Text
                    п


"t
,


,Ii-.
''1-
'





r
I
I
11
t
t
;i
: J
I


Lt O
O
В. А. К Л Я ч к О, и. э. А П Е Л Ь Ц и н I / К S



р


о
И р


ч
о


ИСТКА
ДНЫХ


ВОД


т '


ВИБJ1ИОТЕj(А
ТюмеВскоrо
Ивжеперн о-строительноrо
ИНститута






ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
MOCKBa
1971





уДК 628.16 в книrе описаны методы очистки природных вод при их исполь- зовании в промышленном и rородсvом водоснабжении. Рассмотрены также методы обработки воды для борьбы с коррозией и зараста- нием труб и аппаратуры систем водоснабжения. Приведены теоретические основы технолоrических процессов очистки воды и методы расчета очистных сооружений; дано описание отечественных и зарубежных конструкций сооружений и аппаратов водоподrотовительных установок. Книrа предназначена для широкоrо Kpyra специалистов научно- исследовтельских, проектных и производственных орrанизаций, pa ботающих в области водоснабжения. . Таблиц 71, иллюстраций 301, библиоrрафия 337 названий. З2lО 2:2.1  71 
ПРЕДИСЛОВИЕ Развитие промышленности СССР и быстрый рост населенных мест и их блаrоустройства потребовали усовершенствования водоснабжения. Технолоrия современных производств и rород ское хозяйство предъявляют высокие и разнообразные требова ния к качеству используемой воды. Рост водопотребления и раз- мещение промышленности и населенных мест практически во всех районах нашей страны требуют использования различных источников водоснабжения, качество воды в которых заставляет прибеrать к весьм'! разнообразным методам ее очистки и строи тельству сложных водоподrотовительных сооружений. За последние [оды в СССР и за рубежом разработаны новые методы обработки воды, внесены существенные усовершенство вания в ранее применявшиеся методы, созданы новые типы BOДO подrотовительной аппаратуры. В настоящей книrе авторы попытались обобщить результаты научноисследовательских работ по проrрессивноЙ технолоrии очистки воды и дать сведения о практическом применении COBpe менных методов в проектировании и эксплуатации водоподrото вительных установок. В связи с оrраниченным объемом книrи авторы бьли BЫHY)K дены кратко изложить теоретические основы процессов очистки воды. Методы подrотовки воды для теплоэнерrетических установок специально в данной книrе не рассматриваются, поскольку этим вопросам посвящена обширная литература. Опреснение воды также не включено в данную книrу, так как Стройиздатом в 1968 r. выпущена книrа авторов, специально по священная этому весьма важному вопросу (Апельцин И. Э., Клячко В. А. Опреснение воды. Стройиздат, 1968). Изложению OCHoBHoro материала о методах очистки воды предпослана rлава, посвященная свойствам воды и компонен там природных вод. Краткие сведения о строительных конструкциях водоподrо- товительных сооружений и автоматизации их работы приводят- ся по ходу изложения отдельных rлав в lYIинимальном объеме, рассчитанном на специалистов  технолоrов по водоподrотовке. Более подробные сведения по этим вопросам читатели MorYT по 18 з 
 u черпнуть в специальнои литературе, указанной в конце каждоЙ rлавы. rL1ClI3bI 1. III, I\T, XI, XVI, XVIII, XIX, ХХI и часть rлавы X\/II написаны И. Э. Апельциным, rLlaBbI 11, YX, XIIXV, :CVII II ХХ  В. А. Клячко. ;\вторы выражают блаrодарность кзнд. теХII. наук доц. {--. 11. НИКОLlадзе за ценные указания при рецензировании книrи и КОtilлективу лаборатории улучшения качества воды ВНИI1 водrЕО за большую ПОl\10ЩЬ и ценные советы при работе над рукописью книrи. Все за:\Iсчания по книrе будут приняты авторами с блаrодар нQстью и учтены в дальнейшей работе. Замечания просьба Ha правлять по aдpcy: Москва, K31, Кузнецкий мост, 9, Строй издат. 
r J7 А В А 1 ПОКА3АТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИ РОДНЫХ ВОД j /"t a. 1. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД J... Используемые для водоснабжения природные воды MorYT co дер)кать ыастворенные , оллоидные и rру бодисперсные веще ства, а также 9К.Q.!IИ, расти тельн ые и жив <?тны е орr аниз мы. Выбор меТ9да водоподrотовки, ПРОИЗВОДИТСЯ на основе изу чения показателе й качства воды водоисточника, полученных в результате проведения .. ф изикохимичских , с аНИТ'!Рнобакте  рио лоrически х и тех нолоrических анали зов. Од й овременно "учи т ьrn аются :!Б О !llIачеств у вод ь:' которые преДЪЯВЛЯlотё я ее потребителями.   рml ятоподр азде"lЯТЬ по казатеtllИ качества воды на физиче  с к и е, х и 1\1 И Ч еСкие'. --й c а" ii'ит а'р н'о  б акте р иол о rи ческ и е. I К срЙзичеСКИlYI показзтеL1Яl\I относятся температура воды, co дер ж ание в не й взвеlпенных веществ, цветность, запахи и пр вкусы. ,R,.1 имический соста в воды оБыIноo характеризуют слеДУIQЩИМИ IJ..Qказате<'1Яl\I И: ионныЙ состав, )кесткость, щелочность, окисляе мость, акт ивн ая концентрация водородных ионов (рН), сухой и прокаленный остаток, общее солесодержание (cYlYIMa катионов и анионов), растворенный кислород, свободная yr лекислота, ce роводород, активный хлор (при хлорировании воды). В связи с ВОЗМОЖНЫl\-I заrрязнением водоисточника производ ственными и БЫТОВЫl\1И сточными водами может понадобиться определение ряда специфических вредных веществ, обычно не содержащихся в природных водах (например, меди, свинца, цинка, ртути, мышьяка, фенолов, нефтепродуктов, масел, радио активных веществ) . '\,/ Для получения ДОС!Q_I? ЫХ сведений о составе воды важно правильно производить отбор прО б , их хранение и трансп ор тиро вание. Правила отбора проб реrламентированы [ОСТ 497949 [7] и [ОСТ 521550 [8], Рекомендуемый нормативными ДOKYMeH тами 5!дOK отбора б воды для химических и бактериолоrи ческих анализов вкратце сводится к следующему [3]. Из открытых водоемов пробы воды следует отбирать именно в том ыесте и с той rлубины, на которых предполаrается устраи 
вать водоприемные сооружения. П.робы нужно отбирать в BeceH  нее ПОJ.!оводье, лтом при низком rоризонте воды, в периодбсен них дождей и в середине зимы  в каждый сезон не менее трех ,,!1PO. Из озер и больших водохранилищ дополнительно следуёf-'" отбирать пробы после длительноrо волнения, а из устьев рек, впадающих в l\'10РЯ,  так)ке во вреl\IЯ HaroHa воды с l\fОрЯ. Из артезианских скважин пробы воды следует отбирать пос .не непрерывной откачки не менее 12 ч, при этом расход откачива. емой воды должен быть не менее за О/о преДПОtl1аrае:\lоrо эксп.ну. атационноrо дебита скважины. Из безнапорных нодзеlVIНЫХ ИСТОЧlIИКОВ (сквакин, шахтныIx колодцев) рекомендуется отбирать н е :\IeHee девяти пр об  по Р.РQQ.р!....J3НОЙ,  eTOM и з. 17I з напорных артез иа нских скважин, полуq,ающих воду из хорошо защищенноrо от заrряз нения водоносноrо rоризонта, достаточно сделать а нализы двух .l!Q9б, взятых в любое время rода, одна после друrой не l\1eHee чем через 24 ч. Если требуется определить качество подземноЙ воды при OT сутствии подrотовленных к откачке скважин, то для ориентиро. вочной оценки можно отбирать пробы воды из ближайших CKBa жин, питающихся из Toro же водоносноrо rоризонта, на котором предполаrается базировать подземныЙ водозабор. Каждую пробу отправляют в лабораторию на анализ в сопро вождении подробных указаний о месте отбора пробы, темпера. туре воды в источнике, дате и часе отбора, внешнеl\l виде воды во время отбора (мутности, окраске) и запахе. Кроме Toro, необхо. димо указать метеоролоrические условия во вреl\IЯ отбора пробы и в предыдущие 10 дней (температура воздуха, осадки). Для полноrо анализа воды следует отбирать пробу объеМОl\1 не менее   одержание в воде уrлекислоты, закисноrо и окисноrо желе. за, а также величину pII желательно определять на месте у во. доисточников, сразу после отбора пробы. Если при отборе пробы обнаружен запах сероводорода, то ero концентрацию лучше оп. ределить, зафиксировав пробу на l\1eCTe у водоисточника. Остальные определения можно проводить после доставки проб в лабораторию, желательно в день отбора пробы. Если это не. возможно, то пробы рекомендуется хранить в холодильнике, но не более 72 ч для незаrрязненной и не более 48 ч для заrрязнен ной воды. Порядок и места отбора проб воды при осуществлении конт- роля за работой сооружений и аппаратов водоподrотовите,,1ЬНЫХ установок предусматриваются эксплуатаЦИОННЫl\IИ ИНСТРУКЦИЯ:\IИ. , 2. ВЗВЕШЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА Содержание в воде Б-звешенных вЬцеств опреде..1ЯЮТ l3есовыIуtt . MepДOM по прираще . ИI<? .с.а бумажноrо }lЛИ ме1\1бранноrо филь.  - 6 
тра, через которые фильтруют определенный объем исследуемоЙ воды... Вес фильтра до и после фильтрования с задержанным ocaд . ....... ,J..... , КОМ определяют после высушивания до постоянноrо веса при TeM пер а туре 1050 С. При небольшом содержании в воде взвешенных веществ предпочтительно производить определение с помощью мембранных фильтров, В связи с тем что весовое определение содержания в водс !3вешенных веществ является длительным и трудоемким, пользу ются также KOCBeHHЫ ми методами определения прозрачности воды по шрифту и по кресту [6], а также с помощью фото электрических колоримет ров ил нефелометро в На водоочистньrx'-С-f ан ци ях применяются также аВТОl\Iатически действую щие реrистрирующие MYT номеры различных KOHCT рукций. Межд v BeCOBbIl\1 co д e p . -L ....  ж аниеl\1 в воле RЯR .еше.н ных веществ l! НQ r ью по шрифту или по кресту HeT ОЛН()ЗJI::j3   Н5? Й зависим<2.. С ТИ . J] зо'ачность воды заВИСИl ....... не ТОt.ттько ОТ количества '"'","","'- c e a c..l. .tнньеЩ9В' 9 !1<3-2.'Е..!t9х.'!'и, формыn цвета чаСТИ!l- взвес;и:-Для yrIpощения эксплуатационноrо vi{6 НТрОЛ я1fакажДОйв6доочистной станции рекомендуется пу тем параллельноrо определения прозрачности воды и BecoBoro содержания в ней взвешенных веществ построить rрафик их свя зи. Пользование таким rрафиком облеrчает контроль за очисткой воды, поскольку допустимое содержание взвешенных веществ в воде как хозяйственнопитьевоrо, так и техническоrо назначения обычно нормируют в весовых единицах. Пример TaKoro rрафика для одной из рек средней полосы европейской части СССР пред ставлен на рис. 1.1. Содержащиеся в природных водах взвешенные вещества име ют раз.]ичНУЮ степень дисперсности.' В технолоrии очистки воды степень дисперсности взвешенных чстиц принято характеризо вать так называемой r.идравлическоЙ крупностью, т. е. CKOpO стью осаждения частиц взвеси в неподвижной воде, имеющей те\lпературу 100 С. в табл. 1.1 приведена примерная классификация взвешенных веществ по rидравлической крупности. . .' Tr  зо  28 : ! 26 l+  24 1:       1 +ш 22   i I ?о-:::,., '1 i"'" Е: i 18 о- ::) \   \ !ч  I I 12  1\  kli \ [\\-..2   rirtf  ! 40 +"t i" ) ""... I I I I 20 ....... """"'-- r ........  I I 2 О · О .. 20 40 50 8О 100 120 140 IБО 180 200220240 260 2Ю зrю Вз8ешенные ВещестВа В ме/11 ЗОО 2ВD 260  240 <v 22О "<:>  :::,.,200   180 1::)..  IБО  /чО  S 120  100 ::r t::)  80 с)  БО   ,......... r---- Рис. 1.1. [рафик зависимости прозрачно сти воды по кресту 1 и по шрифту 2 о r содержания взвешенных веществ 7 
Т а б л и ц а 1.1 rидрав.лическая крупность взвешенных веществ природных вод Взвесь rидравлическая крупность в мм/сек ПриблизительныЙ размер частиц взвеси в мм Песок: крупный средний .' . мелкий 100 50 7 1,70,5 0,07 0,0 17 0,005 0,00070,00017 O,J00007 1 0,5 0,1 0,050,027 0,01O,005 0,0027 0,00 1 0,0005 0,000 1 o,OOOOO 1 Ил. . . . . Мелкий ил. . rлина . . . . . . . Тонкая rлина . Коллоидные частицы Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в воде, подаваемой хозяйственнопитьевыми водопровода:VIИ, нормировано I'OCT 2874 [4]. Соrласно этому rOCTy coдep Жqние вз вешенных веществ в питьевой ватте должно быть не bo  лее  М2 {Л . 1, } J-IУ",u .   следнее время в санитарноwтехнической литературе наб людается тенденция к снижению предельно допустимой концен.. трации взвешенных веществ, так как считается, что это повыша ет санитарную безопасность воды в отношении вирусных инфек ций. Ряд производств химической, нефтяной, текстильной, бумаж ной, радиотехнической и друrих видов промышленности предъ являет к воде такие же или даже более высокие требования, чем при водоснабжении населенных lVIecT. Эти требования обычно определяются специалистамитехнолоrами различных произ водств. 3. ИОННЫй СОСТАВ ПРИ РОДНЫХ ВОД В большинстве случаев обlцее солесодержание природных вод количественно определяется катиона1VIИ Са 2 +, M g 2+, Na+, К+ и анионами НСО З ' SO и CI. Остальные ионы содеР)l(атся в незначительных количествах, хотя иноrда существенно влияют на свойства воды. Вода как электролит электрически нейтральна, т. е. CYIlVla co держащихся в воде катионов, выраженная в hl2экв/л, равняеТС51 сумме анионов. Этим пользуются для вычисления содер}кания в воде суммы катионов Na+ и К+ по формуле (Na+ + 1<+) == (НСО з + SO + Cl\\  (Са 2 + + Mg 2 +). Как известно, в природных водах в растворе содержатся ионы, а не молекулы солей. Tel\I не :\IeHee в некоторых Сlучаях представляет интерес определение rипотетическоrо состава co 8 
лей, которыЙ помоrает выявить некоторые свойства воды, имею щие значение в процессах водоподrотовки. В основу определения rипотетическоrо состава солей MorYT быть положены различные принципы. Для процессов очистки воды целесообразно получить состав солеЙ, последовате,,1ЬНО образующих малорастворимые соединения при повышении величины рН воды, поскольку этот прием используют при :\Iноrих процессах водоподrотовки, напри  I I I I I . I · I I I t:s t I I I ::--. I ---;:;- I I  I I :t::: f I t  t Са (НСО З )2" Ь I I I I I . I I  J C"-I ' I C:::::>..Q (..), I ::t: I::s .........cL I II I I1g c I Na'+f(d ] ,50.2:, f I I Cl-;;'Q I I I I ! I I I I I '1 I  ... 1... ь- 1. .........  I 11 I I i ':::t-, CtJ! I у:   I !I l...> t I ,,",-- ('   I t t:sl t ;. I-I.I .......  1<..') +1 с...> t ' CU,   I , fI cu c;:g, v)  c:t> .,.. .Q   с а 2:: ь НСО Э =- е Рис. 1.2. Диаrрамма rипотетическоrо состава солей в воде (KOHцeHT рации ионов даны в меэкв/л) мер при обезже.лезивании аэрацией или известкованием, умяr чении известью или известью и содоЙ и т. п. Построение диаrраммы rипотетическоrо состава солеЙ за ключается в том, что на двух параллельных шкалах в масшта бе откладывают концентрации катионов и анионов, выраженные в мэкв/л, в последовательности, показанной на рис. 1.2. При этом имеется в виду, что при величине рН === 5+6 происходит BЫ деление осадка Fe (ОН) 3 (нерастворимая rидроокись железа Ha чинает образовываться при величине рН>3), при величине рН  8,5 осаждается rидрат закиси железа, при величине рН === ==8,5 9. карбонат кальция, а при величине рН> 10+ 10,3  rидроокись м аrния. На диаrрамме катионы расположены слева направо в поряд ке возрастания основных свойств, а анионы  в порядке возра стания кислотных свойств. По сочетаниям на диаrрамме катио нов и анионов определяют rипотетический состав солей. MeTO дика расчета концентрациЙ солеЙ ясна из рис. 1.2. Общее содержание растворенных в воде веществ нередко приближенно характеризуют величинами cyxoro и прокаленноrо остатка. Сухой остаток определяют в лаборатории путем выпаривания определенноrо объема предварительно про фильтрованноЙ через БУ\lажный фильтр воды (для отделения взвешенных веществ) и 9 
последующеrо высушивания остатка при температуре 105 1200 С до постоянноrо веса. Сухой остаток должен выражать содержание растворенных в воде нелетучих при указанной TeM пер атуре веществ. Однако сухой остаток не всеrда с достаточной точностью характеl1зует их содержание, поскольку на ero величину влия ет способность некоторых соединений не полностью отдавать влаrу и кристаллизационную воду при температуре 1 05 1200 С. При этой температуре некоторые орrанические вещества начи нают окисляться, вследствие чеrо происходит изменение их веса. Прокаленный остаток определяют путем прокаливания сухо- ro остатка при температуре 8000 с. При ЭТОМ происходит CHa чала обуrливание, а потом сrорание уrлерода орrанических Be ществ, улетучивается оставшаяся в CYXOl\1 остатке влаrа, частич но улетучиваются хлориды, частично разлаrаются карбонаты и удаляется С0 2 . Поэтому величина прокаленноrо остатка лишь приближенно характеризует содержание в воде растворенных солей. Соrласно [ОСТ 276157 '[3] установлен предельно допусти мый сухой остаток в воде источников централизованноrо BOДO снабжения 1000 М/Л, при этом содержание в воде сульфатных ионов не должно превышать 500 М/Л и хлоридных  350 М/Л. При отсутствии в данном районе источника водоснабжения, отвечающеrо этим требованиям, должно производиться опрес нение воды. В исключительных случаях с разрешения opraHoB rосударственноrо санитарноrо надзора допускается ИСПОЛЬ30ва ние воды с большим сухим остатком. Для ряда технолоrических процессов  производства пластмасс, кинопленки, радиотехни ческих изделий, искусственных волокон и др.  требуется более r лубокое обессоливание воды. . В пресных водах из катионов обычно преобладает кальций, но по мере возрастания общеrо солесодержания воды обычно увеличивается доля натрия. Концентрация катионов маrния в поверхностных водах обычно бывает значительно меньше, чем кальция, но при увеличении солесодержания воды относительное содержание маrния по сравнению с кальцием возрастает. Соле ные воды обычно характеризуются преИl\1ущественным содержа нием катионов натрия. Сульфатные ионы содержатся в подавляющей части природ ных вод. В водах с небольшим солесодержанием обычно KOHцeH трация ионов SO бывает больше, чеl\1 ионов Cl, но в СОЛОНО ватых подземных водах и соленых водах озер и морей превали руют чаще Bcero хлоридные ионы. Исключением являются под земные воды, контактирующие с rипсосодержащими породами. На содержание SO в природных водах влияет концентрация в воде катионов Са 2 + вследствие образования малораСТВОРИl\10rо сульфата кальция, который способен в зависимости от темпера туры воды образовывать осадки в виде трех модификаuий: при 10 
температуре до 600 С образуется преимущественно осадок ДBY водноrо CaS04. 2Н 2 О, в интервале температур 601000 С  по луводный 2CaS04. Н 2 О и при температуре более 1000 С  без водный CaS04 (анrидрит). Хлоридные ионы предстаВЛЯIОТ собой обычный компонент природных вод, причем их содержание колеблется в BeCbl\la ши роких пределах. В водах рек и пресных озер, особенно северных, концентрации CI  бывают весьма малыми. В водах морей и co леных озер хлоридные ионы являются основным компонентом растворенных солей. Вследствие их большоЙ растворимости хлористые соли MorYT присутствовать в воде в больших концентрациях; так, раствори мость при температуре 200 С хлористоrо натрия и хлористоrо Ka лия составляет около 26 о/о, хлористоrо кальция  более 42 О/О , хлористоrо маrния  35 о/о. При исследовании процессов водоподrотовки следует учиты вать влияние больших концентраций хлоридов на повышение раСТВОРИl\10СТИ l\Iалорастворимых соединений (например, карбо ната и сульфата кальция, rидроокисей маrния, алюминия и же леза) вследствие увеличения ионной силы растворов и COOTBeT cTBeHHoro Уl\lеньшения коэффициентов активности ионов. Содержание в природных водах ионов аммония NHt, нитрит.. ных N0 2 и нитратных NО з может служить показателеl\1 заrряз нения воды фекальными стоками, хотя в некоторых случаях MO жет явиться следствием растворения содержащих азот ropHbIx пород. Поэтому наличие в воде азотсодержащих соединений нужно рассматривать COBl\leCTHO с общей санитарноrиrиениче екоЙ обстановкой водозабора и расположенных выше по тече нию выпусков сточных вод, а также с бактериолоrическими aHa .низами воды. Наличие в воде аМl\10НИЙНЫХ соединений и нитритов может указывать на недавнее заrрязнение водоема. С течением BpeMe ни происходит их окисление до нитратов, поэтому, обнаружив их в воде, мо)кно предположить, что ранее имело место заrряз нение ее БЫТОВЫl\lИ ст()каIИ. Фтор в повышенных концентрациях встречается преимущест венно в подземных водах тех районов, водоносные rоризонты KO торых представлены породами, содержащими фтор. В ю)кноЙ части УССР в водах отдельных скважин содержа ние фтора доходит до 6 .Ме/Л; в Молдавии  до 12 Ме/Л; в водах среднеrо карбона осковскоЙ, Рязанской и Калининской обла стеЙ встречается содерл(ание фтора до 6 М2/Л; воды аллювиаль ных отложениЙ Казахстана содержат в отдельных случаях до 5 Аlе/Л фтора; в подмерзлотных водах Якутии содержание фтора достиrает 4 .Мс,jл. В водах рек фтор встречается внебольших концентрациях. По даННЫ1\1 С. Н. Черкинскоrо {11], из исследо ванных 150 рек СССР (в том числе Волrа, Кама, Дон, Тобол, 11 
Урал, Обь, Лена, Иртыш, AHrapa) в 820/0 случаев содеР)l(ание фтqа оказалось менее 0,3 М2/Л, в 140/0 случаев  0,30,5 М2/Л и в 3 О/О случаев  0,50,8 М2/ л. Хотя фтористый кальций и фтористы{r ыаrниЙ являются Ma лораСТВОРИl\IЫМИ соединениями, наличис в водс кальuия и 1\lar ния не приводит к осаждению CaF 2 и 1\1gF 2 при тех небольших концентрациях фтора, которые обычно содержатся в природных водах. В связи с этим самоочищения рек от фтора практически не происходит если 'наБЛlодается их заrрязнение ВС"lеДСТIЗие спуска фтор содержащих производственных вод или MecTHoro пи тания реки rрунтовыми водами, содер)кащими фтор. Общепризнанной rиrиенистами ЯIЗ"lяется оптимальная норма фтора в питьевой воде в предел ах О, 7  1 М2! л. При превышении этой нормы у людей, ПОЛЬЗУIОЩИХСЯ такой водой, наблюдается флюороз зубов  появляются сначала белые мелоподобные, а затем пиrТv1ентированные пятна на зубах, прочность зубов YMeHЬ шается. В связи с указанным rOCT 2874 jltf4 {4] установлено предельно допустимое содержание фтора в питьевой воде 1,5 М2jл. С друrоЙ стороны, исследоваНИЯl\IИ rиrиенистов установлено, что при недостаточном содержании фтора в рационе людей, и в первую очередь в питьевой воде, население болеет кариесом зубов. Обеспечение постоянной ОПТИl\lальной концентрации фто ра в питьевой воде (0,71 М2jл) является, повидимому, наибо лее надежным средством обеспечения в рационе населения необ ходимых доз фтора. В связи с указанным на мноrих водопроводах СССР, Европы и Америки предусматриваются меры по поддержанию в питьевой воде оптимальных концентраций фтора. При недостатке в воде фтора предусматривается фторирование воды, Т. е. добавление в воду фторсодержащих химических соединений; при избытке в воде фтора по сравнению с предельно допустимоЙ KOHцeHTpa цией производится обесфторивание воды (очистка воды от фтора). ЙОД имеется в незначительных количествах в большинстве природных вод. Ero физиолоrическое значние связываIОТ с pac пространением эндемическоrо зоба, заболевания, возникающеrо при недостатке йода в рационе людеЙ. Нормальным считается, если питьевая вода и пища вместе дают на каждоrо )ките.,lЯ 0,050,1 М2 йода ежесуточно. Если в данном районе природные воды содержат недостаточное количество Йода, то произраСТ(lЮ щие там сельскохозяйственные продукты, как правило, также co держат ero мало. Соrласно стати(:тическим даННЫl\/! в СШ.4 в местностях с содержанием йода в питьевой воде 0,0000 1  0,0001 М2jл число случаев заболевания эндеl\1ическим зоБО1\'I co ставляло 1530 на 1000 жителей, а в местностях с содержанием йода в питьевой воде 0,00140,01 JИ2jл наблюдался только один случай заболевания на 1000 человек. 12 
йодирование питьевой воды для борьбы с эндемическим зо бом пока еще не получило практическоrо применения, отчасти потому, что повышение содержания йода в питьевой воде OKa зывает неблаrоприятное действие на отдельных лиц. ПреИ!\IУ щественное распространение в районах с недостатком йода по ,-' u U u лучило снаожение наСС"lения иодированнои пищевои ПОI3(1рен ной солью. 4. ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА И КОЭФФИЦИЕНТЫ АКТИВНОСТИ При расчетах, связанных с процессами ВОДОПОJТОТОВКlI, ПрII ходится определять растворимость различных соединений и co стояния химических равновесиЙ в водах с раЗЛИЧНЫiYI ИОННЫ:\l составом. В этих случаях необходимо учитывать коэффициенты активности ионов, зависящие от ионной силы растворов. Как известно, все уравнения, записываемые на основе закона деЙствия масс, действительны лишь в том случае, если в них ВКЛlочены активные (активности), а не истинные (общие) KOH центрации ионов в растворе. Связь между активноЙ и общей концентрациеЙ определяется уравнением ai == fi[C i ], ( 1 . 1 ) rде a i  активность (активная концентрация) иона t в сuонlл; fi  коэффициент активности иона i; [GiJ  общая концснтрация иона i в раСТБоре в 2uонlл. Величина коэффициента активности зависит от ионной силы раствора 11, характеризующей степень влияния электростатичес ких сил взаимодействия между ионами. Iонная сила раствора вычисляется по формуле  == 0,5 (С 1 Zi + С:2 Z + · · · + Сп Z;) , ( 1 .2) rдеС1,С2"."Спконцентрации отдельных ионов в paCTBope,BЫ раженные в сuонlл; 21, Z2, ..., Zn  валентности тех л<е ионов. Для пресных вод с оБЩИl\tI солесодержаниеl\I до 1000 .;Исjл и преи :\lуществен НЬ! 1\1 содср)t«(1 IIиеЛI катион ОВ ка.l ы tИ я 11 1\1 аrния ионную силу раствора при ориентировочных расчетах можно ВЫЧИС.J1ЯТЬ по эмпирической формуле  == О,ОООО22Р, (1.3) rде Р  общее солесодержание БОДЫ в JlC/l. Значение Р при ориентировочных расчетах :\IO)KHO прини мать равным величине cyxoro остатка воды. Для определения коэффициентов активности ПОЛЬ3УfОТСЯ раЗЛИЧНЫl\IИ варианта1\1И фОРМУ"lЫ Дебая  rюккеля, при этом для малых солесодержаниЙ можно ПО.льзоваться упрощенными вариантами этой фОрl'flУЛЫ, а для повышенных СО"lесодержаний 13 
приходится учитывать дополнительные члены этой формулы, KO торые зависят от среднеrо радиуса ионов, высаливающеrо дейст вия' содержащихся в растворе соединений и друrих факторов. Влияние дополнительных факторов обычно учитывается эм пиричеСКИ1И коэффициентами, рекомендуемыми различными aB торами. В расчетах, связанных с процессами водоподrотовки, при ионной силе paCTBopa fl.<O,O 1, что соответствует примерно соле содержанию 500 М2jл, можно пользоваться сокращенным вари антом формулы Дебая  rюккеля 19 f i ==  0,52; V II ; (1.4) при БОЛЫlJИХ величинах солесодержания можно пользоваться формулой 1 f ==  О, 5Z! v; g 1  . 1 + 1,5Vl-L (1.5) Эта же формула рекомендована, например, для расчетов paCTBO римости сульфата кальция в морских и океанских водах и их концентратах, получающихся в испарительных опреснительных установках '[20], при величинах ионных сил растворов до еди ницы. Молярные или ионные концентрации принято обозначать хи мической формулой соединения в квадратных скобках, активные концентрации  в круrлых скобках, либо буквой а с индексом нона. НаПРИi\Iер, ионные концентрации: [НСОЗ-], [Са 2 +]; активные концентрации: (НСО з ), (Ca+), либо а нсоз , аСа. В практике водоподrотовки одним из распространенных Tex нолоrических приемов является получение малорастворимых coe динений, выде.пяеl\fЫХ в виде осадков. Если в результате химической реакции между ионами А и В образуется маL10растворимое соединение тА + пВ  АтВ п , (1.6) то на основании закона действия масс между остающимися n растворе после образования осадка концентрациями А, В и I1 т В п существует зависимость (А)т (в)n  ' [AJm ' {BJn  К I А т Вп] [А т В,,] или (А)т(в)n == f [А]т f [В]n == К [АтВп] == ПР АmВn. (1.7) Для ма,]ораствориrvlЫХ соединений концентрация в растворе вещества АтВ п l\lала и в ПРИСJ тствии осадка этоrо вещества при данной те!пературе раствора может считаться величиной 14 
постоянной. Поэтому величину К[АтВп] можно за:менить KOH стантой ПР АтВ п , называемой произведением растворимости coe динения АтВ п . Эта константа является термодинаl\lической и за висит только от температуры раствора. Зная численное значение произведения растворимости KaKO rолибо соединения (соответствующие данные приводятся в спра вочниках физикохимических величин), можно определить pac творимость этоrо соединения в воде известноrо ХИl\;lическоrо co става, для которой MorYT быть рассчитаны ионная сила раствора и коэффициенты активности ионов. Если определяется растворимость соединения, состоящеrо из одноrо катиона А и одноrо аниона В (например, AgCl или (а50 4 ), то раСТВОРИl\10СТЬ S оп реде ляется по фОР:Vlуле 1 r' S == т v ПРАВ сМОЛЬ,/А, (1.8) rде t  коэффициент активности ионов, образующих данное соединение. В общем случае, при образовании малорастворимоrо соеди нения по реакции (1.6), растворимость данноrо вещества может быть вычислена по формуле ( ПР А В . ) тп " т п (1.9) LJ == ттпn '';, ' · Уравнение диссоциации воды обычно записывают следующим образом: Н 2 О  Н+ + OH. в соответствии с законом действия масс l'vIОЖНО записать: ,Н IH+] ,ОН [OH] ==К [Н 2 О] или ' Н [н+] !ОН [OH] == К [НР] == Kw' (1.10) Константа Kw носит название ионное произведение воды, Численные ее значения приведены в табл. 1.2. Tal\1 же указаны значения pKw (рК w == IgK w, rде р  символ отрицательноrо tll0 rарифм а). Отрицательный лоrарифм активной концентрации BOДOpOД ных ионов принято обозначать символом рН, т. е. рН == IgfH[H+J == lg(H+). (1.10/) в соответствии с уравнениеl\l (1.1 О) Ig(H+) + Ig(OH) == 19 Kw 15 
или рН + рОН == Р Kw. (i.l1) На основании уравнения (1.11), ЗJая значение рН для данной воды и пользуясь табл. 1.2, можно вычислить концентр ацию в BO де rидроксильных ионов OH. Таблица 1.2 Значения ионноrо произведения воды Температура К .loa pKw Температура К .10 1 ( pKw В ос W в ОС w О О, 11 14,96 60 9,55 13,02 10 0,3 14,53 70 15,8 12.8 20 0,69 14.16 80 25,1 12,6 25 1 14 90 38 12,42 30 1 ,48 13,83 100 55 12,26 40 2,95 13,53 150 234 11 , 63 50 5,5 13,26 200 550 11 ,26 Поскольку кислоты диссоциируют В водных растворах с об разованием водородных ионов (например, HCl  H+ + С1 ), а щелочи  с образованием rидроксильных ионов (например, NaOHNa +- +OH), то чем кислее данный раствор, тем боль ше в нем содержание ионов водорода, тем ниже, следовательно, величина рН этоrо раствора. Наоборот, чем щелочнее раствор, тем меньше в нем КQоцентрация Нионов, тем выше величина рН раствора. Величина рН, являясь мерой кислотности (или COOT ветственно щелочности), служит важной характеристикой свойств воды. Мноrие потребители воды предъявляют определенные требо вания к величине рН воды. Для питьевых целей в соответствии с [ОСТ 287454 считается приrодной вода со значениями pI1 == 6,5 "+ 9,5. 110рмируется величина prI воды и для ряда про мышленных потребителей, например для производств искусст венных волокон, нек')торых видов радиотехнических изделий, кордной целлюлозы и некоторых друrих. Величина рН служит важнейшим показателем при контроле за процессаl\1И peareHTHoro умяrчения, обезжелезивания, стаби изационной обработки воды и мноrих друrих способов BOДO подrотовки. 5. СОЕДИНЕНИЯ уrольной КИСЛОТЫ. ЩЕЛОЧНОСТЬ ВОДЫ Содержащиеся в природных водах соединения уrо.пьной кис лоты оказывают существенное влияние на l\lноrие процессы BO доподrотовки. В природных водах уrлекислота l\10жет быть в фОрl\1е недис социированных молекул Н 2 СО з (обычно в очень малых KOHцeH IG 
трациях), молекулярно pacTBopeHHoro уrлекислоrо rаза С0 2 , би карбонатных ионов HCO, а при величине рН>8,4 и в виде Kap бонатных ионов CO. I\онцентрации в природных водах недиссоциированных MO лекул уrо.пьной кислоты Н 2 СО з состаВЛЯIОТ обычно лишь доли процента от общеrо количества свободной уrлекислоты, ПОД KO торой понимаIОТ сумму Н 2 СО з + С0 2 . Поэтому без заметной по rрешности в последующеl\i ПРИНИl\lается, что концентрация CBO бодной уrлекислоты соответствует концентрации С0 2 . Тrольная кислота двухосновная и имеет две ступени диссо циаuии: Н 2 СО з  н+ + HCOj ; НСО з  н+ + coi . (1.12) (1. 1 3) Количественные соотношения между отдельными соединени ями в растворе определяются уравнениями первой и второй CTY пени диссоциации уrольной кислоты, записанными в COOTBeTCT вии с законом действия масс. Уравнение первой ступени диссоциации ' н [н+] 'нес. [нео;] == Кl' (1.14) [Н 2 СО з + С0 2 ] в соответствии с указанным выше, без заметной поrрешности, уравнение первой ступени диссоциации уrольной кислоты может бbIТЬ записано в следующем виде: t H \H+l tHCOs rнсоз] == К 1 . (1.15) [СО 2 ] Уравнение второй ступени диссоциации уrольной кислоты f H rH+l t co , [co] == К... (1.16) t НСО з l нсо з J .. Численные значения констант первой и второй ступени дис социаuии уrольной кислоты приведеНbI в табл. 1.3. Из уравнений диссоциации уrольной кислоты (1.15) и (1.16) следует, что соотношения l\1ежду ее соединениями в растворе CO, HCO и CO при данной теl\1пературе зависят от KOHцe трации водородных ионов, т. е. от веЛИЧИНbI рН. Это соотношение при теIпературе 250 С и выражен'ии концентраций в 2,/ИОЛЬ/Л rрафически представлено на рис. 1.3, из KOToporo следует, что при значениях pIi =--..: 3,7 +4 вся находящаяся в воде уrольная кис лота представлена только одним соединением С0 2 . По l\lepe ПОВbIшения значении рН ДО.]я С0 2 уменьшается при OДHOBpeMeH нам увеличении доли HCO. . При значениях pH8,3: 8,4 прак тически вся присутствующая в воде уrО.ТIьная кислота представ ...............  J ........... .. r-=---....... ....... -....ц..4 2745 I БИБЛJ'I()Т'Е}\ I 17 
Таблица 1 }) Значения констант первой и второй ступени диссоциации уrольной кислоты ... т емпература БОДЫ К 1 .10 7 РК 1 1(2.1011 pK J Б .С О 2,65 6,579 2,36 10,625 5 3,04 6,517 2,77 10,557 10 3,43 6,464 3,24 10,490 15 3,80 6,419 3,71 10,430 20 .4,15 6,381 4,20 10,377 25 4,45 6,352 4,69 10,329 30 4,71 6,327 5,13 10,290 40 5,06 6,298 6,03 10,220 50 5,16 6,287 6,73 1 О , 1 72 ,60 5,02 6,299 7,20 1 О , 143 70 4,69 6,329 7,52 1 О, 124 80 4,21 6,376 7,55 1 О , 122 При м е ч а н и е. Значения констант Kl и К 2 дЛЯ температур до 500 С приведены по экспериментальным данным, а для температур 50800 С экстра полированы [15 и 16]. лена бикарбонатными ионами (более 980/0), а на долю СО 2 + +CO приходится менее 20/0. При дальнейшем повышении зна чений рН воды (более 8,38,4) свободной уrлекислоты в воде уже нет, возрастает доля карбонатных ионов CO при OДHOBpe '(  :::З " 1:   100  90 (\)1::)  80 :::,с;:)   70  БО   50   40  зо . 20   :Х: т   'и :tl О  4 « . ........ v : ............ I I ...   ./ " V I '\ 1/  I \. / , I I \ /1 \ I I ' С0 2 СОООООН, / / I К СО 2 \ I \ . з \ I \' ; i I , l'  ..::::t- . ftСОз "- / " , \: 11 It ! " ::t: ) \ ct. / i \: i \ I V  I / , ,; . ... I . 1 V .......... I v' I :   I ../ I 5 б 7 8 рН 9 10 f f I I /2 Рис. 1.3. [рафик соотношениЙ CO, IСОз и CO в зависимости от рН воды менном уменьшении доли нсоз-. Наконеи, при ве..1IIчине рН  12 вся уrлекислота представлена только одним соединени ем CO . 18 
В водных растворах уrлекислых соединений существует ди намическое равновесие между различными формами уrольной кислоты: 2НСО з Z CO + С0 2 + Н 2 О. ( 1. 1 7) 11з этоrо уравнения следует, что для поддержания в растворе определенной концентрации бикарбонатных ионов требуется, чтобы в растворе находилось соответствующее этой KOHцeHTpa uии количество свободной уrекислоты. Та свободная уrлекис лота, которая необходима для поддержания в растворе бикарбо натов, называется равновесной уrлекислотой. Если количество находящейся в растворе уrлекислоты превы шает равновесную концентрацию, то избыток С0 2 способен вступать в реакцию с твердым карбонатом кальция и вызывает ero растворение: СаСО з + С0 2 + H20Ca(HC03)2' (1.18) Воду, содержащую свободную уrлекислоту в концентрации, превышаIощей равновесную, называют арессивной. Наоборот, при недостатке С0 2 по сравнению с равновесной концентрацией возникает тенденция к распаду части бикарбо HaTHЬ  "OHOB, т. е. к сдвиrу равновесия, описываемоrо ypaBHe ние!vI ,1.17), вправо с образованием дополнительноrо количест ва с\ 2, а одновременно и CO. Увеличение концентрации ка p бона\\IХ ионов приводит к тому, что они будут реаrировать с обычно находящимися в природных водах ионами кальция, образуя карбонат кальция (Ca2++CO  СаСО з ), который t вследствие малой ero растворимости будет выделяться из pac твора. Однако ВОЗ10ЖНЫ условия, при которых содержание в воде свободной уrлекислоты совпадает с равновесной концентрацией. Такая вода называется стабильной, она не растворяет и не BЫ деляет из раствора карбонат кальция. Формула для определения концентрации равновесной уrле кислоты может быть выведена путем cOBMecTHoro решения ypaB нениЙ (1.15) и (1.16) с уравнением, записанным на основе зако на деЙствия масс по (1.17): fсоз ! НСОЗ-] 2 == К а , (1.19) f со, [CO] [С0 2 ] rде KaKOHCTaHTa равновесия. Разделив почленно уравнение (1.15) н а уравнение (1.16), по ЛУЧИl\1 : fco, r НСО з ] 2 ' со . [CO] [с0 2 ] К 1  К , ( 1 . 20 ) 2" 19 
С равнение уравнении (1.19) и (1.20), левые части KOTOpblX равны, вскрывает значение констарты равновесия Ка, которая оказывается равной: Ка ==  . (1.21) К 2 Поскольку рассматривается равновесное состояние к(}рбо натных сtJединений, концентрации Са 2+ и CO должны OT вечать произведению растворимости СаСО з . [IОЭIОl\IУ значение t СО 1 rCO] в уравнении (1.20) l\10}KHO за:\Iенить слеДУЮillеЙ Be vlИЧИНОЙ, полученной из уравнения произведения растворимо сти СаСОз: I f Са [Са 2 +] f СО з [coj 1 == ПР СаСО а ; t [CO]=== ПР саса . ; СО з 'Са [Са 2 +] fcos [нсо з ]2 ..& ПР С со K2 . а 3 [СО J f С а r Са 2+ ] ! Решив это уравнение относительно [С0 2 ], ПОvlУЧИlVI форыулу для определения КОRtунтрации равновесной уr.лекислоты: [COz]p === K пса} Са [нсоз-]2 [Са 2 +] . (1.22) К 1 ПР СаСО. Лоrарифмируя уравнение (1.22) и подставляя значения KO эффициентов активности в соответствии с ФОР:\IУЛОЙ (1.4), по .тт)'чим 19 [СО 2 ]р == рК}  РК 2 + РПРСаСОз + + 21g [НСО з ] + 19 [Са 2 +]  3 ViL. (1.23) Формулой (1.23) удобно пользоваться преобразовзв ее Ta КИ:\l обраЗОl\I, чтобы концентрации С0 2 и Са 2 + БЫv1И BI)Ipa}I\CIIbI в М2/Л, а НСОЗ- (щелочность)  в Лl2экв/л: 19 (СО 2 )р == рК}  pK:z + рП Р cпcO J + + 21g (НСО з ) + 19 (Са 2 +)  3 ViL  5,96. (1.24) НеоБХОДИl\1ые для расчетов по фОрЫУv1е (1.24) значения про изведения растворимости карбоната кальция приведены в табл. 1.4. Формула (1.24) показывает, что концентрация равновесноЙ уrлекислоты зависит: а) от те:\Iпературы воды, поскольку веvlИ- чина каждой из констант Kl, К2 И П РСаСО З зависит от теl\1пера туры; б) от концентрации в воде ионов НСО з ' которая для при 20 
Таблица 1.4 Значения произведения растворимости СаСО з [14] Температура О 10 20 30 40 50 GO 70 8П БОДЫ Б ос ПР СаСО з .109 9,51 7,05 5,22 3,93 3,03 2,37 1 ,83 1 ,35 1 , 002 рП Р СаСО э 8,022 8 , 152 8,282 8,406 8,518 8,625 8,738 8,870 8,992 родных вод с величиной рН<8,4 может быть принята равной общей ще.,тl0ЧIIОСТИ воды; в) от содержания в воде Са 2+; r) от общеrо солесодержания воды, так как от Hero зависит величина ионной силы раствора f-t. Из уравнения первой ступени диссоциации уrольной кисло ты ожно вывести формулу для определения общей KOHцeHTpa нии в воде СI30бодной уrлекис.поты (C0 2 )cu. Для интервала зна чений р Н == 5 + 8,4, отбросив некоторые члены, имеющие BTOpO степенное значение, мо)кно получить следующую формулу: (С0 2 )ск == 44Щ  М2/Л, (1.25) / к 1 · 1 ар н + 0,5 11 !J. rl\ щ обща щелочнос;:ь воды, r:олучеНliая титрование[ co \' лянои или сернои кислотои в присутствии индикатора \ метилоранжа, в М2/эквл. По формуле (1.25) построена HOMorpaMMa, приведенная на рис.. 1.4 [1] * . Определение содержания в водс свободной уrлекис.поты по этой HOMorpaMMe производится в следующей последователь ности. 1. СоеДИНЯIОТ линейкой на шкалах 1 и 3 пометки, COOTBeTCT вующие заданным значениям температуры и солесодержания; в точке пересечения с немой шкалой 2 делают OTl\IeTKY. .2. Соединяют эту точку с пометкой на шкале 4, COOTBeTCTBY ющей заданному значению щелочности, и в точке пересечения со шкалой 3, которая в этом случае используется в качестве неl\tIОЙ, делают вновь отметку. З. Эту отметку на шкале 3 соединяют с пометкоЙ, COOTBeTCT вующей величине рН на шкале 5, и на пересечении ПрЯl\10Й со шкалой б получают ответ  ИСКОl\1УЮ концентраЦИIО свободной С0 2 . I\OHlLeHTp аuию р аНIIовесноЙ уrлеКIIС.поты IЗ соответствии с фОрl\1улаl\1И (1.22) и (1.24) :\IОЛ{НО представить в следующем виде: (С0 2 ) Р == АЩ2, (1.26 ) * HOMOrpal\1MbI по формулам 0.25), (1.27), (1.28), (1.36), (1.39)(I.41) построены М. Е. Соркиным. 21 
rде А== К 2 (Са 2 +) (1.27) К ПР .103 "Y+5,96 1 СаСО а Аrрессивная уrлекислота, как указано выше, характеризу ется споса5ностью растворять карбонат кальция по уравнению (1.18), при этом уменьшению содержания в воде свободноЙ о 50 8,0 1 7,0  6,0  2  100 85'   5,0 , (\.j cl 4,5  J   4 ::::s 150 Ч,D  ::t  8,0 t:::)  5 о   З,5 t....':I 6 'с) с") 10 200  t::s 7 -w  3,0  8 .... c't:5   t:) 9  t:;)  t::l 7,5  ,0  (,,) 250 c,j  2,5 t::s ::,   15 t::s I с,,) 300  ::::,   Схема 2,0   20   7,0  15  <.,) . Е: пОЛЬ:Jо8аНl1Я  t::)  350 :t t);: t:s  с(:) t;] JO  c::s t:;)  t:: I чоо  {,5 б,S 40  Р ::з-  f6  20 I t::I '150  i  500 25 1,0 5,0 90 t 550 то ( 30 БОО {50 35 650 lo.s 200 "'О f 2 J Ч 6 700 50! 750 300 БО L 800 ЧОО Рис. 1.4. f 10Лl0rрамма для определения содержания в воде CBO бодной уrлекислоты уrлекислоты на 22 ме/л соответствует увеличение кнцентрации в растворе НСОЗ- (увеличение щелочности) на 1 hlеэквlл. Эта зависимость l\Iожет быть иллюстрирована rрафиком, приведен ным на рис. 1.5. Кривая ON отражает зависимость между KOH центрацией равновесной уrлекислоты (С0 2 )р и щелочностью воды (концентрацией нсоз-). }Iзменение С0 2 и Щ, происходя щее при растворении СаСО з под влиянием аrрессивной СО 2 , xa рактеризуется ПрЯf\10Й MN. Очевидно, что точка пересечения ПРЯlVIОЙ MN с кривой ON, отражающей равновесное состояние, соответствует новому условию равновесия после связывания аrрессивной СО 2 . 22 
Отрезок на оси ординат между (С0 2 )0 и (С0 2 )р показыва ет содержание в воде аrрессивной уrлекислоты. Некоторая He точность в построении, представленном на рис. 1.5, заключает ся в TOlVI, что при построении кривой ON принята концентрация Са 2 + в воде постоянной, в то время как при paCT ворении СаСО з наряду со C02.M щелочностью изменяется 88 (СО,)о и содержание в воде кальция. Однако это не. вносит большой поrрешносrи в дальнейшие расчеты, так как концентрация каль ция изменяется линейно, в то время как щелоч ность  по квадратичной Рис. 1.5. rрафик изменения концентраЦИl1 зависимости. С0 2 и щелочности воды в процессе peaK Совместное решение ЦИИ С0 2 + CO + !--1 2 0  2НСОЗ- уравнения прямой MN [ (С0 2 )О  (С0 2 )р  Щ  Щ  р о, е 42 f 55 (С02 44 о rде е  эквивалентный вес свободной уrлекислоты, в реакции авный 22 .4tz/м"экв] с уравнениеl\Jl (1.26) приводит после 'ствующих преобразований к следующей формуле для 'ления концентрации аrрессивной уrлекислоты: , (C0 2 )arp ==  е 2 + е Ve 2 + 4А [«(02)0 + еЩо] еЩо. 2А (1.28 ) Для практическоrо пользования формулой (1.28) построены HOMorpaMMbI на рис. 1.6 и 1.7. По HOMorpaMMe, приведенной на рис. 1.6, определяется вспо моrательная величина А по общему солесодержанию воды, ее температуре и концентрации Са 2 +. Для определения величины А нужно соединить прямой заданные значения общеrо солесо держания на шкале 1 и теl\Iпературы на шкале 5. На пересече нии с неl\10Й шкалой 4 сделать отметку и соединить ее прямой с по:меткой шкалы 2, отвечающей заданному значению Са 2 +; на пересечении прямой со шкалоЙ 3  прочесть искомую Be личину А. Затем по HOMorpaMMe, приведенной на рис. 1.7, можно опре делить концентрации аrрессивной и равновесной уrлекислоты, отвечающие заданному ХИl\1ическому составу воды, для KOTOpO ro известна концентрация свободной уrлекислоты, заранее опре деляеl\1ая с помощью HOMorpaMMbI (см. рис. 1.4). 23 
На поле HOMorpaMMbI, приведенной на рис. 1.7, I1У)КНО OTMe тить точку с координатами, соответствующими концентрации свободной С0 2 и щелочности исследуемой воды, а затем прове сти прямую, параллельную наКЛОННЫl\l прямым, до пересечения с кривой, соответствующей заранее / определенной величине А. Ордината этой точки соответствует концентрации равновесной уr.пеКIIСЛОТЫ в момент наступления равновесия уrлекислых co SO 20 80 150 15 70 100 fj 7 100 6 60 ' 90 5 "- t\J 150 4   80 ()  70 . J 'IC:> cl 50   Q,) 200 ба  2 ...... :::s    t"\J (,5 t::) t::s 250 50  40 'о  t)   1  300 '+0   0.,9  ':::::f & Е t::) t::::1 tJ с",) JS \)  JO  t:; 350 o,s  за  Схема с:: t.J о,ч t ::::r  цао  03 пользоаниJl   25  J , ( 20  LfSO 0,2 20 500 '0,15 t 550 {5 0,1 Р #0 БОа 55а '2 J Ц 5 0,05 700 10 О Рис. 1.6. floMorpaMMa для определения величины А [по фор муле (1.27)] единений после растворения СаСО з , а разность между coдep жанием свободной уrлекислоты в исходной Боде и определен ной по HOMorpaMMe концентрацией равновесной уrлекислоты дает ИСКО!\10е содержание в исследуеl\10Й воде аrрессивной yr лекислоты. Как указано выше, при определении с помощью HOMOrpaMI\1b! (см. рис. 1.6 и I.7) концентрация аrрессивноЙ уrлекислоты не учитывается, что в результате растворения СаСО з наряду с YBe личениеIvl концентрации в воде НСОЗ- увеличивается также co деР)l{ание Са 2 +. Если требуется получить более точный резу.пь 24 
120 на 100 90  80 .......... '\.>   70 C::::>   БО t:,  с::::>  50 с:>  с".) 40 I за , ,20 10 150 Схема ПОЛЬJо6ания СО -СО co РА 2arp 'Uj':JI.  ;  1 1\ \ 1\ 1 \ 1 \ \  .J f\ \ \ 1\ 1\ t:s \   1\1. \ 1\ 3 \ !\ \ \ \ \ )Th 7 Р 'J\ \ I \. \ \ u...  . 1ЦО ro 1ЗО '" '-> Щис,. А о 2 J Ц 5 б Щелочность Щ 8 ме s :}к8/л 7 8 1 Рис. 1.7. HOMorpaMMa для определения концентраций равновесной и arpec сивной уrлекислоты в воде тат, задача l\10)I{eT быть решена с ПОl\IОЩЫО тех же HOl\IOrpaI\1 :Vlетодоы последовательноrо приближения. При реакции С0 2 с СаСО з на 1 hlZ прореаrировавшеЙ С0 2 количество Са 2 + в воде увеличивается на 0,91 Al2. ПОЭТОIУ пос ле определения в первый раз по исходны:м данным (C02)rp нужно вычислить количество кальция, которое ока)l(ется в pac 25 
творе после реакции с этим количеСТВОlVI аrрессивной yr лекис лоты: (Са 2 +) == (Са 2 + )исх + 0,91 (СО 2 ) ;rp. (1.29) Для этоrо количества кальция и всех остальных исходных данных нужно вновь вычислить (C02)p И снова исправить концентрацию кальция, после чеrо вновь нужно опреде,,1ИТЬ (C02). rl0добные операции достаточно проделать обычно не более трех раз, ЧТО9Ы убедиться, что дальнейшие вычисления y)l(e почти не вносят уточнения. Для практических целей ДOCTa точно выполнить два вычисления. С помощью определения концентрации в воде аrрессивной уrлекислоты мо}кно производить оценку стабильности воды. Однако более удобным для практическоrо применения являет ся метод, предложенный Ланжелье [17 и 18]. Соrласно этому методу на основе данных химическоrо анализа воды произво дится вычисление величины рН, отвечаlощей равновесному co стоянию в растворе уrлекислых соединений. Эта величина носит название «рН paBHoBecHoro насыщения воды карбонаТО:\1 каль ЦIIЯ» И обозначается рн;. Величина pHs определяется по следующей формуле: pHs == р К 2  Р ПР СаСО а  19 (Са 2 +)   19(Щ) + 2,5 V !-1 + 7,6, (1.30) rlle (Ca2+) содержание в воде кальция в м/л; (IЦ)  общаf щелочность БОДЫ в М2экв/л. Формула Ланжелье в том виде, как это представлено ypaB нением (I.Э.О), может применяться при величине рН воды не бо лее 10 и общем солесодержании до 1000 }rf/л [поскольку при ее выводе использован сокращенный вариант формулы Дебая  rюккеля  формула (1.4)]. При более высоком солесодержании при выводе формулы для определения pHs предпочтительно пользоваться выраже ниеl\I (1.5) для определения коэффициентов активностIt Формулу (1.30) символически мо}кно представить в следу ющем виде: pHs == fl(t) f2(Ca2+) fз(Щ) + f4(P), . (1.31 ) r де fl(t)  функция температуры воды, поскольку значения термодинаl\tfических констант зависят от те;\Iпер а  туры; {2(Са 2 +)  функция концентрации в воде кальция; fз(Щ)  функция общей щелочности воды; !4(P)==2,5V f.t  функция общеrо солесодержания воды. * Подробный вывод ФОРIУЛЫ дЛЯ опреде.1ения pHs см. в работе [2]. 26 
Пользование формулой (1.31) облеrчается ПрИ:\lенениеl\I pac четноrо rрафика, приведенноrо на рис. 1.8. Слева на каждой шкале откладывают числовые значения соответствующих по казателей качества воды, справа находят значения функций этих величин, которые подставляют в формулу (1.31). Оценка отклонения уrлекислотной системы данной природ ноЙ воды от paBHoBecHoro состояния производится сравнени el\1 ИЗl\Iеренной (фактической) величины рН данноЙ воды с BЫ ЧИС,,1енной величиной pHs. Если pH<pHs, это указывает на превышение содержания в воде С0 2 над равновесной KOHцeHT рацией. Такую воду можно назвать аrрессивной или коррози онной, поскольку она способна разрушать бетон 1, растворяя входящий в ero состав карбонат кальция, исключает возмож ность образования на стенках стальных и чуrунных труб за щитной карбонатной пленки и способствует растворению KOppO зионных железистых отложений. Отсутствие защитной пленки обусловливает контакт металла с водой, отчеrо при наличии в природных водах растворепноrо кислорода происходит KOppO зия металла. Наоборот, при pH>pHs вода отличается недостатком CBO  u U ооднои уrлекислоты по сравнению с равновеснои концентраци ей. Такую воду называют неаrрессивной или некоррозионной, при этом следует иметь в виду, что соотнош'ение:\1 рН и pHs определяются отнюдь не все свойства воды в отношении KOppO зии бетона и металлов, а лишь те, которые зависят от наличия в воде аrрессивной уrлекислоты. Ланжелье предложил характризовать условия стаБИ,,1ЬНО сти воды с помощью индекса насыщения или, как ero иноrда называют, индекса Ланжелье: J == рН  pHs. (1.32) Знак индекса насыщения определяет свойства уrлекислот ных соединений БОДЫ следующим образом: при pH>pHs J  величина положительная, вода некоррозионна; при pH<pHs J величина отрицательная, вода коррозионна; при рН == pHs J == О, Бода стабильна. Для определения показателя стабильности l\10)KHO пользо ваться также прямым экспериментаЛЬНЫlVI методом (карбонат ные испытания), описанным в rOCT 331346 [5]. Важным показателем качества природных вод, который при ходится учитывать при мноrих процессах их обработки, является общая щелочность воды и ее составляющие (бикарбонатная, карбонатная, rидратная) и в более редких случаях обуслов ленная солями друrих слабых кислот (фосфатная, силикатная, rY1 атная) . 1 Оценка степени аrрессивноrо воздействия ВОДЫ на бетон приведена в СН 26267 [10]. 27 
Lr) 0).... 1 ] lr')   (d) 0/ .. :::t-  . ..... о') о) о) of or о') Q:) I I I I I 1 I I I I I I I , 1 I    t:::) о') со  ц) 1.1) =:t- "'J с'\1    ...... ...... c::r   и/ а 9 d дпНIJ:JfCdЗllo:JаиО:J ddh1g0 (d)Y ....  о)  t--.. t.o v)  . с\4   о) со r-.. to   ""'>    ' 11 т ' 111, II II 11 I I I I I I I с::) с:> t:::) С;:) t:::) t::> v) С) I..r) t:::) V:> t::> L.r) t::) V) t:::) t:::) V') t::) :::.t с;:) f'r) t:::) C'I t::) ...... t:::) (.Q '-t")   C'-..I ...... У/ JJAI 9 d dпHlJ:JfCda{JoJaL/o aa'тgo ...... (:::) с'- t--- Q:) I о'-) ц) t.o to (()'fd' 1. I I I t::::) v) t:::;)t:::)<::::;)t::::) .. D") Q:) r--.. <.о v)  ...  ... .... ... fтм I I I I , 1 J I 1 1 I ' I   t'- Ц:) Lr)  "":)  (iТl) rf    ........  ... ... t::::r t::J'" t::;)'" t:::;)" t::;)'" I I I I I I I I I I rтr l ll ' l' II '1 " . O') t--.. со v) .:t-  ... ... ...... c::f с::) с:) с:::) с:::; c::i с:::, .. t::::)t:::;)t::::)t:::) ::t-  с:-..".... t::) С;) ... f:::J ... c:::f t:::) ... III. Ч  е::;   1// B>lC  ZIAI 11 fn qШ:JОНhоуаtп ( (+zDJ)Zf ... .. t'- <.о LI)  """:)   t:) о) со  .... t'#') .. r-rf  t')  J'r)" tr) с--.;   I I I I I I I I I I I I I I I I I t:) t:) а t::J t:;) t:) t::> t:) t::::> t::) t:::) t:::) t::::> t::) t:) f:::J с::;) t:;:) t:) с;:) t::::) t:) t::) о t::) Q v') t:)0) со t'-- \с) CI) v') :t- tr)  ...... ...... Jf/w 9 +1 D:J dпНDжuароз 4 (DJ)'i  2t::::>t::::>t::::>t::::>   t::;)     t:::) t::)  :::t-   t::) t) t:;)  t:::) t:) f:::J  t:::) t;::) O') «) Lt).::i- . J  ......  C'\I t::> t::::) t::)  c\.i "") "" ...... ... ...  I I 1 1 I I t::::)   Lf/aw -g D:J апНDжdаеОJ +Z ('l)1       - .   - -  -  .  111111lllllllr I 11'111'IJI  1 111".'1'11 п--t"""'Тl  .. t::)  .::]о- v')  .. ....: I I I I 1 I с;:) с;:) сс) v') t::) ;::t- t::::> "":>     ;)0 В 1- пdfiшndаuwаl 28 ....... t::::> ... u) ::r:: о...  ...... Q)  Q)  Q) о... t:: О      .е.  о...  00  с,) :s::   t::) 
