розчину коагулянту проводилось безпосередньо в трубопровід, перед змішувачем, за допомогою мембранних насосів “Memdos – 110»

Характеристика РАХ-18 А - вміст Al(%) 10,0 +/- 0,5% - Cl (%) 16.0 +/- 2.0% - лужність 57,0 +/- 5,0% - р. Н 1,8 +/- 0,4 - густина 20 гр/см 1350 +/- 50 кг/м. Вище зазначені коагулянти дозволяють суттєво підвищити якість та інтенсифікувати процес очищення питної води. Ці коагулянти мають ряд суттєвих переваг перед сульфатом алюмінію. Обробка води коагулянтом РАХ-18 А сприяє утворенню більш важких і швидкозсідаючих пластавців, тим самим підвищуючи ефективність прояснення води, збільшує фільтроцикл. Показник якості води – мутність, напряму впливає на вміст в питній воді патогенних вірусів і бактерій. З підвищенням вмісту водорозчинного оксиду алюмінію в коагулянті підвищується його знебарвлююча властивість, при цьому значно понижується окислюваність. Це інтегрований показник органічних забруднень, значення якого передбачається лімітувати в новому ДСТУ на питну воду.

Характеристика води при випробовуванні РАХ 18 зведена в таблиці №1

Технологічний контроль якості роботи проводили за такими показниками: - вміст залишкового алюмінію у питній воді; - кольоровість води р. Дніпро та питної води; - окислюваність; - каламутність; - р. Н до та після коагулювання. Результати промислових випробувань приведені на графіках та діаграмах таблиці № 2 № 3 Таблиця №2

Зменшення кольоровості було надскладним завданням. Особливо в поєднанні з низькою каламутністю і температурою, невеликим лужним резервом води, що подається на очищення. Одночасно дуже високі значення кольоровості у вихідній воді при проведенні порівняльних досліджень сприяли більш чіткому визначенню ефективності дії різних коагулянтів. За результатами дослідів ми встановили, що найменша оптимальна доза для зменшення кольоровості води після фільтрів до 16-20 градусів становить 55 мг/дм³ Каламутність на момент дослідів не була проблемним показником забруднення і становила 0,58 мг/дм³. Таблиця № 3

Звідки видно, оптимальна доза коагулянту РАХ 18 А становить на даний періщд%0-55 мг/дм³. для порівняння – доза сірчанокислого алюмінію на даний період становила 100 мг/ дм³. На діаграмі бачимо, що коагулянт РАХ 18 А попереджає підвищення залишкового алюмінію у питній воді. На основі вищезазначеного можна зробити висновок:1 Застосування оптимальних доз (50-55 мг/дм³) РАХ-18 А, дозволяє за низької температури (2-3˚С) і високої кольоровості оброблюваної води(101-11 град. Хромато-кобальтової шкали) понизити кольоровість на 48-52 град.)2 РАХ-18 А – рідкий коагулянт, повністю готовий до застосування. Не потребує приготування робочих розчинів та барботажу, що приводить до економії електроенергії3 Цей коагулянт має низький рівень нерозчинних домішок, що подовжує час роботи між санітарними промиваннями.4 Для приготування та дозування флокулянту було самотужки виготовлено установку на базі пластикових баків ємністю1м³, що об'єднала в собі: лопастну мішалку, електродвигун, редуктор, компресор для баоботажу. Флокулянт має властивість збільшувати простір надосадової води у відстійниках та прискорює утворення пластівців. Але потребує обережності при приготуванні робочих розчинів. Частинки порошкоподібного полімеру“Optiflok” мають тенденцію зліплюватися при змочувані, а при інтенсивному перемішуванні можуть розбиватися вже утворені полімерні ланцюжки.

Отриманий розчин – навіть при розведенні дуже в´язкий. Тому потрібно застосувати спеціальну установку аспіраторного типу для диспергування порошкоподібного флокулянту і подальшого дозування розчину. В результаті проведення промислових випробувань, було повністю підтверджено результати отримані лабораторним шляхом. Прийнято рішення про подальше використання, в технологічному процесі, коагулянту РАХ 18 Ф та флокулянту “Optiflok”, як основни реагентів в холодну пору та паводковий період.