КАНАЛИЗАЦИЯ

ДЕЗИНФЕКЦИЯ ХЛОРОМ, ГИПОХЛОРИТОМ НАТРИЯ и ОЗОНОМ

Сточную воду хлорируют газообразным хлором, так как жидкий хлор плохо растворяется в воде. При этом дозирование и введение хлора в обрабатываемую воду, регулирование подачи хлора из баллонов или бочек газа высокого давления, измерение расхода газа при контроли­руемом давлении, растворение газа в рабочей (чистой воде) для полу­чения хлорной воды заданной концентрации (обычно 0,1—0,2% или 1—2 г хлора в 1 л воды) осуществляются с помощью специального ап­парата — хлоратора. Хлор к аппаратам подводится трубами из балло­нов, контейнеров или бочек.

Производительность хлоратора Gxn> кг/ч, определяется по расходу хлора по формуле

Ј>wi О

Л—ІООО-' (4299)

Где Діл — доза хлора, устанавливаемая в зависимости от метода очист­ки воды, г/м3; Q— количество очищаемой воды, м3/ч. Хлораторы бывают различных типов, мощности и назначения. Оте­чественные типы хлораторов разделяются на приборы непрерывного

И порционного действия, на стационарные и переносные, на напорные и вакуумные, на автоматические и электроручного регулирования.

Хлораторы порционного действия обычно представляют собой пере­носные аппараты, приспособленные для периодического использования. Предназначены они для хлорирования небольших объемов воды.

Хлораторы непрерывного действия в основном являются стационар­ными аппаратами. Наиболее эффективными из них являются вакуумные, в которых дозируемый газ находится под разрежением. Это предотвра­щает проникание газа в помещение, что возможно при напорных хлора­торах. Вакуумные хлораторы имеются двух типов: с жидкостным (диф­манометром) и газовым измерителем расхода хлор-а (ротаметром).

На рис. 4.139 показана схема вакуумного хлоратора типа ЛОНИИ-100.

Вакуумные хлораторы производительностью 5—50 кг/ч устанавлива­ются с автоматическими дозаторами хлора.

Установки для обеззараживания жидким хлором при суточном его расходе до 120 кг проектируются с отбором хлора из стандартных сталь­ных баллонов вместимостью 30—55 л (рис. 4.140). Хлор находится в них под давлением до 3 МПа. Баллон снабжен сифонной трубкой, опущен­ной почти до его дна; через эту трубку хлор выходит из баллона. Так как в хлоратор должен подаваться только газообразный хлор, хлоро - провод, идущий к дозатору, присоединяют к промежуточному баллону. Он представляет собой обычный стандартный баллон с вентилями для впуска жидкого и выпуска газообразного хлора. Жидкий хлор, посту­пающий в промежуточный баллон, попадает на его дно (вместе с воз­можными загрязнениями) и, испаряясь, в виде газа уходит через фильтр и выпускной вентиль к дозатору хлора. Подача хлора из одного балло­на без подогрева не должна превышать 0,5—0,7 кг/ч (во избежание за­мерзания хлора). Поэтому при большом расходе хлора отбор его про­изводят из нескольких баллонов или специальных баллонов-испарителей большей вместимости. Расход хлора из баллонов обычно определяют

При помощи весов, на которых размещают баллоны с жидким хлором.

При наличии двух весов на них могут быть установлены по четыре баллона — семь рабочих баллонов и один промежуточный. Указанное содержание хлора в этих баллонах достаточно для обеззараживания сточных вод до 40 ООО м3/сутки при полной биохимической очистке-

При пропускной способности станции 40 000 м3/сутки и выше в ка­честве испарителей применяют контейнеры и бочки вместимостью 400 и 1000 кг. Съем хлора из контейнеров при температуре 15° С составляет 10—30 кг/ч.

Хлораторная должна быть оборудована водопроводом. Давление в водопроводе, питающем эжектор хлоратора, должно быть не меньше 0,25 МПа. Расход воды, подаваемой к эжектору, составляет 1,4 м3/ч, а к бачку хлоратора — 0,4—0,7 м3/ч.