Щелочность природных вод, имеющих величину рН <8,4, обычно зависит от присутствия в них бикарбонатов, а иноrда и rYMycoBbIX соединений. Щелочность воды, умяrченной натрий катионированием, так)ке определяется наличием в ней бикар бонатов, а иноrда и rYMycoBbIX соединений, если таковые coдep )каиlИСЬ в исходной воде. Щелочность ;,ке воды, умяrченной из вестью или известью и сод.ой, оБУСиl0вливается присутствие!\1 в ней rидратов, карбонатов и rYl\laTOB, а в некоторых случаях  бикарбонатов и карбонатов. Из приведенных ПрИl'vlеров следу ет, что щелочность воды является ва)кным техно.поrическим показ ателеl\I. Экспериментально IцеLl0ЧНОСТЬ определяют титрованием ""' " " " прооы воды солянои или сернои кислотои в присутствии инди каторов  сначала фенолфталеина, ПОТОl\'1 метилоран)ка. Фе нолфталеин при титровании дает переход окраски из розовой в бесцветную при значениях рН ==8,28,4, а метилораН:lК  при зна чениях рН == 4  4,3. Если сопоставить эти свойства индикз  торов С rрафИКОI\1 (см. рис. 1.3), то l\IОЖНО установить, что пе рехпд окраски фенолфталеина соответствует тому моменту, !{оrда вследствие добавления кислоты при титровании пробы воды практически исчезают в растворе ионы CO и уrлекислые сосдинения определяются СУl\1МОЙ НСО з + С0 2 , а метилоранж меняет окраску, коrда в воде исчезают ионы НСОЗ- и остается только С0 2 . При титровании с фенолфталеином протекают следующие реакции: а) реакция кислоты с rидрокси.пьными ионами (rидрзтной щелочностью) OH + H+ Н 2 О; б) реакция кислоты с карбонатными ионами (карбонатной ще&lТIОЧНОСТЬЮ) CO + н+  НСО з . Эти реакции показывают, что расход кислоты на титрова нис с феНОиlфталеИНОl\I эквивалентен содер)канию в воде rидра тов и половины карбонатов (поскольку последние нейтрализу ются лишь наПОLl0ВИНУ до НСО з ). ТаКИl\I образом, Ф  [()H] + 0,5 [col , (1.33) rде Ф  щелочность воды по фенолфталеину в 1l2экв/л; [ОН]и[СО] величины, выраженные в М2ЭК8Iл. При дальнейшем титровании в присутствии метилоранжа протекает реакция НСОЗ- + н+  С0 2 + Н 2 О. 29 
Следовательно, общий расход кислоты от начала титрова ния до ero окончания с :\lетилоранжем ЭКВIIва,,1ентен общеЙ щелоччости воды М == [oHl + [co] + [НСО з ], (1.34) rде М  общая щелочность воды по l\IеТИ,,10ранжу, ВК"lIочая весь расход кислоты от начала титрования (т. е. вк.пю чается также кислота, израсходованная на титрование с фенолфталеИНОlVl), в М2эквl л. Опредление щелочности по фенолфталеину и метилоран)ку позволяет вычислить компоненты общей щеаочности воды (табл. 1.5), исходя. из предположения, что в растворе OДHOBpe менно MorYT быть либо НСО-З и СО,либо СОи ОН.Jднако при значениях рН  8,3+8,4 в воде MorYT находиться все три соединения, правда, COj и OH в небольших концентрациях. ПОЭТОIНУ формулы табл. 1.5 оказываются практически ДOCTa точно точными лишь при Ф==о, а также при 2Ф<М, если вели чина рН<9,5. т а б .п II Ц а 1..5 Вычисление компонентов общей щелочности воды Соотношение Составляющие общей щелочности между М и Ф Вода содержит бикарбонаты карбонаты rидраты Ф==О Бикарбонаты М О О 2Ф<М Бикарбонаты t. карбона М2Ф 2Ф О ты 2Ф==М Карбонаты О 2Ф О 2Ф>М Карбонаты и rидраты О 2 (МФ) 2ФМ Ф==М rидраты о о м При м е ч а н и е. М  общая щелочность, определяемая расходом кис лоты на титрование с фенолфталеином и метилоранжеы; Ф  щелочность определяемая расходом килсоты при титроваНИlI с феIIо.1фта1еlIIlОМ. Вообще же более точным является вычисление составляю u  u щих щелочности на основе определеннои титрованиеl\I оощеи щелочности воды и величины рН, с учетом теl\1пературы и co лесодержания воды. Концентрацию rидроксильных ионов можно определить из уравнения ионноrо произведения воды: f OH [OH] (Н+) == Kw. С учеТОlVI формулы (1.4) для определения !ОН получается формула для определения концентрации rИДРОКСIIЛЬНЫХ ионов: OH == lOOOKw.l0PH+o,5v, (1.35) rде OH  концентрация rидроксильных ионов (rИJ.ратная ще лочность) в JИ2эквl л. 30 
Для удобства пользования формулой (1.35) составлена HO MorpaMMa (рис. 1.9), на которой нужно соединить пряrvlОЙ дe .пение на шкале 1, соответствующее температуре воды, с деле нием на шкале 5, отвечающим солесодержанию воды. Отмеча ют точку пересечения этой прямой с немой шкалой 2 и соединя ют эту отметку с величиной рН на шкале 4. На пересечении пря мой со шкалой 3 находят величину rидратной щелочности воды. OO 90 80 70  о БО 10   5 " 50 J   2 с:::. t::) ............. C(:J 1  t:3 ц.о   o,s с')  с\" t:]   30  t:: Схема пользо8ания 0,1 I  :х::  0,05  20 0,01 t 10 Р 1 2 J 45 О 12 11,5  <v 11   1000  900 tl.  800  \ 10,5 700  БОО  :t:   soo  t::) 10 1f0О t.J   300 t.J сь  9,Б 200  t::::) 100 9 SO 8,5 Рис. 1.9. HOMorpaMMa для определения rидратной щелочности воды Сумма концентраций карбонатных и бикарбонатных ионов N определяется как разность между общей щелочно стью л1 И концентрацией rидроксильных ионов N == CO + НСО з == М  OH. (1.36) В формуле (1.36) ВСС концентрации выражены в Jнсэкв/л. Воспользовавшись уравненчем второй ступени диссоциации уrольной кислоты (1.16), :\IОЖНО определить отношение KOIIцeHT раций карбонатных и бикарбонатных ионов: [CO I К 2 t нсоз [HCOj] (н+) f соз . (1.37) 31 
Если в формуле (1.37) выразить концентрации CO и НСОЗ- в ./vlсэкв/л, а значения коэффициентов активности чере:i ионную силу раствора [по формуле (1.4)], то эта формула при u мет следующии вид: c02 == 2К 2 . lOPH+l.5 V. s== ::3 (1.38) HCO 3 рН S 1000 f2  fO')  200 900 70 100 ба 800 11,5 50 50 700 30 . Ц5  11 20 40 <\J  БОа J5 с,.) Q(:) 10 () ct..   500 10,5 5 ЗО   :t .... J .() t:s 25   2 ЧАО   10 Схема пользоlЗания «:::J  1  t::> 20 t.J  ClJ  ЗОО 0,5 t:s  9,5 15   0,3 с: cu 0,2  J  (::) 200 0,1 t 9  10 0,05 0,03 р 5 100 8,5 0,02 0,01 12 J 4 5 50 8 0,006 О Рис. 1.10. HOMOrpal\Il\Ia Д.1Я определения S [по фОРlуле (1.38)] Зная величины Л1 и S, концентрации карбонатньх и бикар бонатных ионов мо)кно определить по слеДУЮШИ:\I фОр1\Iу.ттаl\I: c()2 == N8 3 1 + 8 НСОЗ- == N . 1+8 В последних ФОР:\IУ.lах концентраЦИIl JV, COs И НСОЗ- BЫ Р a)ICHbI в tсэквl л. (1.39) (1.40) 32 
HOMorpaMMbI на рис. 1.10 и 1.11 облеrчают определение Kap бонатной и бикарбонатной щелочности воды. На HOMorpaMMe, приведенной на рис. 1.1 О, дЛЯ определения величины S нужно соединить прямой деление на шкале 1, co ответствующее солесодержанию воды, с делениеl\I на шкале 5, а1 10 10 10 50 200 б 8 10 20 б 0,5 ц fi Ч 4 J 1  2  4 2 Q() с:о 2   з  1  2 I  I 0,6 C\J 1 C\J  2 1  J  0.4  0,8 ............ 0,6 t't) Ц  I I 1""':1 0.2 C\jt-:>  0,6 5 t::;) t:;:) 1 О,Ц    Б  0,8  0.5 0,1 + I ............ а?  8 0,06 '(:;:) t-') Q б 0.4 с",) t/:) 10 О,ОЦ t.J а 1 '-..:, :::t: 0,4 t/') """--' o,J 0,02 11 QJ 0,06 15  20 0,01 0,2 о.оц Схема поль:зо8а НИР 0.2 30 (HC) )( co}) а02 0,1 а15 цо /) О,О8 0.01 50 0.06 ба О,ОЧ О,! 80 S о.оз 100 S 0,02 150 200 1 2 J 4 5 0,01 0.05 Рис. 1.11. HOMorpaMMa для определения карбонатной и бикарбонатноЙ щелочностей воды отвечающим температуре воды, и на пересечении с немой шка лой отметить точку, которую затем нужно соединить ПРЯlVIОЙ с делением на шкале 2 (рН); на пересечении этой прямой со шка лой 3 найдем ИСКОМУIО величину s. После этоrо по HOMorp al\Il\tle, приведенной на рис. 1.11, l\10Ж  но определить величины CO и НСОЗ-8 ДЛЯ этоrо нужно соеди нить прямой величину N на lI1кале 3, рассчитываеМУIО по фор муле (1.36), с величиной S на шкале 1, а на пере сечении прямой со шкалой 2 найти искомую величину НСОЗ- (бикарбонатная щелочность воды). Если же соединить прямой величину N на шкале 3 с той же величиной S, но на шкале 5, то на пересечении со шкалой 4 можно прочесть искомую величину CO (карбо натная щелочность воды). Этой операцией завершается опреде лени е трех форм щелочности воды  rидратной, карбонатной и бикарбонатной. 3745 33 
[iри цветности природных вод более 40 срад, если требуется точное определение отдельных форм щелочности воды, peKOMeH дуется rУl\f3ТНУЮ щелочность учитывать отдельно. Методы опре деления rуматной щелочности описаны в руководствах по анали зу поды. 6. ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ Обща,q )кесткость воды определяется cYl\1MapHbIl\I содержа lIием в ней кальция и l\1аrния. Жесткость воды подразделяют на карбонатную и некзрбонатную. Карбонатная жесткость опреде '.ляется наличием в поде бикарбонатов кальция и маrния, HeKap бонатная жесткость  наличиеl\I солей сильных кислот кальция и маrния. Если содержание в воде ионов НСО з <Са 2 ++М g 2+ (в ./Vlсэкв/л), то ве"lИЧIIна карбонатной жесткости равна KOHцeHT рации НСОЗ- . Если же содержание в воде ионов НСО з >Са 2 -+ +Mg2+, то карбонатная жесткость равна суммарному содержанию кальция и l'vlаrния. Избыток 11:Сoз- обусловливается наличиеы в воде бикарбонатов натрия и калия. При известных концентрациях Са 2 +, Mg2+ и НСО; в воде, выраженных, как это обычно принято, в fJ;tс/л, общую жесткость и ее составляющие можно вычислить по слеДУIОЩИМ формулам (в ./Vl?экв/л). Общая жесткость( Са 2 + Mg'2+ Ж  + (1.41) о  20, 04 12 , 16 Карбонатная жесткость: Са 2 + Mg 2 + нсоз при 20,04 + 12, 16 > 61,02 HCO 3 Ж К === 6 1,02 ; Са 2 + M g 2 + HCO + < 3 при 20,04 12,16 61,02 (1.42) Са 2 + . Mg 2 + Ж К === Ж О === + . 20,04 12Jб (1.43) Некарбонатная жесткость ЖНR. == Жо  Ж Н . Жесткость кальциевая ( 1.44 ) Са 2 + Ж С == а 20,04 (1.45) 34 
eCTKOCTЬ маrниевая Mg 2 + Ж м g == ЖоЖСа  12,16 (1.46) Предельно ДОПУСТИl'лая жесткость питьевой воды, подавае мой )-!-нтраJ1изованными Бодопроводаl\tIИ, соrласно rOCT 287454") не должна превышать 7 .лlсэкв!л. В исключитеvlЬНЫХ случаях по соrласованию с орrанаl\'IИ rосударственноrо санитар Horo надзора, допускается большая жесткость, но не выше 14 мсэкв/л. При использовании жестких ВОД для хозяйственных нужд по лучается значительная потеря )кировоrо l\lыла на образование малорастворимых кальциевых и маrниевых солей жирных кис лот. В мяrкой воде быстрее развариваются овощи. Мяrкая вода требуется для целоrо ряда технолоrических про \ цессов, в частности в производствах искусственных волокон, кинопленки, синтетическоrо каучука, пластмасс, а также для питания паровых котлов. Воды с высокой карбонатной жесткостью дают накипные OT ложения в трубопроводах и водонаrревателях систем rорячеrо водоснаб)I{ения, а также в трубах и теплообменных аппаратах систем водяноrо охлаждения, особенно систем оборотноrо BOДO снабжения. 7. СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И МАРrАНЦА Соединения железа. В подземных водах железо чаще Bcero находится в истинно растворенном состоянии в виде бикарбона та двухвалентноrо железа  Fe (НСО з ) 2. Такая вода после из лива из скважины в первое время остается бесцветной и про зрачной, НО при стоянии в открытом сосуде постепенно мутнеет и из нее выделяется красноватокоричневый осадок rидроокиси железа Fе(ОН)з. В водах поверхностных источников железо может входить в состав орrанических соединении, например водно('о rYMyca. В подземных водах rлубоких rоризонтов, например в шахт ных водах, двухвалентное )I{елезо может быть в виде сульфатов или хлоридов. При одновременном содержании в воде сероводорода и же 4 леза образуется тонкодисперсная взвесь сульфида железа FeS. Бикарбонат закиси желе.:!а при удалении из воды растворен- ной уrлекислоты леrко rидролизуется, а при наличии в воде pacTBopeHHoro кислорода также окисляется с образованиеl\f rид рата окиси железа t 4Fe 2 + + 8НСО з + 02 + 2Н 2 О  4Fе(ОН) з + 8С0 2 . 4- При решении вопросов обезжелезивания воды представляет СЯ важным знать условия перехода закисноrо и окисноrо желе 3* 35 
за из paCTBopeHHoro состояния в осадок с образованием COOTBeT ственно rидрата закиси и rидрата окиси )келеза. РапновеСIIое н аСЫЩСIIИС воды rидраТО:\I за КИСIl )КСLlсза на  ступает тоrда, коrда концентрации в растворе ионов Ре 2 + и OH' uтвечают произведению растворимости Fe(OH)2: f реЧ [Fe 2 +] пн [OHJ2 == ПРРе(оН).' rде ПРFе(ОН)2  произведение растворимости Fe(OH)2; f [е 2 + И f ОН  коэффициенты активности соответствующих ионов. Из уравнения ионноrо произведения воды следует: Кш ( 1 .47) f он [OH] == fH[H+] Подставляя значение f OH [OH] ( 1 . 48 ) в уравнение (1.47), по лучим: к 2 t 2 + l Fe 2 + ] w === ПР Fe ( OH ) . . Ре t l н+ ] 2 · (1.49) Лоrарифмирование последнеrо равенства дает выражение 2lg ( f н [н+]) == 2lg Кш  19 ПРРе(ОН). + , + 19 Fe 2 + --f 19 t 2 + . (1.50) Fe Так как рассматриваются условия paBHoBecHoro насыщения воды rидратом закиси железа, то  Ig(f н [Н+]) == pH, (rде рН;  величина рН paBHOBeCHoro насыщения воды rидратом за киси железа). Имея в виду, что 19 fFe 2 + ==2V, после преобразования получим окончательную формулу для определения рН paBHO BecHoro насыщения воды rидратом закиси железа: рн: == р КШ  + р ПР Ре(ОН).  +lg Fe 2 + + 11 f1 + 2,37. (1.51) в формуле (1.51) концентрация двухвалентноrо. железа 8 растворе выражена в Мсjл. Значения рК w приведены в табл. 1.2, а величина рП Р Е'е(ОН). при температуре 250 С, соrласно Латимеру [19], равна 14,75. По фОР1уле (1.51) можно определить величину рН воды, при которой в растворе может быть заданное количество двух- валентноrо железа. Чем это количество меньше, тем выше дол жна быть r;еличина рН воды. Например, для Toro чтобы в воде осталось не более 0,1 Аtс/Л закисноrо железа, рН воды нужно довести до 9,2. 36 
Аналоrично можно вывести формулу для определения рН paBHoBecHoro насыщения воды rидратом окиси железа: рн; == РКШ  + р ПР Fe(OH),  + 19 Fe 3 + + 1,5 V ,.... + 1,58, О.52) rде ПРFе(он),  произведение растворимости rидрата окиси железа (при 250 С по Латимеру [19] рП РРе( ОН)з == 37,2) . По формуле (1.52) можно установить, что для поддержания в растворе 0,1 ме/л трехвалентноrо железа величина рН должна быть не более 3,5 и с увеличением концентрации Fe 3 + в ионной форме эта величина должна снижаться. Следовательно, во всех природных водах, имеющих значи тельно большую величину рН, ионноrо трехвалентноrо железа практически не содержится. Поэтому обнаруженное химическим анализом в природной воде трехвалентное железо должно Ha ходиться в форме коллоида или суспензии. Соединения марrанца. Марrанец в природных водах BCTpe чается реже, чем железо, и, как правило, в меньших KOHцeHTpa циях. В подземных водах марrанец чаще Bcero бывает, как и же лезо, в виде бикарбоната двухвалентноrо марrанца Мп (НСО з ) 2. При контакте с воздухом прежде Bcero из воды выделяется oca док rидроокиси железа, так как железо окисляется леrче, чем марrанец, и при более низких величинах рН; для окисления марrанца растворенным в воде кислородом требуется рН>9. На окисление марrанца (так же, как и железа) каталитиче ски действует контакт с осадком высших окислов марrанца. В шахтных водах и водах rлубоких скважин наряду с суль фатом двухвалентноrо железа бывает и сульфат марrанца. В поверхностных, особенно цветных, водах марrанец может co дер)каться в виде орrанических соединений, в том числе и кол лоидных. Образующийся при наличии в воде марrанца осадок rидра та окиси четырехвалентноrо марrанца Мп (ОН) 4 имеет бурочер ную окраску. Однако чаще осадки и отложения в трубах обра зуются в результате cOBMecTHoro осаждения соединений железа и марrанца, поэтому в зависимости от их соотношения они MO rYT Иl\lеть окраску от красноватокоричневой до черной. Нужно иметь в виду, что черные отложения в трубах дает также суль фид железа, который получается при наличии в воде cepOBOДO рода или при ero образовании в результате разложения осадка f и восстановления сульфатов. В Боде, подаваеl\10Й хозяйственнопитьевыми централизован- ными водопроводами, содержание железа должно быть не более 0,3 ме/л. Некоторые производства предъявляют жесткие требования к содержанию в воде железа и марrанца (текстильное, киноплен 37 
ки, синтетических волокон, пластмасс и др.). Добавочная вода систем оборотноrо водоснабжения не должна содержать за:\Iет ных количеств железа, желательно не более 0,5 Нсjл, так как в rрадирнях и брызrальных бассейнах происходит окисление ДBYX валентноrо железа и образуется хлопьевидная взвесь rидроокиси железа, отлаrающаяся в теплообменных аппаратах и трубах. При наличии в воде железа и в TOl\I случае, еСv1И величина рН воды ниже 7,5, создаются блаrоприятные условия для раз вития железобактерий, колонии которых образуют буrРIIстые отложения на стенках труб. Это приводит к сужению поперечно ro сечения труб, увеличению шероховатости и в конеЧНОl\I итоrе к уменьшению их пропускной способности. 8. СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЕВОй КИСЛОТЫ Соединения кремниевой кислоты весьма распространены в природных водах, которые обоrащаются этими соединенияl'tIИ при контакте с rорными породами  силикатами и алюмосиликата ми. Обычно в подземных водах содержится больше соединений кремниевой кислоты, чем в поверхностных. При реакции 'кремниевой кислоты (Si0 2  анrидрид кре'lНИ евой кислоты) с водой MorYT получаться l'tIетакреlVIниевая кисло та Н 2 SiО з (Si0 2 . Н 2 О), ортокремниевая кислота H 4 Si0 4 (Si0 2 . · 2Н 2 О) И поликремниевые кислоты, например двуметакреl\lние вая H 2 Si 2 0 s (2Si0 2 . Н 2 О). Все эти кислоты при обычных для при родных вод значениях рН малораСТВОРИl\IЫ и образуют в воде коллоидные растворы. Для ортокремниевой кислоты ю. ю. Лурье [9] приводит сле дующие константы ионизации при t==25° с : К 1 == 1,3. 1010, К 2 == == 1,6 · 1 012 И К З == 2 · 1 014, которые показывают, что в диссоции рованном состояйии kpelVII--Iиевая кислота l\10жет быть только при величине рН>8. етакремниевая кислота способна полимеризоваться с воз l\10ЖНЫМ уменьшением количества связанной воды (nSi0 2 . Н 2 О). Растворимость в воде Н 2 SiО з при t==20°C достиrает 150 Аlсjл, а при t== 100° С  500 Мсjл. MeTa, OpTO и полисиликаты кальция и маrния l'tlалораство римы в воде и способны образовывать так называемые силикат вые накипи. В природе весьма распространены алюмосилика ты  соединения кремниевых кислот с алюминием (хА1 2 О з · · ySi0 2 . zH 2 0). Соединения эти малорастворимы и в воде l\IorYT находиться в виде коллоидов и суспензий. Из Bcero изложенноrо выше следует, что в природных водах кремниевая кислота находится в OCHOBHOl\I в виде коллоидов или суспензий силикатов кальция и маrния, а при величине рН>8 также частично и в истинно раствореННО1\1 состоянии (НSiО з ), если концентрации в воде ионов кальция и 1\Iаrния достаточно 1\1 алы. 38 
Содержание соединений кремниевой кислоты нормируется при использовании воды для питания паровых котлов и в HeKO торых технолоrических процессах. 9. РАСТВОРЕННЫЕ rA3bI Для водоподrотовки имеет значение в основном содержание растворенных в воде уrлекислоты, кислорода и сероводорода. В более редких случаях приходится иметь дело с необходимо- стью очистки воды от друrих rазов, например метана. Растворимость rаза в воде зависит от температуры и ero пар циальноrо давления, т. е. давления, которое создавал бы данный rаз, если бы он один находился над поверхностью воды. Растворимость rаза определяется по формуле С == Кр, (1.53) rде С  растворимость rаза в Мсjл; К  коэффициент пропорциональности, равный раствори- мости rаза при данной температуре и ero парциальном давлении 1 ат; р  парциальное давление rаза ват. Данные о раСТВОРИl'rIОСТЯХ С0 2 , 02 и H 2 S при парциальном давлении каждоrо из этих rазов, равном 1 ат, приведены в табл. 1.6. т а б л и ц а 1.6 Растворимость rазов в воде при их парциальном давлении 1 йт (в М2 на 1 л раствора) [аз Температура ВОДЫ В ОС О I 10 I 20 I 30 I 40 60 80 3371 2360 1723 1324 1055 719 552 69,8 54,3 44,3 37,2 32,9 27,8 25,1 7100 5160 3925 3090 2520 1810 1394 100 СО 2 02 H 2 S 24,2 1230 Источником насыщения природных вод кислородом является контакт воды с воздухом, содержащим около 21 о/о кислорода. Для TOrO чтобы на основе данных табл. 1.6 рассчитать paBHO весную концентрацию pacTBopeHHoro в воде кислорода, нужно учесть, что парциальное давление воздуха зависит от давления водяноrо пара при данной теlVfпературе (табл. 1.7), и для опре- деления парциальноrо давления воздуха нужно из общеrо дав- ления rазов над водо'й вычесть эту величину. Тоrда растворимость кислорода определяется по следующей формуле: СО! == к ( РО  Рп) а, (1.54 ) 39 
Таблица 1.7 Давление водяных паров в ат Тем- пература О 10 15 20 25 30 40 50 60 80 10 в .С Давление 0,006 0,012 0,0168 0,0231 0,0313 0,0419 0,0728 0,1217 О, 1965 0,4675 1 водяных паров в йТ о [де COJ растворимость кислорода в воде при данной темпе ратуре и давлении rазов над водой РО ват; Рп  давление паров воды при данной температуре ват; а  доля парциальноrо давления кислорода в общем давлении воздуха, обычно принимаемая равной 0,21. Данные о растворимости кислорода в воде при суммарном давлении воздуха и паров воды, равном 1 ат (абс.), приведены в табл. 1.8. Т а б л и ц а 1.8 Растворимость кислорода в воде при контакте с воздухом и суммарном давлении воздуха и паров воды 1 ат (абс.) Температура Раствори- Температура Раствори- Температура Раствори - в ос мость 02 В ос мость 02 В ос мость 02 В М2/ /l в М2/ /l в М2/ /l О 14,2 25 8,1 60 4,8 5 12,4 30 7,5 70 3,9 10 10,9 35 7 80 2,9 15 9,8 40 6,6 90 1 ,7 20 88 50 5,6 10(' О Воды открытых водоемов в верхних слоях обычно содер:tкат кислород в концентрациях, близких к ero растворимости. В rлу бинных слоях, особенно озер, [де фактор перемешивания имеет меньшее значение, чем в реках, а также в подземных водах co держание кислорода обычно ни}ке ero растворимости при данной температуре и контакте с воздухом. В открытых водоемах при распаде орrаническоrо вещества растворенный кислород расходуется на процессы окисления; при этом образуется уrлекислота, если этот процесс идет ДOCTa точно r.пубоко. В результате жизнедеятельности планктонных орrаНИЗIОВ и водорослей, а также вследствие фотосинтеза происходит поr.тrо щение растворенной в воде уrлекислоты и обоrащение ВОДЫ ки слородом. Поскольку фотосинтез зависит от интенсивности OCBe щения воды, концентрация кислорода в открытых водоемах обычно убывает с rлубиной. Наблюдается также различие в концентрации pacTBopeHHoro кислорода в дневное и ночное время. 40 
Содержание в воде pacTBopeHHoro кислорода необходимо учитывать при рассмотрении процессов коррозии металлов. Уrлекислый rаз появляется в природных водах rлавным об- разом в результате биохимических процессов окисления орrани- ческих веществ как в саl\IИХ водоемах, так и в почве, при фильт- рании через которую вода обоrащается уrлекислотой. В rлубинных водах нередко содержится большое количество СО 2 в результате химических реакций, связанных с изменением состава ropHbIx пород. Вопрос о связи молекулярно pacTBopeHHoro уrлекислоrо rаза с содержащимися в воде бикарбонатами и карбонатами рас- смотрен в п. 5 rлавы 1. Сероводород содержится в некоторых подзеl\IНЫХ водах, а иноrда и в речных, заrрязненных сточными водами. Соединения сероводорода в природных водах в основном co держатся в виде молекулярно pacTBopeHHoro rаза H 2 S и rидро сульфидных ионов HS. При значениях рН> 10 в воде MorYT Ha ходиться также сульфидные ионы S2. Большинство rидросуль фидов хорошо растворимо в воде; сульфиды плохо растворимы, за исключением сульфидов натрия, калия и аммония. Соотношение в растворе между H 2 S, HS и S2 зависит от значений рН воды. В табл. 1.9 приведены ориентировочные зна чения этих соотношений, вычисленные для t==25° С при значени ях константы первой ступени диссоциации сероводорода Ki== == 8,9 · 1 08 И константы второй ступени К 2 == 1,3 · 1 013 [9]. т а б л и ц а 1.9 Содержание в воде H 2 S, HS и S2 В зависимости от величин рН при t==25° С (в О/о от общеrо количества этих соединений) Соедине- Величины рН вие 4 I 5 I 6 I 7 7,5 8 I 8,5 I 9 10 H 99,9 98,9 91 ,8 52,9 26 10,1 3,4 1 J 1 0,1 HS 0,1 1 , 1 8,2 47,1 74 89,9 96,6 98,89 99,9 S2 0,01 0,1 При м е ч а н и е. Концентрации всех соединений сероводорода выраже ны в H 2 S. При одновременном наличии в воде сероводорода и железа образуется черный тонкодисперсный осадок сульфида железа. Иноrда условия для образования сульфида железа создаются в тупиковых участках водопроводной сети с недостаточным обме ном воды вследствие восстановления сульфатредуцирующими бактериями сульфатов. Сероводород придает неприятный запах воде при концентрации более 0,5 М2jл, поэтому наличие ero в питьевой воде неДОПУСТИl\10. Вода, содержащая сероводород, обладает обычно повышен ной коррозионной активностью по отношению к стальным и чу 41 
rYHHbIM трубам; на стенках труб отлаrается осадок сульфида железа, который образует с метаЛЛОl'tl коррозионные элементы, в них металл является разрушаЮЩИl\IСЯ аНОДОlVl. Сероводород  токсичный rаз, ПОЭТОl\IУ ПОl\lещения водопро водных сооружений, rде из воды l\lожет выделяться сероводород, должны Иl\1еть хорошую вентиляцию. Метан СН 4 нередко встречается в болотных водах, [де про текают процессы rниения. В подзеrvlНЫХ водах метан встречает ся в ледниковых отложениях и водах нефтяных пластов. Растворимость метана в воде указана в табл. 1.10. Вес 1 л метана при t==Oo С и давлении 760 МА! рт. СТ. равен 0,716 с. Таб.1IIца 1.10 Растворимость метана в воде при ero парциальном давлении 1 ат [13] Температура воды в ОС О 10 20 30 40 60 80 100 Растворимость метана 39,8 29,9 23,6 19,7 16,9 14 12,7 12,2 в М2! л Собственно метан не вызывает заlVlетноrо ухудшения opraHo лептических показателей качества воды. Все же ero )келательно удалять из воды, так как самопроизвольное выделение l\leTaHa в водопроводных сооружениях (резервуарах, очистных coopy )кениях) может создать взрывоопасную ero концентрацию в воз духе. Очистка воды от метана достиrается ее аэрацией. 10. орrАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ. ЗАПАХИ И ПРИВКУСЫ ВОДЫ Орrанические вещества, попадающие в открытые водоемы в результате вымывания из почв, торфяников и т. п., придают воде окраску чаще Bcero желтоrо или коричневоrо цвета. Эти веще ства обычно объединяют под общим названиеl\1 rYl\lycoBbIX. Oco бенно заrрязнены rУМУСОВЫl\IИ I3еществаl\IИ реки болотноrо пи тания. Воды открытых водоемоIЗ обоrащаIОТСЯ орrаничеСКИl\IИ Be ществами также вследствие ОТl\lираНlIЯ и разложения развиваю щихся в них водных орrанизмов. Распад орrаническоrо вещест ва в водоемах происходит в результате ХИl\lических и БИОХИl\1И ческих процессов. Природный ryrvlYc принято условно разделять на три rруппы, объединяющие вещества, более или менее близкие по своим фи зическим и химическим свойстваl\l: 1) соединения rуминовых кислот, которые в водоемах бывают в основном коллоидной CTe пени дисперсности; 2) коллоидные соединения ФУЛЬВОКИСJIОТ; 3) истинно растворенные соединения фульвокислот. 42 
ПО СВОИl'rI физикохимическим свойствам эти rруппы сущест венно различаются между собой. rуминовые кислоты растворяются в растворах аммиака и ще лочей, при подкислении щелочных растворов rуминовые кисло ты образуют осадок в виде темных хлопьев. В состав молекул rУl\IИIlОВЫХ кислот входит уrлерод (5258 О/о), водород (3,3 4,8 О/о) и кислород (3439 О/о). Молекулярный вес rуминовых кис лот колеблется в пределах 12001400. Примерная формула ry l'rlИНОВЫХ кислот С60Н52024 (СООН) 4. Водород карбоксильных rрупп СООН способен замещаться катионами, образуя соли, называемые rуматами. [уматы щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде; rYMaTbI кальция, железа и алюми ния l\1алорастворимы. rуминовые кислоты MorYT образовывать с rидроокисями железа и алюминия комплексные соединения, дающие коллоидные растворы. Фульвокислоты леrко растворяются Б Боде и щелочах. Cpeд ниЙ элементарный состав фульвокислот  4548 О/о уrлерода, 5,26 О/о водорода, 4348 О/о кислорода. Фульвокислоты coдep жат уrлерода lVlеньшс, а кислорода больше, чем rуминовые КИС,,10ТЫ. Фульвокислоты образуют с натрием, калием, aMMO ние::\I, ка,,1ьцпеl\,1 и двухвалентным железом растворимые в BO де соли; соли аЛЮIVIИНИЯ и трехвалентноrо железа малорас 1ВОРИМЫ. Наиболее окрашенными из соединений водноrо rYMyca явля ются rуминовые кислоты, наименее окрашенными  истинно растворенные фульвокислоты. I\оллоидные вещества, обусловливающие цветность воды, ча ще Bcero имеют отрицательные электрические заряды. В связи с тем что rруппы водноrо rYMyca отличаются по CBO Иl\1 физикохимичеСКИIVl свойствам, их относительное количест венное содержание в воде может оказывать существенное влия ние на ход процесса очистки воды. В водах поверхностных источников, особенно в водохрани лищах, весьма распространены запахи и привкусы воды биоло rическоrо происхождения. Эти запахи и привкусы появляются В результате жизнедеятельности и отмирания высших водных растений, аКТИНОl\1ицетов, плесневых rрибов, бактерий, а также MaccoBoro развития планктонных орrанизмов при так называе MOl\f «цветении» воды. Вещества, выделяемые водорослями, co держат альдеrиды, орrанические кислоты, эфирные масла, ами нокислоты, фенолы и друrие соединения. lVlакрофиты влияют на продуцирование запахов преимущест пенно осенью. Отмирая и опускаясь на дно водоеl\1а, lVlакрофиты служат rлавным поставщиком орrаническоrо вещества донных отложений; это орrаническое вещество является основой для развития актиномицетов, плесеней и rрибов. Наиболее устойчи ВЫ11И и трудноустраНИМЫl\1И являются землистый и затхлый за пахи, вызываемые аКТИНОl\1ицетами. 43 
Причиной ухудшения орrанолептических показателеЙ БОДЫ при «цветении» является выделение в воду продуктов жизнедея тельности планктонных орrанизмов, а также попадание в воду ароматических веществ в результате разрушения клеточных обо лочек планктона после ero отмирания. Существенную роль в увеличении содержания орrанических веп{еств в воде открытых водоемов иrрает спуск в водоемы He очищенных или недостаточно очищенных бытовых и производст венных сточных вод. Именно орrанические вещества являются rлавнейшей причиной появления запахов и привкусов БОДЫ, т. е. ухудшения ее орrанолептических свойств. В некоторых случаях отрицательно влияют на качество воды в открытых водоемах хи мические вещества, применяемые в качестве удобрения и для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Удобрения повышают содержание в водоемах биоrенных элементов и тем самым стимулируют раЗБитие водной расти тельности, жизнедеятельность и отмирание которой ухудшает орrанолептические свойства воды. Ядохимикаты, применяемые для борьбы с сельскохозяйст венными вредителями, попадая вместе с поверхностным стоком в водоемы, нередко ухудшают санитарные показатели качества воды и, в частности, ее орrанолептические свойства. В связи с трудностью индивидуальноrо аналитическоrо опре деления мноrообразных орrанических веществ, содержащихся в природных водах, прибеrают к СУl\1lV1арной оценке их coдep жания, например путем определения окисляемости. Результаты определения выражают в расходе окислителя (либо в экви валентном количестве кислорода), израсходованноrо на окис ление в данных условиях содержащихся в воде BOCCTa новителей. Наиболее распространенные l\1етоды определения окисляе мости  бихроматный и перманrанатныЙ, последний является менее достоверным, поскольку перманrанатом калия окисляется лишь часть наиболее леrко окисляемых веществ. Обычно вели чина бихроматной окисляемости в 23 раза, а иноrда и более превышает перманrанатную окисляемость. При определении обоих видов окисляемости происходит окис ление не только содержащихся в воде орrапических веществ, НО и некоторых неорrанических, наПРИl\1ер закисноrо железа, cepo водорода, нитритов. Поэтому окисляеl\10СТЬ характеризует coдep жание в воде орrанических веществ лишь приближенно. Для суммарной оценки содер)кащихся в воде орrанических заrрязнений в последнее время начинают применять метод сорб ЦИИ из БОДЫ орrанических веществ активным уrлем и экстрак ции с уrля этих веществ хлороформом (метод уrольнохлоро формноrо экстракта). ( Для получения экстракта через колонку, заrруженную aK тивным уrлем, фильтруют несколько кубометров БОДЫ и после  
высушивания уrля экстраrируют сорбированные уrлем орrани ческие заrрязнения хлороформом. Не все орrанические вещества, которые MorYT содержаться в природных водах, сорбируются активным уrлем. Считается, что через колонку, заrруженную уrлем, в основном проходят при родные орrанические компоненты воды, а задерживаются I1 в последующем экстраrируются искусственные заrрязнения, по падающие в водоемы со сточными водаlYlИ,  нитрилы, нитро И хлорпроизводные ароматическоrо ряда, ДДТ и друrие инсекти циды, rербициды и т. п. Следовательно, метод уrольнохлоро формноrо экстракта дает представление об искусствеННОТ\I за rрязнении воды. Соrласно стандарту США в питьевой воде количество Be ществ, выделяемых из воды методом уrольнохлороформноrо экстракта, не должно превышать 0,2 мzjл. В чистых поверхност ных водах количество веществ, выделяемых данным методом, обычно не превышает 0,0250,05 мzjл. Мноrие виды промышленных предприятий предъявляют Tpe бования по оrраничению содержания в воде орrанических Be ществ и цветности воды. К их числу относятся некоторые цехи rекстильных фабрик, заводы синтетических волокон, радиотех нические заводы, бумажные фабрики и др. Повышенное содержание в воде орrанических веществ Bpeд но отражается на работе анионитовых фильтров установок по обессоливанию воды. Изза поrлощения анионитом анионов орrанических кислот и краЙне трудноrо их вытеснения pereHepa ционным раствором происходит постепенное снижение обменной емкости анионита. Это приводит к увеличению остаточноrо соле содержания и повышенноЙ концентрации кремниевой кислоты в обессоленной воде. Орrанические вещества затрудняют peareHTHoe умяrчение BO дЫ, поскольку ряд орrанических коллоидов сорбируется на ча стицах образующихся при peareHTHOl\1 Уl\1яrчении осадков кар'" боната кальция и rидроокиси маrния, затрудняя их укрупнение и осаждение. Повышенное содержание в охлал(дающеЙ воде орrанических веществ вызывает усиление биолоrическоrо обра стания теплообменных аппаратов. Все это приводит к необходи мости прибеrать во мноrих случаях к применению специальных методов очистки воды от орrанических веществ. 11. БиолоrИЧЕСКИЕ ПОКА3АТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ Вода является средоЙ для развития т\lноrОЧИСJIенных форм вирусов, бактерий, простейших и высших орrаНИЗТ\I0В. К числу бактериальных и вирусных водных инфекций относятся дизенте рия, брюшной тиф, паратифы, холера, туляремия, бруцеллез, инфекционная желтуха, полиомиелит и др. Целью санитарнобактериолоrическоrо контроля качества 45 
воды должно быть обнаружение и количественное определение болезнетворных бактерий. Однако в связи с обилием форм бо лезнетворных бактерий, а также сложностью и длительностью их определения прибеrают к обнаружению в воде показатель ных микробов, наличие которых указывает на возможность по падания в воду также болезнетворных бактерий. Поскольку болезнетворные бактерии попадают в воду rлав НЬПvl образом с фекальными заrрязнениями, в качестве показа тельноrо микроба выбрана кишечная палочка, постоянно имею щаяся в кишечнике человека и домашних животных. Выбор именно кишечной палочки в качетве санитарнобак териолоrическоrо показателя фекальноrо заrрязнения воды, а следовательно, и возможноrо наличия в ней болезнетворных :\lикроорrанизмов обусловлен рядом соображений, из которых наиболее важные следующие: определение и количественный учет кишечных палочек ПрОБОДИТСЯ относительно леrко и быст ро; количественное содержание в воде кишечных палочек пра вильно характеризует интенсивность фекальноrо заrрязнения воды; кишечные палочки отмирают в воде несколько медленнее мноrих болезнетворных бактерий, следовательно, уничтожение кишечных палочек в процессе обеззараживания воды свидетель ствует о том, что уничтожена так)ке значительная часть болез нетворных !\lикробов. Количество кишечных палочек в воде выражается колитит ром, т. е. те:м об'ъемом воды в МЛ, В котором содержится одна кишечная палочка, либо колииндексом  количеством кишеч ных палочек в 1 л воды. Для пересчета колититра KT в колииндекс КИ, и Ha оборот, с.лужат фОрlVIУЛЫ: к-и == 1000 К-Т == 1000 . KT КИ Соrласно rOCT" 287454 для питьевой воды колититр дол жен быть не менее 300 (или колииндекс не более 3). Определение содержания в воде кишечных палочек исполь зуют для контроля за процессом очистки и обеззараживанием воды на водоочистных станциях. Для характеристики бактериальной заrрязненности воды С'лу)кит также определение общеrо числа содержащихся Б Боде бактерий. В питьевой воде это число не должно превышать 1 00 в 1 JttЛ. В открытых водоемах находится большое количество BOДO рослей и водных животных. Некоторые из них находятся в воде во взвешенном состоянии (фито И зоопланктон), друrие обита  IOT на дне водоемов (бентос). В зависимости от степени заrрязнения водоеl\10В в них MorYT развиваться различные формы водорослей и животных орrаниз М08, т. е. каждой степени заrрязнения водоема соответствует 46 
свой биоценоз. Основываясь на этом, предложена система к.лас сификации заrрязнения водоемов по насеЛЯIОЩИМ их показатеtJ1Ь HbIl\I орrанизмам, характеризующая раЗЛИЧНУIО степень заrряз I:Iения водоемов (метод биолоrическоrо анаtJlиза). Наиболее за rрязненная зона называется полисапробной, зона со среДНII:\I по интенсивности заrрязнением  аl\Iезосапробной, со слаБЫl\I за rрязнением  l\Iезосапробной, зоны чистой воды a и  olIIro сапробными. Биолоrический анализ обычно слу)кит ,J.tJ1Я предва рительной характеристики водоеl\IОВ, наПРИl\Iер при выборе l\IC ста водозабора. Для более детальной характеристики водосыа в дополнение к биолоrическому анализу производят ХИl\lические и бактериолоrические анализы. Питьевая вода не должна содержать планктонных орrаниз мов, живых или мертвых. Поэтому одной из основных задач очистных сооружений является полное задержание планктона. Эта задача осложняется при так называеМОl\I «цветении» воды, т. е. массовом развитии планктона. При этом вода заrрязняется собственно плаНКТОННЫl\1И орrанизмами, продуктаl\IИ обмена Be ществ и распада клеток этих орrанизмов. Некоторые бактерии, а также растительные и )кивотные op rаНIIЗМЫ обладают способностью прикрепляться к поверхности водопроводных труб и сооружений, образовывая на них биоло rические обрастания. Последние в виде белых нитей вызывает нитчатая серобактерия Beggiatoacea, которая развивается в BO де, содержащей сероводород. При наличии в воде железа развиваются )келезобактерии, окисляющие закисное железо в окисное с выделениеI\I осадка rидрата окиси железа. В трубах и теплообl\Iенниках систеl\I BO дяноrо охлаждения создаются блаrоприятные условия для раз вития студенистых скоплений зооrлейных бактерий и нитчатых бактерий. Более крупные животные орrанизмы заселяют обычно BOДO заборные соору)кения и водоеl\'IЫ. К ЭТОl\IУ виду бактерий OTHO сятся мшанки, rидроидный полип Cordylophora, l'vIО,}1u1ЮСК .J.рейс сена. Последняя обладает способностью прикрепляться к стеII Kal\I труб, приводя к постепеННОl\IУ их зарастанию. ОтмираНIIе в трубах дрейссены придает воде неприятный запах. В водоводах l\IОрСКОЙ воды наБЛlодаются биообрастания в I3II де черной двустворчатой ракушки мидии. 1< CTeHKal\I труб )'III дИИ прочно прикрепляются СВОИl\I прикрепитеЛЬНЫl'vI opraHo:\I  БИССУСОl\I и вырастают до раЗl\IероI3 в несколько саНТИl\Iетро13. В водоводах морской воды развиваются также l\10рские )К(> луди балянусы, достиrающие длины 2025 AlM. Зарастание l\IОрСКИХ водоводов происходит преИl\lуществен но вследствие попадания в них орrанизмов в личиночной CTa дии, прикрепления личинок к cTeHKalVI водоводов и роста их за счет питательных веществ, извлекаемых из протекающеЙ по трубам БОДЫ. 47 
12. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОй ДЛЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАнноrо ВОДОСНАБЖЕНИЯ в зависимости от характера использования воды различные потребители предъявляют разнообразные требования к ее Ka честву и как следствие этоrо возникает необходимость приме нять различные методы обработки воды. В СССР качество воды ХОЗjlйственнопитьевоrо назначения реrламентируется rOCT 2874.......Jа«Вода питьевая». Всемирной орrанизацией здравоохранения изданы «Европейские нормы Ka чества питьевой воды» и «Международный стандарт питьевой БОДЫ». Помимо указанных в rOCT 287454 предельно допустимых концентраций некоторых вредных веществ орrанами rосударст BeHHoro санитарноrо надзора утверждены предельно допусти мые концентрации еще для большоrо числа веществ, которые MorYT попадать в водоемы с производственными сточными BO дами. При наличии показаний на возможность попадания этих веществ в источники водоснабжения необходимо по соrласова нию с орrанами rосударственноrо санитарноrо надзора YCTaHO вить систему контроля заrрязняющих веществ в воде и прове сти мероприятия по прекращению их поступления в водоем. При отсутствии возможности исключить заrрязнение источника BOДO снабжения должны быть предусмотрены надежные методы очистки питьевой воды от вредных веществ. К воде, используемой для производственных нужд промыш ленных предприятий, предъявляются требования, которые в каждом конкретном случае формулируются специалистами технолоrами данноrо вида производства. Эти требования часто меняются даже для действующих предприятий в связи с измене нием и совершенствованием технолоrических процессов, поэто му нет смысла перечислять эти требования даже для наиболее распространенных видов производств. ЛИТЕРАТУРА 1. А п е п ь Ц и н и. Э., С о р о к и н М. Е. Определение форм уrлеКИСЛОТbl в IlРИРОДНЫХ водах. «Водоснабжение и санитарная техника», 1967, .NQ 6. 2. внии водrЕО (К л я ч к о В. А., А п е л ь ц и н и. Э.). Подrотовка БОДЫ для промышленноrо и rородскоrо водоснабжения. rосстройиздат, 1962. 3, rOCT 276157 «Источники централизованноrо хозяйственнопитьевоrо водоснабiкеНIrЯ. IlраВИlа выбора и оценки качества». 4. rOCT 287 454 «Вода питьевая». 5. rOCT 331346 «Вода хозяйственнопитьевоrо и ПРОМЫШ.1енноrо BOДO снабжения. Методы теХНО.тIоrическоrо анализа. Определение стабильности БО,.1Ы». б. rOCT 335146 «Вода хозяйственнопитьевая. Методы определения физических свойств». 48 
7. [ОСТ 497949 «Вода хозяйственнопитьевоrо и ПРОМЫillленноrо BOДO снабжения. Методы химическоrо анализа. Отбор, хранение и транспортиро Fание проб». 8. rOCT 521550 «Вода хозяйственнопитьевоrо и промышленноrо BOДO снабжения. Методы санитарнобаКТСРНО:lоrическоrо анализа. Отбор, хранение и транспортирование проб». 9. Л У р ь е Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. «Химия», 196.5. 10. Указания по проектированию антикоррозионной защиты строительных конструкций (СН 26267). Стройиздат, 1968. 11. Ч е р к и н с к и й С. Н., т р а х м а н Н. Н. К вопросу фторирования питьевой воды. «rиrиена И санитария», 1958, NQ 1. 12. Ш е в ч е н к о М. А. Орrанические веlцества в природной воде и MeTO ДЫ их удаления. «Наукова думка», 1966. 13. С а т р Т. R. Water and its impurities. Reinhold РиЫ. Corp., 1963. 14. Н а т е r Р., J а с k s о n J., Т h u r s t о n Е. F. Industrial water treat- ment pr actice. Ви tterworths, 1961. 15. Н а r n е d Н. 5., 5 с h о 1 е s S. R. The ionization constant of НСОЗ- from О to 500 С. Journ. Amer. Chem. Soc., 1941, 63, 1706. 16. Н а r n е d Н. 5., D а v i е s R. The ionization constant of carbonic acid in water and the soIubility of carbon dioxide in water and aqueous salt solu tions from О to 500 С. Journ. Amer. Chem. 50С., 1943, 65, 2030. 17. L а n g е 1 i е r W.F. The analytical controI of anticorrosion \vater treat п!епt. JA WW А, 1936, 28, 1500. 18. L а r s о n Т. Е., В u s w е 1 1 А. М. Calcium carbonate saturation index and alkaIinity interpretations. JA WWA, 1942,34, Ng 11. 19. L а t i m е r W. М. The oxidation states of the elements and their ро- tentials in aqueous soIutions (2nd ed.). PrenticeHaIl, 1952. 20. Saline water conversion report1963. И. 5. States Department of the Interior, Office of Sa1ine Water. 21. Standard methods for the examination of water and wastewater (12 ed.). Amer. РиЬНс Health Assoc., 1965. 47 45 
rЛАВА 1/ PEAfEHTHOE хозЯйство 1. PEArEHTbI, ПРИМЕНЯЕМЫЕ в водоподrОТОВКЕ Ниже приводятся в алфавитном порядке краткие характери стики peareHToB, при меняемых в водоподrотовке. Данные о paCT воримости этих peareHToB в воде при различных температурах приведены в табл. 11.1. i Алю.м,иний сернокислый (rлинозем сернокислыЙ) A1 2 (504) 3. · 18Н 2 О приrотовляется растворением в серной кислоте окиси или rидроокиси алюминия, бокситов, кiолинов или дрyrих rлин. Применяется в качестве" коаrулянта. Величина pr11 О/О Horo раствора сернокислоrо алюминия  около 3,4. J... r линозем сернокислый марки ЕМ (rOCT 515549), так Ha зываемый неочищенный ссрнокiiслЫй rлинозем  ноздреватые куски сер(jrЦ1reТ а, сод ержащие не менее 35,5 о/о AI 2 (504) 3 (9 О/О А1 2 О з ), не более 2 о/о свободной Н 2 50 4 , не более 0,5 о/о желе за в пересчете на Fе 2 Оз, не более 0,003 о/о мышьяка в пересчете на Аs 2 О з и не более 23 О/О нерастворимых в воде веществ. пOCTaB ляется навалом; насыпной вес равен 1, 1  1,4 пI/ ./J'l3. ' """""""h' " З. r л инuзе м  сернокислый технический очищенныЙ (rOCT 1296667)  плиты с перламутровым ИЗЛОМОl\I. При BOДO подrОТОI3ке применяется сорт В, содеР)I{ащий не менее 40,3 О/О A1 2 (504) 3 (не l\1eHee 13,5 о/о А1 2 О з ), не более 0,10/0 свободной Н 2 50 4 , не более 1,5 о/о железа в пересчете на Fе20з, не более 0,0030/0 мышьяка в пересчете на Аs 2 О з и не более 1 О/О HepaCTBO римых в воде примесей. Поставляется нав алом или в  45 500/0 Horo уаство ра [по A1 2 (504) 3. 18Н2 т емпература замерза I'II1якоrороrо  1 2° с. у АЛ1{)Лlинат натрия NaAI0 2 приrотовляется растворением rид роокиси И"lИ окиси аЛIОl\IИIIИЯ в растворе едкоrо натра. Этот коаrулянт представляет собой твердые куски беtll0rо цвета с перлаМУТРОI3Ыl\1 блеСКОl\1 в изломе. АЛЮl\IIIнат натрия ПрИI\IеНЯIОТ также в виде раствора, содержащеrо до 32 о/о ..Д.l20з. СухоЙ TO варный продукт содержит 55n;o j\120з, 350/0 Na 2 0 и ДО 50/0 CBO бодной щелочи NaOH. Алюминат натрия хорошо растворим в воде (370/0 при t==20°C). Насыпной вес равен 1,21,8 Т/М 3 . 50 
Таблица 11,1 Растворимость peareHTOB, применяемых при обработке воды Реаrеит ,у ернокислый алюми нии в пересчете на А1 2 (SО4)З . . ? То же, в пересчете на 12(SО4)з.18Н20 . . 'з," Железный купорос 'FeS04 . (' Х.10рное железо FеСl з (' Известь в пересчете на СаО . . . . . . . . {с1 То же, на Са (ОН) 2 . \....., Сода кальцинирован lIая N а 2 СО з "'J.... Едкий натр NaOH ! Соль поваренная NaCI 'v Купорос медный CUS04 /, Ма рrанцевокислый ка  лий КМпО4 !-е Кремнефтористый HaT рий Na2SiFB . . . . . (> Фтористый натрий NaF ,. Хлор С1 2 (при парци альном давлении Р == == 760 мм рТ. СТ.) ( Аммиак NН з (при р== ==760 мм рт. ст.) J" Сернистый rаз S02 (при Р==760 мм рт, ст.)  Сульфат аммония (NH 4 ) 2 S0 4.. .. , rексаметафосфат HaT рия (N аРО з ) в Алюминат натрия ,:1 N aAI0 2 . . ...J Растворимость peareHTOB в ка на 1 м 1 воды при температу" ре в ос о 1 О I 20 I I 312 335 364 608 650 703  l5.6...... 205 265 744 818 919  1 , 43 1 ,33 1 , 23 1,85 1,76 1,65 70 125 215 420 515 1090 357 358 360 143 174 207 28,3 44 64 4,3 5,5 7,3 35 , 3 38 , 5 41 , 7 14,6 9,8 7,16 875 679 526 228 162 112 ,9 754 973 370 40 457 890 402 1120 1 ,04 1 ,41 485 1290 366 285 126 10,3 44 4,51 54,1 60 I 592 1148 495 0,86 1 , 16 464 1740 373 400 222 46,8 3,24 307 80 731 1420 5250 0,67 0,94 458 384 550 300 18,6 48,9 2,19 1744 100 890 1725 5370 0,49 0,77 455 3470 398 754 410 24 50 о 1033  АЛ/ОАlUНUЯ оксuлхлорuд [A1 2 (ОН) sCl]. 6Н 2 О приrотовляется растворением свежеосажденной rидроокиси алюминия в O,5 1 О/о HЫX растворах соляной кислоты. Он представляет собой зеленоватые кристаллы с содержанием 4044 О/о А1 2 О з и 20 21 О/о NaCl. Выпускается в виде 350/0 Horo раствора. в AAtMUaK жидкий NН з (rOCT 622162)  сжиженный под давлением бесцветный rаз с резким запахом. Точка плавления 77,70 С, точка кипения 33,40 С, скрытая теплота парообразо вания  330 h"!аЛ/К2. 1 сорт аI\ll\lиака должен содержать не l\fe нее 99,8 О/о NН з , 11 сорт  не l\leHee 99 О/о NН з и не более 1 О/о воды. С)l{ижение аМl\lиака происходит при давлении 6 Kr/CM 2 и темпе 4* 61 
ратуре 10°С, при давлении 11,5 KF/CM 2 и температуре 30°С. При меняется для аммонизации воды, а также для реrенерации ани онитовых фильтров в виде водноrо раствора. Поставляется в стальных баллонах или в цистернах; вес аммиака на 1 л еl\1КОСТИ баллона 0,54 Кс. Q.... AhthlOHUU сернокислый или сульфат аАtАtОНUЯ (rOCT 1087364)  бесцветный кристаллический порошок, co держащий не менее 25 О/о NH3. Наибольшие количества ПРИlYlесей в виде нерастворимых в воде веществ допускаются в пределах от 0,005 до 0,01 О/о. Растворимость в воде: 754 с/Л при 20° С и 1033 с/Л при 100° С. Применяется для аммонизации воды при ее обеззараживании и для снижения щелочности и солесодерх{ания котловой воды при аммонийнатрий"катионировании. $ Fексаметафосфат натрия технический (N аРО з ) 6 (МРТУ 6..08..5..64, ТУ 14/07..69..64)  стекловидная масса в виде бесцветных или светло..зеленых кусков. Содержание в нем мета.. фосфатов эквивалентно 50520/0 Р 2 О Б или 72740/0 (NaP0 3 )6. Применяется для предотвращения осаждения карбоната каль.. ция и осадка rидроокиси железа в водопроводных системах, для растворения карбонатных и железистых отложений, а также для борьбы с коррозией труб. Я Fuпохлорит -натрия NaCI0 2 (rOCT 1108664) содержит 185 с/Л активноrо хлора. Может быть получен электролизом растворов поваренной соли на водоочистных станциях. Применя.. ется для обеззараживания воды,  поставляется в виде сиропо.. образноrо раствора в специальных цистернах. /0 Fипохлорит кальция Са(СI0 2 )2 содержит от 30 до 450/0 ак.. I тивноrо хлора. Применяется для обеззараживания воды. 1/ Железный купорос (сульфат закиси железа) FeS04. 7Н 2 О (rOCT 698154) получают в виде отхода при травлении черных металлов серной кислотой. Представляет собой светло..зеленые кристаллы, поверхность которых вследствие постепенноrо окис.. ления покрывается желтым налетом. Применяется в качестве коаrулянта. Технический железный купорос, выпускается двух марок А и Б, содержащих соответственно не менее 53 и 470/0 FeS04, не более 0,25 и 1 О/о свободной H 2 S0 4 и не более 0,4 и 1 О/о HepaCTBO римоrо осадка. Поставляется в деревянных бочках весом ДО 120 К2 или в деревянных ящиках весом до 80 К2; насыпноЙ вес 1 ,5 т / А! 3. / L Железо окисное сернокислое Fe2 (S04) 3 · 7Н 2 О (ВТУ УХКП 52..60) приrотовляется в смеси с хлорным железом, хлорирова.. нием раствора )келезноrо купороса непосредственно на фильтро.. вальноЙ станции или окислитеЛЬНЫl\1 об)l(иrОl\l железноrо купо" роса на заводе. Поставляется в бумажных мешках; насыпной вес 1,5 T/.lvt 3 . ( /3 Железо хлорное FеСl з (rOCT 1115965) применяется в ка.. честве коаrулянта. Содержит в TOBa_OM продукте Не teHee ,..... .... ................. ... ...................  
