| Форум -> Водоснабжение / Канализация -> Лекции МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ | Лекции МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ |
|---|
| Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:43 | Сообщение №1 | 
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
   | Лекция №1
Введение (тепловые схемы котельных, типы котлов и особенностей их водного режима)
1.1 Тепловые схемы котельных.
Тепловые схемы современных промышленных и ото¬пительных котельных весьма разнообразны. Различия обусловлены особенностями теплоносителя (перегретый или насыщенный пар, горячая вода без непосредственно¬го разбора ее из сети или с водоразбором и т. д.), осо¬бенностями генератора тепла (паровой или водогрейный котел, котел-утилизатор, система испарительного охлаж¬дения), наконец, способом передачи тепла потребителю (выдача острого пара, передача тепла" через поверхност¬ный подогреватель или водоводяной теплообменник, использование промежуточного водоподогревателя — бойлера, совмещение последнего с котлом).
Более мелкие различия обусловлены принятым мето¬дом подготовки добавочной воды, наличием или отсут¬ствием возврата конденсата от потребителей пара, особенностями циркуляционной схемы котла (принудитель¬ная или естественная циркуляция), конструктивными особенностями таких элементов, как водяной экономай¬зер, пароперегреватель, пароохладитель и т. д.
Почти любая особенность, тепловой схемы вызывает изменения в требованиях к качеству воды или пара в тех или иных ее элементах, приводя вместе с тем к необходимости определенных технологических прие¬мов и режимов обработки воды. Например, наличие в котле пароперегревателя повышает требования к чи¬стоте выдаваемого им пара и вызывает необходимость в более совершенных устройствах для предварительной осушки пара в барабане. Непосредственный разбор го-рячей воды из сети требует, чтобы качество ее удовлет¬воряло не только технологическим, но и санитарно-ги¬гиеническим нормам. Присутствие - в паровом котле стального змеевикового экономайзера ужесточает требо¬вания по остаточному содержанию в питательной воде агрессивных газов и, в частности, растворенного в ней кислорода и т. д.
На рис. 1-1, 1-2, 1-3 приведены три из встречающих¬ся на практике тепловых схем промышленных и отопи¬тельных котельных. На рис. 1-1 изображена тепловая схема чисто отопительной котельной с использованием водогрейных котлов без непосредственного разбора го¬рячей воды у потребителей тепла. Насос 1 прокачивает сетевую воду через водогрейный котел 2 и направляет ее в водоводяные теплообменники потребителей 3. Подпиточным насосом 4 при помощи регулятора давления 5 в обратной линии теплосети поддерживается необходи¬мое избыточное давление, и восполняются непроизводи¬тельные утечки циркулирующей по контуру воды. Доба¬вочная вода для компенсации потерь насосом 6 прока¬чивается через систему водоподготовки 7 в деаэратор 8 атмосферного типа. Греющим агентом в нем является перегретая сетевая вода, подаваемая через специальный регулятор 9, получающий импульс от избыточного дав¬ления в колонке деаэратора. Для получения потребите¬лем воды с необходимой, температурой часть сетевой вод пропускается, помимо водогрейного котла, через регулирующий клапан на обводе 10, получающий импульс от термометра. К потребителю при этом поступает необработанная вода питьевого качества из сети водопровода 11. Схема, несмотря на свою простоту, имеет ряд недостатков с точки зрения водно-химического режима отдельных ее элементов. Водоводяные теплообменники 3 будут подвергаться коррозии; В них может протекать накипеобразование со стороны горячей воды, выдавае¬мой потребителю. Для осуществления деаэрации за счет перегретой воды на выходе из котла в любое время года приходится поддерживать высокую температуру воды, а следовательно, и ее давление. При гидравлических неплотностях водоводяных теплообменников возможны, в зависимости от соотношения давлений, либо попадание сетевой воды к потребителю, либо, наоборот, поступле¬ние химически необработанной воды питьевого качества в контур сетевой воды.
Вариантом этой схемы, не требующим высокого по¬догрева сетевой воды и ее частичной подачи, помимо котла, является организация термической деаэрации во¬ды в аппарате вакуумного типа. Подобное техническое решение, однако, вызывает некоторые дополнительные трудности, обусловленные спецификой эксплуатации аппаратов, работающих под вакуумом.
На рис. 1-2 приведена тепловая схема комбиниро¬ванной промышленно-отопительной котельной с паро-выми котлами и подогревателями при непосредственном разборе горячей воды из сети. В этой схеме сетевой насос 1 последовательно прокачивает воду через основ¬ной бойлер 2, пиковый бойлер 3 выдает ее в отопи¬тельные приборы потребителей 4 или в краны непосред¬ственного разбора воды 5. Паровой котел 6 снабжает потребителей 7 и пиковый бойлер насыщенным паром, а через РОУ1 (РОУ-редукционно-охладительная установка) 8 обеспечивает дросселированным и увлажненным паром основной подогреватель. Питание котла питательным насосом 10 осуществляется смесью химически обработанной воды с конденсатом подогрева¬телей из деаэратора 9. Добавочная вода, подаваемая насосом 16, приготовляется на двухфазной водоочистке: первая фаза 11 выдает воду, по качеству необходимую для теплосети; вторая фаза 12 доводит ее качество до требований к питательной воде котлов
Подпитка теплосети осуществляется из деаэратора 13 насосом 14. Насос 15, возвращая конденсат бойлеров на питание котлов, одновременно обеспечивает работу впрыскивающего устройства РОУ 8, которое выдает пар для основных подогревателей и деаэраторов. В органи¬зации нормального режима эксплуатации наибольшие трудности создает пиковый характер потребления горя¬чей воды в течение суток. Для сглаживания пика схемы дополняют установкой буферных баков горячей воды.
На металлургических и химических заводах широкое распространение получили комбинированные промышленно-отопительные котельные (рис. 1-3) с параллельной работой паровых котлов, котлов-утилизато¬ров тепла отходящих газов технологических печей и си¬стем испарительного охлаждения мартеновских, нагрева¬тельных и доменных печей, конвертеров и т. д.
В единой тепловой системе связаны паровые котлы с естественной циркуляцией 1, котлы-утилизаторы с принудительной циркуляцией 2, выдающие перегретый пар для потребителей 3. Котлы имеют стальные змеевиковые экономайзеры 4 и пароперегреватели с поверхностными пароохладителями 5, установленными «в рассечку». Коллекторы перегретого пара через РОУ 6 питают пиковый подогреватель 8 и через резервную РОУ связаны с па¬ропроводами насыщенного пара низкого давления, при котором работает система испарительного охлаждения металлургических печей 9. Паром этих параметров непо¬средственно снабжаются основные подогреватели 15, об¬щие деаэраторы всех парогенераторов завода 10, деаэратор для системы теплоснабжения с непосредствен¬ным разбором горячей воды 11. Оба деаэратора имеют регенеративные водоводяные теплообменники 12, ко¬торых за счет тепла деаэрированной воды предваритель¬но подогревается вода перед их колонками. Деаэратор для теплосети получает воду после первой фазы водо-подготовки 13. В деаэраторе котлов используется вода после второй фазы ее обработки 14. В него же поступает конденсат из основных подогревателей 15 и из дренажного бака 16, куда частично возвращается и конденсат пара, используемого на технологические нужды завода 17. Для котлов и систем испарительного охлаждения установлены две раздельных группы питательных насосов 18 и 19. Система теплоснабжения обслуживает¬ся сетевыми насосами 20. Подпитка системы в обычное время осуществляется насосом 21; в периоды пикового расхода подключаются специальные насосы 22, заби¬рающие воду из бака-аккумулятора 23, наполняемого водой в периоды «провалов» гидравлической нагрузки. Общая система утилизации тепла непрерывной продувки котлов состоит из сепаратора-расширителя 24, связанного по пару с паропроводом низкого давления. Отде¬лившаяся в расширителе вода непрерывно отводится че¬рез гидрозатвор в теплообменник, служащий для пред¬варительного подогрева воды, поступающей на водо¬очистку. Важным достоинством описанной схемы является ее способность сглаживать пики в расходах тепла и воды. Это достигается использованием объединенной (по па¬ру) деаэраторной установки, наличием регенеративных водоводяных теплообменников и буферных баков горя¬чей воды в системе теплосети, а также объединением систем паропроводов обоих параметров через РОУ. Сле¬дует указать и на ряд особенностей водно-химического режима этой схемы, усложняющих ее эксплуатацию. Регенеративные водоводяные теплообменники и буфер¬ный бак горячей воды — потенциальные источники воз¬можного загрязнения соответствующих участков паро-водяного тракта наиболее опасным агентом коррозии — растворенным кислородом. Поверхностные охладители, установленные «в рассечку» пароперегревателей,—источник возможного солевого заноса их выходных змеевиков. Ненадежным техническим решением являет¬ся также возврат конденсата с производства без его проверки и очистки непосредственно в питатель тракт котлов.
В настоящее время считается целесообразным весь конденсат от потребителей пара, находящихся вне пре¬делов центральной котельной, профилактически пропу¬скать через тракт водоочистки.
1.2. Типы котлов и особенности их водного режима
Более сотни различных типов и конструкций котлов насчитывается среди нескольких десятков тысяч про¬мышленных и отопительных парогенераторов. Подавляющее боль¬шинство из них отечественного производства. Весьма широка их номенклатура по теплопроизводительности— от чугунного котла «Универсал» с паропроизводительностью 0,2 т/ч до охладителя газа для большегрузных конвертеров с максимальной паропроизводительностью 200 т/ч. Котельные заводы страны выпускают агрегаты с широким диапазоном рабочих давлений пара от 0,17 (1,7 ат) до 4,5 Мн/м2 (45 ат). Наиболее многочисленная группа - чугунные секционные котлы малой производительности, работающие при температуре теплоносители до 115°С. Эти котлы весьма просты по конструкции, не подверже¬ны кислородной коррозии, однако имеют сложную конфигурацию внутренних поверхностей, препятствующую выполнению механической их очистки от отложений. Конструкция этих котлов не приспособлена к отводу шлама, а потому в них не могут применяться антинакипины. Наиболее целесообразно использование котлов первой группы в качестве водогрейных для систем без непосредственного разбора воды из сети.
Вертикальные цилиндрические паровые котлы, ха¬рактерными представителями которых являются котлы типа ММЗ, ВГД, составляют вторую, также многочисленную группу мелких котлов паропроизводительностью до 1 т/ч.
При работе их с невысокими форсировками топки и при питании водой с умеренным содержанием накипеобразователей в них допустимо осуществление ре¬жима внутрикотловой обработки воды с периодической механической очисткой поверхностей нагрева.
Жаротрубные паровые котлы и котлы с дымогарны¬ми трубами (локомобильного и паровозного типов), включенные в третью группу, отличаются достаточно большим осадительным водяным объемом. Эта группа котлов и в первую очередь ее жаротрубные представите¬ли (корнвалийские и ланкаширские котлы) наименее требовательны к качеству питательной воды и могут эксплуатироваться при режиме внутрикотловой обра¬ботки воды с применением антинакипинов. Характерная особенность этих котлов — высокая аккумулирующая способность по теплу. Вследствие жесткости конструк¬ции и большого диаметра барабанов для котлов этого типа весьма опасны быстрые изменения температуры металла (быстрые растопки и расхолаживания, местные охлаждения).
Неэкранированные вертикально-водотрубные котлы (типов Стерлинг, Гарбе и др.}, а также горизонтально-водотрубные (типов Фицнер и Гампер, Бабкок-Вилькокс, Шухова, Шухова —Берлина) объединены в чет¬вертую группу. В конструкциях этих котлов предусма¬тривались элементы, которые должны были приспосо¬бить их к питанию водой низкого качества — нижние осадительные барабаны или грязевики, по преимущест¬ву прямые или слабо изогнутые кипятильные трубы большого диаметра, допускающие возможность их пе¬риодической механической очистки, лючки в коллекторах для удобного доступа к каждой трубе в котлах секцион¬ного типа. Чугунный экономайзер имеет достаточно вы¬сокую стойкость против кислородной коррозии. Дли¬тельный опыт эксплуатации этих котлов с режимом вну-трикотловой обработки воды указал, однако, на целесо¬образность перевода их на питание умягченной водой. Одновременно с этим была выявлена необходимость предварительного удаления из воды агрессивных газов, так как от коррозионного износа страдали элементы пи¬тательного тракта на участке между водяным экономай¬зером и барабаном котла. Барабаны и грязевики котлов этой группы выполнялись преимущественно клепаными. С переводом котлов на безнакипный режим возникла для них опасность так называемой щелочной хрупкости металла. Наличие обогреваемых опускных труб в ряде случаев приводило к их повреждениям из-за местных нарушений нормальной циркуляции воды. В котлах этой группы наиболее часты повреждения грязевиков, бара¬банов и секционных коробок из-за ненормальностей тер¬мического режима эксплуатации металла. Наиболее уязвимыми элементами оказались при этом нижние ба¬рабаны. Наличие нескольких верхних барабанов доста¬точного размера обусловливает возможность получения из котлов данной группы пара высокого качества. Исключением является котел типа Шухова—Берлина, вы¬пускавшийся в довоенные и в и в первые послевоенные го-ды. Этот котел, имеющий один барабан малого диамет¬ра, не может без специальных сепарирующих устройств устойчиво выдавать пар, по качеству пригодный для пароперегрева.
В течение последних 15 лет наиболее распространен¬ными в промышленной энергетике стали двухбарабанные экранированные котлы типов ДКВ и ДКВР, состав¬ляющие основу пятой группы предлагаемой классифика¬ции. Конструкторы котла (ЦКТИ) предполагали внача¬ле, что наличие нижнего барабана и относительно невы¬сокое среднее теплонапряжение поверхностей нагрева позволят эксплуатировать котлы без докотловой обра¬ботки воды. Практика эксплуатации, однако, не подтвер-дила этого. Сильно изогнутые трубы малого диаметра при отсутствии индивидуальных лючков в нижних кол¬лекторах экранов требуют глубокого умягчения пита¬тельной воды. Обеспечение сохранности элементов питательного тракта и, в частности, устойчивой работы клапанов регуляторов питания приводит к необходимо¬сти тщательно деаэрировать воду. Котлы ДКВ и ДКВР, имеющие верхний барабан небольшого диаметра (1000 мм) в основном предназначены для выработки насыщенного пара. Организация пароперегрева требует усовершенствованных сепарационных устройств. Эти котлы имеют сварные барабаны и достаточно хорошо приспособлены к температурным деформациям трубных контуров. Поэтому необходимость в организации специ¬альных щелочебезопасных режимов для данной группы котлов отпадает, что подтверждено и практикой их эксплуатации. Специфической особенностью этих котлов является частичный обогрев топочными газами верхних барабанов. При организации сжигания под данными котлами высококалорийных топлив, т. е. мазута или при¬родного газа, следует обязательно осуществлять полную термоизоляцию этих барабанов.
Шестую группу составляют котлы среднего давления с необогреваемыми барабанами, предназначенные для выработки перегретого пара. Эти котлы, оснащенные стальными змеевиковымии экономайзерами кипящего ти¬па, требуют глубокого удаления агрессивных газов. Сложные трубные контуры циркуляции, практически не¬доступные для механической очистки, вынуждают при¬менять тщательно умягченную и дегазированную воду. Котлы этой группы оснащены устройствами для ступен-чатого испарения и достаточно совершенными паросепа-рационными схемами, обеспечивающими получение пара высокого качества. Ряд неполадок в процессе освоения этих схем происходил из-за недостаточного внимания к плотности сочленения и точности выполнения отдель¬ных их элементов. В отдельных случаях из-за конкрет¬ных особенностей солевого состава питательной воды приходится выполнять реконструктивные работы по из¬менению мощности солевых отсеков. Поверхностные пароохладители, устанавливаемые в коллекторе насы¬щенного пара или в специальном промежуточном кол¬лекторе, требуют тщательного наблюдения за качеством перегретого пара, по которому приходится определять степень гидравлической плотности пароохладителя.
Специфической особенностью котлов-утилизаторов, составивших седьмую группу, является зависимость их паровой нагрузки, от особенностей протекания теплово¬го процесса в соответствующем технологическом агрегате. Паровая нагрузка этих котлов претерпевает обыч¬но значительные изменения в течение одного производ¬ственного цикла. Особенно резко изменяется интенсив¬ность тепловыделения в конвертерах с кислородным дутьем. В течение 20-минутной плавки паропроизводительность агрегата возрастает более чем в 10 раз, а уро¬вень воды в барабане увеличивается на 400—500 мм. Организация надежного питания, аккумуляция тепла и получение пара кондиционного качества являются наи¬более сложными задачами в эксплуатации котлов этого типа.
В связи с резкими изменениями гидравлической нагрузки в целях. достижения необходимой надежности циркуляции подавляющее большинство котлов-утилиза¬торов выполняется с принудительной циркуляцией. Для равномерной раздачи воды по отдельным трубным пуч¬кам на входных колокольчиках обычно устанавливаются ограничительные диафрагмы относительно небольшого диаметра. Надежная работа котлов подобного типа тре¬бует обязательного наличия в циркуляционном контуре на общем потоке сетчатого фильтра. Как показывает опыт эксплуатации, фильтр должен быть выполнен из нержавеющей стали со сверлеными отверстиями разме¬ром, меньшим диаметра ограничительных диафрагм в трубах. Котлы-утилизаторы обычно имеют стальные экономайзеры и пароперегреватели. Это приближает их по требованиям водно-химического режима к агрегатам шестой группы. Невысокое тепловое напряжение поверх¬ностей нагрева делает их относительно менее чувстви-тельными к внутренним загрязнениям поверхностей на¬грева.
Включенные в восьмую группу водогрейные котлы большой производительности сравнительно недавно начали применяться в промышленной энергетике. Имея стальные змеевиковые экономайзеры, они предъявляют высокие требования к качеству воды, в особенности в от¬ношении содержания агрессивных газов. Что касается допустимой концентрации накипеобразователей, то она во многом зависит от температурного режима, рода то¬плива и размера подпиточной воды.
ЛЕКЦИЯ №2
Подбор исходных данных с целью уточнения принципиальной схемы и расчет отдельных аппаратов на стадии пуско-наладочных работ.
Для выбора схемы и расчета отдельных аппаратов решающее значение имеет качество исходной воды. Желательно наличие представительных анализов за целый год. В крайнем случае для поверхностных водоисточни¬ков необходимы, как минимум, два анализа; для зимнего времени — наибольшая степень минерализации и для периода паводка — максимальная загрязненность взвешенными веществами.
Для разработки проекта водоподготовки требуются данные о максимальных, средних и минимальных значе¬ниях: сухого остатка, жесткости общей и карбонатной, содержания взвешенных веществ или прозрачности, железа, свободной углекислоты, органических веществ (окисляемости воды), концентрации специфических за¬грязнителей (масло, аммиак, нитриты, нитраты, фенолы, сульфиды). При возможности организации водоснабже¬ния из нескольких источников необходима детальная ха-рактеристика каждого из них с указанием дебита и санитарно-гигиенической характеристики. В задании на проектирование приводятся данные о всех существую¬щих и вновь проектируемых потребителях химически обработанной воды, а также данные по качеству и коли¬честву пара, вырабатываемого на всем заводе (парамет¬ры, наличие пароперегрева, пароохладителей, экономай¬зера, особенности циркуляционной схемы котлов, и систе¬ма паросепарации, основные размеры барабанов котлов, конструкции всех теплообменных аппаратов, материал их трубных систем и др.).
Важной составляющей задания на проектирование является выкопировка из генплана завода с указанием предполагаемого места постройки и возможных габаритов здания или пристройки для раз-мещения оборудования, характеристики путей внутри¬заводского транспорта в данном районе предприятия с указанием места желательного расположения склада реагентов. В задании на проектирование должны быть указаны все специфические требования к качеству пара и химически обработанной воды, предъявляемые их по¬требителями, а также данные о предполагаемом каче¬стве конденсата от отдельных теплообменных аппаратов и объем проектных работ по организации сбора и воз¬врата конденсата в котельную.
При выборе метода обработки воды предпочтение следует отдавать методам водоподготовки, исключаю¬щим применение агрессивных реагентов, которые вызы¬вают необходимость в специальной противокоррозион¬ной защите оборудования и повышают требования к технике безопасности при эксплуатации таких устано¬вок. Схема водоподготовки должна обеспечивать осво¬бождение воды от взвешенных веществ и коллоидно-дис¬персных соединений, от железа, затем умягчение ее и ликвидацию агрессивного действия О2 и С02. Для котлов с заклепочными соединениями и для агрегатов, в которых возможно совмещение глубокого упаривания котловой воды с высокими механическими напряжения¬ми металла, следует предусматривать фазу обработки, обеспечивающую снижение относительной щелочности или пассивацию воды. Для котлов с рабочим давлением выше 2 Мн/м2 предусматривается также фосфатирование питательной воды.
Частичная деминерализация воды в схеме водоподготовки применяется только в тех редких случаях, когда предельный нормативный размер продувки котла не мо¬жет быть соблюден за счет совершенствования паросепарационных устройств котлов.
Если расчетный размер продувки котлов оказывает¬ся более 10%, с первую очередь прорабатываются пути снижения ее за счет внедрения в парогенераторах более совершенных схем паросепарации, например, организа¬ция мощных солевых отсеков с выносными циклонами. Только после исчерпания подобной возможности прора¬батываются варианты организации частичной деминереализации воды в цикле водоподготовки: водород-катионироваиие, аммоний-катионирование, известкование или даже частичное обессоливание. Конечной стадией докотловой обработки воды является освобождение ее от агрессивных газов.
Наиболее универсальный способ борьбы с углекис¬лотой коррозией — комбинация рациональной вентиля¬ции пароиспользующих теплообменных аппаратов с аминированием химически обработанной воды. Вспомо¬гательными приемами в ряде схем также являются ча¬стичная декарбонизация воды в цикле водоподготовки, интенсификация термической деаэрации путем органи¬зации барботажной додеаэрации, возврат части щелоч¬ной котловой воды в питательный тракт. Эксплуатация котлов без специальной докотловой водоподготовки до¬пустима только для паровых котлов с паропроизводительностью до 2 т/ч, работающих с низким тепловым напряжением поверхностей нагрева (до 100000 вт/м2). Общая жесткость питательной воды при этом не должна превышать 3 мг-экв/кг.
Следует остерегаться применения внутрикотловой обработки воды для чугунных секционных котлов, кото¬рые из-за сложной конфигурации поверхностей нагрева не могут быть очищены от отложений механическими способами. Водоподготовка для тепловых сетей без не¬посредственного разбора воды осуществляется анало¬гичными приемами и обычно организовывается на об¬щей установке. В связи с менее высокими требованиями по остаточному содержанию солей жесткости вода для питания теплосети отбирается после фильтров первой ступени катионирования. Если жесткость этой воды не превышает 50 мкг-экв/кг, допустимо для подпитки теп¬лосети совместно использовать также продувочную воду котлов. Следует только в целях предупреждения ще¬лочной коррозии латунных трубок бойлеров не допу¬скать наличия в смеси котловой и химически обработан¬ной воды рН более 11 (гидратная щелочность воды должна отсутствовать).
Подготовка воды для систем теплосети с непосред¬ственным разбором горячей воды потребителями долж¬на обеспечивать, кроме перечисленных требований, так¬же удовлетворение санитарных условий, предъявляе¬мых к воде питьевого качества. При отсутствии в районе сооружения котельной воды питьевого качества следует обеспечивать гарантированное получение ее в системе общей водоподготовки котельной. Это достигается преж¬де всего за счет обязательного применения термической деаэрации и в аппаратах атмосферного типа с барботажной додеаэрацией. В этой фазе обработки воды сов¬мещаются процессы освобождения ее от агрессивных газов дезинфекции.
При среднечасовом расходе подпиточной воды более 200 т/ч в целях экономии целесообразно фазу водород-натрий-катионирование заменять простым подкислением воды с последующим пропуском ее через буферный нерегенерируемый фильтр при скорости фильтрования 50 м/ч. Такая схема допустима при некарбонатной же¬сткости воды после подкисления ниже 5 мг-экв/кг тем¬пературе сетевой воды до 150° С и использовании серной кислоты, где нормировано содержание мышьяка. При необходимости организовать очистку конденсата, возвращаемого с про¬изводства от продуктов коррозии и солей жесткости, в большинстве случаев наиболее целесообразным явля¬ется организация совместного пропуска смеси загряз¬ненного конденсата с исходной водой через все аппара¬ты водоочистки. При этом температура смеси не должна превышать 60°С, в тракте водоочистки должны отсутст¬вовать детали, изготовленные из пластмассы. Если кон¬денсат загрязнен маслом в количестве до 5 мг/кг, то не-обходим его предварительный пропуск через адсорб¬ционные фильтры, загруженные активированным углем. При большем содержании масла организуется предва¬рительное фильтрование конденсата через фильтры, за¬груженные коксовой мелочью.
ЛЕКЦИЯ №3
Общие технические решения по энергоустановкам и подготовке воды при наладке и пуске.
3.1 Решения по энергоустановкам.
Все принципиальные, расчетные и конструктивные решения по новым энергоустановкам, а также при рас¬ширении и реконструкции существующих должны обес¬печивать при последующей эксплуатации оборудования выполнение требований ПТЭ, техники безопасности, Госгортехнадзора и соответствующих глав СНиП. При на¬личии на заводе нескольких потребителей химически об-работанной и деаэрированной воды желательна центра¬лизация водоприготовления с выдачей всем потребите¬лям осветленной, умягченной и деаэрированной воды из единой установки. При необходимости на отдельных объектах иметь какой-либо вид дополнительной обра¬ботки воды — аминирование, фосфатирование, нитратирование и т. д. — целесообразно, чтобы эти операции производились также на центральной установке. В ряде случаев для возможности осуществления этого требуют¬ся специальные межцеховые дополнительные коммуни¬кации.
Непосредственно на энергообъектах устройства для дополнительной деаэрации, промежуточные емкости и питательные насосы, как правило, не предусматривают¬ся. При наличии на заводе энергообъектов с резко раз¬личными параметрами пара в центральной деаэрационно-питательной установке целесообразно иметь две группы питательных насосов с различным напором. Питатель¬ные насосы обеспечиваются надежным электропитанием от двух раздельных фидеров энергосистемы, а в слу¬чаях, предусмотренных правилами Госгортехнадзора, также паровым приводом.
Непосредственно на энергообъектах аварийное пита¬ние резервируется подачей технической воды из сети промводоснабжения при пониженных параметрах рабо¬ты. В случае невозможности подобного резервирования предусматривается подача от центральной установки питательной воды по двум ниткам трубопроводов с воз¬можностью пропуска через каждый из них номинально¬го расхода воды. Все насосные группы основного тракта центральной водоприготовительной установки должны иметь, как правило, три агрегата, каждый из которых может нести максимальную производительность соответ¬ствующей фазы обработки воды. Для заводов с резко выраженной неравномерностью гидравлической нагруз¬ки в зимний и летний периоды один из агрегатов уста-навливается с расчетом на пониженный («летний») рас¬ход воды.
Это относится и к установкам, которые в первый период эксплуатации должны работать с пониженной общей производительностью. Суммарную емкость баков химически очищенной и деаэрированной воды на уста¬новках центрального водоприготовления целесообразно иметь равной среднечасовому общему расходу воды. Однако эта емкость не должна быть более 1 000 м3. На водоподготовках для нужд теплоснабжающих установок с непосредственным разбором горячей воды из сети для сглаживания пик гидравлической и тепловой нагрузок необходимо также предусматривать буферные баки де-аэрированной и охлажденной воды с суммарной емкостью, "равной трехчасовому среднему безвозвратному водопотреблению. Практика указывает на целесообразность размеще¬ния этих буферных баков вне здания в непосредственном примыкании к зданию центральной деаэрационно-питательной установки. В баках предусматриваются устрой¬ства для поддержания защитной паровой подушки. За¬полнение баков осуществляется самотеком деаэриро¬ванной и охлажденной в регенеративных водяных теп¬лообменниках водой через специальную нижнюю дре¬нажную систему. Откачка же из баков воды произво¬дится при помощи вспомогательной группы подпиточных насосов. Указанные насосы работают параллельно с основными подпиточными насосами, включаются и вы-ключаются автоматически по импульсу от давления в обратной магистрали теплоснабжающей установки. Система автоматики должна обеспечивать заполнение баков водой с температурой 60—70°С в периоды прова¬ла гидравлической нагрузки и включение в работу в пе¬риоды недостаточности располагаемой производитель¬ности деаэраторов и основных подпиточных насосов. Все указанные операции должны надежно контролироваться и дистанционно управляться с рабочего места дежурно¬го по водоочистке и центральной деаэрационно-питательной установки.
В водно-химической части энергоустановки рекомен¬дуется автоматизация регулирования гидравлической нагрузки водоочистки: для прямоточных установок—по уровню воды в промежуточных баках или деаэраторах; для водоочисток с осветителями, кроме того, — по уров¬ню воды в промежуточном баке с использованием его емкости для сглаживания пиковых расходов (допусти¬мы изменения гидравлической нагрузки в пределах ±5% в 1 мин). Должен быть автоматизирован подо¬грев — с регулированием температуры воды в пределах ±1оС при наличии осветителей и в пределах ±3°С при отсутствии таковых, затем дозирование всех реагентов по импульсу от расхода воды; заполнение во¬дой промывочных баков, выполняемое по возможности непрерывно и равномерно; поддержание постоянного давления в обратной магистрали системы тепловодоснабжения и в паровых уравнительных линиях деаэра¬торов и бойлеров; поддержание заданной температуры сетевой воды в системе теплоснабжающей установки.
Кроме того, на водоочистках с производительностью более-200 т/ч или с числом регенераций более шести в сутки рекомендуется автоматизация процессов: промывки механических фильтров и регенерации катионитовых фильтров первой ступени умягчения (с ручным включением автоматов). Система автоматики для всех процессов должна по возможности соответствовать об-щепринятой для других энергообъектов завода.
В технологической части проекта необходимо давать подробное задание на контрольно-измерительные прибо¬ры и автоматику. В нем, в частности, следует указывать желательное расположение и тип вторичных приборов, а также пределы шкалы для начального и нормального периодов эксплуатации. Все вторичные приборы следует располагать по возможности в местах, доступных для обозрения с мест управления.
Диафрагмы расходомеров и шкал приборов выби¬раются таким образом, чтобы имелась возможность ис¬пользовать приборы во всем диапазоне гидравлических нагрузок, реальных для данной установки. При разра¬ботке проекта новых объектов конденсат, возвращаемый от пароводяных подогревателей, расположенных в са¬мой котельной, принимается в расчетах условно чистым. Для всех других объектов, в том числе и от отдельно расположенных бойлерных установок, следует предусма-тривать возможность как сброса его в дренаж, так и до¬полнительной его очистки на водоочистке.
В целях максимальной экономии конденсата отопле¬ние вновь вводимых в эксплуатацию цехов рекомендует¬ся организовывать водяным от их центральной бойлер¬ной установки, находящейся непосредственно в котель¬ной.
Существующие системы парового отопления в це¬хах целесообразно постепенно заменять водяными. Воз¬врат конденсата от отдаленных объектов с общим по¬треблением пара на нем в поверхностных теплообменных аппаратах менее 2 т/ч обычно нецелесообразен; это относится и к отдельным аппаратам с паропотреблением менее 1 т/ч. С большой осторожностью следует отно¬ситься к идеям организации возврата конденсата в ко¬тельную от таких потенциально опасных для чистоты конденсата аппаратов, каковыми являются подогреватели мазута или продуктов нефтяной и химической про¬мышленности.
Существенное внимание в любом проекте должно уделяться организации представительного контроля за всеми участками пароводяного тракта. Все виды воды и пара с температурой выше 50° С оснащаются охладите¬лями проб, выполненными вместе с пробоподводящими трассами,— для котловой воды из стальных цельнотянутых труб, а для других типов воды и пара — из труб легированной коррозионно-устойчивой стали. Подобные устройства, в частности, должны иметь: котловая вода из всех ступеней испарения; насыщенный пар на выходе из всех верхних барабанов и выносных циклонов; пере¬гретый пар (для котлов с поверхностными пароохлади¬телями); конденсат после всех теплообменных аппара¬тов, после которых он собирается на питание котлов; питательная вода из всех питательных насосов; деаэриро¬ванная вода после всех деаэраторов или десорберов; конденсат, возвращенный с производства; обратная се¬тевая вода и пропиточная вода теплосети.
3.2 Решения по подготовке воды
Пуско-наладочные работы должны допустить возможность удобств их последующего расширения или реконструкции. В частности, следует диаметр основных трубопрово¬дов выбирать, исходя из конечной предполагаемой производитель¬ности установки, а в случае отсутствия левых перспектив разви¬тия — принимать скорость движения в них воды, равную 1 м!сек. Коммуникации не должны препятствовать выполнению в дальней¬шем работ по наращиванию фильтров по высоте.
Расширение существующих водоочисток и деаэраторных устано¬вок в первую очередь производится не строительством новых соору¬жений, а расширением имеющихся с увеличением производительности отдельных агрегатов. При этом следует стремиться к максималь¬ному использованию существующих строительных габаритов. Целесообразными приемами, в частности, являются: реконструкция фильтров с превращением их в многокамерные или с увеличением высоты фильтрующего слоя; замена малопроизводительных фильтров малого диаметра аппаратами большего диаметра и производитель¬ности с применением более компактной системы фронтовых комму¬никаций; реконструкция колонок деаэраторов с увеличением их про¬пускной способности.
