CC BY
59
УДК 628(045)
Р. И. Киекбаев Л. И. Кантор Е. А. Кантор
Оценка влияния системы повторного использования промывных вод скорых фильтров на качество осветления воды реки Уфы
1 МУП «Уфаводоканал» 450098, г. Уфа, ул. Российская, 157/2; тел. (347) 231-13-21, 31-15-30; факс (347) 231-15-50
е-та'11:и\ис@и\ис. ufanet.ru 2 Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 242-07-18
Рассмотрено современное состояние проблемы утилизации промывных вод фильтровальных станций. Проведена оценка влияния оборотной системы повторного использования промывной воды скорых фильтров на процесс осветления речной воды в различные периоды годового цикла в условиях очистных сооружений водопровода г. Уфы.
Ключевые слова: промывная вода, оборотная система, анализ временных рядов, сезонные периоды.
В настоящее время при эксплуатации сооружений очистки воды из поверхностного источника возникает проблема утилизации промывных вод фильтровальных станций, содержащих высокие концентрации взвешенных веществ, соединений алюминия, сульфатов и хлоридов 1. Существует несколько способов решения этой проблемы: создание оборотного цикла повторного использования, сброс технологических стоков в естественную природную среду — реки, водоемы, естественные понижения рельефа, и искусственно созданные шла-монакопители и пруды.
В нашей стране предварительная обработка оборотной воды осуществляется лишь на немногих водопроводных станциях 2. На большинстве из них осуществляется возврат промывной воды на повторную обработку без предварительной очистки.
На Северном ковшовом водопроводе (СКВ) г. Уфы используется двухступенная схема очистки с горизонтальными отстойниками и скорыми фильтрами, отстойники гидравлически разделены на 4 блока по 4 отстойника в каждом. Проектом предусмотрена система повторного использования промывных вод скорых фильтров (СПИВ), состоящая из резервуара-усреднителя, вмещающего объем воды от двух промывок скорых фильтров, и насосной станции. Насосные агрегаты СПИВ работают в круглосуточном режиме,
равномерно перекачивая промывные воды без предварительной очистки на повторную обработку. Производительность системы в течение года варьирует от 5 до 10 % общей производительности станции, в сутки осуществляется от 18 до 32 промывок скорых фильтров. Возврат промывной воды осуществляется посредством ввода несимметричной конфигурации (рис. 1), вследствие чего распределение ее по блокам отстойников неравномерно. Технологические замеры показывают, что на первый блок отстойников поступает около 10% промывной воды, на второй и третий — по 35%, на четвертый блок — 20%.
1— 2 3
2 3
i 1 Г
2 3
1
2 3
Рис. 1. Технологическая схема организации оборотного цикла промывной воды: 1 — подача воды р. Уфы; 2 — блоки отстойников; 3 — сборные каналы блоков отстойников; 4 — скорые фильтры; 5 — резервуар-усреднитель СПИВ; 6 — ввод промывной воды
Поскольку блоки отстойников работают с одинаковой гидравлической нагрузкой, различия в качестве осветления воды в них в значительной степени будут обусловлены
Дата поступления 07.11.06
2
4
влиянием СПИВ. Поэтому, сравнивая работу блоков с различным поступлением промывной воды, можно оценить степень влияния существующей системы повторного использования на процесс осветления воды.
Анализ работы горизонтальных отстойников проведен на основании ежесуточных измерений показателя мутности в сборных каналах блоков отстойников за период 1999—2003 гг., проводимых лабораторией СКВ. Для каждого блока отстойников составлен временной ряд изменения показателя мутности, состоящий из 1825 значений. Для его обработки применен метод анализа временных рядов 3. В результате расчета для каждого блока получены детерминированные компоненты изменения мутности, определены среднее значение, дисперсия, среднеквадратичное отклонение, оценен вклад компонент в изменчивость ряда.
Оценка вклада компонент показывает, что в работе блоков отстойников действительно существуют различия, коррелирующие с распределением промывной воды (табл. 1). Так, вклад сезонной компоненты в изменение мутности уменьшается в ряду БЛ1 > БЛ4 > БЛ2 = БЛ3 с увеличением доли случайной величины в изменениях показателя соответственно. При этом
вклад тренда в изменение показателя мутности по блокам практически одинаков, колебания составляют до 1%.
Таким образом, существует связь между вкладом компонент в изменчивости показателя мутности и количеством промывных вод, поступающих в оборотную воду. При этом добавление оборотной воды в речную воду уменьшает вклад сезонной и увеличивает вклад случайной составляющих временных рядов мутности осветленной воды.
Несмотря на то, что система повторного использования промывных вод работает без остановок, в круглосуточном режиме с равномерной подачей воды на повторную обработку, происходит существенное колебание качества оборотной воды в коротком промежутке времени. Это связано с тем, что значительная часть задержанных фильтром загрязнений вымывается в течение первых 2—3 мин промывки. Нами исследовано качество промывных вод в резервуаре-усреднителе системы повторного использования в паводковый период, характеризующийся высокой мутностью речной воды, и период с малой мутностью (рис. 2, 3). Величина пиков показателей мутности и перманганатной окисляемости зависит от количества загрязнений, задержанных
Таблица 1
Результаты обработки показателя мутности сборных каналов блоков отстойников
и реки Уфы за период 1999-2003 гг.