980/0 FеСl з . Поставляется в железных барабанах с rерметически ми крышками; насыпной вес 1,5 Т/М 3 . }/У Известь строительная воздушная кальциевая (rOCT 9179 59), приrотовляеl\lая обжиrом известняка, должна удовлетво рять требованиям табл. 11.2. Применяется для подщелачивания и декарбонизации воды. Поставляется навалом; насыпной вес около 1 Т/М 3 . Таблица 11.2 Технические показатели строительной извести кальциевой Наименование Содержание СаО в % Выход извеСТКОDоrо теста в ка на 1 ка извести (не менее) Содер жание непоrа- сив ш ихся зерен в % (не БО.lее) Из BeCTЬ КlIпелка Her а- шеная комовая: 1 сорт 85 2,4 7 11 » 70 2 10 111 » 60 1 , 6 12 Известь неrашеная MO латая: 1 сорт 85 11 > 70 111 » 60 Известь пушонка: 1 сорт 67 11 :. 60 Известковое тесто: 1 сорт 67 11 ::1) 60 111 » 50 (,. Известь хлорная (rOCT 169258)  поршкообразный про дукт белоrо цвета с резким запахом хлора, не стойка при xpaHe нии. Содержит не менее 3235 О/о активноrо хлор а и не более 10% влаrи. При меняется для обеззараживания воды. Поставля ется в деревянных бочках объемом 50275 л или в фанерных барабанах емкостыо 50 и 100 л; насыпной вес 1,2 Т/М 3 . i'- Кислота серная техническая H 2 S0 4 (rOCT 218467)  бес цветная маслянистая жидкость. Содержит 7592,5 О/о H 2 S0 4 и не более 0,150/0 нерастворимых в воде веществ. При меняется для реrенерации катионитовых фильтров и подкисления воды. По- ставляется в стальных цистернах или стеклянных бутылях в корзинах или в обрешетке. Серная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. Растворение серной кислоты в воде про исходит с большим тепловыделением, поэтому при приrотов.пе- нии раствора серной кислоты ее вливают в воду тонкой струй- кой, непрерывно перемешивая (неДОПУСТИ:\IО вливать воду в cep ную кислоту). ,. Кислота соляная техническая НСl (rOCT 138242)  проз рачная жидкость желтоватоrо цвета, не имеющая осадка и Me ханических примесей. 1 сорт содержит не l\leHee 27,5 О/о HCl II не 
более 0,4010 .H 2 S0 4 (в пересчете на SОз), 0,03010 Fe и 0,01 % As. 11 сорт содержит также не менее 27,5010 HCl, не более 0,6010 I2S04 (в пересчете на SОз); содержание Fe и As не НОРl\lируется. Применяется для реrенерации катионитовых фильтров и под кисления воды. Поставляется в стеклянных бутылях в деревян ной обрешетке или в rуммированных цистернах. I р Кислота фтористоводородная (фтористый водород) HF (rOCT 2567 54), содержащая 99,4010 Hf',  lVlаСЛЯIIистая жид кость, ядовитая. Применяется для фторирования воды. Постав ляется в парафиновых или полиэтиленовых бутылях. ( Купорос Jl1,едный (rOCT 214267)  кристаллы синеrо цвета. 1 сорт содер)кит не l\1eHee 98 010 CUS04. 5Н 2 О; II сорт  не менее 94 010 CUS04' Содержание нерастворимоrо в воде остатка не более 0,1010. Применяется для борьбы с цветением водоемов и биолоrическими обрастаниями охладителей, трубопроводов и аппаратуры. Поставляется в деревянных или фанерных ящиках емкостью 5, 1 О и 20 л. t-  М а21-lезит каустический MgO (rOCT 121641)  порошок I ceporo цвета, содержащий 87 010 MgO (1 сорт), 1 ,84,5 010 СаО и 1 ,84 010 Si0 2 . Применяется для обескремнивания воды. По ставляется навалом. :.ll Натр едкий технический (сода каустическая) NaOH (rOCT 226359)  белая непрозрачная rиrроскопическая Mac са, расплывающаяся на воздухе. При водоподrотовке использу IОТСЯ марки А и Б с содержанием не менее 92950/0 NaOH и не более 32,5010 Nа2СОЗ, 1,53,75010 NaCl и 0,2010 железа (в пе ресчете на Fе20з). Применяется для умяrчения и подщелачива ния воды, для реrенерации сильноосновноrо анионита. Постав ляется в барабанах из кровельной стали емкостью 50170 л; насыпной вес 1,5 тIм з . 12 Натрий кремнефтористый технический Na 2 S i F B (rOCT 87 66)  мелкий кристаллический порошок белоrо цвета, иноrда с серым или желтоватым оттенком, ядовит. Высший, 1 и II сорта содержат соответственно не менее 98, 95 и 93010 Na2SiFB, не более 0,10,I5010 свободной кислоты в пересчете на HCl. Применяется дя фторирования воды. Поставляется в фанерных барабанах емкостью до 50 л, выложенных внутри мешочной бумаrой; Ha с ы п н о й в е с 1,5 т 1 Jvt 3 . 13 Натрий фтористый технический NaF (rOCT 287167)  по рошок бе.поrо или светлосероrо цвета, ядовит. Высший, 1 и 11 сорта содер)кат N аР СООТIЗетстпенно не l\IeHee 94, 84 и 80 010, влаrи не более 1, 3 и 4 010 и нерастворимых в воде веществ не более 1 О 010 (для 1 сорта). Применяется для фторирования воды. По став.пяется в барабанах из кровельной стали, выложенных BHYT ри бумаrой; насыпной вес 1,5 тIJlt З . l У Окись аЛl0АtИНИЯ активированная rранулированная А1 2 О з (rOCT 813656) имеет rранулы размером 15 МА! белоrо ЦBe та. ПРИl\lеняется Д,,1Я очистки воды от фтора. 54 
/ 2i--- Полиакриламид технический, АМФ  сополимер амида и co лей акриловой кислоты (СТУ 12022164 и ТУ 704Ol66). Выпу скается в виде в язкоr о водноrо rеля с СО .llf ржанием 7100/0 ПАА. Применяется вкачествeq2ЛQ к:уля нта при очистке воды. Постав ляется в б,очках весо м 100150 К2 или В полиэтиленовых l\lеш ...............  ....................... ках, упакованных в ящики. :16 Сернистый аН2идрид, rаз S02 (rOCT 291845)  желтова тый rаз с реЗКИlVl запаХОlVl, ядовит, предельно допустимая KOH центрация в воздухе 0,01 .;И2/Л. Применяется для удаления из воды кислорода и дехлорирования воды. Поставляется в балло " нах типа r, окрашенных в черный цвет. 4 Сода кальцинированная Nа 2 СО з (rOCT 510064)  мелкий rиrроскопичный порошок белоrо цвета, содержащий не менее 950/0 Nа 2 СО з и не более 1 о/о NaCl. Хорошо растворяется в rоря чей воде, медленно в холодной. Применяется для Уl\Iяrчения и подщелачивания воды, для реrенерации слабоосновных аниони тов. Поставляется в бумажных мешках весом 50 К2. Соль поваренная пищевая NaCl (rOCT 1383068) содержит в 1 сорте 97,50/0 NaCl, 0,60/0 Са; 0,1 о/о Mg, 0,50/0 нерастворимых веществ, во 11 сорте соответственно 96,5; 0,8; 0,25 и 1 о/о. Приме няется для реrенерации N акатионитовых фильтров. Поставля ется навалом; насыпной вес] Т/А!. !  Сульфит натрия технический кристаллический Nа2S0з. · 7 Н 2 О (rOCT 90366)  белый кристаллический порошок. To варный продукт содержит не менее 440/0 Nа2S0з, не более 0,40/0 Nа 2 СО з . 10 Н 2 О И не более 0,080/0 железа. Хранить сульфит HaT рия следует в сухом помещении при температуре не выше 300 С. Применяется для дехлорирования воды и ее обескислорожива ния. Поставляется в бочках; насыпной вес 1 , 2 Т / АtЗ. ,2 9"- Стекло жидкое  силикат натрия технический Nа 2 S i Оз (I'OCT 1307867) водный раствор силикатrлыбы (rOCT 1307967) . ПРИl\Iеняется для I112- И.I.Q! овлепия активированной кремниевой кислоты (ф локу лянт). ПостаВ Л}1 1 (Я В дере5ЯНН ЫХ ь очках. 30 У2ЛИ активные 2ранулированные: а) марки БАУ (rOCT 621752) продукт обработки ВОДЯНЫl\'I парОl\1 березо Boro или буковоrо уrля; зернение: 3,55 М.М не более 2,50/0, 1 3.5 лtАl  96,5 О/о, менее 1 Mht  не более 8 о/о; б) l\lapKII .Л.r H  пр одукт актив ации ка l\ленноуrольноrо полукокса ; в) Ia рки ..;.r 5  rазовый lVlелкиЙ. Применяются' для сорбции из воды орrанических веществ. Поставляются в БУl\1а)кных трехслоЙных :\1ешках или в фанерных ящиках; насыпной вес около o,2 T/.At 3 . .:7 ( У20ЛЬ активный поршкообраЗНblЙ l\IОЛОТЫЙ I\Iарки   щелочной (rOCT 445348), l\lарки мд. Применяется для yдa vlения нз воды веществ, обусловливающих привкусы и запа хи воды. Поставляется в бумажных мешкClХ; насыпной вес около 0,3 т/м З . 55 
3)., Хлор жидкий C1 2 (rOCT 671868)  маслянистая жидкость бледноrо оран)кевожелтоrо цвета, содержащая не менее 99,50/0 Cl 2 и не более 0,06 О/О воды. Хлор сильно ядовит, ero содержание в воздухе рабочих помещений не должно превышать 0,001 М/Л. Применяется для обеззараживания воды. Поставляется в спе циальных железнодорожных цистернах, бочках емкостью 1000 Кс или В баллонах, окрашенных в защитный цвет и имеющих по перечную полосу зеленоrо цвета шириной 32 мм. 2. УСТРОйСТВА ДЛЯ РАСТВОРЕНИЯ КОАrУлянтов Коаrулянты вводятся в обрабатываемую воду в виде cyxoro порошка или rранул, или в виде растворов и суспензий. Для дозирования в сух ом виде приr одны только специально приrотовленные rранулиjjованные или порошкообразные коаУ y лянты. В СССР такие коаrулянты выпускаются в оrраниченном количестве, поэтому сухое дозирование коаrулянтов применяет ся редко. Чаще коаrулянты дозируют в воду в виде растворов KOH центрацией от 1 до 1 О О/о. Повышение концентрации раствора уменьшает точность дозирования. Ра створение коа rулянтов в воде ОСУLЦествляется в paCTBOp Hbtrl5aKax, которы еслу жат также для осаждения из раствора нерастворимых примесей, если они содержатся в коаrулянте. Обычно раствор коаrулянта перепускается или перекачивается в расходные баки, а оттуда дозируется в обрабатываемую воду с ПО!vIОЩЬЮ дозаторов различных конструкций. Иноrда на станциях небольшой производительности paCTBOp ный бак служит также и расходным баком, и раствор коаrулян та поступает в дозатор непосредственно из pacTBopHoro бака. В отдельных случаях дозировочные устройства MorYT COBMe щаться с растворным баком. В настоящее время широко применяется так называемое MOK рое хранение коаrулянта (в виде концентрированноrо раствора), которое может осуществляться в двух вариантах. По первому варианту поступающий на станцию коаrулянт разrру)кается в растворные баки, rде при барботировании воз духом (45 л/м 2 .сек) растворяется в холодной или подоrретой воде. Раствор коаrулянта перекачивается в запасные резервуа ры, а растворные баки используются для растворения следую щих порций коаrулянта. По второму варианту коаrулянт разrружается в растворные баки, которые затем служат для хранения ero насыщенноrо раствора вместе с нерастворившейся частью коаrулянта. Hacы щенный раствор коаrулянта отбирается из растворных в pac ходные баки, растворные же баки дополняются водой и барбо тируются вновь сжатым воздухом. Схема баков для MOKporo хранения коаrулянта показана на рис. 11.1. 56 
Скорость растворения KYCKoBoro очищенноrо коаrулянта в воде при температуре 30 С и барботаже воздухом с интенсивно стью 4 л/м 2 . сек иллюстрируется rрафиком, приведенным на Поперечный разре;з '2 4 З   I с) <:::> '<>  i I 1    5 чООО  . I а с) lr) ...:]- I · 9000 План n 1 I I I I 1..J т- т I r 11 r T-=f I I I I I I I I I I I I I I I I 1: I I I I I I I 1 I I : I I I I I I I I I I I I I II+ ! L  L l..J1 ITI IIrT l r I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1: I I I I I I I I I I I I I I n 1 I I I  I L.....lu.L I.....J L.l :п. "'::J :! с) с:::::> Q:::) v ! 1 4 k)2 t:::::) с:::, с::::> 'l" Рис. 11.1. Схема баков для l\10KpOrO хранения коаrулянта 1  кусковой rлинозем; 2  подвод поды; 3  подвод сжатоrо воздуха; 4  ПОДВОД пара; 5  ПОДВОД ВОДЫ для смыва осадка; 6  канализация; 7  насос для перекачки раствора в расходные баки рис. 11.2. Как видно из этоrо rрафика [4], за 4 tt барботажа yдa ется получить 4050 О/о ный раствор коаrулянта в пересчете на очищенный технический rлинозем или 2023 О/о ныЙ раствор в пересчете на A1 2 (S04) 3. .57 
Баки и резервуары для MOKporo хранения коаrулянта и ero растворов MorYT располаrаться вне здания и в здании. При pac положении баков вне здания они должны утепляться во избе 50   С::: I  &   '+0 :r: E ::r   зо C;) I :t: I ::::t   t:j<::;)C\.: Q..    20 Cl>:::::'(;:) ::t:X: :X:(.) аЦ):::з E:   -т  I 1 10 О 1 2 3 80емя от начала /Jаст80ренuя 8 t.J I I T: I I I I--l I I I 5 I i I I 4 Рис. 11.2. rрафик изменения концентрации раствора при paCTBO рении очищенноrо сернокислоrо r линозема нри ero растворении с барботированием воздухом с интенсивностью 45 л/м 2 .сек )кание замерзания растворов коаrулянта. Данные о температуре заl\Iерзания этих растворов приведены в табл. 11.3. . Таблица 11.3 Температура замерзания раствора сернокислоrо алюминия Концентрация paCTBO ра в О/о в пересчете на: А1 2 (SО4)З . 157 17 , 1 18,2 19,5 20,75 21 , 1 очищенный Koary лянт 30 '33 35 37 40 45 Температура замерза 10 11 12 ния в ос 5 8 9 Растворы коаrулянта вызывают интенсивную коррозию бето' на и стали, поэтому стенки растворных баков и запасных резер вуаров неоБХОДИlYlО надежно защищать от воздействия этих растворов. I(aK показал опыт, битумная изоляция оказалась Ma tJ10эффективной. Более эффективна оклейка стенок бака поли IIзобутилепом, осуществляемая слеДУЮЩИI\1 образом [4]. . Железобетонную стенку rрунтуют клеем 88H. На высохшую поверхность наклеивают тем же клеем литы полиизобутилена ТОtllЩИНОЙ 1,5 AtAt, швы проrревают струей rорячеrо воздуха и прокатывают роликом. Поверх внахлестку наклеивают второй слой полиизобутилена, на который наносят rpYHToBKY, а по ней 58 
силикаТНУIО шпаклевку. Затем производят футеровку кислото стойким кирпичом на андезитовосиликатпом растворе с KpeM нефтористым натрием. В растворных баках на расстоянии 0,5 м над ДНО:\I устраи вается колосниковая решетка из досок, у.по)кенных на ребро, с прозорами 1215 -,НА!. Под pe  шеткой располаrаются дырча- TЫ трубы для подачи сжатоrо воздуха. Трубы эти изrотовля ются из полиэтилена или из винипласта, вместо труб l\tIОЖ но использовать резиновые шланrи. Распределительную систему рассчитывают на по дачу 5 л/сек сжатоrо воздуха Рис. 11.3. Схема paCTBopHoro бака с устройством ДЛЯ барботажа с:ж:а  тым воздухом 1  ПОДВОД сжатоrо воздуха; 2  колосни- ковая решетка; 3 и 4  соответственно верхняя и нижняя распределительные си стемы для воздуха; 5  отвод раствора; G  выпуск осадка; 7  подвод воды Рис. 11.4. Схема бака с лопастноЙ мешалкой для растворения зерни стых peareHToB на 1 м 2 площади колосниковой рештки_ В стенках труб преду СlYlатриваются направленные вниз отверстия диаметром 34 МАЕ. Скорость выхода воздуха из отверстий должна быть в пределах 2025 .м/сек. Дно pacTBopHoro бака устраивается пираl\fидаЛЬНЫI\I, в Bep шине пирамиды располаrается патрубок диаметром не I\IeHee 100 .м.лt для выпуска осадка. BOKpyr выпускноrо патрубка распо лаrается кольцо из дырчатых труб для барботажа ВОЗДУХОl\I осадка, скапливающеrося под колосниковой решеткой и coдep жащеrо значительное количество нерастворившеrося Koary лянта. Схема pacTBopHoro бака с барботажем воздухом приведена на рис. 11.3. 39 
Вместо барботирования раствора сжатым воздухом для ин тенсификации процесса растворения коаrулянта можно приме нять премешивание раствора лпастной или п опрно й Me шалкои. -. Баки с лопастными мешалками (рис. 11.4) MorYT использо ваться для растворения peareHToB с размером кусков не более I 20 .ММ (например, кристалли I ПРJоа от ческий железный купорос, по ц a6UZ(]!l) б рошкоо разный сернокислыЙ  алюминий) .  Баки с пропеллерными Me  шалками (рис. 11.5) MorYT при меняться для растворения как кусковых peareHToB, так и порошкообразных. Коаrулянт заrружают на колосниковую решетку, затем бак заполняют водой и включают пропеллер ИУIО мешалку. Пропеллер заса сывает воду сверху и направ ляет ее вниз под колосниковую решетку. Вода подчимается че рез щели между колосниками и омывает куски коаrулянта, ускоряя их растворение. На небольших станциях для растворения коаrулянтов и Ta ких peareHToB, как сода, едкий натр, фтористый натрий и т. п., MorYT использоваться стальные и чуrунные эмалированные ба ки с мешалками, применяемые в химической промышленности, например вертикальные аппа раты с мешалками BM250, BM500, BMlOOO и BM2000 объемом 2502000 Л, выпускаемые заводом «Ленхимпищекомби нат» (мощность двиrателя мешалки 1,7 квт при скорости ее Bpa luения 72 об/мин) или реакторы стальные эмалированные 221114 и 221115 объемом 3200 и 6000 л завода «Красный OK тябрь» (r. Фастов). При проектировании баков с лопаСТНЫl\1И мешалками для заrотовки peareHToB принимают: число оборотов вала мешалки 2030 в 1 мин, длину лопасти от оси вала  0,40,45 ширины или диаметра бака, площадь лопастей О, 1 0,2 м 2 на 1 м 3 paCTBO ра в баке. lV\ОЩНОСТЬ двиrателя мешалки N с rоризонтальными лопа СТЯl\1И определяют по формуле  с::3    t:::)  с:% ! I ! I I I I I I I I I :  Сток Рис. 11.5. Схема бака с пропеллер ной мешалкой для растворения кусковых peareHToB 60 
N == 0,500  hп З d 4 z квт, (11.1) f} rде р  объемный вес перемешиваемоrо раствора в 1\2jлt 3 ; h высота лопасти в м; п  число оборотов мешалки в 1 сек; d диаметр окружности, описываемой концом лопасти, в AI: z число парных лопастей на валу мешалки; 11  коэффициент полезноrо действия передаточноrо Mexa низма редуктора. В баках с пропеллерными мешалками размеры трехлопаст Horo пропеллера, число оборотов ero и мощность двиrателя мож но принимать по табл. 11.4, составленной по данным НИИХим маш. т а б л и ц а УУА Размеры пропеллеров для перемешивания растворов в баках цилиндрической формы Диаметр Диаметр пропе.'!  ЧИС.'IО оборотов Мощность ДВИ- бака в м лера в мм Шаr винта в мм вала пропелле rателя в квт ра в 1 мин 0,6 150 210 1000 0,2 0,8 200 280 630 0,37 1 250 350 800 0,6 1 ,2 300 420 400 0,75 1 ,4 300 420 500 1 , 1 1 ,6 400 480 500 2,2 2 500 500 400 3 2,4 600 600 250 5 2,6 600 600 320 6,6 Х.,10рное )келезо растворять в описанных выше баках нельзя, так как ero поставляют на водоочистные станции в металличе- ских барабанах, выrрузка из которых peareHTa в бак для paCT ворения затруднительна. При растворении хлорноrо железа в воде выделяются пары соляной кислоты, действующие на слизи стые оболочки обслуживающеrо персонала, а также вызываю- щие коррозию аппаратуры. Поэтому хлорное железо растворя- ют в изолированном помещениибоксе с вытя)кной вентиляцией. Бокс с передней остекленной стенкой устраивают над растворным баком с лопастной мешалкой. Бочки с хлорным железом уста- навливают rоризонтально на колосниках над растворным баком таким образом, чтобы вымываемый из бочек брандспоЙтом раствор хлорноrо железа стекал в бак. На вымывание из бочки 100 КС хлорноrо железа с помощью брандспойта с 13-мил.7Iиметровыl11 наконечником при расходе воды через Hero 2,5 л/сек и давлении в сети 2 ат затрачивается 15 17 AtU1-l. В растворный бак при этом стекает 45 О/О -ный 61 
раствор хлорноrо железа, который непосредственно может быть использован для дозирования в обрабатываемую воду. Емкость pacTBopHoro бака vr p при хранении коаrулянта на складе в CYXOl\1 виде определяется по формуле W === QпДк ( 11 2 ) р 1 О ОООЬу , . rде Q  расчетный часовой расход воды в .Аt 3 /Ч; Дк  максимальная доза коаrулянта в пересчете на безвод ный продукт в c/ht 3 ; п  время, на которое заrотовляется раствор коаrУ"lянта, в ч; Ь  концентрация раствора коаrулянта в pacTBOpHOl\1 баке в О/о; принимается не более 1 О о/о в пересчете на безвод ный продукт; "?  объемный вес раствора коаrулянта в T//vt 3 . Для станций производительностью Q<10000 J1t 3 /CYTKU прини мают: при круrлосуточной работе п== 1224 ч, при HeKpyr,,10cy точной работе п равно числу часов работы станции; для станций при Q==10000 7 50000 /vt 3 /CYT1{U п==8 7 12 ч; Д,,1Я станций при Q > 50000 M 3 jCYTKU п  6  8 ч; для станций при Q > > 100000 At 3 / сутки п == 3 ч (можно предусматривать нlllреРЫВIIУЮ заrотовку раствора коаrулянта). 3. УСТРОйСТВА ДЛЯ rАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ И приrОТОВЛЕНИЯ ИЗВЕстковоrо МОЛОКА И РАСТВОРА Комовая известькипелка для превращения в форму, удоб ную для дозирования, должна быть поrашена и превращена в известковое l\10ЛОКО или в раствор. При rашении извести происходит ее rидратация с выделени ем тепла: Са О + Н 2 О == Са (ОН) 2 + 16 ккал. ТОНКО1\10JIотая известь [как кипелка СаО, так и пушонка Са (ОН) 2] может вводиться в обрабатываеl\IУЮ воду в порошко обраЗНОl\1 виде с помощью дозаторов сухих peareHTon. Для rашения комовой извести применяются лопастные, ба рабанные, термомеханические, беrунковые или фрезерные И3 вестеrасилки. В условиях водоочистных станций целесообразно применять термо:механические безотходные известеrаСИЛКII. ТеРl\10механи ческая известеrасилка марки C703 Прилукскоrо завода строи тельных машин (рис. 11.6) имеет производительность при pa боте на медленноrасящейся извести 1,5 т/ч, а на среднеrасящей ся извести 2 т/ч. Мощность установленноrо на неЙ электродви rателя A424 составляет 2,8 квт. Вес ее с ме,,1ЮЩИМИ шарами равен 1200 Кс. 62 
Основным преимуществом этой известеrасилки является TOH киЙ раЗl\10Л шарами недожоrа и пережоrа, что исключает необ ходимость вручную удалять из известеrасилки куски непоrасив. шейся извести. 11з известеrасилки известковое молоко направляется в rид роциклон или в rидравлический классификатор для отделения крупных частиц извести и возврата их на вторичное дробление. 2000   BoiJa   Ji.Jl}e cт f(06oe     t::;) МОЛО/{О I.r) I.r) 3260 1r I  , I I I I (:::) I I  l' С; l' L ,1 i I  ..    1 Рис. 11.6. Термомеханическая известеrасилка марки C703 rидравлический классификатор представляет собой конический сосуд, диаметр KOToporo выбирается с таким расчетом, чтобы скорость восходящеrо потока известковоrо молока в верхнем ce чении конуса не превышала 35 мм/сек. Из rидроциклона или из классификатора известковое молоко поступает в бак с лопастной мешалкой либо в бак с rидравли ческим перемешиванием. На установках с большим расходом извести для ее rашения MorYT быть применены шаровые мельницы, в которые должна быть подведена rорячая вода. После шаровых мельниц извест ковое молоко также пропускается через rидроциклон или клас сификатор. На станциях средней производительности вместо шаровой ме,,1ЬНИЦЫ серийноrо производства может быть применен аппа рат для безотходноrо rашения извести (рис. 11.7). Этот аппарат представляет собой барабан 1 диаметром 1300 мм из ста.льноrо листа толщиной 10 мм, вращающийся на rоризонтальном валу 2. В барабане на расстоянии 550 AtAt от 63 
передней ero стенки установлена стальная переrородка 3 ТОI/1ЩИ ной 10 мм, в которой в шахматном порядке просверлены OTBep стия диаметром 10 ММ по сетке 20Х20 ММ. Внутри барабана по ero образующим приварено шесть BЫ ступов, сделанных из разрезанных вдоль стальных труб диа MeTpOl\f 100 ММ. На вал на шпонках насажены втулки, к которым приварены днища барабана. На одном из днищ закреплена ше стерня 4, соединенная через вторую шестерню 5 и редуктор б с 2780 -8 I  ч  '(;90 2   с етна I I I . I L L L I I j I ( I _ . ....L.. Рис. 11.7. Барабан для безотходноrо rашения извести электродвиrателем 7 мощностью 10 квт. Редуктор и шестерня подобраны таким образом, чтобы барабан вращался со CKOpO стью 2325 об/мин. В барабан через верхний люк 8 заrружают 60 стальных или чуrунных шаров диаметром 70 ММ, а через ни)кний люк 9  30 шаров диаметром 50 ММ. ДЛЯ приrОТОБления известковоrо молока в барабан через верхний люк заrружают 8001000 Кс комовой извести и зали- вают до rорловины rорячей водой. После этоrо люки барабана закрывают, включают электродвиrатель и вращаIОТ барабан в течение 3040 мин. Затем барабан останавливают и известко вое l\IОЛОКО за 78 мин выпускают через задвижку патрубка, имеющеrося на rорловине нижнеrо люка. Так как на rашение 1 т извести в этом аппарате затрачива ется 1 ,52 Ч, производиtельность ero по извести при Kpyr лосу точной работе достиrает 1215 Т. ИЗ известеrасилок известковое l\10ЛОКО сливают в баки с Me шалками или баки с rидравлическим перемешиванием извест KOBoro молока насосом. Баки для rидравлическоrо перемешивания известково ro молока объеМОl\1 14 М З (рис. 11.8) изrотовляются в СССР серийно. 64 
Для поддержания частиц извести во взвешенном состоянии известковое молоко с помощью поплавка и rибкоrо шланrа забирается насосом из верхних слоев и подается в нижнюю часть KOHYCHoro дна бака. Производительность насоса выбирают с таким расчетом, что бы скорость восходя щеrо потока в цилинД рической части была не менее 5 мм/сек д.ли обеспечения взвешива ния частиц извести в воде. При введении из  вести в воду пос.ле ее  осветления на фи.льт- р ах известковое моло ко либо должно быть освобождено от круп ной медленно paCTBO ряющейся взвеси, либо превращено в извест ковый раствор. Для oc вобождения известко Boro молока от круп ноЙ взвеси ero осветля ЮТ в rидроциклонах или в классифика- торах. Для приrотовления из известковоrо молока известковоrо раствора на установках с He большим расходом из вести иноrда применя ют сатураторы, особен но в тех случаях, коrда дозирование He больших количеств из.. BecTKoBoro молока за  труднено изза осажде ния частиц извести в коммуникациях и доза.. торах при малых CKO ростях движения известковоrо молока. Сатуратор двойноrо насыщения (рис. 11.9) представляет co бой высокий цилиндрический бак, разделенный коническим дном на два отделения. Известковое молоко 10150/0-НОЙ кон- центрации в количестве, Нfобходимом для 1224-часовой рабо- ты установки, подают по трубе 1 сначала в нижнюю часть КО- 5745 а с::> I.J') 4 .  / / 3 , 2 ["о.. "" r--.. с::> CIt) L_ Рис. 11.8. Схема бака для tидравлическоrо перемешивания известковоrо молока 1  подача известковоrо молока; 2  отбор извест- KOBoro молока; 3  перелив; 4  опорожнение бака 65 
jJ ll 80ЗОУХ  п. I ! I I J//  111 \8 \ d 2 \ В6/ХОО POC'?l!:;. JO 5 15 I ' L  f-J ! 1  i ....... I . I I  I L I  d; 8хоа из!}ест!(о  до,,10 поло/(о 1 Рис. 11.9. Схема сатуратора двойноrо насыщения 
нуса BepXHero отделения сатуратора, а затем, открывая клапан 2, перепускают в нижнее отделение 3. В конус BepxHero отделе ния подают вторую порцию известковоrо молока. Коrда сатура", тор заполнится известковым молоком, в Hero через трубу 4 на'" чинают подавать воду. Вода, взмучивая известковое молоко в нижнем конусе сатуратора, частично насыщается известью, а затем по трубам 5 и б поступает в нижнюю часть BepxHero ко- нуса сатуратора. Здесь она донасыщается известью и, поднима- ясь вверх по цилиндрической части сатуратора, освобождается от взвеси и частиц извести. Осветленный насыщенный раствор извести переливается в кольцевой сборный желоб 7 и через патрубок 8 отводится в смеситель. В центре верхней зоны сату- ратора находится воздухоотводная труба, оканчивающаяся сни- зу зонтом. Нерастворившиеся примеси извести периодически выпуска- ются из сатуратора через клапан 9, после чеrо известковое мо- локо из верхней части сатуратора через клапан 2 перепускают в нижний отсек сатуратора, а в верхний отсек по трубе 1 подают свежую порцию известковоrо молока. Сатуратор двойноrо насы- щения позволяет получить стабильный по концентрации извест- ковый раствор при достаточно полном использовании извести, подаваеой в сатуратор. Этому способствует последовательное прохождение воды сначала через час.т?чно истощенную известь в нижне отделении сатуратора и затем' через свежую в вер.._ XHeM . . Размеры caTyparopoB определяют из условия получения в верхнем их сечении скорости восходящеrо потока, обеспечиваю.. щей :ХОРОШ'ее осветление раствора. . Пiроизводительность с!атуратора Qb (по насыщенному извест- ковому: раствору) опре'Деляют по форуле l' -.;,.:; ...; -. :-, ' И', I , . Qc.  ', , (11.3) " , ' n{(' . ,\. rде И. расход извести На усrЭJI?в'ке IЗ пересчете на СаО в. 2Iч; _ , , . п  число сатура:rОРОБ на YCTaHO.Ke; , .p; содержание СаО в насьпценном известкоеом растворе .  "'в кс/м,3, " Объем сатуратора W c , необходимый для получения расчет- Horo количества насыщенноrо известковоrо раствора, вычисляют по формуле .t -' W c ==. k 1 k 2 Qc, (11.4) rде .k 1  коэффициент, звисящий .QT .температуры воды; прини. мается по данным табл. 11.5; k 2  коэффициент, зависящий от соотношения кальциевой . ,- и общей жесткости воды;' принимается равным 1 при соотношении Ж Са; Ж оJщ'> 0,7 и 1,3 ПрfI соотношении . Ж са : Ж uбщ <0,7_ 5. f)7 
Т а б .ту и Ц а 11.5 Значения коэффициента k 1 и предельно допустимых скоростей восходящеrо потока в сатураторах Температура воды в ОС Показат ел ь 5 10 20 30 Значение коэффициен та k 1 в формуле (11.4) Допустимая скорость восходящеrо потока на  сыщенноrо известковоrо раствора в верхнем ce чении сатуратора в ММ! се" . . . 9 7,5 6 5 0,15 0,2 0,26 0,33 Скорость восходящеrо потока насыщенноrо раствора извести в верхнем сечении сатуратора не должна превышать величин, указанных в табл. 11.5. Размеры сатураторов приведены в табл. 11.6. Таблица 11.6 Размеры и веса сатураторов двойноrо насыщения (см. рис. 11.9) . Размеры сатураторов t'\S  '" с::: ::а f-o I d, I d I I I А, I I h з I с:; :t: '" h 1t , h,  =- (Jc:Q площадь н e... ::et'\S D H BepxHero Q) 4) :s  8 в мм сеqния () '"-с) в M В .мм Q) t'\SQ) (:Qca :r: 3,4 1010 0,8 5200 65 50 4205 240 3900 305 1300 941 5 7,3 1338 1,45 6490 80 80 5505 275 4890 615 1600 1635 10 11,7 1678 2,8 6785 80 80 5618 300 4890 728 1895 2135 15 17 2008 3,2 7085 80 80 5740 280 4890 850 2195 2596 21 26;5 2350 4,3 8 110 100 80 6515 280 5585 930 2525 3675 33 35 2678 5,6 8394 100 100 6585 320 5585 1000 2809 4790 48 50,7 3010 7,1 9345 100 100 7457 340 6285 1172 3080 5950 62 61 3310 8,6 9492 100 100 7395 330 6140 1255 3352 6200 73 102 4022 12,6 1 О 884 100 100 8372 328 6980 1392 3904 9272 122 138 4604 16.6 11 350 200 125 8520 370 7000 1520 4350 12 300 160 310 6690 35 13 200 200 150 8985 310 7000 1985 6200 22 120 360 Снижение производительности сатуратора при насыщении воды с высоким содержанием маrниевых солей объясняется не.. обходимостью задержания в отстойной части леrкоrо осадка rидроокиси маrния, образующейся при реакции солей маrния воды с растворяемой известью. В практике обработки воды в rдр, фрr и ЧССР дЛЯ приrо товления насыщенноrо раствора извести при меняют сатураторы, в которых первая ступень насыщения воды известью происходит 68 
в отдельном напорном caTypa торе. Последний располаrается рЯДОl\f с одноступенчатым caTY ратором, в КОТОрО:\1 произво- дятся донасыщение раствора II ero осветление (рис. 11.10). Ca туратор этоrо типа И:\Iеет MeHЬ шую высоту, чем сатуратор двойноrо насыщения. Скорость восходящеrо потока известко Boro раствора в верхнем сече нии TaKoro сатуратора прини мается 0,2 мм/сек, а время пре бывания раствора в caTypaTO ре  в пределах 34 ч. Рис. 11.10. Сатуратор с выносной первой ступенью 1  подача исходной воды; 2  обвод ной трубопровод; 3  подвод воды для промывки; 4  подвод известковоrо MO лока; 5  отвод насыщенноrо известко Boro раствора; 6  выпуск осадка; 7  отвод воздуха; 8  сборны й желоб 8 4. УСТРОйСТВА для приrОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ вспомоrАТЕ.цьных .СРЕДСТВ КОАrУЛИРОВАНИЯ в качестве вспомоrательных средств коаrулирования приме няют активированную кремниевую кислоту, суспензии тонкодис персных rлин  бентонит, асканrель, каолин и др., орrанические полимерные полиэлектролитыполиакриламид (ПАА), BA2 (поли4винилNбензилтриметиламмоний хлорид) и др. Суспен зии rлин приrотовляются так же, как известковое молоко. Акти вированная кремниевая кислота (АК) приrотовляется непосред ственно на водоочистной станции путем нейтрализации части щелочности раствора жидкоrо стекла (см. rлаву IV). В нейтра лизованном растворе ЖИДкоrо стекла активированная кремние вая кислота (золь) образуется примерно через 2530 мин после введения нейтрализатора щелочности. Поэтому в установке для приrотовления активированной кремниевой кислоты должен быть зрельник с объемом, равным не менее 2ч расхода АК на станции. Активированную кремниевую кислоту для дозирования в BO ду Можно приrотовлять порционно или непрерывно. Установка для порционноrо приrотовления АК состоит из двух баков с lешалками для растворения жидкоrо стекла и мерников нейтра .чизующеrо peareHTa. Жидкое стекло заrружают в бак и paCTBO 69 
ряют В небольшом количестве rорячей воды. Затем, добавляя в бак холодную водопроводную воду, приrотовляют 1 2 О/о ный раствор Жидкоrо стекла, в который при непреРЫВНОl\l переме шивании вводят нейтрализующий peareHT в количестве, обеспе чивающем снижение щелочности раствора жидкоrо стекла на 7085 О/о. Затем полученный раствор оставляют на 1  1,5 ч для созревания АК. Дозирование в воду АК в это вреl\IЯ ведется из BToporo бака. Объем каждоrо из двух баков для приrотовления аКТIIВИРО ванноЙ креl\1ниевой кислоты ПРИНИlVlают равным: W == QaT м 3 (11.5) А к О , 3Ь ' rде Q  расход воды на СТаНЦИИ в мЗ/ч; а  расчетная доза АК в 2 на 1 м 3 обрабатывае:\IОЙ воды; т  время, необходимое для приrотовления II созревания коллоидноrо раствора АК, в ч, обычно ПРИНИ:\Iаемое равным 3060 мин; Ь  концентрация жидкоrо стекла в неЙтра,,1изуеМО!\vl растворе в 2/М 3 , обычно принимаемая 1520 Tы.. 2/М 3 , (1 ,52 О/о по весу); 0,3  долевое содержание Si0 2 в техничеСКОl\I )кидком стекле. Количество кислоты или друrоrо нейтрализующеrо peareHTa, вводимоrо в раствор жидкоrо стекла для активирования кремни евой кислоты, определяют по формуле р == QaTmef · 107 К2, (11.6) u "., rде p количество неитрализующеrо peareHTa, неооходимоrо на один бак раствора жидкоrо стекла, в f\2; т  содержание Na 2 0 в жидком стекле в О/о, обычно при.. нимаемое равным 8,89,4 О/о; . е  необходимая степень нейтрализации ще,,10ЧНОСТИ раствора жидкоrо стекла для активации в О/о; t  коэффициент, учитывающий расход peareHT3 на ней трализацию 1 К2 Na 2 0 в жидком стекле. ; Величину f принимают равной: при нейтрализации ;"кидкоrо стекла H2S04 1,58 (в пересчете на 1000/0НУЮ H 2 S0 4 ), при ней трализации AI 2 (S04)3  1,8 (в пересчете на безводныЙ сернокис лый аЛЮl\IИНИЙ), при нейтрализации С1 2  1,14. При неЙтраJIиза ции раствора жидкоrо стекла ХЛОрОl\I баллоны IIЛII бочки YCTa навливают на весы, а шланr, по KOTOpOl\IY хлор подастся в бак с paCTBOpOl\1 )I(идкоrо стекла, опускается до ero дна II заканчива.. ется перфорированным учаСТКОl\1. Схема установки для непрерывноrо приrотовления и дозиро- вания активированной кремниевой кислоты показана на рис. 11.11. 70 
7CTaHOBKa состоит из бачков 1 и 2 для приrотовления KOHцeH трированных рабочих растворов }кидкоrо стекла и нейтраv1ИЗУЮ щеrо peareHTa, дозаторов 3 и 4 Д"lЯ этих растворов, CMecIITetl51 5, в котороы происходит разбаI3.Jевие БОДОЙ раствора )ки;rкоrо стеК,,1а до 1 ,52 О/о ной КОНIlентрации и неЙтрализация 7080 О/о Lцелочности этоrо раствора КИС,,10ТОЙ, х"ттороы, сеРНОКИС/IЫ:\I atll0 :\IИНИС:\I И,,1И друrИl\I peareHTo:\I, зрельника б, в KOTOpO:\I ПРОИСХО дИТ созревание активирова!I ной кремниевой кислоты, и рота :\,lетра 7 для ИЗl\1ерения количества разбавляющей воды, подаваемой в смеси тель. При расчете такой YCTa новки реКОl\'lендуется прини мать: 1) концентрацию paCTBO ра жидкоrо стекла, приrо- товляемоrо в бачке 1,  1 O20 О/о по техническому продукту, концентрацию раствора серной кислоты 1 O20 О/о и концентрацию 80аа аля разоаВления раствора сернокислоrо алю миния 670/0; 2) объем смесителя  из расчета пребывания в нем разбавленноrо раствора жидкоrо стекла до 1 ,5 20/0НОЙ концентрации в Te чение 1 мин; 3) объем зрельника  из расчета 3060мин пребывания в нем указанноrо раствора. Установки для непрерывноrо приrотовления и дозирования АК целесообразно применять на водоочистных станциях с pac ХОДОl'vI жидкоrо стекла более 1 О К2/Ч, что соответствует произво дительности станции более 710 тыс. м 3 /суткu. На станциях производительностью менее 7 тыс. м 3 /сутки удобнее работать с приrотовлением активированной кремниевой кислоты в баках с мешалками. Если для ускорения процесса хлопьеобразования при Koary лировании используют полиакриламид, то ero вводят в воду н виде O,05O, 1 О/о Horo водноrо раствора. Леrкорастворяемые полиэлектролиты растворяют и дозиру ют так же, как коаrулянты. Полиакриламид, выпускаемый в виде водноrо rеля с coдep жанием 8lOo/0 активноrо вещества до растворения должен быть дисперrирован в небольшом количестве воды. Для диспер rl 2 \ 7 б Акти8ир кремнuедая кислота IJ смеситеl1е rr I Рис. 11.11. Схема установки для не. прерывноrо приrотовления активиро. ванной кремниевой кислоты 11 
rирования применяют мешалку системы АКХ пропеллерноrо ти па с отбойным диском, расположенным над пропеллером, KO торый во время дисперrирования полиакриламида вращается со скоростью 10001500 об/АlUfl. 5. УСТРойСТВА ДЛЯ приrОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ СОДЫ, Едкоrо НАТРА, rЕКСАМЕТАФОСФАТА НАТРИЯ Соду II едкий натр растворяют в стальных или )ке.пезобетон ных баках с мешалкаi\1И и воздушным барботажем. ПРИ!vlенение rорячей воды значительно ускоряет процесс растворения этих peareHToB. Концентрацию растворов принимают 5 О/о, объе1 ба ков определяют по формуле (11.2) при п== 12 ч. В таких ж( баках, но иrлеющих защитное антикоррозионное покрытие, растворяют rексаметафосфат или триполифосфат HaT рия. Концентрацию раствора принимают в пределах от 0,5 д о 3 О/о . Продолжительность растворения rексаметафосфата натрия для получения раствора 30/0НОЙ конuентрации составляет в xo лодной воде 45 Ч, в воде с температурой 500 С  около 2 Ч (при непреРЫВНОl'vl перемешивании раствора). 6. СКЛАДЫ РЕлrЕНТОВ Размер складов peareHToB определяют с учетом возможно стей их доставки. Обычно принимают запас peareHToB на 15 30 суток, считая по периоду максимальноrо расхода. При доставке peareHToB ваrонами объем склада должен быть кратен объему peareHTa в BaroHe, при этом должна быть преду смотрена возможность приема BaroHa или цистерны с peareH том при наличии на складе 10дневноrо ero запаса. Высоту слоя peareHToB в складе принимают: для сернокисло ro алюминия навалом 2 ht; извести неrашеной навалом 1,5 A't; железноrо купороса в бумажных мешках 2 м; хлорноrо железа в барабанах 2,5 ht; поваренной соли навалом 22,5 м; активно ro уrля в бумажных мешках 2,5 м. Насыпной вес peareHToB при определении размеров склада принимают по данным п. 11.1. Сернокислый rлинозем, железный купорос и поваренную соль целесообразно хранить в виде растворов (так Называемое мокрое .хранение peareHTOB), так как в этом случае леrко Mexa низируются все операции, связанные с растворениеl'vl II транспор тированием peareHToB. Существуют два способа MOKporo хранения коаrулянта в ЕИ де: 1) раствора; 2) KycKoBoro продукта в насыщенном paCTBO ре. В обоих случаях баки для хранения MorYT быть расположены вне отапливаемоrо здания и должны иметь противокоррозион ную облицовку. В складе коаrулянта, хранящеrося в виде 72 
раствора, устраиваlОТ баки для растворения коаrулянта с барбо тированнем раствора сжатым ВОЗДУХОl'v1 и баки для хранения раствора коаrулянта, в которые этот раствор перекачивается из баков для растворения. В ЭТОl\rl случае объем баков для paCTBO рения коаrУ,,1янта принимается равным 0,5 .М 3 на растворение 1 т доставляемоrо в сутки коаrулянта при круrлосуточной pa боте растворных баков. Так как коаrулянт прибывает обычно в BaroHax rрузоподъемностью 60 т, объем растворных баков дол жен быть равен 30 м 3 на каждый из прибывающих в течение cy ток BaroHoB. Емкость запасных резервуаров ПРИНИl\Iается 2,5 hl 3 на 1 т хранящеrося коаrулянта. При хранении коаrулянта в виде кусков в баках с раствором специальных растворных баков не устраивают. Все баки служат одновременно и для растворения, и для хранения коаrулянта. Насыщенный раствор из баков отбирают в промежуточный pe зервуар, из KOToporo ero перекачивают для разбавления в pac ходные баки. Суммарную емкость баков в этом случае прини мают равной 1,5 м 3 на 1 т хранящеrося коаrулянта. Склады для MOKporo хранения соли и склады кислоты описаны в rлаве XII. При проектировании и строительстве складов должны при НИl\lаться меры к механизации всех процессов, связанных с раз rрузкой peareHToB из BaroHoB или из автомашин, транспортиро ванием peareHToB внутри склада и заrрузкой их в устройства для приrотовления растворов. 7. ДОЗИРОВАНИЕ PEArEHTOB в ОБРАБАТЫВАЕМУЮ ВОДУ PeareHTbI можно дозировать в воду в ВИДе порошка или rранул (молотая известь, известьпушонка, порошкообразный активный уrоль), суспензии (известковоrо молока, неочищенно [о сернокислоrо алюминия, активноrо уrля) , раствора (извест KOBoro, а также раствора коаrулянта, соды, rексаметафосфата натрия) и rаза (хлора, аммиака, сернистоrо rаза). Поэтому в практике очистки воды применяются дозаторы для сухих реаrеитов, суспензий, растворов и rазов. Дозаторы сухих реаrеитов приспособлены к их подаче в открытый поток или в специальный смеситель, rде осуществля ется быстрое растворение cyxoro peareHTa. Дозаторы суспензиЙ, растворов и rазов бывают двух типов: приспособленные к дози рованию peareHToB в открытый поток и напорный трубопровод (напорные дозаторы). Напорные дозаторы MorYT дозировать peareHTbI и в открытый поток. Подробнее о дозировании peareH тов при обработке воды см. в работах [3, 6, 7, 13, 14, 15, 16]. По принципу действия дозаторы всех четырех типов l\IorYT быть выполнены: а) как дозаторы остоянноrо расхода peareH та; б) как дозаторы подачи peareHTa ПРОПОРЦИ ОНаJIЬ НО 1)аСХО ДУ обрабатываемой воды; в) как дозаторы, рассчитанные на под держание заданных параметров качества обработанной воды. 73 
}. Дозаторы поСТОЯllноrо асхо в обрабатываемую воду в единиц. вре?llени заданное КО.lичество реаrепта, не за висящее от pacxo,J,a поступающеЙ на сооружения BO,J,bl. Pac ход peareHTa в такиХ дозаторах изыеняют вручную, \lсняя CTe пень открытия крана или шибера, уровень ;-КИДКОСТl! п Т. п. }_ J,озаТО1?Ы !1РОП ОР ЛЬНro:.o- p('x() дa peareEТo n JlЗ\lенЯЮТ КО.lичество peareHTa, подавае?llOrо в единИЦУ времени, пропор шюнальнО изменениЮ расхода воды на сооружениях. Это обес печивает постоянство дозы peareHTa. 9 \р \ 80оа 7 11 8 N 220В Рис. 1I.12. Схема BeCOBoro дозатора порошкообраз ных peareHTOB  ДозаТОl',J, рассчитаннь_ Jlд- rпJ1,Дf'rжание заданныХ паRа - метроВ качества обраб1YfiiнНОЙ воды (наПРИi\'lер, величИНЫ рН, l\ОнцентрациИ остаточноrо хлора, электропроводности), реrули- руют соответствующиМ образом количество подаваемоrо pe areHTa независИМО от изменения расхода Боды на сооружениях, качества исходноЙ воды или концентрации вводимоrо в воду реа,ента. В качестве rазодозаторов обычно используются аппараты, спецпальНО сконструированные для дозирования в воду хло ра,  х.l0раторы (см. rлаву Х) . Для ,J,озирования в воду сухих порошкообразных peareHToB :\lOrYT испо.lьзоваться 1J!Q ельчатые, HeKOBe , в ционны е, .1енточные объ емны е и в есовые дозаторы, а также питате.'lИ, ПрИ Мliffе!ll ые в химической ПРОl\1ышленности и промыш.lен- НОСТИ строитеиlЬНЫХ материалов (141, напрЮlер ленточные доза торЫ ДВ-50 (производительностью 3,550 т jч) и ЛДВ-20 (про изводите,lЬНОСТЬЮ 1 ,520 т jч), электровибрационные дозаторЫ 74 
ЛДА12С (производительностЬ\ю 312 Т/Ч), ДH20/1A (произ водительностью 0,4 Т/Ч), ДH20/3A (производительностью 0,08 Т/Ч), ДH21/Y (производительностью 1,6 Т/Ч), ДH26 (про изводительностью 0,12 Т / ч) , дн 27 (производите1ыIостьюю 0,8 т/ч) и др. На рис. 11.12 представлена схема .Q!?9r. дозатора, ПРИ;Vlе няемоrо для дозирования цемента набетонных заводах. Доза тор состоит из бункера 1 со сводообрушающим УСТРОЙСТВО:\I2, вращаеl\IЬЕ\I через редуктор двиrателеl\1 3. Из бункера peareHT поступает на вибропитатель 4 с вибраТОРО1\I 5, частота вибра- ций KOToporo обусловливает расход 3 1 '+ 5 порошка, подаваемоrо вибропитате лем на транспортер б. Один из po ликов транспортера опирается на коромысло весов 7. Весы находятся 2 в равновесии под действием веса транспортера б и rруза 8, переме щаемоrо по коромыслу весов элект родвиrателем 9. Если вес peareHTa на транспортере больше или меньше расчетноrо, равновесие нарушается. Свободный конец коромысла весов переl\1ещается вверх (доза мала) или вниз (доза велика), при этом он через тяrу 10 воздействует на трехпозиционное реле 11, которое управляет с помощью реrулятора 12 частотой вибраций вибратора 5. Этот дозатор может быть пре вращен из дозатора постоянноrо расхода peareHTa в устройство, дозирующее peareHT пропорционально расходу воды. Для этоrо реверсивный электродвиrатель 9 должен быть подсоединен через систему реле к вторичному прибору расходомера, установленно 1'0 на линии подачи воды на станцию, или к уровнемеру с датчи КО1\1, располо)кенным в Сlесителе 13. Cxe.1a П..l2..0сте й шеrо дозатора р астворов I!остоянн о rо pac  хода систе:\Iы Н . Н . X OBaHcKoro представлена на рис. П . lо .  Дозатор состоит из бака, в котором находится ПОПvlавок, поддерживающий на постоянной rлубине под уроIЗН ра трубку с дозировочной С:\lенной диафраr10Й на конце. . Раствор IIЗ бака поступает через диафраrму в трубку под ПОСТОЯНIILI:\I перепаДО:\I даВ"lения, независимо от уровня paCTBO ра в баке. Снаружи диафраrмы давление равно аТl\10сфеРНОl\IУ ПЛIОС даВ"lение столба раствора высотой от оси диафраrlVIЫ до поверхности раствора; с внутренней сторонь! диафраrl\IЫ давпение равно аТ1\IосфеРНО:\IУ, так как трубка, в которую по ступает через диафраrl\rIУ раствор, соединена специальноЙ воздушной трубкой с атмосферой. Для предварительной pery .пировки количества подаваемсrо раствора ставят диафраrlVIЫ Рис. 11.13. Схема дозатора растворов системы В. В. Xo BaHCKoro 1  поплавок; 2  дозировочная диафраrма; 3воздушная труб ка; 4  резиновый шланr; 5  бак; 6  приемная воронка 75 
с раЗ"lИЧНЫI размерОl\l отверстий. Более точная реrулировка достиrается заrрузкой в поплавок либо выrрузкой из Hero дpo би или песка. Схема рационаьной конструкции попавка представлена на рис. 11.14. ПреИl\Iущество такой КОНСТРУКflИИ состоит в TOl\1, что при ВОЗ:\IОЖНЫХ перекосах поплавка под тяжестью Ш"lанrа расстояние от поверхности раствора до оси дозировочной  о.......; I  IЗ(} : 1 I I I I  (jJ !БП I I I I ! I I I I I I I I I I 1,5 .. БО  3 ч /0 10 1  поплавок; 2  дозировоч ная диафраrма; 3  воздуш ная трубка; 4  резиновый Ш.lаНr Рис. 11.14. Поплавок дo затора системы В. В. Xo BaHCKoro диафраrlVIЫ сохраняется ПОСТОЯННЫl\1 и, следовательно, точность дозирования не нарушается. Схема прстейшеrо дозатора растворов пропорциональноrо расхода показана на рис. 11.15. Поток воды на распределитель НО1\I водосливе делится на две части: большая часть поступает в сыеситель, l\Iеньшая  в водомерный бак А дозатора и далее через патрубок с диафраrмой также сливается в сеситель. Плавающий в ВОДОlVlерНОl\1 баке поплавок Б удер)кивает с ПО :\IОЩЬЮ тросика, перекинутоrо через блоки, дозирующую под ви)кную трубку с диафраrмой. Уровень раствора peareHTa 13 баке В поддерживается ПОСТОЯННЫl\l с ПОl\IОЩЫО шаровоrо крана. При ybe.-1IIчеНIIИ ко"Т}ичества воды, поступающеЙ на обра БОIКУ, увеличивается и ее приток в ВОДО:\Iерный бак, вслед ствие чеrо уровень воды в ПОС"lедне:\l повышается. П<?плавок ВСП"lывает, дозирующая трубка опускается и расход раствора peareHTa возрастает пропорц ионально уве.1ИЧСНИЮ a xoдa об tабатываеIО(1 воды.  