При реконструкции оборудования с повышением единичной про¬изводительности аппаратов следует учитывать возможность беспе¬ребойного снабжения обработанной водой потребителей в периоды ремонта этих аппаратов, а также соответствие возросшей произво¬дительности отдельных агрегатов пропускной способности соответст¬вующих коммуникаций и возможностям вспомогательного оборудо¬вания. Особое внимание необходимо обращать на соответствие емко¬сти промывочных баков для новой повышенной производительности фильтров после их реконструкции. Проект водно-химической части промышленных котельных по возможности выполняется так, чтобы в вечерние и ночные смены отсутствовала необходимость в специаль¬ном персонале. Такая возможность имеется в котельных с расходом химически обработанной воды до 50 т/ч с котлами типов ДКБ и ДКВР, паровыми бойлерами (или водогрейными котлами) при ис¬ходной воде с общим солесодержанием до 500 ля/кг, жесткостью до 5 мг-экв/кг и содержанием взвешенных веществ до 50 мг/кг. Для ко¬тельных такого типа рекомендуется к преимущественному примене¬нию схема обработки воды, включающая фильтрование, двухступен¬чатое натрий- или натрий-аммоний-катшшрование, термическую деаэрацию в аппаратах атмосферного типа в комбинации с регенера¬тивными водоводяными теплообменниками.
Для эксплуатации водно-химической части без специального персонала в вечернюю и ночную смены необходимо, чтобы площадь фильтрования механических фильтров и их число давали возмож¬ность их эксплуатации в течение суток без промывки. При концен¬трации взвешенных веществ в исходной воде меньше 50 мг/кг тако¬му условию соответствует суммарная площадь фильтрования F, опре¬деленная по формуле
Нежелательна по условиях трудоемкости обслуживания уста¬новка более двух механических фильтров диаметром больше 2000 мм. В случае конструктивной возможности организации про¬мывки фильтров больших размеров следует стремиться к меньшему числу фильтров. Допустима установка одного механического филь¬тра при среднемесячной концентрации взвешенных веществ в исход¬ной воде меньше 50 мг/кг,
Должно быть установлено два-три катионитовых фильтра из расчета необходимости выполнения не более одной регенерации в сутки при скорости фильтрования в пределах 5—15 м/ч, если это позволяет качество исходной воды.
Коммуникации фильтров должна обеспечивать возможность по¬следовательной работы двух или трех фильтров в любой комбина¬ции. Площадь фильтрования одного катионитового фильтра Fк вы-бирается для сульфоугля, исходя из следующих условий:
где Ж м - максимальная жесткость исходной воды (обычно в мар¬те), мг-экв/кг;
hк - высота слоя катионита в фильтре, м;
5-15 - диапазон допустимых скоростей фильтрования, м/ч;
300 - расчетная рабочая обменная способность катионита, г-эке/м3.
Особое внимание следует обращать на рациональную организа¬цию процесса дозирования реагентов. При этом целесообразно, чтобы принимаемые технические решения удовлетворяли следующим требованиям: обязательное фильтрование всех растворов легкорастворимых реагентов до расходных баков со скоростью 6 м/ч в специаль¬ных фильтрах с зернистой загрузкой (термоантрацит или кварц) с раз¬мером зерен 1-3 мм; по возможности сниженная установка дозато¬ров на нулевой отметке в месте, удобном для обслуживания; подача отдозированного раствора в необходимую точку плунжерным или центробежным насосом-дозатором с фторопластовой набивкой саль¬ников (для легкорастворимых реагентов) или гидроэлеватором для известкового молока. Для агрессивных растворов и абразивных сус¬пензий должны подбираться соответствующие материалы. В качест¬ве рабочей воды для гидроэлеватора известкового молока должна использоваться умягченная вода с давлением не ниже 4 ат. Допу¬стима установка вне здания в непосредственном примыкании к зданию водоочистки следующего оборудования: осветлителей, баков осветленной, очищенной и промывочной воды, декарбонизаторов и буферных баков горячей воды. При этом для осветлителей создается возможность обслуживания их верхней части за счет строительства надстройки с крышей, края которой должны создавать навес над стенкой аппарата на 1 м, и нижней части путем строительства подфундаментного помещения.
Для декарбонизаторов и осветлителей обеспечивается возмож¬ность регулирования потоков воды, направляемых в отдельные аппа¬раты из помещения водоочистки. Для всех баков предусматриваются тепловая изоляция и надежное управление их работой из помещения водоочистки, а также наблюдение за изменением запаса в них воды. Особое внимание следует обращать на гарантированное незамерзание воды в датчиках и импульсных трассах. При разработке проект¬ной документации, связанной с реконструкцией водоподготовительного оборудования, часто из поля зрения выпадают следующие во¬просы, весьма важные для последующей надежной и экономичной работы аппаратов: обязательное оснащении осветлителей воздухо¬отделителями на подводах воды и реагентов, а также верхним водо¬сборным устройством - дроссельной решеткой по всей поверхности и подводом воды для периодического смыва с нее шлама; устройст¬во сниженных узлов дозирования реагентов в осветлители с распо¬ложением их на пулевой отметке: организация возможности управ¬ления и контроля за работой каждого из осветлителей с нулевой отметки (нагрузка, подогрев, контроль за дозой реагентов, контроль за степенью осветления): необходимость установки специального ба¬ка достаточной емкости для промывки механических фильтров без совмещения его с промежуточным баком осветленной воды в комби¬нированных водоочистках с известкованием; подвод сжатого воздуха к дренажным системам механических фильтров в схемах с коагуля¬цией или с известкованием с установкой на общей линии устройства для регулирования и измерения расхода воздуха.
В схеме водоподготовки необходимо предусматривать возмож¬ность подачи воды помимо механических фильтров, а также сырой воды помимо водоочистки, в деаэратор и непосредственно во всаспитательных насосов (подводы оснащаются двумя пломбируемым задвижками с контрольным краном между ними): подача загрязненного конденсата из конденсатосборного бака через тракт водоочист¬ки, а также о безмасленного, но жесткого конденсата через фильтры второй ступени катионирования. При организации пропуска через тракт водоочистки конденсата должны быть приняты меры против возможности повышения температуры воды сверх допустимой по условиям термостойкости катионита и дренажных систем.
При проработке вопроса очистки сточных вод химводоочистки рекомендуется руководствоваться следующими положениями. Про¬пускная способность канализационной системы выбирается из расче¬та возможности одновременной промывки одного наибольшего из механических и одного наибольшего из катионитовых фильтров, а для крупных водоочисток — двух наибольших механических фильтров. Сброс воды без какой-либо дополнительной очистки может быть осуществлен в систему производственной канализации от про¬мывки механических и катионитных фильтров, если ее рН>6, при условии отсутствия до механических фильтров какой-либо химиче¬ской обработки (известкования, коагуляции). На водоочистках с осветлителями должна предусматриваться регенерации промывоч¬ных вод механических фильтров с их накоплением в специальных баках и равномерным возвратом в систему водообработки.
При наличии химической обработки до механических фильтров воду из осветлителей и механических фильтров следует направлять в общезаводские шламонаполнители; в случае отсутствия шламонаполнителей при водоочистке должны предусматриваться специальные подземные резервуары для отделения шлама. Щелочные воды (рН >9) должны дренироваться раздельно от жестких вод, содержащих бикарбонатные соединения, или должны предусматриваться какие-либо меры для предупреждения выпадения карбоната кальция в трубопроводах после смешивания потоков. На водоочистках, где по схеме возможен сброс кислых сточных вод, последние собирают¬ся по специальной системе трубопроводов с кислотостойкими покры¬тиями в баки-нейтрализаторы.
Лекция № 4
Приготовление и дозирование реагентов.
4.1. Приготовление и дозирование поваренной соли.
Разработаны и проверены многие способы приготов¬ления и дозирования (отмеривания) раствора соли. Спо¬соб должен быть удобным и простым в эксплуатации, позволять быстро и точно готовить заданную концен¬трацию раствора и отмеривать нужное его количество, обходиться минимумом обслуживающего персонала, на¬дежно действовать в любое время года. Кроме того, он должен соответствовать производительности установки. Наиболее старым и широко известным является спо¬соб приготовления и отмеривания раствора соли в солерастворителе, общий вид которого представлен на рис. 4-1. Соль загружают в люк, который закрывают после подачи в аппарат всего заданного количества со¬ли. В некоторых конструкциях вместо люка загрузочное отверстие имеет задвижку. Для осветления раствора со-ли, которая содержит различные загрязнения, в солерастворителе находится слой дробленого антрацита с разме¬ром зерен 0,8 - 1,5 мм или кварцевого песка. Если дренажное устройство представляет собой опро¬кинутую тарелку с выре¬зами по периферии, то этот фильтрующий слой поко¬ится на поддерживающих слоях, состоящих из раз¬ных фракций (10 - 20; 5 - 10; 2,5 - 5,0; 1 - 2,5 мм), вы¬сотой примерно 60 - 75 мм каждый. После загрузки соли в солерастворитель подают осветленную во¬ду, которая выходит из него уже в виде раство¬ра. По окончании вымы¬вания соли солераствори¬тель промывают от за¬грязнений током воды снизу вверх. Загрузка соли в со¬лерастворитель может быть механизирована. Схемы ме¬ханизации различны в зависимости от конкретных усло¬вий размещения солерастворителя.
Рассматриваемый способ приготовления раствора со¬ли обладает тем недостатком, что концентрация рабо¬чего раствора изменяется в широких пределах от 26% в начале до нуля в конце процесса регенерации. Этим эф¬фективность регенерации заметно снижается, а расход соли возрастает. Устранить этот недостаток можно сле¬дующим путем. Из солерастворителя раствор соли на-правляют в бак, в котором концентрация его усредня¬ется и доводится до требуемой (рис. 4-2). Для устано¬вок с небольшим расходом соли (200 - 300 кг/сутки) та¬кие баки можно установить с объемом на три - четыре регенерации. Такая схема не имеет преимущества перед схемами мокрого хранения соли даже для установок с небольшой производительностью. Конструктивное оформление схемы мокрого хранения может быть раз¬личным. Одно из решений для малых установок (15 - 20 м3/ч) приведено на рис. 4-3. Соль загружают в бакрастворитель 1, в котором с помощью бачка постоянно¬го уровня 2 поддерживается определенный уровень раствора. В коническом днище бака сделан фильтр 3, представляющий собой дырчатый конус, покрытый на¬дежно закрепленной капроновой, полиэтиленовой или полипропиленовой тканью. На фильтре 3 находится слой кварцевого песка или антрацита крупностью 0,8 - 1,5 мм, на который и загружают соль. Иногда в качестве дренажного устройства для отвода раствора использу¬ют также щелевые колпачки или трубы. Осветленный насыщенный раствор соли отводится через вентиль 4 и эжектором 5 подается в фильтр. Желательно, чтобы перед эжектором 5 давление эжектирующей воды было бы примерно постоянным. При неизменных гидравличе¬ских условиях до эжектора концентрация раствора, кон-тролируемая по концентратомеру 6, будет всегда посто¬янной, если расход воды по расходомеру 7 будет одним и тем же. В этом случае количество подаваемого ра¬створа оценивается по времени и специальные отмери¬вающие устройства оказываются ненужными. Размер бака 1 выбирается таким образом, чтобы скорость дви¬жения раствора соли не превышала 5 м/ч, а объем бака вмещал бы суточный расход соли (как минимум).
Для более крупных установок (с производительно¬стью, превышающей 20 т/ч) целесообразны варианты, приведенные на рис. 4. Соль загружают в ячейки 1, имеющие дренажное устройство 2 (щелевые винипластовые трубы), засыпанные фильтрующим слоем антра¬цита или кварцевого песка высотой 200—300 мм, на который загружается соль. Уровень воды в ячейке под¬держивается постоянным поплавковым устройством 3. Осветленный раствор самотеком поступает в мерники 4, соединенные с ячейкой по схеме сообщающихся сосудов. Из мерников раствор забирается и транспортируется эжекторами 5. Объем мерника обычно равен расходу раствора на одну регенерацию. Если он больше, возни¬кает надобность в устройствах, обычно поплавковых, указывающих изменение объема или уровня раствора в мернике. Эта схема не нуждается в насосах, откачи¬вающих раствор из солевой ячейки.
Для небольшого расхода соли (1—2 т!сутки) ячейка может быть выполнена в виде металлического бака, за¬щищенного изнутри противокоррозионными покрытия и устанавливаемого над уровнем пола. Для больших расходов реагента ячейки обычно выполняются железобетонными.
4.2. Приготовление и дозирование раствора кислоты.
Приготовление рабочего раствора кислоты требует полной механизации всех операций, а обращение с ней должно предусматривать необходимые меры предосто¬рожности. Один из вариантов решения этой задачи пред¬ставлен на рис. 4 – 4. Кислота из цистерны 1 переливается в бак 3 по сифонной трубе 2. Зарядка сифона произво¬дится путем создания вакуума в баке 3 специальным вакуум-насосом, например типа РМК. Бак-приемник 3 должен устанавливаться для этого ниже цистерны. Из бака-приемника кислота подается в мерный бачок 5, заполняемый также при помощи вакуума. Из него кис¬лота забирается водяным эжектором 4, разбавляется в нем до 1,0—1,5% и подается в регенерируемый фильтр. Объем мерника рассчитывается на количество кислоты расходуемой на одну регенерацию.
Лучшей является схема, показанная на рис. 4 – 6. Она отличается тем, что между эжектором 4 и баком-мерником 3 включен бачок постоянного уров¬ня 7, что обеспечивает постоянство концентрации при¬готовляемого раствора кислоты. Перед вентилем 5 уста¬навливается калиброванная диафрагма 9. В этом случае при подаче кислоты вентиль 5 должен быть открыт пол¬ностью. Подача кислоты в фильтр производится в сле¬дующей последовательности. Вначале в фильтр издают эжектором воду, количество которой устанавливается по расходомеру 10. Оно должно быть таким, чтобы ско¬рость фильтрования составляла 8—10 м/ч. После этого подают в эжектор кислоту в течение времени tм, доста¬точного для транспортирования в фильтр установленно¬го ее количества qкт, кг. Оно может быть найдено по формуле
где qв - расход воды через эжектор, м3/ч;
Скт - концентрация регенерационного раствора ки¬слоты, %;
f - площадь фильтра, .ч2.
Концентратомер 6 необходим и в схеме на рис. 7 - 11 для контроля. Если давление транспортирующей воды колеблется, целесообразно установить регулятор давле¬ния «после себя» 8 и давление поддерживать в соответ¬ствии с принятым при расчете эжектора. Для того что¬бы на каждый фильтр при прочих равных условиях по¬ступало одно и то же количество кислоты, необходимо соблюдать во всех регенерируемых фильтрах одно и то же давление, т.е. необходимо соблюдать условия, обес¬печивающие примерно одинаковую гидравлическую ха¬рактеристику сети после эжектора. Вообще же следует отметить, что эжектор — несовершенное устройство для приготовления и подачи раствора кислоты. На его ра¬боту влияет много факторов - давление транспортирую¬щей воды, сопротивление сети после эжектора, условия подвода кислоты, которые не могут быть выдержаны постоянными в производственных условиях. Поэтому каждая эжекторная установка должна быть оборудо¬вана расходомером эжектирующей воды и концентратомером на линии раствора, показаниями которых и сле¬дует руководствоваться.
Более совершенной и надежной является схема, пред¬ставленная на рис. 12. Из основных емкостей 1 ки¬слота поступает (лучше самотеком) в мерник 2, имею¬щий водоуказательное стекло или поплавковое устрой¬ство, около которого устанавливается шкала 3 с опре¬деленной ценой деления. Из мерника кислота забирается насосами 4, в качестве которых могут быть использо¬ваны насосы дозаторы завода «Ригахиммаш» (табл. 7-1). Насосами кислота подается в смеситель 5 и далее в фильтры 6. Расход воды контролируется расходоме¬ром 7. Регенерация начинается с установления нужного потока воды, после чего включаются насосы 4. Обычно скорость пропуска кислоты через фильтры 8—9 м/ч. В период наладки устанавливается необходимая произ¬водительность насоса, далее она остается постоянной. Слабым местом этой схемы является смеситель 5, кото¬рый работает в условиях повышенных температур и подвергается коррозии. Он должен иметь надежную противокислотную защиту.
4.3.Приготовление и дозирование щелочных легкорастворимых реагентов.
Приготовление раствора необходимой концентрации (5-10%) кальцинированной соды в простейшем слу-чае и при малых расходах (30-50 кг/сутки) может быть выполнено в закрытом бачке, в который подведен пар для перемешивания жидкости и ее подогрева. Такие небольшие бачки 1 можно устанавливать непосредственно на питательном баке 2 или баке химически обра¬ботанной воды (рис. 4-7а). Дозировка осуществляется через пробковый кран или игольчатый вентиль 3 в бак или трубопровод, подводящий воду. Если необходима более точная дозировка, следует осуществить вариант б с бачком постоянного уровня 4.
При расходах соды, пре¬вышающих 50 кг/сутки, раст¬ворение ее целесообразно вести в специальной мешалке 1 (рис.4-8), в которой отделяется сегмент с дырчатым дном 2, образующий внутренний отсек, куда и загру¬жают соду. Растворение производят при перемешива¬нии раствора насосом 3 по замкнутому циклу в течение 20-30 мин. Затем этим же насосом раствор подают в расходный бак 4, откуда он поступает в бачок посто¬янного уровня 5 и из которого и производится дози¬ровка. Если необходимо приготовить W, м3, раствора концентрацией Сс, %, то для этого следует загрузить в мешалку диз=10WСс, кг, кальционированной соды. После приготовления раствора концентрацию его определяют анализом. Растворение соды следует производить в умягченной воде или конденсате во избежание появления осадка.
Более совершенны схемы с применением насосов до¬заторов. На рис. 4-9 предоставлена схема дозирова¬ния с использованием насосов дозаторов 1 и бачка постоянного уровня 2. Производительность насоса может быть установлена любой. Желательно, чтобы она была равна 60—80% от макси¬мальной. В зависимости от уста¬новленной производительности gн.д. л/ч задается и концентрация рабочего раствора Сс, %.Если необходимо ввести в систему Р, кг/ч соды, то концентрация рас¬твора должна быть Сс = 100 P/ gн.д.Y c.
Для того чтобы установленное значение gн.д. в процессе не изме¬нялось, необходимо обеспечить на линии всаса насоса постоянные гидравлические условия, например, путем подключения его к бачку постоянного уровня. Могут быть ис¬пользованы и другие варианты. Нельзя подключать насосы дозаторы к напорной линии реагентов, так как в этом случае дозирование оказывается неточным. Дозирование раствора едкого натра осуществляется способами, изложенными выше.
4.5.1. Наладка и пуск в эксплуатацию осветлителей.
Обработка воды известью, а часто и одними коагулянтами производится в настоящее время в осветлителях. На рис. 4-10 представлена схема одного из типов осветлителей ЦНИИМПС Обрабатываемая вода подается в воздухоотделитель 1, в котором должно произойти до-статочно полное выделение и удаление из воды раство¬ренных газов. Эта операция весьма ответственна и важна для получения известкованной воды удовлетворительного качества. Скорость опускания воды в воздухоотделителе должна быть меньше 180 м/ч.
Иногда в воздухоотделитель поступает вода, содер¬жащая множество весьма мелких пузырьков, придающих ей молочный оттенок. Это наблюдается часто при подо¬греве в закрытых теплообменниках холодной воды поверхностного источника. Для разделения такой водо-воздушной эмульсии и удаления воздуха требуются воздухоотделители больших размеров, чем обычно преду¬сматривающиеся на осветлителях. В этих случаях целесообразно устраивать воздухоотделители на 10 мин пребывания в них воды в виде специальных баков, устанавливаемых на осветлителях. Если пузырьки возду¬ха попадают в осветлитель, то возникает вынос шлама как следствие перемешивания воды в вертикальной плоско¬сти, если пузырьки воздуха достаточно крупны, или «флотационного эффекта»: мелкие пузырьки сцепляются с частичкой осадка и выносят ее вверх.
При известковании, когда образующийся осадок тя¬жел, нарушение работы осветлителя наблюдается обыч¬но при сравнительно больших количествах вносимого в него воздуха, т. е. при явно плохой работе воздухоот¬делителей. При проведении же в осветлителе коагуляционного процесса крайне нежелательно поступление в освет¬литель даже небольших количеств воздуха. Если вода и коагулянт смешиваются в осветлителе, то в нем появля¬ется СО2, как результат реакции нейтрализации: НСО3- + Н+ →С02 + Н20. Выделяющаяся СО2 служит причиной появления «флотационного эффекта», т. е. вы¬носа шлама в верхние слои воды.
Устранение этого недостатка возможно следующими путями. Взамен имеющихся устанавливают на освет¬лителе воздухоотделители в виде баков большого раз¬мера.
В этот бак подается весь коагулянт, в нем происходит и выделение С02. Смесь направляется далее в воздухо¬отделитель и вместе со всем потоком воды - в осветли¬тель. Эта схема позволяет удалить СО2 до осветлителя. Второй способ состоит в том, что гидроокись алюминия или железа получают в отдельном баке смешиванием коагулянта и щелочи (NаОН) и затем ее дозируют в осветлитель. Наконец, можно использовать для утяже¬ления осадка полиакриламид, присадку инертного ма¬териала (например, глины) и рециркуляцию части шла¬ма. Если же в обрабатываемой воде содержится много растворенного воздуха, то для удаления его при коагуля¬ции необходим воздухоотделитель (предвключенный бак), рассчитанный на 10 - 15 мин пребывания всего количества обрабатываемой воды.
Из воздухоотделителя вода поступает тангенциально в нижнюю часть осветлителя, где и смешивается с реа¬гентами; далее, поднимаясь вверх, она проходит слой взвешенного осадка высотой hос, который способствует осветлению воды. Пройдя дроссельную решетку 13 и во¬досборные устройства, обработанная и осветленная вода покидает осветлитель.
Осветлители имеют две важные особенности, существенно влияющие на их работу и обслуживание: подвод обрабатываемой воды снизу и принудительный отвод выпадающего в осветлителе осадка через встроенный в него шламоуплотнитель. Подвод обрабатываемой воды в нижнюю часть осветлителя интенсифицирует процессы умягчения и шламовыделения, но одновременно препят¬ствует удалению осадка через задвижку 7 так как при ее открытии из осветлителя начинает уда¬ляться главным образом поступающая в него вода. Устройство грязевика не меняет дела, по¬скольку в него при работе осветлителя попадает лишь небольшая часть шлама, подлежащая удалению. Ввиду этого вывод из осветлителя шлама может быть эффек¬тивно осуществлен только через шламоуплотнитель.
Основное назначение осветлителя в любой схеме со¬стоит в удалении из воды образующейся твердой фазы, т. е. осадка, баланс которого определяется следующим простым уравнением:
где Q - производительность осветлителя по исходной воде, м31ч;
qш - количество продувочной воды, удаляемой из шламоуплотнителя, м^/ч; Cи.в., Cш - концентрация осадка соответственно в исходной н продувочной воде, мг/кг;
R - остаток шлама, удаляемый продувкой самого осветлителя, г/ч.
В свою очередь величина Си.в. может быть определе¬на расчетом по формуле (для процесса известкования с коагуляцией)
где Щи.в., Щоб - щелочность исходной и обработанной воды, мг-экв/кг-,
ЖMg, ∆ ЖMg - концентрация магния в исходной и обработанной воде, мг-экв/кг;
dк, dMgО - доза коагулянта, мг-экв.1кг, и окиси магния (при обескремнивании), мг/кг;
Эк - эквивалентная масса гидроокиси коагулянта;
Сн - количество взвешенных веществ в исходной воде, мг/л.
Если вода не коагулируется, то dк Эк = 0, для схем без обескремнивания dMgО = 0.
Значение Си.в. может быть найдено и путем непосредственного определения взве¬шенных веществ в пробе, отобранной после смешивания воды с реагентами.
Наилучшим режимом работы осветлителя следует считать тот, при котором R = 0, т. е. весь осадок, обра¬зующийся в нем, удаляется только через шламоуплотнитель. Как показывает опыт, такой режим далеко не всегда достижим и часть шлама приходится удалять через грязевики осветлителя. Однако во всех случаях следует стремиться к тому, чтобы эта часть была мини¬мальной. Для этого необходимо установить такой размер отвода осадка из слоя взвешенного шлама {контактной среды) в шламоуплотнитель qк.с., который необходим, чтобы вывести из осветлителя количество осадка, кото¬рое в него поступает. Это условие определяется равен¬ством
где Ск.с. - концентрация шлама з контактной среде осветлителя, мг/кг;
qк.с - количество пульпы, поступающее в шламо¬уплотнитель («отсечка»), м3!ч.
Величины Си.в. и Q обычно известны, и, следователь¬но, значение qк.с. всецело зависит от С к.с. чем эта величи¬на меньше, тем должно быть больше qк.с., если хотят вы¬держать равенство (6-26).
Нормально величина отсечки qк.с. лежит в пределах 5 - 7% от производительности брутто осветлителя, одна¬ко весьма желательно, чтобы она была по возможности большей, например 10 - 12%, так как в этом случаи улучшается управляемость осветлителя. Практически при нормальной работе осветлителя размер qк.с. задается сте¬пенью открытия задвижки 6 (рис. 6-11). Однако с уве-личением ее открытия сверх некоторого положения обыч¬но наблюдается возрастание концентрации (Сос) взвеси в воде, выходящей из шламоуплотнителя (проба из пробоотборной точки 5). Поэтому задвижку 6 следует от¬крывать до тех пор, пока значение Сос не станет пример¬но равно:
где С0 — допустимая концентрация взвеси в воде, выхо¬дящей из осветлителя, обычно принимается не более 20 мг/кг. .
В практике бывают, однако, случаи, когда при полном открытии задвижки 6 вода из шламоуплотнителя идет прозрачной, а количество ее (∆q) мало (<4% от Q). Причинами этого могут быть недостаточный напор h или, что то же самое, высокое сопротивление всей системы отвода воды из шламоуплотнителя, чему способствуют зарастание отверстий в решетке 10 (или отверстий в кольцевой трубе, устраиваемой взамен этой решетки), малый размер шламоприемных окон или недостаточное их количество. Если же ∆q мало даже при полном откры¬тии задвижки 6, а величина qк.с по условию работы должна быть большой, то количество воды должно быть сброшено в канализацию путем увеличения непрерывкой продувки шламонакопителя qш, что влечет за собой потери. Поэтому при приемке осветлителя из ремонта, монтажа, при его испытании и наладке необхо¬димо обеспечить возможность отвода максимального (10—12% от Q) количества воды из шламонакопителя (при полностью открытой задвижке 6). Это количество может быть измерено по уровню воды в камере 11, из которой она вытекает через отверстия в виде отдельных струй 12, с помощью зависимости
где ѓ - площадь отверстия, м2;
п - количество отверстий;
h - высота уровня воды в камере 11 'над центром отверстия;
μ - коэффициент расхода.
Если этот путь затруднен, можно измерить количество вытекающей воды из одного отверстия с помощью се¬кундомера и ведерка (кружки). Наконец, можно вос¬пользоваться уравнением баланса осадка в шламонакопителе
Величина непрерывной продувки шламоуплотнителя из¬меряется с помощью ведра и секундомера, а величины Сш и С к.с. – весовым или объемным методом анализа.
Принцип принудительного отвода шлама из контакт¬ной среды, как показывает практика, весьма целесооб¬разен и эффективен и должен, поэтому широко исполь¬зоваться. Однако его следует всегда сочетать с непре¬рывной продувкой шламоуплотнителя. Только непрерыв¬ная продувка последнего в состоянии обеспечить устой¬чивую работу и хорошую регулируемость осветлителя.
Объем шламонакопителя составляет порядка 20% от часовой производительности осветлителя (в осветлите¬лях ЦНИИМПС). Допускается, чтобы половина этого объема была занята шламом, концентрация которого составляет 10—15 г/кг (средние значения для большин¬ства установок с известкованием и коагуляцией). Исхо¬дя из этих условий, время заполнения шламоуплотни¬теля будет примерно равно:
При Си.в = 300ч600 мг/кг (Ши.в =3ч6 мг-экв/кг), t = 2ч3 ч. Следовательно, периодическая продувка шла-монакопителя должна производиться достаточно часто.
Величина непрерывной продувки q′ш определяется выражениями
и зависит в конечном счете от Сш с уменьшением q'ш возрастает Сш и наоборот. Практические значения q'ш при обычных условиях находятся в пределах 1,0 - 2,0% от производительности брутто осветлителя. Для осущест¬вления непрерывной продувки шламонакопител |
| | | Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:45 | Сообщение №2 |
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
| Величина непрерывной продувки q′ш определяется выражениями
и зависит в конечном счете от Сш с уменьшением q'ш возрастает Сш и наоборот. Практические значения q'ш при обычных условиях находятся в пределах 1,0 - 2,0% от производительности брутто осветлителя. Для осущест¬вления непрерывной продувки шламонакопителя целесо¬образно предусмотреть устройство специальной продувочной линии небольшого диаметра (25 - 37 мм), как это указано на рис. 6-11, хотя для этих целей можно ис¬пользовать и задвижку 8.
В тех же случаях, когда в осветлитель поступает вода с высокой концентрацией взвешенных веществ Си.в, продувка шламонакопителя может быть весьма боль¬шой. Такие условия создаются, например, при обработ¬ке вод горных рек (например, Куры), содержание взве¬шенных веществ в которых достигает 30 - 50 г/кг, а вре¬менами и более. Поэтому при рассматриваемых условиях весьма важно увеличить концентрацию осадка в кон¬тактной среде за счет применения коагуляции и присад¬ки полиакриламида. Но и в этом случае величина про¬дувки может достигать высоких значений (20 - 30%). Это означает, что на осветлитель с номинальной произ¬водительностью Q, т/ч, должно подаваться (1 ,2 ч1,3) Q, т/ч, обрабатываемой воды. Чтобы в центральной зоне скорости подъема воды не превышали допустимых, шламоприемные окна необходимо располагать в нижней части этой зоны.
Пуск осветлителя целесообразно осуществлять на небольших (50 - 60%) нагрузках, чтобы создать благо¬приятные условия для накопления шлама и образования слоя контактной среды определенной плотности. Значе¬ние Ск.с. находится обычно в пределах 0,5 - 3,0% (5 - 10 г/л). По достижении Ск.с. значения 0,2 - 0,3% нагруз¬ку осветлителя начинают постепенно увеличивать и при Ск.с. = 0,5% доводят до необходимой.
Время накопления шлама и создания слоя контакт¬ной среды зависит от количества осадка, вносимого в осветлитель, т. е. от величины QCи.в. и может быть определено из выражения
где V — объем слоя контактной среды (слой взвешен¬ного осадка), м3, определяемый по высоте слоя и площа¬ди осветлителя.
Полученное значение τ1, является приблизительным, так как часть осадка выносится с водой из осветлителя, а часть уходит в грязевик, что формулой не учитыва¬ется.
В осветлителях ЦНИИМПС и других типов шламо¬приемные окна, служащие для отвода осадка в шламоуплотнитель, расположены высоко. Это рассчитано на создание и поддержание в осветлителе сокого слоя взвешенного осадка, что далеко не во всех случаях до¬стижимо. Сравнительно просто высокий уровень кон¬тактной среды создается при обескремнивании и коагу¬ляции воды. При известковании же вод, для которых доля магния в шламе не превышает 10%, в осветлителе возникает быстро осаждающийся кристаллический осадок, уровень которого находится либо под решеткой 14, либо невысоко над ней. В этом случае шламонакопитель выключается из работы и управление осветлителем ухудшается. Для таких случаев необходимо снизить расположение шламоприемных окон, один из вариантов чего и приведен на рис. 6-11. Окна 15 сделаны непо-средственно в шламоуплотнителе и с внутренней сторо¬ны закрыты коробами 16, направляющими поток шлама вниз. Труба же 17 может быть отрезана по линии а — а и удалена. В осветлителях производительностью 400 м3/ч шламоприемные трубы могут быть снижены и врезаны в нижнюю часть шламонакопителя.
Высокое расположение шламоприемных окон и рас¬положение их в несколько рядов по высоте имеет и дру¬гой недостаток. Он состоит в том, что верхние ряды окон находятся в зоне осветленной воды. При принудитель¬ном отводе шлама в количестве дк.с., м3/ч, в шламоуплотнитель поступает наряду со шламом и осветленная во¬да, что снижает эффективность отвода шлама. Поэтому наиболее правильно располагать шламоприемные окна таким образом, чтобы все они находились в слое взве¬шенного шлама или в его нижней части. При снижении шламоприемных окон соответственно меняется и распо-ложение пробоотборных трубок.
Лекция № 5
Наладка и пуск основных схем водоподготовительных установок.
5.1 Причины неполадок в работе с натрий - катионитовых фильтров
Умягчением воды называется более или менее полное удаление из нее катионов накипеобразователей Са2+ и Мg2+ обычно с заменой их катионами Na+ или Н+. Наиболее глубокое умягчение воды достигается при ее натрий-катионировании, которое широко используется в промышленных котельных. При катионировании обра¬батываемая вода фильтруется через слой катионита, за¬груженного в фильтр. При этом происходит обмен катио¬нами между раствором и катионитом
Катионы Са2+ и Мg2+ поглощаются катионитом R-, вза¬мен которых в воду поступает катион Na+, которым катионит был предварительно насыщен («заряжен»). Та¬кой катион называется обменным. В качестве обменного используются также катион NH+4 (аммоний-катионирование) и Н+ (водород-катионирование). Процесс обмена катионов начинается и заканчивается в некотором слое катионита (рис. 5-1,а,б), который называется рабо¬чей зоной. На рис.1 представлена схема филь¬тра в разрезе в какой-то период его работы. Выше плоскости а—а' располо¬жен истощенный катионит, между плоскостями а—а' и б—6' — рабочая зона, ниже плоскости б—6'—не¬истощенный катионит. В процессе работы фильтра рабочая зона опускается вниз и в момент, когда плоскость б—б' совпадает с нижней плоскостью слоя катионита, начинается проскок жесткости и фильтр выво¬дится на регенерацию. Высота рабочей зоны hраб зави¬сит от скорости фильтрования Vк и жесткости исходной воды Жо и определяется следующей зависимостью;
где d — диаметр зерна крупной фракции катионита, мм.
