Строительство
и архитектура/7.Водоснабжение и водоотведение
Макушина М. Э., Семенова К. А., Чудновский С. М., к.т.н. доцент
Вологодский Государственный Технический Университет, Россия
Перспективы модернизации
технологии водоподготовки на
осветлителях со взвешенным осадком
При
добывании воды из поверхностных источников традиционно используется несколько основных технологических схем водоподготовки. Одна из них
содержит осветлители со взвешенным осадком коридорного типа.
Принцип
действия таких осветлителей заключается в уменьшении мутности и цветности воды при прохождении ее снизу вверх через
псевдоожиженный слой скоагулированных хлопьев. Схема осветлителя со взвешенным
осадком (ОСВ) коридорного типа приведена на рис.1 [1]
Рис.1 Схема осветлителя со взвешенным осадком
Данная
схема очень чувствительна к температурному режиму воды: при малейшем изменении температуры хлопья
взвешенного осадка могут изменять направление
движения и, в результате, нарушается режим
очистки.
Для повышения надежности и обеспечения
гарантированного качества воды на выходе из сооружений нами разрабатывается
новая схема гибкого управления всеми процессами очистки воды на ОСВ в режиме
реального времени. Чтобы определить соответствие различных вариантов схем
управления процессами осветления и обесцвечивания воды в ОСВ современным требованиям мы провели тестирование.
При
тестировании оценивались:
- надежность – возможность обеспечить
гарантированное качество воды на выходе из очистных сооружений;
- оперативность – промежуток времени в минутах после
которого появляется возможность вмешаться в ход процесса очистки воды с целью
его улучшения;
- гибкость – возможность оперативного регулирования
процесса очистки воды в режиме реального времени.
Рассматривались 5 возможных схем управления
процессами осветления и обесцвечивания воды в ОСВ:
1. Нерегулируемая схема, с отбором проб на входе в
очистные сооружения и на выходе из этих сооружений по утвержденному графику;
2. Нерегулируемая схема с отбором проб на входе в очистные сооружения и отбором проб на выходе из этих сооружений
через промежуток времени равный времени пребывания воды в сооружениях;
3. Схема, в которой осуществляется гибкое управление процессами
дозирования
реагентов [2];
4. Схема, в которой осуществляется гибкое управление процессами
дозирования
реагентов и процессами очистки воды в фильтровальных сооружениях ;
5. Новая схема гибкого управления всеми процессами очистки
воды на ОСВ в режиме реального времени.
Результаты тестирования приведены в таблице 1.
|
Схемы управления |
Оперативность, мин. |
Надёжность |
Гибкость |
|
1 |
860 |
Ненадежная |
Негибкая |
|
2 |
140 |
Ненадежная |
Негибкая |
|
3 |
120 |
Относительно надежная |
Негибкая |
|
4 |
50 |
Надежная |
Негибкая |
|
5 |
5 |
Высоконадежная |
Гибкая |
Результаты
тестирования позволяют сделать вывод о том, что наиболее гибкой, оперативной и
высоконадежной является схема, в которой обеспечен в полном объеме единый
процесс гибкого регулирования в режиме реального времени всей цепочкой
сооружений.
Для
дальнейшей отработки элементов регулирования с таким расчетом, чтобы создать
гибкую систему управления
технологическими процессами нами проведен цикл экспериментальных
исследований. В качестве наиболее
полноценной и эффективной
характеристики технологических процессов в указанной схеме сооружений
использовалась гидравлическая крупность взвеси. Достаточно крупные частички
взвесей, имеющие плотность больше единицы, в неподвижной воде под влиянием силы
тяжести выпадают в осадок. При осаждении частица вначале падает с ускорением,
но одновременно с увеличением скорости движения частицы возрастает сопротивление
среды. В определенный момент ускорение, обусловленное действием силы тяжести,
уравновешивается сопротивлением воды, и частица оседает вниз с равномерной
скоростью. [3] Таким образом,
размер частицы можно характеризовать значением равномерной скорости ее падения
в воде. Именно эта характеристика, контролируемая в режиме реального времени,
дает реальную картину происходящих изменений в коридорах осветлителя и в
осадкоуплотнителе.
Мы провели ряд исследований при помощи испытательной
модели, схема которой приведена на рис.2
Рис.2 Испытательная
модель
1 – подача исходной воды;
2 – отверстие, имитирующее осадкоотводящие окна; 3 – отвод очищенной воды; 4 – модель коридора осветлителя; 5, 6, 7
– вентили
При предварительных исследованиях мы
визуально наблюдали ход процессов образования и движения хлопьев, оценивали
эффективность этих процессов и производили измерения гидравлической крупности
хлопьев. Было установлено, что эффективный процесс очистки воды в
псевдоожиженном слое проходит при
гидравлической крупности хлопьев в пределах: 0,3 - 0,6 мм/с. При меньших
значениях гидравлической крупности хлопьев процесс проходит неэффективно.
Обеспечив
подачу оптимальной дозы коагулянта по
новой технологии [2], мы изменяли скорости восходящего
потока воды, при этом отмечались те случаи,
когда хлопья поднимались вверх выше отверстий, имитирующих
осадкоотводящие окна.
На
основании обобщения полученных результатов нами был выбран оптимальный вариант управления процессами
очистки воды на осветлителях со взвешенным осадком. Разработана новая
схема гибкого управления ОСВ в режиме реального времени. Принципиальная схема
такого управления приведена на рис.3.
Рис. 3. Схема гибкого
управления процессов коагуляции воды
для осветлителей с взвешенным
осадком коридорного типа
АКВ – анализатор качества
воды; См – седиментометр; Д – дозатор.
Литература:
1. С.М. Чудновский, О.И.Лихачева. Проектирование
сооружений для улучшения качества природных вод: Учеб.пособие. - 2-е изд.,
перераб. и доп. - Вологда: ВоГТУ, 2006- 150 с.
2. Патент RU 2415814.
Способ регулирования процесса коагуляции воды/ С.М. Чудновский, Е.А. Жирихина,
Н.Г. Жаравина. Опубл. 10.04.11. Бюл. №10.
3. В.С. Оводов. Сельскохозяйственное водоснабжение и
обводнение.- М.: Колос, 1984-480с.