Дозирование растворов и суспензий peareHTOB, пропорцио нальное расходу воды на сооружениях, l\Iожет быть осуществ лена с помощью дозатора, называемоrо «плавающей трубкой» ч ....... t r 2  Рис. 11.15. Схема дозатора раствора пропорциональноrо расхода 1  подвижная трубка с диафраrмой на конце; 2  шаровой кран; 3  па- трубок с диафраrмой; 4  успокоительная камера \ 1  , 8, Рис. 11.16. Дозатор «плаваю щая трубка» 1  бак с дозируемым раСТВОРО:\1 или суспензией; 2  барабан лебе;:r. ки; 3  плавающая трубка; 4  BO домер с контактным устройством; 5  диафраrма; 6  промежуточное pe:Ie; 7  маrнитный пускатель; 8  подвод сжатоrо воздуха; 9TPy- бопровод обрабатываемой воды; 10  отвод отдозированноrо paCTBO ра И.1И суспензии в смесите.1Ь ,  r! ....1r I б <C.y Б -\ Рис. 11.17. Общий ВIIД lIасосадозатора ТИ па нд 1 и 2  всасывающий и наrнетательный патрубки; 3 и 4  подвод и отвод охлаждающей воды; 5  устройство для изменения длины хода плун- жера; 6  отверстия для анкерных болтов (рис. 11.16). Дозатор представляет собой бак с воздушным пе ре:\lешиваниеl\l раствора или суспензии, в KOTOpOl\1 на шарнире, 77 
расположенном у дна бака, поворачивается в вертикальной плоскости труба. Верхний открытый конец трубы подвешен к тросику лебедки, установленной над баком. Э.лектродвиrатель лебедки включается и выключается че рез систему реле контактным крыльчаТЫ!\-I водомером, YCTaHOB ленным на трубопроводе обрабатываемой воды. При пуске дозатора ero бак заполняется раствором, а дозирующая трубка опускается таким образом, чтобы верхний ее конец точно COB пал с поверхностью раствора. Коrда через водомер пройдет определенное количество воды, замыкаются контакты BOДOMe ра и промежуточное реле включает маrнитный пускатель дви rателя лебедки, который начинает разматывать тросы, вращая через редуктор барабан лебедки. При повороте барабана на некоторый уrол концевые контакты подают импульс на маrнит вый пускатель, и вращение лебедки прекращается. За время вращения барабана лебедки конец плавающей трубки опуска ется на определенную величину под уровень раствора в баке, и весь раствор, находящийся выше отверстия трубки, стекает че рез нее в смеситель. Переставляя концевые контакты лебедки дозатора, можно изменять rлубину, на которую опускается конец плавающей трубки за одно включение лебедки, и тем самым изменять дозу peareHTa. UUирокое применение для дозирования растворов и суспен 3НИ peareHTOB в практике очистки воды нашли плунжерные, шестере нчатые и диафраrмовые насосыдозаторы.  Плунжерные насосыдозаторы постоянноrо расхода типа НД изrотовляются заводом «Риrахиммаш». Общий вид TaKoro насосадозатора представлен на рис. 11.17, технические xapaK теристики прнведены в табл. 11. 7. Насосыдозаторы типа НД выпускаются в двух модифи-каЦtиях, рассчитанные на дозиро вание: 1) растворов коаrулянта и друrих кислых и нейтраль ных растворив; 2) известковоrо молока и друrих щелочных peareHToB. Эта модификация насосовдозаторов имеет в Ha звании индекс «и». Во избежание прекращения работы насоса при попадании под клапан частиц извести в дозаторах извест KOBoro l\10лока предусмотрены двойные самопромывающиеся шариковые клапаны. Насосыдозаторы НД развивают давле ние до 6 Kr / см 2 . Намечен выпуск насосовдозаторов НД в кис.пОТОСТОЙКО:\I исполнении с подачей 25, 63, 160, 400, 630, 1000 и 1600 л/ч, Ha сосовдозаторов НД дЛЯ известковоrо молока производите"lЬНО СТqЮ 630, 1000, 1600 и 2500 м/ч с изменяемой на ходу длиной хода плунжера. Помимо насосовдозаторов НД в настоящее время выпускаются насосыдозаторы ПС4Б производитель востью 330 л/ч с давлением наrнетания 6 кТ/см2 и винтовые насосыдозаторы lВ6/10Х (разработанные Ливенским филиа .НОМ В НИИfИДРОl\lаш), производительность которых может из 
Характеристика насосовдозаТОрО8 типа ид т а б л и ц а 11.1 ПОКАзатепь , ". . Производительность в л/ч Мощн ость электродви  rателя в квт . Диаметр плунжера в м Л-i . Длина хода плунжера в мм . . Число двойных ходов в мм . Размеры в ММ: длина ширина высота. Расстояние между болтами в ММ: А Б Условные диаметры присоединительных TPy бопроводов в мм Вес дозатора в сборе в Кс apKa насоса-дозатора НД.120/6 I НД.400/6 I НД-800/6 I HД 1200/6 120 0,6 28 40 100 680 292 540 400 1 40 60 94 840 300 634 800 1 50 60 141 874 300 634 1200 1 ,7 60 60 141 875 319 672 125 285 125 342 125 342 125 342 8 7R 10 108 15 115 25 135 меняться от 0,5 до 6 м 3 /ч с помощью механическоrо вариато ра типа ВЦД (рис. 11.18). Насосыдозаторы lВ6/10Х изrотов ляются Киевским машиностроите.пьныl'Л заводом им. М. и. Ka з ..  580 2000 580 Рис. 11.18. ВинтовоЙ насосдозатор IB6jl0X 1  насос; 2  вариатор ВЦД; 3  электродвиrатель .пинина КОIvlплектно с аппаратурой автоматическоrо управле.. ния, позволяющей подавать peareHTbI насосом пропорционально расходу обрабатываемой воды. Пропорциональность подачи peareHTa насосомдозатором расходу обрабатываемой воды может быть обеспечена заf\.lеной 79 
электродвиrателя дозатора rидравлическим сервомотором, pa ботающим с использованием перепада давления в дроссеЛЬНОl\t1 opraHe на трубопроводе обрабатываемой воды. Схема TaKoro  Наzнетаице t  J  t ВсасыВание Рис. 11.19. Пропорциональный насосдозатор с rидроприводом t'fjf б t:::> ........  2 f в смеситель  * Ра60ЧUU растбор коаёулянта  1 s 7 t f в ак. раба- чеёО растба ра коасулянта Рис. 11.21. Схема автома тическоrо дозатора с питателем при 1  Рис. 11.20. Питатель ПРИl 1  электромаrнит; 2  якорь; 3  пружи на; 4  корпус; 5  клапан; 6  седло кла- п ана; 7  входной штуцер; 8  сливной патрубок насосадозатора) выпускаемоrо в ЧССР, представлена на рис. 11.19. Он состоит из плунжерноrо насоса 1, rидравличе CKoro сервомотора 2 и золотниковоrо крана 3, управляющеrо 80 
работой сеРВОМ0тора. С увеличением расхода воды увеличива ется перепад давления в дроссельном opraHe на трубопроводе, что оБУСЛОВLlивает увеличение числа ходов в 1 мин cepBO мотора. ВНИИ водrЕО [3] был успешно применен для дозирова ния раствора коаrулянта импульсный дозатор флотореаrентов, разработанныЙ КОНСТРУКТОРСКИ1\1 бюро Цветметавтоматика. Дo затор состоит из питателя ПРИ 1 и Иl\1пу.пьсноrо электронноrо реrУLlятора РИ 1. Пит атель ПРИ 1 представляет собой Эv1еКТрО1VIаrнитнЫЙ клапан, корпус KOToporo выполнен из пластмассы (рис. 11.20). В cpeд ней части корпуса имеется сливной патрубок, в нижней части  входной штуцер. В верхней части корпуса вертикально укреп лен электромаrнит, якорь KOToporo на нижнем конце имеет клапан, закрывающий отверстие, ведущее к сливному патруб ку. При подаче на маrнит импульса постоянноrо тока клапан открывает отверстие. При постоянном давлении на входе в питатель расход pac твора через питатель зависит от частоты и длительности им пульсов, подаваемых управляющим импульсным реrулятором РИ 1, которые леrко MorYT быть связаны с расходом поступаю щей на обработку воды. Схема установки питателя ПРИ 1 представлена на рис. 11.21. Расход обрабатываемой воды измеряется с по.. мощью су)кающеrо устройства 1 на трубопроводе 2 и дифма нометра 3 с вторичным прибором 4, имеющим реостатный датчик. С последнеrо сиrнал, пропорциональный расходу воды, поступает на реrулятор 5, управляющий питателем б, в KOTO рый из бачка 7 самотеком под ПОСТОЯННЫ1\1 давлением посту пает раствор коаrулянта. Питатель ПРИ 1 может подавать до 1 М 3 /Ч раствора. Параллельной установкой нескольких пита телей, управляемых ИМПУЛЬСНЫIvI преобразователем 11П4, мож но увеличить подачу peareHTa в любых пределах. Д"lЯ дозирования суспензий (известковоrо молока, неочи щенноrо сернокислоrо rлинозема и т. п.) целесообразно при менять разработанный во ВНИИ водrЕО [15, 16] дозатор с делением падающей плоской струи раствора или суспензии peareHTa (рис. 11.22). Суспензия из бака с мешалкой поступает во входную камеру 1 дозатора. Избыток переливается в лоток 2 и сивается оттуда в переливной бункер б, основной расход через успокоительную переrородку 3 переливается на лоток 4, с KOToporo сливается плоской струей. Поворотный делитель 5 делит эту струю на две части: одна сливается в приемную Ka меру и из нее в смеситель, вторая направляется в слив и ВОЗ вращается в бак с rvIешалкой для peareHToB. Поворотом дe лите"lЯ струи можно изменять расход peareHTa, поступающеrо в СIеситель. На рис. 11.23 приведена cxeIa аВТОIатизации уп равления ЭТИl\1 дозаТОРОI. 6745 81 
Для дозирования осветленных растворов коаrулянта, соды, едкоrо натра и rексаметафосфата натрия широко применяют ся напорные Luайбовые дозаторы (рис. 11.24), работающие ПОД де(IствиеI перепада даI3Llений 13 диафраrме, которая YCTa наВJIивается на трубо проводе обрабатываемой воды. ШайбовыЙ дозатор представляет собой ста"l1.>- ной цилиндрическиЙ бак со сферичеСКИ1\'1И днища 1\1И, в которые вварены патрубки для подачи и отвода дозируемоrо paCT вора и воды. J 5  I \\  2 t Р!lС. 11.22. Дозатор, работающиЙ по прин ципу деления струи peareHTa 1  вхдная камера; 2  перелиI3НОЙ лоток; 3  УСIIOкоительная переrородка; 4  лоток; 5по 130рО 1 ныЙ делитель струи; 6  переливной бункер (В бак раствора); 7  дозирующий бункер (сбор 01',1.0 mpoBaHHoro рас 1 вора для подачи 13 см eCJI  те.'1 ь) От !JоiJОПfJо!JсiJо ... I I 'I I '" I ! ) , 2 в канализацию ........................ 2 От насоса!) в ;О-Нолизацию  в /(онализацию Рис. 11.24. Схема установки шаЙбовоrо дозатора 2 в [меСLLтеЛfJ ..  Рис. 11.23. Схема аВТОI\'lатиза- ции дозирования peareHTa дo заТОРОМ J работаЮIЦИМ по прин ципу де.1ения струи 1  трубопровод обрабатываемой ВОДЬJ; 2  диафраrма; 3  дифма- ноыетр; 4вторичный прибор с рео- статным датчиком; 5электронныЙ реrулятор типа РПИБ или PY-416A; 6  маrнитный пускатель; 7ИСПО"1 нительный механизм МЭI(-lОБ или ИМ-2Б; 8  дозатор Желательно дозатор изrотовлять из двух ПО,,10ВИН (а и б), соединяе1\IЫХ на фланцах. Тоrда ме)кду ЭТИ1\lИ фланцами зажи :\Iаются края l\lешка I1З тонкой резины, отделяющеrо раствор peareHTa ОТ вытесняющей ero воды. 82 
Перед пуском в работу дозатор 1 по трубопроводу 2 (см. рис. 11.24) заполняется снизу paCTBOpOI\I peareHTa из бака 3, расположенноrо выше дозатора. Воздух при это 1\1 выпускается через воздушник 4 , а резиновый l\tlешок 5 (еС"lИ он имеется) ПОДНlIIается BI3epX, прилеrая к стенкам дозатора. Коrда весь дозатор заполнится раствором peareHTa, воздушник закрываlОТ, перекрывают вентиль на трубопроводе, соединяющеы дозатор с расходным баком peareHTa, и открывают соответствующие eHTII,11I на трубопроводах дозатора. Так как давление в трубопроводе перед диафраrмой 6 BЫ ше, чем после нее, некоторое количество воды, пропорциональ ное ее расходу по трубопроводу, пойдет через ротаметр 7 и трубопровод 8 в верхнюю часть дозатора и вытеснит из Hero по трубопроводу 9 такое же количество раствора peareHTa в трубопровод за диафраrмой. Дозу раствора peareHTa можно реrулировать вентилем 10 по показаниям ротаметра. Коrда весь раствор peareHTa из дозатора окажется BЫTec ненным в трубопровод обрабатываемой воды, поплавок pOTa l\1eTpa опустится на нулевое деление. Это является сиrнаЛОl\1 для включения в работу BToporo дозатора. Тоrда первый доза тор освобождают от воды и снова заполняют раствором pe areHT3. Примером дозатора, рассчитанноrо на поддержание задан ных параметров качества обработанной воды, является дозатор известковоrо молока, поддержива ющий заданную величину рН обработанной известью воды при ее умяrчении или стабилиза ции. Схема TaKoro дозатора показана на рис. 11.25. Датчиком, упраВЛЯЮЩИl\tI дозаТОРОl\1, служит контактный pHMeTp. В проточную измерительную ячейку pHl\leTpa со стеклян HbIl\l и каломеЛЬНЫlVI электродами поступает часть воды, про шедшей после введения I3 нее известковоrо l\10лока через I3ep тикальный смеситель. Ве"Т'lичина рН воды записывается pHMeTpOM на KapTOrpal'vI ме; pHMeTp снабжен разъединитеЛЬНЫl\I трансформаТОРОl\I 6. При отклонении рН обработанной воды от заданной величины в любую сторону более чеlVl на 0,1 замыкаются контакты pH l\leTpa, в результате чеrо на проыежуточное реле реверсивноrо маrнитноrо пускателя 3 поступает импульс на включение pe BepclIBHoro электродвиrателя дозирующеrо opraHa  клапана дозатора. Если рН воды выше заданной ве"lИЧИНЫ, то замыкаются контакты pHl\leTpa, даЮЩие Иl\IПУЛЬС на закрытие KOHycHoro клапана дозатора; eC"lII рН воды ниже заданной величины, то заl\1ыкаются контакты, даlощие импульс на открытие этоrо клапана. Вреl\IЯ протекания ВОДЫ через смеситель II трубопровод от Сl\lесителя до ИЗl\1ерите"lЬНОЙ ячейки pHl\leTpa составляет 2 4 JHUH. ЭТО вреlVIЯ опреде"lяет запаздывание действия дозатора и 6* 83 
вызывает перереrулирование. Чтобы предотвратить перереrу.пи рование и связанное с ним непрерывное срабатывание дозатора  то на открытие, то на закрытие, в систему дозатора введено реле вреl'rIени, обеспечивающее необходимые паузы между перIlода :ыи работы Э"ТIектродвиrате.ТIЯ дозатора. При выборе соотношения времени паузы и времени работы дозатора целесообразно принимать время паузы (в течение 2 5  10 Рис. 11.25. Схема дозирования известковоrо моло ка для поддержания заданной величины рН воды 1  бак с мешалкой Д.1Я извеСТКОБоrо молока; 2  доза тор; 3  маrнитный пускатель; 4  ИСПОЛНИlельный Mexa низм; 5  прерывате<llЬ; 6  трансформатор; 7  pHMeTp; 8  датчик pHJ\leTpa; 9  смеситель; 10  насос KOToporo цепь IvIежду pHlVIeTpoM и ПрОlVIеЖУТОЧНЫl\I реле пуска теля двиrателя раЗОl\1кнута) paBHbIl\I времени движения воды от места введения извести до датчика pHMeTpa, т. е. 24 мин, а продолжительность реrулирования, т. е. время работы э.пект родвиrателя l\Iежду паузаl\IИ,  210 сек. Во избежание осаждения частиц известковоrо lVI0лока в бач ке дозатора поддерживается непрерывная ЦИРКУ,,1ЯЦИЯ из BecTKoBoro I\Io.тroKa. Это достиrается Tel\l, что известковоое MO "rrOKO, подаваеыое насосоы из rидр авлической мешалки, поступает в дозатор с завеДОМЫl\1 ИЗЛИШКОI\I. Поэтому в доза торе поддерживается повышенная скорость восходящеrо пото ка, препятствующая осаждению частиц из известковоrо молока. 11З,,1ишек известковоrо l\IOtll0Ka переливается в rидравлическую Лlешалку. ..,.  84 
Описанный дозатор работает надежно на станциях с мало ИЗ:\lеНЯЮЩИl'vlСЯ раСХОДОI\1 обрабатывае:\lОЙ воды (не более чеЛI на 30 О/о расчетноrо). При больших колебаниях расхода дозатор работает недостаточно точно. д. Н. СlVIИРНОВЫl\l И А. с. ДlVIитриеВЫl\1 (ВНИИ водrЕО) разработан усовершенствованный дозатор известковоrо l\IОЛО ка для поддержания заданной величины рН обработанной BO \ ЧО 5\ 5 {О / J 8 2 fЗ Рис. 11.26. Дозатор известковоrо молока конструкции внии водrЕО 1  дифманометр ДЛ1.6; 2  сужение на трубопроводе обраба тываемой воды; 3  вторичный прибор расходомера ЭПИД; 4  лекала; 5  индукционные катушки; 6  двиrатель преобра зователя; 7  коандный прибор I<ЭП; 8  pHMeTp; 9  датчик pHMeTpa; 10  передаточный рычаr; 11  шкив; 12  двиrатель ИСПО"lнительноrо 1еханизма; 13  дозатор известковоrо молока ДЫ, рассчитанный на работу в условиях больших КОLlебаний расхода обрабатываеl\tIОЙ воды. Общая схема устройства пока зана на рис. 11.26. Описанные выше дозаторы l\IorYT быть использованы для дозирования не только известковоrо молока, но и ряда друrих peareHToB, введение которых в воду ИЗlVlеняет ее рН. При использовании этих дозаторов для дозирования cepHO КИСL10rо алюминия и железноrо купороса стеклянный и кало I\reLlbHbIe электроды pHMeTpa должны быть заменены на элект роды, обрати:мые в отношении сульфатов, а для дозирования фторсодер)кащих peareHToB  на электроды, обраТIIl\Iые в OT ношении фтора. При обработке вод с относительно неБОЛЬШИl\l СОL1есодер :/кание:\I (ДО 150250 "HZ/ л) в качестве датчика для дозатора l\оаrУLlянта l\lожет быть использован прибор, реаrирующиЙ на IIЗIенение Э"lектропроводности воды, поскольку при введении в воду коаrулянта, особенно содержащеrо свободную кислоту, 85 
электропроводность воды возрастает пропорционально дозе коаrулянта. Схема TaKoro дозатора системы В. Л. ЧеЙШБИ.ли и И. Jl. KpbIMcKoro (внииrс) показана на рис. 11.27. Дозатор состоит из комплекта электролитических ячеек (датчика), aB ТОJиатическоrо электронноrо раВНОБесноrо l\10CTa и реrу"ТIИРУЮ щеrо веНТИlllЯ с электроприводом.   120б Смеситель 7 11 I t '1 8 стон  8000 tfO оорооотк!/ Рис. 11.27. Дозатор коаrулянта системы В. л. Чейшвили и и. л. KpbIMCKoro L(ействие дозатора основано на измерении разности электро проводностей коаrулированной: и некоаrулированной БОДЫ, про пускаеl\.10Й через ИЗl\1ерительные электролитические ячейки 1 II 2. Разность электропроводностей жидкостей в электролитиче ских ячейках мо)кно раССl'латривать как добавочную электро ПрОI30ДНОСТЬ, по величине которой определяется доза коаrулян- та 13 обрабатываемой воде. При определении дозы коаrулянта указанным спосоБОl\I не- оБХОДIII\IО устранить влияние теl\1пературы воды, так как при ИЗ!\IСIIении температуры изменяется электропроводность )КIIД- КОСТЕ. ДЛЯ этоrо в элеКТРОИЗl\1ерительную cxelVlY дозатора вкпlочена КО:\Iпепсационная ячейка 3 с Э"lектропроводностью, из- l\lеняющеЙся только в заВИСИl\IОСТИ от теыпературы воды. Эта ячеЙка О?\Iывается водой, проходящеЙ через электролитические ячеЙки, для Toro чтобы ее температура была такоЙ же, как в них. IIЗ:Уlерите,,1Ыlые и компенсационные ячейки питаются элект рпческим TOKOl\1 напряжением 36 в от трансформатора 4 с тремя вторичными обl'rfотками UI, И2 И из. Два конца одинако- 86 
вых обl\10ТОК траНСфОРl\lатора иl и и2 соединены lVlежду собой и с ни)кними электродаIИ ячеек 1 и 2 через постоянное сопро ТIIвление 5. Третья 06IOTKa Из, КОl\lпенсационная Э.lеКТРО,lIIТИ ческая ячеЙка и реохорд 6 ЭJ1еКТрОННОIО моста I3кпlочены ПОС"lе ;r о I3 а т е"l ь н о . )" СИ.,1итель 7 служит для усиления напряжения тока, воз ника Iощеrо I3 ИЗ:\Iерите.пьной части 1\10ста вследствие на рУIСIIИН eIO р аВНОI3есия. [JсверсивныЙ ,J,виr(lте,lЬ 8 Э"lСКТРОНIIоrо Ы0ста пере:\1\?ИLаст ,.}I3III\OK реохорда до тех пор, пока напря}кение на выходе уси ,1IIте,lЯ не станет paBHbI:\I НУ"lЮ II 1\10СТ не уравновесится, Рсrулирование ДОЗЫ коаrУ"lЯIIта осуществляется с ПОIОЩЫО Bl'IITll.l51 9 с электрпчеСКИ:\1 приводом, которыЙ упраВ.lпется систеl\10Й реrулирующих контактов элеКТРОНIIОIО l\10CTa, за :\Iыкающихся при отклонениях от установленной ДОЗЫ Koary ,1янта и включающих реле электропривода. Предельное значение шкалы дозатора рассчитывается на дo ?Ы 112 (SО4)З ДО 50 или 100 Jvtсjл. Э,:1ектроизмерительные приборы дозатора, аВТО:\IаТIIчески(} потеНЦИОlVlетр эпд 17 и электропривод к реrулирующему BeH ТII,lЮ IIзrотовляются отечественной промышленностью; дозатор в сборе изrОТОВJIяется заВОДОlVI «Ленводоприбор». Поскольку Э,lект- ропроводность воды является только KocBeHHbIlVl показате,lе:\I Be ,]ичпны дозы коаrулянта, то дозатор «по электропроводности» не IC\IeeT преимуществ перед более простыми дозаторами пропорци ональноrо расхода. Представляется перспеКТИВНЫl\1 создание дозаторов с И:\1 пульсом от приборов технолоrических показателей обрабатывае :;\10Й воды, например осаждае;\10СТИ коаrулированной взвеси, с ис- ПО"lьзованием приборов конrрОvlЯ скорости осаждения в цeHTpo бежном поле, как это предложено А. [. БлаНКОl\I 11 Р. Б. Бе,lень КВ:\I. ЛИТЕРАТУРА 1. /\. б а з а е в Е. С. Опыт применения хлорноrо же.1еза для коаrУ,"JЯЦИИ воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1956, Ng 6. 2. А л м (1 З о в Б. А. Применение хлорноrо железа в качестве коаrУ,lянта. «rородское хозяйство Москвы», 1954, Ng 8. 3. r II н з б у Р r Я . f-I . , к о I3 а .I е II к О  К а з (l II Ц е в [. и . н о в ы е J в Т о  матические дозаторы peareHToB в процессах водоподrотовки. «ВОДОСНЗ0;,кение и санитарн()я техника», 1969, .N'g 1. 4. Д а r а е в П. Ф. Хранение II использование коаrулянта в растворе. «Водоснабжение и санитарная техника», 1968, J\ng 4. 5. Е л е н и н С. Н. ИССlедование датчиков расхода раствора коаrУ"lянта. В сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», вып. ХХХ, 1964. 6. Е фре м о в Е. А., Nl II хай .1 о В а r. В. Автом()тизация процесса J,ОЗII рования коаrулянта на ВОДООЧIIСТНЫХ станциях на базе системы СДК, в сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», вып. 53, 1968. 87 
7. К а r а н  Б а р с к и Й Л. Ш. Принципы автоматической ОПТИ:\lизаЦИJl ре)кима дозирования коаrулянта для контактных осветлителей. В сб.: «Науч ные труды АКХ РСФСР», вып. XXII, 1963. 8. К л я ч к о В. А., К а с т а л ь с к и й А. А. Очистка воды Д.1Я промыш ленноrо водоснабжения. Стройиздат, 1950. 9. К у.1 Ь С К II Й Л. А., [о Р о н о в с к и й и. Т., т и х о н о в в. К. ABTO матизация процессов осветления и обесцвечивания воды. Изд. НТО санитар ной техники и rородскоrо хозяйства, Киев, 1958. 10. 1\1 о с к в и т и II А. С. и др. Справочник по специальным работам. Трубы, (1рматура и оборудование ВОДОПРОI30дноканализационных сооружений, IIЗ;.I.. 2e. СтроЙиздат, 1970. 11. ...\111 хай л о в В. А., Н о в а к о в с к и й Н. С. АвтоматизаЦIIЯ BOДO очистных сооружений rородских водопроводов. Издво МКХ РСФСР, 1960. 12. Н и зеВ. Э. Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения. rосстройиздат, 1956. 13. Н о в а к о в с к и й Н. С. Опыт эксплуатации автоматических дозато- ров коаrулянта. «Водоснабжение и санитарная техника», 1955, ,Ng 6. 14. О Р л о в С. П. Дозирующие устройства. «Машиностроение», 1966. 15. С 1\1 и Р н о в Д. Н., Д м и т р и е в А. С. Автоматическое дозирование peareHToB при обработке сточных вод и водоподrотовке. Стройиздат, 1965. 16. С м и р н о в Д. Н., Д м и т р и е в А. С. Автоматический реrулятор дo зы извести по величине рН обработанной воды. Изд. ВНИl1 водrЕО, 1960. 17. Справочник химикаэнерrетика, т. 11. rосэнерrоиздат, 1958. 18. Т У Р ч и н о в и ч В. Т. Улучшение качества воды. Стройиздат, 1940. 19. Фре й е р Р. Приrотовление воды для питания паровых КОТ.10В. [ос- энерrоиздат, 1960. 20. Ш а п к и н и. Ф. Плунжерные и поршневые насосы малой произво- дительности в теплоэнерrетике. rосэнерrоиздат, 1960. 21. Ц и к е р м а н Л. Я., Е фре м о в Е. А. Исполнительные механизмы Д.1Я автоматизации производственных процессов в коммунальном хозяйстве. 11здво МКХ РСФСР, 1959. 
rЛАВА 111 СМЕСИТЕЛИ И КАМЕРЫ ХЛОПЬЕОБРА30ВАНИЯ 1. СМЕСИТЕЛИ Для TOrO чтобы после введения peareHToB химические peaK ции протекали во всем объеме обрабатываемой воды, необходи 1\10 полное и быстрое СlVlешивание peareHToB с водой. СlVlешивание должно закончиться до Toro, как начнется об разование хлопьев во всей массе воды. Обычно продолжитель ность пребывания воды в смесителях не дол)кна превышать 1 2 JИU1-l. Если воду обрабатывают несколькими реаrентами, то смеси тели должны обеспечивать возможность последовательноrо BBe ,J,ения peareHToB через необходимые интервалы времени. Смесители, применяемые на отечественных и зарубех{ных водоочистных станциях, можно подразделить на две rруппы: а) rИД авлические, в которых смешивание peareHToB с водой дo стиrается за с чет эне rии потока воды , расходуемой на повыше вие ero тур'оулентно сти (L:uздание ви хрей); к этому виду OTHO сится смешивание собственно в трубе и в трубе с диафраrмами, а также в смесителях переrородчатых, дырчатых, вихревых; б) м еханические, в которых турбулентность потока усиливается м 1lllJIКаМИ разл и чных типов, приводимыми В действие внешни ми 'иёТочtrИками энерrии; смешивание в центробежном насосе, а также в смесителях с пропеллерными и лопастными мешалками. Хороший эффект смешивания обеспечивается при введении . peareHToB во всасывающую трубу центробе жноrо насоса, пода ющеrо обрабатываемую воду на оч и стные сооружения. Для Toro чтобы во всасывающую трубу насоса вместе с paCTBOpOl\1 pea /' [ента не проникал воздух, ПРИl\1еняют устройство (рис. 111.1), которое состоит\ из воронки 1, присоединенной к приемной трубе насоса, и бачка 2 с шаровым краном. В воронку поступает pac твор peareHTa из дозатора 3, который непрерывно пополняется из расходных баков 4. Уровень воды в воронке все время под держивается ПОСТОЯННЫl\1 путеrvl подачи воды от напорной линии насоса через бачок с шаровым краном. Вентилем 5 на трубе, соединяющей воронку с приемной TPy бой насоса, реrулируют интенсивность протока воды через бачок 2. 89 
в качестве смеСИТСL1Я М0)кет быть IIСПОLlьзована труба, по EO тороЙ вода поступает на очистную cTaHILlIIO. При обычных CKO ростя:\: двп)кения воды в трубах создается достаточная ].L1Я CIe ШIII3аНII турбулентность потока.   ...J В канализацию 2 От oaoпpooOa   1 5 Прl1снная труба насоса РIIС. 111.1. Схема ДОЗlIроваНIIЯ peareHTa яо I3сасывающую трубу насоса J ..........   t:)'"   , I  I'"  Tt  Рис. 111.2. Переrородчатыи смеситель 1  поступление воды в смеситель; 2  подача peareHTa; 3  перелив Длина участка трубы, в котором вода смешивается с peareH том, должна быть подобрана так, чтобы суммарная потеря Ha пора на этом участке получалсь 9=9,4 М.:. " Если по условиям планировки водоочистной станции такоЙ участок трубы не может быть выделен, то 10жет быть применен шайбовый смеситель, представляющий собой установленную в трубе диафраrму. Соотношение диаметров диафраrмы и трубо провода принимается таКИl'vl, чтобы потеря напора в диафраr1е была O,3O,4 .М. Специальным устройством для смешивания воды с peareH TOl\l является пер еrородчатый С1есител ь (рис. 111.2). Он пре.1 .,.,...... . стаВlllяет собои лоток, в KOTOpO1 поперек потока воды YCTaHOB лены три переrородки. В первой и третьеЙ переrодках имеются проходы для воды в центре, средняя переrородка образует два 90 
боковых прохода у стенок лотка. Блаrодаря переrородкаl\1 Ha правление движения воды попеременно l'vIеняется, а в суженных сечениях создаются повышенные скорости движения воды. Об разующиеся завихрения способствуют смешиванию воды с pea reHTOl\tI. Скорость движения воды в сужениях смесителя ПРИНIIlают 1 Jи!сек. При ЭТОl\I потеря напора в каЖДОl\I сужении состаВ.lяет 0,13 Jl, а во всем Сl\lесителе  0,39 М. 2 2 h т  =-==   _ I\ !  $ з  Рис. 111.3. ДырчатыЙ смеситель 1  ПОСТУПvlение воды в смеситель; 2  подача peareHTa; 3  перелив ДvlЯ предотвращения подсасывания в воду воздуха cy:;+eHHыe проходы в переrородках должны быть затрплены на 0,10.15M.  ДруrИl\'I ТИПОl\1 смесителя, часто 'применяемым на станциях ,<' обработки u воды, является \ДI:>!.рчаТIЙ .._..,тель. Он пре;J,СТqВ ..аяет собои лоток, переrороженныи дырчатыми переrородками (рис. 111.3). Обычно устанавливают три переrородки с OTBep стиями диаметром 2040 ММ дЛЯ небольших и до 100 Jl.1l для больших смесителей. Дырчатые переrородки обеспечивают пе реl\Iешивание жидкости вследствие Toro, что вода, выходящая из отверстий с повышенными скоростями, подсасывает сосе;r,ние слои жидкости. Скорость движения воды в отверстиях переrородок ПрIIНИ :чают 1 Jvl!ceK. Для предупреждения подсасывания воздуха в BO :LY верхний ряд отверстий в каждой переrородке дол)кен быть затоплен на rлубину О, 1 o, 15 -,Н. 3аД,аваясь диаl\lеТрОl\I отверстий, определяют ЧИС..10 отверстиЙ в ка)кдой переrородке по фОрIУv1е 4q п === (III.l) ;тvd 2 rде q расход воды, поступающей в смеситель, в нЗ/сеf{: 91 
v скорость ДВII)кения воды в отверстиях переrородок в М/ сек; d диаметр отверстия в At. Потерю напора в отверстиях всех переrородок опредеL1ЯЮТ по фОРl\lуле h== mv 2 (III.2) 2 g ! 2 rде т  число дырчатых переrородок; g  ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек 2 ;   коэффициент расхода, принимаеl\1ЫЙ в заВИСИl\10СТII от отношения диаметра отверстия d в м к толщине пере ro р о Д к и Ь в М; при d / ь === 2 t == 0,65, при d / ь === 1 t === О, 75. 5 а) 6) 2 2 ::t: :t: ' Рис. 111.4. Вертикальный смеситель а  вариант смесителя при отводе воды лотком с затопленными отверстиями; б  то же, с затопленной воронкой; 1  подвод воды; 2  отвод воды; 3  спуск; 4  подвод peareHToB; 5  щи ток для предохранения от образования воздушной воронки; Н  расчетная rbIcoTa смесителя Расстояние между дырчатыми пере-rородками должно быть не менее ширины лотка смесителя. На станциях с обработкой воды извеСТКОВЫl\I l\IО.поком не pe )\ комендуется при менять переrородчатые и дырчатые смеСlIте.,1И, ). так как скорости в них не обеспечивают поддержания во взве шенном состоянии частиц извести, которые l\IorYT осаждаться перед переrородками. В этом случае более приrодны BepTIIKa.,lb ные (вихревые) Сl'vlесители (рис. 111.4). 1" L 92 
" в вертикальном смесителе обеспечивается относительно пол ное растворение частиц извести, так как они некоторое вреl\lЯ движутся во взвешенном состоянии в турбулеНТНОl\I восходящем потоке воды. Наиболее крупные частицы находятся в нижней части смесителя  в зоне повышенных скuростей, а по мере их растворения становятся все мельче и постепенно переносятся вверх, rде скорости убывают. ТаКИl\I обраЗОl\I, при правильно BЫ ( бранных размерах вертикальноrо смесителя частицы извести не . выносятся из Hero до тех пор, пока практически полностью не растворятся. Вертикальный смеситель может быть в плане круrлым или прямоуrольным. Уrол между наклонными стенками нижней ча сти смесителя принимают в пределах 30400. Воду вводят из подводящей трубы в нижнюю часть смесите ля со скоростью 11,2 м/сек. Диаметр смесителя или размеры прямоуrольноrо смесителя в плане определяют по скорости BOC лодящеrо движения жидкости на уровне водосборноrо устрой ства. Эту скорость принимают равной 2528 мм/сек. Вода, прошедшая через вертикальный смеситель, собирается периферийным лотком с затопленными отверстиями или за топленной воронкой. Размеры сборноrо периферийноrо лотка рассчитывают по скорости движения в нем воды не более 0,6 м/сек. Продолжительность пребывания воды в вертикальном CMe сителе при осветлении воды коаrуляцией должна быть 1 ,5 2 .мин, при умяrчении воды известкованием  до 3 мин. На крупных водоочистных станциях производительностью более .30{}OOO М 3 /С!fтки#<.может быть примен€'н переrОрОД1tатый смеситель типа Мосводопровода. Смешивание peareHToB с BO дой происходит вследствие частых поворотов потока, обуслов ленных расположением направляющих переrородок. Расстояние между переrородками смесителя должно быть не менее 0,7 м, чтобы в смесители моrли опускаться рабочие для ремонта или для чистки. Скорость движения воды в коридорах смесителя должна быть O,60,9 м/сек. Скорость 0,6 м/сек следует принимать при продолжительности пребывания в нем воды 2 мин, скорость 0,9 JИ/ сек  при продолжительности 1,5 мин. Потерю напора в смесителе h определяют по формуле h == O,15v 2 s, (111.3) rде v скорость движения воды в смесителе в м/сек; s число поворотов потока. Для хорошеrо смешивания peareHToB с водой должно быть шестьсемь поворотов. В тех случаях, коrда по УСЛОВИЯl\1 BbIcoTHoro расположения отдельных сооружений водоочистной станции нельзя обеспечить перепад отметок, требуеl\fЫЙ для смесителей rидравлическоrо " 93 tY ., "Z., /  ..-'/  ""'(1.., 
типа, можно устраивать смесители с механическим перемешива нием жидкости. Смесители таких типов получили распространение на зару бежных водоочистных станциях. На рис. 111.5 'показаны два типа смесителя с пропеллерными мешалками, насажеННЫl'YIИ на вертикальные оси. Продол)китель ность пребывания воды в механических смесителях с пропе.lлер 1   ..  .,  CI Рис. 111.5. Механическ'ие смесители 1  IIОДI30Д воды; 2  IIОДВОД peareHTa; 3  отвод воды ,'::. :  I ными мешалками должна составлять 1013 cef(, а Пр'и".'10паст ных мешалках с вертикальноЙ осыо вращения  3060 cef:C. В смеситель вод.а вместе с реаrентами поступает Cli3.Y )! BЫ ход'ит из Hero сверху (либо наоборот),. Иноrда дл.я б'ОТIее Ha дежноrо перемешивания устанавливают последовате,прно два механических смесителя. Расход мощности АлЯ l\Iеханических смесителей С,о.<;тавляет . l O,81,5 квт на 1000 м 3 /ч воды. При проектировании водоочистных станций резеРВНqI;Х CMe сителеЙ не предусматривают; необходимо лишь устройство об водных линий для пропуска BOДЬ в обход смесителя пр,И ero ре- монте. , QTKpbITbIe смесители должны ИIVlеть переливные трубы. Т'рубопроводы или лотки, отводящие воду из смесIiтеиlей в камеры хлопьеобразования, в осветлители со взвешеННЫIЧ ocaд ком или в контактные осветлители, должны быть рассчитаны на скорость движения в них воды 0,81 м/сек, продолжите.1ЬНОСТЬ пребывания в них воды не более 2 мин. 2.КАМЕРЫХЛОПЬЕОБРА30ВАНИЯ После Сl\Iешивания обрабатываеl\lОЙ воды с реаrентами Ha ЧIIнается образование хлопьев (при коаrулировании и Уlяrче нан). Этот процесс идет БО,,1ее успешно при paBHOl\lepHo:\l II l\Iед 4 
леННОl\1 перемеШIlвании поды, при котором создаются опти мальные условия для аrломерации мелких хлопьев в крупные. Вместе с тем переl\Iешивание не должно происхоtJ,IIТI) с большой интенсивностыо (как в Сl\lесителях), так как это l\IO)KeT привести к раздроблению образующихся хлопьев. ДL1Я создания наилучших. ус ловий протекания процесса ХЛ()Пhео()rаЗ0ва НИЯ пед вертикальным.и или rоризонтальными OTcr O{IHIIKaMH у страивают специальные сооружения, называемые кзriера \НI ХЛО IIье\.)оразования. Перед осветлитеЛЯl\IИ со взвешен н ы \1б(7(-lДКО 'ус rройство - камеры хлопьеобразования не требу ется, так как хлопья образуются достаточно быстро в ни)кней части осветлителей при контакте с ранее накопленным здесь ()садком. В праКТIIке обработки воды нашли ПрИl\Iенение каыеры хл()пьеобразования различных типов. ! Водоворотная камера хлопьеобразования представляет co о w цилиндр, размещаемый обычно в ЦTpe верт.и_к? рноr9. . OT стойника. ВВОД воды, смешанной с реаrентами, устроен в Bepx ней части камеры по трубе, раздвамвающейся внутри камеры I3 виде неподвftжноrо cerHepoBa колеса. Выходя <;0 значительноЙ скоростью из сопел, вода приобретает вращательное движение вдоль периферии камеры. Получающееся при этом равномерное перемешивание создает блаrоприятные условия для формиро вания хлопьев (см. рис. У.ll). При выходе воды из камеры в отстойник вращательное движение воды может ухудшить эффект работы последнеrо, для отстойника требуется paBHOl\1epHOe поступление воды изпод всей периферийной части камеры хлопьеобразования. Для прекра щения вращательноrо' движения воды в нижней части камеры устраивают rаситель. Он состоит из вертикальных переrородок высотой 0,8 м, образующих ячейки размером в плане 0,5 Х 0,5 At. Скорость выхода воды из сопел и с принимают равной 2 3 м/сек и по ней определяют диам'етр отверстия сопла.  :- !Тотерю напора в сопле подсчитывают по формуле , h == 0,06 v; М. (111.4) Площадь водоворотной камеры в плане определяют по фор муле f qt 2  М 1  60 Н N ' (111.5) rде q расход воды, поступающей на водоочистную станцию, в м 3 /ч; t продолжительность пребывания воды в камере в AtUH, принимаемая равной 1520 мин; Н  высота камеры, принимаемая равной 90 О/о высоты зо ны осаждения вертикальноrо отстойника; \ 95 
N  число камер хлопьеобразования, равное числу верти  \ кальных отстойников. cf..-, \/ П ереrорор,чаты е камеры хлопьеобразования применяют для бол ее крупных станциЙ. Они представляют собой прямоуrО.ТIьные Il f I I  I I 2 - , План 3 ) 5 ц )' t 1 1 ) ) , . t .' ( \ '; ...t { 'и I . . . J .. V' . '/ \ ... '-о ,,.../ \ Рис. 111.6. Переrородчатая камера хлопьеобразования с rоризонтальным движением БОДЫ 1  обводной канал; 2  канал для отвода осадка; 3  шиберы; 4  промежуточные шиберы для выключения части камеры; 5  шиберы для выпуска осадка резервуары, разделенные переrородка:ми таКИl\I обраЗОl\rI, что об разуют проходы для воды в rоризЬнтальном или вертикальном направлении. Переrородчатая камера хлопьеобразования с rризонта ль HbIl\I движением воды показана на рис. 111.6. В ней вода проте ......... / / / 96 / / /' / 
кает по ряду последовательно соединенных коридоров. Переме.. шивание воды достиrается блаrодаря наличию JД>BOPOTOB п достаточной скоро сти движения в оды в коридорах. Однако ско", рость движе-н1iя во ды не должна б ыть и ли ЦI"_!:ОКОЙ, чтобы не происходило разрушения образующихся хлопьев коаrулянта. f:: Воду l\IO)KHO пропускать последовательно через все коридоры ,Mepы или только через часть их, открывая промежуточные шиберы. Обычно зимой при низкой температуре воды, коrда ук- рупнение хлопьев' происходит медленно, воду пропускают через все коридоры, летом же при быстром формировании хлопьев только через часть коридоров (например, только через 50 или 75 О/о коридоров), чтобы избежать раздробления полностью сформировавшихся хлопьев в последних коридорах. Некоторая часть наиболее тяжелоrо осадка l\10жет выпадать в камере. Для выпуска этоrо осадка в водосток служат отверстия, перекрытые ш и б е р а м и . ('"'   Желательно выполнять камеры с последовательно  меньшаю . щейся по движению воды скоростью, так как это способ  твует луч- шему форми рованию хл6 В""п ервом ко ридоре рекомендует- ся прин има ть скорость движения в оды O,20,3 м/сек, затем в каждом последующем коридоре скоро ст ь должна постепенно уменьшаться с тем, чтобы в последнем идо ре она составляла 0,1 м/сек. в таких камерах 'приходится приним ать каждый по- LJН:ДУЮЩ ИЙ коридор несколько шире предыдущеrо. , Продолжительность пребывания воды в переrородчатых ка- мерах принимают о оло 20 мин ДЛУlJ ЫХ вод и до 30 мин для вод с высокой цветностью. - Для" iiи'ё"тки ир е мо нт а камеры обслуживающим персоналом ширина коридора должна быть не менее 0,7 м. В камере должно быть 8 1..Q !10BO pOTOB потока. Потерю напора в камере"определяют по формуле h == O,15v 2 п М, (111.6) rде a скорость движения воды в камере в м/сек (для камер с переменной скоростью движения воды  средняя скорость) ; n  число поворотов потока. Для предотвращения разрушения сформировавшихся в Ka мере хлопьев нужно максимально сокращать протяженность трубопроводов и каналов между камерами и отстойниками, при этом скорость движения воды в этих коммуникациях должна быть ."q9 e O JVl/ceK. Лучше осуществлять непосредственное пи камер хлопьеобразования к отстойникам с перехо дом воды из---к-аж дои  камерыi в свой отстойник (описание встро- енных в отстойники камер хлопьеобразования см. в rлаве V). При примыкании камеры хлопьеобразования к отстойнику высота камеры получается из конструктивныt' соображений приблизительно равной высоте отстойника. Так как площадь по 7745 I JV'. \. \ .. 97 
перечоrо сечения коридора определяется расходом воды и pac четнои скорость:о ее движения, а высота камеры принимается по высоте отстоиника, при расходе воды на одну камеру менее '2001500 М 3 /Ч ширина коридора получается l\/Iеньше допусти I1 мой (меньше 0,7 м). В этом случае приходится устраивать двухэтажную камеру с после доватеЛЬНЫ1\1 движением воды сначала по коридорам одноrо, а потом друrоrо этажа либо при менять переrородчатую Ka 1 меру с РТИКЯ.ТI ым движе .::> нием воды (рис. 111.7). Все расчетные данные для камеры этоrо типа принима План \ [ L Рис. 111.7. Переrородчатая Ka мера хлопьеобразования с вер- тикальным движением воды I  ВХОД воды; 2  ВЫХОД воды; '3  ВЫХОД ВОДЫ И1 первой полови- ны камеры; 4  выпуск осадка . ......... ..........   Рис. 111.8. Вихревая камера хопьеобразования со сбором воды затопленной воронкой ются такими же, как для переrородчатых камер с rоризонталь ным движением воды. Камера хлопьеобр азования вих ревоrо типа системы Е. Н. Te теркина представляет оь о й р асIffiIр яющи й ся кверху конический или пирамидальный р ез ...}[.ар, в который вода поступает снизу -  (рис. 111.8). При движении воды снизу вверх с постепенно У1\1еньшающей ся скоростью боковые слои воды подсасываются в основной по ток, который одновременно распространяется в стороны. В pe 9-8 
зультате этоrо в вихревой камере хлопьеобразования во всем объеме воды образуется ряд вихрей, способствующих хорошему ее переl'.1ешиванию. При движении воды кверху происходит хкрупнен tI хл опьеВ5 которые вследствие уменьшения ск орости дви)кения воды не разрушаются. [ Сбор воды в верхней части каыеры ivl0)KeT осуществляться для Kalep диаметром до 1 ,52 А! затопленной воронкой (см, рис. 111.8), а для камер большеrо размера затопленной дырча" той трубой или ЛОТКОl\I с затопленныТ\1И отвеРСТИЯlVlИ. Устройства для сбора и отвода воды из вихревых камер дол- жны обеспечивать сохранность обр азов авшихся Х.7Iпьев. Труд- ность осуществления 'i'aKOro сбора в оды ЯВ:Ляет ся'i-Iёк6торым He достатком вихревых камер хлопьеобразования. Этот недостаток устраняется при устройстnе В!:W?. !30Й камеры, вс  р  ?й   ro-. ри зонтал ьный отстойник.    Н иже приводятся основные данные АЛЯ расчета вихревых камер хлопьеобразования. r Уrол между наклонными стенками вихревой камеры принн, мается в пределах 5 0 700. Общий объем камеры рассчитывает ся на продолжительность пребывания в ней воды 610 M U1ir Скорость восходящеrо потока воды на уровне сборноrо устрой ства должна быть: при осветлении и обесцвечивании воды  5 мм/ сек, при умяrчении воды известкованием до 8 мм/с ек. Ско рость входа воды в суженную часть KaMepbI принимаIОТ равной O,71,2 м/сек (б6льшую скорость принимают при умяr чении веды) .......... Потерю напора в вихревой камере (не считая потерь в под водящих, -отводящих и распределительных устройствах, кото- рые рассчитываются по обычным формулам rидравлики) МО)КНО принимать равной 2050 м.lи вод. СТ. на 1 м рабочей высоты камеры. Нижний предел потери напора следует принимать при об- щем содержании взвеси в обработанной воде (включая хлопья коаrулянта, взвесь от умяrчения и т. п.) около 5070 М2/Л, Bepx ний предел  при 1 ooo 1500 /vl2/ Л. ' Устройства для транспортирования воды из камер х.попьеоб" разования в отстойники ДОЛ)l(НЫ быть выполнены таким обра. зом, чтобы не происходило разрушения СФОРl\lировавшихся хлопьев. Для этоrо с корость дви)кения воды в л отках и трубах дол жна быть не более 0,1 Al;'c eK. Jl учше примен я tь. -естро'ённые в errc то й ники кам еры снепосредственным переХОДОI\l воды из ка- меры хлопьеобразования в отстоЙник. В зарубежной практике ПрИl'rlеняют камеры Х.7Iопьеобразова ния с механическим переI\IеЩ.I! Н} I\1 воды. П реимущественноё" - р'аспространёННе получили камеры хлопьеобразования с лопастными lVlешалкаl'rlII, IIмеЮЩИl'rIИ rори- зонтальные (рис. 111.9) либо вертикальные (рис. 111.10) оси Bpa 7* 99 
2 I ОС ОС 'е со 4 Рис. 111.9. Механическая камера хлопьеобразования с лопастными мешал ками на rоризонтальной оси 1  поступление воды; 2  подача peareHTa; 3  смеситель с пропеллерной мешалкоЙ 4  камера хлопьеобразования; 5  отстойник   Рис. 111.10. Механическая камера хлопьеобразования с лопастными мешалками на вертикальной оси Рис. 111.11. Механическая камер а хлопьеобр азования с мешалками, совершающими вертикальное возвратно поступательное движение 100 
щения. Реже применяют перемешивание воды лопастями, имею IЦИМИ возвратнопоступательное движение (рис. 111.11). Продолжительность пребывания воды в механических KaMe рах принимают равной 4 мип (б6льшую продол)китель ность принимают при умяrчении воды известью или известью и содой) . Qбразованир хл()пьев В ме анических камерах происходит блаrодаря наличию !)Jадиенто!? СКQ р<?стей движения воды, что обусловливает столкно вене движущихся хлопьев l!. их аrЛОl\fе раЦИIQ. Однако rрадиенты скоростей не должны быть чреЗl\fерно б'бЛьш ими, чтобы не происходило разрушения хлопьев. Жела тельно, чтобы мешалки, находящиеся ближе к входу воды в Ka меру, вращались с большей скоростью, чеl\f у выхода, так как крупные хлопья разрушаются леrче. . Работа механических камер хлопьеобразования исследована I(эмпом [1 и 2]. Им предложен критерий работы камер с лопаст ными l\1ешалками G == 10 1/ : ceK\ (Ш.7) rде W  энерrия, затрачиваемая на перемешивание воды, OTHe сенная к единице объема воды в камере хлопьеобра зования, в К2. MjM 3 · сек; f.t  абсолютная вязкость воды в пз (2. сек/см 2 ). Соrласно Кэмпу, скорость формирования хлопьев пропорци ональна величине о: чем больше величина этоrо критерия, тем меньше требуется времени для формирования хлопьев. Однако очень большая величина О может привести к разрушению хлопьев. Поскольку необходимое время пребывания воды в камере хлопьеобразования Т (в сек) также зависит от процесса форми рования хлопьев, Кэлп вводит безразмерный критерий данноrо процесса от, который характеризует работу, затрачиваемую на перемешивание воды в камере хлопьеобразования. Обработав материал наблюдений за работой механических камер хлопьеобразования на действующих в США водоочист ных станциях, Кэмп установил, что величина О при лопастных мешалках должна находиться в пределах 2565 ceKl, а без размерный критерий от должен быть в пределах 40 ooo 210000 (при температуре воды 10 0 С). Проектирование механической камеры хлопьеобразования -заключается в определении размеров самой камеры, размеров "ТIопастей и скорости их вращения. Затем нужно найти численные значения О и от, которые должны соответствовать peKOMeHдye l\tIbI1\f величинаl\l. Рассчитанную величину О при этом следует рассматривать как среднюю для данной камеры. Желтельно, как указано выше, чтобы скорость вращения лопастеи в начале камеры была больше, чем в конце. На прак 101 
тике линейную скорость вращения лопастей принимаIОТ от 18 до 75 Cht/ceK. КЭl\1П считает, что в среднем линейная скорость движения воды возле вращающейся "Т"[опасти Vl составляет OKO 10 1/4 скорости движения лопасти v. Разность скоростей движения лопасти и воды с\[' p(lBHa: V == V  Vl == 4 V 1  Vl == 3Vl, (111.8) а отношение разности скоростей к скорости движения лопасти Ди == 3иl == 0,75. (111.9) v 4Vl Общая площадь лопасти в данной вертикальной плоскости не дол)кна превышать 1520% площади поперечноrо сечения камеры, иначе может возникнуть вращение всей массы водь! без ну)кных rрадиентов скоростей. По формуле Кэмпа мощность, необходимая для перемеще ния в воде одной лопасти, определяется по формуле N -== 51C D Av 3 KF.M/ceK, (111.10) rде С D  коэффициент сопротивления воды; он зависит от OT ношения длины лопасти 1 к ее ширине Ь и равен: при l/b === 5 1 ,2; при l/b == 20 1 ,5; при l/b == oo 1,9; А  площадь лопасти в м 2 ; v скорость движения лопасти относительно БОДЫ в М/ сек. Пример 111.1. Запроектирована механическая камера хлопьеобразования с вращающимися лопастями на rоризонтальной оси. Проверить правильность выбора размеров и pa.--:чеТIIЫХ параметров камеры. Расход воды Q==0,438 м 3 /сек. Температура воды 10° С. Длин камеры L== 18 М, ширина В== 13,5 м, rлубина Н -=--4,2 At. Продолжительность пребывания воды в камере LBH 18.13,5.4,2 Т ==  == == 2330 сек или 39 МИН. Q 01438 ' в камере имеIОТСЯ четыре rоризонтальные оси с четырьмя .10паСТНЫМI1 мешалками (т) на каждой оси. Каждая мешалка имеет четыре лопасти (р)  по две с каждой стороны оси. Одна лопасть имеет радиус вращения Rl == 1,8 .Н. вторая R 2 == 1,35 м (рис. 111.12). Размеры .10пасти: Дv1ина 1 == 3 ftl, ширина Ь == ==0,15 М. Скорость вращения лопасти п==3 об/мин. Требуется определить: 1) праВИ.1ЬНОСТЬ принятой ПJ101цаДII 10пастей по отношеНllIO к П.10щади попереЧIIоrо сечеIIIIЯ камеры; 2) мощность Д&llЯ враще ния .10ПClстей; 3) соответстви критерIlев О II ОТ рекомендуеыыы ВС,lIРТIП-Iам. П,10Iцадь поперечноrо сечения камеры F === ВН == 13,5.4,2 == 56,7 -,н 2 . П.10ULаТ"(ь .10п(\стеЙ, н(\ходящихся в попсреЧI!Оl\I cel;CIIIII[ К3:\IС{1Ы, т == IЬmр == 3 . 0.10 .  . -1 == 7,2 .ч 2 . ОтношеНIIе П.1ОULJJЛ ,1опастей к П.1ОIД(1ДII поперсчноrо сс,!еIIIIЯ кп;\1еры f 7,2 I  100 ==  1 00 == 1 2 7 o t F 56,7 ' т. е. leIIee преде.1ЫIОЙ величины 1520%. 102 
!f амера хлопьео5разоаffUЯ i Ж (1 ) ffi 1 \. -т:: '--'!  '--" '-"  Снесuтеl1Ь  r I I I I I I · I :   J I r , 1 I I I I 1 1 L  i J r  "l I I I I I  I l ' L t J r .., 11 I I I I :. I I },J OтCтOUHUff r .., I I I I L: t  J r l I I I ; I L l r' J L t ' J r l r ., I I I J . I . I I . I I I '1 I t ' 1 L.J  j r r "'" 1 I r"'" ., J J I J I .' I J ,  I 1 ( L.,... .) L' r ....., I I I , J L t r ' j r .... I I I I I ' I L-..  f J r  ., I : I . I L r ' J r 1 I ' I I I I J  : L .,. "... '-l")  ---.;:: , .. ..:::с Рис. 111.12. Схе:\1о. ыеХ3IIIlческой камеры хлопьеобразования (к ПрII ыеру расчета) Относительная скорость ДВИiкения лопастей с радиусаыи вращения: а) R 1 --= 1,8 А'! с учетом формулы (111.9) дv n.2л R 1  V 3.2.3,14.1,8.0,75 == == О, 43 м / сек; 60 01 == 60 б) R 2 == 1,35 м Дv п.2 лR 2  V V 2 :::=: 60 3.2.3,14.1,35.0,75 == О, 32 }л / сек. 60 Общая площадь лопастей в камере хлопьеобразования с учетом наличия четырех осей с мешалками рзвпа:  f==4. 7,2==28,8 ч2 (из них лопасти с общеЙ площадью А == 14,4 м 2 находятся на раССТОЯНИIIII 1,8 Ai от оси вращения и .ттo пасти с общей площадью А ==---14,4 At Z  на расстоянии 1,35 м). Расход мощносrи До1Я I3раlцеНIIЯ мешалок I3 СООТI3етствии с форыу.rrоЙ (111.10) без учета ыехаНIIческих потерь в приводе paI3eH: N == 51 С D А  vl + v) == 51 ' 1 ,5.14,4 (0,433 + 0,323) == == 123 Kr.M!ceK, или 1,2 квт. Удельный расход мощности на 1 м 3 емкости камеры х.10пьеобразоваНllЯ N 123 W === в == 0,12 кr,м/.ч 3 .сек. L н 18.13,5.4,2 103 
Величина а, соrласно формуле (111.7)  равна: { 0,12 1 G == 1 О  == 30,4 сек . 0,013 Величина f.t при t 100 С равна 0,013 nз. Величина G находится в рекомендуемых предеv1ах (2565 ceKl). Безразмерный критерий ОТ при продолжительности пребывания БОДЫ Б Ka мере 39 мин равен: ОТ == 30,4.39 . 60  71 000. Следовательно, и этот критерий находится в рекомендуемых пределах (40 000210 000). ЛИТЕРАТУРА 1. С а m р Т. R. Flocculation and flocculation basins. Proc. Amer. Soc. Ci \'Н Engrs, 1953, 79, NQ 283. 2. С а m р Т. R. Water and its impurities. Reinhold РиЫ. Corp., 1963. 3. N о r d е 11 Е. Water treatment for industrial and other uses. Reinhold РиЫ. Corp., 1951. 4. Р о w е 11 S. Т. Water сопditiопiпg for industry. McGrawHill, 1954. 5. Revision of water quality and treatment. R. 40 1, chapt. 8, Mixing and sedimentation basins. JA WWA, 1955, NQ 89. 6. S t е е 1 Е. W. Water supply and sewerage. McGra\vHi11, 1960. 