Все процессы при хлорировании необходимо автоматизировать.

Хлораторная производительностью 10 кг хлора в 1 ч, совмещенная с расходным складом хлора на 8 т, приведена на рис. 4.141. Здание рас­полагается вблизи места потребления хлорной воды и на расстоянии противопожарного разрыва от других производственных и администра­тивных зданий. В хлораторной установлены хлораторы ЛОНИИ-100 производительностью 5 кг/ч.

Из емкости газообразный хлор по трубопроводам проходит через гря­зевик и попадает в хлоратор. Перемещение газа обусловлено тем, что давление в баллоне выше атмосферного, в хлораторе же под действием эжектора создается пониженное давление.

Параметры типовых хлораторных для обеззараживания сточных вод хлором, разработанных ЦНИИЭП инженерного оборудования, приведе­ны в табл. 4.6L

Вентиляция хлораторной предусматривается общеобменная с 12-кратным обменом воздуха в 1 ч, осуществляемым двумя центробеж­ными вентиляторами типа ЭВР-3 с электродвигателем А-32-41. Вентиля­ция включается за 5—10 мин до входа обслуживающего персонала в хлораторную и продолжается в течение всего времени пребывания ра­ботающих в помещении. Загрязненный воздух отсасывается из нижней зоны через подпольные каналы с решетками и выбрасывается в атмос­феру через шахту, возвышающуюся на 5 м над крышей здания. Отметка выброса воздуха согласовывается с органами Государственного сани-
тарного надзора при проектировании. Приток воздуха обеспечивается вентилятором на высоте 2,25 м от уровня пола. В зимнее время приточ­ный воздух подогревается калориферами типа КФ6-41. В помещении хлораторной поддерживается температура 15° С.

Хлораторная и расходный склад имеют самостоятельные входы и разделены между собой глухой капитальной газонепроницаемой сте­ной. Склады хлора также оборудуются вытяжной искусственной венти­ляцией с 12-кратным обменом воздуха.

В складах хлораторной предусматриваются кран-балки грузоподъ­емностью 1 т или электрические тали грузоподъемностью 1 т, служащие для загрузки и перемещения баллонов или бочек внутри склада.

В складе хлора следует предусматривать резервные емкости. Для по­врежденных баллонов необходимо иметь специальные футляры.

Из хлоратора хлорная вода по полиэтиленовым или винипластовым трубам поступает в смеситель со сточной водой. Могут быть применены смесители любого типа. Наиболее простым является ершовый смеситель производительностью от 12 до 1400 м3/сутки. Он представляет собой ло­ток с пятью вертикальными перегородками, поставленными перпендику­лярно или под углом 45°. Перегородки суживают сечение и создают вих - реобразное движение, в результате чего хлорная вода хорошо смеши­вается со сточной. Скорость движения воды через суженное сечение смесителя должна быть не менее 0,8 м/с. Дно лотка смесителя устраи­вается с уклоном.

На рис. 4.142, а показан железобетонный ершовый смеситель. В за­висимости от максимального расхода сточных вод (12—1400 м3/сутки) ширина смесителя B колеблется от 200 до 300 мм, длина L от 3,13 до 4,02 м, высота от 300 до 915 мм. Потери напора в ершовом смесителе со­ставляют 0,465 м.

Для расходов сточных вод более 1400 и до 280 000 м3/сутки применя­ют смесители типа «лоток Паршаля». Этот смеситель (рис. 4.142,6) со­стоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Бо­ковые стенки горловины строго вертикальны, а дно имеет уклон в сто­рону движения воды. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравличе­ский прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание хлор­ной воды со сточной. Основные размеры и потери напора в смесителе этого типа приведены в табл. 4.62.