Катиониты характеризуются определенной обменной емкостью по поглощаемым катионам ер, измеряемой в г-экв/м3. Если площадь фильтра ѓк, высота слоя катио¬нита hк то полная обменная емкость фильтра равна Eр = h кѓк eр г-экв. С другой стороны, при скорости фильтро¬вания воды V к, м/ч, жесткости ее Ж0, мг-зкв./кг, должно быть Ер = ѓк Vк Жо Tк, г-экв, где Tк; — время работы филь¬тра до истощения (межрегенерационный период). Таким образом, максимальная производительность катионитного фильтра qмк м3/ч, при номинальном значении е нр для данных условий определяется равенством
или, так как то
Если фактическая производительность фильтра qфк< qмк он работает малоэффективно или неудовлетвори¬тельно. Рассмотрим причины, которые могут к этому приводить.
В качестве первой следует отметить неравномерное фильтрование воды.
Полное использование обменной ем¬кости катионита достигается, при прочих равных усло¬виях, когда скорость движения воды в слое катионита будет одинаковой по всему сечению фильтра. В этом слу¬чае рабочая зона располагается горизонтально. При не¬одинаковой скорости движения воды возникает искривле¬ние границы рабочей зоны, как это схематично показано на рис. 5-1,6. Впадины возникают в том месте, где ско¬рость движения воды сквозь слой катионита оказывается большей. Величина скорости фильтрования воды на дан¬ном участке слоя катионита, равно как и другого зерни¬стого материала, определяется его гидравлическим со¬противлением. Поэтому основной причиной неравномер¬ной фильтрации является, как правило, гидравлическая неоднородность фильтрующего слоя. Она возникает по ряду причин. Нередко небрежная загрузка материала, при которой в фильтр попадают разного рода предметы, может привести плохой работе.
Если вода и раствор соли поступают на катионитные фильтры недостаточно осветленными, то на поверхности катионита образуется вязкий и плотный слой загрязне¬ний. При взрыхлении катионита этот слой ломается на куски, которые при взрыхлении и расширении материала тонут в возникшей пульпе. Постепенно от регенерации к регенерации они погружаются в катионит, образуя там комки, нарушающие равномерность фильтрования.
Уплотненный слой загряз¬нений и мелких фракций катионита обладает разным ги¬дравлическим сопротивлением на отдельных участках его поверхности. Ввиду этого при регенерации раствор со¬ли поступает в катионит пре¬имущественно на участках с малым сопротивлением уплотненного слоя (трещи¬ны, промоины и т. п.), что обусловливает неодинако¬вую полноту регенерации ка¬тионита по объему. Как следствие этого сокращается межрегенерационный период или в худшем случае фильтр может не отмыться после ре¬генерации. Поэтому целесо¬образно периодически раз в 2—3 мес. вскрывать фильт¬ры и удалять слой загрязнений вручную. Радикальной мерой является подача на фильтры хорошо осветленной воды и регенерационного раствора.
Неравномерность фильтрования воды по площади фильтра может быть вызвана также неисправностью нижнего дренажно-распределительного устройства, например, вследствие забивания части щелей в колпачках или желобках или, наоборот, расширением их за счет эрозионно-коррозийнных процессов.
Иногда отмечаются, что катионитный фильтр стал мало умягчать воды за межрегенерационный период, хотя жесткость исходной воды осталась без изменений. При¬чин такого состояния может быть несколько. В одной промышленной котельной было установлено два катио¬нитных фильтра, которые, начиная с некоторого вре¬мени, работали все хуже и хуже: количество умяг¬чаемой воды сокращалось, а жесткость ее повыша¬лась. Когда по настоянию наладчиков фильтры бы¬ли вскрыты, оказалось, что слой катионита в них составлял 0,5—0,7 м при нормальной высоте 1,6 м. Как выяснилось, фильтры давно не вскрывались и не осматривались и больше половины катионита было вынесено из фильтра при взрыхлении или ушло с водой через щелевые кол¬пачки (мелкие фракции).
Поэтому следует систематически (2 раза в год) производить осмотр внутреннего состояния филь¬тров, особенно при ухудшении их работы. В другой рай¬онной отопительной котельной производилось умягчение артезианской воды, поступавшей в сеть открытого горя¬чего водоразбора. Катионитные фильтры работали столь плохо, что теплообменники быстро зарастали карбонат¬ными отложениями. Проверка показала, что артезиан¬ская вода была нестабильна и на зернах катионита вы¬падал СаСО3, выключивший их из работы. В таких слу¬чаях воду целесообразно предварительно либо подкис¬лять (до рН = 7,5), либо фильтровать на механических фильтрах. Работа катионитных фильтров может быть ухудшена также и при умягчении стабильных артезиан¬ских вод, содержащих заметные количества железа (≥0,4—0,5 мг/кг), которое может выпадать на зернах в виде Fе(ОН)3. Восстановление работоспособности ка¬тионита в этом случае может быть достигнуто периодиче¬ской промывкой кислотой.
Если наблюдается уменьшение обменной емкости фильтра, но видимых причин как будто нет, то целесооб¬разно провести лабораторную проверку качества катионита. Для этого следует вскрыть фильтр и отобрать про¬бы катионита с глубины 100 и 350—400 мм. Загрузив эти пробы в лабораторные колонки, катионит регенери¬руют NaСl и определяют обменную емкость ер. Если она находится в пределах норм, качество катионита в филь¬тре нормально и причина ухудшения его работы заклю¬чается в чем-то другом (нарушена гидродинамика слоя катионита). В том случае, если лабораторное значение ер примерно такое же, как и в фильтрах, то это озна¬чает, что виной является качество катионита, который возможно занесен отложениями. Для проверки этого вы¬вода катионит в колонке регенерируют (промывают) кислотой, затем — солью и вновь проверяют значение ер.
На прямоточных катионитных водоочистках с предвари¬тельной коагуляцией на осветлительных фильтрах иног¬да наблюдается ухудшение работы катионитных фильт¬ров, выражающееся в снижении количества умягченной воды за фильтроцикл. Причиной этого может явиться повышение концентрации ионов водорода в результате коагуляции. Это приводит к следующим реакциям:
Таким образом, часть обменной емкости катионита рас¬ходуется на связывание ионов водорода и значение ер по кальцию и магнию снижается. Для устранения этого не¬достатка воду перед фильтром обычно немного подще¬лачивают NаОН, чем связывают ионы водорода Н+ + ОН- → Н2О. Хорошие результаты получают также при продувке воды воздухом для удаления из нее С02. Одна¬ко это требует разрыва струи.
5.2. Наладка и пуск в эксплуатацию.
Перед пуском натрий-катионитных установок должно быть проверено качество монтажа основного оборудова¬ния и установки в целом. Осветлительные и катионитные фильтры должны быть установлены строго вертикально, что проверяется по отвесу или по уровню воды, наливае¬мой в фильтр. Дренажно-распределительное устройство (нижнее) должно быть расположено также горизонталь¬но. Следует особое внимание обратить на подгонку конусных соединений боковых отводов с коллектором: в этих соединениях не должно быть щелей. Проверка производится путем подачи воды в фильтр снизу через дренажное устройство. При неудовлетворительной сбор¬ке дренажного устройства и наличия щелей в конусных соединениях (достигающих иногда 1,5—2,0 мм) будет наблюдаться вынос через них катионита.
После бетонирования днища фильтра должны быть проверены все щели в дренажном устройстве, чтобы исключить замазывание или забивание их бетоном. В заключение воду подают в дренажно-распределительное устройство под полным напором и проверяют равно¬мерность распределения ее и надежность работы дрена¬жа. После этого закрывают люки и под давлением воды (рабочее 0,6, пробное 0,9 Мн/м2) проверяют герметич¬ность фланцевых соединений и арматуры. До этой опера¬ции вся арматура должна быть провернута и смазана. При отсутствии или после устранения дефектов фильтр считается готовым под загрузку в него материалов.
Перед загрузкой в катионитных фильтрах наносят отметку (мелом) по его высоте, до которой должен быть загружен катионит, или определяют вес или объем не¬обходимого к загрузке катионита. Следует учитывать степень его набухания а. Если в рабочем состоянии вы¬сота слоя катионита должна быть hф, то загрузить фильтр воздушносухим катионитом следует до высоты hн = hф : а. Если катионит (или анионит) поступает во влажном состоянии (в полиэтиленовой таре), то hн = hф, т. е. учитывать степень набухания не нужно. Коэффици¬ент набухания сульфоугля а =1,25; КУ-1 = 1,4; КУ-2= 1,42. Поскольку катиониты КУ-1 и КУ-2 набухают значительно и если поступают воздушносухие, загрузку их целесообразно выполнять в 8—10%-ном растворе соли, которым загружаемый фильтр вначале заполняется при¬мерно наполовину. Во всех остальных случаях загрузка катионита производится в воду.
Щели в колпачках или желобковых накладках ТКЗ равны 0,4 мм. Поэтому при поступлении мелких сортов катионита (0,3—0,7 мм) непосредственно на дренажное устройство следует загрузить слой поддерживающего материала (антрацит, кварцевый песок) с фракцией 0,8—1,2 мм и высотой 100—150 мм. Без этого возможен вынос катионита из фильтра.
После загрузки катионита его промывают обратным током со скоростью 8—10 м/ч до светлой воды. При про¬мывке надо следить за тем, чтобы из фильтра не вымы¬вались эффективные размеры зерен катионита. После отмывки фильтра до нейтральной реакции его вскрывают и собравшуюся на поверхности катионита мелочь удаля¬ют вручную (слой 20—50 мм). После этого проводят ре¬генерацию последовательно двумя порциями соли, отмы¬вают от хлоридов и жесткости, и фильтр считается гото-вым принять нагрузку; если после отмывки он не будет включен в работу, то целесообразно оставить его в про¬стое истощенным, а не отрегенерированным. Регенерация в этом случае выполняется перед его включением. Экс¬плуатация фильтра состоит из двух периодов: рабочего и регенерационного. В рабочий период фильтр выдает умягченную воду. При жесткости исходной воды выше 12—15 мг-экв/кг появляется необходимость в увеличении слоя катионита до 3—4 м или использовании высокоем¬ких катионитов (например, КУ-2), чтобы иметь приемле¬мую величину межрегенерационного периода. Другое решение задачи состоит в предварительной обработке воды известью и содой перед катионированием с целью снижения жесткости до 6—10 мг-экв/кг. Для водород-катионирования этот прием непригоден.
Желательно, чтобы работа катионитного фильтра при умягчении воды происходила при постоянной скорости. Частые и резкие изменения производительности фильтра в ту и другую стороны нередко сокращают длительность цикла, что особенно заметно при умягчении жестких вод. Поэтому умягченную воду из фильтров необходимо по¬давать в бак, из которого она может забираться насоса¬ми. Подключение фильтров к всасывающей линии насо¬сов без промежуточной емкости при переменном расходе воды не может быть рекомендовано.
Как показывает опыт, щелевые дренажные устрой¬ства не гарантируют от проскока мелких зерен катиони¬та в умягченную воду. Поэтому в тех случаях, когда требуется полное устранение проскока катионита, необ¬ходима установка на линии умягченной воды специаль¬ных фильтров. Конструкция их может быть различна; один из вариантов приведен на рис.5 - 2.
Регенерация натрий-катионитных фильтров состоит из следующих, последовательно выполняемых операций: взрыхления, собственно регенерации, отмывки фильтра в дренаж и отмывки в бак.
Взрыхление выполняется следующим образом: вна¬чале медленно и плавно полностью открывается задвиж¬ка 1 (рис. 11-3), затем также плавно и постепенно от¬крывается задвижка 2 на необходимую величину. Одно, временно по пробам промывной воды следят за тем, чтобы не выносились эффективные размеры зерен ка¬тионита (≥0,3 мм). Промывная вода подается обычно из бака 3, устанавливаемого на отметке 12—15 м. Взрых¬ление приводит катионит во взвешенное состояние, и предназначено оно для устранения местных уплотнений в слое катионита, а также для удаления занесенных водой загрязнений и продуктов разрушения частиц ка¬тионита. Для этого необходимо выполнять взрыхление с определенной интенсивностью, которая для сульфоугля находится в пределах 2,5—3,5 л/м2 сек (линейная ско¬рость 9—13 м/ч). Величина эта устанавливается сте¬пенью открытия задвижки 2 и контролируется по расхо¬домеру 4. Длительность взрыхления нормально составляет 12—15 мин. Иногда процесс удлиняют до 30—40 мин и более, проводя операцию «до чистой промывной воды». Необ¬ходимость более длительного от¬мывания катионита может быть следствием нескольких причин. Одна из них состоит в скоплении на поверхности катионита боль¬шого количества загрязнений и его мелких (пылевых) фракций. В этом случае целесообразнее всего вскрыть фильтр и удалить верхний слой (30—70 мм) вруч¬ную. Недостаточная интенсивность взрыхления может быть второй причиной затягивания это¬го процесса.
После взрыхления производится регенерация филь¬тра. Она состоит в том, что в фильтр подают в необходимом количестве регенерационный рас¬твор соли, разбавленный до 6—8% -ной концентрации вне фильтра. Раствор соли вводит¬ся в фильтр через задвижку 6 и пропускается сквозь слой катионита со скоростью 3—5 м/ч. Продукты регенерации сбрасываются из фильтра в канализацию через задвиж-ку 5. Для получения высоких результатов весьма важно равномерно распределить регенерационный раствор по площади фильтра и объему катионита. Задача эта, кажущаяся элементарной, на самом деле непроста. Су¬ществуют два способа подачи раствора в фильтр: без спуска водяной подушки и с предварительным ее удале¬нием. По мнению авторов, предпочтительным является второй, поскольку он обеспечивает большую равномер¬ность распределения раствора. В этом способе перед подачей раствора соли водяную подушку сбрасывают, оставляя над катионитом слой воды 150—200 мм. Затем освободившееся пространство заполняют раствором соли, после чего открывают задвижку 5 и раствор соли про¬пускают через слой катионита. При этом одновременно свежий раствор продолжают подавать в фильтр. Когда весь объем раствора соли будет использован, уровень его в фильтре над слоем катионита снижают до 100— 150 мм, закрывают задвижку 6, открывают 7, заполняют водяную подушку водой и начинают отмывку катионита от продуктов регенерации. Описанный порядок регене¬рации требует несколько большего времени.
При эксплуатации катионитной установки необходи¬мо вести контроль и учет следующих технико-экономи¬ческих показателей работы катионитных фильтров: жест¬кости исходной и умягченной воды, продолжительности включения и остановки фильтра на регенерацию, его производительности или количества умягченной воды, полученной за фильтроцикл, расхода соли. Эти данные необходимы, чтобы в конечном итоге определять и кон¬тролировать величину обменной емкости катионита и удельный расход соли, определяющих экономичность ра¬боты установки и ее техническое совершенство.
5.3. Схема коррекционной обработки воды реагентом ПАФ -13А взамен ее умягчения на натрий-катионитовых фильтрах.
Применение коррекционной обработки исходной воды реагентом ПАФ - 13А взамен ее умягчения на Na-катионитовых фильтрах основано на способности некоторых химических веществ замедлять или полностью предотвращать кристаллизацию труднорастворимых соединений, образующих накипи на теплообменных поверхностях.
Реагент ПАФ-13А, представляет собой слабопахнущий от светлооранжевого до коричневого цвета водный раствор натровых солен олигомера полиэтиленполиаминометиленфосфоновых кислот с примесями хлористого натрия, формальдегида, кислых натровых солей фосфористой и фосфорной кислот. Содержание активного вещества с общей структурно формулой:
составляет в техническом продукте примерно 25-35%. Реагент относится к классу нетоксичных соединений и его ПДК в воде водных объектов хозяйственно-питьевых водоемов составляет 5 мг/л.
Принцип действия реагента заключается в блокировании активных центров кристаллизации труднорастворимых соединений (карбоната кальция, гидроокиси магния и сульфата кальция), что и предотвращает образование и рост отложений.
Этот эффект наблюдается при очень низких концентрациях реагента (2 - 5 мг/л) и практически не усиливается при повышении концентрации свыше 5 мг/л. Эффективность действия ПАФ-13А в значительной степени зависит от состава воды, ее жесткости, щелочности, величины рН и температуры.
Возможность применения реагента ограничена температурой подогрева 120°С и жесткостью - 8 мг-экв/л. При превышении указанных показателей помимо коррекционной обработки необходимо проводить умягчение части воды (10-30 %).
5.3.1. Пуск в эксплуатацию установки коррекционной обработки.
Установка, схема которой приведена на рис. 5.3., включает: бак рабочего (~1%-го) раствора реагента, оснащенного уровнемером; два насоса-дозатора типа ДП40/25 К14А, один из которых рабочий, а второй - резервный, снабженных запорной арматурой и манометрами: устройство регулирования подачи рабочего раствора (АРДН) в зависимости от расхода исходной воды, который измеряется дифмонометром "Сапфир".
Подача реагента осуществляется в трубопровод подпиточный (осветленной воды) перед водоводяным подогревателем второй ступени.
Исходная вода поступает на сетевые фильтры, из которых СФЗ и СФ4 работают как первая ступень Nа-катионирования для подготовки подпиточной воды паровых котлов, а СФ1 и СФ2 как механические фильтры для удаления из воды механических примесей и продуктов коррозии перед ее обработкой реагентом ПАФ-13А. После осветления в воду перед ВВП2 с помощью насоса-дозатора подается раствор ПАФ-13А. Обработанная вода после ВВП2 и ВВПЗ поступает в деаэратор сетевой воды откуда в качестве подпиточной направляется в баки-аккумуляторы сетевой воды теплосети.
Рабочий раствор готовится из условия обеспечения суточного запаса при максимальном расходе подпиточной воды.
Необходимое количество реагента ПАФ-13А определяется из соотношения:
где D ПАФ - доза реагента в обрабатываемой воде, равная 4г/м3;
Q П. В. MAX - максимальный расход подпиточной воды, т/ч.
При Q П. В. MAX =100 т/ч. получим m = 9,6 кг/сутки или, учитывая, что плотность ПАФ-13А равна 1,35 г/см3, получим 7л реагента на бак. При этом подача насоса-дозатора составит П =700/24 ≈ 29 л/час, где 700- рабочий объем бака от нижнего до верхнего уровня.
Для приготовления рабочего раствора открывают задвижку Б2, так чтобы обеспечить сильную струю воды для перемешивания реагента в баке. После заполнения 50-60 % объема бака в него вливают необходимое количество ПАФ-13А, т. е. ~ 7 литров при полном срабатывании бака, и соответствующую часть при частичном израсходовании рабочего раствора. После заполнения бака до верхнего уровня по уровнемеру закрывают задвижку Б2.
Подготовка к пуску насосов-дозаров.
Устанавливают лимб на насосе-дозаторе соответственно рассчитанной подаче
где Пм - максимальная подача насоса-дозатора, равная 40 л/ч.
Это соответствует 12 делениям лимба (при общем числе делений 16). Проверяют открытие вентилей Н1, НЗ, Н5 и Н7 на линии подачи реагента; включают кнопку пускателя насоса и производят запуск нажатием кнопки "сброс" на АРДН. При отсутствии запуска повторно нажимают кнопку "сброс" на АРДН и запуск повторяется; примерно через 10 секунд на АРДН загорается сигнал "подача" и включается световая индикация расхода. О нормальной работе насоса свидетельствует подрагивание стрелки на манометре, и снижение уровня в баке в процессе работы, а также высвечивание на табло АРДН расхода воды.
При нарушениях в работе насоса (стрелка не подрагивает, уровень в баке не снижается), связанных с возможным "залипанием" шариков в обратных клапанах, необходимо постучать по клапанам на всасывающей и (или) нагнетательной линиях молотком до восстановления подачи. При невозможности обеспечить нормальную работу насоса обращаться к дежурному слесарю.
Эксплуатация насосов-дозаторов и текущий контроль над их работой (состояние уплотнений, уровень масла в редукторе и др.) осуществляется в строгом соответствии с паспортом насосов-дозаторов.
Дальнейшее регулирование работы насоса-дозатора осуществляется автоматически путем изменения частоты хода плунжера (в пределах от 100 до 42%) или за счет периодического включения-отключения насоса (в пределах регулирования от 0 до 42%).
При нарушениях в работе насоса на АРДН загорается лампочка "авария" и табло на АРДН высвечивает вместо показаний расхода определенные числа:
300 - недопустимая перегрузка на валу двигателя;
400 - недопустимая нагрузка на валу двигателя;
500 - перенос фаз нагрузки;
600 - завышенное напряжение сети;
700 - заниженное напряжение сети;
900 - защита от прямого пуска.
Появление неисправностей фиксируется в рабочем журнале, где записывается код (число) неисправности. Производится попытка повторного запуска нажатием кнопки "сброс". При повторной индикации неисправности рабочий насос отключается нажатием кнопки пускателя, и в работу до устранения неисправности включается резервный насос. О наличии неисправности сообщается старшему по смене и дежурному электрику.
Эксплуатация сетевых фильтров.
Сетевой фильтр СФЗ работает в обычном режиме как первая ступень Nа-катионирования подпиточной воды паровых котлов. Сетевой фильтр СФ1 работает в режиме механического фильтра. Периодически, один раз в сутки, осуществляется взрыхляющая промывка СФ1. Продолжительность промывки составляет ~ 45-50 мин. или до осветления воды. Сетевой фильтр СФ2 является резервным и включается в работу на периоды взрыхления СФ1, а также в период повышения водоразбора или при прохождении зимнего максимума температур.
Химический контроль водного режима теплосети.
В процессе эксплуатации установки коррекционной обработки подпиточной воды производится химический контроль над состоянием водно-химического режима.
Контроль осуществляется путем периодического отбора проб подпиточной и сетевой воды и их анализа на содержание солей жесткости и фосфонатов.
Эффективность коррекционной обработки определяется по результатам анализа параллельных, проб воды, отобранных перед ВВП2 и после ВВПЗ, а также перед экономайзером и после сетевого подогревателя. В условиях нормального водно-химического режима разность замеренных концентраций кальция (или щелочности) между пробами П2 и П1 не должна превышать 0.2 мг- экв/л. т.е
Тоже самое условие должно соблюдаться и для разности концентраций в пробах, отобранных после сетевого подогревателя и перед экономайзером.
При увеличении разности концентраций в анализируемых пробах более 0.2мг-экв/л, наблюдающееся на протяжении суток, в работу включается Na-катионитовыq фильтр СФ2 в соответствии с режимной картой. Периодичность отбора и анализа проб - примерно один раз в три-четыре часа, но не реже одного раза в смену. Один раз в сутки отбираются и анализируются пробы воды в прямой и обратной сетевой воде, а также в подпиточной воде на содержание фосфонатов (концентрация ПАФ-13А). Анализ на фосфонаты определяется в центральной химлаборатории теплосети по специально разработанной методике.
Вывод установки из эксплуатации на период ремонтных работ.
За сутки до вывода котельной на ремонтные или профилактические работы в работу взамен механического фильтра СФЗ включается резервный Nа-катионитовый фильтр СФ2 с целью замены подпиточной и сетевой воды на умягченную.
Такая замена позволяет более эффективно использовать антикоррозионные свойства реагента ПАФ-13А в стояночный период.
После отключения насосов АРДН и дифманометра установка обесточивается (отключение рубильников производится электриком); перекрываются вентили Н1-Н7 и производится слив оставшегося раствора из бака рабочего раствора; после опорожнения бак ополаскивается водой при открытом сливном вентиле.
В период ремонтных работ производится ревизия арматуры и сальниковых уплотнений на насосах. |
| | | Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:45 | Сообщение №3 |
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
| 5.4. Известково-катионитовые установки.
5.4.1. Схемы установок.
Установки, работающие по схеме известкование - фильтрование - натрий-катионирование, являются наи¬более универсальными. Они снижают щелочность исход¬ной воды до 0,7 - 1,0 мг-экв/кг, жесткость -до 10 - 20 мкг-экв/кг, уменьшают сухой остаток воды до значе¬ний, указанных в § 6-4, позволяют обрабатывать воду почти любого качества, обеспечивают надежную работу аппаратуры. Основным недостатком этих установок яв¬ляется громоздкость известковой части - осветлителя, сатуратора. Однако преимущества в ряде случаев пол¬ностью компенсируют указанный недостаток, особенно если возможно разместить осветлители и сатураторы вне здания.
В разном исполнении известково-катионитиые уста¬новки представлены на рис.5-4. Обрабатываемая вода поступает в воздухоотделитель 13 (варианты а, в) и далее в осветлитель 1, куда насосом-дозатором 7 подается известковое молоко, забираемое из гидравлической ме¬шалки 5. Известкованная вода поступает в промежуточ¬ный бак 9 (варианты а, 6) и далее насосами 8 подается на фильтры: осветлительные 2, натрий-катионитные пер¬вой 3 и второй 4 ступеней. В варианте б дозируется из¬вестковый раствор, приготовляемый в сатураторе 10. Насос 6 служит для размешивания известкового молока в мешалке 5. В схеме 11-5,б обрабатываемая вода по¬ступает в водораспределитель 12 и далее в подогрева¬тель 11.
Вариант а без сатуратора обычно используется для установок с производительностью более 100 м3/ч. При производительности до 100 м3/ч более целесообразен ва¬риант б с сатуратором, при котором удовлетворительно решается задача дозировки известкового раствора. Для небольших установок может быть рекомендован вариант в с осветлителем напорного типа. Достоинство этого ва¬рианта состоит в отсутствии разрыва струи и устранении тем самым второй группы насосов. Во всех вариантах должно быть обращено внимание на достаточно полное удаление воздуха из воды, поступающей в осветлитель.
Известково-катионитные установки обычно применя¬ются в условиях, когда исходная вода обладает высокой мутностью, содержание взвешенных веществ более 200 мг/кг, когда эта вода загрязнена органическими и минеральными коллоидами, вызывающими необходи¬мость ведения коагуляции более 3—4 мес. в году. Важное значение имеют при выборе схемы доступность и низкая стоимость извести, как, например, на металлур¬гических заводах, а также высокая жесткость (>6 мг-экв/кг) и сухой остаток (≥1 000 мг/кг) обраба¬тываемой воды.
Обработка минерализованных вод по чисто натрий-катионитным схемам на практике вызывает некоторые затруднения. Прежде всего, это сокращает длительность фильтроцикла, вызывает частые регенерации и повышен¬ный удельный расход соли. Если источник водоснабже¬ния представляет собой изолированный водоем, напри¬мер пруд, то это приводит к сравнительно быстрому его засолению за счет сброса в него же регенерационных вод. Введение известкования в этом случае уменьшает сброс сточных вод, так как продувочные воды осветлите¬лей и осветлительных фильтров могут быть утилизиро¬ваны, а расход воды на собственные нужды и соли на регенерацию сокращается, что является существенным в рассматриваемых условиях. Натрий-катионированная минерализованная вода обладает повышенной агрессив¬ностью, известково-катионированная вода, обладающая рН>8,5, заметно менее агрессивна.
Здесь уместно отметить важность учета интенсивной коррозии трубопроводов, по которым транспортируется химически обработанная вода, при выборе схемы ее обработки. На современных предприятиях металлурги¬ческой, химической, бумажной и текстильной промыш¬ленности общая протяженность этих трубопроводов не¬редко достигает 20—30 км. Поэтому защита их от корро¬зии является весьма необходимой, так как ремонт и восстановление их требуют больших средств. Помимо кор¬розионных повреждений водопроводов, загрязнение воды железом при этом представляет собой вторую, не менее серьезную проблему.
Как показывает опыт, содержание железа в известково-катионированной воде возрастает за счет коррозии на 1,0— 1,5 мг/кг на каждые 700—1 000 м.
Поэтому перед подачей химически обработанной воды в сеть ее необходимо деаэрировать в деаэраторах ваку¬умного типа, устанавливаемых на водоподготовительных установках.
5.4.2. Наладка и пуск в эксплуатацию.
Пуск известковой предочистки начинается с гидравлического испытания осветлителя и сатуратора, гидравлических мешалок и баков. Перед пуском осветлителя и сатуратора необходимо тщательно проверить внутрен¬нее устройство этих аппаратов. Следует помнить, что имеющийся чертеж может вовсе не отражать фактиче¬ского расположения внутренних деталей, которые могут быть установлены со значительным отступлением от про¬екта. Поэтому действительное положение всех пробоотборных трубок, шламонакопителя, шламоприемных окон и других деталей должно быть точно зафиксировано пе¬ред заполнением и пуском сатуратора и осветлителя. В частности, должна быть проверена герметичность кла¬пана сатуратора, разделяющего его камеры, путем нали¬ва воды в верхнюю камеру.
Проверяется также готовность всего известкового хо¬зяйства и оборудования и приготовляется известковое молоко в необходимом количестве. Если установлен са¬туратор, то производится его зарядка известью. Для этого в каждую камеру сатуратора подается известковое молоко в количестве
где Q - производительность установки, м3/ч;
R из - доза извести, мг-экв/кг;
Сим - концентрация известкового молока, г-экв/кг;
Тиз - время работы сатуратора между перезарядка¬ми, принимаемое 12 ч.
В последующем такое же количество извести вносит¬ся в верхнюю камеру сатуратора при его перезарядках. Устанавливается необходимая расчетная доза известко¬вого молока или раствора из сатуратора. В последнем случае перегородка на водораспределителе устанавли¬вается на количество делений, определяемое равенством
где Киз - концентрация Са(ОН)2 в известковом раство¬ре, мг-зкв/кг.
Пуск начинается с подачи в осветлитель вначале воды, а затем и реагентов. До установления постоянной температуры подогрева воды и дозы реагентов обраба¬тываемая вода сбрасывается из осветлителя в дренаж. По достижении стационарного режима дренаж закры¬вается и производится заполнение осветлителя с произ¬водительностью, равной примерно 50—60% номиналь¬ной. При заполнении осветлителя следует заполнять и шламоуплотнитель, чтобы исключить возможность его сдвига или отрыва, обусловленного его плавучестью. В процессе заполнения контролируют качество воды из первого пробоотборника, устанавливаемого в конусе осветлителя. Как показывает опыт, качество воды в этой точке, отбираемой через 5—10 мин после смешивании воды с реагентом, мало изменяется по мере движения ее к выходу из осветлителя. Поэтому проба воды из рас¬сматриваемой точки позволяет быстро найти нужную дозу реагента и отрегулировать режим известкования. По заполнении осветлителя и получении воды нужного качества ее направляют в бак 9, заполняют его, вклю¬чают насосы 8 и подают известкованную воду на осветлительные фильтры. Они включаются последовательно один за другим. Заполненный и работающий фильтр пе¬реключают в дренаж до момента включения всех осветлительных фильтров. После этого приступают к пуску катионитных фильтров первой и затем второй ступеней. Они пускаются также последовательно и вначале ра¬ботают в канализацию. Осветлительные фильтры в этот период переключаются на работу в сеть, если качество осветления удовлетворительное. После заполнения и включения всех катионитных фильтров умягченная вода направляется в баки и в сеть. Прежде чем подать ее потребителю, баки и трубопроводы должны быть доста¬точно хорошо промыты. Трубопроводы большой про¬тяженности целесообразно промывать водовоздушной смесью.
Осветлитель должен выдавать осветленную воду, с концентрацией взвешенных веществ нормально не бо¬лее 15 мг/кг, с карбонатной щелочностью ≤0,7 и гидратной ≤0,3 мг-экв/кг. Иногда вода в осветлителе взмучи¬вается, концентрация взвешенных веществ возрастает до 60 — 80 мг/кг и более. Обычно это вызывается местны¬ми потоками, возникающими в осветлителе по разным причинам. Одна из них состоит в колебании температу¬ры подогрева воды, что вызывает местные скоростные восходящие потоки. Значительное улучшение работы осветлителей достигается устройством верхних (500— 700 мм под уровнем воды в осветлителе) дроссельных решеток со скоростью воды в отверстиях 0,3—0,35 м/сек при номинальной производительности. Они выравнивают скорости подъема воды по сечению аппарата. Второй причиной может быть поступление в осветлитель вместе с водой и воздуха. Воздухоотделители могут выполнять свое назначение, если содержание воздуха в воде не¬значительно. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы не происходило затягивания воздуха в поток воды, по-ступающей в воздухоотделитель. На одной из установок резкие изменения гидравлической нагрузки также нередко служат причиной периодического взмучивания во¬ды в осветлителе. Снижение нагрузки вызывает оседа¬ние взвешенного осадка, т. е. понижение его уровня и высоты; последующий резкий подъем нагрузки может привести к «пробою» слоя взвешенного осадка, в кото¬ром в этом случае возникают своеобразные каналы, че¬рез которые и устремляются скоростные потоки воды. Подобные или аналогичные процессы кратковременно, но они нарушают установившийся режим работы и вызывают взмучивание. Полностью избежать колебания производительности осветлителя нельзя, однако желательно, чтобы это происходило плавно с интенсивностью примерно ±5% в мин, что следует учитывать при построении схемы автоматического регулирования произ¬водительности установки. Когда взмучивание воды в осветлителе уже произош¬ло, целесообразно снизить его нагрузку до 50 -70% и поработать некоторое время на таком режиме. Если это¬го недостаточно, следует осветлитель остановить на 15 - 20 мин. Одновременно следует получить путем анализа проб, отобранных из разных точек по высоте осветлите¬ля, необходимую информацию относительно причины вызвавшей взмучивание, положения уровня слоя взве¬шенного осадка, концентрации взвешенных веществ кар¬бонатной и гидратной щелочности, концентрации Са и Мg. В качестве быстрой меры необходимо увеличить продувку шламоуплотнителя, чтобы воспрепятствовать подъему шлама на более высокие горизонты. Следует также увеличить до максимума отбор осветленной воды из шламоуплотнителя. Одновременно нужно исключить возмущающие причины. Если удастся этими мерами за¬держать подъем шлама, дальнейшая нормализация режима работы осветлителя не составит труда.