rЛАВА IV ОБРАБОТКА ПРИРОДНЫХ ВОД КОАrУЛЯНТАМИ 1. ОСВЕТЛЕНИЕ И ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ ВОДЫ КОАrУЛИРОВАНИЕМ Обработка воды коаrулянтами применяется для очистки BO дЫ от взвешенных веществ, снижения цветности, а также для интенсификации осаждения карбоната кальция и rидроокиси маrния при peareHTHoM умяrчении воды. Наиболее часто обработка коаrулянтами производится для очистки воды открытых водоемов. При этом наряду с освобож дением воды от взвеси достиrается также удаление из воды кол лоидных веществ, обусловливающих цветность воды, планктон ных орrанизмов, существенно снижается бактериальная заrряз ненность воды. Нередко при обработке коаrулянтом уменьшаются также за пахи и привкусы воды. В водах открытых водоемов взвешенные вещества чаще Bcero представляют собой частицы песка, rлины, ила, планктонные орrанизмы, продукты разрушения растений и т. п. Взвешенные частицы, удельный вес которых больше едини цы, стремятся осаждаться на дно сосуда. Однако наиболее мел кие частицы суспензий размерами от 34 до 0,1 мк и коллоид ные частицы размерами от 0,1 до 0,001 htK практически не осаж даются, оставаясь в воде во взвешенном состоянии. Классификация дисперсных систем и крупность их частиц приведены на рис. IV.l. Скорости оса}кдения в воде частиц кварца различной крупно сти с удеЛЬНЫl\I весом 1'==2,65 при температуре 150 С, рассчитан ные по фОРl\Iуле Стокса, указаны на рис. lV.2. Из этоrо rрафика следует, что с приемлемой для техники OT стаивания скоростью осаждаются только частицы крупнее зо 50 ':«К, т. е. не мельче илистых частиц по классификации табл. 1.1. Мелкий ил, rлинистые и коллоидные частицы без специальных мер выделить отстаиванием невозможно. Для их осаждения и ПрИl\1еняют добавление к воде коаrулянтов  веществ, образую щих относительно крупные, быстро осаждающиеся хлопья, KOTO 105 
рые увлекают с собой при ос3:tкдении l\IеЛКОДIIсперсную взвесь. заrрязняющую воду. Устойчивость коллоидных систем и тонких суспензий (с ча стицаыи мельче 1 htl\:) опреде.ляется их способностыо сохр анять дисперсное состояние. Устойчивость этих систем значительно меньше, чем у l\Iолекулярнодиспрсных растворов, и может Ha рушаться под влиянием мноrих внешних факторов, в частности I I I с::;, I :;!::  e- с:: cu I  !  '  t I I 70-' ЮJ IOz Ю 102 ' , I I  I Крупная 8J8ea, I iТTI I 1, Планктон ! I !rТl I fXV<. "р(jI А ! , I 1 1,j \! I ! I ! ' \ ' поры бумажных I фи I1bтpoJ I ПО(JЫ ""'еМ{Jаf1НЫХ ! ери 116 rп fXJ5 I ю1 70 /02 103М/'{ о 703 10'+ 705 706 J07А  I   ............ I   102 I Jб      folf I   o,J б  ::t; I    fO6 J,б'fоJ  t"s t..J t:.)  .l:)  108 Jб'fО5  с..., (;) ,      Рис. IV.2. Скорости осаждения час тиц кварца (" ==2,65 2/C.kt 3 ) в воде при t == 150 С, раССЧIIтанные по формуле С такса +--- Рис. IV.!. Размеры частиц дисперс ных систем наrревания, замораживания, добавления электролитов и др. В практике водоподrотовки приходится Иl\lеть дело с rидрофоб ными и rидрофильными коллоидами. rидрофобные коллоиды не связывают скольконибудь существенных количеств воды. OT дельные коллоидные частицы несут значительные электрические заряды. Нейтрализация их приводит К потере устойчивости II коаrуляции rидрофобных коллоидов, которая большей частью необраТИl\I а. rидрофильные коллоиды, наоборот, способны связыва ть большое количество воды. частицыI rидрофильных коллоидов в природных водах  это в основном орrанические заrрязнения, представляющие собой большие ВЫСОКОПОЛIIмерные l\Iолекулы. 11x способность удерживать значительное КОЛIIчество БОДЫ обус ловлена наличием на их поверхности ПО"lЯРНЫХ rрупп, такпх как OH, COOH, NI12. Эти rруппы водораСТВОРIIIЫ и поэто му удерживают BOKpyr себя водную оболочку. rидрофильные коллоидные частицы перемещаются в дисперсионноЙ среде BMec те с водной оболочкой. Частицы rидрофи.,1ЬНЫХ КО,,1ЛОИДОВ несут незначительные электрические заряды II под В.lияниеl\I электро литов обычно не коаrулируют. 106 
пию воды. Образующаяся после добавления к воде коаrулянта хлопьевидная взвесь в связи с развитой удельной поверхностью обладает способностью сорбировать и некоторые растворенные орrанические вещества, вызывающие запахи и привкусы воды. Последний из описанных механизмов очистки воды в резуль тате коаrуляции введенноrо в воду реаrентакоаrулянта, при котором собственно коаrулирует только один коллоидкоаrу лянт, соrласно теории, разработанной Б. В. Деряrиным [8], MO жет протекать вследствие Toro, что силы отталкивания, возни кающие между частицами разных коллоидов, имеющих электри чески е заряды одноrо знака, зависят от величины заряда более слабо заряженной частицы. Частицы с rvlаЛЫl\lИ или нулевыми зарядами слипаются не только друr с друrом, но и с заряжен ными частицами друrоrо вещества, так как электрические силы отталкивания в этом случае не противодействуют вандервааль совым силам притяжения частиц. Между тем коллоид, coxpa няющий электрические заряды, l\10жет сохранить аrреrативную устойчивость, и ero частицы друr с друrом слипаться не будут. Таким образом, нейтрализация зарядов всех коллоидных частиц находящихся в воде, не является обязательной для коаrуляции заrрязняющей воду взвеси, достаточно обеспечить изоэлектриче ское состояние одноrо лишь коллоидакоаrулянта. Это положе ние подтверждается экспериментальными данными Блэка с co трудниками [19]. В практике очистки воды в качестве коаrулянтов применя ются преимущественно соли аЛIОМИНИЯ и )келеза: сернокислый алюминий A1 2 (504) 3, хлорное железо FеСl з , железный купорос FeS04, сернокислое трехвалентное железо Fe2 (504) 3. Значение этих коаrулянтов заключается в том, что они спо.. собны образовывать rидрофобные коллоидные системы, KOTO рые при коаrуляции дают хлопья, сорбирующие и захватываю о щие при осаждении частицы природных заrрязнений ВОДЫо Определенное значение имеет также влияние поливалентных Ka тионов коаrулянтов в отношении снижения  потенциала OT рицательно заряженных частиц заrрязнений, блаrодаря чему понижается стабильность коллоидов, заrРЯЗНЯIОЩИХ воду. При введении в воду сернокислоrо аЛЮl\lИНИЯ происходит ero диссоциация: A1 2 (504)3 > 2 ,Д.lЗ+ + 3 SO. (IV. 1 ) Ионы алюминия вступают в обмен с катионаrvlИ, которые Ha ходятся в адсорбционном слое rлинистых частиц, заrрязняющих воду. При этом может произойти частичное снижение устойчи о вости коллоидной системы rлинистых частиц за счет обмена oд HO И двухвалентных катионов rлины на трехвалентные катионь[ АIЗ + и сжатия вследствие этоrо диффузноrо слоя [22]. Процесс ионноrо обмена частиц взвеси протекает быстро и заканчивается по исчерпании обl\lенной емкости частиц взвеси 111 
и установления равновесия ме)кду катионами в адсорбционном слое rлинистых частиц и в растворе. После этоrо идет rидролиз избытка добавленноrо к воде сернокислоrо алюминия с образо ванием промежуточных соединений  ионов АI (ОН) 2+ и Al (OH)t, заканчивающийся получением коллоида малораство римой rидроокиси алюминия: АIЗ+ . 3H20 Al (ОН )з + 3Н+. (IV.2) t Наряду с rидроокисью алюминия, в зависимости от условий rидролиза, MorYT образовываться коллоиды основных солей алюминия, дающих также l\lа.порастворимые соединения A13+ + SO + Н 2 О  Аl (ОН) S0 4 + н+; (IV.3) t 2 A13+ + SO + 4 Н 2 О  A1 2 (OH)4S04 + 4Н+. (IV. 4) t Ионы водорода, выделяющиеся при rидролизе сернокислоrо алюминия, задерживают дальнейший rидролиз. Одновременно снижение величины рН воды сдвиrает коллоидную систему rид- роокиси алюминия и основных ее солей от изоэлектрической точки и ухудшает условия коаrуляции. Поэтому необходимо, чтобы образующиеся при rидролизе ионы водорода удалялись из сферы реакции. Это осуществляется за счет реакции ионов Н+ с бикарбонатными ионами, обычно имеющимися в природ ных водах, т. е. за счет нейтрализации кислотности, получаю щейся в результате rидролиза, естественной щелочностью воды: н+ + НСО З  СО 2 + Н 2 О. (IV.5) Если щелочность воды недостаточна, то к воде добавляют из весть или соду. При добавлении к воде соды связывание ионов Н+ происходит по реакuии 2Н+ + CO > CO z + Н 2 О, (IV.6) а при введении извести  Н+ + OH  Н 2 О. (IV.7) Из приведенных реакций видно, что наиболее низкая вели чина рН будет, если нейтрализация получающейся в результате rидролиза кислотности производится за счет бикарбонатной ще лочности воды  при этом выделяется наибольшее количество уrлекислоты [на один ион водорода образуется одна молекула СО 2 , реакция (IV.5)]; вдвое меньшее количество свободноЙ yr- лекислоты образуется при нейтрализации кислотности содой, следовательно, величина рН получается выше и, наконец, наи более высокое значение рН получается при нейтрализации из- вестью (СО 2 не выделяется). Это следует учитывать при выбо ре peareHTa для подщелачивания воды при коаrу.ляции в целях получения оптимальноrо значения рН, обеспечивающеrо удале иие заrрязнений, в частности при очистке цветных вод. 112 
В отдельных случаях можно улучшить хлопьеобразование, а следовательно, и общий эффект очистки воды ее продувкой ВО3Д\7ХОМ в смесителе или в камере хлопьеобразования. При ЭТОJ\I происходит повышение значения рН воды вследствие yдa лени я части растворенной в воде уr"lекислоты, которой вода обо rащается при обработке коаrулянтом [реакция (IV.5)]. fIри обработке воды сернокислым алюминием, если величи на рН < 75. помимо rидроокиси алюминия в осадок выделяются 100  с::::.   с::::. :t:  . c>::::> ::::'::::,  ::::,    ! ::::, C\,) t::1  40  t  t Q,,= I ::::,с::::. I   2С:    I   1....) : 1..,(, 6.0 6,4 6,8 Z2 7,6 8,0 рН Воаы Рис, IV.5. Соединения аЛIОМИНИЯ в ocaд ках, бразующихся при различных зна- чениях рН воды  4О  Q(:) , ""d  v) ff. . с::> (\)  ЗО  .    с5 с:: .  20 I .; .  \ с) . (:::)   fO   с:5  с:::х::  I Q: 1::    з 4 R 9 5 б 7 р Н д0аы Рис. IV.6. Скорость коаrуляции коллоидных соединений алюми- ния в зависимости от величины рН воды и концентрации ионов So2 -1 основные соли алюминия состава, получающеrося по уравнени ям (IV.3) и (IV.4). Соотношение различных соединений аЛIОМИ ния в получающихся при различных значениях рН осадках, по даННЫJ\I о. и. Мартыновой [10, 11], представлено на рис. IV.5. Коллоидные частицы rидроокиси и основных солей алюми ния в нейтральной и слабокислой среде вследствие сорбции Ka тионов водорода и аЛЮlVIИНИЯ имеют положительные заряды. По ЭТОIУ процесс коаrуляции этих коллоидов улучшается при YBe личении концентрации в воде поливалентных анионов, в частности SO, которые для положительно заряженных кол лоидов являются противоионаIИ (рис. IV.6). Повышение KOH центрации в воде однова.,1ентных анионов, наПРИJ\1ер CI, в зна чительно l\Iеньшей степеНII стимулирует коаrуляцию. При высоких значениях рН коллоидные частицы rидроокиси аЛЮl\lIIНИЯ IIl\lеют ОТРIIцательные заряды за счет сорбции алю B745 113 
минатных ионов AI0 2 и в этом случае коаrуляция стимулирует ся катионами, лучше поливалентными. При значениях pH>88,5 образуются растворимые алюми наты (AI0 2 ). При величине рН<4,5 rидролиз сернокислоrо алюминия не идет, а введенный в БОДУ сернокислый алюминий остается в растворе. При низких значениях prI возможна пря мая реакция ионов алюминия с некоторыми орrаническими co единениями, в частности анионами rуминовых кислот, с образо ванием малорастворимых соединений, выпадающих в осадок.. Примерные значения величин рН, при которых протекает процесс коаrуляции после введения в воду сернокислоrо алюми ния, приведены в табл. IV.2. т а б л и ц а IV.2 Оптимальные значения р Н при обработке вод различноrо состава сернокислым алюминием Характеристика БОДЫ Оптимальные значения рН Осветление и обесцвечивание мяrких цветных вод со щелоч Ifостью до 1,5 мсэкв/л и цветностью более 50 срад . . . . Осветление и обесцвечивание вод средней жесткости (4 5 мсэквjл) со щелочностью 34 МсЭК8jл и цветностью до 40 срад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Осветление жестких (68 мсэквjл) малоцветных вод с по вышенным солесодержанием (8001000 Мсjл) и щелочностью более 5 мсэкв I л. . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6 7 , 2 6,57,5 Большое значение имеют условия растворимости rидрооки си алюминия и основных сульфатов алюминия. Если после OT стаивания и фильтрования с очистной станции в водопроводную сеть поступает Бода с содержанием алюминия, превышающим растворимость ero соединений, которые образуются при данных величинах рН, то это означает, что вода находится в состоянии lIересыщения соединеНИЯl'vlИ аЛЮl\1ИНИЯ и возникает опасность так называемой «от.пежки», т. е. выделения осадка соединений алюминия в трубах. Ларсон и Солло [23] отмечают опасность подобных отложе ний, достиrающих иноrда значительной толщины (до 10 мм) и заметно отражающихся на пропускной способности труб. Oco бенно о'пасно, если в водопроводной сети изменяются темпера турные условия пли величина рН в направлении уменьшения растворимости соединений аЛЮl\1ИНИЯ. Это вызывает дополни тельное выделение осадка. Несмотря на всю важность опреде ления условиЙ выделения осадка, содержащеrо алюминий, дaH ных по этому вопросу мало. 114 
Ларсон и Солло [23], анализируя имеющиеся литературные данные о растворимости rидроокиси алюминия, указывают для растворения по реакции Аl (ОН)з + Н 2 О  Аl (ОН)4 + н+ (IV.8) следующие значения отрицательных лоrарифмов произведений растворимости рП РАl(ОН)з Температура в ос . . 15 20 25 30 Произведение раствори мости РПРАl(ОН)з II 12,4 12,5 12,6 12,9 ..,, -.....  ." 2  "")  .....,   1: .15 ....... 1  7,8 ':;:'       1 2 7,6 I I I  j I  i .() 'i:: i I 7,Ч: .  o,5  ' I 7, 2; I p H= 7 i I . I I I О I I 5 10 15 20 Температура 8 о с 25 то 8  ::::, с\.)   Б  .Q' Е::""  Q; ::::,ц....  :::J 2. 4 CJQ)  Ц i- -....J..., ----> ::..  2 с:::) ........,  i- ...., Qj' u..... I I  ') 8 fO 3 {.; 6 D t4 '7:JdbI 7 q Рис. IV.8. Растворимость обраЗУIОЩИХСЯ при коаrуляции соединении алюминия и железа в зависимости от величины plI воды +---- Рис. IV.7. [рафик растворимости 30 Al (ОН) 3 в зависимости от темпе ратуры и веЛIIЧИIIЫ рН воды На рис. IV.7 приведен rрафик растворимости Аl(ОI1)з в за ВИСИl\10СТИ от температуры и величины рН воды, построенный по указанным константам. Из этоrо rрафика следует, что paCTBO римость Al (ОН) з уменьшается при повышении температуры II снижеНIIИ величины рН воды. Однако при величине рН <5 pac 'fБОрИl\ЛОСТЬ соединений аЛIОl\IИНИЯ быстро возрастает (рис. IV.8). Основные соли сульфата алюминия TaKi'Ke ОТЛIIчаlОТСЯ Ma u  u лои раСТВОРИl\IОСТЬЮ, олизкои к раСТВОРИl\10СТИ rIIДРООКИСИ аЛIО миния [9]. В качестве коаrулянта l\10)KHO применять так)ке аЛЮl\1инат натрия NaAI0 2 самостояте,,1ЬНО или COBl\leCTHO с сернокислым алюминием. Алюминат натрия в отличие от сернокислоrо алю 8- 115 
миния является щелочным peareHToM, поэтому для проведения коаrу.п:яции требуется нейтрализация ero щелочности, что может быть осуществлено совместным применением алюмината HaT рия и сернокислоrо алюминия: 6NaAI0 2 + А1 2 (SО4)З + 12Н208Аl(ОН)з + 3Na2S04. (I'i.9) у Самостоятельное использование аЛЮlV1ината натрия lVIO)Ke1 оказаться целесообразным в тех случаях, коrда нежелательно увеличивать концентрацию в воде сульфатов или хло ридов, содержание которых возрастает при ИСПОЛЬЗ0ва нии в качестве коаrУЛЯНТОЕ сернокислых или хлористых солей алюминия или желе за. Такое обстоятельство возникает, например, в том случае, если проводят Koa rуляцию для осветления или обесцвечивания воды, по ступающей далее на YCTa новку для ионитовоrо обес соливания. В этом случае для ней трализации щелочности алюмината натрия может быть применена уrлекислота: NaAI0 2 + С0 2 + 2H 2 0---+ Аl(ОН)з + NаНСО з . (IV.I0) t На ХОД коаrуляции ,при использовании всех видов коаrУ"lЯН тов сильное влияние окзывает температура воды. На рис. IV.9 показано влияние температуры на расход Koa rулянта в одном из экспериментов по очистке воды, содержав шей 300 мс/л rлинистой взвеси. Для получения одинаковоrо эф фекта при низкой температуре дозу коаrулянта необходимо бы ло увеличить почти вдвое. При уменьшении мутности воды влияние температуры сказывается в меньшей степени. В анало rичном опыте с водой, содержавшеЙ 25 мс/л rлинистой взвеси, необходимая доза коаrулянта при температуре 2°С была толь ко на 250/0 больше, чеl\I при температуре 20° С. ,} в отдельных случаях при обработке коаrулянтами l\1аЛОl\1УТ ных цветных вод для получения хорошо осаждаlОЩИХСЯ хлопьев целесообразно повысить мутность воды. ЭТО М0)КНО осуществить искусственны!\! за!\!утнением воды путеl\l добавления к неЙ cyc пензии rлины, дозу котороЙ подбирают экспеРИI\1ентально. АналоrичныЙ результат можно достпrнуть рециркуляциеЙ pa нее выпавшеrо осадка, т. е. перекачкоЙ осадка из отстойников lIЛИ из осветлите"lеЙ в поступаlОЩУЮ на очистку воду.  90  t::!  80 Q: с::::  с\,)  70 :t: t::!  60  1m 50 D 2 4 6 8 10 12 I ч /6 18 20 22 24 26 28 ЗО ТЕ?МПЕ'f)отtjf}О IJооы IЗОС Рис. IV.9. Влияние температуры на .., дозу коаrулянта при очистке воды от rлинистой взвеси 116 
в качестве коаrулянтов, как указано выше, ПРИl\lеняют также соли железа  сернокислое закисное железо FeS04 (техниче ский продукт состава FeS04. 7Н 2 О называется )келезный купо рос), хлорное железо FеСl з и сернокислую окись )келеза Fe2 (S04) 3. При растворении в воде сернокислое закисное желе зо диссоциирует с образованием катионов двухвалентноrо же- леза, которые участвуют в ИОННОI\1 обl\lене с катионаl\1И адсорб ционноrо слоя коллоидных частиц заrрязнений, а избыток cep нокислоrо железа rидролизуется: Fe 2 + + 2H20Fe(OH)2 + 2Н+. (IV.ll)  rидрат закиси железа коаrулирует только при величинах рН>9+ 9,5, в то время, как rидрат окиси железа  при более низких значениях рН. Поэтому стремятся обеспечить условия для окисления двухвалентноrо железа в трехвалентное. Однако с приемлемой для практики скоростью окисление двухвалентно- ro железа растворенным в воде кислородом происходит только при значениях pf-I> 7,5 +8. При недостаточной величине рН во- ды или при недостатке в воде раствореиноrо кислорода железо может оставаться в воде, выходящей из очистной станции. По этому для обеспечения хорошей коаrуляции при применении сернокислоrо закисноrо железа нужно обеспечить величину рН воды более 8 и окисление двухвалентноrо железа в TpeXBa лентное. Для создания указанной величины рН воды во всех случа ях очистки природных вод приходится воду подщелачивать, в то время как при применении сернокислоrо алюминия подщелачи- вание производят только в периоды недостаточной щелочности воды. Для окисления 1 мс закисноrо железа в окисное требуется 0,143 М2 pacTBopeHHoro в воде кислорода. При обычном содер- жании летом в воде OTKpbIToro водоема 89 .Мс/Л кислорода, учитывая необходимыЙ избыток, l'vIОЖНО окислить около 35 мс/л Fe 2 + , т. е. допустимая доза FeS04 (в расчете на безводный) со- ставляет около 100 Мс/Л. При недостатке в воде pacTBopeHHoro КИС,,10рода железо мо- жет быть окислено хлорированиеl\I, при ЭТОl\1 расход хлора pa вен 0,24 мс на 1 мс FeS04. Же"lезныЙ купорос и хлор l\IОЖНО вво- дить В воду отдельно. РеаКЦИIО образования rидрата окиси )Ke LТIеза в этом случае можно представить уравнением 2FeS04 + С1 2 + 3Ca(HC03)2 2Fе(ОН)з + 2CaS04 + CaC1 2 + 6С0 2 . (IV.12)  Также l\IОЖНО предварптеtilЬНО обработать раствор сернокис- лоrо железа ХЛОрОl\I, а затеI\l к воде добавлять так называеl\IЫЙ хлорированныЙ железный купорос, получаемыЙ по реакции 6FeS04 + 3CI22Fe2(S04)3 + 2FеСl з . (IV.13) 117 
.J Недостатком сернокислоrо закисноrо железа как коаrулянта является неоБХОДИiYlОСТЬ повышения рН воды подщелачиваниеlVl и обеспечения условий для ОКИС"lения двухва.пентноrо железа. Хлорное железо, сернокислое окисное железо и хлорирован ный железный купорос l\tl0ЖНО применять без подщелачивания воды, если значение рН после добавления коаrулянта не CTa новится ниже 55,5. Вопрос об устранении коррозионных свойств воды с таким НИЗКИ1\1 значением рН рассмотрен отдель но в rлаве XVIII. Условия получения малоrо остаточноrо содержания железа в воде после ее обработки солями железа видны на рис. IV.8. r Методика определения неоБХОДИ1\10Й дозы коаrулянта или fTaK называемоrо показателя коаrулируемости описана в [ОСТ 291945 [7]. Соrласно этой методике в несколько CTeK лянных цилиндров наливают исследуемую воду и добавляют различные количества раствора коаrулянта, а если требуется, то так)ке и peareHTa для подщелачивания воды (раствора изве сти или соды). Потом содеРЖИl\10е цилиндров интенсивно пере мешивают в течение 3040 сек, а затем медленно помешивают стеклянной палочкой еще в течение 15 мин. Медленное поме шивание способствует формированию хлопьев коаrулянта. Пос ле этоrо цилиндры оставляют в покое на 3060 мин и наблю Дают за образованием и осаждениеl\t1 хлопьев. Наименьшя доза коаrулянта (или коаrулянта и peareHTa для подщелачивания), при которой получаются хорошие хлопья через 15 мин и ДOCTa точно полное их осаждение за последующие 3060 мин, счи тается оптимальной. Некоторые авторы [20, 21] рекомендуют для определения оп тимальной дозы коаrулянта применять метод «коллоидноrо тит рования». Этот метод основан на том, что отрицательно заря женные коллоидные частицы заrрязнений стехиометрически титруются поло)кительно заРЯ)l{енным коллоидом метилrликоль хитозана СlЗН2606NJ с образованием rеля в изоэлектрической точке. Индикаторо!\! конца титрования служит толуидиновая си няя. В присутствии положительно заряженноrо коллоида pac твор окрашивается индикаТОрОl\l в синий цвет, отрицательно за ряженныЙ коллоид придает раствору пурпурный цвет. Для определения cY1\1MapHOro заряда отрицательно заряжен ныIx коллоидных заrрязнениЙ к пробе БОДЫ добавляют с избыт К 01\1 П 0,,1 о)к II Т е"l ь н о зар яж ен н ы Й кол л о и Д 1\1 е т и.п r л и к о ль х и т оз а н а и индикатор ТОЛУИДИНОВУI{) синюю. Раствор становится СИНИ1\1. Избыток положительно заРЯ)l{енноrо КО,,1,,10IIда оттитровывается до переХо,.l,а окраски в пурпурную paCTI30pOl\1 отрицательно за ря:rкенноrо I(О,,1,10ида ПОЛИВИНИ,,1СУlьфата !{алпя С 2 Н з О 4 SО з К. Для опреде"lеIIIIЯ ОПТИl\lальной дозы коаrУ"lЯIIта по результата1\1 <,КО"lJIоидноrо Т IIтроваНIIЯ» РСКОIеIIДУСТСЯ с,]едующая фор ЫУ,,1а [21]: . Д == К 1 Щ + 1(2 C1 /, 11  
rде д доза A1 2 (S04)3 в .Jtс/Л; щ щелочность воды в htсэкв/.л; c суммарный заряд частиц коллоида заrрязнениЙ в Аiсэкв/.л · 104; К 1 ==0,5+ 1 (для цветных вод, содержащих коллоидныIc rли нистые заrрязнения, Кl  1) ; K2 0,3+0,4 (для цветных вод K20,4, при содер)кании в воде rлинистых заrрязнениЙ K20,33); I n == 0,83 + 0,98. \ Необходимые дозы коаrУЛЯlIта возрастают при уве"lичении содержания в воде взвешенных веществ. Однако процесс Koary ЛЯЦИИ, как уже отмечалось, в сильнейшей степени зависит от характера взвеси, степени ее дисперсности, заряда и т. п. Поэто му предложить в настоящее вреl\IЯ какиелибо формулы для определения доз коаrулянтов для всех возмо)кных видов взве сей и веществ, вызывающих цветность БОДЫ, не представ ляется возможным. Метод экс периментальноrо определения доз коаrулянта является наи более достоверным. Примерный характер зави симости дозы сернокислоrо аЛЮl\IИНИЯ от концентрации rлинистой взвеси показан на рис. IV.1 О, однако на практике нередко получаются сущест венные отклонения от представ ленной зависимости. Напри мер, в опытах с водой реки Вахш [14], содержавшей 30005000 мс/л взвеси, из KO торой 3040 О/о имело rидр aB лическую крупность более 1,2 мм/сек, оказалась ДOCTa точной доза 3040 .Jtс/Л A1 2 (S04) 3. При ЭТОI\/I С увеличе нием количества взвеси (в основном за счет крупнодисперсной) неоБХОДИI\1ая доза коаrулянта не увеличивалась, а уменьшалась. При обработке цветных вод дозу сернокислоrо аЛIОМИНИЯ можно ориентировочно определять по формуле I 'П '.; р IIC. IV.1 о. 3 аПIIСИМОСТЬ ,LОЗ ы Е:оа  rулянта ОТ содержания в воде r.1ИНИСТОЙ взвеси д == 4  /Ц , (IV .14) rде Д доза коаrулянта в пересчете на АI 2 (S04)З в /rlсjл; Ц  цветность воды в 2рад. Если обработка коаrУЛЯНТОl\1 ПрОIIЗВОДИТСЯ для одновреrvIен Horo снижения мутности и цветности воды, то С,,1едует ПРИНИl\Iать 119 
большую дозу коаrулянта из требующихся для осветления и обесцвечивания воды. При использовании в качестве коаrулянтов солей железа до.. зы последних при очистке мутных вод можно принимать на 1 О....... 200/0 меньше, чеl'vI нокислоrо алюминия (в пересчете на без.. BOДHЫ продукты)., Выше указывалось, что при недостатке при.. роднои щелочности для проведения процесса коаrуляции, воду нужно подщелачивать. Доза щелочи для обеспечения коаrуля ции может быть определена по формуле .J М == еl ( щ + 1 \ 100 , (lV.15) \ е2 ) С rде М  доза peareHTa (техническоrо продукта) для подщела.. чивания воды в Jvl2/Л; Д  доза коаrулянта в пересчете на безводное активное Be щество в jt,12/Л; еl и e2 эквивалентныЙ вес активной части соответственно ре.. areHTa для подщелачивания и коаrулянта в М2/М2ЭК8 (табл. IV.3); щ оБЩ2Я щелочность обрабатываемой воды в М2ЭК8/Л; с  содер)кание активноrо вещества в peareHTe для под.. щелачивания воды в о/о; l резервная щелочность, которая должна оставаться после обработки IЗ0ДЫ коаrУЛЯНТОl\1 в М2ЭК8/Л. т а б л и ц а IV.3 ЭквивалеНТНblе веса активной части peareHTOB, ИСПОЛl?зуеМblХ при очистке воды коаrулированием 11 ЭквивалентныЙ вес 1I в M/ М-ЭК8 11 PeareHT для пдще- лачивания к oary л янт Эквивалентный вес в M/ М-ЭК8 СаО Nа2СОЗ NaOH А 1 2 (SО4)З FеСl з FeS04 Fе 2 (S04)З 57 54,1 76 66,7 28 53 40 \J Если при расчете по фОРl\tlуле (IV.15) доза М получается ве.. личиной отрицательной, то это означает, что естественная ще.. лочность воды достаточна и по соображениям сохранения резер.. ва щелочности подщелачивания воды не требуется. Тем не менее добавление HeKoToporo количества щелочноrо peareHTa в неко" торых случаях может оказаться полезным для создания опти.. мальной величины рН и обеспечения блаrоприятных условий коаrуляции. В друrих случаях для обеспечения оптимальной ве.. личины рН (наПРИl\1ер, при обесцвечивании воды) может ока.. заться целесообразным снизить ее величину путем добавления кислоты или увеличения дозы коаrулянта. Так, например, при обработке воды р. Зап. Двина наиболее rлубокое удаление ор.. 120 
rанических веществ коаrуляцией достиrалось при подкислении БОДЫ до рН == 5,8 + 6. Контактная коаrуляция. В Академии коммунальноrо хозяй- ства им. К. д. Памфилова д. М. Минцем, с. А. Шубертом и В. п. Криштулом С сотрудниками проведены обширные иссле дования и предложена новая конструкция очистноrо сооруже ния  контактный осветлитель, в котором очистка воды ocy ществляется с использованием процесса контактной коаrуляции. В основе процесса контактной коаrуляции лежит способность мелких частиц заrрязнений воды прилипать к поверхности более крупных частиц песка, через который производят фильтрование воды. По своей природе процесс прилипания мелких частиц к круп- ным тесно связан с коаrуляцией, т. е. потерей аrреrативной устой чивости коллоидной системы задерживаемых фильтром частиц. Для прилипания мелких частиц взвеси к крупным зернам фильтрующей среды нужно создать условия, при которых MO rYT проявиться вандерваальсовы силы притяжения. Для этоrо нужно обеспечить такие условия движения жидкости, при кото- рых мелкие частицы заrрязнений моrли бы сближаться с круп ными зернами заrрузки фильтра, преодолевая при этом силы отталкивания, обусловленные электростатическими зарядами частиц. Процесс контактной коаrуляции отличается от обычной Koa rуляции, происходящей в объеме жидкости, большей скоростью и полнотой задержания мелкой взвеси фильтрующей заrрузкой. Это объясняется весьма интенсивным прилипанием мелких ча стиц к крупным. Скорость этоrо процесса HaMHoro больше, чем скорость слипания друr с друrом мелких частиц блаrодаря TO МУ, что вероятность притяжения мелкой частицы крупным зер- ном фильтрующей среды значительно больше вероятности столк- новения между собой мелких частиц. Кроме Toro, мелкие части цы, имеющие электростатические заряды, MorYT значительно леrче прилипать к крупным, лишенным зарядов, чем друr к дру- ry. Может оказаться, что концентрация коаrулирующеrо Be щества, еще недостаточная для Toro, чтобы вызвать коаrуляцию . мелких частиц в объеме жидкости, обеспечивает прилипание мелких частиц к крупным. Наиболее эффективно контактная коаrуляция проявляется, если к воде добавить коаrулянт и cpa ЗУ )ке фильтровать воду через зернистую среду, например песок. Характер процесса осветления в этом случае обычно COOTBeTCT вует ХОДУ кривой, приведенной на рис. IV.ll [12]. Сначала по мере увеличения дозы коаrулянта мутность воды не изменяется, оставаясь постоянной, но несколько меньшей, чем в исходной воде (зона I). Затеl\1 по ДОСТИ)l{ении определенной дозы наступа ет «пороr коаrуляции» и мутность фильтрата резко снижается (зона 11). Последующее увеличение дозы коаrулянта уже l\1ало влияет на дальнейшее осветление фильтрата. 121 
Как правило, доза коаrулянта, соответствующая пороrу KOH тактной коаrуляции, бывает l\lеlIьше, чеl\l для коаrуляции той )ке взвеси в объеме )кидкости, но Tel'..1 не l\IeHee IIнтенсивность при  липания мелких частиц к зернаl\1 фильтрующей среды по.пучает ся HaMHoro больше, чем интенсивность слипания мелких частиц между собой, и это сказывается в повышении общеrо эффекта осветления воды. По данЕыI\II АКХ им. К. д. Памфилова, при фильтровании через песок полное осветление воды вследствие прплипания мелких Ч(1 стиц к зернам песка дo стиrается за 510 ceh, в то время как для взаИl\I Horo слипания частиц при коаrуляции в объеме требуется 2040 мин. При контактной коаrуля ции полнота очистки BO дЫ от взвеси получается большей, чем при обыч ной коаrуляции и отстаи вании. Процесс контактной коаrуляции наблюдается не только в контактныХ осветлителях системы АКХ, но также при ,так называемом прямоточном фильтровании, коrда во- ду с коаrулянтом без от- стаивания подают непосредственно на фильтры, а также в oc ветлителях со взвешенным осаДКОl\I, [де вода после смешениЯ с коаrулянтом проходит через слой, состоящий из крупных хлопь ев ранее сформировавшеrося осадка. В известной мере явление контактной коаrуляции наблюдает ся и при так называеМОl\l раздеЛЬНОl\/I коаrулировании. Этот про цесс осуществляется введение:.I всей предназначенной для об работки воды дозы коаrулянта в часть потока воды (чаще Bcero в ее половину), при этом в обработанноЙ воде образуются круп ные хлопья. Затем обработанную воду Сl\Iешивают с необрабо танной водой и Tel\1 самым создаются условия для прилипания l\lе.ТIКИХ частиц взвеси к сформироваВШIIl\lСЯ ХЛОПЬЯl\1. Процесс раздельноrо коаrулирования, так же как и друrие варианты KOH тактной коаrуляции, дает некоторую экономию коаrулянта. 45 ЦО 35  ЗО   25  .t) 20  1Б \:)  10 Е:  5 ::r CJ I -\ ЛтШ I l I ! I I '   , I I ;  I I  8 ....   "-  б  ---------+ I .t) Е: Ц. с.., с3 :х: Е 2 t i ...............  -+-  +- ......  .... I ' I /.f 8e lr7f.t ! ОС/77 0 I ' . I \' I I i M!lrnHocтb I : --.....  .......   I о 100 20 40 БО 80 l/oJa ноаZ!lлянmа 8 МZ/Л Рис. IV.ll. Характер заВИСIIl\lОСТIf эффеКТ(1 осветления и обесцвечиваНIIЯ воды от доз LI коаrу.1янта при контактной koaI'y.t-rЯЦИII IIII  HOl\Iepa ЗОН 2. ПРИМЕНЕНИЕ ФЛОКУЛЯНТОВ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА КОАrуляции Флокулянтаl\ПI называют высокомолекулярные вещества, KO торые ПРИl\1еняют в дополнение к основным коаrулянтаl\l  co 122 
лям алюминия и железа. В отдельных случаях флокулянты мо)кно использовать без коаrулянтов для коаrуляции коллоидов и суспензий, заrрязняющих природные воды. Флокулянты подразделяются по химическому составу на ми.. неральные (наибольшее распространение получила активиро ванная кремниевая кислота) и орrанические (альrИIIат натрия, щелочноЙ краХl\lал, карбоксиметилцеллюлоза, полиакрилат нат.. рия, полиакрилаыид и др.). Последний из названных флокулян" тов в настоящее время применяется на БОЛЬШОl'vI числе водо.. очистных станций. Активированную кремниевую кислоту приrотовляют из сили- ката натрия (жидкоrо стекла) на водоочистных станциях путем нейтрализации 70850/0 щелочности 12%Horo раствора жид- Koro стекла. Раствор жидкоrо стекла 1 О/о ной концентрации имеет щелоч- ную реакцию (рН == 11 + 12) и коллоидная кремниевая кислота s необходимая для интенсификации процесса очистки воды Koary- ляцией, в этих условиях не образуется. Но при нейтрализации, например серной кислотой, 70850/0 щелочности 12%Horo раствора жидкоrо стекла силикат нат.. рия переходит в метакремниевую кислоту: N а2SiОз + H 2 S0 4 --+ Н 2 SiО з + N a2S04. Метакремниевая кислота rидролизуется Н 2 SiО з + Н 2 О --+ Si (ОН) 4, после чеrо происходит конденсация кремниевой кислоты, заклю" чаIощаяся в постепенной ее деrидратации с образоваНИСI силок сановых связей: ОН он I I 2Si (ОН) 4 --+ НО  Si  О  Si  ОН + Н 2 О I I ОН он Процесс конденсации приводит к образованию колоидной креl\Iниевой кислоты. Коллоидные частицы активированной кремниевоЙ кислоты при добавлении к воде, обработанной коаrулянтаl'vIИ  солями . аЛIОl\IИНИЯ и железа, способствуют коаrуляции положительно за ряженных коллоидов rидрата окиси а"lIОl\IИНИЯ, OCHOBHbIX CY"lЬ .. фатов аЛIОl\fИIIИЯ, rидр ата окиси )ке"lеза. Применепие активированноЙ креl\Iнпевой КИС"lОТЫ це"lесооб разно в тех случаях, коrда в воде, обрабатывае!\10Й коаrулянта", l'vlИ, соержится недостаточное количество отрицатс.]ЬНО заря :,кенных ИОНОIЗ или ПО"lивалентных анионов для обеспечения ин тенсивной коаrуляции ПО,,10жительно заряженных коллоидов коаrу.пянтов. В частности, ПРИJ\lенеНIIе активированноЙ кремние 123 
вой кислоты оказывается полезным при очистке маломутных цветных вод. Исходным продуктом для получения активированной KpeM ниевоЙ кислоты слу)кит жидкое стекло (силикат натрия), при этом желательно использовать продукт с модулем (молекуляр ным отношением), близким к 3. Жидкое стекло при таком MO дуле содержит 2829 О/о Si0 2 и 8,89,4 О/о N а20. Удельный вес ero составляет около 1,5. Для активирования кремниевой кис лоты MorYT быть использованы различные реаrентыактиваторы. Химические реакции активирования кремниевой кислоты приве дены в табл. IV.4, в которой раствор жидкоrо стекла обозначен Na20 · п Si0 2 . т Н 2 О, а активированная кремниевая кислота обозначена п Si0 2 · Х Н 2 О [15]. Выбор peareHTa для активирова ния кремниевой кислоты определяется возможностями данной станции и экономическими соображениями. На станциях, rде применяются сеРНОКlСЛЫЙ аЛIОМИНИЙ в качестве коаrулянта и хлор для обеззараживания воды, может быть использован один из указанных peareHToB. При активировании хлором получается rипохлорит натрия, который используется в технолоrическом процессе очистки воды для ее обеззараживания. т а б л и ц а IV.4 Реакция получения активированной кремниевой кислоты Реаrентактиватор Химическая реакция Серная кислота Сернокислый алюминий Хлор у r лекислый rаз (топочные rазы) Сернокислый аммониЙ Двууrлекислая сода Кремнефтористый HaT рий Na20 . nSi0 2 . тН 2 О + H 2 S0 4 ---+-nSiО 2 · хН 2 О + +Na 2 S04 3(Na20. nSi0 2 . mН 2 О) + АI 2 (SО4)з---+-З(пSiО 2 . . хН 2 О) +А1 2 О з . 3Н 2 О+ЗNа 2 SО4 C1 2 + H20HOCl + HCl; N а 2 О . nSi0 2 · тН 2 О + НОС! + HCl---+-nSiо 2 . . xH 2 0+NaOCl+NaCl Na 2 0 . nSi0 2 . mH 2 0+C0 2 ---+-nSi02 · ХН20+Nа2СОЗ Na 2 0. nSi0 2 . тН 2 О+ (NH4)2S04---+-nSiО2. хН 2 О + + 2NH 4 0H+Na 2 S04 Na 2 0 . nSi0 2 · тН 2 О+2NаНСО з ---+-nSiО 2 . хН 2 О + + 2N а 2 СО з 2 (N а 2 О . nSi0 2 · mН 2 О) + Na 2 SiF 6 ---+-(2n+ 1) Si02 · . xH 2 0+6NaF Если хлорирование по каКИl\Iлибо причинам желательно про водить с аммонизацией, l\10ЖНО производить активирование кремниевой кислоты сеРНОКИСЛЫl\l аМl\10нием, в результате BO да будет обоrащаться ионаыи NHt. При активировании KpeM нефТОрИСТЫl\l натриеl\f получается раствор, который OДHOBpeMeH но используется для фторирования воды. После введения активатора в раствор жидкоrо стекла проис ходит «созревание» золя активированной кремниевой кислоты, 124 
,а после этоrо начинается коаrуляция раствора, частицы начи нают терять заряды и «активность» кремниевой кислоты посте пенно утрачивается. ПОЭТОl\1У активированную кремниевую кис лоту нужно использовать в течение нескольких часов после ее «созревания». Для продления срока rодности активированной кремниевой кислоты рекомендуется разбавлять ее водой дО KOH центрации 0,5 о/о (по Si0 2 ). I На рис. IV.12 представлена ! зависимость продолжительно- ! 4 l ! :r  <::::   :::::::   t:::' :::r Q. "   E: Q; с:::, C":l.C::::   2  :с <:ц  .... Е: i t...JQ; CJC::t "t:  .Q. C) r:::  ..... ::::1  с::: <::::  <:::: & 3 5 1, б 1.7 1, R [9 110НЦ(JнтраUUQ St 02 а pacт80/JP жuаКО20 стеНf10 fj % Рис. IV.12. Зависимость продолжи тельности созревания активированной кремниевой кислоты от концентрации Si0 2 20  1000     J5g %   100 t...J  Q. J::J        с .....   1D Е: :z:  6 С:::: cs C) '"t::) ::::::: E:: с:::-  с:::, 5 I I t 7 8 9 оН нрuтООl1uзо6анносо 2 %HO,o ростбо[JO NO,St ОЗ 10 Рис. IV.l3. Зависимость продолжи. тельности созревания активированной кремниевой кислоты от величины рН частично нейтрализованноrо 20/0 Horo раствора жидкоrо стекла сти созревания активированной кремниевой кислоты от ее кон- uентрации (в пересчете на Si0 2 ). [рафик составлен для 1 ,52 о/о- Hыx растворов жидкоrо стекла, 82 О/о щелочности которых ней трализовано серной кислотой [13]. Скорость созревания активированной кремниевой кислоты можно реrулировать степенью нейтрализации щелочности рас- твора (величиной рН этоrо раствора после нейтрализации) и выбором нейтрализующеrо areHTa. На рис. IV.13 представлен rрафик зависимости продолжи тельности созревания активированной кремниевой кислоты от величины рН для 2 0 / 0 -Horo раствора жидкоrо стекла после ча стичной нейтрализации ero щелочности. [рафик показывает, что продолжительность созревания резко возрастает при значениях рН раствора выше 8 и ниже 6. Реrулирование величины рН рас- твора жидкоrо стекла достиrается подбором дозы активатора. Часть щелочности раствора жидкоrо стекла, которую нужно нейтрализовать разными активаторами, может быть приближен но определена по rрафику, приведенному на рис. IV.14. 125 
Дозы активированноЙ кремниевоЙ кислоты для обработки воды подбирают пробноЙ коаrуляциеЙ в лаборатории водоочист ной станции. РекоыеНДУIОТСЯ СtJ1едуюшис ДОЗЫ активированноЙ креl\fние вой кислоты (по Si0 2 ): а) при введении перед отстоЙниками или освет.пите.лЯ1\1И. цветности воды до 100 2рад, содержании взвешенных веществ до 15 М2jл и температуре BO дЫ более 50C23 М2jл; б) при введении в коаrули рованную и oTcToeHHYIO воду перед фильтрами  0,05  0,5 М2jл; в) при введении перед KOH тактными осветлителями или фильтрами, работающими без предварительноrо отстаива.. ния,  13 М2/Л. Техника приrотовления и дозирования активированной кремниевой кислоты описана в rлаве 11. Как указано выше, в прак тику очистки воды в последнее время все шире внедряются высокомолекулярные орrани ческие флокулянты. Они пред ставляют собой растворимые в воде линеЙные полимеры, в которых большое число rрупп связано валентными связями.. Флокулянты с различноЙ химической природой MorYT обра зовывать как )кесткие цепочки (крахмал, производные цеЛJ1ЮЛО зы), так и rибкие, способные образовывать клубки (полиакрил амид) . Высокомолекулярные флокулянты в большинстве случаев предстаВЛЯIОТ собоЙ ПО:lиэлектролиты, диссоциирующие в воде на ионы (анионные, катионные и амфотерные полиэлектроли ты), некоторые )ке флокулянты не диссоциируют в водных pac т в о р ах, о ст а в а я с ь в 1\1 ол е ку л я р н о lVl С О сто я н и и ( н е п о II О r е II н ы е флокулянты) . Флокулянты Clнионноrо типа при диссоциации дают СtJl0Ж ныЙ ПОtJ1IIмерныЙ орrаническиЙ анион и простоЙ катион, а фло. кулянты каТИОIIIIоrо типа  сложныЙ орrаническиЙ катион и простоЙ анион. Ф,,10КУЛЯНТЫ амфотерноrо типа имеют в цепочке растворимоrо Бысокоыолеку.пярноrо веИ1.ества основные и кис. 1I10тные rруппы. ПОЭТОl\1У диссоциация и за ряд ВЫСОКОl\Iолекуляр Horo иона зависит от рН раствора. {l T  т I ! I  :  10 .. I  9 <::::о  t::  8 с.::..   t  , б I I I j ' ! ' \ : i i · . .  '. r .  I I I I I I l' I I J :    !  1 1 '  r !. i ! i : , : 5 ч 20 чО 60 80 нейтрализация l1J.f!/10 ч t'ОcrТ7u 2 %H{)cO (пп 510?) fJDrfТI800a ND?SiО э д % !ОО Рис. IV.14. Зависимость величины pI1 20/0Horo раствора жидкоrо стеК.1С1 от степени нейтрализаЦИi-I ero щелочности 126 
Наибольшее практическое применение в последнее время по лучил полиакриламид (ПАА). Он представляет собой сополи мер амида и солей акриловой кислоты [16]: CH2CH CH2 CH I I СО СО I I ОМе п NH 2 1\10лекулярный вес ПОЛИl\lера (5,2  5,6) 106. l\ыидные rруппы входят в состав 8590 О/о звеньев. т Рис. IV.15. Сорбция Флокулянтом частиц заrрязнений а  вытянутая полимерная молекула флокулянта; 6  свернутая молекула флокулянта; черные кружки  адсорбирующие rруппы флокулянта; заштри хованы частицы взвешенных веществ При диссоциации в водном растворе в цепочке полимера. MO тут образовываться отрицательно заряженные rруппы R coo  в результате диссоциации входящих в полимер солей акриловой кислоты  сильных электролитов. Положительно заряженные rруппы получаются в результате rидратации ами дов с образованием амидония RNHt. В воде, содержащей коллоидные заrрязнения, их частицы (rлина, ил и др.) сорбируются молекулами полиакриламида, при этом частицы заrрязнений оказываются связанными цепоч ками ПОЛИl\1ера (рис. IV.15). Это приводит К образованию круп ных быстро осаждающихся хлопьев. Адсорбция флокулянтом частиц заrрязнений ВОЗМО)l{на при условии, коrда электростатическое отталкивание частиц не l\le шает молекулам ПАА и взвешенным частицам сблизиться Ha столько, чтобы начали действовать силы молекулярноrо притя жения. Для этоrо. требуется добавлением коаrулянта (СОЛЯl\1И алюминия или железа) снизить  потенциал частиц взвеси, Т. е. осуществить предварительно коаrуляцию взвеси. Только в слу чае заrрязнения воды rрубыми суспензиями и при большой KOH центрации аrреrативно неустойчивой взвеси ПАА может быть применен самостоятельно, без коаrулянта. При добавлении Koa rулянта в образовании быстро осаждающихся аrломератов 127 
участвуют не только молекулы ПАЛ и взвеси, но и коаrулирую щие частицы коаrулянта, что в еще большей степени способст вует укрупнению хлопьев. Для каждоrо сочетания дисперсных систем в воде имеется своя оптимальная доза ПАА, которая наи лучшим образом обеспечивает получение прочных быстро осаж дающихся хлопьев. Полиакриламид не обладает явно выраженной способностью сорбировать коллоидные частицы rYMycoBbIX соединении, поэто му ero применение не позволяет снизить дозу коаrулянта. необ ходимую для обесцвечивания воды. Однако в некоторых случаях добавление ПАА и при очистке цветных вод оказывается по лезным, оно позволяет получать более тяжелые и быстрые осаж дающиеся хлопья. Механизм адсорбции полиакриламидом алю мосиликатов и rидроокисей металлов обусловлен не только си лами молекулярноrо притяжения, но также более прочной водородной связью ые)кду водородом амидных rрупп полимера и кислородом алюмосиликатов и rидроокисей металлов [24). Этим объясняетqq прочность образующихся хлопьев. Это об стоятельство имеет большое значение при сепарации взвеси в осветлителях со слоем взвешенноrо осадка, в контактных OCBeT лителях и фильтрах. Технолоrия применения ПАА дЛЯ очистки воды в СССР раз работана и внедрена на мноrих водоочистных станциях AKaдe мией коммунальноrо хозяйства им. К. д. llамфилова (д. М. Минцом, ю. и. Вейцером, В. Н. Криштулом. 111. Н. Па скуцкой, с. А. Шубертом и др.). (" Соrласно рекомендациям АКХ [16] ПАА следует дозировать в воду в виде раствора концентрацией не выше 0,1 О/о. Как пра вило, ПАА вводится в воду после коаrулянта, спустя такой про межуток времени, в течение KOToporo заканчивается rидролиз коаrулянта, образуются первичные частицы rидроокиси и про- исходит сорбция коаrулянтом rYMycoBbIX соединений. Для Ma ломутных цветных вод этот промежуток составляет 2 jИИН с повышением мутности он уменьшается до 12 мин. При очистке BbICOKOIVlYTHbIX вод, соrласно экспериментаЛЬНЫIvf данным ВНИИ водrЕО, может оказаться целесообраЗНЫl\1 BBe дение ПАА за 11,5 мин до добавления коаrулянта, при этом остаточное содержание взвеси в воде получается меньше, чем при обратном порядке введения peareHToB. Академией КОl\1мунальноrо хозяйства им. К. д. Паl\Iфилова проводятся испытания ряда новых флокулянтов, в том числе и катионноrо флокулянта BA2 [4, 5]. Этот флокулянт синтезиро ван кафедрой технолоrии высокомолекулярных соединений Moc KOBcKoro химикотехно.тrоrическоrо института Иl\f. Д. И. LVlенде леева. Катионный флокулянт BA2 представляет собой соль четвер- ичноrо аммониевоrо основания  высокомолекулярный BOДO растворимый полиэлектролит, обладающий положительно за 128 
ряжеННЫ1\l 1\Iакроионом, поэтому он способен вызывать флокуля цию отрицательно заряженных коллоидов. Поскольку в большинстве случаев rлинистые взвеси и кол лоиды rYMycoBbIX веществ в природных водах имеют отрица тельные заряды, катионные флокулянты способны флокулиро вать Э1'и заrрязнения без минеральных коаrулянтов. МехаНИЗ11 действия катионноrо флокулянта предположи тельно заключается во взаимодействии между кислотными rруппаIИ r"lИНИСТЫХ частиц или rYMycoBbIX веществ с OCH6BHЫ 1\IИ rруппа:\IИ флокулянта. При ЭТОl\1 образуются малодиссоции рованные СО.]и [5]. .... Фt110КУЛЯНТ BA2 весьма эффективен для очистки мутных вод. . Необходимые ero дозы обычно не превышают 2 М2/Л, при этом с увеличениеl\I мутности доза BA2 несколько понижается и MO жет дойти до 0,5 М2/Л. Избыток флокулянта BA2 по сравнению с оптимальной дозой ухудшает очистку воды от взвеси. При взаимодействии флокулянта BA2 с rумусовыми вещест ваlVIИ образуются мелкодисперсные хлопья, для отделения KOTO рых требуется фильтрование через песок, антрацит и т. п. Доза BA2 дЛЯ снижения цветности зависит от вида соединений, обу словливающих цветность воды, и возрастает в ряду соединений: rуминовые кислоты  коллоидные фульвокислоты  истинно растворенные фульвокислоты. Для снижения цветности воды нужны значительные дозы Ka тионноrо флокулянта BA2, поэтому пока еще нельзя считать целесообразным ero применение для обесцвечивания БОДЫ. Ис пользовать катионный флокулянт BA2 дЛЯ очистки питьевой воды можно только после получения разрешения opraHoB [ocy дарствеНlIоrо санитарноrо надзора. Исследования, выполненные ВНИИ водrЕО по очистке высокомутной воды р. Вахш (3 5 2/Л взвеси), показали, что при дозе этоrо флокулянта 0,8 1 М2/Л, без применения минеральноrо коаrулянта, происходило интенсивное хлопьеобразование и хорошее осветление воды. Для получения TaKoro же эффекта требовалось 2030 М2/Л AI 2 (S04) 3 И 0,5 М2/Л ПАА. в литературе встречаются указания об улучшении процесса коаrуляции при предварительном пропуске воды через маrнит ное поле [17, 18]. Вопрос этот нуждается в дополнительной про верке. 3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ КОАrУЛИРОВАНИЕ Ионы а.1IОl\1ИНИЯ и железа, необходимые для коаrулирования с()держаЩIIХСЯ в воде частиц коллоидных заrрязнений, 1\10rYT быть получены электрохимическим анодным растворением Me таллическоrо алюминия и железа. Для этоrо воду нужно про IIУСТИТЬ через Э"lеКТРО"lизер с анода :\1 И из 3"lЮI\IИНИЯ или )Ke ,,1еза. Питание электролизеров обычно осуществляется от источ нпков постоянноrо тока. 9745 129 
Металл пластин анодов, подключенных к поло)кительному полюсу источника тока, будет при этом ионизироваться и пере ходить в раствор в виде ионов. Если в электролизере использу ются железные аноды, то в воду переходят ионы двухва.пентно ro железа. Они способствуют уменьшению отрицательных заря ДОВ коллоидных частиц взвеси и тем самым создают условия для их коаrуляции. Перешедшее в раствор двухвалентное )келе 30 с растворенным в воде кислородом или хлором, еС1И воду предварительно хлорировали, окисляется и образует rидрат оки си железа. В известной мере окислению двухвалентноrо железа может способствовать происходящий на аноде разряд содержа щихся в воде хлорионов, в результате KOToporo получается атс марный хлор. Алюминий при ero анодном растворении переходит в воду в виде трехвалентных ионов алюминия, поэтому при использо вании алюминиевых анодов предварительноrо хлорирования не требуется, за ИСК.J;fючением тех случаев, коrда оно необходимо для разрушения з'ащитных коллоидов (например, rYl\IaTOB), за трудняющих процесс коаrуляции, или для обеззараживания воды. Для электролитическоrо растворения 1 2ЭК8 металла (27,9 2 железа или 9 2 алюминия) расход электроэнерrии составляет 26,8 а · ч. Анодное растворение металла для коаrулирования целесо бразно производить с небольшой платностью тока. При pac стоянии 1ежду электродами 1020 мм и общем солесодержа нии воды около 200 мz/л для анодноrо растворения железа рекомендуется напряжение около 3 в, а для растворения алюми ния  около 4 В. При этом теоретический расход электроэнерrии для paCTBO рения 1 2 железа составляет 26,8 · 3 : 27,9 == 2,9 ВТ. Ч, а для pac творения 1 2 алюминия  12 ВТ. ч. Фактически расход электро энерrии будет больше изза потерь энерrии на наrревание воды, преодоление сопротивления окисной пленки, образующейся на поверхности растворяемых пластин металла, и т. п. Расход электроэнерrии на анодное растворение металла возрастает с увеличением расстояния между электродами, увеличением плот ности тока и при уменьшении скорости движения воды l\Iежду электродаl\IИ. Для экономноrо расходования электроэнерrии реКО:\lендуют ся: плотность тока не более 10 а/м2, расстояние l\1е)кду п.пасти на1\1И (электродами) не более 20 JHAt, скорость дви)кения воды между электродаl\1И не l'ленее 0,5 м/сек (что может потребовать рециркуляции воды), периодическая переполюсовка Эсlектродов или их вращение. При расчете установок для очистки воды с эеКТролитиче СКИl\l растворение1 l\lеталлов следует Иl\lеть в виду, что paCTBO рение в Боде 1 2 l\lета.плическоrо алюминия эквиваlеIIТНО BBeдe 130 
нию В воду 6,35 с А1 2 (SО4)З, а растворение 1 с металлическоrо железа  обработке воды 1,93 с хлорноrо железа. Коаrулирование коллоидных заrрязнений воды достиrается ПРОПУСКОl\1 всей или части воды, поступающей на водоочистную станцию, через электролизеры. Последние представляют собой прямоуrО"lьные в плане резервуары, в которых находятся Bep тикально установленные или вращающиеся листы алюминия либо железа (рис. IV.16). + ll J :.   + п t!.. лан  А 3 / I т  О / "/.I О Vh..""'iI  О VЛ " о   /2 о  m. 1 .......  , о V h.. '\1 О  О VM о  о  Рис. IV.16. Электролизер для анодноrо растворения алюминия или железа при электрохимическом коаrулировании 1  ПОСТУП.lеI-ше воды; 2  выход воды; 3  пластины алюминия или жеvlеза Для предотвращения соприкосновения смежных листов Me , талла и ооразования в результате этоrо замыкания между .пи CTal\III по краЯl\1 устанавливают прокладки из диэлектрика (Ha ПрИl\lер, резины, текстолита и др.). Воду подводят в электролизеры сбоку И"lИ снизу таким об раЗОl\I, чтобы она протекала :\lеп(ДУ листами металла, а отводят с помощью сборных лотков, расположенных в верхней части электро.-1IIзера. На рис. IV.17 показан rрафик заВИСИl\10СТИ расхода электро э/нерrIIII на растворение 1 1\"2 )КС\lеза от р аССТОЯНIIЯ :'vlежду пл a 9-:; 131 
f I I , !   ;t 1 I '1s   t  10 jJ  :   i '.. ! I 2 I !    .      ! I  CIC)   :::J 20 :::J с\) , :t:: <') с)   15   Е:     :::;) <\)  :t::  <::»     <::» )( '-J t:J  о 10 20 ЗА Расстояние нежа" пластинами 6 мм Рис. IV.17. Расход электроэнерrии на .анодное растворение 1 ка железа в зависимости от расстояния между пластинами (электродами) зо 25 ":у' 5  8 /2 16 20 24 28 З? ПI10тtlОС'n7Ь тока О а/м'] Рис. IV.18. Расход Э.1ектроэнерrии для анодноrо растворения ) ка алюминия и железа при различных плотностях тока 1  Д.1Я а.lюминиевых пластин; 2  для же :тезных пластин .t32 1 1 стинами (Э,,1ектродами). в практических условиях дo стиrнуть расстояния ме)кду листаl\IИ металла ыенее 1 o 15 мм не удается изза воз l\10ЖНОСТИ их соприкоснове ния и закупорки l\Iе)клисто Boro пространства п.паваю щими в воде заrрязне ни я l\tl и. На рис. IV.18 показан расход электроэнерrии на перевод в раствор 1 К2 алю миния или железа при раз личных плотностях тока. Относительно высокая СТОИl\10СТЬ метаЛЛIIческоrо железа и алюминия в виде листов позволяет при менять электролитическое paCTBO рение железа и аЛIОl'/IИНИЯ для обработки воды только на станциях небольшоЙ про изводительности либо в тех случаях, коrда необходио избежать обоrащения воды сульфатами или хлоридами, что наблюдается при обра ботке воды СОЛЯl\IИ )келеза и алюминия. При попытках использо вания отходов l\Iеталлов (стружек или лома) BCTpe тились трудности KOHCTPYK тивноrо порядка. Если, Ha пример, стружки или лом заrружать в корзины, по rруженные в воду, то изза неопределенноЙ формы электродов не удается BЫ держать малое расстояние l\lежду ними. При уве.пиче нии же расстояния l\lежду эектродами возрастает требуеl\Iое напря)кеНIIе И, С"lедовате.1ЬНО, уве.]ичива ется расход эектроэнер rIIII. 
ЛИТЕРАТУРА 1. В е й Ц ерЮ. И. КоаrУ,,1ЯНТЫ и вещества, спосоБСТВУЮЩIIе Koar) .I5НIИИ. «Журнал Всесоюзноrо ХJIмическоrо обlцества ИМ. д. И. Менде.1еева». [. У, :N2 6, 1960. 2. В е й Ц ерЮ. И. Опыт применения ПО.1иаКРIl,,13:\llIда на ВО,J,опrОВО,J,а х СССР. «Водоснаб)кение и санитарная техника», 1963, ,A'Q 6. 3. В е й Ц ерЮ. И., К о л о б о в а З. А., С т е р и н а Р. .У\. Л'\ехаНIIЗ;Ч ф.l0 КУ"lирующеrо деЙСТВIiЯ техническоrо ПО,1I1аКРII.1аJ\III,J,а, В сб.: «Научныс труды АКХ РСФСР», т. XXII, 1963. 4. В е й ц ерЮ. И., С т е р и н а Р. М. Катионные ф.1оку.1ЯIlТЫ Д.1Я ОЧI[СТКII питьевой воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1965, N2 9. 5. В е й ц ерЮ. И., С т е р II Н а Р. М. Исс.1едование каТIIОННЫХ ф.10КУ .1ЯНТОВ. В сб,: «Качество подrОТОВКII питьсвой воды». ИЗ,J,. N\OCK. .IJJIТП ИМ. Ф. Э. Дзер}кинскоrо, 1967, N2 1. 6. В е й ц ерЮ. И., П а с к у Ц к а я Jl, Н., Ч е р н о в а З. В. Полиакрил- a;\IIIJ. в обработке питьевой воды. В сб.: «Научные ТРУДЫ А.КХ РСФСР», вып. 53, N2 6, 1968. 7. [ОСТ 291945 «Вода источников хозяйствеIlНОПIl rьевоrо водоснабже. ния. lV\етоды теХНОЛОrI1ческоrо анализа воды». 8. Д е р я r и н Б. В. Теория rетерокоаrу.'1ЯЦИll, взаимодеЙСТВIIЯ 11 С.1I1пания раЗНОрОДlIЫХ чаСТIIIl в растнорах Э.1ектро.'1ИТОВ. «КО.l.ilОИДНЫЙ журнал», т. XII, .!\i 6, 1954. 9. К а р l' 11 11 В. А., Шиш к и а ш в и .а 11 Н. Е., Б а u а к а Д з е А. д. По vlучение И исследование основных солей а.1ЮМИНИЯ. «Журнал физическоЙ хи. :\lI:И», т. XXI, вып, 3, 1947. 10. М а рты н о в а О. И. КоаI'УЛЯЦИЯ при водоподrотовке. rосэнерrо- издат, 1951. 11. М а рты н о в а О. И. Некоторые закономерности уда"lения орrаниче. ских примесей природных вод путем коаrУЛЯЦllИ. В сб.: «Вопросы проектиро. вания и эксплуатации водоподrотовите"lЫIЫХ установок». rосэнеРI'оиздат, 1955. 12. 1\'1 и II ц Д. М. Теоретические основы теХНО.l0rии ОЧIIСТКИ воды. [oc стройиздат, 1964. 13. Пер в о в [. [. Опыты по осветлению и обесцвечиваНИIО воды в освет- .lите.1ЯХ с применением активированной кремнекис.поты и полиакриламида. В сб.: «На\'чные сообщения». Изд. ВНИИ водrЕО, 1960. 14. П е т р о в 2 Л. [. Результаты экспериментальных исследований по освеТ.1ению воды с БОЛЫllИМ содержанием взвешенных веществ. Труды ВНИИ водrЕО, вып. 16, 1967. 15. Р о м а н о в [. А., В о л ь Ф и. В. Применение активированной кремне. кислоты для очистки воды на осветлителе со взвешенным Фи.1ЬТРОМ. «Водо. снабжение и санитарная техника», 1959, N22. 16. Технические указания на применеiIIJе ПО.llIакрилаl\Iида П.\А дЛЯ очист. кн питьевых вод па [ОРОДСКIIХ водопроводах. Изд. АКХ РСФСР, 1966. 17. Шах о в А, И., М узы ч е II к о А. Н., Д у ш к и н С. Н. О маrНlIТНОЙ обработке воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1963, N2 1. 18. Шах о в А. И., Ш и р я е в а А. В., Д У ш к и н С. Н. J:lсс.1едование В"lИЯНIIЯ MarHlITHoro ПО.1Я на проIlессы коаrУ,lЯЦИII r!римесей в воде. «I'Iзвестия вузов. Строит. и архит.», 2 1112, 1965. 19. В 1 а с k А. Р., 11 а n n а h 5. А. Electrophoretic studies of turbididy re Пlоvаl Ьу coagulation \yith aluminu111 sulfate. JA W\VA, 1961, 53, .N2 4. 20. К а \v а 111 u r а 5., Т а n а k а J. Д.ррlуiпg col1oid titration techniques to coagulant dosage control. \"'ater (111(i 5e\vage Works, 1966, 113, NQ 9. 21. К а \\; а П1 u r а 5., Н а n 11 а J., 5 h u m а t е К. Application of colloid titration techniques to floclllation control, JA \VW А, 1967, 59, 2 8. 22. L а n g е 1 i е r \\'. F., L u d \v i g 11. F. .\\есhапiSПl of flocculation in the сl0rifiсаtiоп of turbid \\iaters, JA \\7\\Т..\, 19-!9, -!1, .N'Q 2. 2З. L а r s о 11 Т. Е., 5 о 1 1 о F-. \\Т. Loss in \yater 11laill calTying capaciiy. JA \\Т, \\'А 1967, \"2 12, 24. 1\1. i с h а е 1 s. Ind. and Engng Chenl., 1954, 46, 1485: 1955, 47, 1801. :.25. R i с h L. G. C i l1it proccsses of sa11ital'y епgil1ееriпg. \\"iley, 1963. 