При хлорировании сточной воды чрезвычайно важное значение име­ет правильная организация охраны труда и техники безопасности. Для безопасности обслуживающего персонала при хлорировании должна быть обеспечена безотказная работа вентиляции, достаточное и надеж­ное уплотнение соединений в баллонах и дозаторах, наличие защитных средств (противогазы, резиновые перчатки и пр.), обслуживающий персонал должен изучить и точно выполнять инструкции по технике безопасности.

При обеззараживании сточных вод может применяться метод элект­ролиза, признанный V Международным конгрессом по водоснабжению одним из наиболее перспективных.

Обеззараживание при электролизе сточной воды достигается комп­лексным воздействием на микроорганизмы гипохлорита натрия, элект­рического и магнитного полей, некоторых активных радикалов.

Основными способами обеззараживания при электролитическом ме­тоде являются следующие: электролиз сточной жидкости без добавления к ней хлорсодержащих веществ; электролиз смеси сточных вод с добав­лением морской воды или раствора поваренной соли; электролиз морс­кой воды или раствора поваренной соли и введение получаемых при этом продуктов электролиза в сточную воду.

НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды АКХ имени К. Д. Памфилова (НИИ KB и ОВ) совместно с ПКБ АКХ разработаны электролизные установки для получения на месте потребления обезза­раживающего хлорреагента — гипохлорита натрия из обычной техничес­кой поваренной соли.

Электрохимический способ получения гипохлорита натрия основан на получении хлора и его взаимодействии со щелочью в одном и том же аппарате — электролизере.

При электролизе раствора NaCl в ванне без диафрагмы на аноде происходит разряд ионов хлора:

2СГ~ -> С12 + 2е.

Выделяющийся хлор растворяется в электролите с образованием хлорноватистой и соляной кислот:

С12+На0^НС10-|-НС1,

Или

С12+ОН - ^ НС10+С1~.

На катоде происходит расщепление молекул воды:

Н20+е=0Н—+Н+.

Атомы водорода после рекомбинации выделяются из раствора в ви­де газа, оставшиеся же в растворе ионы ОН - образуют возле катода с ионами Na+ щелочь.

При взаимодействии хлорноватистой кислоты со щелочью образу­ется гипохлорит натрия:

HC10-fNa0H==NaC10-|-H20.

Если сравнить процессы, происходящие при введении в обрабаты­ваемую воду гипохлорита натрия:

NaC10+Ha0=Na0H+HC10, нсіо^н++сіо-

И хлорной извести:

2Ca0Cl2+2H20^2HC10+CaCl2-fCa(0H)2l HC10^H+-fCl0~,

То видно, что в обоих случаях образуются одни и те же бактерицидные агенты НС10 и СЮ-. Таким образом, обеззараживание воды гипохло-

1 — бак хранения насыщенного раствсра соли; 2 — эрлифт I подъема; 3 — воздухоотделитель; 4«— бачок постоянного уровня воды; 5 — дозатор-смеситель; 6—газосборник; 7 — электролизеры;

Бак-иакопитель дезинфектанта; 9 — насос-дозатор; 10 — рециркуляционный эрлифт; / — раствор соли; // — раствор гипохлорита натрия; III — подача воздуха; IV— подача воды; V— выпуск газов; К/—-подача дезинфектанта в смеситель очищенной воды

Ритом натрия методом электролиза представляет по существу один из видов хлорирования.

Достаточный эффект обеззараживания очищенной сточной воды ги­похлоритом натрия наступает обычно при концентрации его от 1,5 до 3,5 мг/л (в зависимости от хлоропоглощаемости); содержание избыточ­ного хлора при этом равно 0,3—0,5 мг/л.

Эффект обеззараживания сточной воды зависит от температуры лишь при введении малых доз гипохлорита натрия. Высокие дозы его нивелируют влияние температуры.

Продукты электролиза в некоторой степени способствуют коагуля­ции и осаждению взвешенных веществ.