5.5. Водород-натрий-катионитовые установки.
5.5.1. Схемы установок.
Водород-натрий-катионитные установки применяются в тех случаях, когда необходимо снизить щелочность и солесодержание воды. Разработаны и используются на практике три схемы водород-натрий-катионитных уста¬новок: параллельная, последовательная и совместная (рис.5-5). Все они позволяют снизить щелочность исходной воды, хотя и в неодинаковой степени. В схеме параллельного водород-натрий-катионирования обраба¬тываемая вода, пройдя осветлительные фильтры 1, на-правляется двумя параллельными потоками на водород¬ные 2 и натриевые 3 катионитные фильтры. Кислый и щелочной потоки умягченной воды смешиваются в сме¬сительном устройстве и направляются в дегазатор 4 для удаления образовавшейся при этом СО2. В дегазаторе вода разбрызгивается и стекает по специальной насад¬ке, состоящей большей частью из колец Рашига. Навстречу струям или движущейся пленке воды идет поток воздуха, подаваемый вентилятором 5. Остаточная концентрация С02 в во¬де после дегазатора не должна превышать 3—4 мг/кг. На производствах, имеющих в своем составе кислород¬ные установки, целесообразно взамен воздуха исполь¬зовать азот, выбрасываемый в атмосферу. В этом слу¬чае следует ожидать более глубокого удаления С02 и частичного (до 1—2 мг/кг) обескислороживания воды. И то и другое весьма существенно для снижения загряз¬нения водород-натрий-катионированной воды железом.
Опыт показывает, что по пути в дегазатор концентра¬ция железа в воде возрастает на 150 — 300 мкг/кг. По этому необходимо всемерно добиваться минимальной остаточной концентрации СО2, которую потом следует связывать аммиаком, если ввод его в пароконденсатный цикл теплосиловой установки не противопоказан по ка¬ким-либо соображениям.
Параллельная схема обычно применяется для слабо минерализованных вод (Жк: Ав>0,5); она позволяет получить умягченную воду со щелочностью 0,3—0,5 мг-экв/кг. Для сильно минерализованных вод (Sи.в.≥1 000 мг/кг, Жк:Ан<0,5) используется схема последовательного водород-натрий-катионирования (рис. 5-5,б). В ней после осветлительных фильтров 1 вода поступает на водород-катионитные фильтры 2, по выходе из которых смешивается в точке А с исходной для нейтрализации кислот. Нейтрализованная смесь с заданной щелочностью поступает в дегазатор и далее подается на натрий-катионитные фильтры 3, где и про¬исходит окончательное умягчением.
Технологическое отличие этой схемы от предыдущей состоит в следующем: при фильтровании воды через слой катионита концентрация противоиона, как известно, на¬растает в направлении сверху вниз. Если обрабатывают¬ся минерализованные воды, то концентрация противоионов в нижней части слоя будет значительной, что препятствует глубокому умягчению воды. Поэтому умягчение минерализованных вод в схеме параллельного водород-натрий-катионирования приводит к высокой остаточной жесткости. В последовательной же схеме окончательное умягчение происходит в натрий-катионитных фильтрах, в которых концентрация противоионов меньше, чем в исходной воде на величину
При совместном водород-натрий-катионировании один и тот же фильтр регенерируют вначале раствором кислоты, а затем — соли. В результате фильтр оказыва¬ется заряженным одновременно обменными ионами Н+ и Nа+. При фильтровании через такой слой обрабатывае¬мой воды будут протекать два процесса — водород и натрий-катионирование.
5.5.2. Наладка и пуск в эксплуатацию.
Водород-натрий-катионитные установки оснащаются кислотным хозяйством. Вся аппаратура и трубопроводы, контактирующие с раствором кислоты или кислой водой, должны иметь соответствующие защитные покрытия. Операции с кислотой или кислыми растворами требуют предосторожности, внимания и надежно действующей арматуры и оборудования. Все это вносит некоторые осложнения в эксплуатацию этих схем. Они, естественно, должны использоваться в тех случаях, когда натрий- и аммоний-натрий-катионирование не могут быть приме¬нены, а использование известково-катионитных устано¬вок экономически менее выгодно.
При эксплуатации водород-катионитных водоочисток возникает проблема нейтрализации кислых сточных вод. Она может быть решена двумя путями. Один из них заключается в уменьшении дозы кислоты на регенерацию вплоть до теоретического предела 1 г-экв/г-экв {49 г/г-экв). Такой способ предложен и практикуется под названием водород-катионирования «с голодной ре¬генерацией». Он подробно рассмотрен в гл. 6. В этом способе отмывочные воды фильтров обычно имеют не¬которую щелочность, и надобность в нейтрализации от¬падает. Однако этот способ не универсален, он пригоден для обработки не всех природных вод. Межрегенерационный период водородных фильтров, работающих на щелочном режиме (т. е. выдающих щелочную, а не кис¬лую воду), при обработке некоторых природных вод за¬метно сокращается. Тем не менее для условий промыш¬ленных котельных водород-катионирование «с голодной регенерацией» является более приемлемой схемой, если качество исходной воды не препятствует его приме¬нению.
Второй способ, позволяющий полностью устранить сброс кислых стоков, называется ступенчато-противоточным. Для своего осуществления он требует двух фильт¬ров, работающих в паре (спаренные фильтры, блоки из двух фильтров), как представлено на рис.5-6а. Ва¬риант а может быть осуществлен с применением обыч¬ных катионитных фильтров. Оба фильтра одновременно останавливаются на регенерацию и включаются в рабо¬ту. Раствор кислоты подается вначале на фильтр 2, а затем на 1. В таком же порядке ведется и отмывка от продуктов регенерации. Количество кислоты на регене¬рацию двух фильтров принимается такое, чтобы фильтр 2 был отрегулирован полностью и хорошо, а 1 — не-достаточной дозой, при которой исключается появление кислых отмывочных вод. В результате фильтр 1 будет работать в щелочном режиме, а окончательная обработ¬ка воды до заданных показателей ее качества будет происходить в фильтре 2. В вариантах б, в и г необходимы противоточные фильтры (б — 2, в — 1, г—1 и 2). Эти варианты раз¬личаются между собой разным направлением потоков кислоты (пунктир) и обрабатываемой воды. Оба фильт¬ра можно совместить в одном, который будет называть¬ся В этом случае ступенчато-противоточным.
Лекция № 6
Химический контроль в период наладки и пуска промышленных котельных.
6.1. Задачи и объем химического контроля.
Химический контроль качества воды и пара в промышленных котельных основным своим назначением имеет обеспечение безаварийной и экономичной эксплу¬атации всех аппаратов и элементов тепловой схемы энергетической установки. Эта задача решается, с од¬ной стороны, путем организации экспресс-контроля за всеми стадиями водоподготовки и за водно-химическим режимом котлов и теплообменных аппаратов, с дру¬гой стороны, путем углубленного периодического кон¬троля за всеми типами вод от исходной до конденсата пара с целью фиксации фактического режима энерго¬установки в целом. Круглосуточный химический эксп¬ресс-контроль служит дополнением к показаниям со¬ответствующих приборов; он должен быть основан на выполнении по возможности простых, приближенных определений. Объем необходимого химического контро¬ля во многом зависит от особенностей технологической схемы, степени ее оснащенности приборами и автома¬тизации процессов.
Важной задачей организации водно-химического ре¬жима промышленных котельных является создание та¬ких условий, которые позволили бы обходиться в ве¬чернюю и ночную смены без специальных лаборантов-аппаратчиков. Углубленный периодический контроль должен давать четкое количественное представление о составе исходной воды и динамике изменений этого состава в годовом разрезе.
Данные анализов помогают установить основные по¬казатели работы водоподготовительной установки — удельный расход реагентов, их дозу и качество, ем¬кость поглощения катионитов, грязеемкость фильтрую¬щих материалов, глубину освобождения воды от от¬дельных загрязнителей и т. д. По данным анализов ве¬дутся также процессы фосфатирования, нитратирования и аминирования воды.
Результаты анализов должны давать возможность правильных расчетов таких показателей, как размер продувки котлов, влажность пара, расход воды на соб¬ственные нужды водоочистки, размер возврата кон¬денсата в питательную систему котлов, эффективность работы обескислороживающей установки и вентилирую¬щей способности всех теплообменных аппаратов. Дан¬ные анализов должны давать возможность правильно оценить качество пара, выдаваемого котлами, и качест¬во конденсата, возвращаемого из каждого теплообменного аппарата в питательную систему котлов.
Результаты анализов по содержанию продуктов кор¬розии служат основанием для установления интенсив¬ности протекания соответствующих процессов разруше¬ния металла в пароводяном тракте энергоустановки.
Объем необходимого контроля в каждой конкретной котельной определяется конструктивными особенностя¬ми котлов, особенностями общей тепловой схемы и при¬нятым способом водоподготовки. Примерный объем хи¬мического контроля за энергетическими установками трех типов приведен в табл. 12-1. Кроме анализов воды и пара, в практике эксплуатации энергоустановок воз¬никает нередко необходимость выполнения анализа раз¬личного рода осадков для установления причин их обра-зования. Такие определения так же, как и полный ана¬лиз воды, непосредственно в промышленных котельных обычно не выполняются. Эти работы осуществляются нейтральной заводской лабораторией предприятия или для этой цели используются водные лаборатории спе¬циальных институтов, организаций и химических служб энергосистем.
6.2 Методология организации аналитических работ.
Совершенствование химического контроля в промыш¬ленных котельных сопровождается переходом от аналитических определений к электрометрическим и фото¬метрическим; заменой сложных и длительных операций более быстрыми, простыми, хотя иногда и менее точными; вытеснением весовых методов ионитными и колориметрическими.
Определениями, общими для всех энергообъектов, яв¬ляются: определение малых жесткостей растворенного в воде кислорода, малых солесодержаний, солесодержания котловой воды. Для объектов, ведущих фосфатирование, к этому списку следует добавить определение фосфатов. Для котлов, работающих с высокими тепловыми напряжениями, важным становится определение малых количеств железа. Остальные определения либо не представляют особой важности, либо имеют ограниченное значение, являясь важным лишь для отдельных котельных, например, определения содержания нитратов, нитритов, аммиака, меди, масел, окисляемости и т.д.
Важными показателями любого метода анализа являются его точность и чувствительность. Под точностью метода понимается возможный процент ошибки в анализе от абсолютного значения определяемой величины. Чувствительностью метода называется то наименьшее количество искомого вещества, которое может быть определено с помощью этого метода.Не для всех аналитических определений, используемых для контроля водно-химического режима котельных, важными являются одновременно максимальная точность и чувствительность. Точность определения является важной при, полном анализе исходной воды, воды из различных стадий водоподготовки, водорастворимых и водонерастворимых отложений и т. д. Для этой группы определений жела¬тельны методы с возможной ошибкой не выше +2% от искомой величины. Чувствительность метода для дан¬ных определений большого значения не имеет. Наоборот, при анализах, имеющих своей задачей определение ма¬лых остаточных концентраций веществ, т. е. жесткости катионированной воды и конденсата, содержания рас¬творенного кислорода после процесса деаэрации, солесодержания пара и конденсата, содержания железа и меди в питательной воде, решающее значение имеет чувстви¬тельность метода. Точность определения +10% от иско¬мой величины является здесь, как правило, вполне достаточной. Например, для исходной воды при опре¬делении ее жесткости метод, допускающий ошибку ±10%, непригоден. Действительно, при подобном размере ошибки и фактической величине жесткости 5 мг-экв/кг вероятны анализы с фиксацией ложных ее значений в пределах от 4,5 до 5,5 мг-экв/кг. Чувствитель¬ность метода, равная 0,1 или 100 мкг-экв/кг, в данном случае вполне достаточна.
При определении жесткости конденсата точность метода ±10% является вполне достаточной, так как она дает возможность жесткость 5 мкг-экв/кг определить с ошибкой не более 0,5 мкг-экв/кг. Что касается чувстви¬тельности метода, то она должна быть минимум в 100 раз выше, чем таковая для определения жесткости сырой воды. Ранее было уже указано, что наиболее важными в экспресс-контроле водно-химического режима котель¬ных являются определения весьма малых количеств ве-ществ. В этих определениях предпочтение следует отда¬вать методам и аналитическим приемам, которые при относительно небольшой точности обеспечивали бы ма¬ксимальную чувствительность. Подобной особенностью обладают, в частности, колориметрические методы при большой высоте слоя колориметрируемой жидкости и электрометрические методы.
Точность метода во многом зависит от чистоты исходных веществ для установки титров и приготовления стандартных растворов. Поскольку для определения не¬значительных концентраций веществ точность метода значения не имеет, не следует чрезмерно усложнять про¬цедуру приготовления титрованных и стандартных растворов. В экспресс-лабораториях желательно иметь рас-творы без поправочных коэффициентов. Для указанной цели при приготовлении рабочих растворов следует брать примерные, заведомо большие количества исходных веществ, а затем, после проверки титра полученного рас¬твора, производить его разбавление расчетным количе¬ством конденсата, без повторного уточнения полученного титра. Здесь вполне допустимо использование фиксаналов, нестрого калиброванной посуды и применение исход¬ных веществ квалификации «чистые». Например, в каче¬стве исходных веществ для приготовления стандартных растворов солей меди и железа возможно применение обычных медной и стальной проволок, освобожденных с поверхности от окислов. Наряду с этим особое внимание должно быть обра¬щено на проведение всех возможных аналитических приемов, обеспечивающих достижение максимальной чувствительности метода. Здесь, прежде всего, следует обращать внимание на применение для разбавления проб и приготовления всех растворов конденсата с «ну¬левым» содержанием определяемой примеси. Весьма важна также проверка на отсутствие этой примеси всех реактивов, используемых при проведении аналитического определения. Наибольшую опасность здесь представляют вспомогательные реактивы, применяемые в виде раство¬ров с высокой концентрацией (например, кислота, используемая для растворения соединений железа и меди при отборе соответствующих проб воды).
Некоторой гарантией против ошибок является обяза¬тельное параллельное проведение анализа «холостой» пробы с «нулевым» содержанием анализируемого ингре¬диента. Специальные предосторожности необходимы для предупреждения возможности загрязнения проб в про¬цессе отбора, транспортирования и хранения как из окру¬жающего воздуха, так и за счет растворения стенок пробоотборных трасс, холодильников и посуды.
В лабораториях крупных котельных для каждого определения желательно иметь «на ходу» два метода: более оперативный, хотя и менее точный, и контроль¬ный— более чувствительный, хотя и более длительный. Контрольные методы следует применять как для выбо¬рочной проверки правильности экспресс-определений, так и во всех случаях, когда необходимо принять по резуль¬татам анализа то или иное ответственное решение. Каж¬дое контрольное определение проводится в двух параллельных пробах, и только при достаточной хорошей их сходимости результат его признается представительным. Для проверки правильности определений могут приме¬няться эталонные растворы, приготовленные из стан¬дартных образцов или химически чистых реактивов. Хорошей проверкой является приготовление эталонных рас¬творов из воды с высокой концентрацией данного ингре¬диента путем ее разбавления конденсатом. Для подоб¬ных проверочных анализов в каждой котельной обяза-тельно нужно найти конденсат самого лучшего качества. Таким конденсатом в котельной обычно является кон¬денсат перегретого пара, отобранный через короткую трассу из нержавеющей стали. Если в котельной не удается получить пар необходимого качества (показания по шкале солемера ЛИС-56 ниже 50, что соответствует солесодержанию порядка 0,2 мг/кг), то в лаборатории должно быть организовано получение обессоленной воды.
В ходе работ лаборатории весьма важно системати¬чески производить проверку степени представительности данных аналитического контроля. Для этого, наряду с проверкой титров используются производство парал¬лельных определений и применение эталонных раство¬ров, а также ряд косвенных приемов, например, опреде¬ление степени постоянства (в среднемесячном разрезе) кратности испарения воды по отдельным ингредиентам, не удаляющимся избирательно из цикла в котлах и си¬стемах оборотного водоснабжения, или степени постоян¬ства кратности упаривания воды в котлах со ступенча¬тым испарением (по тем ингредиентам, которые не мо¬гут выпадать в осадок или избирательно удаляться с па¬ром). Могут быть использованы также соответствие дан¬ных химконтроля питательной воды расчетным показате¬лям материального баланса; соответствие показателей контроля за содержанием реагентов, введенных в котлы (нитратов, фосфатов), данным их расхода по весовому учету; совпадение результатов текущих анализов с кон¬трольными, проведенными после предварительного упа¬ривания пробы (например, при определении железа, меди, хлоридов). При проведении контрольного опреде¬ления одного из перечисленных ингредиентов следует выполнить серию анализов после 2, 5 и 10-кратного упа¬риваний пробы и остановиться в дальнейшем на мини-мальной кратности упаривания, дающей хорошую сходи¬мость со следующей в ряду определений. Так, например, если получена достаточно хорошая сходимость результа¬тов (±10%) после 5- и 10- кратного упаривания, в дальнейшем анализы следует проводить после 5-кратного предварительного упаривания.
К числу методов, пригодных для косвенного опреде¬ления правильности химического контроля, можно так¬же отнести проверку степени совпадения процента добавки химически очищенной воды в питательную си¬стему котлов по данным инструментального учета и рассчитанного по балансу отдельных химических ингредиентов (сухому остатку, хлоридам, щелочности и т. д.); степени совпадения расчетного размера продувки котлов по отдельным показателям качества питательной и кот¬ловой воды. Представительность средних данных за месяц может быть проверена анализом изменения како¬го-либо показателя качества воды по тракту водоподготовки, например, солесодержание перегретого пара в среднемесячном разрезе не может быть выше, чем в насыщенном при отсутствии поверхностного пароохла¬дителя, солесодержание осветленной или питательной воды не может быть выше солесодержания добавочной воды (при отсутствии рециркуляции котловой воды) т. д.
Лекция № 7
Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ сооружений и оборудования химводоподготовки.
7.1. Работы, связанные с отбором проб на анализ.
1. При регенерации фильтров следить за тем, чтобы регенерационные растворы не попадали на открытые участки тела во избежание раздражения кожи.
2. При отборе проб котловой воды необходимо встать сбоку от струи воды перед отбором проб сначала открыть вентиль охлаждающей воды и затем вентиль отбора пробы.
3. При работе с химреактивами в лаборатории соблюдать следующее:
а) при вскрытии бутылей с соляной кислотой или аммиаком необходимо горлышко бутыли направить в противоположную сторону от себя.
б) при переносе растворов щелочи или кислоты запрещается поднимать бутыли на плечо. При переноске больших количеств растворов переноску производить двум лицам в специально оборудованных корзинах.
в) при переливании растворов необходимо пользоваться сифоном с грушей или большой воронкой,
г) засасывать щелочи, кислоты ртом через пипетку без применения предохранительной трубки с расширителем воспрещается,
д) при разведении кислот в воде необходимо наливать кислоту небольшими порциями в воду, а не наоборот, при этом постоянно перемешивать смесь,
е) пролитые на пол, стол кислоты и щелочи смывают большим количеством воды, затем нейтрализуют кислоты(посыпая мелом или содой до прекращения вскипания, а использованный материал (воду) убирают, сметают и вновь поливают водой.
4. При ожогах:
а) в случае загорания одежды на работнике необходимо немедленно накрыть его плотным материалом или облить водой,
б) термические ожоги по своей тяжести могут быть четырех степеней. Наиболее тяжелой формой ожога являются ожоги третьей и четвертой степени,
в) при ожогах первой степени обожженное место можно присыпать двууглекислым натрием (питьевой содой), рисовым или картофельным крахмалом, тальком,
г) хорошее действие оказывает примочка из свежеприготовленного раствора питьевой соды (2% раствор), марганцовокислого калия (5% раствор). Лучшим средством для примочек является 9% этиловый спирт,
д) при ожогах II и III степени разрешается делать только примочки из раствора марганцевокислого калия и наложить сухую асептическую повязку. Лечение ожогов II и III степени производит медицинский персонал,
е) при более тяжелых и обширных ожогах пострадавшего необходимо немедленно отправить к врачу, предварительно удалив одежду с обожженной части тела,
ж) при ожогах кислотами необходимо удалить капли жидкости ватным тампоном, промыть пораженное место обильным количеством воды, а затем обработать нейтрализующими веществами, а именно:
-при ожогах кислотами (соляной, серной, азотной) - 2% карбоната аммония или бикарбоната натрия.
-попавшие в глаза брызги кислоты удаляют путем промывания глаз обильным количеством воды, а затем 3% раствором бикарбоната натрия.
В остальных случаях попадания химических веществ в органы зрения пострадавшего отправляют к врачу.
5. При ранениях и порезах:
а) при незначительных порезах рану промывают раствором марганцевокислого калия и смазывают раствором йода. Для дезинфекции применяют 3% раствор перекиси водорода, а затем место ранения перевязывают стерильным бинтом,
б) при глубоких порезах и сильном кровотечении для быстрой остановки крови накладывают жгут и направляют в лечебное учреждение (жгут нельзя держать более полутора, часов во избежание омертвления ткани),
в) при порезах стеклом требуется промыть рану под сильной струей воды, обработать края раны перекисью водорода, забинтовать. Дальнейшую помощь оказывает врач. Пострадавшему самому не рекомендуется удалять глубоко проникшие осколки стекла, т.к. это может привести к увеличению поверхности ранения.
6. Обо всех неисправностях оборудования и о всех нарушениях техники безопасности немедленно ставить в известность своего непосредственного руководителя.
7. Аппаратчик должен работать в специальной одежде (халат, комбинезон ) иметь рабочие рукавицы.
8. Рабочее место и все помещения химводоподготовки должны содержаться в чистоте, проходы не должны загромождаться посторонними предметами и оборудованием.
9. Каналы и проемы в полу должны быть закрыты прочными щитами или
ограждены щитами - перилами.
10. Все движущиеся части механизмов должны быть ограждены.
Снимать заграждения с работающих механизмов и ремонт их на ходу запрещается.
11. Эксплуатацию насосов вести согласно инструкции.
12. Переносные и приставные лестницы должны иметь на верхних концах крючки, а на нижних - упоры, не позволяющие лестнице скользить.
13. Работу в баках производить согласно инструкции.
14. Открытие и закрытие арматуры должны производится без применения рычагов.
15. В период ремонтов котлов при полном спуске котловой воды или
нахождении их в резерве без избыточного давления, котлы подвергаются значительной стояночной коррозии, вызываемой кислородом атмосферного воздуха.
16. Предохранение котлов от стояночной коррозии достигается определенными условиями их консервации.
Организация консервационного режима должна осуществляться в
следующих случаях:
• аварийная остановка котла
• проведение ремонтных работ на котле со вскрытием барабанов или коллекторов;
• нахождение котла в резерве.
17. При выводе котла на консервацию ответственный за котельную обязан дать соответствующие распоряжения мастеру, старшему оператору (оператору), уведомить инженера-химика и аппаратчика химводоподготовки.
18. О факте организации консервационного режима делается соответствующая запись в сменном журнале.
19. Защиту котла от стояночной коррозии в период его остановки следует осуществлять различными способами в зависимости от длительности консервационного периода и назначения остановки котла.
7.2. Консервация при остановке котла на пуско-наладочные работы без вскрытия барабанов или коллекторов.
1. Консервация котлов в данном случае производится способом поддержания избыточного давления (2-3 ати) путем подключения котла к линии с избыточным давлением питательной воды или к паропроводу собственных нужд.
2. Подача питательной воды в котел из линии должна производится при падении давления в котле ниже 3,0 ати по манометру на котле. Консервация котла производится следующим образом:
• Проверяется наличие давления в питательной линии по соответствующим манометрам, установленным непосредственно после задвижки на питательном насосе и перед вентилем на питательной линии;
• При снижении давления в котле до давления ниже 3.0 ати включается питательный насос, и медленно открываются поочередно вентили на подводе к котлу;
• Полностью заполняется котел водой по водомерному стеклу, проверить отсутствие воздуха на воздушнике бойлера котла. Во время указанного процесса давление в котле при закрытом воздушнике не должно снижаться ниже 1 ати;
• Осуществляется контроль за избыточным давление по котловому манометру. Показателем завершения процесса заполнения котла является повышение давления в котле до 2-3 ати (воздушник котла в течение всего консервационного периода должен быть закрыт);
• Проверяется отсутствие утечки воды через нижние точки котла;
• Один раз в сутки производятся контрольные анализы на содержание кислорода, пробы «котловой» воды отбираются на линии непрерывной продувки.
Результаты анализов фиксируются в журнале.
Содержание растворенного кислорода не должно превышать 30 мкг/кг.
3. Консервация водогрейных котлов типа ТВГ, ТВГМ, КВГМ и ПТВМ, во время нахождения в резерве, производится следующим способом:
• Закрывается задвижка на выходе из котла;
• Открытием - воздушников убеждаются, что трубная система котла полностью заполнена водой;
• Котел оставляется под избыточным давлением, после сетевых насосов;
• Производить контроль за содержанием кислорода в котловой воде.
При содержании кислорода выше 50 мкг/кг воду сдренировать и вновь поставить котел на консервацию (под избыточным давлением).
7.3 Консервация при остановке котла со вскрытием барабанов и коллекторов.
В этом случае вода из котла полностью спускается. Барабаны или коллекторы вентилируются. |
| | | Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:54 | Сообщение №4 |
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
| ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДПО по п. 24
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ОСВОЕНИЮ РАЗДЕЛОВ, ТЕМ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ
ПОДРАЗДЕЛ 24; ПУНКТ 24.29
ЛЕКЦИЯ № 1
Значение пуско-наладочных работ в повышении эффективности работы водопроводных очистных сооружений
Повышение производительности водопроводных очистных сооружений, максимальное использование основных производственных фондов, сокращение сроков строительства, а также ускорение ввода новых мощностей возможно не только при широком использовании достижений научно-технического прогресса и улучшения качества проектирование, но также при проведении специальных технологических изысканий с целью обоснования принятых схем обработки воды. При этом пуск новых и реконструируемых сооружений должен производиться на основании предварительных наладочных работ с внесением поправок и усовершенствований в их конструкцию.
Пуско-наладочные работы производятся в два этапа.
Первый этап направлен на предварительное обследование технического состояния и режима работы эксплуатируемых сооружений, а также на проверку готовности к пуску новых, вводимых в эксплуатацию после реконструкции, сооружений с разработкой мероприятий по подготовке сооружений к наладке технологического режима их работы. В состав этих работ входит:
изучение проектно-исполнительной документации сооружений, проверка сооружений действующим нормативам и проектным расчетам;
проведение наблюдений за работой каждого сооружения в условиях эксплуатации с производством соответствующих технологических циклов и замеров для снятия технологических параметров работы сооружений;
определение пропускной способности отдельных элементов сооружений;
выявление строительно-монтажных и конструктивных дефектов, проектных недоработок и ненормальностей в эксплуатации сооружений;
производство работ по загрузке новых фильтров или перегрузке действующих;
проверка работы лаборатории и постановка лабораторно-производственного контроля;
установка и тарировка измерительных устройств для определения скоростного режима работы сооружений;
обработка и оценка материалов обследования с последующим составлением заключения с выводами и предложениями по реконструкции сооружений и инженерного оборудования.
Таким образом, на первом этапе работ по обследованию комплекса очистных сооружений уточняются расчеты, технологические схемы и принятые методы обработки воды, выявляются резервы в мощностях оборудования и отдельных элементов сооружений, необходимость в применении новых или вспомогательных видов реагентов для интенсивности процессов осветления воды и вносятся соответствующие коррективы по усовершенствованию всех звеньев работы и эксплуатации очистных сооружений.
Важное значение в комплексе наладочных мероприятий по повышению эффективности работы сооружений имеет определение расчетных параметров отдельных их элементов и коммуникаций. Поверочные расчеты должны проводиться на основе фактических габаритов сооружений и данных технологических анализов качества воды, учитывающих местные специфические особенности водоисточника, в части назначения необходимых доз реагентов и последовательности ввода их в обрабатываемую воду.
Необходимость поверочных расчетов обычно диктуется следующими положениями.
Давностью проекта, предусматривающего устаревшие нормы проектирования.
Проектированием сооружений без достаточных предварительных технологических изысканий источника водоснабжения, выбора метода и схемы обработки воды.
Отклонением от проектных параметров в процессе строительства сооружений и необходимостью перерасчёта этих параметров для выявления и уточнения технологических сооружений.
Расширением водоочистных станций только по основным сооружениям (отстойникам, осветлителям со взвешенным осадком, фильтрам) и необходимостью перерасчета тех элементов сооружений, которые расширению не подвергаются и призваны обеспечить своей мощностью весь комплекс сооружений с учетом реконструкции или их расширения.
Наиболее ответственными работами на первом этапе проведения реконструкции является подготовка новых очистных сооружений к пуску их в эксплуатацию. При выполнении этих работ приходится сталкиваться со строительно-монтажными упущениями. Количество дефектов может быть большим, и к ним в первую очередь относятся:
несоответствие фактических габаритов сооружений, принятых в проекте, расчетным данным;
занижение или завышение диаметра и шага отверстий в распределительных или сборных системах;
наличие дефектов строительства и монтажа, связанных с заменой некоторых материалов, предусмотренных проектом;
отступление от проекта в конструкции отдельных элементов сооружений;
несоответствие отметок и уклонов проектным данным (отсутствие строгой горизонтальности кромок водоотводных желобов, расположения дырчатых настилов, нижних кромок шламоотводных окон и защитных кожухов осветлителей и др.);
несоответствие паспортных данных установленного оборудования техническим данным проекта;
отступление от параметров реагентных материалов, принятых проектом.
Кроме строительно-монтажных дефектов, обнаруживаемых в процессе реконструкции очистных сооружений, встречаются и серьезные недоработки в отдельных проектных решениях. Ниже рассмотрены некоторые из них.
Не в достаточной мере разработаны условия использования пылевидных реагентов, в частности методы по улавливанию пыли, обуславливающей тяжелые условия эксплуатации реагентного хозяйства (при транспортировании и затворении реагентов). Кроме того, некоторые реагентные установки (баки) не приспособлены к растворению пылевидных реагентов, так как пространство под колосниковой решеткой, всасывающие и спускные линии часто забиваются пылевидными реагентами.
Отвод нерастворимых осадков в реагентном хозяйстве предусматривается в основном трубопроводами. При этом спускные линии, как правило, недоступны для ревизии и здесь желательно для отвода осадков предусмотреть открытые лотки.
Перекачка растворов коагулянта из баков мокрого хранения в расходные баки предусмотрена, как правило, эжекторами, работающими на очищенной воде. Целесообразно предусмотреть работу эжекторов на неочищенной воде, что даст экономию в расходовании чистой воды. Так при дозе коагулянта 150 мг/л расход чистой воды на эжекторе достигает от 0,1 до 0,5% производительности очистных сооружений.
Недопустимо использование в качестве смесителя прямоугольных емкостей без надлежащих смесительных устройств с подачей воды снизу по дырчатым трубам. Реагенты (коагулянт, известь) вводятся в небольшой участок подающей трубы (перед смесителем), что является недостаточно эффективным. Во-первых, между вводом коагулянта и извести должен быть определенный разрыв, во-вторых, для лучшего смешения реагентов с водой их следует вводить перед смесительной диафрагмой или предусмотреть другие виды смесителей гидравлического и механического типов.
Завышение скорости движения воды в отверстиях сборных дырчатых труб в камерах хлопьеобразования и в трубопроводах от камер до отстойников или осветлителей (до 0,3 - 0,35 м/сек) является недопустимым, т.к. происходит разрушение хлопьев или ухудшение их структурно-механических и физико-химических свойств.
Нарушается нормальный режим промывки фильтров при занижении отметки дна желобов фильтров по отношению к дну отводящего канала промывной воды, в результате происходит их подтопление при промывках.
Не предусматривается в достаточном объеме устройство для замера и регулирования расхода воды и отдельных технологических параметров работы сооружений. В частности, в камерах хлопьеобразования и отстойниках в проектах не предусматривается измерение нагрузки по секциям, что важно при их параллельной работе.
На два вихревых смесителя проектируется один ввод реагентов в основной ввод подачи воды. Это приводит к неравномерному распределению реагентов по смесителям.
Не в достаточном объеме предусматриваются способы и места отбора проб воды на различных стадиях ее обработки, что исключает возможность качественного контроля и регулирования работы отдельных сооружений.
Кроме анализа дефектов и недоделок при проектировании и строительстве, на первом этапе пуско-наладочных работ в процессе реконструкции очистных сооружений должно быть обращено особое внимание на выполнение комплекса предпусковых мероприятий.
Обследование качества выполнения строительно-монтажных работ, учитывая, что наиболее характерными дефектами строительства и монтажа очистных водопроводных сооружений являются недостаточное качество бетонных работ, вызывающее утечки из емкостей) отступление от проектных отметок и уклонов.
Проверка исправности и рабочего состояния насосного оборудования и воздуходувок.
Проверка правильности монтажа трубопроводов и их опрессовка, обеспечение надежности работы принудительной и приточно-вытяжной вентиляции, опробование регулирующих и дозирующих устройств, приборов технологического оборудования.
Уточнение точек ввода реагентов в обрабатываемую воду в соответствии с лабораторными данными ее технологических анализов.