rЛАВА \' ОТСТОйНИКИ 1. ОСАЖДЕНИЕ ВЗВЕСИ В ОТСТОйНИКАХ Отстойниками называют сооружения для выделения из воды основной массы взвеси rравитационным осаждением частиц, Иl\1е ющих плотность, большую, чем плотность воды. В неПОДВИЖI11Й воде под действием силы тяжести частицы взвеси осаждаются вертикально вниз. Скорость движения взвеси зависит от размеров и формы ее частиц, их плотности и коэффи циента сопротивления воды движению частицы. Скорость v свободноrо падения в воде шарообразной части цы диаметром d под действием силы тяжести равна: 4 Рч  Рж d v==g , 3 С ш (V. 1 ) [де g  ускорение силы тяжести; Рч и PzК  плотность соответственно частицы и воды; с ш  коэффициент сопротивления, зависящий от чи сла Рейнольдса падающей шарообразной ча (R vdрж ) стицы е == f.A. ; fl  коэффициент динамической вязкости жид кости. Коэффициент сопротивления С ш является функцией числа Re, При значениях Re<2 (малые частицы, малая скорость осаж дения) 1I ур авнение (У.l) C  ш  Re ПРИНИl\1зет вид фОр:\IУЛЫ Стокса: v == . Рч  Рж gd'l.. 18 (V.2) (V.3) lt I При значеНИ>1Х 2<Re<500 С ш == 18,5 ReO,l) (V.4) 134 
При значениях Re>500 силы вязкости уже не иrрают сущест венной роли в формировании величины коэффициента сопротив ления. Он становится независимым от ЧИС.ТIа Re и раВНЫ:\I 0,4. В этой области уравнение (У.1) ПрИНИ:\lает вид: v == 3,3g (рч  рж) d. (У.5 ) I1a рис. У.l представлена заВИСИ;vIОСТЬ скорости осаж... деНIIЯ в воде при темпера туре 100 С шарообразных частиц различной плотности от их диаметра. Скорость осаждения в воде нешарообразных ча стиц будет меньшей, чем ша рообразны. Влияние фор мы частицы на величину KO эффициента сопротивления :\Iожет быть учтено BBeдe нием коэффициента формы С пr == КфС ч , (У.6 ) 100 S t  :::s   Q(:)  10 ':::$ ::::,   ::>-          1ЦD1 аl O Диаметр частиц бзВесu 8 мм  10 Рис. V.1. rрафик З313ИСИМОСТII CKOpO сти осаждения 13 воде шарообразных частиц различной плотности от их диаметр а rде СЧ коэффициент сопротивления при осаждении нешаро образной частицы; Кф коэффициент формы, равный для oKaTaHHoro песка 0,850,87, для остроуrольноrо песка 0,67O,75, дЛЯ дробленоо антрацита O,580,7. Взвешенные вещества природных вод обычно состоят из ча стиц неодинаковоrо размера, формы и плотности. Скорость осаждения такой полидисперсной взвеси характеризуется обычно кривой ее осаждения или показателем осаждаемости взвеси. Данные для построения кривой осаждаеl\IОС И взвеси оп реде tllЯЮТСЯ с ПОl\10ЩЬЮ записывающеrо сеДИ:Уlентометра и ли торзи онных весов. Для 3Toro исследуемую воду, содеРЖ3ЩУIО взвесь, по щают в стеклянный llИЛИНД Р, уста{авлеl\IЫЙ под KOpO мыс.пq седиментометра или торзионных весов. Затеl\I в цилиндр на опреДЛНIО r,,убину от ?веХIIОСТИ воды ОПУСК3IОТ чашеч ку, 11'О'двешепную к коромыслу ве'ё6в или сеДИl\IеНТолlетра на TOH ких нитях, И включают сеКУНДО:\Iер. Через опредеtlеННLlе ПрО:\l жутки вре:\lени (первое вреl\1Я ка)кдыIe 35 .мин, а зате:\I Еа,кдые 1530 JИUН) записывают показаНIIЯ весов. ПОС"lе Toro K(1I oca,K дение взвеси практически прекратится и приращеIIие веса ocaд ка в чашечке за 15 htUH будет I\lеньше одноrо деtlеНIIЯ на шка"lе весов, чашечку осторожно IIзв"ттекаIОТ из ЦИЛIIндра. осадок И1 нее переносят в заранее взвешенныЙ бюкс, BbIcYUIIIBaIoT в cy ш IILllJIIO:\I шкафу дО ПОСТОЯНIIОI'О все d п взвеШIII3 а 10Т [11]. 135 
Пусть rлубина поrружения чашечки ПОД уровень ВОДl)! в ци линдре БЫ"lа Н Mht, ее диаметр d .4С,Н, содержание взвеси в исход ной воде М исх мс/л, время осаждения до извлечения чашеЧК 1 1 т мин и вес осадка в чашечке Р Т A-tc; отсчеты на весах: в начале опыта РО, через 5 мин Р 5 , через 10 JvlИН РI0, через 15 .4lИН Р 15 И че рез Т ЛlИН Р т . Вес взвеси в объеме воды над чашечко,й будет: МпсхНх хО,785 d2p, а за Т мин выпало взвеси в О/О от общеrо ее co деР)l{ания в воде р т  РО М Т == 100%. р Для попадания в чашечку взвеси в количестве (Р Т  РО) 1НС нужно, чтобы отдльные, наиболее отдаленные от чашеIIКИ ча Н стицы прошли путь Н мм со скоростью мм/сек. Эта Т.60 скорость условно принимается характерной для данноrо ПрО:\Iе жутка времени и количества выпавшей взвеси, хотя за это )I\С время некоторые частицы выпадали с большей скоростью, а He которые, находившиеся в начале опыта ближе к чашечке, попали в нее, осаждаясь с Тvlеньшеи скоростью. Принимается, что эта б u ( U ) Н I взвесь выпадала со скоростью, ольшеи или равнои Т.60 .мм, сек. Взвесь, Вhlпавшая за 5 мин, осаждалась со скоростью, боль u Н , u u шеи  М.;Иjсек, и КО.:lичество взвеси, выпавшеи с этан CKOpO 5.60 стью, будет: I М5 === Р 5  РО 100%. р Взвесь, выпавшая за 1 О /vlИН, осаждалась со скоростью, бо.,1Т) u Н 1 U б М PI0Po 100 0/ шеи М"и' сек, такои взвеси в воде ыло 10 == 10 1 О . 60 I Р И т. д. По вычисленным таким обраЗОТvr даННЫl\1 строят кривую осаждения взвеси (рис. У.2). Зная необходимую степень OCBeT .пения воды (наПРИl'vlер, 800/0), по кривой осаждения l\10)KHO опрс ".., '-' деtJ1ИТЬ скорость осаждения наиоолее l'vlе.пкои взвеси, которую следует задержать в отстойнике. В примере, приведеННО:\I II:i рис. У.2, дЛЯ достижения степени осветления 80 о/о ну)кно задер жать всю взвесь, осаждающуюся со скоростью 0,23 J1tJt/ceK II БОvlее. В rOCT 291945 приводится l\1етодика определения показа теля осаждае1\10СТИ взвеси, которыЙ записывают в виде He;:LC.1II моЙ дроби. ЧИС"lитель А выражает КО"lичество взвешенных BC шеств в процентах (по отношению к оБЩС:\IУ содеР)l\аНИIО в Bo-=re 136 
взвеси), которые выпадают в осадок к моменту полноrо осаждения частиц rидрав  "lическоЙ крупностью   1,2 мм/сек, а знаменатель  80 В  КО.,1ичество взвешенных  tj веществ, выпадающих в oca  ДОК к MOl\IeHTY по.лноrо oca ] ждения частиц rидравличе  скоЙ крупностью 0,1 мм/сек.  Показате.пь осаждаемо  сти для некоаrу.пированной  40 взвеси определяют в CTeK   "lЯННОМ цилиндре с кониче  СКИ1Vl ДНО.l\'I. BbI'coTa рабочей   20 части цилиндра составляет   432 мм, объеlVl конусной ча g сти  50 МА. ci3 Для определения пока зателя осаждаемости запол НЯIОТ исследуемой водой два цилиндра, после чеrо IIемед ленно включают ceKYHДO мер. Через 6 мин после Ha чала опыта открывают кран одноrо из цилиндров и сливают из Hero 50 МА воды Bl\leCTe с тем осадком, который успел выпасть за это время. Таким же спосо бом отбирают пробу из BToporo цилиндра через 72 мин. Количество выпавшеrо в конусную часть первоrо цилиндра осадка, отнесенное к первоначальноl'ЛУ содержанию взвешенных веществ в воде, будет характеризовать величину А, а КО"lичество выпавшеrо в конусную часть BToporo цилиндра осадка, так)ке отнесенное к первоначальному содержанию взвешенных веществ в Boдe, величину В. Показатель осаждаеl\10СТИ взвеси для речных вод во вреl\lЯ h А 1 О 20 паводка колеблется в пределах  ==    , в 20 60 u А 5 15 l'vlалои мутности воды В == 15 + 40 . А. А. Кастальским (разработаВПIИ1\1 ыетод опредеIJ1ения пока зателя осаждаеl\10СТИ взвеси) было установлено, что если по оси абсцисс отложить скорость осаждения взвеси, а по оси орди нат  количество выпавшей в осадок взвеси, выраженное в про центах, то заВИСИlVIОСТЬ между указаННЫl\lИ ве,,1ичинаi\IIl в преде "iax скорuстей от 0,1 до 1,2 .JlJvl/ сек можно представить без cy щественных поrрешностей отреЗКОl\1 ПРЯl\lОЙ, которыЙ соединяет на rрафике точки, соотвеТСТВУlощие значенияы А и В показате"l>l осаждаемости взвеси (рис. У.3). 100 н    I  о ЦZ 0,4 ЦБ 0,8 Скорость ОСQжiJенuЯ 8з8еси 8 мм/сек 1,0 Рис. V.2. Кривая осаждаемости взве- си в воде а в период 137 
с помощью этоrо rрафика можно определить расчетную CKO рость осаждения взвеси ио в зависимости от заданноrо процента осветления воды. Из rрафика следует uoOtl By  1,2O)1 BA' (V.7) откуда 1 , 28  О, 1 А  1 , 1 у и О == BA (V.8) 100 80  60 QC) ::::! <,.)  40   tX) i ::s :х:: I I  20 I c::s r с:: I ий !  I О 2 Цч 6 8 1,0 1,2 Скорость осажdенuя 8з8есц 8 мм/сек Рис. V.3. rрафик показателя осаждаемости взве.. си в воде Здесь ОТСТОЙНИКОl'vI взвеси, у  заданный процент задержания определяемый по формуле == М 1  М 2 100 0;.: У М 1 /0 , rде Ml содержание взвешенных веществ в ОСБетляеl\IОЙ воде в лt/ л; M2 допустимое содеР)l(ание взвешенных веществ в OTCToeH ной Боде в м/л. Для отстойников очистных станциЙ хозяЙственнопитьевых водопроводов значение М 2 должно быть равно 812 м/л; для ПрОl\fышленных водоочистных установок значение М 2 опреде.ТIЯ ется принятоЙ схемой очистки воды и требовапнями, предъяв.пя емыми производством к ее качеству. Метод определения расчетной скорости с помощью кривоЙ u ".., осаждения для коаrулированных и естественныл взвесеи, СПосоо ных к саl\lокоаrу.п:яции или аrломерации, является неточным. По ".., лученная ЭТИl'vI l'vlеТОДОl\1 расчетная скорость не оудет COOTBeTCT (V.9) 138 
вовать фактической скорости осаждения взвеси в отстойнике. Это объясняется тем, что вследствие небольшой высоты цилинд ров экспериментальная кривая осаждения взвеси не будет в должной мере отражать явление флокуляции взвеси в отстойни ке, rлубина потока в котором значительно превышает высоту цилиндров. По опытным данным А. А. Кастальскоrо (ВНИИ водrЕО), которые были получены им в результате исследований работы rоризонтальных отстойников 1iерепковской и Рублевской BOДO проводных станций, фактический процент взвеси, задерживае 110Й отстойником, может превышать процент взвеси, вычислен ный по показателю осаждаемости взвеси, в 1,251,45 раза. На основе лабораторных опытов, проведенных вАКХ, Ю. и. Вейцер и з. А. Колобова [9] установили, что для достиже иия одинаковоrо эффекта отстаивания коаrулированной взвеси в цилиндрах различной высоты необходимо, чтобы между про должительностью отстаивания и высотой цилиндров было Bыдep жано соотношение  == ( \ ) n, t 2 h з rде t 1 и t 2  продолжительность отстаивания в/ первом и BTO ром ЦИЛИ Ц'1Р. ! .../-l..1""'\'::; h 1 И h2 высота ЦИЛlJII;Ll)UВ; n  показатель степени, величина KOToporo l\lеньше единицы (в опытах величина n колебалась в пре делах O,2O,5) . Определение кривой осаждаемости взвеси с помощью относи тсльно невысоких цилиндров с последующим пересчеТО1\1 резуль татов опыта в соответствии с приведенным выше равенством He поз можно до момента уточнения показателя степени n. Поэтому расчетную скорость осаждения для коаrулированной взвеси pe комендуется определять с помощью показателя осаждаемости взвеси, устанавливаемоrо опытным путем в цилиндрах с кониче ским дном, высота рабочей части которых составляет не менее 3 м, а диаметр  не менее 75100 мм. ДЛЯ вод, обработанных :коаrулянтами, значение показате.ля осаждаемости обычно ко.леб А 65 75 }Iется в преде.-1ах В == 98  95 . r' Осаждение взвеси в отстойниках происходит lVlедлсннее, чем в неподви)кной воде цилиндров, так как движение воды в отстой никах имеет турбулентный характер и на осаждающуюся в пото ке воды в отстойнике частицу взвеси действуют rОРИЗОIIталь'ная скорость движения воды и вертикальная составляющая скорости lтурбулентноrо потока. rоризонтальная состав.лЯlощая скорости перемещает осажда ющуюся частицу взвеси в направлении движения воды в отстой 1iике; вертикальная составляющая, если она по величине СОИ3Iе 139 
рИl\lа со скоростью осаждения частиц взвеси, замедляет или ускоряет их осаждение. Исследования М. А. Великанова [3], С. Ф. Савельева, А. П. Зеr)l{ДЫ и др. показали, что ве,,1ичина и направление вертикаль ной составляющеЙ скорости турбулентноrо потока являются случаЙными величинами и подчиняются закону норыа.,lьноrо распределения raycca. В соответствии с этим в любой точке по тока и в любой l'vIOMeHT времени возникают скорости, которые IorYT быть с одинаковой вероятностью направлены вертика.пЫIJ вверх и вниз. Кроме Toro, эта скорость не остается постоянноЙ по величине и может изменяться практически в пределах от О до 3w, rде w  среднее квадратичное значение вертикальноЙ coc таВ.ТIяющеЙ скорости потока, равное V c W == m нп ' (V. 1 О) здесь т  коффициент, значение KOToporo ИЗlVlеняется в зави симости от шероховатости стенок и дна отстойника V c  средняя скорость движения воды в отстоЙнике; Н  рабочая rлубина отстоЙника; п  показатель степени. В связи с тем что rоризонтальная и вертикальная состаВ"lЯЮ щие скорости потока являются перемеННЫl'vlИ величинами, факти ческая скорость движения частиц взвеси в отстойнике является также величиной переменноЙ, непрерывно ИЗl\lеняющейся по Be личине и направлению. Отсюда следует, что движение частиц взвеси в процессе их осаждения осуществляется по самым разно образны:м траекториям в соответствии с заКОНОl\1 случаЙных ЯВ"lе ниЙ и что задача определения места падения частиц взвеси любоЙ фракции на дно отстоЙника практически не lVlожет быть решена однозна чно. Для практических расчетов можно пользоваться даННЫlVIИ исследованиЙ А. А. Труфанова и П. И. Пискунова [13], YCTaHO вивших, что в формуле (У.I0) величина n===О,2, а величина т=== ===4С (rде с  коэффициент шероховатости стенок и дна отстой ника) . Для )келезобетонных отстоЙников rлубиноЙ 35 .;11 величина 4CHo,2 близка к 1/30, следовательно, величина вертикальной co ставляющеЙ скорости rоризонтальноrо турбулентноrо потока бу дет БЛIIзка к 1/30 среднеЙ величины rоризонтальной скорости дви жения воды в отстойнике. 2. ТИПЫ ОТСТойНИКОВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ rОРИЗ0нтальные отстойники. rоризонтальный отстойник (рис. У.4,а) предстаВ"lяет собой ПРЯl\Iоуrольный в плане бассеЙн, оборудованный водораспределитеЛЬНЫl\1 и водосБОРНЫl\l устроЙ стваl\IИ, труБОПРОБО,1а:\lИ для подвода освеТ.lяемой и отвода oc 140 
ветленной воды, а также устройством для периодическоrо yдa ления выпавшеrо осадка. rоризонтальные отстойники применяют на водоочистных станциях хозяйственнопитьевых и промышленных водопроводов производительностью более 30 00050 000 м 3 /сутки при удалении из воды коаrулированной взвеси и любой производительностыо при удалении некоаrулированной взвеси. а) поаВоd ВООЬ! ОтВод осадка о) 3 ПоdВоrJ 800Ь! т80a осадка 8) 2 От808 отстоен ной 80061 Под6од ОтВод oтcrпo &ЮЫ енной Вооы е) 3 u Рис. V.4. Схемы движения воды в rоризонтальных отстойниках а  одноэтажном прямоточном (разрсз); б  двухэтажном прямоточном (разрез); 8  двухэтажном с поворотом потока (разрез); 2  одно- э rажном с поворотом потока (план); 1 и 2  соответственно распре делительный и сборный водосливы; 3  водомеры Высоту отстойника в зависимости от высотной схемы станции ПРИНИl\1аК;т равной 35 М. Длину и ширину отстойника опреде .Jlяют расчеТОl\I. Отношение длины к высоте отстойника должно быть не l\leHee 10. Если длина отстоЙника получается СЛИШКОl\l большой И указанное соотношение будет очень велико, то отстой ник Iожет быть выполнен с поворотом в rоризонтальной (рис. У.4, <?) или вертикальной (рис. У.4, в) плоскости, либо в ви де двухэта)кноrо с параллеЛЬНЫl\I движением воды в этажах (рис. У.4, б) . \.; По ширине отстойник делится с поl\tl0ЩЬЮ продольных переrо родок на несколько коридоров rпириной 36 Ai (соответственно шаrу ко,]онн) для повышения степени использования объема отстоЙника. В СВЯЗII с тем что осадок распределяется по дну отстойника HepaBHOl'vlepHO и большая часть ero скапливается в первой поло вине отстойника, объеI осадочной части в начале отстойника 141 
.делают больше, чем в конце. Для этоrо, а также для возыожно сти периодических выпусков осадка дно отстойника выпоняют с уклоном В сторону, противоположную направлению движения воды. Величину уклона принимают для цветных вод равной 0,02 и для l\fYTHbIX вод равной 0,03. Чтобы осадок при ero уда"lении лучше смыва.,lСЯ, дну отстойника придают поперечныЙ YI\:L10H OKO .по 0,05. УдаLlение осадка из rоризонтальных отстойников оБыIIIоo ocy щеСТВL1яется с помощыо перфорироваНIIЫХ коробов Il.11I труб, а) 1 1 iI В 1"'"    .    ! L '   .      . . .  .           I ..........   ) пr   а пп о) В) 1JM.;:=J.  I  ] = M . M M  .Т=    .. r .. = tJ ПL t . t- t t- ... .. -t- + ... ... .... .. ... .. .. ... ... + ... 1 ......  l L.J Рис. V.5. Схемы водораспределительных II водосборных устройств отстойников укладываемых по дну отстойника. При открытии задвижки на устье этоrо короба или трубы осадок под давлением столба воды в отстойнике выжимается через отверстия Б стенках короба внутрь ero и по лотку отводится в канализацию. Устье короба рас.. полаrается в начале отстойника, [де скапливается наибольшее количество осадка. При отсутствии дырчатой систеl\IЫ для уда. ления осадка или механизмов каждое отделение должно иметь по продольной оси лоток для транспортирования осадка в кана. лизацию во время очистки отстойника. Для механизированноrо удаления осадка применяют движущиеся скребки, а для откачки осадка из приямка, куда осадок сдвиrается скребкаi\IИ, специ альные центробежные насосы либо rидроэлеваторы. Для БОlllее paBHoMepHoro распределения БОДЫ по )КИВОl\lУ ce чению отстойники оборудуют водораспределитеЛЬНЫl\IИ и водо. сборными устройствами в виде поперечных BOДO сливов (рис. V.Б, а), дырчатых переrородок и дырчатых же .10бов (рис. V.O, б и в) [6 и 7]. 11апболее эффеКТИВНЫIII устроЙ. ствами для распределения воды ЯВ"lЯЮТСЯ дырчатые переrоро;:r.. КИ. Площадь отверстий в дырчатой переrОрОДке назначают 142 
с таким расчетом, Чтобы скорость движения Воды в отверстиях была меНЬШе той скорости, при которой начинается раЗрушение ХЛОПьев скоаrулированной ВзВеси. ИСС.1едованиями З. Я. rОРОДищера, и. н. Осиповой (лонии АКХ) и Фан rуанчу (Внии ВОДrЕО) установлено, что CKO РИС. V.6. Экранирование ОТвер- стий в ДЫрчатых переrОРодках                   .......... ........................     .........       , .......  Рис. V.8. СХеМа УСТРОЙСтва для умеНьшения ПОдсоса осадка к BO досборным желобам u     I  пЛан   t'\, L J  J 1 РИС. V.7. СХеМа лотков для раСсре- доточенноrо сбора осветленной БОДы в отстойнике рость ДВижения ВОДы В отверстиях ДОЛЖНа ПРИниматься не бо- лее 5 с,м/сек для Цветных маломутных ВОД и не более 8 с.м./сек дЛЯ МУТНЫХ Вод. Для У1lIеНьшения длины зоны ПОВЫшенной турбулентности, обраЗУющеЙся за ДЫрчатой переrородкой В {начале ОТСТОЙНика. целесообразно экранировать выход из отверстий переrородки сферичеСКИ1\1И или коническими успокоителями (РИС. V.б). Сбор осветленноЙ ВОДЫ в конце ОТСТОЙНИКа нужно Осуществлять BOДO СЛИВОМ И.1Н сборными лотками таким образом, чтобы СКОРость подхода ВОды к переливной кромке была меНЬШе, чем скорость ПОДСОСа осаДКа. Для этоrо удельная наrрузка на 1 пос. .м. ДЛИНЫ сБОРНоrо ВОДОслива не ДОЛЖНа ПреВЫшать 1012 .м.3/ч. Если один ВОДОС.1ИВ, раСПОЛоженныЙ в КОНЦе ОТСТОЙНИка, Не обеспечи- Вает ПРиема ОтстоенноЙ ВОДЫ С этой уДельной наrрузкой, сбор отстоенной ВОДЫ ДОЛжен ОСуществляться несколькими Лотками, 143 
/ расположенными на последней трети длины отстойника (рис. У.7), либо должны быть приняты специальные меры Д.,lЯ предотвращения подсоса осадка к водосБОРНОlVlУ устроЙству (рис. У.8). Эффективность работы отстойников в очень большоЙ степени зависит от вида поступающих в Hero хлопьев, сфОР:\lировавших ся в конце камеры хлопьеобразования. Если эти Х.,lопья будут разрушены по пути к отстойнику, то вторичная их аr10ыерация в отстойнике будет идти медленно, отстойник будет П10ХО OCBeT лять воду. Во избежание разрушения хлопьев по пути к отстойнику цe есообразно встраивать камеру хлопьеобразования в отстойник (рис. V.9). Размеры встроенных камер хлопьеобразования выби раются таКИl\l образом, чтобы время пребывания воды в них бы ло в пределах 1020 мин (l\1еньшее время относится к MYTHbIl\1 водам), а скорость БОСХОДящеrо потока в верхнем сечении 1  1,5 мм/сек при осветлении l\lаломутных цветных вод и 1,7 2 мм/сек при осветлении вод мутностью более 250 Аt2/Л. Радиальные отстойники. Радиальный отстойник представляет собой круrлый в плане бассейн, оборудованный ПОДВОДЯЩИl\'l и отводящим воду трубопроводами, водораспределитеЛЬНЫl\I и BO досборным устройствами, а также скребковым l\IсхаНИЗl\IОl\I, предназначенным для непрерывноrо удаления из отстойника BЫ павшей взвеси (рис. У.I0). Осветляемая вода движется в ради альных отстойниках rоризонтально обычно от центра к перифе рии. Иноrда применяют отстойники с движением воды от пери ферии к центру. Радиальные отстойники применяют обычно на водоочистных станциях для предварительноrо осветления очень :\IYTHbIX вод (мутность более 2 с/л), а также для очистки воды в системах оборотноrо водоснабжения. Скребковые механизмы для непрерывноrо удаления осадка со дна радиальноrо отстойника выпускаются промышленностью для сrустителей обоrатительных фабрик металлурrической про мышленности. Поэтому диаметр, rлубину и уклон дна радиаль ных отстойников следуеl принимать в соответствии с размераl\lИ сrустителей по rOCT 1087664 (табл. У.l). в центре радиальноrо отстойника располаrается ВОJ,ораспре делительное устройство, которое часто выполняет также Функ ции камеры хлопьеобразования. Обычно водораспределительное . устройство представляет собой цилиндрический резервуар с rлу хим дном и отверстиями в боковой стенке. ОсвеТJ1яе:\Iая вода подводится снизу или сверху в центр цилиндраводораспредели теля. Площадь отверстий в стенке ero принимается такой, чтоБыI скорость движения в них воды была равна 58 СJи/сеJ{. С целью быстроrо rашения скорости ВЫХОДЯIЦИХ из отверстиЙ струй воды желательно экранировать отверстия сферичеСКИ:УIИ или коничес КИl\IИ отражатеЛЯl\1И (Cl\I. рис. V.б). 144 
 I  I'vj ...,   u I c\j  I ::s:: ...... ...... I Р::: о """J I Е-- U Е-- I о I о   I о 1:: ......  t:1 I :3 I t:::; t:::; c\j t:::::: Е-- О J ("') ::s:: о...  е c\j :Е с) х U lO745 с) > ..::t- u р.. + :s:::s::  с:::= Со О O \:)5 v 1 а:: C)  . :s::\5 >, ь:::' r.;' с:: Q) ::: Q):З ,..:::... f--t::: с:::0 = p..,::f  ... од"" q 1:= "t'ё)::Е c::: О ;i I б t:::; 000    (:Q q Р=: ::.:: c;j о ,::;: q с') о... "'с\!о:: <!.J и= :Е ..:::1 О = cv t:';:::.::Q)   из ::: :::;'с;; =:::: :: р.., О Q)"::t::: ...... q:D:>, ffi  I о:: о 5t-.. С. С\! q Е--о р. ::  I  0.1) C"::i::E .  c;j C\S,"'" ::.:: O l == :с=...... Q)...... C f--o ;... .  uQ) ;"'::Qg C f:ql 30 ...х...... ..:::1   . c;j  :: I  о I..C О ;:з   :.: \о о.до qP' t::: с;:...... :s::..... С\! 0001-...... р.., :-;00 ё)::Ь\О uQ);... Io C"-IО)о:: ;::)  . u q о::: О ::;q ;: 9 o ("";0 c'j :: ......  a::I О с!') с\3 с..  о  t:::: r- 61 С I с.., l.."') а '" ;;,    ...., <l.Jo;:: = C'j.... ё:; I :-: ....... -, ....., 1  
Таблица V.1 Размеры и основные параметры сrустителей Ос новные внутренние Продолжи- Мощность Вес сrустите- Обозначение размеры в м тельность электродви- ля без отстой сrустителя оборота скреб- rателя в квт, ной части в т t ковой фермы не более не более диаметр высота в мин П-18 18 3)6 10 2,8 14 П24 24 3,6 12 4)5 21 п-зо :-?О 3,6 16 4,5 25 П-50 50 4,5 26 7 40 П75 75 6 39 10 60 П  100 100 7 52 14 80 При 1\1 е ч а н и я: 1. Уклон дна сrустителей принимается 8°; в сrустите лях П50, П-75 и П-I00 уклон центральной части 8°, а периферийной 5°. 2. Индекс П означает периферический привод. Водораспредеительное устройство в радиальных отстойни ках с дви)кением воды от периферии к центру выполняется в ви де дырчатой трубы или кольцевоrо лотка с затоплеННЫl\,IИ OTBep .D  Рис. V.10. Схема радиа.тrьноrо отстойника СТИЯl\lИ. Вода подается к водораспределительному устройству в нескольких точках. Сбор осветленной воды производится KpyroBbI!\1 ВОДОС.тIИВОl\l или С помощью отверстий, устраиваеl\lЫХ в боковой стенке KO.тIЬ 146 
цевых лотков. Водослив целесообразно устраивать rребенчатым, так как при этом достиrается большая равномерность сбора БОДЫ. Скорость вращения скребковой фермы принимают в COOTBeT ствии с данными табл. У.l. В случае необходимости отстойники MorYT быть оборудованы специальными устройстваIИ для изме нения скорости вращения фермы. Вертикальные отстойники. Вертикальный отстойник пред ставляет собой круrлый или квадратный в плане резерву ар, оборудованный трубопро водом для подачи осветляе мой воды, к .?м_ р рй хлопь б разования, желобами для сбо ра 1)св ётл енной воды, а также трубопроводом для периоди ческоrо выпуска осадка или опорожнения отстойника (рис. У.ll). Вертикальные отстойники применяют для осаждения скоаrулированной взвеси на станциях производительностью до 3000 м 3 !сутки. Движение осветляемой воды в них проис ходит в вертикальном направ лении  снизу вверх. Взвесь оседает в восходящем потоке воды за счет разницы l\lежду скоростями падения частиц и движения воды. Расчетная CKO рость восходящеrо потока воды в кольцевом пространстве меж ду наружной стенкой камеры хлопьеобразования II стенкоЙ OT стойника лежит обычно в пределах 0,50,6 /vlM!ceK [1]. ОтстоЙник состоит из зоны осаждения, KOTOpYIO в зависимо сти от высотной CXel\1bI принимаIОТ равной 45 11l, и осадочноЙ части, устраиваемой обычно в виде конуса или пирамиды. В центре вертикальноrо отстоЙника устраиваIОТ каыер у хлопьеобразования высотой, равной 0,9 высоты зоны оса}к;rсния. Сбор осветленной воды в отстойниках осущеСТВ"lяется пери ферийными и радиальными желобаl\1И через водослив И"lIl затоп ленные отверстия. Обычно устраивают от четырех дО ВОСЫ\IИ радиальных желобов в заВИСИ:\IОСТИ от размера отстойника. Спиральные и друrие типы отстойников. Спира"lЬНЫl\III явля ются радиальные отстойники, путь движения воды в которых удлинен с ПОl\10ЩЬЮ установки спиральных напраВЛЯIОЩIIХ пере rородок. Разновидностью rОРIIзонтальноrо отстоЙника ЯВ"lяется 10*  От80д oaы  Подача 6оды :t:  8ыпусн оса6на ............ Рис. V.l1. Схема вертIIка.ттыIrоo отстойника 147 
круrлый в плане отстойник системы :VI. В. Скирдова (ВНИI1 водrЕО). в этом отстойнике вода поступает через перфориро ванный радиально расположенный желоб, движущийся под дейст- t::::  :t :t: D:: I  I с::-,  !  ' "    fJoiJa " \ \ / 2 1' f   '  J .  , l   «:::>   t:s :t:    <. t::)  '\ \ .; L   t:s     Осааон О стон Рис. V.12. Схема установки для осветления воды с ярусным оrстоЙ ником вием реактивной силы струй. Сбор воды осуществляется с друrой стороны желобом, примыкающим к распределительному. Для l\Iалых очистных сооружений MorYT быть применены OT СТОЙ ники с малой rлубиной осаждения взвеси. Эти отстойники можно выполнить в виде круrлых мноrоярусных отстойников или ro ризонтальных отстойников малой длины. На рис. У.12 представлена схема блока установки для OCBeT ления воды с мноrоярусным OT стойником, имеющим малую rлу I бину осаждения в каждом ярусе 2чО [14]. Блок состоит из камеры фло куляции 1, rоризонтальноrо OT стойника 2 длиной L и фильтра 3. Вода с реаrентами поступает сверху в камеру Флокуляции с l\lеханической мешалкой и из нее в отстойник, разделенный по BЫ соте на ряд параллельно работа IОЩИХ ярусов с l\lалой rлубиной осаждения h. При движении по этим ОТСТОЙНIIка1\1 вода освеТ"Т'Jяется, взвесь выпадает на наклон ):;j «:::> ::х::  89  r{5o  84 «:::>   t:   79 ::J I  I  7'+ 60 120 180 Длина отстойника 8 см Рис. V.13. [рафик зависимости удаления взвеси (в О/о) в ярус ном отстоЙнике от ero длины L и rлубнны зоны осаждения h 148 
ные поскости. Осветленная вода переливается через раздели тельную стенку в фильтр. Перед промывкой фильтра подачу воды в камеру ФЛОКУ"lЯ ции прекращают и часть воды из нее спускают в сток. Во время ПрОl\fЫВКИ фильтра промывная вода из фильтра переливается через KPOlKY разделительной стенки в отстойник и, двиrаясь с большой скоростью по отдельным ярусам отстойника, нижние ПL10СКОСТИ которых имеют уклон к камере флокуляции, ClЫBaeT выIавшийй осадок в зумпф, откуда он удаляется в сток. На рис. У.13 представлены результаты испытаний отстойни ков с rлубиной осаждения 12100 мм. Исходная вода, содержа пшая 450 JtZ/Л взвеси, обрабатывалась сернокислым алюминие1\1 (100 hlZ/Л) с добавкой 0,5 мz/л полиакриламида. Скорость дви "кения воды в отстойнике составляет 10 м/ч, время пребывания воды при длине отстойника L == 2,5 .м  около 15 мин. Столь небольшое время пребывания воды в отстойнике OKa зывается достаточным блаrодаря малой высоте осаждения взве си в ка)КДОl\I ярусе и "lаминаРНОlVIУ движению жидкости между близко раСПО,,10женными плоскостями, разделяющими отдельны ярусы. 3. РАСЧЕТ rОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОйНИКОВ Расчет rоризонтальноrо отстоЙника заключается в определе нии длины и ширины отстойника при заданной ero rлубине из условия задержания отстойником заданноrо процентз взвеси. При расчете отстой ника исходят из следую щих положений: 1) OT СТОЙНИКОl\l :\10rYT быть за держаны все частицы, траеКТОРИII движения KO торых в процессе их oca )кдения пересекают плос кость дна отстойника: РIIС. V.14. Расчетная схема rоризоIIталыIrоo отстойника 2) раз:меры отстойника должны быть рассчитаны на наиБО"lее неблаrоприятные условия, т. е. условия задер )кания частиu, находящихся в момент впуска воды в отстой ник В BepXHel\1 слое потока, так как они проделывают наиболее длинныЙ путь до дна; 3) из всех возможных принимается наибо лее вероятная траектория движения частиц взвеси в отстойнике, которая ПОLlучается, если принять, что вертикальная составляю щая скорости потока постоянно направлена вверх и по величине равна ее cpe;:O'Iel\lY квадратичному значению; 4) величина rори- зонтальноЙ скорости потока принимается по всей rL1убине OT стоЙника постоянноЙ, равной средне/IУ ее значению 149 
Расчетная схема для rоризонтальных отстойников с учеТОi\l указанных выше допущений представлена на рис. У.14, из KOTO poro на основании rеометричесоrо подобия фиrур следует pa венство [де н о ..r ие  w L V c Ho rлубина отстойника в м; L длина отстойника в м; И О  расчетная скорость осаждения взвеси в статических условиях в м/сек; w среднее значение вертикальной составляющей CKOpO сти потока в м/сек; V c  средняя rоризонтальная скорость движения воды в отстойнике в м/сек. Формулу (У.ll) можно представить в виде L == сх  НО М, ИО (V. 11 ) (V. 12) тде a коэффициент, учитывающий взвешивающее влияние вертика..1ЬНОЙ составляющей скорости потока и равный: сх== ИО (V .13) V c ИО 30 Средняя rоризонтальная скорость движения воды в отстой нике в м/сек равна: - Vc == ku o . (У.14) Значения коэффициента k определяются на основании приня Toro соотношения длины отстойника L и ero rлубины Н: L/ Н ...... 1 О 15 20 25 k . . . . . . . . . 7,5 10 12 13,5 Выражение (У.12) представляет собой расчетную ФОРМУti1У для rоризонтальных отстойников. Иным видом этой формулы является так называемая наrрузочная фОРlYlула: F == cx , (V.I5) ио rде F  площадь отстойника в плане в м 2 ; q расход воды в м 3 /сек. Если q выразить в м 3 jч, а ио  в M/'rtjceK, то форrvlула (V.15) ПРИI\'lет вид: F == сх q 3 , 6 ио Ширину отстойника В опредеЛЯIОТ по фОР:\lу..lе (V.16) В== q {Jc H (V. 1 7) 150 
Для расчета отстойников по формуле (У.15) или (У.16) не- обходимо знать расчетную скорость осаждения взвеси и о и cpeд нее значение вертика"lЬНОЙ составляющей скорости потока ш. Расчетную скорость осаждения коаrулированной взвеси И() опредеЛЯIОТ экспериментально, как указано выше. При OTCYTCT вии данных о скорости осаждения взвеси для ориентировочных расчетов l\10)KHO пользоваться следующими величинами. Ориентировочная расчетная скорость осаждения взвеси и о в мм/сек Характеристика воды и способ обработки Вода с содержанием взвешенных веществ ДО 50 ме/л, коаrулированная . . . . . . То же, 50250 меjл, коаrулированная . . . То же, 2501000 Мс/Л, » То :iKe, некоаrУ.1ированная . . . . При м е ч а н и е. При применении флокулянтов величина и о УВС.1Ilчивается на 2530 o. , Величину вертикальной составляющей определяют по фор 11уле (У.I0) или принимают равной 1/30 скорости потока. Вертикальная составляющая скорости потока, препятствую щая осаждению взвеси в отстойнике, возрастает с увеличение1 скорости потока воды в отстойнике. Поэтому в отстойниках, pac считываеl\lЫХ на задержание леrкой медленно оседающей взвеси, скорость движения воды следует принимать меньшей, чеl\1 в отстойниках, задерживающих тяжелую быстро оседающую взвесь. В связи с этим рекомендуется принимать следующие CKOpO сти движения воды в отстойнике: а) для цветных вод и для вод с содержанием взвешенных веществ до 250 Мсjл  36 мм/сек; б) для l\IYTHbIX вод С содержанием взвешенных веществ более 250 Мсjл  48 мм/сек, а для мутных вод, не обработанных Koa rУЛЯНТОl\I, 1 2 мм! сек. Во всех случаях величина вертикальной составляющей CKO рости движения воды должна быть значительно меньше расчет ной скорости осаждения взвеси. Точный статистический метод расчета отстойников, учитыва ющий различное влияние вертикальной составляющей скорости на осаждение частиц взвеси различной rидравлической крупно сти, разработан во внии водrЕО [. д. Павловым [4]. O,35O,45 O,45O,5 O,5O,6 О, 12O , 15 ... 4. РАСЧЕТ РАДИАЛЬНЫХ ОТСТОйНИКОВ Расчет радиальноrо отстоЙника заключается в определении ero диаl\Iетра из УС,,10ВИЯ задержания отстойником заданноrо процента взвешенных веществ. Расчет отстойников lVIОЖНО производить по так называемоЙ Iiаrрузочной ФОР:\IУ"lе: Q Pp.o== 6 + f, (V.18) , и о 151 
Т'Де F Р.о  ПЛОщадь раДиаЛЬНоrо ОТСТОЙНИКа в .'112; CG  КОЭФФициент, учитывающий ВЛИЯНИе вертикальной состаВЛЯЮщей Скорости ПОТОКа на эФФект Осаждения ВЗВеси; Q НРОИЗводительность ОТСТОЙНИКа в .113/1[; иo расчеТная СКОРОсть осаждения взвеси в .IUt!ceK; f ПЛОЩадь центральной зоны, rДе вслеДСТвие ВЫСОКОЙ ТУрбулентности ПОТОКа не ПРоисходит осаЖдения Взвеси, в ..112. Указанную расчетную , I  .'  Формулу ПОЛУчают исходя нз следую. Щих УСЛовий: а) все ДОПУщения, Ко- ТОРЫе были сделаны При .с::: ВЫВОДе расчетной форму- лы для rОРН30нтальных ОТстойников, деЙСТВитель ны для радиа.1ЬНых OT СТойников; б) в качеСТве раСЧет НЫх величин для rоризон_ тальной и веРТнкальной СОставляющих СКОрости ПОТОКа пРИНИмают Значения ИХ в cpek нем сечении ОТСТОЙНИка, отстоящем от ero цеНтра на расстоянии Я-----"" то I r cp :=:::   r о, 2  Rr о R РНС. V.I5. Расчетная схема отстойника раДиальноrо rде То  радиус цеНтральной зоны ПОВЫшенной ТУРБУ.1еНТIfОСТИ, R  радиус ОТСТОЙНИка. {  На ОСНОвании rеометрическоrо Подобия фиrур (Рис. V.15) ЛI0Жно записать ! f ; (V.1"9) и о  ш*  h  -----.... , v R  То fде w*  среДНее КвадраТИчное ЗначеНие веРТИкальной Состав.1ЯЮ щей СКОрости ПОТОКа в Среднем сечении ОТСТОЙНИка: v СКОРость ДВИЖения Воды в Среднем сечении ОТстойни- Ка, раВНая: (V.20)' Q  ==::: / R  То ) 2лh ( то +  \ 2 / Подставив значеНие v в формулу (V.20), ПОлучим V==:::: Q ;r/z (Я + То) (V. 21 ) ОТКУда :r (и о  ш*) (R + ro)   1   , Q R  ro  (V.22) 152 Q===л(u W* ) (R2rg). о \ (V.2З) 
После несло)кных преобразований ПОЛУЧИl\1: Q Рр.о==а  + f, и о (У .24) {'де и о а== и о  ш* (У.25) Если Q будет выражено в м 3 /ц, а И О  в млt/сек, то получен ная фОРlула преобразуется в расчетную формулу (У.18). ОписанныЙ метод расчета радиальных отстойников ЯВ,,1яется неТОЧНЫl'vl в связи с тем, что значение коэффициента а определя ется приближенно, так как вместо фактическоrо значения W, KO торое всеrда неизвестно, условно принимают значение w* OTHO сительна среднеrо сечения отстойника, предварительно рассчи TaHHoro при сх== 1. Указанные недостатки расчета были учтены В. А. Клячко 11 r. д. ПаВ,,10ВЫМ (ВНИИ водrЕО) [10], которые предложили рассчитывать радиальные отстойники с учеТО1\I непрерывноrо из J\Iенения rоризонтальной и вертикальной составляющих CKOpO сти потока по длине радиуса отстойника. Зная КО.1IIчество воды Q, которое необходимо осветлить в OT стоЙ нике, М0)КНО вычислить rоризонтальную состаВЛЯЮЩУIО CKO расти движения поды в любой точке отстойника, исходя из pa венства dx Q v  dt  2лх (Н  ix)' (V.26) rде x расстояние от центра отстоЙника до точки, для котороЙ определяется rоризонтальная скорость; Н  r"lубина отстойника в центре; i  уклон дна отстойника. Скорость осаждения взвеси в радиальном отстоЙнике будет Р2вна: dy  == и о  w (х), dt (V.27) r де и о  расчетная скорость осаждения взвеси; w  средняя величина вертикальной составляющеЙ CKOpO сти движения воды в отстойнике, зависящая от значе- ния х. Для pa;IIIJ.lbHbIX отстойников средняя ве"lичина вертика.1ЬНОЙ составляющей скорости потока может быть принята [)авноЙ 1/'26 ве.1ИЧИНЫ rоризонтальной скорости: - 1 Q w (х) ==  · . 26 2:тх (Н  ix) (У.28) 3 
После подстановки в ФОРlVlУЛУ (У.27) значения w (х) по лучим: dy 1 Q и  dt  о  26 · 2лх (f/  ix) (V.29) Решив COB1\IeCTHO уравнения (У.26) и (У.29), ПОЛУЧИ:\1: dx Q  2лх и о (Н  ix)   26 dy li5  J I   ' J ./  I ./ v   /  /"  / /  1  I   30 c:::s '1::  '::::,   \..) 15 t:  <...>    о 2 3 ц. Q/u o Рис. V.16. rрафик для определения радиуса радиальных отстойников Q  производительность отстойника в м 3 jч; ио  рас- четная скорость осаждения взвеси в ,Н.и/сек в результате интеrрирования этоrо выражения в пределах от О до R имеем равенство вида: у ==   . ли о iR3 + ли о Н R2   R. (V.30) 3 Q Q 26 При x==R ордината У==!1 (rде h  высота отстойника у сбор ноrо(елоба), тоrда h == н  iR. Пос..lе подстановки этоrо значения у в ФОР1\lУЛУ (у....30) по vlУЧИМ уравнение . лuоi RЗ ЛUоН R2+ ( i\R+H==0 (V.31) 3 Q Q 26) , в КОТОрО1\1 третиЙ член можно ИСI\"lЮЧИТЬ, так как веtlIIЧIIна ero относите..1ЬНО :\Iала. В окончатеЛЬНОl\l виде по.lучае:\1 Сtlедующес расчетное уравнение для радиальных отстойников:  . ли о i R3  ли о Н R2 + н == о. 3 Q Q (V.32) 154 
для УПРОЩеНИЯ раСЧета формулу (V.32) можно заменить ра. венством ['Де Q ВЫраЖено В .ft 3 /ceK, а и о  В .ft.ft/ceK. Н.а РИс. V.16 ПРИведен rрафик зависимости R от Q/и о , Постро енныи в соответствии с Формулой (V.34). Поскольку ПРИ BЫBo де расчеТноrо УраВнения (V.32) не учитыIалосьь наЛИЧие в цеНТре ОТСТой- НИКа зоны БолыIIхx CKo РОСТей, в КОторой ОсаЖде_ ния взвеси ПраКТИчески Не ПРОИсходит, для ПОЛУЧе_ ния искомой ПЛОЩади от- СТОЙНИКа неОбходимо К основной ПЛОЩади KPyra с Радиусом R ПРИбавить II.70Щадь цеНТральной зо- ны: ОТКУДа FD.o ::::: nR2 + f ц . з ::::: ( Q ) 1,07 :::::0,2  + f ц . з . (V.З5) и о I 1 RO:SЗS === , и о (V.зз) R ::::: (o.535, (V.З4) 7{)(} r f\r  80 i   60 tJ ,       )::::J  40  tj   <t> ':::1' 2 О r-cg t::1 ff  1000 3000 5000 ПРОilЗ8odllте/16ност6 отстоiiнЦfЩ 8 м % РИс. V.17. rрафик для Определения ПЛо. щади цеНТральной ТУРБУЛентной зоны раДиальных отстойников ПЛОщадь цеНТРальной зоны, веЛИЧИна КОТОРОЙ заВIIсит ОТ ПРОIIЗВодительности ОТСТОЙНИка и РаСЧетной СКОРОСТII осаЖдеНIJЯ ВЗвеСII, МОЖНО ОПределить ПО rРаФIIКу, ПоказаНН01l1У На РИс. V.17. Радиус цеНтра.7ЬНой зоны ДОЛЖен быть не меныIIe \lве.7Нчен_ Horo на 1 А! раДИуса ВОдораСпреде.Т[IIтельноrо УСТРОЙств'а. РаСчетный Радиус ОТСТОЙНИКа БУдет: R  1/  + fц.з Расч  '\  . л (V.З6) 155 
Определенную по формуле (У.36) величину радиуса следует окруrлять до ближайшеrо значения, приведенноrо в табл. V.l. Если между расчетным и таБЛИЧНЫ1 значеНИЯ:\llI окажется существенная разница, то следует произвети перерасчет, при ияв друrую производительность ОТС10йника и соответственно iLpyroe их количество. 5. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ОТСТОйНИКОВ Расчет вертикальноrо отстойника заключается 13 определе нии площади поперечноrо сечения зоны осаждения, предназна ченной для выделения из воды хлопьевидной взвеси, а также объема осадочной части и необходимой площади камеры хлопье образования. Формула для расчета ПЛОlцадYi поперечноrо сечения зоны осаждения \."'тстойника может быть получена из слеДУIОЩИХ сооб ражений. Примем, что движение воды в вертикаЛЬНОI отстойни ке происходит по всей площади отстойной части отстоЙника с одинаковоЙ средней скоростью Q v == , (V.37) РО [де Q расчетный расход воды; F o площадь сечения отстойноЙ части отстоЙника. При ЭТОlVI частицы взвеси, имеющие скорость оса)кдения и о == v, теоретически будут находиться в динамичеСКОI paBHOBe сии и не будут выноситься из отстойника, поскольку скорости движения воды и осаждения частиц направлены вертикально и в противоположные стороны. При осаждении коаrулированной взвеси частицы, б.,lаrодаря аr.померации, укрупняются и скорость осаждения их в верти ка.пьном отстойнике возрастает. частицыI взвеси, Иl\Iевшие CKO рость осаждения в статических условиях и о , будут обладать He сколько большей скоростью: и > и о , вследствие чеrо эти части цы будут опускаться в осадочную часть. Поэтому за расчеТНУIО скорость осаждения взвеси практичес I\И l\/IОЖНО IIрИНЯТЬ скорость осаждения частиц в статических yc .ТIовиях и о , величина которой численно равна восходящеi'r CKOpO сти потока V. Тоrда площадь сечения зоны оса)кдения будет: Q F з . о == , (V.38) и о [де Q выражено в м 3 /сек, а и о  в Jt/ceK. Однако в действительности скорости восходящеrо потока BO дЫ В рабочеЙ части отстойника отклоняются от среднеrо значе ния вследствие неполноrо использования ero объеIа. Фактичес кие скорости движения воды в ОТДС,,1ЬНЫХ точках поперечноrо 156 
сечения отстойника превышают средние расчетные скорости. Поэтому во избежание выноса частиц взвеси, обладающих CKO ростью осаждения И()' в числитель правой части фОрl\lУЛЫ BBO дится коэффициент , величина KOToporo больше единицы [1]. Значения коэффициента , соrласно опытным даННЫ:\I проф. с. х. Азерьера, приведены на rрафи ке (рис. У.18). Если Q будет выражено в м 3 jч, а и о  в мм/сек, то формула для опре деления площади отстойной части OT стойника будет иметь вид: F ==R Q з.о fJ 3 6 . , и о Расчетная скорость осаждения взвеси и о определяется с помощью кривой осаждения взвеси в COOTBeTCT вии с заданным процентом осветления воды. Общая площадь вертикальноrо OT стойника равна сумме площади зоны осаждения и площади камеры хлопье образования, расположенной в цeHT ре ОТСТОЙJIика. Высоту зоны осаждения Н принимают в заВИСИl\10СТИ от BЫ сотной схемы станции в пределах от 4 до 5 м, отношение диа метра вертикальноrо отстойника к высоте ero зоны осаждения должно быть не более 1,5. (У.39) ft 2,5 2,0 1)5 1,0 О I I .1 I ! 2 '3 n/н 1 Рис. V.18. [рафик для ::>пределения коэффициен  та В в формуле (V.39) 6. ОСАДОЧНЫЕ ЧАСТИ ОТСТойНИКОВ Объеl\1 осадочной части rоризонтальных и вертикальных OT стойников, если в них не предусмотрены rидрав.пические или Me ханические устройства для непрерывноrо удаления осадка, дол жен обеспечивать прием и уплотнение осадка JЗ течение 824 ч  в период, коrда в осветляемой воде содержится наибольшее KO личество взвеси. Объем осадочной части отстойника W o долже быть больше вычисленноrо по формуле W  пQ (М 1  М 2 ) 3 () м дер , (V. 40) rде п  продолжительность периода накопления осадка до ero выпуска в ч, ПрИНИ\Iае\Iая равноЙ в пределах от 8 до 24 ч; Q  расход освеТ..lяемой в отстойнике воды в Jlл 3 jч; М 1  содержание взвеси в воде, поступающей в отстоЙник. в 2/Лt 3 ; 157 
М 2  содержание взвеси в осветленной воде в Z/М З , обычно равное 812 z/м З ; б ср  средняя концентрация взвеси (твердой фазы) в уплот ненном осадке в с)м З (принимается по табл. VI.3, если отсутствуют данные опытов по уплотнению осадка, об разующеrося при обработке данной воды). ВС\lичина М 1 вычисляется по ФОРl\1уле М 1 == М исх + КДН + 0,25Ц + В, (У.41 ) rде МИСХ наибольшее содержание взвешенных веществ в под лежащей осветлению воде в Z/Jrt З ; ДK доза коаrулянта в расчете на безводный продукт в Z/ .;Из; К  т(оэффициент перевода веса коаrулянта в вес cyxoro вещества образующеrося осадка; для очищенноrо сернокислоrо алюминия К == 0,55, для неочищенноrо сернокислоrо алюминия К == 1, для железноrо купа.. роса и хлорноrо елеза К == 0,8; Ц  цветность исходной воды в ёрад; В  количество нерастворимых веществ, вводимых в во... ду с известью при подщелачивании воды, в Z/Jrt З . Для удаления из rоризонтальных отстойников выпавшеrо осадка их периодически опорожняют либо применяют специаль.. ные систеыы, работающие без опорожнения отстойников. Такие систеl\IЫ l\10rYT быть rидравлическими или механическими. Как указано выше, rидравлические системы для удаления осадка представ.,1ЯЮТ собой П>р.фQE!!PО}З5l.Нllые TpyQыI или короба, уло.. женные по дну отстойника на расстоянии не более 3 lvt один от друrоrо [2, 12]. В качестве механических систем для удаления осадка из отстойников без их опорожнения применяют скребко.. вые мехаНИЗl\IЫ, которые периодически или непрерывно сдвиrа- ют осадок к бункеру, расположенному в начале отстойника. Из бункера осадок выпускается в канализацию или на иловые пло.. щадки. Конструктивно скребковый механизм может представлять собоЙ две параллельные бесконечные цепи, к которым прикреп.. лены ДОСКIIскребки. Последние перемещаются вдоль отстоЙни.. ка, СДВIIrая осадок к бункеру. В.па)ЕIIОСТЬ осадка, удаляемоrо из rоризонтальноrо отстойни.. ка, зависит от свойств осадка и объеl\1а осадкоприе:\lноrо бун... кера. Для ОРIIентировочных расчетов l\IОЖНО ПрИНИl\lать концентра.. uию cyxoro вещества в осадке, выпускае:\10l\1 из rоризонтальных отстойников, которые оборудовань! скребковыми механизмами) р авноЙ 4060 с/л при освет ленин вод IУТНОСТЬЮ 250 1 000 MZ/ л и 2040 2/.1 при осветлении вод l\1УТНОСТЬЮ l\IeHee 250 АtZ/Л. 158 
Скорость движения скребков при сrребании осадка принима ют равной O,25O,35 .м/А!ин (1еньшие скорости соответствуют работе на маломутных водах). Расход l\10ЩНОСТИ на приведение скребковых l\lехаНИ:З:\10В в движение обычно состаВ"lяет от 1 до 2 квт на 1000 .lvt 2 площади rоризонтальноrо отстойника. Мощность электродвиrателей, YCTa новленных на скребковых 1ехаНИЗ1\1ах, должна быть в 57 раз больше указанной выше величины для преодоления инерции Me ханизма при ero пуске. Для удаления из открытых rоризонтальных ОТСТОlIНИКОВ осадка применяются рефулеры на понтонах, передвиrаеl\IЫХ по отстойнику с помощью тросов и лебедок. ЛИТЕРАТУРА 1. А з ерь е р С. Х. Рациональные КОНСТРУКЦИИ отстойников с большим коэффициентом использования. Изд. РостовскоrонаДону ВНИИ водоснабже ния и сантехники, 1934. 2. Б.ТI У в ш т е й н М. М., К о р а б е л ь н и к о в В. М. Исс.1едование и Ha ладка работы новой системы rидравлическоrо уда.1ения осадкJ. 11З водопро' водных rОРИЗОIIтальных vтстойников. «Водоснабжение и санитарная техника», 1968, NQ 1. 3. В е л и к а н о в М. А. Применение теории вероятностей к расчету осаж II.ения наносов в турбулентном потоке. «Известия нииr», т. ХУI 1 1. 1936. 4. ВIИИ водrr::о (К л я ч к о В. А., А Il е.1 ь Ц lf II И. Э.). rlо.дrОТОI3ка воды для промышленноrо и rородскоrо водоснабжения. rосстроi"'IIIздат, 1962. 5. ['о с т у н с к и й А. Н. Опыты по определению вертика.1LНОЙ COCTaB ляющей скорости. «Ирриrация И rидротехника», 1935, NQ 1. 6. f н е Д и н К. В. rоризонта.1ьные отстойники с рассредоточенным сбо ром осветленной воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1965, NQ 5. 7. Д е м у раМ. В. Рациональный отвод воды из rоризонта.Т'IЬНЫХ отстой. ннков. «Жилищнокоммунальное хозяйство», 1960, NQ 7. 8. Д е м у раМ. В. fоризонтальные отстойники. fосстройиздат УССР, Киев, 1963. 9. К о л о б о в а 3. А. Об осаждаемости коаrУ.1ИРОВ()НПОЙ взвеси. В сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», т. ХХХ, 1964. 10. К л я ч к о В. А., П а в л о в [. Д. О расчете радиальных отстойников. «Водоснабжение и санитарная техника», 1955, NQ 4. 11. Л е б е д е в а Н. С., П а в л о в [. Д. Опреде.1ение ос())кдаемости В2веси при помощи торзионных весов. «Водоснабжение и санитаРIIая техника», 1969, NQ 2. 12. П а в л о в [. Д., В а р н е л л о В. А. Исследование работы I'ОрI[ЗОII т()льных отстойников. «Водоснабжение и санитарная техника», 19ь7, М2 1. 13. П и с к у н о в п. И. rоризонта.1Ыlые водопроводные отстоЙники. СтроЙиздат, 1953. 14. С u 1 р G., Н а n s е n S., R i с h а r d s о n G. 11ighrate scdilllcntation in \vater trcatlllent \\'orks. JA \VW А, 1968, 60, NQ 6.  
