Удк 628.543.563:681
Зубко А.Л. (ХГТУСА, НПФ "Экотон")
В последние 3 - 5 лет наметилась тенденция совершенствования дренажно - распределительных систем (ДРС) фильтров для очистки природных вод путем устройства дрен из дырчатых полиэтиленовых труб с диспергирующим слоем из полиэтилена. Конструкции таких ДРС разработаны научно - производственными фирмами "Экотон" и "Экополимер".
Существенный интерес представляет сопоставление опыта эксплуатации дренажно - распределителных систем в г. Мариуполь. Очистка воды происходит на станции из двух блоков: старый блок состоит из 12 фильтров и предназначен для очистки воды, подаваемой из артезианских скважин; новый блок состоит из 14 фильтров и служит для очистки воды из поверхностного источника (водохранилище). Химический состав воды отличается высокой щелочностью и карбонатной жесткостью (табл.1), что существенно осложняет эксплуатацию как дренажных систем, так и фильтров в целом.
Промывку фильтров осуществляют из промывных резервуаров, обеспечивающих гидростатический напор - 15,8 м.
В фильтрах №№ 2 - 13 установлены дренажи из полимербетонных плит. Плиты изготавливают на площадке станции из отмытого и просеянного щебня, имеющего Дэкв = 10 мм, с использованием эпоксидной смолы. Полимербетонные плиты имеют сравнительно небольшое гидравлическое сопротивление (3,0 м) и позволяют перекрыть практически всю полезную площадь фильтра за исключением 60 мм вдоль стен.
Таблица 1.Химический состав воды из артезианских скважин.
Показатели качест-ва воды |
Единицы измерения |
Концентрация |
|
|
|
Поверхностный источник |
Артезианские скважины |
Мутность |
мг/л |
12,0 |
4,8 |
Цветность |
градусы |
8,0 |
3,0 |
Растворенное железо |
мг/л |
0,04 |
0,5 |
Щелочность |
мг-экв/л |
6,1 |
4,5 |
Жесткость |
мг-экв/л |
18,2 |
20,3 |
Кальций |
мг-экв/л |
8,4 |
9,9 |
Магний |
мг-экв/л |
9,8 |
10,4 |
Хлдриды |
мг /л |
240 |
310 |
Сульфаты |
мг /л |
680 |
420 |
Общее солесодержание |
мг /л |
2070 |
1770 |
Окисляемость |
мгО2 /л |
2,8 |
1,5 |
Приведенные в таблице 1 данные свидетельствуют о том, что очищаемая вода характеризуется высоким общим солесодержанием, достигающим 2000 мг/л, и высокими концентрациями солей жесткости, включая кальций до 10,0 мг/л и магний до 10,4 мг-экв/л. Это характеризует очищаемую воду как нестабильную, склонную к образованию плотных солевых (карбонатных) отложений и отличающуюся коррозионной активностью. Эти свойства воды необходимо учитывать при разработке конструкции ДРС и материала для их изготовления.
Таким образом, полимербетонный дренаж имеет свойства, удовлетворяющие современным требованиям. Однако, допущенные нарушения в технологии изготовления полимербетонных плит и их монтаже, а также забивание пор плотными солевыми (карбонатными) отложениями, образование которых обусловлено химическим составом очищаемой воды, привели к быстрому забиванию (кольматации) плит и их разрушению. Это, в свою очередь привело к попаданию фильтрующей загрузки (песка) в поддоны дренажей и в резервуар чистой воды. Попытки замены дренажных плит в одной из постелей фильтра ни к чему не привели, т.к. впоследствии наблюдается резкий перекос в их работе.
Возникшие трудности привели к необходимости устройства в фильтрах №№ 1, 14 дренажей конструкции "Экотон" (рис. 1).
Рис.1. Расположение дренажной системы "Экотон" в фильтре№ 14. 1.Центральный канал, 2.Ж/б стенка центрального канала, 3.Стальной закладной элемент, 4.Дренажная система "Экотон", 5.Фильтрующая загрузка. |
Следует обратить внимание на то, что в фильтре № 1 вдоль стен находятся набетонки шириной 35-40 см, которые не только сужают полезную площадь фильтра, но и укорачивают рабочую зону ДРС. Расположение ДРС в данном случае показано на рис.2.
Во время монтажа ДРС "Экотон" проходил монтаж в фильтре № 5 полимербетонных плит. Благодаря этому была возможность сравнения эффективности работы 2-х новых систем.
В табл. 2 приведена сопоставительная характеристика дренажей на этой водоочистной станции.
Рис.2 Расположение дренажной системы "Экотон" в фильтре № 1. 1. Центральный канал, 2.Ж/б стенка центрального канала, 3.Стальной патрубок, 4.Набетонка, 5.Дренажный элемент "Экотон" |
Обобщение и анализ опыта эксплуатации современных конструкций ДРС показали, что для обеспечения необходимой степени очистки воды и эффективной регенерации фильтрующей загрузки наиболее перспективными являются системы, изготовленные из полимербетона, а также из дырчатых полиэтиленовых труб с диспергирующим слоем полиэтилена. ДРС данной конструкции разработаны научно - производственными фирмами "Экотон " "Экополимер" и внедрены в последние годы на многих водоочистных станциях.
Таблица 2. Данные эксплуатации дренажей различных конструкций
Показатели работы фильтров |
Полимербетон- ные плиты (фильтр № 5) |
"Экотон" Фильтр №1 |
"Экотон" Фильтр № 14 |
Интенсивность промывки i, л/с м2 |
19,5 |
15,7 |
18,7 |
Потери напора в ДРС, м |
5 |
11 |
7 |
Скорость фильтрования, м/ч |
8 - 12 |
8 - 12 |
8 - 12 |
Продолжительность фильтроцикла, ч |
24 |
20 |
23 |
Дренажная система фильтров из трубчатых элементов «Экотон» имеют существенные отличия от других дренажных систем: не требуются поддерживающие слои, обеспечивает равномерный сбор фильтрата и распределение промывной воды, характеризуется стойкостью к коррозионным и абразивным воздействиям, имеет сравнительно низкое гидравлическое сопротивление, имеет стойкость к гидравлическим и аэродинамическим ударам, обладает простотой монтажа и демонтажа элементов распределительной системы, позволяет проводить профилактические и ремонтные работы без полной выгрузки фильтрующих материалов. обеспечивает длительный срок эксплуатации без замены.