Установка пробоотборников на линиях подачи и отвода обрабатываемой воды, пьезометров для определения скоростного режима работы отстойников, осветлителей, фильтров и других сооружений по очистке воды, измерительных реек, поплавков, световых зондов, батометров и др.
Производство пробной заготовки растворов реагентов для проверки реагентных баков и их коммуникаций на растворопроницаемость, выявление требуемой интенсивности воздушного перемешивания.
Комплексное опробование всех систем с пропуском воды по трубопроводам и емкостям для проверки гидравлического режима их работы и обеспечения равномерности нагрузки воды на отдельные сооружения или их секций. Устранение неисправностей при пробном пуске.
Дезинфекция и промывка всех емкостей и коммуникаций для санитарной их обработки.
Отмывка, сортировка и послойная загрузка поддерживающих и фильтрующих материалов в фильтры или контактные осветлители и санитарная их обработка.
До загрузки фильтров особое внимание должно быть обращено на техническое состояние дренажной системы и на гидравлический режим ее работы, поскольку после загрузки данная система уже недоступна для ревизии и ремонта.
Перед загрузкой фильтров, напуская промывную воду в них, проверяется дренажная система на герметичность, на проходимость распределения по площади фильтра отдельных струй воды, выходящих из отверстий дренажа и на правильность их направления.
Приведенный перечень предпусковых мероприятий, выполняемых в определенной последовательности, является далеко не исчерпывающим. Однако выполнение их в основном обеспечивает надлежащие условия для перехода к технологическим мероприятиям при реконструкции очистных сооружений с целью дальнейшего повышения эффективности их работы, т.е. ко второму этапу экспериментально-наладочных работ.
Целью работ второго этапа является полное устранение ранее выявленных дефектов и недоделок, интенсификация процессов осветления воды, достижение требуемых гидравлических и технологических параметров работ сооружений, заданных проектом и действующими нормативами на их эксплуатацию. При этом все элементы сооружений испытываются не только на проектные параметры, но и на условия максимально форсированной их нагрузки, а также возможности повышения их производительности сверхпроектной.
В объем работ второго этапа, как правило, входит выполнение следующих мероприятий:
Проверка правильности и качества выполненных работ по ранее предложенным мероприятиям, связанным с заменой и усовершенствованием конструкций отдельных элементов сооружений, с изменением технологической схемы обработки воды, необходимостью применения дополнительных реагентов и внедрения других новых технологических усовершенствований.
Отладка регулирующих устройств и приборов для проведения технологических замеров.
Тарировка пьезометрических устройств для замера производительности отдельных сооружений по осветлению воды.
Наладка устройств по приготовлению и дозированию растворов реагентов, установление потребных доз реагентов в производственных условиях.
Наладка работы отдельных узлов каждого сооружения и общая режимная наладка работы сооружений в целом. Достижение качественных показателей обработки воды и технологических параметров сооружений в соответствии с действующими нормативами. Установление оптимального режима работы сооружений.
Уточнение методов производства химико-бактериологического контроля проб воды и химического анализа применяемых реагентов, а также методов пробной реагентной обработки воды в лабораторных и производственных условиях.
Разработка уточненного объема и графика лабораторно-производственного контроля качества очистки воды на всех стадиях ее обработки в зависимости от сезонного изменения физико-химического состава воды водоисточника.
Проведение практического инструктажа обслуживающего персонала правилам эксплуатации сооружений, соблюдению техники безопасности и охраны труда.
Обработка и оценка материалов работ по двум этапам и разработка технологического регламента на эксплуатацию реконструированных сооружений.
Таким образом, тщательное проведение наладочных работ позволит:
Своевременно устранить строительно-монтажные дефекты или недоделки и возможные проектные недоработки.
Ознакомить эксплуатационный персонал с особенностями конструкции отдельных их элементов, с расположением коммуникации и устройств, которые впоследствии будут скрыты (землей, бетоном, загрузкой и т. д.) или будут находиться подуровнем воды.
Освоить приемы пуска в работу и отключения отдельных установок и сооружений, приемы наладки и эксплуатации сооружений.
Ознакомиться с качеством исходной воды, выявить специфические особенности водоисточника и ориентировочно оценить их влияние на режим работы сооружений.
Установить возможную полезную производительность отдельных сооружений и всего комплекса в целом, определить расход воды на собственные нужды.
Выявить технологические возможности отдельных сооружении (допустимые скорости движения воды, нагрузочные параметры, продолжительность отдельных циклов работы сооружений и др.), определить оптимальные дозы реагентов, места и порядок их введения в обрабатываемую воду.
Осуществить в отдельные периоды года изменения метода и схемы обработки воды в зависимости от качества исходной воды.
Установить примерную потребность водоочистной станции в реагентах но сезонам года.
Произвести технико-экономическую оценку работы сооружений (обоснование применяемых доз реагентов в условиях совместной работы первой и второй ступени очистки или одной только ступени обработки, графика продувки отстойников, осветлителей, промывки фильтров и расхода воды на собственные нужды, графика работы насосного оборудования, воздуходувок и др).
Проведение наладочных работ гарантирует стабильность, надежность и безаварийность работы водоочистной станции. Достигнутые в результате наладки параметры работы отдельных сооружений носят перспективный характер и могут служить исходными технологическими данными для выбора состава сооружений и метода очистки воды при дальнейшем проектировании расширения станции или проектировании новых сооружений в данных местных условиях.
ЛЕКЦИЯ № 2
Заготовка и дозирование растворов реагентов
Наибольшее практическое значение в технологии водоподготовки воды питьевого качества имеют следующие реагенты: органические и неорганические коагулянты и флокулянты, известь, кальцинированная сода, хлор, озон.
Значительно реже, в зависимости от наличия в исходной воде антропогенных загрязнений применяют активный уголь различных марок.
2.1. Выбор наиболее эффективных реагентов на стадии пуско-
наладочных работ
При выполнении работ по выбору реагентов следует иметь в виду следующее:
 при обработке цветных вод с низкой температурой обычно более эффективным коагулянтом является ОХА, при этом существенно снижаются мутность, цветность и концентрация остаточного алюминия в очищенной воде;
 в большинстве случаев применение вместо ПАА других флокулянтов является более предпочтительным;
 применение катионных флокулянтов совместно коагулянтами в ряде случаев способствует более глубокому удалению органических загрязнении и уменьшает концентрацию остаточного алюминия;
 катионные флокулянты совместно с коагулянтами целесообразно использовать в схемах осветления воды на контактных осветлителях или на контактных фильтрах;
 при обработке мутных и высокоцветных вод возможно применение катионных флокулянтов взамен коагулянта;
 на одной и той же водопроводной станции возможно, а в ряде случаев целесообразно применение различных коагулянтов или флокулянтов в разные периоды года (при изменении качества исходной воды), что может быть также подтверждено лабораторной проверкой;
 применение новых реагентов для очистки воды взамен сульфата алюминия может решать две задачи: улучшение процесса коагулирования и качества воды; сокращение расхода коагулянта. Обе эти проблемы одновременно не всегда могут быть решены, поэтому в каждом случае следует учитывать конкретную ситуацию, сложившуюся на водопроводной станции.
2.2. Физико-химические свойства неорганических коагулянтов
Физико-химические свойства коагулянтов представляют интерес по двум причинам. Во-первых, эти свойства дают большую информацию технологам при использовании коагулянтов в повседневной работе (растворимость, плотность, температуры кристаллизации или разложения). Во-вторых, эта информация особенно требуется технологам при выполнении пуско-наладочных работ.
Безводный сульфат алюминия — белый порошок с плотностью 2710 кг/м3.
При обычной температуре устойчивым является кристаллогидрат AI2(S04)3 I8H2O — бесцветные кристаллы с температурой плавления 86,5 °С и плотностью 1690 кг/м3. При 150 °C A12(S04)3 18H20 теряет 4 молекулы воды, при 160 °С — 8 молекул, при 250 °C — 15 молекул и полностью обезвоживается при 420 °С. Этот кристаллогидрат соответствует второму сорту сульфата алюминия технического очищенного (ГОСТ 12966) с содержанием A1203 (по ГОСТу – не менее 15 %).
Сульфат алюминия выпускается в форме неслеживающихся пластин, брикетов, кусков неопределенного формы и разного размера массой не более 10 кг белого цвета с содержанием 15-16 % A1203. В небольших количествах сульфат алюминия поставляется потребителю в виде раствора, содержащего 6,7-7,7 % A1203, а также в виде неочищенного продукта, представляющего собой смесь сульфата алюминия и нерастворимого остатка, преимущественного диоксида кремния (табл. 2.1.).
Таблица 2.1.
Требования к качеству сульфата алюминия
При содержании в продукте менее 15% Al2O3 наблюдается слеживание, что приводит к значительным затруднениям при его использовании. Существенным недостатком неочищенного сульфата алюминия является низкое содержание полезного компонента (сульфата алюминия), а также повышенное — нерастворимого остатка и свободной серной кислоты; этот продукт характеризуется неудовлетворительным товарным видом. Это вызывает большие затруднения при подготовке к употреблению, повышенную агрессивность растворов и увеличение транспортных расходов.
Важнейшим параметром технологической эффективности процесса коагуляции является величина pH обрабатываемой воды (табл. 2.2.)
Таблица 2.2.
Оптимальные значения рН при обработке вод различного состава сернокислым алюминием
2.3. Применение полиоксидхлоридов Al.
Основной тенденцией использования реагентов в России является переход при коагуляции от СА к оксихлоридам А1 или полиоксидхлоридам А1 (ПОХА).
ПОХА производятся в двух товарных формах в виде растворов ("АКВА-АУРАТ™10, АКВА-АУРАТ™14 и 18") и в виде кристаллического порошка ("АКВА-АУРАТ™30").
Многообразие методов и способов производства ПОХА и, что самое важное для потребителя - многообразие состава получаемых коагулянтов открывают огромные перспективы в оптимизации процессов коагуляции природных и сточных вод.
Рассмотрим некоторые технико-экономические аспекты применения этих коагулянтов, обобщив отечественный опыт работы водопроводных очистных сооружений.
1. Технологическая активность ПОХА практически не зависит от температуры обрабатываемой воды. При этом поддерживается действие ПОХА в более широком диапазоне рН. При использовании СА обрабатываемую воду необходимо подогревать минимум до 8 °С, что значительно увеличивает себестоимость очищенной воды.
2. В процессе приготовления рабочих растворов порошок ПОХА легко растворяется в воде без остатка с выделением тепла, в то время как СА растворяется медленно и не полностью. Изменение доз извести при подщелачивании и дозы хлора при первичном хлорировании от 0 до 100% при использовании ПОХА незначительно снижает щелочность воды; уменьшение доз хлора и извести на 50% не влияет на степень очистки воды, расход этого реагента меньше расхода СА в 2 раза. Исходя из этого, 1 т ПОХА по эффективности практически равноценно 3-4т СА. Следовательно, транспортные расходы на доставку коагулянта "АКВА-АУРAT ™ 30" в пересчете на 1т Аl2O3 более чем в 3 раза ниже, чем на доставку СА.
3. Коррозионная активность воды при применении СА обеспечивают ионы гидроксопия, образующиеся в результате его гидролиза. При гидролизе ПОХА образуются нейтральные частицы, поэтому он не повышает коррозионную активность воды, позволяет исключить стабилизационную обработку по защите металлов от коррозии, улучшить состояние водоводов и распределительной сети, сохранить потребительские свойства воды при транспортировке по трубопроводам.
4. В настоящее время стоимость ПОХА в пересчете на содержание оксида алюминия выше стоимости СА. Более высокая стоимость ПОХА может быть снивелирована не только технологическим преимуществом, но и доставкой непосредственно от производителя к месту потребления, что наиболее выгодно при использовании реагентов в отдаленных районах. В этой связи следует отметить, что стоимость транспортировки 1т СА в отдаленные районы приближается к отпускной стоимости изготовителя. Поэтому в эти районы экономически целесообразно поставлять коагулянты, обладающие максимальной технологической эффективностью, в частности, производства ОАО "АУРAT" "AKBA-АУРАТ ™ 30", содержащий около 30% оксида алюминия. Благодаря такому высокому содержанию действующего вещества его применение позволяет снизить транспортные расходы в 2 раза, включая погрузочно-разгрузочные работы.
5. Благодаря быстрой и высокой растворимости нового коагулянта в воде даже при низкой температуре его можно дозировать в очищаемую воду не только в виде раствора, но и непосредственно в виде товарного порошка. Приготовление рабочего раствора коагулянта «АКВА-АУРАТ™ 30» может быть осуществлено обычным способом путем равномерной ссыпки его из мягких контейнеров «биг-бег» в бар-ботируемую воздухом воду. При этом значительно сокращаются энерго- и трудозатраты. На рынке представлены также готовые стандартные узлы для приготовления растворов из порошка «АКВА-АУРАТ™ 30». Наиболее технологичными являются растворные узлы фирм TOMAL АВ (Type Poly Rex) (Швеция) и Ну Хо Оу (Финляндия). Автоматический растворный узел фирмы Ну Хо Оу (рис. 2.1) состоит из узла предварительной подготовки воды, бункера-дозатора сухого порошка, узла растворения и контроля заданной концентрации раствора реагента, перекачивающего насоса подачи готового раствора в приемную емкость, электрического шкафа и панели управления.
Работа данного узла от процесса размещения мягкого контейнера типа «биг-бег» с продуктом в бункер-дозатор до подачи готового раствора в расходную емкость осуществляется в автоматическом режиме. Задачами обслуживающего персонала являются запуск узла кнопкой «Старт», своевременная загрузка порошка коагулянта «АКВА-АУРАТ™ 30» в бункер и по окончании процесса приготовления раствора заданной концентрации запуск перекачивающего насоса и наполнение рабочим .раствором коагулянта расходного бака. Для автоматического определения концентрации приготовленного раствора коагулянта в лабораторных условиях строят калибровочный график зависимости содержания коагулянта (м.д. Аl2O3) в растворе от его проводимости.
Естественно, приоритет принадлежит сухому дозированию, так как отпадает необходимость в сооружении растворных емкостей и технологических трубопроводов с антикоррозионной защитой. А поскольку растворы многих реагентов коррозионны, то это надо учитывать при выборе материала для строительства резервуаров: предпочтение следует отдавать бутону, стали с эпоксидным или эбонитовым покрытием, полимерам (поливинилхлориду, полиэтилену, полиизобутилену) и т.п.
2.4. Пробное коагулирование воды с использованием установки «Капля» для определения эффективности коагулянтов в процессе пуско-наладочных работ.
Для получения более достоверных сравнительных данных по пробному коагулированию при подборе доз реагентов и определении оптимальных условий их применения лабораторные опыты следует проводить на установке для пробного коагулирования воды с механическими мешалками. Установка позволяет осуществлять быстрое и медленное смешение реагентов с водой, соответствующее условиям пребывания воды в смесителе и камере хлопьеобразования.
Лабораторная установка "Капля" (рис. 2.2.) состоит из шести стаканов вместимостью 1 л и шести мешалок с общим электроприводом. Устройство обеспечивает одинаковые условия перемешивания реагентов с обрабатываемой водой во всех пробах и, таким образом, позволяет точно оценить влияние на эффект очистки воды типа или дозы реагента. Стаканы с обрабатываемой водой устанавливаются в ванну с проточной водой для обеспечения постоянного температурного режима в течение всего эксперимента.
Пробное коагулирование воды выполняется с использованием растворов-коагулянтов концентрацией 0,1 % но Аl2O3, которая может быть изменена для того чтобы повысить точность дозирования малых объемов растворов реагентов. Предварительно хлорирование исходной воды проводится раствором хлорной воды. Исходная вода с помощью мерной колбы (1 л) разливается в стаканы экспериментальной установки. Коагулянт вводится одновременно во все стаканы при быстром перемешивании (160-180 об/мин). Через 1-2 мин при необходимости вводится флокулянт, время смешения флокулянта с водой 30 с. Затем интенсивность перемешивания уменьшается до 30-40 об/мин, продолжительность медленного перемешивания составляет 10-20 мин в зависимости от условий обработки воды на сооружениях.
Затем пробы воды остаются в покое в течение 30 мин для осаждения образовавшихся хлопьев. с учетом явления гравитационной коагуляции (столкновения и слипания частиц в результате различных скоростей осаждения) период 30 мин для слоя воды толщиной 10 см в наибольшей степени соответствует условиям осаждения хлопьев в производственных отстойниках глубиной 3-4 м за 2-3 ч.
Для контроля за процессом осветления воды через 5, 15 и 30 мин от начала отстаивания отбираются пробы пипеткой с погружением ее на глубину 8—10 см от уровня жидкости. Пробы наливаются в конические колбы емкостью 50 мл и перед измерением взбалтываются для полного разрушения хлопьев. Оценка эффективности осветления воды проводится измерением оптической плотности на фотоэлектроколориметре при длине волны 540 нм. Оптическая плотность таких проб с разрушенными хлопьями пропорциональна весовой концентрации взвешенных веществ.
Идентичность весового и оптического методов определения концентрации суспензии обусловлена постоянством размера первичных агрегатов, получающихся при разрушении хлопьев при отборе проб, и встряхиванием перед измерением. Кроме того, визуально оценивается время появления хлопьев и их размер через 10 и 20 мин после прекращения перемешивания.
По окончании периода отстаивания вода фильтруется через предварительно промытые бумажные фильтры (фильтры промываются доведенной до кипения дистиллированной водой из расчета 0,5 л на 1 фильтр). В фильтрате определяются мутность, цветность, концентрация остаточного алюминия, перманганатная окисляемость и щелочность очищенной воды. При необходимости в отстоянной и фильтрованной воде могут определяться и другие показатели в зависимости от цели эксперимента.
Определение рН в нефильтрованной пробе воды позволяет более точно характеризовать условия, при которых в данном опыте происходили гидролиз коагулянта и образование твердой фазы. Величина рН после фильтрования обработанной коагулянтом воды в лабораторных опытах может повышаться за счет удаления из воды диоксида углерода, образующегося в результате гидролиза коагулянта.
Выбирается доза коагулянта (флокулянта), при которой обеспечивается качество обработанной воды, удовлетворяющее нормативным требованиям.
Если в эксперименте ставится цель оценки эффективности действия флокулянта, то в опыте решаются следующие задачи:
 определение оптимального интервала времени между введением коагулянта и флокулянта;
 влияние общей продолжительности быстрого перемешивания;
 влияние продолжительности медленного перемешивания.
2.5. Практические мероприятия при выполнении пуско-наладочных работ.
1. Из практики эксплуатации известно, что существуют два приема растворения реагентов: периодический и непрерывный. При периодическом режиме загруженный 1 раз в бак реагент растворяется до конца, т.е. полностью, и затем раствор его перекачивается в расходные баки. При непрерывном режиме реагент догружается в растворные баки по мере того, как он растворяется. Предпочтение следует отдать периодическому приему растворения как наиболее надежному по точности приготовления заданной крепости раствора реагентов. Непрерывный способ менее надежный, но зато более ускоренный и должен применяться в тех случаях, когда при имеющихся емкостях реагентных баков периодический вариант лимитируется временем и не обеспечивает своевременную заготовку потребного количества раствора реагента.
2. Отмеривание необходимого количества реагентов для загрузки в растворный бак удобно производить объемным способом. Для этого предварительно взвешивают то количество реагента, которое помещается в мерную емкость, а затем, пользуясь этой мерой, загружают в бак потребное количество реагента.
3. Необходимая доза реагента (соответственно и расход его) устанавливается на основе пробных реагентных обработок воды в лабораторных условиях. При этом должен соблюдаться температурный режим пробного коагулирования в соответствии с сезонными колебаниями температуры воды в водоисточнике.
Пробные реагентные обработки воды следует производить в период весенних и осенних паводков - 1 раз в сутки, в летние и зимние периоды - не менее 1 раза в неделю.
4. Суточный расход реагента определяется по формуле:
, т
где а - доза реагента в мг/л в расчете на активную часть, которая
устанавливается пробными реагентными обработками воды;
Q - расход обрабатываемой воды, м3/сут;
р - содержание активной части реагента в продажном продукте, %;
Расход реагента на одно затворение соответственно определяется
делением суточного расхода на число затворений в сутки. Рекомендуется
1 - 2 затворения в сутки, в зависимости от содержания активной части и емкости используемых баков. Количество реагента подлежащего загрузке в данный бак, определяется по формуле:
, кг
где Р - крепость в растворе реагента в %,; считая на активную часть;
W - полезная емкость бака, л;
р - содержание в реагенте активной части его, %;
γ - плотность раствора реагента.
5. Для забора пылевидного реагента и загрузки его в растворные баки следует использовать вакуумные установки, обеспечивающие необходимые санитарно-гигиенические условия проводимых работ.
6. Загрузку реагента следует производить при заполненном водой на ½ емкости баке и при включенных в работу устройствах для перемешивания раствора. При растворении кускового реагента (коагулянта) необходимо, чтобы до включения системы перемешивания (барботажа) реагент размок в течение 2 часов, что даст значительную экономию в расходе воздуха.
7. Основным условием быстрого растворения реагентов с максимальным использованием его активной части является: предварительное измельчение, интенсивное перемешивание по всей площади бака, использование для растворения теплой воды.
При оптимальных условиях перемешивания крепость раствора неочищенного сернокислого алюминия приготовленного на холодной воде составляет 8–10%, считая на продажный продукт, а на теплой воде (с температурой 50–60 °С) - 22–24%. Для очищенного коагулянта при подогреве воды до 50–60 °С крепость раствора достигается 50–60%.
8. Время отстаивания приготовленных в растворных баках растворов коагулянта следует принимать для очищенного коагулянта 1 ч и для неочищенного 3–4 ч.
9. Крепость раствора реагента может определяться по идеальному весу, химико-аналитическим путем или в зависимости от типа реагента.
10. Необходимым условием нормальной дозировки раствора реагента является наличие возможности объемного контроля дозирования, что может быть обеспечено при подаче растворов открытой струей. Поэтому вне зависимости от того осуществляется ли автоматическое дозирование, дополнительно должны быть созданы условия для осуществления объемного замера дозируемой струи.
Дозировка раствора по объему определяется по формуле:
, сек
где Т - время наполнения литровой емкости, сек;
Р - крепость раствора реагента, %;
а - доза реагента, мг/л;
Q - производительность сооружений, м3/сут;
11. Дозирование раствора коагулянта при очистке маломутных вод с применением осветлителей со взвешенным осадком целесообразно производить без поплавковых устройств или установки насосов-дозаторов. В этом случае внесение с раствором коагулянта дополнительно 20-30 мг/л нерастворимых примесей коагулянта в обрабатываемую воду улучшает работу осветлителей. Кроме того, значительно уменьшается количество осадка в баках. В этой связи целесообразно внедрять в систему подачи раствора коагулянта с использованием эжекторов при эффективном перемешивании раствора. Происходит практически полное использование коагулянта в результате исключения его потерь за счет неудовлетворительного растворения на 20-25%.
На рис. 2.3 представлена схема подачи раствора коагулянта в смеситель из специально установленного расходного бака раствора реагента в обрабатываемую воду с использованием эжекторов для станции производительностью 50 тыс. м3/сут.
12. Выпуск осадков при чистке баков от нерастворимых примесей коагулянта следует производить 1 раз в 10-12 дней для очищенного коагулянта и после четырех-шести затворений - для неочищенного, что в значительной степени повышает эффективность использования коагулянта.
2.6. Требования безопасности труда при хранении и транспортировке химических реагентов.
 Складские помещения для хранения химических веществ должны размещаться в специальных одноэтажных зданиях в соответствии со строительными нормами и правилами.
 Условия совместного хранения химических веществ выбираются согласно соответствующим государственным стандартам.
 В складских помещениях температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха необходимо устанавливать в соответствии с требованиями технологии хранения химических веществ.
 Хранение сыпучих химических веществ должно производиться в закрытых, защищенных от ветра складских зданиях. Их подачу и разгрузку необходимо осуществлять механизированным способом.
 Условия хранения кислот и щелочей выбираются в зависимости от их физико-химических свойств.
 Запрещается хранение кислот и щелочей в подвалах, полуподвальных помещениях и верхних этажах зданий.
 На складе для хранения кислот должны быть установлены емкости для хранения необходимого количества извести, соды для нейтрализации случайно различных жидкостей, а также песка для их сбора.
 Запрещается устанавливать бутылки с кислотами около нагревательных приборов.
 Места хранения химических веществ должны иметь знаки безопасности согласно соответствующему государственному стандарту.
 Не допускается завоз и хранение на складе химических веществ при отсутствии маркировки и соответствующих надписей на таре.
 Безопасность труда при транспортировке химических веществ регламентируется требованиями соответствующих государственных стандартов.
 Транспортирование кислот, щелочей в стеклянной таре от места разгрузки до склада и от склада до места использования должна осуществляться на приспособленных для этого транспортных средствах, обеспечивающих полную безопасность.
 Все работы с химическими веществами должны производиться специально обученными работниками с использованием специальной одежды, специальной обуви и средств индивидуальной защиты. |
| | | Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:54 | Сообщение №5 |
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
| ЛЕКЦИЯ №3
Смесители и камеры хлопьеобразования
3.1. Смешение обрабатываемой воды с реагентами.
Основным условием эффективного перемешивания обрабатываемой воды с реагентами является правильный выбор точек ввода их, а также соблюдение необходимого разрыва между введением отдельных реагентов.
Последовательность ввода реагентов должна быть строго обоснована проведением технологических анализов воды с учетом местных особенностей, качества воды по сезонам года.
Разрыв во времени между последовательно вводимыми реагентами должен обеспечить быстрое и достаточно полное перемешивание реагентов с водой. Для коагулянта и полиакриламида разрыв этот обычно составляет от 1 до 2,5 мин и более в зависимости от качества обрабатываемой воды. Система подачи воды и реагентов в смеситель должна обеспечить равномерное распределение и смешение воды с реагентами по всей глубине и площади смесителя.
В процессе реконструкции водопроводных комплексов со сложными технологическими схемами водообработки реагентами и, в частности, с применением известкового молока устраиваются вертикальные смесители с вихревым движением воды. Только такие смесители, из числа обычно применяемых, способны обеспечить полное смешение известкового молока со всем потоком обрабатываемой воды. Кроме того, большим преимуществом вертикального смесителя является то, что при известковании воды с целью подщелачивания воды, в нем происходит частное умягчение воды с отложением на нерастворимых частицах известкового молока твердого карбоната кальция. Вследствие этого повышается стабильность воды, выходящей из смесителя, и как следствие - уменьшение отложений по тракту движения воды и изменение структуры этих отложений. Периодический сброс зерен, обросших карбонатом кальция, производится раз в сутки через трубу, предназначенную для опорожнения смесителя.
Расчет размеров производят исходя из следующих данных: входное сечение выбирается по скорости входа воды, равной 1,2 - 1,5 м/с, угол между наклонными стенками днища в пределах 30-40°, скорость восходящего потока воды под водосборным устройством от 30 до 40 мм/с. Продолжительность пребывания воды в системе 1,5-2 мин, а при реагентном умягчении воды до 3 мин.
Систему труб или лотков для отвода воды из смесителя рассчитывают по скорости движения 0,6 м/с.
Вертикальные смесители можно применять в широком диапазоне производительности очистных сооружений. Можно считать, что максимальная площадь одного смесителя не должна превышать примерно 15 м2, так как при большей площади и заданном угле наклона стенок днища смесители получаются слишком большой высоты. Следовательно, на 1 смеситель, при допустимой скорости восходящего движения воды в нем можно подавать до 1500 м3/ч воды.
Эффективность работы вихревых смесителей может быть повышена путем их оборудования дополнительным тарельчатым смесителем. Устройство такого тарельчатого смесителя представлено на рис. 3.1. Скорость воды в проходах тарельчатого смесителя принимается 1 м/с.
Для крупных станций производительностью в 200 тыс. м3/сут и более находят применение перегородчатые смесители. Такие смесители конструктивно аналогичны камерам хлопьеобразования перегородчатого типа, но работают с иным гидравлическим режимом, так как условия для оптимального смешения воды с реагентами и условия для хорошего хлопьеобразования различны.
Так хорошее смешение достигается при резко выраженном движении воды и завершается в течение 1-2 мин, в то время как оптимальными для хлопьеобразования в коагулированной воде является плавное перемешивание воды в течение 10-30 мин.
Перегородчатые смесители рассчитываются по скорости движения воды в коридорах уменьшающейся от 0,9 до 0,5 м/с, т.е. в три раза превышающей допустимые скорости в перегородчатых камерах хлопьеобразования.
Целесообразна реконструкция перегородчатых камер хлопьеобразования путем образования их лопастными мешалками. Сочетание механического перемешивания с гидравлическим позволяет сократить строительные объемы перегородчатой части смесителя, а также более оперативно регулировать процесс хлопьеобразования.
На рис. 3.2. показан разработанный ГУЛ МосводоканалНИИпроектом перегородчатый смеситель с механическим смешением для водоочистной станции производительностью 500 тыс. м3/сут.
При сбросе воды в смесителе системой дырчатых труб последние должны быть затоплены на 500-600 мм, для того чтобы не образовывалось завихрений и не происходило подсасывания воздуха при входе воды в отверстия сборной системы. Подсос воздуха и поступление его в камеры хлопьеобразования может вызвать разрушение сформировавшихся хлопьев, что недопустимо. В тех случаях, когда обнаруживается подсос воздуха, следует прикрыть задвижку на трубопроводах, отводящих воду от смесителя к камерам хлопьеобразования на соответствующую величину, с тем чтобы уровень воды поднялся выше системы отвода воды на 50-60 см.
Периодически, один раз в 10 дней, в периоды весенних паводков и 1 раз в месяц в остальные периоды года должна производиться очистка смесителей от накопившегося осадка, не допуская засорения ими распределительных систем и выноса его на последующие сооружения.
Для защиты смесителей от заносов (растительных осадков, ила, песка) должны быть приняты меры по обеспечению надежности работы сточных полотен на водозаборных сооружениях.
3.2. Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ смесителей.
Все работники обязаны работать в спецодежде, спецобуви, правильно пользоваться средствами индивидуальной защиты, необходимыми для выполнения работ, входящих в круг их обязанностей.
На рабочем месте должны находиться только те лица, которые имеют непосредственное отношение к выполняемой работе.
При выводе из работы смесителей и при проведении ремонтных работ необходимо обесточить пульт управления и вывесить плакат «Не включать! Работают люди».
Работы внутри емкостных сооружений должны выполняться по наряду-допуску бригадой в составе не менее трех работников, при этом работники должны быть обеспечены защитными средствами, необходимым инструментом, инвентарем, приспособлениями, приборами и аптечкой первой доврачебной помощи.
Спуск в смеситель осуществляется по стационарной и испытанной лестнице.
Спуск и подъем в смеситель материалов, инструментов, мусора должен осуществляться только с помощью веревки и ведра, у которого ушки соединения ручки с ведром должны быть прикреплены заклепками.
Инструмент, лежащий на поверхности, должен быть расположен так, чтобы исключить возможность его скатывания или падения в емкость смесителя.
Класть инструмент на перила ограждения смесителя или его неогражденный край запрещается.
При выполнении сварочных работ в условиях повышенной и особой опасности поражения электрическим током электрогазосварщик кроме спецодежды должен быть обеспечен резиновыми диэлектрическими калошами, перчатками, резиновым шлемом. При работе лёжа необходимо использовать резиновый ковер. Запрещается пользоваться металлическими щитками.
Работы в труднодоступных пространствах электрогазосварщик должен выполнять под контролем двух наблюдающих, один из которых должен иметь группу по электробезопасности не ниже 2-ой. Наблюдающие снаружи емкостного сооружения должны контролировать безопасное проведение сварочных работ. Сварщик должен иметь предохранительный пояс с веревкой, конец которой должен находиться у наблюдающего. При проведении сварочных работ в емкости должно быть предусмотрено удаление сварочных аэрозолей непосредственно вблизи сварочного электрода и вентиляция с соблюдением мер безопасности, изложенных в инструкции по охране труда при эксплуатации и ремонте водопроводной сети.
Все электросварочные установки, работающие в особо опасных помещениях, должны быть оснащены устройствами отключения холостого хода или ограничения его напряжения до 12 В не позже, чем через 1,0 с после размыкания сварочной цепи.
При проведении погрузочно-разгрузочных работ должны применяться средства механизации (грузоподъемные механизмы манипуляторы лебедки и др.). При отсутствии такой возможности и проведении погрузочно-разгрузочных работ вручную должна быть соблюдена максимально допустимая нагрузка, приходящаяся на одного работника (величина максимально допустимой нагрузки для лиц мужского пола равна 50 кг для женщин предельно допустимая масса груза при подъеме и перемещении тяжестей при чередовании с другой работой до 2-х раз в час не более 10 кг).
При выполнении работ в ремонтной зоне и в местах, где возможно падение предметов а также, в зоне погрузочно-разгрузочных работ обязательно ношение защитной каски.
При внезапном поступлении в емкость смесителя значительного количества воды и начала его затопления работы должны быть прекращены. При этом работники должны подняться из заглубленного сооружения и сообщить о происходящем руководителю работ. Спуск и продолжение работ разрешается только после выяснения и устранения причин затопления, откачки воды до требуемого уровня.
Помещения смесителей должны быть оборудованы вентиляцией, естественным и искусственным освещением в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил.
3.3. Камеры хлопьеобразования
В соответствии с нормативными нормами и правилами отстойники оборудуются камерами хлопьеобразования гидравлического типа. Наиболее распространенными вариантами таких камер является вихревая прямоугольного типа с нижним распределением исходной воды системой перфорированных труб или лотков и равномерным движением потока вертикально вверх со скоростью от 0,9 до 2,2 м/с в зависимости от содержания взвешенных веществ в источнике водоснабжения. Низкие скорости движения потока воды должны были обеспечить образование взвешенного слоя осадка в камере. Однако, как показал опыт эксплуатации, взвешенный осадок, как правило, не образовывался, емкость камеры использовалась неэффективно при сравнительно большом времени пребывания в ней воды (50-70 мин). Другим существенным недостатком этих камер является отсутствие возможности контролировать работу дырчатой распределительной системы, отверстия которой со временем засоряются плавающими предметами и песком.
