CC BY
8
УДК 628.15
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ВОДОПРОВОДА И САНИТАРНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗА КАЧЕСТВОМ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
И. И. Беляев, Ю. И. Колодный Горьковский медицинский институт и Горьковский инженерно-строительный институт
Технический прогресс в области строительства водопроводных сооружений характеризуется широким развитием автоматизации процессов обработки воды и управления технологическим процессом. Одновременно с этим разрабатываются и внедряются способы организации централизованного контроля за качеством воды на всех этапах ее обработки.
Эти вопросы широко отражены в технической литературе (В. Ф. Ко-жинов; В. А. Михайлов и Н. С. Новаковский; В. Л. Чайковский; Э. Б. Цейтлин; Г. С. Попкович; Ю. Л. Колесов и Н. С. Новаковский). Работ, посвященных гигиеническим вопросам автоматизации фильтровальных ■станций, очень мало.
Схема обработки воды в водопроводах современной конструкции отличается большой сложностью. Однако до сих пор еще на многих фильтровальных станциях дозирование реагентов и управление технологическим процессом осуществляются самым примитивным способом — с помощью ручных задвижек, кранов, вентилей. Лабораторный контроль за качеством обработки воды проводят в цеховых лабораториях, пробы воды отбирают и исследуют устаревшими методами. Такая система управления и контроля не обеспечивает ритмичности и непрерывности производственного процесса, приводит к неравномерности подачи реагентов и в результате не гарантирует стабильного стандартного качества входящей в сеть воды.
Иначе обстоит дело на автоматизированных фильтровальных станциях, где нормализуется весь технологический процесс и значительно улучшаются гигиенические условия труда обслуживающего персонала (коагулянт-щики, фильтровщики, хлораторщики, лаборанты).
Важным этапом очистки воды является коагулирование. В ряде случаев вода подвергается умягчению, обезжелезиванию, дезодорированию и другим видам обработки с применением реагентов. Для автоматизации реагентного хозяйства предложен ряд устройств. В качестве примера таковых можно привести схему автоматизации загрузки, растворения и дозирования реагентов, в основу которой положен автоматический дозатор системы В. А. Чейшвили и И. Л. Крымского. В этой схеме использованы индивидуальные датчики, электронный равновесный мост, электрофициро-ванные вентили и т. д. Она довольно сложна, при ее использовании приходится встречаться с некоторым запаздыванием регулирования. Однако, несмотря на эти недостатки, применение дозатора Чейшвили и Крымского позволяет автоматически поддерживать заданную дозу реагента при колебании расхода воды и изменении концентрации раствора.
Контроль за уровнем осадка в отстойниках-осветлителях может осуществляться при помощи фотоэлектрического прибора ИОНХ АН УССР. Для автоматического выпуска осадка из отстойников использованы фотоэлектрические и электродные датчики. Измерение расходов воды в каждой камере отстойника можно производить с помощью устройства для измерения величины перепада на дырчатой перегородке отстойника. Дистанционное управление шиберами выполняется по схеме управления электродвигателем, осуществляющим перестановку шибера. При эксплуатации осветлителей со взвешенным фильтром самым сложным процессом является определение оптимальных разрывов между выпуском осадка из шла-моуплотнителя. Для этого можно использовать фотоэлемент, укрепленный
ниже шламоотборных окон. При протекании шлама перед устройством величина фототока уменьшается и при заданной его величине срабатывает реле, подающее напряжение на реле времени, которое включает электропривод на задвижке, выпускающей осадок.
Для автоматического регулирования скорости фильтраций на скорых и медленных фильтрах применяется целый ряд конструкций. Наиболее надежной в работе является схема Восточной станции Москвы, состоящая из первичного измерительного прибора — дифманометра ДПЭС с индуктивным датчиком и вторичного прибора — измерителя скорости фильтрации Э-618.
Особого внимания с гигиенических позиций заслуживают сооружения для автоматизации процесса обеззараживания воды. В настоящее время с этой целью часто применяют хлорирование. Для контроля за концентрацией хлора используют йодометрический метод. Положив в основу йодомет-рию, И. Л. Крымский разработал фотоэлектронный анализатор по схеме несбалансированного моста. В качестве химических индикаторов концентрации хлора в анализаторе используются крахмал и йодистый калий. Следует, однако, отметить, что этот анализатор весьма сложен и дает большую погрешность в определениях.
На основе колориметрического метода разработан анализатор остаточного хлора системы В. А. Михайлова, работающий по принципу сравнения оптической плотности пробы исследуемой воды, в которую предварительно вводят ортотолидин, с оптической плотностью той же воды без ортотолидина. Эксплуатация этого анализатора показала недостаточную стабильность работы и зависимость показаний прибора от цветности воды.