 rЛАВА V/ ОСВЕТЛИТЕЛИ 1. ПРИНЦИП ДЕйсТВИЯ ОСВЕТЛИТЕЛЕй Исследуя вертикальные отстойники в 1931 r., с. х. Азерьер [1], В. Т. Турчинович И Е. Н. Тетеркин [21, 22] заметили резкое увеличение прозрачности осветленной БОДЫ в тех опытах, в KO торых осветляемая вода проходила через слой ранее выпавше ro ос адка. Специально поставленные опыты показали, что контакт BO дЫ после введения в нее peareHToB с ранее выпавшим осадком ускоряет процесс флокуляции микрохлопьев скоаrулированных заrрязнений воды при ее осветлении. Также интенсифицируется процесс кристаллизации карбоната кальция и rидроокиси Mar ния при Уl\1яrчении воды известковосодовым методом. Эти ис следования [1, 8, 10, 11 и 21] послужили основанием для разра ботки мноrочисленных конструкций сооружений, в которь!х интенсификация процессов выделения из воды взвеси и про дуктов реакций между введенными в воду реаrентами и paCTBO ренными в неЙ солями достиrается контактом обрабатываемой БОДЫ с ранее выпавшим осаДКОl\1. В отечественноЙ литературе эти сооружения получили назва иие осветлите"lей, или суспензионных сепараторов. В практике применяются два типа конструкций осветлите лей. В первоrvl типе контакт воды с ранее выпавшим осадком дo стиrается при ее движении снизу вверх через слой осадка со скоростью достаточно большой для Toro, чтобы привести осадок во взвешенное состояние (так называемый псевдоожиженный слой), но меньшей, чем скорость свободноrо осаждения хлопьев осадка в неподвижной воде. Во втором типе конструкций OCBeT лителей Иl\1еется специальная камера реакции (камера хлопьеоб разования) , обычно оборудованная механическими мешалками, в котороЙ вода перемешивается с ранее выпавшим осадком, а затеl\1 поступает в зону осветления, в которой происходит Bыдe ление из воды крупных хлопьев, образоваВШIIХСЯ в камере pe акции. Впервые освеТJтrители первоrо типа были предложены Е. Н. Te теркиным [21], BToporo типа  Ч. Спольдинrом [25]. 160 
CXel\1a осветлителя с коническим диффузором системы Е. Н. Тетеркина представлена на рис. VI.l. Вода с реаrентами поступает в осветлитель из воздухоотделителя по трубопроводу 1 в ни)кнюю часть конуса диффузора 2. Поднимаясь вверх, по ток воды расширяется, скорость ero \'меньшастся до величины, при KO rrорой В диффузоре образуется слой взвешенноrо осадка 3. По мере Ha копления осадка ero избыток пере "lивается через кромку диффузора и опускается в осадкоуплотнитель 4. Осветленная вода проходит через защитный слоЙ воды над диффузо pOl\1 и по сборному желобу 5 OTBO дится на фильтры. Осадок через дырчатую трубу б непрерывно или периодически по трубопроводу 7 отводится в канализацию. CXel\1 а осветлителя системы ч. Спольдинrа с встроенной Mexa ническоЙ каl\1ероЙ реакции показана на рис. VI.2. Осветлитель представ ляет собой усеченныЙ конус, постав ленный на меньшее основание. В центре ero имеется камера реакции в виде усеченноrо конуса, поставленноrо на большее основание. Вода посту пает в камеру реакции через трубопровод 1, peareHTbI подаются по трубопроводам 2. В центре камеры реакции имеется верти кальный вал, на котором укреплены мешалки 3 для смешения r= t   {  .  " \ rt ', :II б HI 'J LL:  ........... !. Рис. VI.l. Осветлитель с KO ническим диффузором канет. рукции Е. Н. Тетеркина  l   T <:...:11 ::х::С")  ::t:: ,J  l Рис. \/1.2. Осветлитель с встроенной камерой реакции конструкции Ч. Спольдинrа 1 1  7 4 161 
БОДЫ С реаrентами и мешалка 4 для поддержания во взвешенном состоянии осадка в нижней части KalVlepbI реакции. Избыток осадка из взвешенноrо слоя опускается в осадкоуплотнитель 5, Рис. VI.3. Осветлитель «акселейтор» фирмы «Инфилко» (США) 1  трубопровод исходной воды; 2 и 3  трубопроводы peareHToB; 4  зона первичноrо перемешивания и реакции; 5  зона вторичноrо перемешивания и флокуляции; 6  импеллер; 7  зона осаждения; 8  осадкоуплотнитель; 9  клапан выпуска осадка из KOToporo удаляется в сток по трубопроводу б, снабжеННОlVIУ aBTO матическим клапаном. В осветлителях систеl\IЫ Е. Н. Te 5 теркина и ч. Спольдинrа осветле ние воды достиrается пропуском ее снизу вверх через слой взвешенноrо в восходящем потоке воды слое осадка. Имеются конструкции oc ветлителей, в которых осветление воды достиrается при ее радиаль ном rОРИЗ0нтальном движении из камеры реакции к сборным жело бам (рис. VI.3). В осветлителях осуществляются два процесса водообработки: 1) фло кулирование микрохлопьев п круп ные аrреrатированные хлопья; 2) выделение этих хлопьев из oc ветляемой воды. Для флокулирования !\1икрох.лопьев необходимо перемешивание воды, для отделения хлопьев от воды  создание зон движения воды со скоростью, l\lеньшей, чем скорость CBO бодноrо осаждения хлопьев в неПОДВIIЖНОЙ воде.  r t   Рис. VI.4. Осветлитель ВНИИОВР конструкции Н. Ф. Резника с rидравличе ской мешалкой 1  опускная труба; 2  rидравли ческая мешалка  распределитель; 8  подвод peareHToH; 4  отвод из бытка осадка; 5  отвод осветлен- ной воды; 6  во]духоотделитель 162 
Поэтому в осветлителях всех типов имеется зона реакции или захвата микрохлопьев ранее выпавшим осадком и зона oc ветления воды. Большие скорости, необходимые для перемешивания воды с осаДКОl\f, создаются механическим (см. рис. VI.2 и VI.3) или rидраI3лическим переме шиванием (рис. VI.4) ли бо устройством в нижней части осветлителя диф фузоров. Вертикальная скорость движения воды в последних настолько велика, что создает усло вия турбулентноrо пере мешивания воды с хлопь ями ранее выпавшеrо о с а Д к а ( с rvf . р и с. V 1 . 1 и далее рис. VI.14). Сни)кение скорости восходящеrо потока воды в зоне осветления до Be личины, при которой Ha чинается отделение хлопь ев взвеси от воды, дости rается либо увеличением .; площади поперечноrо ce чения освеТoJlителя (см. рис. VI.l и VI.2), либо ОТВОДОl\I части осветляе мой воды BrvIecTe с ocaд ком в осадкоуплотните ли (рис. VI.5). По способу отвода осадка осветлители дe лят на rравитационные (см. рис. VI.lVI.3) и принудите,,1ьные (см. рис. VI.5) . По :\IeCTY расположе ния осадкоуплотнителей освеТ,,1IIтеЛII различают: 1) с всртикаL1ЬНЫl'vlИ осадкоуплотнителями (CI. рис. VI.5); 2) с IIОДДОННЫТ\1II осадкоуплотнителями (рис. VI.6); 3) без ocaДKO уплотнителеЙ (осадок уплотняется в нижней части осветлителя, с ;\ 1. Р и с . \1 1. 1 ) . Все типы осветлителей MorYT быть открытыми или напор НЫl\lИ. 11  т1 в r .Ml I ""> в <:::. <...  "с> с') I"C:, I 10 Рис. . VI.5. Осветлитель с пр.инудительным отводом осадка в вертикальный осадкоуп лотнитель конструкции внии водrЕО 7 ti ;Н  71/  ! ,,1    I I i '--'   4 I I II :; I I 8 I t I + i I ;с:а I '" '  L l  Рис. VI.6. Осветлитель с поддонным ocaДKO уплотнителем конструкции Н. И. КОЛОТОВD 1  ПОДВОД воды из воздухоотделителя; 2  дыp чатые распределительные трубы; 3  слой взвс шенноrо осадка; 4  осаДКООТВОДН!:>Iе трубы; 5  осадкоуплотнитель; 6  отвод осветленной BO дЫ из осадкоуплотнителя; 7  сборные желоба; 8  задвижка для реrулирования отвода ВОДЫ из осадкоуплотнителя; 9  отвод осветленной воды; 10  СМЫВ осадка; 11  выпуск осадка 163 
2. КОНСТРУКЦИИ ОСВЕТЛИТЕЛЕй Практика эксплуатации осветлителей с rравитаЦИОННЫI\lII осадкоуплотнителями показала, что поступающий в осадкоуплот нитель свежиЙ осадок выдавливает из Hero воду, встречный по ток которой захватывает частицы осадка и увлекает их в желоба осветленной воды. При осветлении высокомут- ных вод В осветлите,,1ЯХ с [pa .  . .... "'" '--- "') ,( / i r 1 I I i : I l ' '::.. '--> 1::: "с:) 8 I Рис. VI.7. Осветлитель с BЫHOC ным осадкоуплотнителем 1  воздухоотделитель; 2  зона реакции; 3слоЙ взвешенноrо ocaд ка; 4  осадкоуплотнитель; 5  OT вод осветленной воды; 6 и 7  BЫ пуск осадка; 8  отвод осветленноЙ воды из BbIHOCHoro осадкоуплотни теля / /1/ "" ."...,."V. .. Рис. VI.8. Напорный осветли тель с выносным осадкоуплот нителем витационными осадкоуплотните.пями необходима их непрерыв пая продувка, что приводит к большим потерям БОДЫ. ВН:VIИ водrЕО [7] была разработана конструкция осветли- теля с принудительным отводом осадка в осадкоуп.п:отнитель (рис. VI.5). По трубопроводу 1 вода поступает через воздухо отделитель 11 в дырчатые распределительные трубы 2 и затем через дырчатое дно 3 под слои взвешенноrо осадка. Избыток осадка с частью воды отводится через осадкоприемные окна 4 в вертикальный осадкоуплотнитель 5, расположенныЙ в центре осветлителя. Движение воды из осветлителя в осадкоуплотни тель обусловлено отбором из верхней части последнеrо через трубопровод б части воды, расход котороЙ реrулируется задвиж- коЙ 8. Отсос воды из верхней зоныI осадкоуплотнителя обуслов- лен разностыо OTl\leTOK воды в осаДКОУПЛОТIIителе и канале 9, в которыЙ поступает осветленная вода из сборноrо ,,10тка 7. 164 
Уплотненный и частично обезвоженный осадок из осадкоуп .I10тнителя 5 отводится по трубе 10. Схела осветлителя системы Н. и. Колотова (внииrс) с поддонныл осадкоуплотнителеl\1 и прину дитеЛЬНЫl\1 ОТЕОДО:\I n Hero по осаДКООТВОДНЫ;\1 трубаl'vl 4 избытка осадка [11] пред ставлена на рис. VI.6. ДЛЯ смыва осадка с плоскоrо дна ocaДKO уплотнителя предусмотрен подвод воды из водопровода в коль цо из дырчатых труб 10. Сброс осадка осуществляется через TPy бопровод 11. Схема осветлителя с BbIHOCHbIl\I осадкоуплотнителе:rvr и прину J,ительным отводом осаДКа представлена на рис. VI.7. Выносные осадкоуплотнители MorYT применяться в открытых и напорных (рис. VI.8) осветлителях. Недостатком описанных выше конструкций осветлителей с дырчатыми распределительными днищами является возмоЖ насть образования на этих днищах завалов осадка, особенно при выключении осветлителей. Для устранения этоrо [. 'А. POMaHO вым [1720], В. А. rребневым и Н. Н. HaropHoBbIM [15] была предложена конструкция осветлителя, имеющеrо поддонный осадкоуплотнитеЛL с Уlеньшенной площадью распрсделительно- ro дырчатоrо дна. Аналоrичная конструкция осветлителя, при- веденная на рис. VI.9, бы.'1а предложена М. п. Васильченко [5]. 1:з1  I ::::t:, I I I I   I 1 j T Рас. \,TI.9. OCBeT1IIТe.1b конструкции 1\1. П. ВаСИ.1ЬЧСНI{() Более просты И надежны Б ЭКСП.-1уатации оспеТvllIтели KOHCT рукции внии водrЕО (рис. \11.10) (10]. ОсвеТvlите.пь, пред ставленный на рис. \11.10, а, Иlеет круrлую в П"lанс фОрl\1У и предназначен д,,'1Я осветлеНIIЯ или УI\IяrчеНIIЯ воды на станциях маЛО{I производите.1ЫIОСТИ (20005000 /vl)/CYTKU). Для станциЙ l()[) 
большей производительности предназначены осветлители с под доном (рис. VI.I0, б) и с вертикальным осадкоуплотнителем (VI.l О, в) . Дальнейшим развитием конструкции осветлителя ВНИИ водrЕО с вертикальным осадкоуплотнителем является широко распространенная конструкция коридорноrо осветлителя 7 б)  о) 1 ..... 1;  f . ...... Рис. VI.I0. Осветлители конструкции внии водrЕО 1  воздухоотделитель; 2  опускные трубы; 3ocaДKO отводные трубы или окна; 4  осаДКОУПJ10тнитель; 5  отвод оспетленной воды и { осадкоуплотнителя; 6 и 7  отвод осадка (рис. VI.ll). ТакCJЙ осветлитель имеет прямоуrольную в плане форму и состоит из трех параллельных коридоров: двух край них  осветлителей и расположенноrо между НИlVIИ осадкоуп лотнителя. Из воздухоотделителя вода по дырчатым: распредели теЛЬНЫl\1 трубам 1 распределяется по длине коридоровосвеТtJ1ите лей. I-Iижние стенки коридоров наклонны, что обеспечивает по степенное Уl\1еньшение скорости восходящеrо потока воды в зоне взвешенноrо осадка 2, нижняя часть которой С.}lУЖИТ камероЙ ХJ10пьеобразования. Избыток осадка с частью воды через ocaДKO отводные окна 3 поступает в осадкоуплотнитель 4. Отвод части воды в осадкоуплотнитель резко снижает скорость восходящеrо потока воды выше слоя взвешенноrо осадка в зоне осветления 5. что обеспечивает высокий эффект осветления воды. Последняя 166 
через сборные желоба 6 поступает в канал осветленноЙ воды 7. Из осадкоуплотнителя осветленная вода отводится в тот )ке Ka нал через дырчатые трубы 8, установленные на 300 ММ ниже по верхности воды в нем. Уплотненный осадок из осадкоуп.l0тните D r _ I 1 1 I  I t "" "-' w """ ':t-   -1  I "  I t .  л q fO I / / д-]: ,! fi   -   'с.  3. T  ..  .,:;. :::  ., I I - - ---............. r I I ....JJ Рис. VI.l1. КоридорныЙ освеТv1итель с I3сртикальным осаДКОУП.10ТIIfIте,lем ля сбрасывается в сток через дырчатые трубы 9, уложенные в нижней части дна осад ко уплотнителя. До поступления в OCBeT литель вода проходит через воздухоотделитель 10. В СССР построены и успешно экс плуатируются коридорные осветлите ли длиной до 40 М. ДЛЯ получения BЫ cOKoro эффекта осветления воды (oc таточная мутность осветленной воды 34 М2/Л) необходимо обеспечить равномерное распределение воды по длине коридора и достаточную высоту слоя взвешенноrо осадка, выше пере хода наклонных стенок в вертикаль ные.  ' ри осветлении l\lаломутных вод слои взвешенноrо осадка леrко взму чивается выходящими из отверстий распределительной системы СТРУЯl\1И воды. Во избе/кание ВЗl\lучиваНIIЯ осадка нужно эффективно поrасить энерrию этих струй. На рис. VI.12 представлена CXel\Ia устроЙст- ва для rашения энерrии струй, успешно работающеrо n осветли телях (L === 17 At") фильтровальной станции в [. Чебоксары. В ,коридорные осветлители Артемовской фИиlьтрова.пьной станции, осветляющеЙ воду канала Сев. Донец  Донбасс (l\1YT насть в \Iежень 820 .Jt2/Л. IIветность ЗО40 2рад, Iце.l0ЧНОСТЬ Рис. VI.12. Устройство для rашения энерrии струЙ, BЫ ХОДЯЩИХ из отверстий pac пределитеJ'ЬНОЙ трубы OCBeT л ите.1 я 1  доска на ребро 167 
44,5 МеЭК8/ л) для У"lучшения распреде"Тlения воды БыIл заrру жен щебень толщиной слоя 120 мм и крупностыо 3050 мм 114]. До заrрузки щебня при скорости восходящеrо потока воды в зо- не осветления O,60,8 MAtjceK мутность осветленной воды была не менее 20 "Не/Л. После заrрузки, даже при скорости восходя- щеrо потока 1, 1  1,2 htMjceK, мутность освеТ"lенноЙ воды не пре- ВОСХОДИL13 2,5З Мсjл в самое неблаrоприятное время ro;ra  весной 13 начале паводка. Рис. VI.13. Коридорный осветлитель фирмы «Пер мутит» (США) 1  подораспределите.ттьный канал; 2  сборные желоба; 3  мешал ки на rоризонтальном палу; 4  отвод осадка из камеры реакции; 5  осадкоуплотнитель; 6  отвод осадка 113 осадкоуплотнителя; 7  пробоотборные трубки; 8  ввод peareHToB Схема коридорноrо осветлителя фирмы «Пермутит» (США) приведена на рис. VI.13. В осветлителе имеется камера реакции с мешалками на rоризонтальном валу и rравитационные осад- коуплотнители. Схема коридорноrо осветлителя фирмы «КеНДИ1> (Анrлия) представлена на рис. VI.14. В этом осветлителе камерой реакции служит ни)княя часть пирамидальных бункеров осветлителя. Осадкоуплотнители rравитационноrо типа расположены между смежными осветлителями. ОсвеТЛIIтеL;J:Ь «акселейтор» фИрl\/lЫ «Инфилко» (США) с pe циркуляцией осадка через камеру реакции представлен на рис. VI.3. Сходны с ним: по конструкции осветлители «рецирку- лятор» (r ДР, рис. VI.15) и «реактиватор» фирмы «rpeBep» (США, рис. VI.16). Схемы осветлителей, разработанных в ЧССР, представлены на рис. VI.17 и VI.18. В осветлителях ЦНИИ МПС, разработанных Е. Ф. Kyprae- вым и приведенных на рис. VI.19 и VI.20 [12], вода поступает через сопла, приобретая вращательное движение. Характерной особенностью осветлителей систеl\1Ы Е. Ф. KypraeBa является от- бор осадка с нескольких уровней с ПОl'vIОЩЫО специальноrо YCT 168 
. 11 l . M . [I UU U':U..U иtl  п:...J пп I I : I II t   7 1 I 1 I I "" I  I1  I Рис. VI.14. Пирамидальный коридорный осветлитель фирмы «Кенди» (Анrлия) 1  водораспределительный канал; 2  опорожнение осветлителя; 3  ПО;J.ача осветляемой воды с реаrентами; 4  спуск осадка из осадкоуплотнителя; :)  смыв осадка водой; 6  сборные желоба; 7..... канал осветленноЙ воды; 8  выпуск осадка из осадкоуплотните,lЯ :t: Рис. VI.15. ОсвеТ,1Iпе.1Ь «рецирку:!ятор» (rдр) !  подвод BO;J.bI; 2  первичная камера реакции; 3  воздухо отделите.1Ь; 4  вторичная камера реакции; 5  зона взвешен. Horo осадка; 6  осадко) плотните.1Ь; 7  сборные желоба; 8 ПОДВО;J. peareHToB 169 
 1 A I 1  r  I " ""' i "'ft  " I б  , { (' J l 9  b'   РНС. VI./6. ОсвеТлитель «реактиватор» фирмы «rреБер» (США) 1  ПОДВОД ВОДЫ; 2  ПОДВОД реатентов; 3 и 4  СООтветственно lIервич_ Ная Н ВI0РИЧная камеры реакции; 5  ИмпеЛлер; б  ЗОНа Взвешенносо ОсаДКа; 7  СКРебковый механизм; 8  шлаМОприе>rный ко.l0дец; 9  сБОРНые желоба  ::t::  '--' "<:::. "  . РИс. VI.18. OCBeT ЛИтель 1(()HCTPYK ции Бинара и Бель CKoro (ЧССР) /  подвод иСХОДНОЙ ВОДЫ; 2 и (]  COOT веТСТПенно n ервичн а я И ВТОРИЧНая Ка:Неры реакции; 4  СКРсб Ковый 1\1СSJIlJНЧ: /)  оса дк оуп.l0Т1l1Il е.1Ь; 5  Привод '1 еIIl а,lКи камеры реаКЦНII; 7  ПРиво,], скреБКовоrо мехаНИЗма: 8  сбор НЫе Же и l06а: 9  Под. Вод peareHTOI3 170 '  .;  .   ,/    ...  5 РИс. VI./7. ОсвеТлитель КОНст- РУКЦИИ В. и С. Мацкерле (ЧССР)   ч 1  ПОДВОД ИСХОДНой ВОДЫ с реатен- 'lами; 2  ЗОИа реакции; 3  Слой ВзвеШеНноrо ОсаДКа; 4  осадко_ УПЛОТНитель; 5  ОТвод OCBeT.eHHolI воды из осаДКОУПЛотнителя; 6 и 7 - ВЫПУСКИ ОсаДка: 8  ОТВОД ос- веТлеI-нrой Воды 7 I 6 б 7 5 
ройства и танrенциальный ввод воды в зону реакции и хлопье образования, куда отдельно подводятся peareHTbl. Осветлители ЦНИИ МПС широко применя ются в практике умяrчения и j\J а r н ез и а л ь Н О ro о б ес к р е 1\1 н и В а  ния воды, т. е. тоrда, коrда в результате реакции образуют ся тяжелые осадки. HeДOCTaT KOlVI показанноrо на рис. VI.19 осветлителя является ero боль ша я высота. Этот недоста-  ток устранен в осветлителе  ЦНИИ3 (СМ. рис. VI.20).   Схема осветлителя с эжек торной системой рециркуляции осадка фирмы «Деrремон» (Франция) представлена на рис. VI.21. Этой же фирмой выпускается осветлитель «пульсатор» С пульсирующим потоком осветляемой воды (рис. VI.22). Пульсация пото ка жидкости достиrается aBTO матически. В центре осветли теля Иl\Iеется закрытый сверху, но открытый снизу резервуар 1. К нему подсоединен BaKYYM насос 2, работающий непре рывно. Вода поступает в pe зервуар 1 снизу ПО трубопроводу 3. Так как давление в резервуа- ре ниже атмосферноrо, вода заполняет ero доверху и лишь часть  , Рис. VI.19. Освет.пИТСtJ1Ь ЦНИИ МПС конструкции Е. Ф. KypraeBa 1  воздухоотделитель; 2  сопло; 3ниж няя распределительная решетка; 4  ocaд коприемные окна; 5  осад ко уплотнитель; 6  отвод осветленной воды из осадкоуп .ТIOтнителя; 7  подвод peareHToB; 8  CTa би.пизатор взвешенноrо слоя; 9  сборный желоб; 10 и 11  выпуски осадка 7 Рис. VI.20. OCBeT лите.1Ь ЦНИИ3  1  подвод БОДЫ; 2сопла водораспре- делителя; 3 и 4  осадкоотводные OK на; 5  сборный же .10б; 6  отвод освет- .1енной воды из ocaд коуплотните.1Я; 7  подача воды на филь тры; 8oc адкоуплот- ните.1Ь; 9  выпуски ос здкз подаваемой в осветлитель воды поступает в это вре:\IЯ R зону осветления 4. Kor;:r,a уровень воды в резервуаре достиrнет опре деленной отметки, превышающеЙ уровень воды в осветлителе, 171 
датчик 5 дает И1УIПУЛЬС на открытие клапана б. Тоrда вся вода, поступающая в осветлитель и накопившаяся в резервуаре 1, направляется в освеТ,,1итель, двиrаясь в IIel\l вертикально со CKO ростыо на 10% большей, чеl\f средняя расчетная. После сниже ния уровня ВОДЫ В резервуаре до уровня сборных :iе,,10бов 7 освеТ.тIIIте"lЯ I{"lапан автоматически закрывается, BaKYYMHacoc создает в резервуаре раз режение, и вода, не пере ставая поступать в OCBeT литель, одновреl'ленно направляется и в pe зервуар 1; хлопья взве шенноrо слоя начинают оседать в зоне OCBeT "lения. По мнению авторов этой конструкции, коле бател.ьное движение хлопьев взвеси в пульси рующем потоке воды дa ет возможность получить более высокий эффект осветления, чеl\tI в обыч  ном осветлителе. Однако расчетные наrрузки на осветлители «пульсатор», принимаемые фирмой «Деrремон», мало отли чаются от расчетных Ha rрузок, принимаемых для друrих типов осветлителей с непуль- сирующим потоком. Испытания «пульсаторов» фирмы «Деrре мон» на водопроводе r. София (НРБ) показали, что выключение пульсации потока и переход на работу по схеме обычных OCBeT лителей не ухудшает, а даже несколько улучшает эффективность работы осветлителя «пульсатор». р аЗЛИЧНЫl\1 обр азом решена в разных конструкциях OC13eT лителей схема ввода peareHTOB в обрабатываемую воду. В HeKO Ос8е r Т7/1еhНGЯ ВоВа  . r  t =  t    , T t      r \ \ / // /./// j /   , I\ r J / ВЫПljСf< осаака Ос етI1ЯN.IGЯ  oaa Рис. VI.21. Осветлитель с эж:екторноЙ системоЙ рециркуляции осадка фирмы «Деrрсмон» (Франция) Рис. \п,2:2. ОСI3етли re.1b «пу.1ьсатор» фирмы «ДеrреМОII» (Франция) 172 
торых конструкциях (ВНИИ водrЕО и внииrс, фирм «Деr ремон» и «Кенди») peareHTbI вводятся в воду до ее поступления в осветлите.,1Ь. В осветлителях ЦНИvI МПС системы Е. Ф. Kyp [аева, в «пресипитаторах» фирмы «Пермутит», «акселейторах» фирмы «Инфилко» И ряде друrих peareHTbI вводятся отдельным труБОПРОВОДОl\I в зону реакции. Е. д. Бабенковым [2] предложено эжекторное устройство для \ улучшения процесса хлопьеобразования в осветлителях (рис. VI.23). Оно устанавливается над воздухоотделите,,1еl\I и служит дЛЯ OTДYB ки ВОЗДУХОЛI уrлекис.поты, выделяющей ся при введении в воду коаrулянта, и ин.. тенсификации процесса хлопьеобразова ния в результате эжектирования к месту .."..... fe(l()  r  '-<::> 1   '.r:, С'" 4 //   I { Рис. VI.2.3. Эжектор ное устроЙство для аэрации воды и подсоса осадка 1  ПОДВОД обрабатываемой воды; 2  эжектор; 3  под- вод peareHToB; 4  дырчатая труба для подачи сжатоrо воздуха; 5  воздухоотдели- тель осветлителя 7 t1 рН 60д6I Рис. VI.24. Влияние величины рН воды на эффек тивность задержания взвеси осветлителем 1  FeS04; 2  A1 2 (50.)з J     t:::  ct.  t.... с::::: Q... t::: '-.J 1:::)-""'" с::: с'\.)    с;)  16 -<: Е: '- с::: :t: Е: ::::,.  17 8 4 .5 б !J ({l смешения воды с реаrентами и ранее образовавшимся осадком. Отдувка уrлекислоты позволяет повысить величину рН воды, что в отдельных случаях приводит к образованию более прочных хлопьев и повышению эффективности задержания взвеси OCBeT лителе!\l. Пример TaKoro влияния отдувки уrлекислоты на хлопье образование показан на рис. VI.24. Улучшению процесс а хлопьеобразования в осветлителях при осветлении l\lаломутных вод способствует рециркуляция части осадка. В осветлителях, схемы которых приведены на рис. VI.3, VI.15, VI.16 и VI.21 и некоторых друrих, рециркуляция части осадка осуществляется непрерывно с помощью импеллера или э)кектора. В осветлителях, rде рециркуляция осадка не преду смотрена, в случае осветления маломутных вод целесообразно подавать часть осадка из осадкоуплотнителя в смеситель к у 
СТУ ввода peareHToB. Для этоrо можно забирать центробежным насосом низкоrо давления (напор 56 м вод. СТ.) осадок из осадкоуплотнителя и перекачивать ero в смеситель. Производи тельность насоса для подачи осадка по опыту Ярославскоrо BO допровода должна быть равна 230/0 расхода осветленной воды. Возможность интенсификации процесса осветления воды в осветлителях, не имеющих мешало.чных камер реакции, изуча лась В. А. Варнелло, [. д. Павловым и В. В. Ашаниным [4] на План Ir 10 3 4    D,45L   I  II L Рис. VI. 25. Осветлитель с rоризонтальной зоной осветления осветлителях диаметром 6,6 м на р. Оке в паводок. Оказалось, что наличие отдельной предвключенной камеры реакции не улучшает, а даже несколько ухудшает степень осветления воды при скоростях восходящеrо потока 1, 1  1,3 ММ! сек. ( Обычно осветлители применяются для осветления вод малой и средней мутности. При мутности более 5 с/л uелесообразно I u осветлять воду в отстоиниках с механическим удалением осадка (радиальные отстойники, отстойники со скребковы:ы f\Iеханиз мом). Однако в практике очистки воды имеются ПРИl\lеры успеш Horo применения осветлителей при осветлении BbICOKOf\lYTHbIX вод. Осветлители ЦI-1:ИИ МПС работают на осветлении воды р. Куры в [. АлиБайраl\1ЛЫ, осветлители внииrс [17]  на осветлении воды р. Зеленчук (мутность 8 с/л). При строительстве фильтровальных станций БО,,1ЬШОЙ произ водительности осветлители целесообразно располаrать вне зда ния. На рис. VI.25 представлена схема осветлителя с rоризон тальной зоной осветления, разработанноrо ВНИИ водrЕО и применяемоrо на ряде объектов Союзводоканалпроектом, в TOl\1 ЧИС"lе на очистных сооружениях автозавода в [. ТОЛЬЯТТII r свет 174 I 
ляемая вода из воздухоотделителя поступает в распределитель ный канал 1 и из Hero через водослив в карман 2. Последний распределяет воду по опускным трубам 3, подводящи ее к дырчаТЫl\1 распределительным лоткам 4, которые уложены по дну зоны хлопьеобразования осветлителя. Из отверстий в CTeH ках лотков вода поступает в слой взвешенноrо осадка 5, пройдя который снизу вверх поступает в сборные желоба б. В эти же желоба В1\lесте с ВОДОЙ поступает избыток осадка. Устройство сборных желобов целесообразно при строительст ве осветлителей большой длины. При длине зоны хлопьеобразо вания l\leHee 15 м желоба можно не устраивать. Вода с хлопьями скоаrулированной взвеси будет переливаться через верх раздели тельной стенки 7 в зону сепарации осадка 8. Из желобов вода поступает в зону сепарации осадка 8, KOTO рая отделена от зоны хлопьеобразования стенкой 7. Отбойный щит 9 направляет поток воды с осадком ко дну зоны осаждения. Здесь оседает осадок, осветленная вода поднимается вверх к сборным желобам 10. Осадок из зоны ero уплотнения отводит ся в сток по дырчатым трубам 11. Обычно длина зоны хлопьеоб разования составляет (0,45 + 0,5) L, длина зоны осаждения  (0,5 + 0,55) L (rде L  полная длина осветлителя). В отличие от остальных конструкций осветлителей в этой конструкции CKO рость восходящеrо потока воды в зоне хлопьеобразования при нята большей, чем скорость осаждения хлопьев взвеси. Поэтому наблюдается непрерывный вынос части осадка вместе с водой через сборные желоба в зону осаждения. Скорость восходящеrо потока в зоне хлопьеобразования при I нимают от 3,6 до 7,2 м/ч (12,1 мм/сек), тоrда наrрузка на Ta I кой осветлитель будет близка к 1,82,7 м 3 /ч на 1 м 2 ero общей I ПЛjlЩади.--" ; Простота конструкции и возможность расположения TaKoro осветлителя вне здания делают ero более экономичным, чем дpy rие конструкции осветлителей. На фильтровальной станции aBTO завода в r. Тольятти осветлители этоrо типа имеют длину 73,5 м при ширине каждоrо отделения 6 м. Производительность каждо ro отделения составляет около 20 тыс. м 3 ! сутки. . r:r- При ПРИlVlенении осветлителей на станциях JeareHTHoro умяr  чения БQДЫ следует считаться с возможностью зарастания Kap бонаТОl\l кальция подводящих трубопроводов, отверстий распре делительных систем и т. п. Поэтому при peareHTHoM умяrчении воды peareHTbI следует вводить непосредственно в зону реакции под слоеl\I взвешенноrо осадка. Это неудобно на станциях с не. СКОЛЬКИl\IИ осветлителями, так как нужно дозировать peareHTbI от- дельно в каждый осветлитель. При дозировании peareHToB в об щиЙ Сl\lеситель конструкция осветлителя должна быть такой, что бы l\10ЖНО было леrко, без остановки осветлителя, осуществлять очистку труб или лотков, подводящих воду от смесителя к OCBeT лите.пю, и систем, распредеЛЯJОЩИХ воду по площади осветлите 175 
ля. Применение для этих целей дырчатых труб, сопел и т. п. не допускается, вода от смесителя разводится открытыми лотками и распределяется опускными трубами (рис. VI.26). Удельные производительности отечественных конструкций осветлителей по 11 I1 J Рис. VI.26. Осветлитель с распределением БОДЫ опускными трубами 1  опускные трубы; 2  сборный канал; 3  водослив результатам их испытаний на воде рек Оки и Волrи приведены в табл. VI.l. т а б л и ц а VI.l Удельные показатели различных конструкций осветлителем при осветлении воды рек Оки и Волrи ! Тип осветлителя коридорный с  с rоризонталь. вертикаль- внииrс с со Показатель < 0<з ной зоной ным осадко- поддонным C'I I:s:: осаждения уплотнителем осадкоуплот- I ::s:: o. (внии нител ем :: :s:. (внии :s: :I::=.....; водrЕО) водrЕО) ::r: ::r> ::r Прозрачность освет- ленной ВОДЫ по кресту в см 194 205 187 67 185 Удельная производи тельность в М 3 /Ч: на 1 м 2 площади . 4,5 4,8 3,7 4,15 3 » 1 м з объема 0,96 0,85 0,53 0,77 0,63 Неоднократно делались попытки [4, 8 и 16] улучшить работу осветлителей, стабилизовав слой взвешенноrо осаДКа путем BBe дения в Hero вертикальных переrородок, дырчатых днищ и т. п. Полученный при этом эффект обычно не оправдыва.] усло)кнения и удоро)кания конструкции осветлителя. 176 
3. ОСНОВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ РАСЧЕТА ОСВЕТЛИТЕЛЕй При движении воды снизу вверх через слой взвешенноrо осадка частицы взвешиваются в восходяще:\I потоке ВОДЫ II при ходят В турбулентное движение. Концентрация взвеси в слое взвешенноrо осадка будет тем больше, чем меньше скорость восходящеrо потока и чеl\1 больше удельный вес и диаметр частиц взвеси. Результаты опытов В. В. Ашанина, Е. Ф. KypraeBa, [. [. Пер вова, 3. В. Черновой, э. Лавьеля показывают, что концентрация взвеси в слое взвешенноrо в осветлителе осадка обратно пропор циональна скорости восходящеrо потока воды: К c== ( VI.l ) а ' V rде С  средняя концентрация взвешенных веществ в слое осадка в 21м3; К  коэффициент расширяемости осадка, зависящий от раз мера ero хлопьев и их удельноrо веса; v  скорость восходящеrо потока воды в мlч; а  показатель степени. Величина а в опытах Лавьеля была равна 0,93, в опытах В. В. Ашанина 1,121,22, в опытах [. [. Первова0,951,1; в среднем без большой ошибки величина а может быть принята равной 1. Величина коэффициента К изменяется в широких пределах: от 0,8 21м2. ч для случаев осветления маЛОlVlУТНЫХ цветных вод, обработанных сернокислым алюминием, до 30 21м2. Ч для слу чаев осветления BbICOKOlVIYTHbIX вод. Двиrаясь Вl\лесте с водой через слой ранее выпавшеrо осадка, скоаrулированные микрохлопья заrрязнений воды сталкиваются с хлопьями, образующими С"ТIой взвешенноrо осадка, И, аrЛОlVIе рируясь с ними, удаляются из воды. Очевидно, что чеl\1 больше концентрация хлопьев в слое взвешенноrо осадка, те;\1 более Be роятен захват ими микрохлопьев из поступающей в осветлитель воды, тем большей будет задерживающая способность взвешен Horo слоя осветлителя. Зависимость величины задерживающей способности взвешен Horo слоя осветлителя от скорости восходящеrо потока воды, KOH центрации взвеси во взвешенном слое и ero высоты ИССиlедована [. [. Первовым (ВНИИ водrЕО). Представив задерживающую способность осветлителя Сй в ви де отношения М иех  Маев (О=== , М иех ( VI .2) [. [. Первов установил, что она является функцией ПРОIIзведения 12745 177 
ВЫСОТЫ слоя взвешенноrо осадка Н на концентрацию в Hel'vl взвешенных веществ: (J) == 1  eyHC == 1  eya. (VI.3) Свойства взвеси в этом уравнении характеризуются показа телем адrезии "?, который равен ориентировочно 0,4 для случая осветления мутных вод и 0,8 для случаев обесцвечивания Koary ляцией маЛОl\1УТНЫХ цветных вод (рис. VI.27). Ве,,1ичина концентрации взвешенных веществ во взвешеННО:\l слое Qсветлителя [уравнение (VI.l)] зависит от скорости BOCXO дящеrо потока воды в нем. Подставив значение С из уравнения (VI.l) при а == 1 в уравнение (VI.3) получим:  уКН (O==le v (VI. 4) или уКН М исх  М ОСВ == 1  е  v--- М исх (VI.5) Отсюда получим основное уравнение для расчета осветлителей:  v КН M OCil == М исх е v ( VI. 6) связывающее мутность осветленной воды с мутностью исходной БОДЫ, скоростью восходящеrо потока воды в осветлителе и BЫ сотой слоя взвешенноrо осадка. Определение величин коэффициентов расширяемости осадка К и адrезии "? представляет значительные экспериментальные трудности, так как эти коэффициенты связаны между собой и не MorYT быть в опыте определены раздельно. В связи с этим целесообразно за основную характеристику осадка принять экспериментально определяемую эталонную KOH центрацию взвеси С Э при эталонной скорости v э восходящеrо потока и определенной температуре (например, при скорости восходящеrо потока 3,6 м/ч, или 1 мм/сек, и температуре 200 С). Если IIзвестны величины С э и V Э дЛЯ данной ВОДЫ и условий ее обработки реаrентами, то из ФОРМУЛЫ (VI.l) при а== l } следу ет, что К == С Э V Э и эта фОРl\1ула мо)кет быть представлена в сле дующем виде: с == к == С Э v Э ==  == С Э v v v/v э V*. (VI.7) Отношение v/v э в этой формуле обозначено безразмерной Be личиной и*. Тоrда уравнения (VI.4) и (VI.6) примут следующий вид: УНС Э oo==1e v. . , (VI.8) УНС Э М ОСН === М исх e  (VI.9 178 
C'-J i i ; I i I I   t   t  IT   t   1 t   I 1\r+ 1 + 1 1  i I I : I I Q,.) .. t r . ...1. . r.+ i.1.  1  T+.,   tJ  1r.jтiш.    I I T..!tT   .T+. J ( ..+..t s?  . j 1  + 1 + .   f '  ' .tj.. :1   t    I - '2- <..J I  ('.,J  00 .::t- C;;::J Ii')  .::t- .... t::)'" С:::)'"    ...... ... <::::) <:::) ... ... с::::::з ... c:::,"'" С:::)'" с;:) " С;:)...  r? ИО//J OcOHHdmaf}f() qШ.JонgО:ЮUJ O'т(}lOlJпwdd{JO[ ,  i I I I j I I I I I I I I I I I I ! I I i  I ! I I I 1 1 I \ I I \ т i ! I I  I I : I i I I I  I ! 1 ......... I I .............. r----... I : I I ] I r-----.. .............  I I I I I  i I I ! 1 I i j I  с:.:)  C'-J  t.C .,.:::t'  '"  <..( C"'J C"'J          iiJ     с:) cx:>  C.Q<::S '-з Q..) CQ ..:::t C'\J   Q) 0'\ Q) Q)   (k"\   .  r-..;. к r-...;:    с::>  (у) i!O//J 020HffJтJg[(j qШJонgОJОUJ УО'm(}lоr;пжdароr '" 12 ::е: I::t с'\3 u О С  О .....  ..... <l)  (\")  tJ:: О  u  (:Q о (:Q р.. Q) с:: ::о Е--- О U :д р: Е--- О   о t:: k[ о  о:::  <l) Е--- :s: u u  <l) (:Q Е---  ::f 25 ('f)  u  :д О:Е ::   ;.-. Е---....... ::;; U "'" о О """' 1=: ::r::::s:: ro \O:S::  0:::r Q) u с'\3 О о.. ..... t::: Е--- CJ U::r::  <l) Q) ;::f (:Q <l)::r::  ==r 0 о ::е: @::;::  с::о :s::  о.. <l) I::t с'\3 м  :3 ......  :..< ::r: t"""" ........  ::s:: Е--- U О )1 ::s:: () ::s::  се ('f) ::е:  :s: 0& с'\3 о..  Q) ::s:: ..... CJ 1=: Е--< Q) о... u О {-...... с'1  > и с.. 179 
На рис. VI.28 и VI.29 приведены rрафики изменения мутности воды, выходящей из осветлителя при различных скоростях BOC ходящеrо потока и различных высотах взвешенноrо слоя. Кри вые построены по уравнению (VI.8), точки взяты по даННЫl\1 опы тов [4 II 23]. I\aK Видно из этих rрафпков, набс.тIIодается xopo lпее совпадсние данных теории и экспеРИlента.  t:J ?O r , .,.  .;: I I I  l I I I t:3  f:::: I I ' :х:  '--- 15 -Т  . :::.."':::, I I  I I E:: c:> I C:::::::J \  :е; '" 'O   -r--   1: I 1::> Е: Е:::; I   I "'"  ': I ..() ос::,:;   I 1::> Е: '" ...о    о) 0,4 0.6 +  I I I I I   r     t   1 'r+ J I 1, LL ..,8 1,0 /,2 /,4  2Ч +   I "<:> !  10   I i ::::J I I  fб ! I  I I I  ! I  П 1 I  I <; ,  8  g  '+    I I l 7 0'+ 0.6 08 [О и f4 Скорос(Т7Ь босуоiJящеzо ПОыОI(О 6 оr:6етЛU'Т7ел[' d мм/се/<' РIIС. VI.28. rрафпк зависимости MYT НОСТII ос вет лепной воды от скорости восходяшсrо потока ВОДЫ при высоте с.1ОЯ взвеIlIепноrо осадка 1,5 м  с:.::   ,"'"    r%      %:     c.v 20 r   \  Ш, 16   .  I i I ! V I /'1/{p/o(  /2   .. .1 3          I I I : 4  .:....... 50 I()(} /jO f}1Y{Oтa (;10<) 6ЗОPlиенносо осаВка 0(1'1 Рис. VI.29. fрафик зависимости MYT IIОСТИ осветленной воды от высоты слоя взвешеппоrо ОСClдка I,Ь t  З Е::  , Е:  CIC:>  2 t:3  Е:: с:, <tJ ::) 1:: а:. CJ Е: l,j l,j  С4.. 0 '0..;+ 2 4 б ffонцентрация осадка Во дз8е шеННQМ С/10е 8 2/(1 Рис. VI.30. rрафик изменения KOH центрации взвешенных BelILecTB по BЫ соте слоя взвешенноrо осадка 1  умяrчение воды известкованием; 2  осветление воды м УТНОС ты О 511 ме/л; 3  то же, 47 Аtе/л; 4  то же, 340 J.tе/л При работе осветлителя в результате задержания взвешен HbIl\I слое11 взвеси из осветляемой воды количество взвешенных веществ в He1\1 непрерывно возрастает, что приводит при неиз. менной скорости восходящеrо потока к увеличеНИIО толщины слоя ВЗI3ешенноrо осадка. Чтобы не допустить выноса взвеси из CtсвеТ.lите.,lЯ, ну)кно непрерывно И.11I периодически часть взвеси из соя взвешенноrо осадка отводить в осздкоуплотнитель или I() 
в канализацию. Количество воды с осадком, отводимое из OCBeT .пителя, определяется балансом взвешенных веществ. Пусть содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель, равно (включая и взвесь, образующуюся в резуль тате введения в воду peareHToB) М исх c,fM 3 , содержание взвешен ных веществ в осветленной воде М OCL3 с) м 3 . Тоrда количество взвешенных веществ, задерживаемых сло ем взпешенноrо осадка осветлителя, равно: Q(МисхМосв) == QM с/ч, (VI.I0) rде Q  расход осветляемой воды через осветлитель в м 3 /ч; м  количество задерживаемых взвешенных веществ в с/М 3 . Как показали мноrочисленные определения, концентрация взвешенных веществ по высоте слоя взвешенноrо осадка меняет ся мало (рис. VI.30) и при данной скорости восходящеrо потока в осветлителе может быть принята постоянной и равной С с/М3. Тоrда должно выдерживаться равенство Q м == с q, (У 1. 11 ) rде q количество воды с осадком, отводимое из осветлителя в осадкоуплотнитель, в М 3 /Ч. НО с == С Э и QM == с э q, V* V* откуда QMv* q== . С Э (VI.12) Qq Величина ===К р называется коэффициентом распреде Q ления воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем. Тоrда QKp расход воды, проходящей через зону осветле ния осветлителя; (IKp) Q  расход воды с осадкоl'Л, отводи l\10Й В осадкоуплотнитель: К == 1  Mv* · ( VI.13) р С Э ' 1  К р ===  == Mv* . (VI.13a) Q С Э Расход воды, который нужно вместе с осадком отводить в осадкоуп.потнитель, будет равен: Q (1  к р) ffJ === M: <Р Q, (VI .14 ) r д.е ер  коэффициент, учитывающий возможный подсос в ocaд коуплотнитель осветленной воды из зоны осветления в Аt/ч; обычно величин а ер равна 1, 15 1 ,2. 181 
Площадь зоны осветления должна быть равна: осадкоуплотнителя F Ми Qрасч М 2. о . у == ер С Э · , V расч (VI.15) осветлителя F == ( 1  MV* )  QpaC M2 э.о С ' э V расч (VI.16) rде V расч  расчетная скорос.ть выходящеrо потока воды в зо не осветления в мjч. Подробнее о теории расчета осветлителей СМ. в работах [10,12]. 4. ВЫБОР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОСВЕТЛИТЕЛЕй Для технолоrическоrо расчета осветлителя необходимо знать ero расчетную производительность, допустимую мутность OCBeT ленной воды, допустимую скорость восходящеrо потока воды в зоне осветления, эталонную концентрацию взвеси в слое взве шенноrо осадка и кинетику ero уплотнения. Первые два пара метра задаются, последние желательно определить эксперимен тально или принять по опыту эксплуатации осветлителей, рабо тающих на том же источнике водоснабжения. Допустимая скорость восходящеrо потока воды в осветлителе определяется на модели, представляющей собой вертикально по ставленную трубу диаметром 150200 мм и высотой 3000 .ММ из стекла или из плексиrласа. Снизу и сверху труба заканчивается конусами с уrлом конусности 300. В вершинах конусов Иl\lеются патрубки для подвода в модель осветляемой воды и отвода oc ветленной. На середине высоты модели в ее боковой стенке име ется патрубок с краном, позволяющий осуществлять отбор проб осаДКа из ero взвешенноrо слоя. Как показал r. r. Первов, с уменьшением диаметра l\10дели осветлителя менее 150 мм на результатах опытов начинает сказываться влияние стенок l\10де ли, тормозящих расширение взвешенноrо слоя. При осветлении одной и той же воды на моделях осветлителей разноrо диаметра концентрация взвешенных веществ в слое взвешенноrо осадка при одинаковой средней скорости восходящеrо потока возраста ет с уменьшением диаметра модели и только при диаметре MO дели более 150200 ММ она становится равной концентрации взвеси во взвешенном слое HaTypHoro осветлителя, работающеrо на той же воде. Поэтому определение допустимой скорости BOC ходящеrо потока воды в проектируемом осветлителе желательно проводить на l\10делях диаметром не менее 150200 М.М. Определение расчетных параметров осветлителя на модели производят следующим образом. Установив пробноЙ коаrуля циеЙ или проБНЫl\1 Уl\lяrчением дозы peareHToB, необходимых для 12 
получения хорошо осветленной или умяrченной воды, включают модель в работу. Исходную воду подводят к воронке, YCTaHOB "rlеннои на 500 мм выше BepXHero патрубка ;:\'lодели осветлителя Воронку резиновым шланrом соединяют с нижним патрубком осветлите.,тIЯ. На верхний патрубок осветлите"Т}я надеваlОТ шланr с винтовым зажимом. PeareHTbI дозируют в виде растворов KOH центраuией 0,10/0 в исходную воду по пути к воронке, которая служит воздухоотделителем. В начале работы расход воды YCTa навливают таким, чтобы скорость восходящеrо потока воды в модели находилась в пределах 0,30,5 мм/сек с тем, чтобы в ней образовался слой взвешенноrо осадка. Коrда слой взвешенноrо осадка достиrнет 30400/0 высоты модели, скорость восходяще [о потока начинают медленно увеличивать (не более чем на 0,1 МА1/сек за 10 мин) до тех пор, пока она не достиrнет 1 мм/сек (или 0,5 мм/сек для маломутных вод, образующих леrкий oca док). При скорости 1 мм/сек открывают кран на боковом пат рубке таКИl\1 образом, чтобы расход воды с осадком- через Hero состаВoJ1Я"т} 150200 мл/ мин, и отбирают последовательно пять проб воды с осадком с интервалами в 10 мин. Средняя KOHцeH трация осадка в этих пробах принимается за эталонную KOHцeH трацию взвеси во взвешенном Iслое. Одновременно отбирают про бы осветленной воды, выходящей из BepxHero патрубка модели осветлителя. Если содержание взвеси в ней меньше 10 мс/л, то скорость восходящеrо потока в модели медленно увеличивают до тех пор, пока с'одержание взвешенных веществ в осветленной воде не достиrнет 1012 мс/л. НаиБО,,1ьшая скорость восходящеrо потока воды в модели исветлителя, при которой содержание взвешенных веществ в oc ветленной воде еще не превосходит 1012 мс/л, принимается за предельную скорость V пред , С которой может работать осветли тель. Расчетная скорость восходящеrо потока в осветлителе V расч ПРИНИl'.1ается по формуле Vрасч == О,75(Vпред0,1) мм/сек. (VI.17) Теперь подачу воды в модель осветлителя прекращают и OT мечают уровень взвешенноrо осадка в осветлителе в момент пе ред прекращением подачи воды, а затем через 5, 15, 30, 60 мин, 2, 4, 6, 12 и 24 ч. По прошествии 24 ч весь осадок из осветли теля выпускают, определяют ero объем и среднюю концентрацию cyxoro вещества в HelVl. По данным уровней осадков после 5, 1 О, 30 мин II т. д. ero уплотнения и содержания в нем cyxoro веще ства строят rрафик уплотнения осадка, который используют для опредеения размеров зоны уплотнения осадка осадкоуплотни теля. При неВОЗlVI0ЖНОСТИ определения экспеРИl\Iентальной величи вы расчетной скорости восходящеrо потока воды в осветлителе и эталонной концентрации взвеси во взвешеННОl\1 слое на стадии проектноrо задания l\IОЖНО пользоваться данными, приведенны 1\1 и в Т а б ,,1. V 1 .2 и V 1 .3. 183 
ТаБЛllца VI.2 Рекомендуемые расчетные скорости восходящеrо потока воды в осветлителях, средние значения эталонных концентраций осадка и содержание взвеси в уплотненном осадке Характеристика воды и метод ее обработки Рекомендуемая расчетная ско- рость восходящеrо потока BO:I.bI в  ММ! сек зоне осветления в мJч Эталонная 2 концен- трация взвешенных веществ во вэве- шенном ('лое осве- тлителя в М2/ А летом зимой 1 Маломутные цветные воды при коаrуляции <:рнокислым алюминием То )ке, полиакрилами дом или активированной кремниевой кислотой . Воды мутностью 100 400 МZ/Л при коаrуляции сернокислым алюминием То же, с полиакрила мидом Воды мутностью 400 1000 мz/л при коаrуляции сернокислым алюминием Воды мутностью 1000 2500 мz/л при коаrуля ции сернокислым алюми нием . Воды с маrнезиальной жесткостью менее 25 О/О общей жесткости. Умяr- чение известью или из- вестью с содой без подо [рев а * То же, более 25 О/о об- щеЙ жесткости. Умяrче- ние известью или изве- стью и содоЙ без подо rpeBa 3 . . . Воды с содержанием железа 520 МZ/Л. Обез- железиванис аэрацией или подщелачиванием ИЗ 4 вестью 0,70,8 0,50,6 2,52,8 1 , 8 2 , 15 O,9l O,8O,9 3,23,6 2,853t2 0,81 O,60,8 2s853t6 2, 1 5 2 ,8 11 ,1 f О, 9 1 3 , 64 3,23t6 11,1 O,81 3 , 64 2,83,6 5001 000 600 1 200 1 ooo- 2 000 12002 100 13002 500 1,11,2 44 3 , 2500 1 О 000 1 ) 2 1 ,4 4 35 , зооо 12 000 11 3 , 64 20006 000 O,91 3 , 24 15002 000 1 Производится проверочный расчет осветлителя на зимниЙ период с уче- том сезонноrо снижения водопотребления зимой. 2 Концентрация взвешенных веществ во взвешеIIНОI слое освеТ.1итеv1Я прн восходящеЙ скорости потока 1 мм/сек. 3 В зимниЙ период обязателен подоrрсв I30J,Ll до 25300 С. 184 
Т а б л и ц а VI.3 Концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе Характеристика воды и метод обработки Концентрация взвешенных веществ в осадке  в 2/..\(1 после уплотнения осадка под слоем воды в течение часов 24 2 4 6 8 12 Осадок, образующийся нра осветлении коаrуля цией воды ыутностью В лtс/ л: 5000 7000 8000 8500 от 10 до 100 9500 1 О 000 » 1 00 » 500 ] 7 000 20 000 24 000 25 000 27 000 30 000 » 500 :. 1000 20 000 25000 27000 29 000 31 000 35 000 » 1 000 » 3000 25 000 32 000 34 000 36 000 38 000 40 000 Осадок, образующийся при умяrчении известью или известью и содой вод, имеющих маrнези альную )кесткость менее 60 000 72 000 75 000 78 000 80 000 25 О/о общей жесткости 85 000 То же, более 250/0 об щей жесткости . 20 000 25 000 28 000 30 000 32 000 35 000 Осадок, образующийся при обезжелезивании BO 26 000 30 00'0 32000 34 000 38 000 ды известкованием 40 000 т а б л и ц а VI.4 Скорости восходящеrо потока воды в осветлителях различной конструкции КонструКI.Щ осветлителя Скорость восходящеrо потока воды в зоне осветления в мм/сек при осветлении и обесцвечивании вод маломутных средней мутности мутностью более 1000 М2/А при умяrчении известкова- нием Коридорный с верти ка.1ЬНЫМ осадкоуплотни телем . . с поддонным осадко- уплотнителем и дырча- тым распределительным дном «rидротритер» (фирмы «Дорр», США) «Реактиватор» (фир- мы «rpeBep», США) Пирамидальный (фир мы «Кенди», Анrлия) . «Акселейтор» (фирмы «I1нфи.пко», США) «Пульсатор» (фирмы «1erpeMOH») Франция) 0,60, 7 II)1 0,450,7 O,70)9 0)50,85 0,61 0,70,9 0,80,9 1.1I.2 0,70,9 О , 9 1 0,70,8 0,71,1 0,90.95 1,1I)2 11)6 0,91 1l ,4 о, 8 1 0,81,1 II ,2 1 , 2 1 ,4 11,3 12 1  1 , 85 12 lЯ5 
Для сравнения в табл. VI.4 приведены данные о фактических скоростях восходящеrо потока воды в осветлителях различных конструкций. 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОСВЕТЛИТЕЛЕй Зная расчетную скорость восход.ящеrо потока воды в OCBeT лителе, этаЛОННУIО концентрацию взвешенных веществ в слое взвешенноrо осадка и концентрацию твердой фазы в осадке пос ле ero уплотнения под слоем воды, определяют размеры OCBeT лителей. Расчетный расход осветляемой воды через осветлитель опре деляют из уравнения Qрасч == QOCB (1 +  ), (VI.18) rде Qрасч  расход воды, поступающей в осветлитель, в м 3 lч; QOCB  расход осветленной воды, выдаваемой осветлите лем, в .мЗjч; М  количество взвешенных веществ, задерживаемых осветлителем, в 21м3 (М ==М ИСХМОСJ); б содержание cyxoro вещества в осадке после 6ч уп лотнения под слоем воды в 21м3. . По расчетному расходу воды Qрзсч и расчетной скорости BOC ходящеrо потока воды (в зоне осветления, выше места отвода осадка в осадкоуплотнитель) определяют общую площадь oc ветлителя и осадкоуплотнителя. а) Осветлители с вертикальными осадкоуплотнитеЛЯ1\IИ r;  F + F  К р Qрасч + (1  К р ) Qрасч ер . 1 оСн  з.о о.у  V расч V расч (VI.19) Подставив в формулу (VI.19) значения К р и lKp из ypaB нений соответственно (VI.13) и (VI.13a), получим: Роев == F з.о + F о.у == ( 1   v расч ) Q С Э * расч V расч + <р мv расч * + С э Q (VI.20) V расч Здесь Р з . о  площадь зоны осветления осветлителя в ..н 2 ; F O.\' П,,10щадь осадкоуплотнителя в .м 2 ; K коэффиuиент распределения БОДЫ I\lежду зоноЙ осветения и осадкоуплотнитеем; 186 
ер  коэффициент подсоса осветленной воды в ocaДKO уплотнитель, принимаемый равным 1,2; VРаСЧ расчетная скорость ВОСХОДящеrо потока воды в зо не осветления на высоте 0,75 jH над осадкоприем ными окнами в М/Ч. б) Осветлители с поддонными осадкоуплотнителями F -== F + f == К р Qрасч + (1  К р ) Qрасч (VI. 2 1) ОСв 3.0 О.Т , t'расч V O . T rде fO.T  площадь поперечноrо сечения осадкоотводных труб в м 2 ; V U . T  скорость движения воды с осадком в осадкоотводных трубах в м/ч. Площадь поддонноrо осадкоуплотнителя определяется KOH структивными особенностями осветлителя. Следует проверить достаточность площади зоны -осветления поддонноrо осадкоуплотнителя, для этоrо должно быть удовлет- ворено неравенство [ М ] v  vpac1J · ро.у раС'1 <;: С э . <рQрасч . ".0' (VI.22) в KOTOpOl\t1 p:  площадь свободноrо rоризонтальноrо сечения осадкоуплотнителя на 100 см ниже оси дырчатых труб дЛЯ OTBO да из Hero осветленной воды. Определив площадь осветлителя, осадкоуплотнителя и OT дельных их элементов, выбирают размеры осветлителя в плане таким образом, чтобы последний наилучшим образом вписывал ся в здание со стандартной унифицированной сеткой колонн. После этоrо расчет осветлителя производят, РУКОВОДСТВУЯСh следующими соображениями. 1. Уrол наклона к rоризонту нижней части стенок конических и пира:мидальных осветлителеЙ, а также стенок осадкоуплотни телей должен быть не 1\1eHee 450 для обеспечения хорошеrо спол зания по ним осадка. 2. Необходимую высоту слоя взвешенноrо осадка в осветли теле принимают в соответствии с rрафиками (рис. VI.31), co ставленными [. [. Первовым. При этом высоту взвешенноrо СПОЯ считают от нижней KpOl\I ки осадкоприемных окон или верхней кромки осадкоотводящих труб до дырчатоrо дна либо до Toro сечения коническоrо желоб чатоrо или пирамидальноrо дна осветлителя, в котороl'Л скорость ВОСХОДЯlцеrо потока равна 2 мм/сек. 3. В осветлителе с коническим, пираl\1идаЛЬНЫl\1 или желоб чатым дном низ осадкоприемных окон или кромка ocaДKOOTBOД ных труб должны располаrаться не менее чеl\1 на 1,51,75 Jl выше перехода наклонных стенок дна осветпите.1Я в вертика.1Ь ные. 187 
0,8 0,7 0,5 ОД 44 QJ О о) w 1,00 Ц9 ОД 47 0,6 0.5 0,4  а.з I о 0.50 w !,O0 1 0.,9 0,8  0,7 6 а5 Q4 О о (J OO I  U = 0.8 0.9  ''''''    U  1,0  "'" D8u/.7,',,,' . , " u = 1,6 , 0.7 D,Б ,t=  j CJo J:О2/Л .  '"  I I I I i , 1,00 50 2,00 hft 0,4 0,3 О 0,50 CJ 1,00 O.9 I   I q J С). 1000 мZ/л  I 0,50 'ЛО 1,50 2.00h,M C J = 100 М2/.л  T         i I I 1,00 1/iJ 2,00 2,50 h,M I , '1  t  !J == 0.6 j I \ , u.O,8 l :':; L I I И: ',4 i I , LI С)=25  М2/Л I ! 'jJO ',5О 2.50h,м CJ 1,ОО ......:;........."  I f. О I ! .  i С J '= 70001012//1 ! i  1 (50 2,OOh,M 0.5 0.4 I .... .................... \ I  . '"01) j "'--, и=70 '::, i v  2:5 I 11 '.ОО I 1!  f ! I i T   I     ! С) = 3OO!'.2!,7 ] I f , f 1,50 2,00 h, и аз о 0.50 (J 1,00  , 0.9 0.8 0,7 0,6 Q5 0,4 0.3 О I i I : u с 3,0   j Э I I   +      ---4 i      : С)=400мс/л 1,50 2,00 25(; !; м ..   ""t ..... V = 08 \ ' I V = (,О  . "\ U = ',2 I  V = 1.4 . "u=fб  r  ....  0,50 (J 1.00 0,9 0.8 0.7   с J'" 500 u?/л  .. f,50 2,00 ? 5С.':  0,5 0,4 0,3 О CJ 1,00 0,9  0,8 0.7 Qб 0,50 1.00 rр3фlIКII для ОПРСДС.1еНIIЯ IlоБХ),'IlIоii высоты СlОЯ взвеUIСIIноrо осадка в ОСВС;Т"lIПСЛС аосве1.1ение Ыу[IIЫХ 130Д; 6ol..'Ecrolclr;rc ЦjСПIЫХ ПО:1. 05  , I 0.4 0.3 О Ц50  1.00 
4. В осветлителях с наклонныI\Iии стеIIкаыи 10ТКII ИlII трубы для сБQра осветленной воды вверху и трубы, подtr6дящие OCBeT ляеl\1УЮ воду внизу, должны быть так взаИlVIНО раСПО.-10жены, что бы центральный уrол, образуемый ЛИНИЯl\1И, проведеННЫl\IИ от оси подводящей rоризонтальной трубы, и КРОl\Iка:ми сборных же лобов или труб, был не более 300. 5. Площадь осадкоприемных окон в осветлителях с верти кальным осадкоуплотнителем или площадь сечения ocaДKOOTBOД ных труб в осветлителях с поддонным осадкоуплотнителеl\I опре Пода ча  80ОЫ -щ. OCOI d Gс8етлuтеле i   =   =r     к ,. i Рис. VI.32. Схема устройства защитных козырьков у осадка- приемных окон и труб Рис. VI.33. Схема воздухоотде- лителя деляют из условия, чтобы скорость движения в них воды с ocaд ком не превосходила 4060 hl/Ч (осадкоприемные окна) и 100 150 Лt/ч (осадкоотводные трубы). Большие скорости относятся к случаям осветления высокомутных вод. Площадь поперечноrо сечения осадкоприемных окон и труб вычисляется по lVlаКСИNlаль НОМУ значению проходящеrо через них расхода водыI, paBHoro ( 1  К р ) Q расч. Осадкоприемные трубы располаrаIОТ так, чтобы какдая из них находилась в центре обс.луживаемой еIО площади осветли rеля. Расстояние между осадкоприемными окнами или ocaДKO ОТВОДНЫl\IИ трубами назначают из условия, чтобы rоризонталь ная ,П)1ипа пути осадка к oKHarvI или к трубаl\tI была не БО,,1ее 33,5 hl. 6. Осадкоприемные окна и осадкоотводные трубы должны пе рекрываться защитными козырькаl\IИ (рис. VI.32) дЛЯ умсньше ния подсоса осветленной :воды в осадкоуплотнитеЛL. 7. Верхняя образующая сБорныIx дырчатых труб Д.J51 отпода осветленной воды из вертикальных осадкоуплотнитеtilСй ДО,,1жна быть не l\1eHee чеl\I на 300 ЛlJl IIи)ке уровня воды в осrзетлителе. В поддонных осадкоуплотнитеtlЯХ сБОрНЬiе дырчатые трубы для отвода осветленноЙ воды располаrают на 200250 ,,1lJt нн)ке пе рекрытия осадкоуплотнителя. Отверстия в трубах для сбора oc 189 
ветленной воды в осадкоуплотнителе просверливают по верхней образующей трубы; ди аметр отверстий должен быть не менее 20 hthl. П,]ощадь поперечноrо сечения этих труб выбирают по скорости движения воды в них не более 0,5 м/сек, а суммарную площадь отверстий в стенке дырчатой трубы  по скорости про хода через них воды не менее 1,5 Jи/сек. Скорость движения воды в rоризонтальных распределитель ных трубах должна быть в пределах 0,40,6 м/сек. Диаметр OT верстий не менее 20 мм. Расстояние между отверстиями 0,2 O, лt. Скорость выхода БОДЫ из отверстий должна быть в три четыре раза больше скорости движения воды в начале распреде лительноЙ трубы. Подробнее о расчете дырчатых распредели тельных систем см. в r л аве IX. Скорость движения воды в опускных трубах должна быть не более 0,7 .н/сек. Скорость дви)кения воды в щели, образуе10Й краями опускной трубы и наклонными стенками нижней части осветлителя, принимают 0,60, 7 м/сек. ",.. В осветлителях с дырчатым распределительным дном пло \ щадь отверстий подбирают по скорости движения воды в них: О, 15O,2 м/сек при осветлении цветных вод северных озер и рек и О,20,З Jи/сек при осветлении вод мутностью 100500 м/л. ОтвеРСТIIЯ располаrают равномерно по площади дна осветлите ля; ДИ3l\lетр отверстий должен быть не менее 20 мм.  l-' аспр ед еление воды в междудонном пространстве осветлите я с дырчатым дном осуществляется с помощью перфорирован ых труб с отверстиями диаметром не менее 20 мм. Во избе)l(ание закупорки отверстий в распределительных си I u \ICTeMax осветлителеи плавающими предметами воду до подачи VHa осветлитель следует пропускать через сетку с размером OTBep стиЙ 5 Х 5 JW.M. 8. Вода, поступаlощая на осветлитель, должна быть освобож дена от пузырьков воздуха, попадание которых в слой взвешен Horo осадка может привести к выносу из осветлителя Bl\leCTe с быстро поднимающимися пузырька1\1И воздуха и хлопьев взве си, что снижает эффект осветления воды. Воздухоотделитель представляет собой канал или сосуд (рис. VI.ЗЗ), в который осветляемая вода подводится сбоку или снизу и отводится из Hero вниз с небольшой скоростью. При по вороте струп воды в воздухоотделителе пузырьки воздуха всплы- вают, а освобо)кденная от них вода опускается в НИЖНIОЮ часть воздухоотделителя и оттуда поступает в осветлитель. При проектировании воздухоотделителей принимают: CKO рость J,I3Jf/кения воды в подводящем трубопроводе не более 0,75 .Iи.Н/ сек, продолжительность пребывания воды в воздухоот де.питеlе не l\leHee 45 сек, скорость опускания воды в воздухо' .., отделителе не более 0,05 ht/ceK, высоту цилиндрической части воздухоот J,е.1I1теля или r,,1убину воды в кана,,1е не l\leHee 0,7 м. Низ ЦП"lIIндрической части воздухоотделителя должен быть рас- 190 