Реконструкция горизонтальных отстойников на стадии пуско-наладочных работ, имеющих камеры хлопьеобразования с выше перечисленными недостатками, целесообразна с заменой таких камер на гидравлические камеры вихревого типа конструкции ГНЦ НИИ ВОДГЕО. Камера (рис. 3.3) с верхним впуском воды и подачей ее в поперечный водораспределительный канал, дно которого имеет отверстия диаметром 100 мм, расположенные в шахматном порядке. Скорость движения воды в отверстиях 0,8 м/с. В камере установлены две наклонные стенки под углом 60° к горизонтали, обеспечивающие вертикальное движение воды с постепенным уменьшением скоростей потока по ходу движения воды в отстойниках. Для гашения струй потока, выходящих из отверстий распределительного канала, ниже его в первом отсеке камеры предусмотрена колосниковая решетки. На входе во второй отсек камеры для улучшения гидравлического режима восходящего потока устанавливается колосниковая решетка. Устройство рассредоточенного сброса и отвода воды из камеры хлопьеобразования в отстойник выполнено в виде колосниковой решетки из труб с наклонным расположением ее к водосливной стенке, отделяющей камеру от отстойника, чем обеспечивается выравнивание горизонтальной скорости движения воды над устройством и предотвращение осаждения транспортируемых хлопьев скоагулированного осадка. Скорость восходящего потока на выходе из камер 5 мм/с. Скорость движения воды над водосливной стенкой 50 мм/с. Расчетное время пребывания воды в камере хлопьеобразования 7-9 мин. За камерой устанавливается наклонная перегородка для плавного входа воды в отстойник.
Конструкция камеры имеет оптимальные условия хлопьеобразования с одновременным повышением гидравлической нагрузки и соответствующим уменьшением строительного объема.
3.4. Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ.
При выводе из работы камеры реакции и при проведении ремонтных работ необходимо обесточить пульт управления и вывесить плакат «Не включать! Работают люди». Включение и отключение управления затворами должно производиться электромонтером, имеющим квалификационную группу по электробезопасности не ниже III, согласно требованиям ПТЭЭП и ПУЭ.
Ремонтные работы внутри емкостных сооружений должны выполняться по наряду-допуску бригадой в составе не менее трех работников. Каждый, из спустившихся в отстойник, должен страховаться работником, находящимся на поверхности. Страховочный пояс должен быть с веревкой длиной на 2 метра больше расстояния от люка до наиболее удаленной точки внутри отстойника, при этом работники должны быть обеспечены защитными средствами, необходимым инструментом, инвентарем, приспособлениями, приборами (газоанализатор типа «Хоббит» или газосигнализаторами «Джин-газ») и аптечкой первой доврачебной помощи.
Спуск в отстойник осуществляется по лестнице, предварительно проверяемой на прочность багром или штангой вилкой.
Спуск и подъем в отстойник материалов, инструментов, мусора должен осуществляться только с помощью веревки и ведра, у которого ушки соединения ручки с ведром должны быть прикреплены заклепками.
Инструмент, лежащий на поверхности, должен быть расположен так, чтобы исключить возможность его скатывания или падения в емкость отстойника.
Для проведения внутренних работ в отстойниках разрешается монтировать систему освещения напряжением 12 В.
По окончании работ ответственный руководитель обязан:
 убедиться, что инструмент, приспособления и другие материалы убраны из подземного сооружения и подняты на поверхность;
 проверить, что все члены бригады, работавшие в отстойнике, поднялись на поверхность;
ЛЕКЦИЯ №4
Отстойники и осветлители со взвешенным осадком
4.2.Технические решения пуска и наладки
Отстойники и осветлители со взвешенным осадком предназначены для задержания основной массы загрязнений, содержащихся в обрабатываемой воде. При нормальной работе этих сооружений прозрачность очищенной воды должна быть не менее 25 см по шрифту, содержание взвешенных веществ не должна превышать 15 мг/л.
Практика проектирования и реконструкции станций водоподготовки воды поверхностных источников показала, что наиболее эффективным мероприятием по увеличению нагрузки на отстойники и снижению их строительных объемов является отбор осветленной воды через тонкослойные блоки, размещаемые в зоне осаждения.
В тонкослойных отстойниках осаждение взвеси происходит в малом слое воды, образуемом наклонными элементами, обеспечивающими быстрое выпадение взвеси и ее сползание по наклонной поверхности элементов в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Уменьшение высоты потока до 3 - 5 см снижает удельную нагрузку на площадь отстаивания, что обуславливает сокращение количества жидкости, переносимой частицами, повышает стабильность его гидродинамической структуры. Поскольку турбулентность повышает транспортирующую способность потока, режим течения в отстойнике должен быть ламинарным.
Отдельные тонкостенные ячеистые элементы объединяют в так называемые "сотоблоки", представляющие собой сочетание каркаса и расположенного внутреннего сотового заполнителя. Общая устойчивость сотовых конструкций значительно превышает устойчивость входящих в них листов заполнителя. Внешние обшивки или растягивающие рамы (каркас) воспринимают и равномерно распределяют нагрузку.
Материалами для изготовления сотоблоков являются мягкие полимерные пленки различной толщины от 0,05 до 0,2 мм, свойства которых определяют способ соединения их в сотовую конструкцию. Блоки из полиэтиленовой пленки изготавливаются методом сварки, из лавсановой пленки - с использованием "сотопечатных" машин, на которых осуществляется изготовление сотоблоков из бумаги. Для этих целей используются клеевые композиции, обеспечивающие высокую прочность клеевого соединения между слоями пленки, а также между пленкой и каркасом растягивающей рамы.
Полимерные материалы обладают высокими физико-механическими характеристиками, малым водопоглощением, морозостойкостью, биостойкостью и долговечностью в условиях эксплуатации их в водопроводных очистных сооружениях. Старение пленок в воде резко отличаются от старения их в атмосфере. В отстойниках отсутствуют три главных фактора, влияющих на процесс старения - повышенная температура, кислород воздуха и воздействие ультрафиолетовых лучей солнца. Гарантированный срок службы полимерных пленок составляет не менее 20 лет.
Сварка полиэтиленовой пленки для изготовления сотовой конструкции производится методом экструдированной присадки, т.е. нагретым присадочным материалом, который в виде гранул полиэтилена загружается в приемную воронку специальных пистолетов для сварки термопластов. Под действием тепла, выделяемого нагревателем, гранулы полиэтилена расплавляются и в виде расплавленного прутка выдавливаются через фильеру. Полиэтиленовый пруток не только соединяет слои пленки между собой, но и создает внутренний каркас, обеспечивая жидкость и прозрачность конструкции.
При введении пуско-наладочных работ установка в зоне осаждения тонкослойных блоков по всей длине отстойника его площадь при коагулировании примесей следует определять, исходя из удельных нагрузок, отнесенных к площади зеркала воды, занятой тонкослойными модулями: для мутной - 4,6-5,5; средней мутности - 3,6-4,5; для маломутной и цветной вод - 3-3,5 м /(м2ч).
Расчет тонкослойных отстойников сводится к определению его геометрических размеров - длины, ширины, высоты канала при заданной нагрузке, начальной и конечной концентрации взвеси, ее дисперсности и плотности. Необходимыми условиями, обеспечивающими надежность работы и стабильность качества осветленной воды, являются ламинарный режим течения и устойчивость потока в тонкослойном элементе. При расчете тонкослойных отстойников определяют скорость движения жидкости U, рабочую длину зоны осаждения L и объем зоны наполнения осадка V.
Расчет технологических и конструктивных параметров сооружения, а также отдельных тонкослойных элементов производится по следующим зависимостям:
1. Удельная нагрузка или производительность сооружения в расчете на площадь зеркала воды (UH):
, м3/(м2ч)
где L - длина тонкослойных элементов блока, м;
Н - высота тонкослойного элемента, м;
u - расчетная (охватываемая) скорость осаждения взвеси, м/ч;
Kаг - коэффициент агломерации;
 - коэффициент стесненного осаждения взвеси под тонкослойными
элементами;
К1 и К2 - обобщенные расчетные коэффициенты.
2. Длина тонкослойных элементов блока (L):
где h0 - высота потока осветляемой воды, м;
u0 - средняя скорость потока в тонкослойных элементах, м/ч;
3. Обобщенные расчетные коэффициенты:
где Кст - коэффициент, учитывающий стеснение сечение потока в тонкослойном
элементе, вползающим осадком;
Кон - коэффициент, учитывающий гидравлическое совершенство
тонкослойного сооружения и степень его объемного использования
(отношение фактического и расчетного времени пребывания воды);
Кк - конструктивный коэффициент, учитывающий фактическую, открытую
для движения потока площадь сооружения на выходе из него;
Кф - коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения тонкослойных
элементов
 - коэффициент, учитывающий влияние гидродинамических условий
потока в тонкослойных элементах.
Расчетную скорость осаждения взвеси принимается в соответствии с опытом эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях, или по результатам технологического моделирования процессов хлопьеобразования и тонкослойного осаждения с целью определения требуемого значения.
Коэффициент  зависит от отношения В/Н, где В – ширина тонкослойного элемента, Н - высота тонкослойного элемента:
Значение Kст рекомендуется принимать равным 0,7 - для маломутных цветных вод, 0,8 - для мутных вод. Произведение  Каг следует принимать в пределах 1,15-1,3. Значение остальных величин, входящих в расчетные формулы берут по СНиПу.
Сооружениями первой ступени водоподготовки успешно работают при условии предварительной обработки воды коагулянтами и флокулянтами кроме отстойников осветлители со взвешенным осадком. Осветлители обеспечивают более высокий эффект осветления воды и имеют более высокую производительность, чем отстойники, однако конструкция осветлителей со взвешенным осадком и их эксплуатация более сложны.
Обрабатываемая вода, смешанная с реагентами, вводится в осветлитель снизу и равномерно распределяется по площади рабочих коридоров (рис. 4.1.). Далее вода движется снизу вверх и проходит через слои ранее сформированного взвешенного осадка, состоящего из массы взвешенных в восходящем потоке хлопьев, которые непрерывно хаотически движутся, но весь слой в целом неподвижен. Он находится в состоянии динамического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока воды и средней скорости осаждения хлопьев. Важно отметить, что средняя скорость осаждения хлопьев во взвешенном слое отлична от их гидравлической крупности. Это объясняется так называемым стесненным осаждением частиц, на котором основана работа осветлителей. Проходя через слой взвешенного осадка, вода осветляется в результате контактной коагуляции.
Величина хлопьев взвешенного осадка постоянно меняется вследствие слипания взвешенных частиц, извлекаемых из воды, и разрушения образовавшихся агрегатов под влиянием гидродинамического воздействия потока. Следовательно, слой взвешенного осадка представляет собой полидисперсную среду. Однако, средний размер хлопьев во всей массе взвешенного осадка при неизменных условиях работы осветлителя (состав и свойства обрабатываемой воды, доза коагулянта, скорость восходящего потока) остается неизменным, так как он определяется соотношением между внутренними силами сцепления частиц, образующих структуру хлопьев, и внешними силами трения, действующими на поверхности хлопьев при их обтекании потоком воды. Воздействие непрерывного хаотического движения и циркуляции хлопья различного размера довольно равномерно распределяются по всей высоте взвешенного слоя.
При пропуске воды через взвешенный слой извлекаемые из нее примеси остаются в нем, при этом объем слоя должен непрерывно увеличиваться, но этого не происходит, так как предусматривается непрерывное удаление избыточного осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель, где он уплотняется и сбрасывается в водосток. Осветленная вода, прошедшая через слой взвешенного осадка, собирается с помощью сборных желобов или труб и отводится для дальнейшей обработки на фильтры.
Во взвешенной контактной среде расстояние между частицами ее образующими несоизмеримо больше по сравнению с размерами удаляемых из воды примесей, имеющих коллоидную или ионную степень дисперсности. Их удаление из подобной гетерофазной системы происходит в результате адгезии и сорбции. При прохождении через взвешенный слой примеси воды сближаются с ранее сформированными хлопьями (сорбентом) и под действием молекулярных сил прилипают к их поверхности или ранее адсорбированных на них частицам примесей.
Слой взвешенного осадка или контактная среда (КС) оказывает существенное влияние на процессы водообработки, происходящие в ней, в соответствии со следующими положениями:
1. КС имеет большую развитую поверхность образующих её частиц, оказывая благоприятное действие на процессы коагулирования, сорбции, адгезии и кристаллизации продуктов процесса водообработки.
2. КС способствует более равномерному распределению "обрабатываемой воды по сечению осветлителя и, оказывая позитивное влияние на гидравлический режим и параметры потока увеличивается коэффициент объёмного использования, гидравлический радиус и смоченный параметр). Угол равномерного выхода воды в КС равен 30° вместо 8-12° в обычных условиях. КС ламинизирует поток, т.е. гаай его турбулентность.
3. КС резко улучшает гидравлическую характеристику взвеси. Скорость её осаждения возрастает в 2-3 раза по сравнению со скоростью осаждения в отстойнике за счёт увеличения размеров хлопьев и их плотности.
4. КС значительно повышает эффект очистки воды за счёт более полного использования применяемых реагентов и свойств контактной взвеси.
Пуск и наладка с взвешенным осадком, как показал опыт многолетней их эксплуатации, должна производиться исходя из следующих условии:
1. Стабильная работа сооружений возможна только при постоянстве расхода и температуры обрабатываемой воды. Спонтанные изменения расхода воды вызывают размыв взвешенного слоя и вынос хлопьев в зону осветления. Колебания температуры воды, в особенности поступления более тёплой, чем находящаяся в осветлителе, влечёт за собой возникновение конвективных токов, приводящих к нарушению взвешенного слоя и замутнению осветлённой воды. Допускается колебание температуры в час ±1°С.
2. Поддерживание взвешенного слоя осадка на заданном уровне и обеспечение тем самым устойчивой работы сооружения возможно только при наличии регулируемого непрерывного принудительного удаления избыточного осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель. В этой связи следует применять осветлители с принудительным отсосом осадка с расчётными параметрами, приведёнными в СНиПе относительно только этих типов сооружений.
3. Условиями надёжной работы осветлителей является равномерное распределение обрабатываемой воды по площади зоны взвешенного осадка, а также равномерный сбор и отведение осветлённой воды. Необходимо рациональная организация непрерывного отвода избыточного осадка в осадкоуплотнитель. На (рис. 2.7) показано техническое решение по обеспечению этих условий при реконструкции осветлителя коридорного типа путём организации рециркуляции осадка с помощью перфорированных водораспределительных труб с соплами и устройством тонкослойных модулей для эффективного отвода избытка осадка в осадкоуплотнитель. В качестве тонкослойных элементов используются сотоболки, выполненные из полиэтиленовой плёнки и имеют угол наклона к горизонту воды 70-75°, что обеспечивает эффективное сползание осадка. Применение технологии тонкослойных модулей повышает качество очистки воды по содержанию взвешенных веществ в 3-5 раз.
4. Опыт эксплуатации показал, что наличие распределительных дырчатых днищ в осветлителях приводит к нарушению нормальной работы аппаратов из-за завала осадков части площади дырчатых днищ. В современных конструкциях осветлителей дырчатые днища должны быть заменены на днища, выполненные в виде наклонных, сходящихся к низу стенок.
5. В схемах по очистке природных вод с коридорными осветлителями при мало мутной и цветной воде процесс хлопьеобразования проходит малоэффективно. Для его интенсификации целесообразно нижнюю коническую часть осветлителей загружать гравием или щебнем, т.е. произвести пригрузку водораспределительных труб. В гравийном слое благодаря тесному контакту воды с хлопьями процесс хлопьеобразования протекает с образованием крупных и плотных хлопьев, обеспечивающих затем хороший эффект осветления воды. Пригрузку производят на высоту 70 см., крупность зёрен гравия и щебня - 20-50 мм. Их механическая прочность и химическая стойкость должны соответствовать требованиям, предъявленным к фильтрующей загрузке. Гравийная пригрузка распределительных труб благодаря совершенствованию гидравлической характеристики сооружения и улучшения процесса формирования взвеси позволяет увеличить производительность осветлителей на 15-20% и сократить расход коагулянта на 10-15%.
6. Для повышения производительности осветлителей с вертикальными осадкоуплотнителями при обработке маломутных вод целеобразно вносить в обрабатываемую воду специальную контактную массу из зёрен кварцевого песка или дробленого керамзита крупностью 0,1-0,15 мм. В количестве 10-12 кг. На 1 м площади взвешенного слоя. Во время работы осветлителя зёрна взвешенной контактной, массы являются центрами коагуляции примесей воды.
Повышение Производительности осветлителей в зимний период при низкой
температуре осветляемой воды возможно также путём её замутнения
низкосортной известью дозами 10-15 мг/л по взвешенным веществам.
7. Необходимо принимать в процессе эксплуатации осветлителей меры по предотвращению подноса воздуха на всём пути движения воды и растворов реагентов до поступания их на осветлители. С этой целью на водоводах, подающих воду в осветлители целесообразно устанавливать стояки для выпуска воздуха.
8. Взвешенный осадок из осветлителя не должен выноситься и плотность его не должна изменяться. Регулирование расположения верхней границы взвешенного осадка осуществляется путём изменения отсоса воды из осадкоуплотнителя. При снижении взвешенного осадка выше критической метки отсос воды из осадкоуплотнителя необходимо увеличить. И наоборот при резком подъеме взвешенного осадка в осадкоуплотнителе и выносе его водой необходимо уменьшить отсос воды из уплотнителя или на некоторое время прекратить отсос. В случае же если осадок в рабочих камерах и осадкоуплотнителе продолжает резко подниматься (Несмотря на регулирование отсоса) и имеет место резкое ухудшение качества осветления воды, следует произвести продувку осветлителя.
Характерной особенностью большинства зарубежных конструкций осветлителей со слоем взвешенного осадка является наличие встроенного флокулятора, рециркуляция осадка, отсутствие принудительного отсоса избытка осадка. Инженерные решения, связанные с пульсирующей подачей осветляемой воды под слой взвешенного осадка, и впервые реализованные во Франции в аппаратах типа "Пульсатор" находят практическую реализацию в отечественной практике реконструкции станций водоподготовки питьевой воды.
Основной идеей "пульсатора" является пульсирующая подача осветлённой воды под слой взвешенного осадка, что препятствует оседанию его на дно и образованию завалов. "Пульсатор" (рис. 4.2) представляет собой прямоугольный в плане резервуар, по дну которого проложен коллектор 1 с дырчатыми распределительными осветлителями 2. Пространство между осветлителями в целях предотвращения завалов осадка перекрыты конусно-образными козырьками 3. Коллектор соединён с камерой 4, в которую поступает осветляемая вода по трубопроводу, снабжённому на конце клапаном 5. Камера сверх сообщается с атмосферой через патрубок, который может перекрываться клапаном 6. В месте примыкания коллектора к камере имеется ещё один клапан 7. При помощи вакуум-насоса 8 в камере - (при одновременном закрытии клапана 6) может создаваться вакуум.
На стенке камеры, в верхней её части, вмонтированы два электрода, Которые дают импульс для включения и выключения вакуум-насоса. Схемой рис,2.8, а) показано положение при работающем вакуум-насосе. При этом положении осветляемая вода поступает в камеру (клапан 5 открыт) при закрытых клапанах 6 и 7, поскольку в это время вода в работающую камеру "пульсатора" не поступает, в нём происходит осаждение взвешенного слоя. Схемой рис.2.8., б) показано положение, при котором вакуум-насос выключен, клапаны 6 и 7 открыты, а клапан 5 закрыт. При этом происходит быстрое поступление вода из камеры в рабочую часть "пульсатора" и взвешенного осадка. Поперечное включение и выключение вакуум-насоса создаёт непрерывную пульсацию осадка, при котором он не оседает на дно и не выносится из осветлителя. Избыток осадка перепускается в осадкоуплотнитель 9, откуда периодически или непрерывно выбрасывается в канализацию.
Возможна модернизация "классических" пульсаторов путем размещения в слое взвешенного осадка под углом 60° тонкослойных модулей с отражателями на нижней стороне каждой полки, что способствует формированию медленного вихревого потока воды. Благодаря этому в сооружении сочетается преимущества обработки воды в слое взвешенного осадка, его пульсация, обеспечивающая более интенсивное коагулирование вода, и осаждение в тонком слое.
Аналогичные инженерные решения французскими специалистами были использованы при разработке конструкции вертикальных отстойников типа "Ультрапульсатор" (рис 4.3.). Конструкция отстойника имеет следующие отличительные особенности.
1. Наличие концентрированного и однородного слоя взвешенного осадка за счет впуска исходной воды с реагентами в отстойник периодически пульсирующем режиме, благодаря чему удаётся избежать классификации частиц осадка по их размеру и формировать слой осадка с высокой степенью однородности по высоте.
2. Увеличенная концентрация слоя осадка за счет размещения в нем блока наклонных пластин с дефлегматорами, благодаря которым создаются многочисленные микротурбулентные потоки осадка, интенсифицирующие процесс флокулообразования путем облегчения и ускорения формирования укрупнённых и плотных флокул.
3. Наличие под слоем осадка накопленных под углом 60° тонкослойных модулей, которые обеспечивают соскальзывание и укрупнение частиц формирующего осадка и, тем самым, дополнительную интенсификацию флокулообразования. В результате формируется взвешенный слой крупных и плотных флокул осадка, способные выдерживать значительные (в 3 раза больше, чем в классических отстойника) скорости восходящего потока поступающей в отстойник исходной воды.
4. Простота эксплуатации и стабильность работы при значительных
колебаниях качества исходной воды.
Основные расчетные параметры отстойника:
Отстойник снабжен устройством для автоматического отвода осадка.
Предусмотрено, что отстоянная вода будет подвергаться дополнительной флокуляционной обработке для извлечения из нее остаточных концентраций полиэтилена.
4.2. Оптимизация расчетных параметров отстойников на основе технологического моделирования процесса осаждения.
1. Осаждение происходит под действием силы тяжести.
2. Современные конструкции отстойников - это проточные сооружения, в которых осаждение взвеси происходит при движении воды от входа к выходу из отстойников.
3. Скорости движения воды в отстойнике несколько мм/сек.
По характеру взвесь бывает двух типов:
а) зернистая устойчивая взвесь ( процессы слипания отсутствуют );
б) неустойчивая, частицы, которые могут слипаться в процессе осаждения.
4. Осаждение взвеси в отстойниках подчиняется закону Стокса:
где F3 - сила сопротивления осаждению;
 - вязкость жидкости;
 - скорость осаждения частиц взвеси;
d - диаметр частиц.
Сила сопротивления изменяется пропорционально скорости, т.е. по линейному закону.
5. С увеличением размера и скорости осаждения частиц, линейный закон нарушается и переходит в область турбулентности при обтекании частиц жидкостью, и в этом случае,.закон сопротивления в общем виде подчиняется закону Рейля:
где  - коэффициент сопротивления, зависит от числа Рейнольдса;
d - диаметр частиц взвеси;
 - скорость осаждения;
 - плотность жидкости
Зависимость коэффициента сопротивления устанавливается опытным путём.
6. Опытным путём определяется гидравлическая крупность частиц взвеси измерением относительного количества взвеси, выпавшей за определённый промежуток времени на дно опытного цилиндра, заполненного опытной водой. Количество осадка, выпавшего за время t определяется по формуле:
где с- концентрация взвеси в испытуемой воде;
f- площадь осаждения.
Весовое соединение взвеси до момента осаждения:
где h1 - высота воды в цилиндре.
Эффект осаждения - основное количество выпавшей взвеси (относительное количество)
Определяется по формуле:
- средняя гидравлическая крупность взвеси.
Опытным путём получают несколько кривых выпадения взвеси ( 5-6 цилиндров ). С помощыо кривых выпадения взвеси определяется средняя (ср) гидравлическая скорость её осаждения по формуле:
7. Получив в лабораторных условиях кривую из пробы исследуемой воды при высоте столба жидкости равной h1, определяем эффект осаждения взвеси. В то же самое время этот же эффект может быть рассчитан из соотношения:
где С0 - концентрация взвеси в исходной воде;
С - концентрация взвеси в осветлённой воде.
С = 8-12 мг/л
По величине Р с помощью экспериментальной кривой осаждения взвеси определяем время осаждения t1.
8. Расчётная продолжительность пребывания воды в отстойнике определяется из соотношения:
tp/t = hp/h1, т.к из условия подобия tp/hp = t1/h1,
где tp и hp - расчётная высота зоны осаждения и время пребывания воды в
проектном отстойнике.
Эта формула показывает, что продолжительность пребывания воды в отстойнике во столько раз больше продолжительности осаждения взвеси в опытном цилиндре, во сколько раз высота зоны осаждения выше высоты слоя воды в цилиндре.
При корректировочных расчётах отстойников пользуются «фиктивной» скоростью осаждения (так называемой «процентной скоростью осаждения» - U). Подставляя в формулу определения (U), значение tp получаем формулу определения (L).
9. Действительная продолжительность пребывания воды в отстойнике всегда меньше теоретической за счёт неравномерности распределения скоростей потока по сечению потока (вследствие чего эффект осаждения уменьшается). Поэтому длина отстойника должна быть несколько увеличена (коэффициент а).
«а» зависит от величины эффективности скорости осаждения.
10. Ширина отстойника определяется:
где q - расчётный расход воды, поступающий в отстойник, м3/ч.
Если величина В больше 6 м, то отстойник делится на ряд коридоров (где-то от 3 м, в зависимости от шага принятых колонн).
4.3. Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ
Все работники обязаны работать в спецодежде, спецобуви, правильно пользоваться средствами индивидуальной защиты, необходимыми для выполнения работ, входящих в круг их обязанностей.
На рабочем месте должны находиться только те лица, которые имеют непосредственное отношение к выполняемой работе.
Работы по промывке, включению и остановке отстойников осуществляются путем открытия или закрытия электрифицированных технологических затворов, стоя на диэлектрическом коврике.
При выводе из работы отстойника и при проведении ремонтных работ необходимо обесточить задвижки и вывесить плакат «Не включать! Работают люди». Включение и отключение управления затворами должно производиться электромонтером, имеющим ква¬лификационную группу по электробезопасности не ниже III, согласно требованиям ПТЭЭП и ПУЭ.
Ремонтные работы внутри емкостных сооружений должны выполняться по наряду-допуску бригадой в составе не менее трех работников. Каждый, из спустившихся в отстойник, должен страховаться работником, находящимся на поверхности. Страховочный пояс должен быть с веревкой длиной на 2 метра больше расстояния от люка до наиболее удаленной точки внутри отстойника, при этом работники должны быть обеспечены защитными средствами, необходимым инструментом, инвентарем, приспособлениями, приборами (газоанализатор типа «Хоббит» или газосигнализаторами «Джин-газ») и аптечкой первой доврачебной помощи.
Спуск в отстойник осуществляется по лестнице, предварительно проверяемой на прочность багром или штангой вилкой.
Спуск и подъем в отстойник материалов, инструментов, мусора должен осуществляться только с помощью веревки и ведра, у которого ушки соединения ручки с ведром должны быть прикреплены заклепками.
Инструмент, лежащий на поверхности, должен быть расположен так, чтобы исключить возможность его скатывания или падения в емкость отстойника.
Для проведения внутренних работ в отстойниках разрешается применять переносные светильники, устанавливаемые на высоте 2,5 м и более, напряжением до 380 В.
Все электросварочные установки с источниками переменного и постоянного тока, предназначенные для сварки в особо опасных условиях (в отстойниках), должны быть оснащены устройствами автоматического отключения напряжения холостого хода при разрыве сварочной цепи или его ограничения до безопасного в данных условиях значения, не позже, чем через 1,0с после размыкания сварочной цепи.
При выполнении сварочных работ в условиях повышенной и особой опасности поражения электрическим током электрогазосварщик кроме спецодежды должен быть обеспечен электрозащитными средствами: резиновыми диэлектрическими галошами или ботами, перчатками. При работе лежа необходимо использовать резиновый ковер. Запрещается пользоваться металлическими щитками.
Работы в труднодоступных пространствах электрогазосварщик должен выполнять под контролем двух наблюдающих, один из которых должен иметь группу по электробезопасности не ниже 2-ой. Наблюдающие снаружи емкостного сооружения должны контролировать безопасное проведение сварочных работ.
При проведении сварочных работ в емкости отстойника должно быть предусмотрено удаление сварочных аэрозолей непосредственно вблизи сварочного электрода и вентиляция с соблюдением мер безопасности, изложенных в Инструкции по охране труда для работ в камерах, колодцах и др. подземных сооружениях.
При проведении погрузочно-разгрузочных работ должны применяться средства механизации (грузоподъемные механизмы, манипуляторы, лебедки и др.). При отсутствии такой возможности и проведении погрузочно-разгрузочных работ вручную должна быть соблюдена максимально допустимая нагрузка, приходящаяся на одного работника (величина максимально допустимой нагрузки для лиц мужского пола равна 50 кг).
При выполнении работ в отстойниках обязательно ношение защитной каски.
При внезапном поступлении в емкость отстойника объемов воды, вызвавших начало его затопления, а так же при срабатывании газоанализатора «Хоббит» (газосигнализатора «Джин-газ»), работы должны быть прекращены. При этом работники должны немедленно подняться из заглубленного сооружения и сообщить о происходящем руководителю работ. Спуск и продолжение работ разрешается только после выяснения и устранения причин.
ЛЕКЦИЯ №5
Фильтровальные сооружения
5.1. Технические решения пуска и наладки
В коммунальном водоснабжении обрабатываются большие количества воды в фильтровальных сооружениях, т.е. фильтры, в которых происходит накопление осадка в толще фильтрующей загрузки. При осуществлении такого фильтрования с постоянной скоростью в течение определенного времени фильтрующая загрузка способно осветлять воду до заданной степени, а также происходит линейный прирост потери во времени (рис.2.10).
Время, в течение которого обеспечивается требуемая степень очистки воды, - продолжительность защитного действия загрузки (t3). Время, в течение которого потери напора в загрузке возрастают до максимально возможного для данной конструкции фильтра значения, - продолжительность времени достижения предельной потери напора (tH).
Пуско-наладочные работы фильтровальных сооружений основываются на использовании данных технологического моделирования с целью оптимизации режима их работы между t3 и tH.
Значения t3 и tH рассчитываются по формулам:
x – толщина слоя загрузки; К и Х0 – константы, значения которых зависит от эффекта осветления; b – параметр, характеризующий интенсивность отрыва ранее задержанных частиц; b/a – параметр, характеризующий скорость проникновения отложений в глубь загрузки; Hпр – прирост потери напора в загрузке фильтра, определяемая высотной схемой сооружения; H0 – начальная потеря напора в чистой загрузке; h – прирост потери напора, равный разности между потерей напора в заиленной загрузке и H0; t – продолжительность фильтрования.
При t3 > tH фильтр выключают на промывку в связи с тем, что дальнейший прирост потери напора невозможен, так как достигнут предельный напор, обусловленный высотным расположением очистных сооружений, и весь он расходуется на преодоление сопротивления закольматированной фильтрующей загрузки. При этом ее задерживающая способность используется не полностью, так как фильтр выключается на промывку, хотя при наличии соответствующего напора перед ним он мог бы еще в течение определенного времени давать воду требуемого качества.
В случае если t3 < tH фильтр необходимо выключать на промывку из-за ухудшения качества фильтрата, при этом потеря напора в загрузке не достигла своего предельного значения, а избыточный напор не используется с пользой и теряется в задвижках и отводящем фильтрат трубопроводе, и, следовательно, бесполезно теряется энергия.
С технико-экономической точки зрения наилучшим соотношением является t3 = tH. В этом случае обеспечивается максимальная скорость фильтрования и соответственно производительность фильтров. Однако из соображений санитарной надежности следует принимать t3/tH > 1, так как при этом в течение всего фильтроцикла гарантируется высокое качество очищенной воды. С увеличением отношения t3/tH возрастает санитарная надежность фильтровальных сооружений, но одновременно повышаются капитальные и эксплуатационные затраты; поэтому желательно, чтобы t3 было немного больше чем tH. Обычно при оптимизационных расчетах рекомендуется принимать t3 = (1.2 – 1.3) tH.
На рис. 2.11 приведены графики влияния параметров фильтрующей загрузки на t3 и tH. При определенном значении оцениваемого параметра кривые t3 и tH пересекаются. Точка пересечения соответствует оптимальному с экологической точки зрения режиму работы фильтров.
С увеличением толщины слоя фильтрующей загрузки а) t3 увеличивается, а tH уменьшается. Если фильтр выключается на промывку из-за ухудшения качества фильтрата, то увеличение толщины слоя загрузки может улучшить работу фильтра и увеличить продолжительность фильтроцикла между промывками. Этот же эффект может быть достигнут уменьшением крупности зерен загрузки. б) и, наоборот, если фильтр выключается на промывку из-за предельной потери напора, то уменьшение высоты загрузки или укрупнение зерен загрузки позволяет ввести фильтр в оптимальный режим и тоже увеличить продолжительность фильтроцикла. Такой же эффект достигается и при одновременном увеличении толщины слоя и увеличении крупности зерен загрузки (рис. 5.1).
Реконструкция фильтров предусматривает варьирование гранулометрического состава загрузки различными фильтрующими материалами, а также использование принципа фильтрования в направлении уменьшающейся крупности зерен. Последнее достигается использованием двух- и многослойных загрузок в скорых фильтрах и при фильтровании в восходящем потоке воды, как это имеет место в контактных осветлителях.