На рис. 4.143 представлена схема электролизной установки для обез­зараживания сточных вод продуктами электролиза, полученными из раствора поваренной соли. В приемный бак загружается поваренная соль, которая заливается водой и перемешивается до получения насы­щенного раствора. Приготовленный раствор насосом подается в рабо­чий бак, где разбавляется водопроводной водой до рабочей концентра­ции 100—120 г/л. Из рабочего бака через дозатор электролит поступает в электролизер. Готовый продукт собирается в баке-накопителе, из ко­торого дозируется в соответствии с колебаниями притока сточной воды. Контакт раствора соли со сточной водой должен длиться не менее 30 мин.

При использовании гипохлорита натрия обеззараживающий эф­фект, технологические показатели качества обрабатываемой воды и методы контроля такие же, как и при применении хлора или извести.

Техническая характеристика электролизной установки

TOC o "1-3" h z Производительность по активному хлору, кг/ч. 1—1,1

Концентрация электролита, г/л....................................... 100—120

Концентрация активного хлора, г/л................................. 5—6

Расход электролита, м3/г.................................................. 0,18—0.2

Напряжение общее на клеммах электролизера, В 60—62

Сила тока, А.............................................................................. 120—130

Удельные затраты электроэнергии, кВт-ч/кг хлора 6,6—6,7

На станции устанавливают до 4—5 параллельно работающих элект­ролизных установок, из которых одна резервная.

Конструкции электролизных установок разработаны в АКХ имени К. Д. Памфилова, а типовой компоновочный проект — институтом Мос- гипротранс. Хлораторные на электролитическом гипохлорите натрия разработаны с применением электролизеров ЭИ-100 с графитовыми электродами, выпускаемыми серийно.

Обработка сточной воды гипохлоритом натрия по стоимости практи­чески равноценна обработке хлором и в 1,5—2 раза дешевле, чем обез­зараживание хлорной известью.

Применение электролиза сточной воды без внесения в нее хлоридо - содержащих добавок осуществляется на небольших объектах и в сель­ских населенных пунктах, источником водоснабжения которых служат минерализованные подземные воды с высокими концентрациями хлори­дов (100— 1000 мг/л и выше).

Весьма перспективным является способ обеззараживания очищен­ных сточных вод методом озонирования. К его преимуществам относятся: улучшение цветности и устраненне неприятных запахов обрабатываемой воды; отсутствие необходимости в транспортировании дезинфектантов и их хранении, так как озон вырабатывается на месте; дозирование озона не требует такой тщательности, как дозирование хлора.

Обеззараживающее действие озона основано на его высокой окис­лительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода: 03= 02+0.

Благодаря высокому окислительному потенциалу озон энергично вступает во взаимодействие со многими минеральными и органическими веществами, в том числе и с плазмой микробных клеток. Озон действует на бактерии быстрее хлора и применяется в дозах 0,5—5 мг/л в зависи­мости от содержания в воде веществ, способных окисляться.

Исследования показали, что после озонирования количество бакте­рий уменьшается в среднем на 99,8%. Спорообразующие бактерии бо­лее устойчивы по отношению к озону, чем вегетативные.

К недостаткам метода озонирования относится необходимость применения сложного оборудования для получения озона, что опреде­ляет высокую себестоимость обеззараживания сточных вод.

Из других методов дезинфекции можно назвать обеззараживание воды с помощью импульсных электрических разрядов, предложенное в Тамбовском медицинском институте. Этот метод не требует примене­ния реагентов и относительно прост по конструктивному оформлению. Количество затрачиваемой на обеззараживание энергии относительно невелико. Эффект обеззараживания достигается и при наличии в воде органических примесей белкового характера.

Для обеззараживания очищенных сточных вод могут применяться также ультразвуковые колебания или облучение бактерицидными (уль­трафиолетовыми.) лучами. Последний способ требует предварительного

27—11

Максимального освобождения очищенных сточных вод от взвешенных веществ, которые снижают эффективность действия лучей.

Высокий эффект обеззараживания достигается при обработке коагу­лянтами и флокулянтами сточной воды, прошедшей биохимическую очистку. С помощью сернокислого алюминия или хлорида железа в со­четании с полиэлектролитами достигается удаление вирусов на 90— 95%, мутность при этом снижается на 90%.