Самым надежным методом контроля за содержанием хлора является ампе-рометрический метод. Если два электрода из разного металла поместить в электролит и связать внешней электроцепью, то от одного электрода к другому пойдет ток. Используя явление поляризации, в электролит добавляют хлор. Последний вступает в контакт с электродом, который поляризован, при этом часть водорода будет окислена, что вызовет увеличение протекающего тока в зависимости от количества хлора, вступившего в реакцию. Этот метод очень широко применяется за рубежом для определения доз хлора до 3 мг/л. В СССР применяется концентратомер АПК.-01, измеряющий активный хлор в количестве 0—1 и 0—3 мг!л, однако этот прибор очень сложен. В ЦНИИ МПС разработан концентратомер с электродным амперометрическим датчиком и стандартным электронным потенциометром. В основу электрохимического определения активного хлора положен метод Щукарева, Товбина и Фельдмана. Степень поляризации платинового электрода зависит от величины тока, а степень деполяризации — от количества хлора, подводимого к платиновому электроду, которое обусловливается как концентрацией хлора в пробе, так и скоростью протекания пробы. Очевидно, для определенной концентрации хлора в пробе в единицу времени при разных скоростях к платиновому электроду будет подводиться различное количество хлора и ток ячейки в соответствии с этим будет изменяться, поэтому в приборе нужно особенно следить за стабилизацией скорости движения воды через электроды. Примененный в схеме прибор ПСР1-10 оборудован дистанционной передачей показаний и позволяет осуществлять автоматический контроль с двухпозиционным регулированием доз хлора. Особенно следует отметить, что колебание температуры исследуемой воды от 7 до 20° не вносит погрешности в показания. Увеличение рН, мутность и цветность исследуемой пробы также не влияют на результаты измерений.
Разработаны и применяются также некоторые методы автоматического контроля за качественными параметрами воды. Так, мутность определяют, сравнивая исследуемую пробу с эталонами. На этом принципе построен автоматический анализатор АМСУ-АКХ. В приборе сравнивается оптическая плотность исследуемой воды с оптическим клином. Свет от
лампы накаливания поступает по дву^ каналам: в трубку с исследуемой водой и в оптический клин. При равенстве двух световых потоков получается одинаковая освещенность, воспринимаемая фотоэлементом. В этом случае ток в цепи управления не возникает. При изменении мощности воды в цепи фотоэлемента возникает ток, величина которого и служит показателем мутности воды.
Цветность измеряют спектрофотометром АОВ-9. Исследуемая вода сравнивается здесь с бихроматкобальтовым стандартом при нескольких светофильтрах. Прибор работает на основе оптической компенсации двух световых потоков, поступающих попеременно на один и тот же фотоэлемент. В результате ряда преобразований ток, возникающий в фотоэлементе при изменении цветности, передается на перо измерительного прибора.
Величину pH определяют с помощью приборов, конструкция которых основана на принципе электрометрии. В комплекте рН-метра измеряется разность потенциалов двух элементов, погружаемых в исследуемую воду. Один электрод имеет постоянный потенциал, величина потенциала другого электрода меняется в зависимости от величины pH. В комплекте имеются преобразователь активности ионов водорода в электрическое напряжение и трансформатор, переводящий электродвижущую силу в постоянный ток. К преобразователю подключается автоматический потенциометр, регистрирующий показания рН-метра.
Весьма интересен опыт централизованного контроля за качеством воды Восточной водопроводной станции Москвы. Используемая на этой станции схема позволила отказаться от установки отдельных приборов в каждой точке контроля. Вода из контролируемых точек через пробоотборник подается в анализаторы. Отмечаются высокая эффективность и экономичность такой системы контроля.
К сожалению, не все качественные параметры могут контролироваться автоматически (БРК, биогенные элементы и др.). Но и то, что в настоящее время сделано в области автоматизации контроля за качеством воды, говорит о целесообразности автоматизации.
Необходимо подчеркнуть, что автоматизация требует наличия высококвалифицированного персонала, подготовка которого является неотложной задачей.
Большое внимание должно уделяться изучению вопросов автоматизации водопровода в процессе обучения по специальности очистки природных и сточных вод, введенной недавно в инженерно-строительных вузах и на санитарно-гигиенических факультетах медицинских институтов. Санитарные органы на местах должны содействовать введению автоматизации работ водоочистных станций коммунальных водопроводов и осуществлению автоматического контроля качества питьевой воды, подаваемой в водопроводную сеть.
ЛИТЕРАТУРА
Колесов Ю. А., Новаковский Н. С. Водоснабжение и сан. техника, 1969, № 4, с. 4. — Крымски й И. Л. Автоматические устройства водоснабжения. Л.—М., 1963. — Попкович Г. С. Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения и канализации. М., 1967.—Цейтлин Э. Б. Контрольно-измерительные приборы и аппараты городского водопровода. М., 1965. — Чайковский В. Л. Автоматизация в системах водоснабжения и канализации. М., 1965.
Поступила 18/III 1970 г.