При пуске и наладке контактных осветлителей необходимо учитывать, что предельно допустимая потеря напора равна массе фильтрующей загрузки в воде и, следовательно, зависит от вида применяемого фильтрующего материала. По этой причине технологические преимущества легких фильтрующих материалов (керамзит, шунгизит и др.) не могут быть в полной мере реализованы в контактных осветлителях. В таких сооружениях желательно применять плотные фильтрующие материалы, имеющую достаточно развитую поверхность зерен (карьерные кварцевые пески, металлургические шлаки и др.). предельная потеря напора в контактных осветлителях возрастает с увеличением высоты слоя загрузки. при этом, увеличивается не только продолжительность достижения предельно потери напора, но и продолжительность защитного действия загрузки. По конструктивным соображениям увеличивать высоту слоя фильтровальных сооружений нельзя сколь угодно, поэтому расчет контактных осветлителей заключается в определении расчетной скорости фильтрации, при которой слой фильтрующей загрузки заданной высоты и крупности зерен обеспечивает требуемую продолжительность фильтроцикла.
Пуск и наладка фильтровальных сооружений с целью повышения эффективности их работы путем изменения крупности и высоты слоя загрузки, применения фильтрования в направлении убывающей крупности зерен загрузки, использования высокопористых фильтрующих материалов основана на рациональном конструировании фильтрующего слоя. В то же время эффективность процесса очистки во многом зависит от физико-химических свойств взвеси в воде, которые могут регулироваться за счет рационального проведения процесса коагулирования: правильного выбора коагулянта и флокулянта, места и условий их ввода в обрабатываемую воду. При этом эффективность осветления воды в процессе фильтрования зависит от размера и плотности агрегатированных частиц взвеси, а также адгезионных свойств хлопьев. Имеющееся в фильтрующей загрузке свободное пространство для накопления коагулированных частиц ограничено порами загрузки, поэтому увеличение плотности агрегатов дает возможность повысить грязеемкость фильтрующей загрузки и увеличить продолжительность фильтроцикла.
Повышение эффективности и надежности работы фильтровальных сооружений в процессе реагентной обработки воды реализуется путем ряда следующих мероприятий.
1. Использование преимуществ контактного осветления возможно благодаря устройству непосредственно над фильтрующим слоем вращающейся системы распределения раствора коагулянта. При такой системе подачи фактически реализуется периодическое коагулирование воды, основанное на более полном использовании продуктов гидролиза коагулянте при их избытке. Для высокоцветных вод применение двухслойных прямоточных фильтров с системой подачи коагулянта, имеющей частоту вращения 0,3 – 1 мин-1, позволяет увеличить продолжительность фильтроцикла в 1,5 – 2,5 раза. При осветлении цветной воды, требующей ее подщелачивания, наиболее эффективным является режим фракционированного введения расчетной дозы коагулянта в смеситель и через вращающуюся систему в соотношении 65 – 75% и 35 – 25% в зависимости от качества исходной воды.
2. В полной мере эффективность контактной коагуляции в отличии от прямоточных фильтров в полной мере достигается в одноступенчатых схемах очистки воды в контактных осветлителях с восходящим потоком воды, когда обработанная реагентами вода подается непосредственно в фильтрующую загрузку. Основная масса загрязнений задерживается в первых по движению слоях загрузки, имеющих относительно крупные зерна. Большое значение имеют не только размеры и прочность взвешенных частиц, но и их адгезионные свойства. Поскольку условия перемешивания влияют одновременно на целый ряд физико-химических свойств взвеси, то целесообразно оценивать влияние режима перемешивания на комплексные параметры кинетики процесса очистки воды фильтрованием.
Основными параметрами процесса фильтрования, позволяющими рассчитывать оптимальный режим, являются параметр а/в, характеризующий скорость продвижения отложений в толщу фильтрующей загрузки, и параметр в, характеризующий интенсивность прилипания частиц взвеси. Наилучшие показатели процесса очистки воды фильтрованием имеют место при максимальных значениях параметра в и минимальных значениях параметра а/в. Так при очистке по методу контактной коагуляции цветной воды, обработанной сернокислым алюминием, такие значения параметров соответствуют частоте вращения мешалки в смесителе, при которой оптимальным значением градиента скорости является G = 60 – 80 с-1. Варьирование условий перемешивания очищаемой воды с реагентами дает возможность управлять процессом фильтрования путем направленного регулирования физико-химических свойств частиц осветляемой суспензии, и, следовательно, оптимизировать процесс фильтрования при эксплуатации очистных сооружений.
3. Физико-химические свойства очищаемых вод могут значительно меняться на протяжении года, что вызывает отклонение от расчетного оптимального режима фильтрования. Применение флокулянтов является эффективным способом регулирования фильтрационных характеристик очищаемой воды, имеющим однозначное действие, поскольку способствует образованию крупных и плотных агрегатов.
С увеличением дозы флокулянта наблюдается повышение задерживающей способности фильтрующей загрузки, а увеличение грязеемкости загрузки ведет к цвеличению продолжительности защитного действия загрузки и возрастанию темпа прироста потери напора. Это в свою очередь приводит к сокращению продолжительности работы фильтровальных сооружений до достижения предельной потери напора. По этой причине использование флокулянтов эффективно только при наличии запаса в величине предельно допустимого напора, что имеет место при завышенной крупности зерен фильтрующего слоя и, соответственно, плохом качестве фильтрата.
Если толщина загрузки меньше оптимальной, то добавка флокулянта вводит фильтры в оптимальный режим и возможно увеличение скорости фильтрования. Это обычно имеет место при стандартных загрузках скорых фильтров, когда в неблагоприятные периоды года приходится снижать их производительность. Доза флокулянта, необходимая для оптимизации, тем меньше, чем меньше отличается высота фильтрующего слоя от оптимальной.
С целью улучшения работы фильтров место ввода флокулянта необходимо выбирать по возможности ближе к фильтрующей загрузке. В этом случае образование крупных твердых агрегатов происходит внутри загрузки. неправильный выбор места ввода может снизить эффективность действия флокулянтов, иногда в несколько раз. Необходимо предусматривать разрыв во времени года коагулянтов до 2 – 3 мин в зависимости от температуры очищаемой воды.
Реконструкция фильтрующего слоя в целях интенсификации работы фильтровальных сооружений основана на следующих практических методах модернизации зернистых загрузок фильтровальных сооружений:
- увеличение высоты фильтрующего слоя с одновременным укрупнением зерен загрузки;
- замена загрузки на материалы с высокой межзерновой пористостью и развитой поверхностью зерен;
- реализация принципа фильтрования в направлении убывающей крупности зерен загрузки за счет устройства двухслойного и более фильтрующего слоя;
- применение тяжелых фильтрующих материалов в фильтрованных сооружениях с восходящим потоком воды.
Практическая реализация этих методов должна учитывать ряд следующих положений.
1. Способ увеличения допустимой скорости фильтрования за счет увеличения высоты фильтрующего слоя не может быть реализован без капитальной реконструкции фильтров и связан с полным изменением конструкции дренажно-распределительных систем. Его используют при замене дренажных систем с горизонтальной компенсацией или с поддерживающими слоями на безгравийные дренажные системы.
2. Более простыми способами интенсификации работы фильтрующего слоя являются замена загрузки на эффективные фильтрующие материалы и устройство двух и многослойных загрузок. Эти способы не требуют реконструкции самих фильтров и достигаются лишь соответствующей подготовкой фракционного состава фильтрующей загрузки. фильтрующие слои, сложенные из зернистых материалов с развитой поверхностью, имеют повышенную пористость и обеспечивают лучшие параметры фильтрования по сравнению с кварцевым песком. Это дает возможность получать за счет их использования при одной и той же высоте фильтрующего слоя более длительный фильтроцикл при одинаковой скорости фильтрования или увеличить скорость фильтрования при неизменной длительности фильтроцикла.
3. при ограниченных количествах новых высокопористых материалов повышение скорости фильтрования может быть обеспечено за счет срезания верхнего слоя кварцевого песка и его замены более легким материалом с повышенной крупностью зерен, т.е. устройство двухслойной загрузки. особенно эффективен этот способ, когда в результате длительной эксплуатации часть зернистого слоя вымыта из тела фильтра.
4. Преимущества легких высокопористых материалов не могут быть в полной мере реализованы в фильтровальных сооружениях с восходящим потоком воды, так как их малая плотность сказывается на значении предельно допустимой потери напора в фильтрующей загрузке. При этом использование при контактном осветлении загрузок с большой плотностью позволяет за счет большей предельной потери напора увеличить продолжительность фильтроцикла и в конечном счете повысить производительность фильтровальных сооружений.
5. Для контактных осветлителей нужны фильтрующие загрузки, имеющие одновременно высокую межзерновую пористость (для того, чтобы иметь хорошие фильтрационные показатели – малую скорость продвижения отложений в толщу фильтруюущей среды) и высокую плотность зерен загрузки (для того, чтобы была по возможности большая предельная потеря напора).
Зернистые фильтрующие материалы. Традиционными и наиболее распространенными фильтрующими материалами являются кварцевый песок и при устройстве двухслойных загрузок – дробленый антрацит. Исходным материалом для приготовления последнего служит кусковой антрацит. При это важным требованием к зернистому дробленому антрациту является форма зерен, которая должна быть близкой к кубической или шарообразной. Такая форма обеспечивает высокую межзерновую пористость и хорошую промываемость в восходящем потоке воды.
Ограниченные запасы крупного кварцевого песка, а также технико-экономические сложности транспортировки его на большие расстояния определили поиск альтернативных фильтрующих материалов, использование которых позволило бы интенсифицировать работу фильтровальных сооружений за счет улучшения геометрической структуры загрузки. К числу таких материалов относятся искусственные и естественные пористые материалы. Для большинства конкретных регионов страны эти материалы являются местными.
Наиболее распространенным материалом такого типа является дробленный керамзит – гранулированный пористый материал, получаемый вспучиванием легкоплавких глин в специальных печах. Требуемые для загрузки фильтровальных сооружений фракций керамзитового песка получают либо отсевом из керамического песка, используемого в качестве заполнителя легких бетонов крепностью фракций до 5мм, либо дроблением керамического гравия с последующим отсевом требуемых фракций. Для дробления используют гравий фракций 10 – 20 и 20 – 40 мм. Зерна керамзитового песка имеют развитую поверхность, при этом величина межзерновой пористости составляет 60 – 70%. За счет таких геометрических характеристик скорость фильтрования при использовании керамзитовой загрузки в скорых фильтрах может быть повышена на 30-50 % по сравнению с кварцевым песком без какого-либо конструктивного изменения самих фильтров. Особенностью загрузки из дробленого керамзита (как и других легких материалов) является существенно меньшая, по сравнению с кварцевым песком, предельная потеря напора при восходящем фильтровании, поэтому его использование в фильтровальных сооружениях с восходящим потоком очищаемой воды менее эффективно по сравнению с тяжелыми зернистыми материалами.
Шунгизит – другой искусственно получаемый пористый материал, приготовляемый путем вспучивания природного материала шунгизита в специальных печах. Промышленность выпускает шунгизит в виде гравия, а требуемые фракции шунгизитового песка получают дроблением гравия с последующим отсевом. По внешнему виду и физическим показателям шунгизит напоминает керамзит, и загрузка из этого материала имеет физические показатели, близкие к загрузке из дробленого керамзита.
Вулканические шлаки – пористая горная порода, являющаяся продуктом вулканических извержений. Высокогорное расположение месторождений шлаков ограничивает возможность их транспортировки. Зерна вулканического шлака имеют развитую поверхность, а приготовленная из них фильтрующая загрузка – высокую пористость и соответственно фильтрационные показатели, близкие к керамзитовой загрузке.
Высокопористые материалы (перечисленные выше и другие) имеют внутренние поры в их зернах, которые постепенно заполняются водой. Поэтому для получения расчетной плотности перед пуском в эксплуатацию их необходимо выдержать в воде до 3-х суток.
Предприятия ряда отраслей промышленности (металлургической, угледобывающей, горной, строительных материалов) ежегодно сбрасывают в отвалы миллионы тонн отходов, которые могут быть использованы для загрузки водоочистных фильтровальных сооружений. К этой категории в первую очередь относятся отсевы мелких фракций на камнедобывающих и камнеобрабатывающих предприятиях, например, градиорит – прочный материал, плотностью 2,6 – 2,65 г/см3. Использование такой загрузки может повысить производительность фильтров в 1,3 – 1,5 раза по сравнению с кварцевым песком.
Дробленый кварцит – перспективный фильтрующий материал, являющийся отходом горно-обогатительных фабрик. Образующиеся отходы имеют крупность фракций до 5 мм. Содержание для фильтров требуемой фракции достигает до 50%. Плотность кварцита близка к плотности кварцевого песка и составляет 2,65 – 2,67 г/см3.
Природные горелые породы, которые можно отнести к этой же группе материалов, являются породой, сопутствующей каменному углю и имеющейся во всех угольных районах. Это метаморфизированный углекислый материал, состоящий из углистых аргиллитов, алевролитов или песчаников, подвергнутых обжигу при подземных пожарах. Для загрузки фильтров рекомендуется использовать аргиллит как наиболее прочный материал. Требуемые для загрузки фильтров фракции горелых пород получают дроблением исходного материала с последующей сортировкой. Горелые породы имеют плотность около 2,4 г/см3, что дает возможность производить их сортировку, как с помощью отсева, так и с помощью гидроклассификации. Такая плотность позволяет применять этот материал, как в скорых фильтрах, так и в сооружениях с восходящим потоком очищаемой воды.
Многие шлаки, являющиеся отходами металлургических производств, при санитарно-гигиеническом обосновании в качестве загрузки фильтровальных сооружений, могут быть использованы в качестве загрузки фильтровальных сооружений. Наиболее перспективными с точки зрения доступности и фракционного состава являются зернистые шлаки медно-никилевого производства. В результате кристаллизации в водной среде образуются прочные железо-кремневые соединения, которые имеют плотность 3,2 г/см3. Обычно шлаки имеют гранулометрический состав, пригодный для загрузки контактных осветлителей практически без дополнительного кондиционирования, поскольку в них имеется до 84% фракций крупностью от 0,5 до 2 мм. Помимо загрузки фильтровальных сооружений с восходящим потоком воды, где использование таких шлаков особенно эффективно вследствие большей предельно допустимой потери напора и большей межзернистой пористости фильтрующего слоя по сравнению с загрузкой из кварцевого песка, тяжелые шлаки могут быть использованы в качестве нижнего слоя двух – и многослойных скорых фильтров.
Золошлаковые отходы топливной энергетики – резерв использования в качестве фильтрующих материалов. Однако количество годных фракций в массе топливных шлаков относительно невелико, что делает рентабельным их использование при комплексном использовании, например, при использовании непригодных для загрузки фильтров фракций в строительной промышленности.
Природные цеолиты являются материалами, обладающими ионообменными свойствами. Наиболее распространенным является клинотип. Этот материал обладает высокими избирательными свойствами по отношению к крупным катионам щелочных (рубидий, цезий), некоторых щелочноземельнных (стронций) и тяжелых (свинец, ртуть, кадмий, цинк и др.) металлов, а также по отношению к иону алюминия. Поэтому применение фильтровальных сооружений с загрузкой из дробленного зернистого клиноптилолита позволяет одновременно осуществить очистку воды как от взвешенных и скоагулированных примесей, так и от специальных загрязнений, удаляемых из очищаемой воды с помощью ионного обмена.
Значение основных физико-химических и технологических показателей различных фильтрующих материалов приведены в табл. 5.1.
Пуско-наладочные работы фильтровальных сооружений с учетом выбора фильтрующего материала должна производиться с учетом типа и конструкции этих сооружений исходя из следующих положений:
1. В скорых фильтрах для максимального повышения их производительности целесообразно применять материалы с наиболее развитой поверхностью зерен. Такие зерна обычно получаются при дроблении легких пористых материалов (керамзит, шунгит).
2. Легкие фильтрующие материалы следует применять в качестве верхнего слоя взамен антрацита в двухслойных фильтрах.
3. Нецелесообразно применение легких материалов в конструкциях фильтров с восходящим потоком воды (контактные осветлители, контактные префильтры).
Таблица 5.1.
Физико-химические и технологические показатели фильтрующих материалов.
Дренажно-распределительные системы – оборудование, ошибки в расчетах, конструировании и монтаж которого, являются причиной в нарушении важнейшего эксплуатационного мероприятия по регенерации зернистой загрузки фильтровальных сооружений путем ее промывки. Происходит смещение поддерживающих гравийных слоев, перемешивание их с фильтрующей загрузкой, перераспределение крупности загрузки по площади фильтра, провалы загрузки в дренажно-распределительную систему. В результате сокращается расход промывки воды, понижается производительность фильтров и, в конечном итоге, возникает необходимость в реконструкции фильтров.
В настоящее время системы малого сопротивления и с горизонтальной компенсацией практически не используются, так как в них распределение потока промываемой воды ничем не регулируется кроме сопротивления самой фильтрующей загрузки. по этой причине широкой распространение имеют системы большого сопротивления, размещаемые непосредственно в загрузке фильтра в виде горизонтальных труб с одинаковым шагом, отверстия в которых равномерно распределены и охватывают всю площадь фильтра. При этом такие системы бывают как с поддерживающими слоями, так и без них.
Поддерживающие слои выполняются из гравия или щебня и служат препятствием для проникновения зерен фильтрующей загрузки в достаточно крупные отверстия дренажно-распределительной системы. При отсутствии поддерживающих гравийных слоев требуется использовать системы с отверстиями меньшими, чем размер зерен загрузки, чтобы при фильтрации воды они не пропус |
| | | Engineer | Дата: 15.03.2019, в 14:56 | Сообщение №6 |
СтарожилПользователь №: 2125
Сообщений: 375
| Таблица 5.2
Дренажные системы для фильтров S=120м2
Дренажные распределительные системы из пористых материалов в виде промежуточного днища и не требуют поддерживающего слоя.
Проблема создания пористого материала, устойчивого к агрессивному действию воды, обработанной реагентами, решена путем использования для этой земли полимербетона – беспесчаного бетона с заполнением из гравия или щебня, скрепленного эпоксидной смолой, количество которой выбрано таким образом, чтобы оставались открытые сквозные поры, обеспечивающие пропуск воды. Потери напора в пористом полимербетоне зависит от его гранулометрического состава. При стандартных интенсивностях промывки скорых фильтров, потеря напора в полимербетоне составляет от 0,01 м до 0,03 м на 1 см высоты полимербетонной плиты.
5.2. Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ.
Работы по промывке, включению и остановке фильтров осуществляются путем открытия или закрытия технологических затворов с пульта управления, стоя на диэлектрическом ковре.
При выводе из работы фильтра и при проведении ремонтных работ необходимо обесточить пульт управления и вывесить плакат «Не включать! Работают люди». Отключение шкафов управления фильтров должно производиться персоналом, имеющим квалификационную группу по электробезопасности не ниже III, согласно требованиям ПТЭЭП и ПУЭ.
Ремонтные работы внутри емкостных сооружений должны выполняться по наряду – допуску бригадой в составе не менее трех работников, при этом работники должны быть обеспечены защитными средствами, необходимым инструментом, инвентарем, приспособлениями, приборами и аптечкой первой доврачебной помощи.
Спуск в фильтр осуществляется по приставной и испытанной лестнице.
Спуск и подъем в фильтры материалов, инструментов, мусора должен осуществляться только с помощью веревки и ведра, у которого ушки соединения ручки с ведром должны быть прикреплены заклепками.
Инструмент, лежащий на поверхности, должен быть расположен так, чтобы исключить возможность его скатывания или падения в емкость фильтра.
Класть инструмент на перила ограждения фильтра или его неогражденный край запрещается.
Приставные лестницы и стремянки снабжаются устройством, предотвращающим возможность сдвига и опрокидывания их при работе. На нижних концах приставных лестниц и стремянок должны быть оковки с острыми наконечниками для установки на земле. До начала работы должна быть обеспечена устойчивость лестницы, при этом необходимо убедиться путем осмотра и опробования в том, что лестница не может соскользнуть с места или быть случайно сдвинута. При использовании лестниц и стремянок на гладких поверхностях (бетон, плитка и др.) на них должны быть надеты башмаки из резины или другого нескользкого материала.
При установке приставной лестницы в условиях, когда возможно смещение ее верхнего конца, последний необходимо закрепить за устойчивые конструкции.
Дезинфекция загрузки фильтров производится объемным методом хлорной водой или раствором гипохлорита натрия. Работник при проведении дезинфекции должен быть одет в костюм Л-1 и фильтрующий противогаз марки В,ФР-13БКФ(ГОСТ 12.4.121-83).
При приготовлении раствора гипохлорита натрия и во время дезинфекции фильтрующей загрузки работник должен пользоваться индивидуальными средствами защиты (резиновые перчатки, сапоги, защитные очки, респираторы, фартуки).
При попадании гипохлорита на кожные покровы, они должны быть обмыты обильной струей воды в течении 1-12 минут. При попадании брызг гипохлорита натрия в глаза немедленно должны быть промыты обильным количеством воды.
Пострадавший должен быть направлен к врачу. О случившемся должно быть немедленно сообщено ответственному руководителю работ или диспетчеру.
При нагревании выше 35оС гипохлорит натрия разлагается с образованием хлоратов или с выделением хлора и кислорода. Слабощелочной раствор довольно устойчив. Гипохлорит натрия негорюч и невзрывоопасен. Однако при контакте с органическими горючими веществами (опилки, ветошь и др.) в процессе высыхания может вызвать их загорание. В случае возникновения очага загорания его следует тушить водой, песком, порошковым огнетушителями.
Разлившийся гипохлорит натрия необходимо смывать водой.
Производственные помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.
При выполнении сварочных работ в условиях повышенной и особой опасности поражения электрическим током электрогазосварщик кроме спецодежды должен быть обеспечен резиновыми диэлектрическими калошами, перчатками, резиновым шлемом. При работе лежа необходимо использовать ковер. Запрещается пользоваться металлическими щитками.
Работы в труднодоступных пространствах электрогазосварщик должен выполнять под контролем двух наблюдающих, один из которых должен иметь группу по электробезопасности не ниже 2-ой. Наблюдающие снаружи емкостного сооружения должны контролировать безопасное проведение сварочных работ. Сварщик должен иметь предохранительный пояс с веревкой, конец которой должен находиться у наблюдающего. При проведении сварочных работ в емкости должно быть предусмотрено удаление сварочных аэрозолей непосредственно вблизи сварочного электрода и вентиляции с соблюдением мер безопасности, изложенных в инструкции по охране труда при эксплуатации и ремонте водопроводной сети.
Все электросварочные установки, работающие в особо опасных помещениях (в фильтрах), должны быть оснащены устройствами отключения холостого хода или ограничения его напряжения до 12 В не позже, чем через 1 с после размыкания сварочной цепи.
Ограничитель, выполненный в виде отдельной приставки, должен быть заземлен отдельным проводником.
При проведении погрузочно–разгрузочных работ должны применяться средства механизации (грузоподъемные механизмы, манипуляторы, лебедки и др.). при отсутствии такой возможности и проведении погрузочно-разгрузочных работ вручную должна быть соблюдена максимально допустимая нагрузка, приходящаяся на одного работника (величина максимально допустимая нагрузки для лиц мужского пола равна 50 кг, для женщин предельно допустимая масса груза при подъеме и перемещении тяжестей при чередовании с другой работой до 2-х раз в час не более 10 кг).
При выполнении работ в ремонтной зоне и в местах, где возможно падение предметов, а также в зоне погрузочно-разгрузочных работ обязательно ношение каски.
При внезапном поступлении в емкость фильтра значительного количества воды и начала его затопления, работы должны быть прекращены. При этом работники должны подняться из заглубленного сооружения и сообщить о происходящем руководителю работ. Спуск и продолжение работ разрешается только после выяснения и устранения причин затопления, откачки воды до требуемого уровня.
При управлении процессами фильтрации в автоматическом режиме, оператору на фильтрах необходимо соблюдать требования инструкции по охране труда при работе на персональном компьютере.
Работы в помещениях с повышенным уровнем шума производить с применением противошумных наушников.
Помещения фильтров должны быть оборудованы отоплением и вентиляцией, системами водоснабжения и канализации, естественным и искусственным освещением в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил.
Лекция №6
Обработка осадков природных вод
В процессе очистки природных вод путем коагуляции ее химическими реагентами происходит выделение из нее загрязнений в осадок.
В общем виде осадки вод поверхностных источников представляют собой сложную многокомпонентную пространственную систему с сильно развитой поверхностью, объединяющую в единое целое большой комплекс различных по происхождению, качеству и свойствам веществ. Основными компонентами осадка являются продукты гидролиза химических реагентов в сочетании с минеральными веществами (глинистыми частицами, мелким песком, карбонатными породами, нерастворимыми или малорастворимыми слоями металлов) и органическими веществами (илом, фито и зоо-планктоном, различными микроорганизмами и бактериями, коллоидами гуминовых кислот и фульвокислот). Кроме указанных компонентов в осадок выпадают также различные нерастворимые примеси, вносимые в воду вместе с коагулянтом.
Наиболее важным процессом при образовании осадка является взаимодействие между отрицательно заряженными взвешенными частицами и положительно заряженными частицами гидроокисей металлов. При этом отдельные взвешенные частицы объединяются между собой с помощью продуктов алюминия и железа.
Сочетание непосредственной коагуляции между отдельными взвешенными в воде частицами, сорбции гидроокисей металлов, образующихся при гидролизе вносимых в воду коагулянтов на поверхности частиц, адсорбции гидроокисями органических коллоидов и содержания различных взвешенных веществ массой оседающих хлопьев позволяет добиться практически полного удаления в осадок всех находящихся в обрабатываемой воде взвешенных веществ. Выпадая в осадок, вся эта масса с помощью гидроокисных связей объединяется в единую гелеобразную пространственную структуру, содержащую значительное количество влаги, которая находится в различных формах связи с компонентами осадка, а также свободной влаги, защемленной в структуре осадка.
Количество образующихся осадков в зависимости от качества обрабатываемой воды, вида применяемых коагулянтов, конструктивных особенностей сооружений, в которых осаждается осадок, изменяется обычно от 0,1 до 1%, а в отдельных случаях достигает до 5% объема очищаемой воды.
6.1. Состав и свойства осадков вод поверхностных источников.
Дисперсионный состав осадков представлен грубодисперсными минеральными и органическими частицами, размером 10-4 мм и более, которые поддерживаются в исходной воде во взвешенном состоянии за счет гидродинамических сил движущейся воды, а также высокодисперсными коллоидными системами, включающими высокомолекулярные вещества, размером частиц 10-4 – 10-5 мм.
К грубодисперсным относятся песчаные и глинистые частицы, частицы карбонатных пород, гидроокиси различных металлов, ил, планктон, микроорганизмы. К коллоидным относятся минеральные и органические частицы почв, продукты жизнедеятельности водных организмов и растительности, нерастворимые и коллоидно-растворенные формы гуминовых веществ, вирусы, бактерии, соединения кремния, железо и другие вещества, равные по размерам коллоидным частицам.
Гранулометрический состав осадков зависит от вида водоисточника (равнинные или горные реки водохранилища), сезонных колебаний качества воды конкретного источника, а также от технологической схемы очистки воды и конструктивных особенностей сооружения, в которых образуется осадок. При двухступенчатой очистке воды наиболее крупные частички задерживаются в отстойниках и осветлителях со взвешенным слоем. Осадки промывных вод фильтров являются более дисперсными. При одноступенчатой схеме очистки воды осадок содержит частицы всех размеров.
Химический состав осадков в зависимости от качества воды источника характеризуется по основным показателям следующими параметрами.
1. Содержание сухого вещества для свежих осадков (получаемых после 45 – 60 мин отстаивания) для высокоцветных маломутных вод составляет 0,3 – 0,4%; для осадков вод средней цветности и мутности – 0,4 – 0,8% и для осадков мутных – 0,8 – 3% и более.
2. Нерастворимый остаток в осадке мутных вод составляет 40 -50%, в то время как в осадке цветных вод лишь 2 – 15%.
3. Потери при прокаливании (органическая часть сухих веществ) в основном определяются соотношением цветности и мутности исходной воды. Для осадков высокоцветных маломутных вод потери при прокаливании достигают 70% и более, а для осадков мутных малоцветных вод они не превышают 20 – 25%.
4. Содержание органического углерода в сухом осадке для цветных маломутных вод находится в пределах от 5 до 20% и более, а для мутных малоцветных вод – до 5%, при этом максимальные значения соответствуют периодам повышенного содержания в осадках гуминовых веществ, составляющих основную массу органических примесей.
5. количество окиси кремния SiO2 в осадках цветных маломутных вод составляет 1 – 10% и более. Обычно окись кремния в осадке находится в коллоидном состоянии.
6. Содержание железа и алюминия определяется в основном видом и количеством коагулянтов, используемых в процессе очистки воды.
При использовании сернокислого алюминия общее количество алюминия в осадке в пересчете на окись Al2O3 достигает 40% и более от массы сухого вещества осадка, а количество железа в пересчете на Fe2O3 не превышает 0,5 – 5%. При использовании железосодержащих коагулянтов определяющими компонентами осадка являются железо в гидроокисной форме, дополняемое железосодержащими соединениями исходной воды и CaO. Количество алюминия в таких осадках незначительно.
7. Кальций и магний в осадках присутствуют соответственно в пересчете на CaO в количестве 0,2 – 5% и в пересчете на MgO в количестве 1 – 2%. В случаях, когда с целью повышения щелочного резерва воды добавляют известь, содержание солей кальция в осадке достигает 25 – 30% массы сухого вещества.
Бактериологический состав осадка имеет значение для решения вопросов, связанных с продолжительностью хранения осадка в технологических сооружениях, необходимостью обеззараживания осадков перед их удалением со станции и возможностью их утилизации. Бактериальный состав характеризуется наличием вегетативных и споровых форм бактерий (с присутствием гнилостных) и практически отсутствием бактерий коли (колииндекс до 200). В тех случаях, когда при обработке воды применяется предварительное ее хлорирование, бактериальное загрязнение осадка резко снижается.
Свойства осадков характеризуются следующими основными показателями, которые являются определяющими при выборе метода их уплотнения и обеззараживания.
Плотность – параметр, по величине которого можно судить (косвенно) о структуре осадка и который зависит от его массовой концентрации и плотности твердой фазы, входящей в состав осадка.
От количества и вида, содержащихся в воде взвешенных веществ зависит расход необходимого для осветления воды коагулянта и содержание в осадке гидроокиси, а количественное соотношение гидроокиси и остальных компонентов определяет структуру осадка и его плотность. Использование различных коагулянтов приводит к образованию осадков разной плотности даже при обработке воды одного качества.
Увеличение мутности воды отражается на структуре осадка, что выражается в уменьшении поверхности раздела фаз и снижении количества связанной влаги. Осадок при этом получается тяжелым и компактным. Снижение мутности и повышение цветности исходной воды приводит к увеличению в осадке гуминовых коллоидов и к сокращению минеральных частиц. Гуминовые вещества не оказывают существенного влияния на структуру хлопьев гидроокиси и почти не изменяют их плотности, они как бы достраивают хлопья гидроокиси, делая их более крупными, но при этом они остаются столь же рыхлыми и легкими. Плотность осадков маломутных высокоцветных вод лишь немногим увеличивает плотность осадка из чистой гидроокиси алюминия.
Добавка высокомолекулярных веществ совместно с минеральными коагулянтами позволяет получить более плотный осадок.
Вязкость осадков природных вод изменяется во времени в соответствии с изменением его структуры, обусловленном старением геля, изменением температуры, механическими воздействиями. С повышением концентрации вязкость осадка увеличивается. Частицы твердой фазы осадка сужают пространство, занятое жидкостью, что приводит к увеличению градиента скорости в поперечном сечении потока. Поэтому вязкость дисперсной системы, и, следовательно, относительная вязкость осадка µотн всегда больше единицы. При этом относительная вязкость представляет собой зависимость между абсолютной вязкостью дисперсной системы в целом µ и абсолютной вязкостью дисперсной среды µж, т.е.:
µотн=µ/µж;
Угол скольжения осадка – один из основных технологических показателей, который определяет способность осадка перемещаться под действием силы тяжести по наклонной плоскости. Эта способность определяет форму днища сооружений, по которому подлежит накопление и последующее удаление осадка.
Прочность осадка – показатель, характеризующий его способность к восстановлению структуры после ее нарушений. На скорость восстановления оказывает влияние pH среды, размер частиц и температура. Восстановленные (таксотропные) свойства осадков уменьшаются по мере их старения.
Структурная прочность осадков характеризуется предельным напряжением сдвига σ, Па, которое соответствует усилию, обеспечивающему смещение плоской пластины в осадке
σ = P/2F ,
где P – усиление, Н;
F – боковая поверхность пластин, м2.
Влажность осадка, обычно выражаемая в процентах, зависит от количественного содержания влаги, заключенной в парах осадка, и определяется как отношение массы воды mж, находящейся в порах осадка, к массе всего осадка mос:
W = mж/mос.
Влажность является одним из основных параметров, определяющих количество и качество образующего осадка, а, следовательно, объемы и стоимость сооружений для его обработки. Обычно влажность осадков, образующихся в процессе реагентной очистки вод поверхностных источников, составляет 92 – 99,8% в зависимости от качества исходной воды и технологической схемы ее обработки.
Связь влаги с твердой фазой обуславливает водоотдающую способность осадка и определяет возможность применения тех или иных обезвоживающих способов, методов и инженерного оборудования.
Влагу в осадках можно разделить на четыре категории: химически связанную, физико-химически связанную, физико-механически связанную и свободную.