Мутность воды Вклад компонент, % М 1 11999 2003 ' мг/дм3 Ве скоЕ
тренд ^ 1 + с t сезонная Я 1 случайная е 1 детерм. а 1
Блок 1 11.2 49.1 39.7 60.31 3.10 1.514 1.231
Блок 2 12.5 39.0 48.5 51.50 3.17 1.209 1.100
Блок 3 12.7 38.8 48.5 51.47 3.27 1.155 1.075
Блок 4 12.0 42.6 45.4 54.61 3.25 1.276 1.130
Река Уфа 0.9 87.0 12.1 87.86 7.00 21.566 4.644
3 м 120
ч
и 100 -
м
80
60 -
40 -
20
0
0:00
0:30
1:00
1:30
2:00
М
пмо
109.3
21.8
2:30
3:00
время, час:мин
Рис. 2. Мутность (М) и перманганатная окисляемость (ПМО) воды СПИВ при малой мутности воды р. Уфы (интервал между промывками 2.2 ч, МрУфы = 1.5 мг/дм3, ПМОрУфы = 1.1 мгО/дм3)
время, час : мин
Рис. 3. Мутность (М) и перманганатная окисляемость (ПМО) воды СПИВ при высокой мутности воды р. Уфы (интервал между промывками 1,5 ч, МрУфы=90,7 мг/ дм3, ПМОрУфы =9,6 мгО/ дм3)
промытым скорым фильтром, а также от объема воды, содержащегося в резервуаре-усреднителе к началу промывки.
Характер изменения качества оборотной воды затрудняет выбор оптимального режима реагентной обработки воды, так как время между пиками концентраций загрязнений примерно равняется времени пребывания воды в отстойниках. Это объясняет увеличение вклада случайной величины в изменчивость показателя мутности осветленной воды.
Изменения качественного состава речной воды при добавлении к ней оборотной (рис. 4, 5) показывают, что наибольшее влияние вода СПИВ оказывает в период с малой мутностью речной воды. Влияние оборотной воды в паводковый период минимально. Это объясняется тем, что в период низкой мутности воды реки промывная вода выступает в роли искусственного замутнителя, а также вносит определенное количество реагентов (до 1 мг/дм3 коагулянта) в речную воду. Однако существенное
колебание качества оборотной воды и недостаточный удельный вес вносимых хлопьев гидроокиси не способствуют повышению степени осветления воды, а избыточное количество растворенного алюминия приводит в конечном счете к увеличению концентрации остаточного алюминия в обработанной воде.
В периоды высокой мутности, напротив, происходит разбавление более мутной речной воды, а хлопья гидроокиси, захватывая грубо-дисперсную взвесь, быстро осаждаются.
Проведенные ранее исследования показали, что для реки Уфы годовой цикл может быть разбит на периоды и фазы, в которых качество воды имеет характерные особенности 4. В частности, годовой цикл включает четыре периода и паводок (пятый период), в котором выделено четыре фазы.
Анализ эффективности работы горизонтальных отстойников по показателю мутности в течение всего года был также проведен по характерным периодам годового цикла.
'§. 12
10 -8 -6 -4 2
0 0:00
0:30
1:00
1:30
2:30 время, час
3:00
2:00
^^М -снпмо
Рис. 4. Мутность (М) и ПМО воды, подаваемой на 2 блок отстойников, при малой мутности воды р. Уфы (интервал между промывками 2,2 ч, МрУфы=1,5 мг/ дм3, ПМОрУфы=1,1 мг/ дм3)
0:00
0:30
1:00 - -О - м
1:30 2:00
—с^пмо
2:30 3:00 время, час : мин
Рис. 5. Мутность и ПМО воды, подаваемой на 2 блок отстойников, при высокой мутности воды р. Уфы (интервал между промывками 1.5 ч, МрУфы = 90.7 мг/ дм3, ПМОрУфы = 9.6 мг/дм3)
На диаграмме средних мутностей сборных каналов 1 и 2 блоков отстойников (рис. 6), вычисленных по детерминированной составляющей с использованием среднего многолетнего значения, показано, что вода СПИВ способствует снижению мутности в сборных каналах только во 2, 3 и 4 фазах весеннего паводка. В остальные периоды сезонности наблюдается либо отсутствие какого-либо влияния, либо негативное влияние промывных вод на процесс осветления.
Эффективность очистки воды по показателю перманганатной окисляемости в отстойниках наблюдается лишь в паводковом и третьем периодах. В периоды низкой ПМО речной воды, смешение ее с водой СПИВ повышает окисляемость воды, подаваемой на очистку, в среднем в два раза. В результате, работая с малыми дозами реагентов, сооружения первой ступени очистки не в состоянии обеспечить значимого снижения ПМО.
На основании вышеизложенного представляется целесообразным для уменьшения негативного воздействия оборотных систем повторного использования промывных вод второй ступени очистки предусматривать предварительную обработку возвращаемой воды.
Литература
1. Журба М. Г., Приемышев Ю. Р., Чекрышов А. В. //Водоснабжение и санитарная техника.-2001.- №6.
2. Драгинский В. Л., Алексеева Л. П. // Водоснабжение и санитарная техника.- 2005.- №8.
3. Харабрин А. В., Кантор Л. И., Кантор Е. А. // Исследовано в России.- 2004.- №45.-С. 4839. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/ 2004Z045.pdf.
4. Харабрин А. В., Кантор Л. И., Миркис В. И. // Водоснабжение и санитарная техника.-2004.- №11.
8,00 7,00 -6,00 -5,00 4,00 3,00 Н 2,00 1,00 0,00
со И ей Ч " О и
к
□ Блок 1
□ Блок 2
мин. поступление промывных вод макс. поступление промывных вод
со И ей Ч
2
О и
к
со И Я ч
03
3
О и
к
м и ей Ч
4
О и
к
ч ч ч ч
о о о о
к к к к
& & & &
щ щ щ щ
к к к к
1 2 3 4
Рис. 6. Диаграмма средних детерминированных мутностей сборных каналов 1 и 2 блоков отстойников по периодам сезонности р.Уфы