Химически связанная вода входит в состав вещества и не выделяется даже при термальной сушке. Удаление химически связанной влаги ведет к изменению химической структуры вещества и его свойств.
Физико-химической связью удерживается адсорбционная и осмотическая влага.
Физико-механической связью удерживается капиллярная и структурная влага, а также влага смачивания, при этом количество связанной влаги зависит от геометрической формы, размеров и расположения твердых частиц дисперсной фазы, что определяет величину и форму пор между частицами.
Возможность изменения плотности осадка зависит от водоотдающей способности осадка, которая определяется как его структурной, обуславливающей возможность удержания того или иного количества структурированной свободной влаги, так и способностью твердой фазы осадка связывать влагу. Количественное соотношение содержащейся в осадке свободной и связанной влаги во многом определяет его водоотводящую способность.
Обычно разделение исходного осадка осуществляют при фильтровании его через пористые перегородки, по обеим сторонам которых создают перепад давления, являющийся движущей силой процесса.
Водоотводящую способность (фильтруемость) осадков принято характеризовать удельным сопротивлением фильтрации, оказываемым единицей массы твердой фазы, равномерно отлагающейся на единице площади фильтра при фильтрации осадка, вязкость жидкой фазы которого равна единице.
6.2. Предподготовка осадков к обезвоживанию.
Пуско-наладочные работы по обработке осадков с целью интенсификации их работы на первом этапе связана с совершенствованием процессов их уплотнения, что обусловлено высокой исходной влажностью осадков. Возможность уплотнения определяется структурой осадков, пространственная решетка которой способна к самопроизвольной деформации во времени с уменьшением размеров ячеек и выделением части свободной влаги, содержащейся в ячейках и петлях геля. Наличие в осадке большого количества воды мешает контакту отдельных частиц структуры гелеобразного осадка и препятствует стремлению геля занять предельно сжатой состояние. Длительное гравитационное уплотнение приводит к перегруппировке частиц структуры осадка, повышению концентрации твердой фазы, возрастанию степени агрегатирования твердой фазы. Агрегатирование частиц в процессе уплотнения способствует сокращению удельной активной площади поверхности твердой фазы осадка, снижению количества связанной и высвобождению части структурно-защемленной свободной воды. При этом увеличивается размер пор осадка и сокращается их протяженность, а соответственно снижается удельное сопротивление осадка и улучшается его водоотводящая способность.
В процессе пуско-наладочных работ по обработке осадков следует учитывать следующие положения, связанные с их уплотнением (предподготовкой) – достаточно простым и дешевым способом частичного обезвоживания осадка, позволяющим существенно снизить затраты на последующее его обезвоживание.
1. Глубокое уплотнение, а также его интенсификация требует непрерывного нарушения структуры осадка, обладающего таксотропными свойствами и способностью к самовосстановлению гелеобразной структуры после прекращения воздействия на осадок разрушающих его структуру сил.
2. С увеличением в исходной воде минеральных примисей, осадок получается более плотным и возрастает скорость протекания процесса уплотнения. Увеличение цветности воды и сокращения в ней минеральных примесей приводит к образованию рыхлого осадка высокой влажности, степень уплотнения которого снижается, а продолжительность уплотнения возрастает.
3. Для обработки осадков мутных вод следует предусматривать установку гравитационных уплотнителей, рассчитанных на несколько часов (до 10 часов) пребывания в них осадка. Применение гравитационных уплотнителей для осадков маломутных цветных вод не позволяет получить существенного эффекта.
4. На интенсивность гравитационного уплотнения существенное влияние оказывает высота обрабатываемого слоя. Увеличение высоты слоя позволяет получить большую концентрацию уплотненного осадка, но одновременно приводит к увеличению времени, необходимого для завершения процесса уплотнения и объема сооружений для уплотнения. Следовательно, выбор высоты должен производиться с учетом технико-экономических соображений.
5. Одним из приемов интенсификации уплотнения осадков маломутных цветных вод является добавка к обрабатываемому осадку минеральных присадок, позволяющих утяжелить хлопья осадка, и тем самым вызвать деформацию и уплотнение структурной решетки при выделении из нее части свободной влаги.
6. Интенсификация процесса уплотнения может быть достигнута при механическом нарушении сплошности пространственной решетки осадка и поддержания этого нарушения в процессе всего периода уплотнения. Нарушение структуры осадка приводит к переходу его гелеобразного состояния в золь, где частицы осаждаются самостоятельно без образования единой структуры. В этой связи уплотнение осадка при его медленном перемешивании позволяет повысить его исходную концентрацию в 5 – 10 раз и во столько же раз сократить объем осадка. Медленное перемешивание способствует сближению отдельных частиц осадка, что приводит к их коагуляции с образованием крупных агрегатов, которые интенсивно осаждаются под действием собственного веса. Максимальное концентрирование твердой фазы осадков маломутных вод происходит при скоростях перемешивания концов лопастей мешалок от 0,002 до 0,11 м/с. С увелечением количества минеральных примисей скорость может возрасти до 0,02 м/с.
7. Увеличение высоты слоя исходного осадка при его уплотнении в условиях медленного перемешивания, как и при гравитационном уплотнении без перемешивания, приводит к получению уплотненного осадка с более высокой концентрацией. При этом уплотнение без перемешивающих устройств не следует делать глубже 3 -5 м, поскольку с увеличением их глубины существенно возрастает продолжительность уплотнения. Уплотнители, оборудованные перемешивающими устройствами, следует устраивать как можно более глубокими, что позволяет получать уплотненный осадок повышенной концентрации при незначительном увеличении продолжительности уплотнения.
8. Уплотнение гидроокисных осадков эффективно производить при предварительной обработке их полиакриламидом (ПАА). Необходимая доза ПАА составляет 0,02 – 0,04% (от массы сухого вещества осадка). При этом в условиях медленного перемешивания осадков маломутных цветных вод концентрация их повышается до 5% при сокращении времени уплотнения с 8 – 10 до 2 – 4 часов.
9. В конструктивном отношении уплотнители целесообразно выполнять в виде вертикальных емкостей круглого сечения с непрерывным подводом осадка в верхнюю часть по центрально расположенной трубе и периодическом по мере наполнения удалении под гидростатическим давлением накопившегося в нижней части осадка по отводящей иловой трубе. Для отвода осветленной воды в верхней части уплотнителя по его периметру устраивается лоток, переливная кромка которого определяет поддерживаемый уровень жидкости. Уплотнитель оборудуют одной или несколькими гребенчатыми мешалками, к лопастям которых прикрепляют вертикальные стержни, расположенные через 0,05 м по всей высоте уплотнителя. Диаметр уплотнителей для осадков маломинутных вод не следует принимать более 6 м, а глубину не менее 5 м. для осадков вод повышенной мутности могут приниматься уплотнители большего диаметра и меньшей глубины.
6.3. Обезвоживание осадков в естественных условиях.
Широкое применение для складирования и частичного обезвоживания осадков при их длительном гравитационном уплотнении и поверхностным отводом осветленной воды получили пруды – накопители, представляющие собой глубокие земляные емкости с основанием выше уровня грунтовых вод. После заполнения пруда – накопителя уплотненным осадком его выключают из работы, а через ряд лет очищают для повторного использования.
Применение прудов – накопителей целесообразно при обработке осадков мутных вод и, несмотря на простоту конструктивных решений и эксплуатацию, не решает в целом проблем обезвоживания осадков маломутных цветных вод, т.к. концентрация твердой фазы такого осадка даже при многолетней выдержке не превышает у дна 10 – 15% при средней концентрации 5 – 7%. Добавка к таким осадкам извести позволяет повысить концентрацию твердой фазы в нижних слоях прудов – накопителей до 25%.
Емкость прудов следует рассчитывать из условия хранения осадка 3 – 5 лет. Глубина их не лимитируется и может составлять от 1 до 5 м и более. Желательно, чтобы в работе находилось не менее двух – трех прудов – накопителей, а для удобства эксплуатации большие пруды следует разбивать на несколько секций. Устройства для распределения осадка и отвода осветленной воды должны располагаться с противоположных сторон накопителя. При расчетах накопителей следует учитывать только поверхностный водоотвод, пренебрегая фильтрацией через основание ввиду его быстрой кольматации.
При продолжительности периода замораживания осадков свыше двух месяцев, заполнение накопителей в летний период не должно превышать глубины промерзания. Зимой и в период таяния осадок отводится в свободную секцию накопителя, размеры которой с учетом поверхностного водоотвода и летнего испарения должны обеспечить промерзание этого осадка в следующий зимний период. Каждое отделение накопителя периодически используется под зимнее накопление осадка.
Наибольший эффект при использовании прудов – накопителей достигается при отводе в них предварительно уплотненного осадка.
Распространенным в мировой и отечественной практике способом обработки осадков является их обезвоживание на иловых площадках, которые были разработаны применительно к осадкам сточных вод и перенесены в практику обработки осадков сточных вод без каких-либо существенных переработок.
При проведении пуско-наладочных работ при реконструкции и эксплуатации действующих иловых площадок с учетом специфики качественного состава и свойств осадков природных вод должны учитывать ряд следующих положений.
1. Осадки вод повышенной мутности, характеризуемые низким содержанием гидроокиси и относительно хорошей водоотдачей, достаточно эффективно обезвоживаются на площадках с естественным или искусственным дренирующим основанием при условии своевременной уборки подсыхающих слоев осадка.
2. При обработке осадка маломутных цветных вод на таких площадках происходит быстрая кольматация дренирующих устройств и дальнейшее обезвоживание осадка для районов, где невозможно его зимнее примораживание, осуществляется в основном путем испарения влаги с поверхности площадок. При отсутствии средств механизации для своевременной уборки подсыхающих слоев осадка и регенерации дренажных устройств такие площадки быстро превращаются в иловые пруды. В этой связи площадки следует конструировать на твердом основании (асфальт, асфальтобетон) и оборудовать их дренажными устройствами в виде бетонных лотков, заполненных гравием, располагаемых через каждые 6 – 10 м. технология эксплуатации таких площадок состоит в подсушке осадка слоями толщиной 0,2 – 0,3 м.
3. На площадках, имеющих дренажные устройства или расположенных на естественном дренирующем основании, при обезвоживании хорошо фильтруемого осадка основная масса воды удаляется фильтрацией. При этом удаляемый объем воды в 2,5 – 3 раза превышает объем, который может быть удален поверхностным отводом и испарением. Однако при обработке осадка с низкой водоотдающей способностью кольматация дренирующих устройств приводит к сокращению отвода воды за счет фильтрации и главными становятся поверхностный водоотвод и испарение. Зная, какой из процессов – фильтрация, поверхностный водоотвод или испарение – являются превалирующими для конкретного типа осадка , можно обоснованно подходить к выбору конструкций площадок и их расчету.
4. При обезвоживании осадков вод повышенной мутности, подача их на иловые площадки может производиться без их предварительного уплотнения.
5. Обезвоживание осадков маломутных вод эффективно производить на иловых площадках после их предварительного уплотнения.
6. При предварительном уплотнении осадков перед их подачей на иловые площадки следует стремиться к снижению влажности исходных осадков ниже 95%, из-за трудностей транспортировки уплотненных осадков по трубам на значительные расстояния и равномерного распределения их поверхности иловых площадок.
7. Обезвоживание хорошо уплотненных осадков маломутных вод на площадках, расположенных в районах, где осадок зимой не промораживается, создание дорогостоящего дренажа является нецелесообразным. Устройство поверхностного водоотвода в данном случае следует предусматривать для районов с влажным климатом.
8. В тех случаях, когда осадок имеет высокое удельное сопротивление и практически не фильтруется, а климатические условия исключают возможность предварительной подготовки осадка к обезвоживанию на площадках, следует переходить, где это возможно, к зимней обработке осадка, используя теплое время года для накопления осадка, или к более интенсивным приемам обработки.
9. Предварительная подготовка осадка к обезвоживанию на иловых площадках может осуществляться с помощью добавки различных химических реагентов и присадочных материалов.
6.4. Механическое обезвоживание осадков.
Зарубежная и отечественная практика различных технологий механического обезвоживания гидроокисных осадков природных вод показывает, что во всех случаях при таком обезвоживании требуется предварительная их обработка с целью улучшения водоотдающей способности.
Пуско-наладочные работы с целью совершенствования сооружений по механическому обезвоживанию осадков на этой стадии должны предусматривать следующие научно обоснованные и практические проверенные положения.
1. Наиболее распространенным приемом подготовки гидроокисных осадков к обезвоживанию является обработка их химическими реагентами в сочетании с различными присадочными материалами или без них.
2. Возможно эффективное применение минеральных коагулянтов, аналогичных тем, которые применяются при очистке воды. Наилучшее действие при этом оказывается хлорное железо.
3. Более глубокое изменение структуры гидроокисных осадков происходит при добавлении к ним флокулянтов как анионного, так и катионного типов, которые оказывают одинаковые влияние, что объясняется включением в осадок природных вод наличием в них как отрицательно заряженных частиц, к числу которых относятся основная масса примисей воды, так и положительно заряженных частиц гидроокиси. Происходит агломерация частиц дисперсной фазы осадка, сокращение активной удельной площади поверхности частиц, увеличение размера пор и сокращение их протяженности, перераспределение форм связи влаги в сторону увеличения количества свободной и сокращению связанной воды. В результате происходит резкое снижение удельного сопротивления осадка на первом этапе обезвоживания, сопровождающееся повышенной водоотдачей. Однако в процессе дальнейшего фильтрования осадков маломутных вод происходит снижение их водоотдающей способности, затрудняющее требуемой степени обезвоживания, т.е. происходит увеличение на завершающей стадии обезвоживания удельного сопротивления осадков. Это яление не позволяет снижать влажность осадков маломутных вод под вакуумом ниже 81 – 82%.
4. Для достижения требуемой степени обезвоживания гидроокисных осадков маломутных вод следует при подготовке их к обезвоживанию добиться снижения сжимаемости этих осадков при одновременном улучшении их водоотдающей способности. Достигается это с помощью вспомогательных присадочных материалов, в качестве которых используется диатомит, перлит, уголь, древесная мука и др. Вспомогательные вещества должны обладать следующими свойствами: химической инертностью по отношению к воде; высокой пористостью; малой удельной площадью поверхности твердых частиц; малой сжимаемостью в диапазоне давлений, применяемых при обезвоживании; низкой плотностью, не допускающей быстрой седиментации после введения в осадок. Целесообразность использования того или иного присадочного материала должна определяться экспериментально.
5. Хорошие результаты при подготовке осадков к обезвоживанию могут быть получены при совместном использовании химических реагентов и присадочных материалов. При этом достигается суммарный эффект, позволяющий на 30 – 50% сократить расход дефицитных и дорогостоящих химических реагентов.
6. Высокоэффективным способом подготовки осадков к механическому обезвоживанию является обработка их известью, которая одновременно выполняет роль коагулянта и присадочного материала. В зависимости от структуры осадков концентрация добавляемой извести составляет 10 6 0% по CaO от массы сухого вещества осадка. При совместной обработке осадков известью и другими химическими реагентами (минеральные железосодержащие коагулянты, флокулянты или минеральные присадки) доза извести может быть снижена.
Область применения оборудования для механического обезвоживания осадков. Для механического обезвоживания осадков природных вод используется оборудование двух типов: вакуум-фильтры и фильтрующие аппараты, работающие под избыточным давлением (фильтр-пресса). При проведении пуско-наладочных работ следует учитывать, что область применения этого оборудования сводится к следующим положениям.
1. Конструктивные особенности вакуум-фильтров и специфические свойства осадков маломутных цветных вод не позволяют добиться достаточного удаления из осадка содержащейся в нем воды. При обезвоживании таких осадков с добавлением извести при влажности осадка 80 – 84% происходит растрескивание обезвоженного осадка и срыв вакуума. Поэтому область применения аппаратов ограничивается осадками вод повышенной мутности или маломутных вод, при очистке которых используется предварительное подщелачивание известью с последующей коагуляцией железосодержащими коагулянтами.
2. Применение фильтр-прессов дает хорошие результаты для обезвоживания малосжимаемых осадков. Чем выше сжимаемость осадков, тем менее эффективно работает фильтр-пресс, что обусловлено сжатием пор осадка и быстрым возрастанием сопротивления фильтрации при увеличении разницы давления.
3. Применение фильтр-прессов для обезвоживания осадков маломутных вод требует изменения их физико-химической структуры, обеспечивающего снижение показателя сжимаемости до уровня, который исключает возможность существенного изменения структуры осадка в процессе его обезвоживания. Кроме этого для эффективной работы фильтр-прессов необходимо снижение удельного сопротивления осадка, которое осуществляется коагуляцией осадка химическими реагентами. В качестве наиболее эффективного расчета при фильтр-прессовании является известь.
4. В тех случаях, когда обезвоживанию подвергают сжимаемые осадки маломутных вод, предварительно обработанные известью, цикл обезвоживания включает фильтрование, продувку и отжим. Для осадков вод повышенной мутности, обладающих низкой сжимаемостью, цикл обезвоживания может быть ограничен фильтрованием и продувкой.
5. Оборудование для механического обезвоживания осадков следует подбирать исходя из средних значений показателей качества воды. Для нейтрализации пиковых значений необходимо предусматривать создание накопителей уплотненного осадка, сработка которых производится в период минимальных нагрузок на оборудование.
6.5. Требования безопасности труда при ведении пуско-наладочных работ.
Устройство и оборудование сооружений по обработке осадков сточных вод должно удовлетворять требованиям строительных норм и правил.
Производственные помещения и оборудование метантенков должны отвечать требованиям действующих нормативных правовых актов.
Электротехническое оборудование, обслуживающее помещения метантенков, должно иметь резервное электропитание, чтобы обеспечить постоянную работу вентиляторов с необходимой кратностью воздухообмена.
Не допускается нахождение работников и проведение каких-либо работ в помещениях метантенков при неработающей вентиляции.
В обслуживающих помещениях метантенков электрическое освещение, электродвигатели, пусковые и токопитающие устройства и аппаратура должны выполняться во взрывозащищенном исполнении в соответствии с классом взрывоопасной зоны. Электрические устройства и электрооборудование должны быть заземлены.
В помещениях метантенков необходимо иметь:
а) комплект противопожарного инвентаря;
б) диэлектрические перчатки и ковры у щитов управления электроагрегатами;
в) газоанализаторы или газосигнализаторы;
г) средства индивидуальной защиты;
д) взрывобезопасные аккумуляторные фонари;
е) аптечку первой доврачебной помощи.
В особо опасных местах должны быть вывешены знаки безопасности.
Отвод газа от метантенков, устройство и эксплуатация газгольдеров и газовой сети метантенков должны проводиться в соответствии с требованиями правил безопасности в газовом хозяйстве и правил устройствами безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
На газовых сетях каждого метантенка должна быть арматура для отключения от магистрального трубопровода.
Для наблюдения за газовой сетью и газовыми устройствами должна выделяться бригада не менее чем их двух работников, в обязанности которых входит ежедневный осмотр сети, оборудования и приборов, а также наблюдение за состоянием противопожарного инвентаря.
Порядок производства работ на площадке метантенков определяется инструкцией, разрабатываемой в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, которая должна быть утверждена руководителем организации.
Трубопроводы коммуникаций метантенков окрашивают в цвета согласно соответствующим государственным стандартам.
Надписи с указанием условных обозначений окраски вывешивают на видном месте.
Работники, обслуживающие метантенки и связанное с ними газовое хозяйство, обязаны:
проходить обучение и проверку знаний правил безопасности в газовом хозяйстве, а также инструктаж и проверку знаний по охране труда;
контролировать концентрацию газов в воздухе помещений метантенков с помощью газоанализаторов;
не допускать утечки газа.
В газовых системах метантенков давление газа должно постоянно контролироваться с помощью проверенных средств измерений давления.
При давлении в газовых системах выше нормального и при авариях на напорном газопроводе газ следует сжигать на свече.
Нарушения герметичности сварных швов, муфтовых и других соединений трубопроводов газовых систем определяются с помощью мыльного раствора, который в метах утечки образует пузырьки.
В помещениях, где обнаружена утечка газа, должны быть приняты срочные меры по устранению загазованности. Устранение утечки осуществляется в соответствии с планом мероприятий организации на основе требований Правил безопасности в газовом хозяйстве.
При проведении ремонтных работ в загазованной среде помещений применябт слесарные инструменты, изготовленные из цветного металла, исключающего возможность искрообразования.
Рабочая часть инструментов из черного металла должна обильно смазываться солидолом или другой смазкой. Применение в загазованной среде электрических инструментов, дающих искрение, запрещается. Полы в зоне работ выстилают резиновыми коврами.
Сварочные или другие работы, связанные с применением открытого огня, проводятся на метантенках и в обслуживающих их помещениях с соблюдением особых мер предосторожности с учетом требований правил безопасности в газовом хозяйстве. На проведение указанных работ выдают наряд – допуск. Выполнять работы допускается при действующей вентиляции и постоянном контроле состава воздушной среды в помещениях.
При загазованности помещения входить туда можно только в противогазах.
Отогревать замерзшие участки газопроводов следует горячей водой, паром или горячим песком.
Запрещается отогревать замерзший конденсат в газопроводах паяльными лампами или использовать для этой цели электропрогрев.
Работы в метантенках, связанные со спуском в них работников, производятся только по наряду – допуску. Бригада должна состоять не менее чем из трех работников. Требования по составу защитных средств, приспособлений и приборов работников изложены в п. 5.2.3 Правил. В метантенки работник должен спускаться, надев предохранительный пояс со страховочным канатом или спасательной веревкой.
Каждый участвующий в работах должен иметь подготовленный к работе шланговый или кислородно – изолирующий противогаз.
Применение фильтрующих противогазов не допускается.
Разрешение на включение кислородно – изолирующих противогазов дает руководитель работ.
При работе в кислородно-изолирующем противогазе необходимо следить за остаточным давлением кислорода в баллоне противогаза, обеспечивающим возвращение работника в незагазованную зону. Время работы в кислородно – изолирующем противогазе следует записывать в паспорт противогаза.
Воздухозаборные патрубки шланговых противогазов должны располагаться с неветренной стороны и закрепляться. При отсутствии принудительной подачи воздуха вентилятором длина шланга не должна превышать 12 м.
Шланг не должен иметь перегибов и защемлений.
Противогазы проверяют на герметичность перед выполнением работ. Если в противогазе с зажатым концом гофрированной трубки дышать невозможно – противогаз исправен.
При производстве работ в метантенке необходимо отключить его от газовой сети, установив заглушки.
Воздушная среда в метантенке должна быть проверена на отсутствие пожаро- и взрывоопасной концентрации газов.
В подкупольном пространстве метантенка разрешается работать не более 15 минут, затем следует сделать перерыв продолжительностью не менее 30 минут.
Сооружения иловых площадок для сушки осадка должны иметь удобные подходы и ограждения, обеспечивающие работу обслуживающих работников.
При размещении иловых площадок вне территории очистных сооружений для обслуживающих работников надлежит устраивать служебные и бытовые помещения, кладовую и телефонную связь.
Работы в иловых и дренажных колодцах на иловых площадках должны производиться в соответствии с требованиями настоящих Правил.
Подсушенный осадок с иловых площадок следует уделять механизированным путем. Дороги для механизированной уборки, погрузки и транспортирования осадка на иловых площадках устраивают со съездами на карты для автотранспорта и средств механизации. Дороги, мостики, переходы, подходы к колодцам должны регулярно очищаться и своевременно ремонтироваться.
Работники, обслуживающие технологическое оборудование по механическому обезвоживанию и термической обработке осадков, должны пройти специальное обучение и инструктаж по безопасным методам ведения работ.
Помещение, где размещается оборудование для механического обезвоживания и термической обработки осадков, должно быть снабжено подъемно – транспортным оборудованием.
Эксплуатация оборудования для механического обезвоживания и термической сушки осадков должна производиться в соответствии с инструкциями организаций – изготовителей.
При хранении, приготовлении и дозировании реагентов для обработки осадков (хлорное железо, гашеная известь, флокулянты) должны соблюдаться требования безопасности труда.
ЛЕКЦИЯ №7
Требования безопасности труда при ведении
пуско-наладочных работ систем обеззараживания водопроводных очистных сооружений
Системы обеззараживания природных вод включают:
 устройства для хранения реагентов, используемых при обеззараживании вод;
 устройства для испарения жидкого хлора, учета и контроля его расхода;
 установки для дозирования хлоргаза в воде;
 установки для приготовления и дозирования раствора хлорной извести;
 установки для получения и дозирования гипохлорита натрия;
 установки для обеззараживания вод ультрафиолетовым излучением (бактерицидные установки);
 комплекты оборудования и сооружений для обеззараживания воды озоном;
сопутствующие сооружения (склады и др.);
пункты слива (налива) обеззараживающих реагентов;
трубопроводы для транспортирования обеззараживающих реагентов.
К работам на объектах обеззараживания вод допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение в учебных центрах, специальных курсах, имеющих лицензию Госгортехнадзора России на право проведения такого обучения, и получившие соответствующее удостоверение.
Работники этих объектов должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры в порядке, предусмотренном Минздравом России.
Объекты, связанные с хранением и применением хлора, должны быть укомплектованы аварийными средствами индивидуальной защиты, комплектами устройств, приспособлений и инструментами, согласно табелю оснащения.
Комплектацию табельными средствами прочих объектов систем обеззараживания осуществляют с учетом указаний организаций – изготовителей оборудования и установок (озанаторов, установок ультрафиолетового излучения и др.).
Защитные средства, предусмотренные табелем оснащения, следует хранить в специальных шкафах, установленных в помещении дежурных или перед входом в хлораторную. На дверце шкафа должен быть вывешен перечень хранимых средств.
Помещения, где возможны выделения хлора, должны быть оснащены автоматическими системами обнаружения и контроля содержания хлора.
Перед входом на склады хлора и аммиака, а также в дозаторные дежурные работники должны убедиться в исправной работе вентиляции и отсутствии загазованности в помещениях. Входить в помещение, где возможно выделение хлора и аммиака, можно только при наличии у персонала индивидуального противогаза соответствующей марки.
Работы по замене контейнеров и баллонов с хлором и аммиаком, отвертыванию колпаков, маховиков кранов, трубок от использованных баллонов, контейнеров, подключению новых емкостей и в других случаях, когда возможна утечка газа, производят в соответствующих противогазах.
Работу в противогазах, проверку их защитного действия, а также хранение противогазов необходимо осуществлять в соответствии с инструкциями организаций – изготовителей. Противогазы должны быть закреплены за каждым работающим и подвергаться периодической проверке согласно паспорту.
Взвешивать хлорную известь и приготавливать известковый раствор необходимо в противогазах, специальной одежде и специальной обуви.
В каждой организации, использующей жидкий хлор, аммиак и (или) озон, должна быть организована газоспасательная служба, работники которой должны быть обучены согласно разработанным и утвержденным в организации планам ликвидации аварийных ситуаций на объектах хлора (аммиака, озона).
При обнаружении аварий на хлорных (аммиачных) объектах и утечек хлора (аммиака) необходимо оповестить всех окружающих и дежурную службу, пользуясь имеющимися в организации средствами оповещения, и действовать в соответствии с планом по ликвидации аварийных ситуаций на объектах хлора (аммиака, озона).
При слабой утечке хлора из контейнера или баллона (тихое шипение, медленное выделение газообразного хлора или аммиака или появление запаха) обслуживающие работники должны принять меры по устранению утечки в соответствии с инструкцией по эксплуатации хлорного (аммиачного) хозяйства, разработанной в организации и утвержденной руководителем.
При разгерметизации баллона или контейнера с истечением газа струей необходимо объявить малую тревогу по организации, относящуюся к работникам хлорного, аммиачного хозяйства и газоспасательной службы, и обеспечить устранение утечки.
При разрыве контейнера или баллона с хлором необходимо объявить общую тревогу. При объявлении общей тревоги и ликвидации аварии и ее последствий работы проводятся по плану совместных действий при участии сил гражданской обороны, пожарной и медицинской служб города (населенного пункта).
Прием и сдача смены во время ликвидации аварии запрещается.
В этом случае прием и сдача смены производится только по указанию начальника цеха или руководителей организации.
Работники, не занятые на работах по ликвидации аварий в хлорном (аммиачном) хозяйстве, при объявлении тревоги или обнаружении резкого запаха хлора (аммиака) должны надеть средства индивидуальной защиты и немедленно покинуть зону поражения хлором в направлении, указанном диспетчерской службой организации по громкоговорящей связи. В случае отсутствия противогаза рекомендуется приложить ко рту и носу ткань (платок, шарф и т.п.), желательно влажную, и покидать зону поражения хлором спокойно, задерживая дыхание.
Работники на месте аварии используют средства индивидуальной защиты и принимают меры к локализации и ликвидации аварии.
Работники прочих производственных участков, подвергнувшихся действию хлорной (аммиачной) волны, надевают противогазы и действуют согласно инструкции.
При легком поражении хлором (аммиаком), не вызвавшем головной боли, тошноты, кашля, боли в груди или ощущения сдавленности грудной клетки, пострадавший должен быть выведен на свежий воздух и направлен в здравпункт организации или ближайшую поликлинику.
При тяжелом отравлении хлором (аммиаком) пострадавшего надо немедленно вынести из зоны заражения по возможности на носилках, желательно в теплое помещение или укрыть теплой одеждой, верхнюю часть тела следует приподнять. К пострадавшему необходимо немедленно вызвать медицинского работника, а до его прихода запрещается делать пострадавшему искусственное дыхание, выносить на сквозняк и заставлять двигаться. Рекомендуется поить пострадавшего теплым молоком, чаем или кофе.
При работе с озонаторным оборудованием необходимо обеспечить выполнение требовании государственных стандартов и инструкций организаций – изготовителей.
При утечке озона, неисправных в работе оборудования и других аварийных ситуациях эксплуатации озонаторной установки должна быть немедленно прекращена. Руководитель цеха должен информировать об этом руководство организации.
К работе с озонаторным оборудованием допускаются работники, прошедшие обучение по утвержденной программе и допущенные к обслуживанию электрических установок, работающих при направлении выше 1000 В.
На станции производства озона и озонирования должны быть предусмотрены системы нейтрализации выбросов в атмосферу. Концентрация озона в воздухе рабочих помещений должна контролироваться приборами.
Освещенность помещений управления приборов и щитов должна быть не ниже В-200 Лк.
Температура воздуха для системы отопления озонаторной установки должна быть не менее +16 град. С.
В помещениях электролизных установок должна быть предусмотрена приточно–вытяжная вентиляция с местными отсосами от электролизеров. Светильники должны быть во взрывобезопасном исполнении, их выключатели – вне помещения электролизной. Все оборудование электролизной должно быть заземлено.
Запрещается обслуживание выпрямительного агрегата и электролизера без наличия на полу диэлектрических ковров. Переполюсовку электродов можно производить только при отключенном напряжении.
Размещение и обслуживание бактерицидных установок должно соответствовать требованиям организаций – изготовителей установок. При эксплуатации бактерицидных ламп во избежание повреждения зрения необходимо пользоваться защитными очками.
При замене ламп во избежание поражения током необходимо разрядить конденсаторы с помощью специального разрядника.
Защитные крышки на торцевых стенках бактерицидной установки следует снимать только через 15 минут после отключения установки.
Камеры бактерицидной установки, пульты управления и питания необходимо заземлять.
При электролитическом приготовлении гипохлорита натрия электролизы должны располагаться в сухом отапливаемом помещении. Допускается их установка в одном помещении с другим оборудованием электролизных. Бак – накопитель гипохлорита натрия необходимо располагать в вентилируемом помещении.
Поваренную соль следует хранить на складах мокрого хранения. Допускается применение складов сухого хранения, при этом слой соли не должен превышать 2 м.
При применении гипохлорита натрия требования безопасности труда должны соответствовать требованиям государственных стандартов и строительных норм и правил.
Работники, обслуживающие системы обеззараживания вод, должны быть обеспечены специальной одеждой и иметь индивидуальные средства защиты.
Гипохлорит натрия допускается хранить вместе с органическими продуктами, горючими материалами и кислотами.
При попадании гипохлорита натрия на кожные покровы необходимо обмыть их обильной струей воды в течение 10 – 12 минут. При попадании брызг продукта в глаза, следует немедленно промыть их обильным количеством воды и направить пострадавшего в здравпункт организации или ближайшую поликлинику.
В случае загорания гипохлорита натрия следует тушить его водой, песком, углекислотным огнетушителями.
Разлившийся гипохлорит натрия необходимо смывать водой.
Гипохлорит натрия заливают в специальные гуммированные железнодорожные цистерны с верхним сливом, стальные гуммированные, полиэтиленовые или из стеклопластика контейнеры и полиэтиленовые бочки вместительностью 50 – 200 куб.дм.
Цистерны, контейнеры и бочки должны быть заполнены на 90% объема.
Гипохлорит натрия транспортируют железнодорожным и автомобильным транспортом в соответствии с правилами перевозок опасных грузов, действующими на данном виде транспорта. Гипохлорит натрия в цистерне транспортируют по железной дороге, в контейнерах и бочках – автомобильным транспортом.
Полиэтиленовые бочки с продуктом устанавливают в кузове автомобиля горловинами вверх, не более чем в два яруса, с перестилом досок между ярусами и надежно закрепляют.
Гипохлорит натрия хранят в специальных или покрытых коррозионностойкими материалами емкостях, защищенных от солнечного света.
Полиэтиленовые бочки с продуктом хранят в закрытых складских неотапливаемых помещениях.
Безопасность труда персонала, эксплуатирующего установки УФ-излучения в процессе подготовки питьевой воды, обеззараживания сточных вод, регламинтируется соответствующими методическими указаниями. |
| | |
Вы не можете ответить в тему анонимно, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь!
|
|