положен на 0,5 ]и ниже уровня воды в осветлителе. Верх трубы, подводящей воду в воздухоотделитель, должен бытрасположен на 0,1 ]и ниже поверхности воды в осветлителе. Уровень воды в воздухоотделителе должен обеспечивать Ha пор, необходимый для преодоления сопротивления проходу oc ветляемой воды по опускной и распределительной трубаl\l, в их отверстиях, слое взвешенноrо осадка и отверстиях водосборных лотков или труб. 9. Потерю напора в слое взвешенноrо осадка ПРИНИl\Iают в пределах от 1 до 5 см. вод. СТ. на 1 М высоты слоя взвешенноrо осадка. Меньшая цифра относится к осветлитеЛЯlYl, работающим на маломутных цветных водах, большая  к тяжелым осадкам, образующимся при умяrчении БОДЫ известью или обескремнива нии ее каустическим маrнезитом. , 10. Сбор осветленной воды в осветлителе должен осущест ВJIЯТЬСЯ с помощью сборных лотков с треуrольными вырезами (водосливами) или с отверстиями в стенке. ВОЗМОЖНQ также применение сборных перфорированных труб с отверстиями, pac положенными по верхней образующей. Расстояние между осями смежных сборных лотков осветлителя прямоуrольной в плане формы должно быть не более 3,5 ]И. Сбор осветленной воды в осветлителях круrлой в П,,1ане фор- 1\1bI диаметром до 4 ]и должен осуществляться периферийным кольцевым лотком. При диаметре осветлителя более 4 М устраи вают, кроме Toro, радиальные лотки. Количество радиальных лотков принимают от 4 до 6 при диаметре осветлителя до 6 ]и и от 6 до 8 при диаметре осветлителя 610 М. Размеры сборных лотков  или перфорированных труб принимаIОТ в соответствии с указаниями, приведенными в rлаве IX. Сборные лотки или трубы располаrают на высоте не l\JleHee 1  1,5 ]и от верха осадкоприемных окон или осадкоприеlVlНЫХ труб для создания над слоем осадка защитной зоны (большая цифра относится к случаю обесцвечивания маЛОIYIУТIIЫХ вод). 11. Зона накопления и УПЛQтнения осадка в осадкоуплотни теле должна быть рассчитана на уплотнение осадка, поступаю щеrо из взвешенноrо слоя осветлителя 'в течение 36 ч, т. е. на период, во время KOToporo уплотнение осадка происходит наи более интенсивно. Под зоной уплотнения осадка в осадкоуплотнителе понима ется та ero часть, которая расположена ниже rоризонтальной плоскости, находящейся на расстоянии O,50,7 м от нижней кромки осадкоприемных окон или осадкоотводных труб. Объем зоны накопления и уплотнения осадка W З . У ДОЛ)l(ен быть не l\lеньше величины, вычисленной по формуле' W э . у == Qраеч (М иех  Маев)  т ои3, 6 ср " (VI.23) 191 
rде Т  продолжительность уплотнения осадка в осадкоплот нителе в ч. Если один осадкоуплотнитель обслуживает несколько OCBeT лителей, что бывает при устройстве BbIHocHoro осадкоуплотните ля, то QР<1СЧ равно расходу поды, поступающей в rруппу OCBeT лителей. Д.]Я уда.1ения осадка из осадкоуплотнителя к нижней ero ча сти прпсоединяют выпускную трубу, если осаДКОУПJ10тнитель Иl\lеет коническую или пирамидальную форму. В коридорных осветлите,,1ЯХ устраивают дырчатые осадкоотводные трубы. Диа lVleTp их ДОvl)I{ен быть не менее 150 ММ, а диаметр отверстий в стенках  не менее 20 ММ. ДЛЯ полноrо удаления осадка при продувке осадкоуплотни теля стенки нижней ero части следует делать наклонными под уrЛОl\1 450 к rоризонту, а отверстия в стенках дырчатых труб должны совпадать с rОРИЗ0нтальной образующей трубы. При уклоне дна, rvleHee указанноrо, для смыва осадка к ocaДKOOTBOД Hl>IlVl трубаl\1 следует предусматривать подвод воды под напором 22,5 KF/CA,t 2 . Для OCl\10Tpa и ремонта осадкоуплотнителя должны быть пре дусмотрены возможность ero опорожнения, а также устройство лаза диамеТРОl\1 не менее 70 СМ. Поддонный осадкоуплотнитель должен иметь клапан для соединения с нижней частью зоны pe акции или зоны взвешенноrо осадка, автоматически открываю щийся, коrда уровень воды опустится ниже верха ocaДKOOTBOД ных труб. Наличие этоrо клапана исключает возможность опо ро)кнения поддонноrо осадкоуплотнителя, коrда на ero перекрытии Иl\1еется вода. Если вода опускается до уровня верха осадкоотводных труб, то поплавок, удерживающий клапан при заполнеННОl\1 осветлителе закрытым, опускается и открывает клапан. При этом вода из верхней части осветлителя уходит в поддонный осадкоуплотнитель. Блаrодаря такому устройству предотвращается передача давления на перекрытие над ocaДKO УПЛОТНlIте.пеl\I от находящейся над НИl\Т БОДЫ. ЛИТЕРАТУРА 1. А 3 ерь е р С. Х. Исследование работы вертикальных цилиндрических ОТСТОЙНIIКОI3. Стройиздат, 1933. 2. Б а б е II к о в Е. Д., Щ е р б а к о в Д. С. Опыт наладки работы OCBeT .1 Ilте.1Сй. «Водоснабжение и санитарная техника», 1967, М2 5. 3. Б сl У В Ш т е Й н 1\1. М., Б а б е н к о в Е. д. Опыт эксплуатации OCBeT .ТIrlте.1ей БОсl1)шоrо диаметра. «Водоснабжение и санитарная техника», 1962) .\f'2 10. 4. В (l Р II е 1 .1 О В. А., А ш а н и н В. В., П а в л о в [. д. 1'1з опыта рабо ты освеТ.1lпесlей I30допровода r. rOpbKoro. «Водоснабжение и санитарная Tex lfIIка», 1957, .:\2 2. 5. В а с II с1 Ь Ч е н к о М. П. Исследование работы осветлителей новоЙ KOH СТРУКЦIIII. «Водоснабжение и санитарная техника», 1957, М2 3. 192 
6. внииrс. Временные технические указания по проектированию освет- "lителей внииrс (У 13755). rосстройиздат, 1955. 7. ВНИИ водrЕО. Указания по проектированию светлителей. Изд. ВНИИ водrЕО, 1958. 8. Д о р о с и н с к и й 3. П. Щелевой осветлитель. В сб.: «Очистка при- родных вод». Изд. упи, 1953. 9. 3 о т о в д. М. Опыт эксплуатации осветлителей внииrс. «Водоснаб- жение и санитарная техника», 1961, NQ 9. 10. К л я ч к о В. А. О рациональной конструкции осветлителя и методе ero расчета. В сб.: «Труды внии водrЕО». rосстройиздат, 1958. 11. К о л о т о в Н. и. Опыт эксплуатации осветлителей внииrс. В сб.: «Исследования по водоподrотовке». fосстройиздат, 1956. 12. К у Р r а е в Е. Ф. Основы теории и расчета осветлителей. rосстрой- издат, 1962. 13. М и Р к и с и. М. Экономичность крупноrабаритных осветлителей. «Водоснабжение и санитарная техника», 1964, М2 1. 14. М о роз с. И., т а ш к е в и ч Ю. А. Усовершенствование распредели- тельной системы коридорных осветлителей. «Водоснабжение и санитарная техника», 1965, NQ 8. 15. П и ,с к у н о в п. И., Н а r о р н о в Н. Н. Практика эксплуатации ос- ветлителей со взвешенным слоем. Издво МКХ РСФСР, 1957.  16. Р а Д ц и r В. А., r р и щ е н к о Н. А. Влияние усиленноrо отсо.са осадка на работу осветлителей. «Водоснабжение и санитарная техника», 1957, NQ 1. 17. Р о м а н о в [. А. Очистка сильно мутных вод на осветлителях внииrС2. «Водоснабжение и санитарная техника», 1964, NQ 4. 18. Р о м а н о в [. А. Расчет осветлителей с дырчатым днищем. «Водо- снабжение и санитарная техника», 1961, NQ 11. 19. Р о м а н о в r. А. Напорные осветлители и фильтр для систем BOДO снабжения малой производительности. «.Водоснабжение и санитарная техни- ка», 1962, NQ 10. 20. Р о м а н о в [. А. Расчет осветлителей с дырчатым днищем. «Водо- снабжение и санитарная техника», 1961, NQ 11. 21. Т е т е р к и н Е. Н. Диффузор  осветлитель. «Водоснабжение я сани- тарная техника», 1938, NQ 1. 22. Т е т е р к и н Е. Н. Интенсификация процесса осветления воды мето- дом суспензионной сепарации. «Сталь», 1948, NQ 2. ' 23. С h r i s t W. Die Wasserreinigung nach Schlammkontaktverfahren. Was- serwirtschaft W assertechnik, 1960, М2 3. 24. S t i с h а V. V odarenstvi. Praha, 1960. 25. S р а u 1 d i n g V. Н., т i т а n s С. S. The new water purification plant for Springfield. JAWWA, 1935,27, NQ 3. 13745 
r л А В А V.f 1 ЦЕнтрифуrи и rидроциклоны. флотАция 1. ЦЕнтрифуrи и rидроциклоны в отстойниках осаждение частиц взвеси в воде происходит U u под деиствием силы тяжести, ускорение которои равно 9,81 м/сек 2 . При вращении воды, содержащей взвесь, частицы последней будут отбрасываться к периферии центробежной си u u пои, величина ускорения которои а ц равна: v 2 а ц ==  MJceK 2 , (VII.l) R rде v  линейная скорость движения жидкости по окружно сти В м/сек; R  радиус вращения частицы взвеси в М. При больших значениях v и малых величинах R сила, дей ствующая на частицу взвеси во вращающейся жидкости, будет во MHoro раз больше силы тяжести, и скорость движения частиц взвеси будет также во MHoro раз больше скорости свободноrо их осаждения. Поэтому взвесь из воды в центрифуrах и rидро циклонах может быть выделена за значительно меньшее время, чем в отстойниках. Опыты, проведенные r. и. Лебедевым (ВИА) и во внии водrЕО д. и. Шпилевым (1938 r.) и М. н. raHTMaH (1959 r.), показали высокую эффективность про точных центрифуr, как аппаратов для осветления воды. Однако . Еысокая стоимость проточных центрифуr и сложность их эксплу атации не позволяют пока широко применять их в практике oc вет ления воды. Более экономичным аппаратом для осветления ВОДЫ явля ется rидроциклон (рис. VII.l). Осветляемая вода вводится в верхнюю часть rидроциклона танrенциально и, вращаясь, дви жется в нем к сливному патрубку, расположенному коаксиаль но корпусу rидроциклона в ero центре. Взвесь отбрасывается к стенке rидроциклона и по ней опускается вниз в конус, откуда непрерывно удаляется в сток через насадку в нижней части KO нуса. Осветление воды в rидроциклоне происходит под действи ем силы, равной разности центробежных сил, которые действу ют на воду и частицы взвеси, имеющие большую, чеJ\1 вода, плотность [16]. 194 
Величина силы Р, действующей в радиаЛIтОМ направлении на частицу взвеси в rидроциклоне, равна: nd 3 v 2 р ==  (Рт  Рж)  дн, (VII.2) 6 R rде d диаметр частиц взвеси в см; РТ И Рж  плотность твердой и жидкой фазы в осветляемой суспензии в 2/СМ 3 ; v скорость движения воды на входе в rидроциклон в см/сек; R  расстояние от центра rидроциклона до оси TaH rенциальноrо питающеrо патрубка в см. Производительность rидроциклона по осветленной воде MO жет быть определена по формуле I QOCB == 3600C'Xr ro V 2gdH м,З jч, (VII.3) rде с'х  коэффициент, учитывающий потерю части воды с осад. ком; принимается равным O,85O,9; l!r  коэффициент расхода rидроциклона; ffi  площадь сечения питающеrо патрубка rидроцикло- на в м 2 . , дН  потеря напора в rидроциклоне в м. Величина коэффициента расхода rидроциклона определя- ется из равенства  О 24 dсл l!r == , . , d n rде d сл и dn эквивалентные диаметры сливноrо и питающеrо патрубков. Величина потери напора в rидроциклоне зависит от ero конструкции и произ.. водительности. С увеличе нием расхода воды через rидроциклон возрастает скорость движения воды в нем, блаrодаря чему воз.. растает и эффективность осветления воды; OДHOBpe менно возрастает и потеря напора в rидроциклоне. · На рис. VII.2 и VII.3 приведен rрафик [3] зави симости эффективности и производительности rидро циклонов различных диа метров от потери напора в них. На этом rрафике эф 13* f " (VII.4) l! б РИС. У1 1.1. Напорный rидроциклон У фим- CKoro завода ropHoro оборудования 1  корпус; 2  питающее отверстие; 3  смен- HЫ вкладыши питающеrо отверстия; слив- нои патрубок; 5  конус; 6  сменная насадка Д.1Я выпуска осадка; D  диаметр циклона 195 
фективность rидроциклона выражена в rраничной rидравличе ской крупности взвеси, задеРЖИВClеlVIОЙ rидроциклоном, т. е. в rидрав.пической крупности наиболее l\Iелкой взвеси, еще задер  Q8  '" . 0.7 <::)   а6     0.5 ':J     а 4  <) ..    О,З  5  Ц]    0,1     о o.s 1.0 1.5 2.0 Потеря напо,оа 6 ёuiJ,ооциклоне 6 /((/ см! 2,5 Рис. VII.2. rрафик зависимости эффективности rидроцик.ТIОНОВ ОТ потери в них напора 50  .  40    <:;) % ЗО  '" <) 8 <;:)  20      10 <:;:)  о 1 0=/50",,/01 \ I T I I I J I ! I I I О=75нн \ \ I , 0,5 10 1.5 2,0 Лотер/l налра 8 zu8роциклоне 6 Kr/CM'l 2,5 Рис. VII.3. rрафик зависимости ПрОИЗВОДIIтельности rидроцик лонов от поrери в них напора живаемой rидроциклоном. Как видно из рис. VII.2, при одина ковом напоре эффективность осветления воды в rидроциклоне возрастает с уменьшениеl\I ero диаметра. PaBHbIl\I обраЗОl\I эф феКТIIВНОСТЬ rидроциклона возрастает с увеличением напора на 196 
входе в rидроциклон (при свободном сливе остленной воды). Поэтому для задержания тонкодисперсной взвеси применяют rИДРОЦИКJlОНЫ lVIалоrо диаметра, устанавливая их параллельно в БОЛЬШОl\f количестве. Аппарат, в котором параЛТIеJIЬНО рабо тает Y1HOrO одинаковых rидрсциклонов малоrо диаметра, назы вается мультициклоном (рис. VII.4). Он представляет собой стальной резервуар 1, разделен ныи ПlитаI\'lИ 2 и 3 на три отсека. rидроциклоны 4 установлены в плитах таКИl\1 образом, что KO t ОсВетленная 60оа 5 6/ I Осааок  8 сток Рис. VII.4. Схема мультицик лона с:::":)    Рис. VII.5. rидроциклон диа метром 15 .ММ (материал  Kap бол ит ) нусные насадки всех rидроциклонов для выпуска осадка про ходят в нижний отсек 5 резервуара, пита10щие патрубки OT крыты в средний отсек 6, а сливные патрубки  в верхний OT сек 7. Подлежащая осветлению вода по трубопроводу 8 посту пает в средний отсек резервуара l\Iультициклона и из Hero в пи тающие патрубки всех rИДРОЦИКс110НОВ. Осадок сливается в ни)I( ний отсек и через rрязевик 9 удаляется в сток. Осветленная BO да поступает в верхний отсек, а из Hero потребитеЛIО. rидроциклоны диаl\'IеТРОl\I 10, 15 и 20 МА! изrотовляются из дешевых плаСТl\тасс (рис. VII.5). Они способны задеР)I(ивать взвесь rидравлической крупностью до 0,1 J1tЛt/сек при потере Ha 197 
пора около 1 KTjcht 2 . Производительность одноrо rидроциклона диаrvlетром 15 Mht при этой потере напора составляет около 70 л в 1 ч. Следовательно, l\1УЛЬТИЦИКЛОН диаметром 1 м, в KOTOpOl\l установлено 320 циклонов диамеТРОI\1 15 )Л.lН, будет осветлять ОКО,,10 500 м 3 воды В сутки. Для менее rлубокоrо осветленя воды 1\lorYT быть использо ваны литые из белоrо чуrуна напорные rИДРОЦИКJ10НЫ, выпу скае1\1ые Уфимским заводом ropHoro оборудования (J?зrо). Схема этоrо rидроциклона приведена на рис. VII.I, а основные размеры  в табл. VII.I. т а б .1 И Ц а УI 1.1 Основные размеры (в мм) И вес (в КС) rидроциклонов УЗ ro Диаметр rидроцик лона  p,O:s:: E-<E-< фОс.; :::a:I::p, (1jQ) :s:::s:: .....-(  Е-< U О Размер пи  Эквивалент  ный диам етр ф,до тающеrо :I::t::( питающеrо (1j:I::(1j отверстия отверстия :s::C)c.; t::t :::а t\3 u:I: 1 О Х 30 20 8 15 Х 30 24 12 10X45 24 12 20 Х 45 34 17 20 х 65 41 17 30 Х 65 50 24 20 Х 90 48 24, 34 20 Х 140 60 24, 34 в ысот а rидро Вес циклона 305 . 37 75 30 150 45 250 350 500 90 105 150 695 115 1070 1450 2015 251 424 172 При l\I е ч а н и е. Уrол конусности всех rидроциклонов 200. Расчет rидроциклонов производится слеДУЮЩИ1\I обраЗОl\I. По rрафику осаждения взвеси в подлежащеЙ освет.леНИIО воде и необходимому проценту ее осветления определяют rидравли ческую крупность взвеси, которая должна быть задержана rид роциклоном. По rрафику, приведенному на рис. VII.2, опре,це ляют, какие rидроциклоны и при какой потере напора задержи- вают взвесь желаемой rидравлической крупности. 3ате1\I по rрафику, приведенному На рис. VII.3, или по фОРl\Iуле (VII.3) определяют производительность rидроциклонов при потере Ha пора, обеспечивающей задержание взвеси заданной крупности. Делением желаемоrо расхода осветленной воды на найденную производительность rидроциклона определяют число параLlлель но работающих rидроциклонов в установке. Сравнениеl\1 приве денных затрат при использовании rидроциклонов раЗ.]ичноrо диаметра устанавливают наивыrоднейший диаl'vIетр rидроцикло- на и расход энерrии на прокачивание через Hero воды. Пример расчета rидроциклона. Требуется снизить содержание взвешенных веществ в 500 .I1t 3 /ч воды С 680 до 100 .Ме!.1. 1 I:\lеется кривая осаЖ;I.(lеМОСТJI B"lBecII в ПО;I..1ежащей осветлению воде. 198 
Расчет. Необходимый процент осветления воды будет  680  100 100 == 85,5. 680 По кривой осаждаемости взвеси находим rидрав.1ическую крупность ее частиц, крупнее которых в воде содержится 85,5 О/О взвешенных веществ. Эта rраничная rидравлическая крупность в данном случае оказалась равно}"! 0,45 AU,t/ceK. По rрафику (см. рис. VII.2) находим, что взвесь такой rидравли ческой крупности задержит rидроциклон диаметром 75 мм (потеря напора 0,751{F/CM 2 ) или диаметром 150 МА-! (потеря напора 1,5 KFjCM 2 ). Определим по формуле (VII.3) или по rрафику, приведенному на рис. VII.3, производите.1Ь ность этих rидроцик.тIОНОВ при потере напора, обеспечивающей задержание Еужноrо процента взвеси: диаметром 75 мм  5 м 3 jч или диаметром 150 A-tJ\i[  12 М 3 /Ч. Необходимое для осветления воды в количестве 500 М 3 /Ч число параллель 110 работающих rидроциклонов диаметром 75 мм будет 500: 5== 100 шт. или диаметром 150 мм  500 : 12==42 шт. 2. ФЛОТАЦИЯ Возможность и экономичность осветления природных вод флотацией исследовалась только в лабораторных условиях [7, 8]. При введении в воду в качестве флотореаrента додецилсульфа та натрия или этилrексадецилдиметилбромида аммония coдep жащиеся в воде положительно заряженные коллоидальные ча стицы флотируются пузырьками воздуха и удаляются с пеной. Расход флотореаrентов (3050 мс,/л) и воздуха оценивается ориентировочно в 45 коп/м 3 . Время пребывания воды во фло таторе 4060 мин. Обнадеживающие результаты были получе ны при удалении из воды флотацией очень MaТIЫx количеств же леза, l\Iеди и свинца при использовании в качестве флотореа reHTa лаурилсульфата натрия (0,06 М2экв/л) [10]. Имеются CBe дения об успешных лабораторных опытах по удалению флота цией :\Iикроорrанизмов [11] и орrанических коллоидов [7]. ДaH ных о ПРИlVlенении флотации в практике очистки воды в промыш ленных l\lасштабах в литературе не имеется. ЛИТЕРАТУРА 1. Б а р с к и й В. [. Расчет rИДРОЦИКЛОIIовосвеТ.1итеТIей. В сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», т. ХХХ, 1964. 2. Б а р с к и й В. [. К вопросу применения rИДРОЦИКv'10НОВ на станциях очистки питьевых и сточных вод. В сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», т. ХХХ, 1964. 3. П а в .1 о В [. д. ОсвеТ.1ение воды НА rИДРОЦИК.10нах. «Водоснабжение II санитарная техника», 1964, N2 1. 4. П о в а р о в А. И. rидроцик.10НЫ. rосrортехиздат, 1961. 5. Ф о м и н ы х А. М. Применение rидроциклонов в теХНО10rических cxe мах очистки речной воды. В сб.: «Научные труды АКХ РСФСР», т. ХХХ, 1964. 6. Ф о м II Н Ы Х А. 1\1. ИСС.1едование rИДРОЦИК.10НОВ БО.1ЬШОЙ производи те.1ЬНОСТИ для rрубой очистки речноЙ воды. «Водоснабжение и санитарная техника», 1966, N2 10. 199 
7. С а s s е 11 Е. Removal of organic colloids Ьу microf1otation. Proc. Par dlte 1 nd. \\7 aste Conf" 1968. 8. С r i е v е s R. В. Continuous foam flotation for water clarification. JA WW А, 1966, 58, Ng 9. 9. G r i е v е s R. В. Foam fractionation of the ferric oxidodecyl sodium sul- phate system. Canad. Journ. Chem. Engng, 1965,43, NQ 6. 10. R u Ь i n А. Removal of trace metals Ьу foam separation processes. JД. WWA, 1968,60, Ng 7. 11. R u Ь i пА., L а с k е у S. Effect of coagulation оп the :1icroflotation of BC1Cil1us cereus. JA WW А, 1968, 60, NQ 10. "- 
 rЛАВА VIII ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ ФИЛЬТРОВАНИЕМ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Полное или частичное удаление из воды взвешенных веществ фильтрованием осуществляется в открытых или напорных филь трах, состоящих из корпуса, фильтрующеrо слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр OCBeT ляемой воды и отвода промывной воды. Дренажная система обычно служит также для распределения по площади филртра промывной воды. Интенсивность процесса фильтрования характеризуется CKO ростью фильтрования, предстаВJ1Яlощей собой частное от деле ния расхода фильтруемой воды на площадь фильтрующеrо слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т. е. количеством воды в м З , фильтруемой через 1 м 2 площади фильтрующеrо слоя в Te чение 1 ч. Фильтрование воды через фильтрующий слой происходит под действиеl\l разности давлений на входе в фильтр и на выходе из Hero. Разность давлений для OTKpbIToro фильтра равна разности отметок поверхности воды в фильтре и пьезометрическоrо напо ра в трубе, отводящей фильтрат. Разность давлений воды до и после фильтрующеrо слоя Ha зывается потерей напора в фИЛЬТРУЮlцем слое. Потеря напора в начальный MOl\1eHT работы фильтра, называемая начаЛЬНОIUI потереЙ напора, равна потере напора при фильтровании чистоЙ, не содер)кащей взвешенных веществ воды, через чистый филь трующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и фОрl\1Ы пор фильтрующеrо слоя, ero толщины. По l\lepe заrрязнения фильтрующеrо слоя задерживаеМЫ:\III из воды взвешенными веществаl\1И потеря напора возрастает до некотороЙ величины, характеРИЗУlощей сопротивление предель но заrрязненноrо фильтрующеrо слоя. Фильтрующий слой может состоять из не связанных друr с друrом зерен фильтрующеrо l'vlатериала либо представлять co бой жесткий каркас в виде сетки, ткани или пористой кераl\IИКИ. 201 
r По достижении предельной потери напора или при ухудшении , качества фильтрата фильтующий сло нужно очистить от"" за держанных им заrрязнении промывкои или друrим СПОСОООl\I. ПО характеру фильтрующеrо слоя фильтры разделяются на: 1) зернистые, в которых фильтрующий слой состоит из зерен песка, дробленоrо кварца, антрацита, мрамора, маrнетита и др.; 2) сетчатые, в которых фИЛЬТРУЮЩИl\I слоеl\I служит сетка с OT верстиями, достаточно малыми для задержания из воды взвеси; 3) тканевые, в которых фильтрующим слоем служит ткань (хлопчатобумажная, льняная, сукно, капроновая или стекло ткань); 4) намывные, в которых фильтрующий слой образуется из вводимых в воду фильтрующих порошков, откладывающихся в виде TOHKoro слоя на каркасе фильтра; в качестве фильтрую щих порошков ПРИl\lеняют диатомит, древесную муку, асбесто вую крошку и др., а каркасом MorYT служить пористая керами ка, металлическая сетка, синтетическая ткань. Наиболее широкое распространение в промышлеННОlVi и KOM мунальном водоснабжении получили зернистые фильтры. Сетча тые фильтры применяют rлавным образом для I'рубой очистки воды, микросетчатые  для удаления из воды планктона. Тканевые фильтры находят применение в полевом водоснаб жении; намывные  при очистке маломутных вод для неболь ших предприятий или поселков и для очистки воды плаватель НЫХ бассейнов. Зернистые фильтры по скорости фильтрования разделяют на rvlедленные (скорость фильтрования менее 0,5 м/ч), скорые (CKO рость фильтрования 215 м/ч) и сверхскоростные (скорость фильтрования более 25 м/ч). Скорые фильтры MorYT быть напорными и открытыми. Meд ленные фильтры выполняют открытыми, сверхскоростные фильт ры  напорными. По крупности зерен фильтрующеrо слоя зернистые фильтры разделяют на мелкозернистые (медленные фильтры) с разме ром зерен BepXHero слоя песка менее 0,4 .IUht, среднезернистые (размер зерен BepxHero слоя песка O,4O,8 мм) и крупнозер нистые (размер 2ерен BepXHero слоя песка более 0,8 мм), обычно применяемые для частичноrо осветления воды. Фильтрующий слой скорых фильтров может состоять из од- нородной по размеру и удельному весу зерен заrрузки (обыч ные скорые фильтры) инеоднородной заrрузки (наПРИl\tlер, ДBYX слойные фильтры, в которых нижний слой  кварцевый песок, а верхний слой  дробленый антрацит). В l\Iедленных фИv1ьтрах фильтруеlVIая вода обычно движется через ФИ"Т'Jьтрующий слой сверху вниз. В скорых фильтрах Ha правление ДВИ)l(ения фильтруемой воды через фильтрующий С,,10Й 10жет быть раЗЛИЧНЫl\I. В обычных и двухслойных филь трах фи.,ттьтруеlая вода движется сверху вниз; в контактных освеТ"1ите,,lЯХ  снизу вверх; в двухпоточных фильтрах АКХ  202 
снизу вверх и сверху вниз. В ПОСt.lедних ФИ"lЬТРc:.I отводится из фильтра через дренажную систеl\tlУ, расположенную в фильтру юще:\I слое. По мере заrрязнения фильтрующеrо слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора в нем будет возрастать, а скорость фильтрования при неИЗlVIеННОl\1 напоре  снижаться. Фильтры MorYT работать с переменной скоростью фильтрова ния (большей в начале цикла и меньшей в конце) или с посто янной скоростью фильтрования. Постоянство скорости фильтро.. вания обеспечивается специальными устройствами  реrулято рами скорости фильтрования. Через некоторый период времени от начала работы фильтра потеря напора в фильтрующем слое увеличится настолько, что скорость фильтрования станет ниже расчетной и производитель ность фильтра снизится. Для восстановления пропускной способности фиьтра ero фильтрующий слой должен быть очищен от задержанных из BO дЫ заrрязнений. В медленных фильтрах это достиrается обычно удалением BepxHero слоя заrрязненноrо песка с последующей ero промывкой; в скорых фильтрах промывка фильтрующеrо слоя производится непосредственно в самих фильтрах. Продолжительность работы фильтра между чистками или промывками (включая время на промывку) называется продол ;кительностью фильтроцикла. Она зависит от характера и коли чества содержащихся в воде взвешенных веществ, от скорости фильтрования, крупности и пористости фильтрующей заrрузки. В скорых фильтрах для промывки фильтрующеrо слоя через He ro пропускают осветленную воду снизу вверх с интенсивностью, достаточной для взвешивания фильтрующей заrрузки в BOCXO дящем потоке промывной воды. 2. ФИЛЬТРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗЕРНИСТЫХ ФИЛЬТРОВ в качестве фильтрующих материалов для зернистых фильт.. ров в настоящее время приl\tlеняют кварцевый речной или Kapь ерный песок, дробленые кварц и антраuит, мрамор, l\1аrнетит, керамическую крошку, керамзит. Лlатериалы, применяемые в качестве фильтрующих, не дол )кны истираться или измельчаться в процессе эксплуатации фильтров и растворяться в фИt.lьтруемой воде, должны иметь за данную крупность зерен. Проверку стоЙкости фильтрующеrо lVlатериала на истирание и измельчение производят путем встряхивания в течение 24 ч 100 2 испытуеl\10rо материала в 150 IvIЛ дистиллированной воды на аппарате для встряхивания с числом качаний платформы 100 в 1 .Н ИН. 203 
}!спытуемыIй l\II(lтеризл рассеивают на ситах; 100 с материа ла, прошедшеrо через сито с размеРОl\1 отверстий 1 JИJJI и остав- шсrося на сите с размерО1\1 отверстий 0,5 AlAt, помещают в CTeK лянную банку объе:\10l\I 200 jНЛ, заливают 150 "НЛ дистиллирован ной воды, закрывают пробкой и встряхивают, как указано выше. Затем воду сливаIОТ, фильтрующий материал ВЫСУll!.ивают и снова рассеивают на ситах.  Вес материала, прошсдшеrо через сито с раЗ:\IерОl\l отвер- стиЙ 0,25 МiИ, характеризует ПрОllент истираеl\10СТИ l\lатериала; вес материала, прошедшеrо через сито с раЗl\IерОI отверстиЙ 0,5 JHAt, но оставшеrося. на сите с раЗl\1ерОl\I отверстий 0,25 АtJИ, характеризует процент измельчаемости материала. Л'1атериалы, НЗlельчаемость которых не превышает 4 о/о, а истираемость 2,50/0, считаются достаточно стойкими против измельчения и истирания. Крупность зерен фильтрующеrо материала и их OДHOpOД ность характеризуются данными ситовоrо анализа, который по ЗВОЛ51ет определить следующие покззатели: 1) 100/0НЫЙ диа\1етр (d 10 ) фильтрующеrо lVlатериала, т. е. диаметр шара, равновели Koro зерну фильтрующеrо материала, мельче KOToporo в данном материале имеется 100/0 зерен по весу; 2) 50 0 / 0 -ный диаметр (d 50 )" т. е. диаметр шара, равновеликоrо зерну фильтрующеrо материала, мельче KOToporo иrvlеется 50 о/о зерен по весу (d cp ); 3) коэффициент неоднородности зерен фильтрующеrо rvlатериа ла, равный отношению 80 О/о -Horo диаметра фильтрующеrо ма- териала к 100/0 HOlVlY диаl\lIетру. Ситовой анализ фильтрующеrо материала заключается в рассеве Еысушенноrо образца средней пробы на калиброванных ситах и определении процента материала, оставшеrося на Ka)K дом сите. Для заrрузки фильтров должны применяться по ВОЗl\10ЖНО сти хорошо промытые однородные пески с коэффициентом Heoд нородности ВО всех случаях не более 2,2 (желательно не более 1,75) . ..4нтрацитовую крошку для заrрузки фильтров изrотовляют из антрацита марок АП, АК и ACMЫToe. Антрацит должен иметь удельный вес в пределах 1,61,7, насыпноЙ вес 0,7 0,9 Т//и'3 и при дроблении превращаться в зерна кубической или близкой к шару формы. Антрацит слоистоrо строения для за- rрузки в фильтры неприrоден. Зольность антрацита ДОЛ}I\на быть не выше 5 О/о, а содержание серы В Hel\1 должно быть не БО,,1ее 3 О/о . rранулированный активный уrоль, используеl\1ЫЙ в качестве фИJIьтрующеrо l\1атериала BepxHero слоя в двухслоЙных ФII,,1ЬТ рах, должен Иl\fеть удельный вес 0,40,5, раЗIVlер зерен 1 з .'1lJl И быть УСТОЙЧИВЫl\f против истирания. Этим требоваНИЯ:\1 YДOB ,,1етворяет активный уrоль марки Аrз. 204 
3. ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СЛОИ , Поддерживающие слои размещают между фИЛЬТРУЮЩИlYl сло el\1 и дрена)кем фильтра. Назначение поддерjiU!Jающих слоев заключается в предотвращении выноса фильтрующеrо материа лз из фильтра выесте с фильтр aTOl\1. Кроме Toro, поддерживаIО щие слои служат для улучшения распределеIIИRЛРОl\IЫВНОЙ BO дЫ по площади фильтра. [равий или щебень, используеl\Iые в качестве поддер)киваю- щих слоев, до,,1)кныI быть устойчивыI против измельчения и ис тирания химически стойки, не должны содержать больше 100/0 частиц известняка. Поддерживающие слои должны состоять по возмо)кности из однородных частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не дол)кен более чем в 2 раза превышать раЗl\1ер самых мелких зерен этоrо же слоя (например, 24, 48, 816, 1632 мм). Размер самых мелких зерен BepxHero поддерживающеrо слоя, на который укладывается фильтрующий слой, должен быть в 2 раза больше, чем размер caMblx крупных зерен фильтрующе- ro слоя. Толщину поддерживающих слоев в фильтрах, оборудо- ванных дренажными системами большоrо сопротивления, при- нимаю! }З соответствии с приведенн'ЫМИ ниже данными. Крупность зерен в мм З216 168 84 42 Толщина слоя в мм Верхняя rраница слоя дол жна быть на 100 мм выше отверстий дренажной системы 100 100 50 Для предотвращения сдвиrа поддерживающих rравийных слоев может использоваться укладка поверх поддерживающих слоев плит из беспесчаноrо макропористоrо бетона или при- rрузка BepxHero поддерживающеrо слоя (24 мм) обратным фильтром толщиной 2025 СА! из крупноrо (1632 мм) rравия. 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ ФИЛЬТРОВАНИЕМ При фильтровании воды, содер)кащей взвешенные вещества, через слой песка или друrоrо зернистоrо lVlатериала l\10rYT иметь место С"lедующие процессы: 1) отложение содер)кащихся в воде взвешенных веществ в виде TOHKoro слоя на поверхности филь трующеrо слоя (так называеl\Iое пленочное фильтрование); 2) отложение содержащихся в воде взвешенных веществ в порах фильтрующеrо слоя; 3) отложение части взвеси в пленке и ча сти взвеси в порах фильтрующеrо слоя. При пленочном фильтровании отлаrающиеся на поверхности фильтрующеrо слоя взвешенные вещества образуют дополни 205 
тельный тонкопористый фильтрующий слой, способный задер живать из воды даже очень тонкодисперсную взвесь. При этом rидравлическое сопротивление пленки быстро растет, и фильтр приходится часто очищать от задержанных им заrрязнений. При больших скоростях фильтрования пленка на поверхно сти фильтрующеrо слоя не образуется, так как образующиеся в устьях поровых каналов фильтрующеrо слоя сводики f1З задер жанных из воды заrрязнений разрушаются rидродинаl\1ически ми силами. При обычных в практике скоростях фильтрования пленка на поверхности фильтрующеrо слоя образуется на Meд ленных и скорых фильтрах при осветлении вод, содержащих oco бо пр очную взвесь, например взвесь, образующуюся при Koa rуляции в зоне оптимальных величин рН rлинистой суспензии с упрочнением коаrулянта полиакриламидом. Обычно на скорых фильтрах пленка не образуется. Взвешен ные в воде вещества проходят с водой в толщу фильтрующеrо слоя, rде адсорбируются поверхностью зерен этоrо слоя. Чем крупнее ero зерна и чем больше скорость фильтрования, тем на большую rлубину проникают заrрязнения. На процесс сорб ции поверхностью зерен фильтрующеrо слоя взвеси из осветляе мои воды очень большое влияние оказывает заряд частиц взвеси и их размер. Если взвесь не астабилизирована и несет большой заряд, одноименный с зарядом поверхности зерен фильтрующе ro слоя, она будет плохо задерживаться фильтром. Рассмотрим процесс пленочноrо фильтрования на зернистом фильтре. Предположим, что задерживаемая взвесь несжимаема, co стоит из равновеликих частиц объемом, эквивалентным объе му шариков диаметром d, коэффициент формы частиц взвеси pa вен Ф, а пористость образующеrося из них фильтрующеrо слоя равна р. Тоrда потеря напора Н n В таком фильтрепленке будет равна: Н П == k P f.1V . (1  р)2 L М, вод сm ф2d2 р3 .., (VIII.l) rде kp  коэффициент размерности; J.t  динамический коэффициент вязкости фильтруемой воды; v  скорость фильтрования; L  толщина пленки. Пусть в 1 м 3 осветляеl\10Й воды содержится М Т взвеси и ее объемный вес равен,,? т/.м 3 , тоrда через dT ч фильтрования на 1 м 2 площади фильтра отложится пленка объемом м dW== vdT l' (VIII.2) 206 
r , и ТОЛЩИНОЙ dL  dW  MTvdT  F  'v · Потеря напора в пленке будет равна: dH == k fLV . (1  р)2 М Т vdT (VIII.3) р ф 2 d 2 р3 'v Входящие в уравнение (VIII.3) величины k p , Ф, d, р и 'v характеризуют свойства осадка; сrруппируем эти величины, обо значив , и назовем удельным сопротивлением осадка:  == k P (1  р)2 . (VIII.4) ф 2 d 2 р З v Тоrда d/i == flV2MTdT, а скорость прироста потери напора будет: dH dT == I-LM т v 2 . (VIII.5) (VIII.6) Следовательно, при чисто пленочном фильтровании вод, co держащих несжимаемую взвесь, скорость прироста потери Ha пора пропорциональна содержанию взвешенных веществ в пер- вой степени и скорости фильтрования во второй степени. Проинтеrрировав уравнение (VIII.6), получим формулу для определения потери напора Н в любой момент времени с начала фильтроцикла: Н == MTV2T + Но, (VIII.7) rде Ho потеря напора в чистом фильтрующем слое (так Ha зываемая начальная потеря напора). Решив уравнение (VIII.7) относительно Т, получим ypaBHe иие для определения продолжительности фильтроцикла: Т Икон Ho (VIII 8) ф== J-tМТ v 2 ч. · Большинство осадков, образующихся при обработке воды, сжимаемо. Их пористость уменьшается с увеличением перепада давлений. Удельное сопротивление осадка  в результате этоrо возрастает по мере роста толщины пленки и возрастания потери напора в ней:  == oIiп, (VIII.9) rде п  показатель сжимаемости осадка. При осветлении вод с СЖИl\Iаемым осадкоы: dH == р о Нпf.lv 2 Л1 т dТ; dH  == R Нп 1Jv2M dT I'lo r т . (VIII.I0) (VI!!.!1 ) 207 
Теория работы ний в ero порах К. Ивесом. Ниже излаrается эта теория в соответствии с работами Д. М. Минца и ero сотрудников [14, 15 и 16]. Эффект фильтрования воды через слой зернистоrо филь трующеrо материала можно рассматривать как суммарный pe зультат двух процессов: 1) задержания взвешенных веществ фильтрующим слоем в результате прилипания частиц взвеси к зернам фильтрующеrо слоя и ранее ПрИЛИПШИl\1 частицам взвеси; 2) обратноrо поступления взвешенных веществ в воду в резуль тате срыва движущейся водой ранее прилипших частиц с по верхности зерен. Тоrда Проинтеrрировав уравнение (VIII.l1) при n=l= 1 и имея в ви" ду, что в интервале времени от О до Т ф значение Н ИЗlYlеняется от Н о до Н кОН, получим: Hlп  Hlп т  КОН О Ф  (1 n) o tJ2MT · фильтрующеrо слоя с отложениеl\1 заrрязне дана д. М. Минцеl\l, ю. М. ШехтмаНО:\1 и I (VIII.12) M == Ml  M2, (VIII.13) rде Ml  количество взвеси, задержанной слоем песка толщи ной x за время t; M2  количество взвеси, вынесенной из слоя за то же время. Количество взвеси, задерживаемой слоем фильтрующеrо ма- териала площадью 1 м 2 , будет пропорционально концентрации взвеси в воде на входе в рассматриваемый слой: M1 == ЬvСд.хt, (VIII.14) rде Ь  постоянный параметр, характеризующий свойства взвеси и фильтрующей заrрузки; v  скорость фильтрования в м 3 /м 2 . ч; C===t(x, t)  концентрация взвеси в воде, поступающей в дaH ный слой фильтрующеrо lVlатериала. Количество взвеси, ВЫНОСИl\10Й из Toro же участка фильтрую щеrо слоя, будет пропорционально количеству взвеси, накопив шемуся в нем к даННОlYlУ MOl\leHTY: M2 == apxt, (\11 1 1. 15 ) rде a параl\1етр, характеризующиЙ прочность взвеси; р  плотность насыщения поровоrо пространства слоя, отнесенная к еДинице ero ТОЛI1ИНЫ; дМ р =-= f (х, t) ==  . дх 208 
, Учитывая, что C===f{x, t) ир ===f{X, t) связаны )равнением ба ланса взвеси дС др v  ==  ах д! ' из уравнений (VII.14) и (VII.15) найдеl\1: дС а   == ЬС   р. дх v (VIII.16) (VIII.17) Отсюда получаем д.ифференциальное уравнение вида: д 2 С + а дС + Ь дС == о. (VIII.18) дх д! дх д! Это уравнение в дифференциальной форме описывает ход процесса осветления воды, содержащей взвешенные вещества, которые прилипаlОТ к поверхности зерен фильтрующеrо слоя. Интеrрирование этоrо уравнения [16] привдит к сложным функ циям, практическос использование которых требует эксперимен тальноrо определения параметров фильтрования а и Ь. проще для расчета фильтров пользоваться результатами опытов по Tex нолоrичеСКОl\IУ lVlоделироваНИIО процесса фильтрования. Для получения критериев подобия преобразуеlVl [14] уравне.. ние (VIII.18), введя безразмерное отношение мrновенной кон- центрации взвеси к начальной ее концентрации в воде, поступа ющей на фИL1ЬТР: у == С/СО. Тоrда дС == С ду . дС == С ду . д 2 С == С д 2 у (VIII 19) д! о at' дх о дх' дх д! о дхд! · · Подставив эти значения в основное дифференциальное ypaB нение фильтрования и разделив на Со, получим: д 2 у + а ду + Ь ду === О. (VIII.20) axat дх д! Введя в это уравнение новые безразмерные Х === Ьх и Т == at, получим: д 2 у ду ду == О дХдТ + ах + ат · переменные (VIII.21 ) в это уравнение не входят в явном виде параметры фильтро вания а и Ь, которые характеризуют прочность взвеси и ее спо собность прилипать к поверхности данноrо ФИ,,1ьтрующеrо MaTe риала. ПОЭТОIУ уравнение (VIII.21) IO)KeT описывать в общеl\l виде процесс фильтрования; входящие в Hero переl\Iенные Х и Т ЯВЛ5iЮТСЯ критеРИЯl\1И подобия процесса фильтрования суспен зий. Поско,]ы<у Х === Ьх и Т === at, ПрОСТЫlVI пересчетом масштабов длины 11 вре:\lени по известным из опыта на l\10дели величинаJ.\tl Х II Т l\IОЖНО предсказать, как при данных параlVlетрах фильтро 14743 209 
вания а и Ь будет протекать процесс осветления данной суспен зин на производствеННОl\i фильтре. \ Поскольку изменение концентрации взвеси в воде, фильтруе мой через слой фильтрующеrо материала, определяется только величиной критериа,,1ЬНЫХ пара метров Х и Т, можно написать:, С с;;;  f (Х, т) (VIII.22) и определить l\Iасштабные l\1ножители а и Ь, от которых зависят величины АУ и Т. Воспользовавшись анаЛИЗОI\I размерностей, д. М. Минц [14] IIоказал, что ь == Vп2 d т2 . J (VIII.23) п d т а == a.v 1 1 · , Обработка данных опытов показала, что при осветлении обычных речных вод пl== 1, п2==0,7; ,пl==1, m2==1,7. Величины а. и р, характеризующие влияние свойств взвеси, должны определяться в опытах на моделях фильтра на каждой воде. При опытах на одной и той же воде, но при разных CKO ростях фильтрования и paHЫX диаметрах зерен заrрузки вели чины а и р будут равны для всех опытов. Следовательно, при обработке результатов опытов можно пользоваться соотноше ниями: Х'== х v O ,7 d1. 7 Т' ==  . d (VIII.24) Продолжительность же работы фильтра до проскока в филь трат взвеси в концентрации, большей, чем заданное отношением Со/С ф , будет равна: t эащ ==  [ h  80 d J , (VIII.25) К v 1 , 7 d O , 7 V здесь h  толщина фильтрующеrо слоя; 80  константа, зависящая от заданноrо соотношения мутности поступающей на фильтр воды СО к MYTHO сти фильтрата С ф ; при С о /С ф ==0,05 величина 50== ==3,7 + 6,8 и К== 1,69 + 1,29, при со/с ф ==0,1 величи на 50==3+5,6 и К == 1,51 + 1,24. При осветлении вод с прочной взвесью фильтр выходит на промывку не по проскоку взвеси в фильтрат, а по достижении предельной потери напора. В ЭТОl\1 случае продолжительность фильтроцик.па t 11 будет равна: t  Н пр  Но .  х (VIII.26) н  Но f (А) а' rде Н пр и Но  предельная и начальная потери напора в фильтре; 210 
х  толщина ФИ,,1ьтрующеrо слоя; , t (А)   · . ; t alo h/t  темп прироста потери напора; io  rидравлический уклон в чистой фильтрующей за rрузке. 5. МИКРОФИЛЫРЫ И БАРАБАННЫЕ СЕТКИ Микрофильтры применяют для удаления из воды фитопланк тона во время цветения водоеlVlа. Они представляют собой б'ара банное сито (рис. VIII.l) с сетками, имеющими отверстия раз мером от 20 до 60 МК. I1 лл 1 5 5 f Рис. VIII.l. Микро фильтр 1  барабан с сеткой; 2ocь барабана с приемным жело бом; 3  промывное устрой ство; 4  привод; 5  KaMe ра; 6  канал поступающей воды; 7  сборный канал; 8  отвод промывной воды Микрофильтры целесообразно применять для удаления из БОДЫ планктона, если продолжительность цветения водоема (co держание свыше 1 МЛН. клеток фитопланктона в 1 л воды) не менее одноrо месяца в rоду. Микрофильтры, выпускаемые в СССР (табл. УI 1 1.1), пред ставляют собой барабаны диаметром 1,5 и 3 М, боковая поверх ность которых образует стальной каркас, в KOTOpOl\1 закрепляют ся фильтрующие элементы [1]. Каждый фильтрующий элеl\lент является ПРЯl\10уrольной pal\'1 кой, обтянутой тремя сетками: поддерживающими (нижней и 14* 211 
Характеристики микросеток ТабпlIца VIII.\ \ .NQ сетки Номинальный размер стороны Диаметр прово Число ниток на ячеЙки сетки лu!<и сетки в мк 1 см сетки в мк Число ячеек На 1 см! сетки О, 1 0,09 0,085 0,08 0,075 0,071 0,063 0,06 0,056 0,05 0,045 0,04 100 70 59 90 70 63 85 65 67 80 65 74 75 65 71 71 55 80 63 45 91 60 40 100 56 40 104 50 35 118 45 35 125 40 30 143 3460 3900 4450 Б 476 5 100 6400 8 27() 1 О 000 1 О 085 13 900 15 000 20 450 j I верхней) из нержавеlощей стали с ячейками размером 2 Х 2 мм и рабочей с размером отверстий 40 Х 40 М/С С одной стороны в rлухую торцовую стенку барабана микро сита пропущена труба, по которой из входной камеры внутрь барабана поступает очищаемая вода. Наружная поверхность этой трубы служит опорой одноrо из подшипников, на котором вращается барабан микросита. Опорой BToporo подшипника ба рабана служит труба, через которую отводится rрязная ПрО:\IЫВ- пая вода из водосборноrо лотка, расположенноrо в верхней ча сти барабана параллельно ero оси. О'чищаемая вода поступает внутрь барабана и процеживает ся через фильтрующие элементы микрофильтра наружу. Про мывная вода под давлением 0,32 Kr/CM 2 поступает в пластин чатые разбрызrиватели, расположенные над барабаном по ero образующей. Микрофильтры размещаются в специальных KaMe рах или в смесителе водоочистной станции. Расстояние от по верхности барабана микрофильтра до стенок и дна Kal\IepbI должно быть не менее 0,5 м, от торцов до стенок  не менее 0,7 М. Потеря напора в микрофильтре принимается 0,2 М при скоро- сти фильтрования в фильтрующих элементах (барабан на 2/3 диаметра поrружен в воду) от 10 до 25 л/м 2 . сек. Расход промывной воды колеблется от 1 до 3 О/о количества профильтрованной воды и зависит от числа клеток и вида планк тона в исходной воде. При НОРlYlальной промывке разность уровней воды в барабане и наружной Kal\lepe должна находиться в пределах от 5 до 15 см. При меньшеЙ разности уровней подачу промывной воды Yl\leHb ,.., u ша ют, при оольшеи увеличивают. Барабан приводится во вращение электродвиrателем через редуктор с вариатором. Линейная скорость вращения сетки 212 
, 'ф 00 м L.(') о. ..  I с"1  О IO о о  ....... .....  о c'f') ....... I О 00 L"::; U  .......  ........ c'f') >  I.C <.D с-')   t\: М Х ..qt I М u') С"1' ::1 ..... ..... ..qt ,Ф ..... I  ...... -&   \Q c-j с'1 'ф 00 I 01 '" О  ..... о с"1 о о ф ..... r--.. ю о 00 (v) с") I   u о') CVJ (v)  м ..qt Х I с'1 М OO . о с"1 .  ..... I Ф ..... CVJ I  -&  ....-4  '<.0 00 I О, '" о .....  u') IO с"1 о о CVJ со ..... ....... CVJ О 00    .   u СУ) ,сУ) С :I: l.Q Со') c'f') Е- Щ :s: ....-4 Q) t::: Х I U 1::{ OO ....-4 Х М  , u') с"1 ,  ..... о- '<.о :а  f-<   . ::с Э Q) :s ::с (!j    ;:,:: ::s:: I \о р, 1::( <.o r--..   м Q.  I c'j О O о о о ..qt .....  <.о  . ...... cf:) ..qt о r--.. L":) \о U ёО о') <.о о') \о М  ::s:: щ  х  о- I  l.Q OO u') са '? '" ....-4 ......... I '" О о- с"1 <.O с"1 Q. ..... Q)  I  .  е :s ее CI) t::;:   ::s:: t:l, -& I  r--.. о с'1 о Q. . О ОС"1  О О <.о ф     r--.. (v) . о о') ::s:: U о') ф  :Е  с'1 cv:>  Х I.C , ::s:: OO u')  с'1 ....-4 ......... I '" ::s:: I 00 ф с"1  ..... I . U е  ::s:: Q.  Q) ,  <.o r--..   о O о  .  о о 00 Q.    r--.. с.о  . о <.о ф U 00 .....  щ х с"1 l.Q I l.l,) OO..qt  I '"  "'7<.0 с"1   :3 :::: ..... ::о с... (3 с) :Е  ...а f-.. м с.. Е--< <:r) c\j t--- U ...а  о.. ...а CI О   :s: ::r:: (])  ::s:: ::s:: ...а Е--< -& f-<  c\j (!) u (]) t.... ...а :о c\j t\:  Е--<  ::s:: Е--< ::: о- со u ::r:: ::!:: Е--< С Q) ::S::  о Е--< c\j ::s:: о о f-< :--. c\j ::r: ::s:: ::r: о- u Е--< :s: O о  ::r о.. ::s:: ::S:: :о  ::r:  COC,J о.. о..  :3 и CJ р, M Е--< О c\j  с:::: ::s:: :Е CI1 ::S::M  c\j :Е \о  :r (]) х O (!) :Е c\j с::; о..  с......  (Т'I t:: (1) ::о 213 ...а t--- 
обычно Iеняется в пределах от 0,1 до 0,5 Jl;t/ сек. Большая CKO рость необходима при более BbICOKOl\l содержании в воде взве шенных веществ и планктона. При осветлении воды, содержащей rлинистую взвесь, l\IИКрО сетки задерживают от 25 до 350/0 общеrо ее количества. При уда.. лении из воды фитопланктона l\tlикросетки снижают число к.пе ток диаТО:\10ВЫХ водорослей на 40 7-5 О/о, синезе,,.ных на 60 90 О/о [23, 24]. в СССР микросита изrотовляют из нике.;IЯ, монельметаЛCllа, латуни и фосфористой бронзы. Их размеры реrламентированы rOCT 661353 (та бл. УI 1 1.1). Свободное сечение ячеек микро сетки обычно составляет 2836 О/о ее общей площади. Характеристики микрофильтров (МФ) и барабанных сеток (БС), изrотовляемых воронежским заводом «Водмашоборудо вание» lKX РСФСР, приведены в табл. VIII.2. Барабанные сетки применяют для удаления из воды rрубо дисперсноЙ взвеси  щепок, коры деревьев, водорослей, травы и т. И. Размер отверстий сеток из нержавеющей стали О,5х ХО,5 ММ. Рабочая сетка располаrается между поддерживающи ми сетка ми, имеющими ячейки размером 1 ОХ 1 О ММ. 6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ (ПРЕФИЛЬТРЫ) Для частичноrо осветления воды мутностью 50250 М2/Л перед подачей ее на медленные фильтры можно применять пре фильтры, заrруженные слоем песка толщиной 600700 мм с раз мером зерен 12 ММ. Скорость фильтрования на префильтрах не должна превы шать: 5 Аt/ч при содержании взвеси в осветляемой воде до 100 М/Л, 3 м/ч при содержании взвеси 100200 М2/Л и 2,5 м/ч при содержании взвеси 200250 М2/Л. OTl\ibIBKY фильтрующеrо материала в префильтрах произво дЯТ ТОКО;\1 воды снизу вверх с интенсивностью 1214 л/м 2 . сек. Промывка продолжительностью не более 67 мин может ocy ществ.пяться как неосветленной, так и фильтрованной водой. Для отвода фильтрата и распределения по площади пре фильтра промывной воды устраивают дренажную систему боль шоrо сопротивления (Cl\tI. п. УI 11.14). Если для промывки пре фиьтров предполаrается использовать нефильтрованную воду, ,., u u то во изоежание засорения отверстии дренажнои системы не следует применять дренажи с отверстиями размером l\'1eHee 5 ИМ, подаваеМУIО для промывки фильтра воду следует предва рительно процеживать через сетку с размером отверстий 2 Х Х 2 ИМ. Отвод из префильтра rрязной промывной воды осуще ств.пяют с помощью навесных желобов, пере.ливную кромку KO торых располаrают на 4050 СЛ! выше поверхности фильтрую щеrо С.10Я. ПрОfЫВКУ префильтров жеlатеlЬНО производить с 214 
" применением сжатоrо воздуха для барботажа фильтрующеrо слоя перед отмывкой ero током воды снизу вверх. Префильтры с водовоздушной промывкой применены вместо отстойников перед медленными фильтрами на фильтровальных станциях CeHMop и Иври, очищаЮIЦИХ воду рек Марна и Сена для питьевоrо водоснабжения Парижа. Перед начаЛО1VI промыв. ки фильтрующий слой барботируют сжатым ВОЗДУХОlVl (18л/м 2 .сек) в течение 710 .Iиин при спущенном до КрОl\IКИ ПрОl\IЫВНЫХ желобов уровне воды. Затеl\I интенсивность подачи C)KaTOrO воздуха снижают до 57 л/м 2 . сек и одновре1Vlенно Ha чина ют подавать промывную воду. Совместная водовоздушная ПрОl\lывка продолжается 57 мин. затем подачу сжатоrо возду ха прекращают и интенсивность промывки водой доводят до 1012 л/м 2 . сек. Такая отмывка фильтра от заrрязнениЙ, OTTep тых с поверхности песка во время водовоздушной промывки, про должается 57 мин. 7. МЕДЛЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ Медленные фильтры MorYT применяться для осветления мало мутных вод с цветностью не выше 4050 2рад, обычно без пред варительноrо коаrулирования содержащихся в воде заrрязнениЙ. Медленные фильтры представляют собой обычно прямоуrоль :рые в плане резервуары с дренажной системой для отвода филь трованной воды и распределительным водосливом, через кото. рый в фильтр поступает осветляемая вода. На дренажную систеl\/IУ укладываются поддерживающие [pa вийные слои и фильтрующий слой толщиной 800 1200 МА'! из песка с размером зерен 0,31 мм. Скорость фильтрования на медленных фильтрах зависит от мутности осветляемой воды. Она принимается в пределах 0,30,4 М/Ч при осветлении вод мутностью до 25 М2/ л и 0,20,3 Nl/Ч при осветлении вод 1VlYT нQстью 2550 ht2/Л. При осветлении вод мутностью более 50 Nl2/A не"lесообразно предварительно удалять из воды взвешенные Be щества отстаиванием или фильтрованием на префилырах. При использовании воды, осветленной на медленных филы рах, для питьевоrо водоснабжения, как правило, воду после фильтров следует обеззараживать, так как медленные фильтры снижают число бактерий в воде не более чем на 9799 о/о. Дренажные устройства медленных фильтров состоят из уло. женных по столбикаl\I или балкаl\1 колосников или .J.ырчаты'\ плит, поверх которых укладываются rравиЙные поддерживаю. lцие слои. С целью удешевления фильтров и упрощения их KOH струкции целесообразно отказаться от дренажных устройств с rравийными СЛОЯl\IИ и применять в качестве дренажа плиты из пористоrо беспесчаноrо бетона, технолоrия изrотовлеНIIЯ кото. рых разработана Одесскиы инженерностроительным ИНСТИТУТО1. 215 
Дрена)кные п.питыI из пористоrо бетона [4] изrОТОВ"lЯЮТСЯ из хорошо сортированноrо мелкоrо rравия размером 57 или 7 1 О АUИ. Пр и расходе цеl\Iента 215 К2./ м 3 и водоцеl\lеНТНОlVI отноше нии 0,35 плиты ИIеют пористость 3638 О/о. Они достаточно проч ны И устойчивы В воде, имеющей положительный или нулевоЙ индекс стабильности. Потеря напора в плитах из пористоrо бето на толщиной 80 мм составляет около"'2 СА! вод. СТ. при скорости q;ильтрования 10 м/ч. Перед пуСКОl\l фильтра в работу ero lVIеДJIенно заполняют сни- зу отстоенной водой с тем, чтобы вытеснить воздух из поровоrо пространства фильтрующеrо слоя. После Toro как уровень воды в фильтре ПОДНИI\'Iется на 200300 мм выше поверхности песка, в фильтр через специальные устройства (лотки, воронки) начи нают подавать осветляемую .воду до полноrо заполнения фильт ра. Затеl\l фильтр оставляют на 2030 мин в покое, после чеru открывают заДВИ)l(КУ на линии фильтрата и постепенно дов<!дят скорость фильтрования до расчетной. rрязееl\1КОСТЬ 1Vlедленноrо фильтра в зависимости от свойств задер)киваемоЙ им взвеси KO Jlеблется в пределах от 0,5 до 1 К2. cyxoro вещества на 1 м 2 пло шади фильтра. По исчерпании rрязеемкости фильтра (1 раз в 1030 дней) ero нужно чистить. Чистка медленноrо фильтра сводится к уда- лениЮ из Hero BepxHero слоя заrрязненноrо песка толщиной 15 20 AtJl. Для этоrо воду в фильтре спускают на 200250 мм ниже поверхности песка, после чеrо верхний ero слой снимают лопата IИ пли специальными машинами для чистки фильтров. Посл 1 o 15 чисток, коrда толщина слоя песка в фильтре уменьшается до 300600 MAt,  фильтр доrружают до начальной толщинrJI фильтрующеrо слоя промытым песком. Тдаление из фильтра заrрязненноrо песка и подачу в фильтр ПРОYIытоrо песка для доrрузки фильтрующеrо слоя обычно осу- ществляют с помощью rидротранспортера с эжектором. При чистке фильтра приемный бункер транспортера уста- наВ"lивают в фильтре, удаляемый из фильтра заrрязненныIй пе сок засыпают в бункер и из Hero водой транспортируют на пес- КОIОЙКУ. Промытый песок для доrрузки фильтра подают BJ\lecTe с водоЙ по шланrам в фильтр, укладывая ero pOBHbIlVI С,,10ем по поверхности фильтрующеrо слоя. Проф. В. С. Оводовым [19] разработана конструкция aBTOl\la ТИЗIIрованноrо l\lедленноrо фильтра с механизацией всех процес сов pereHep ации ero заrрузки. Интересное решение проблеl\IЫ l\le ханизаЦIIИ чистки l\Iедленных фильтрuв дано Е. А. СИЛИНЫl\1 [22], разработавши\'I 1\1сдленные фильтры с периодической ПрО1VIЫВКОЙ BepXHero слоя песка низконапорныыи СТРУЯl\IИ воды из передвиж ной перфорированноЙ трубы. На юrО-ВОСТОI{е СССР ПРИ:\Iеняются са:\IОПРО:\lывающиеся l\Ie,.l..leIIIIble (РII:IЬТРЫ IОНСТРУКЦИII О. 1\1. Аiiрапетова [17], пред 216 
" назначенные для осветления арычных вод и вод рек ropHoro пи тания (рис. VIII.2). Фильтр 1, состоящиЙ ИЗ двух отделений, расположен парал "lельно каналу или арыку 2. Водоподъемная плотинка 3 в арыке направляет часть воды на фильтр, создавая перепад в 20 25 СМ. При работе фильтра шандор 4 открыт, а шандор 5 закрыт. Вода, поступающая на фильтр из BepxHero бьефа, просачивается If I r !. ! План б I 1 Рис. VIII.2. Фильтр конструкции О. М. Айрапетова через слой песка со скоростью O,4O,6 м/ч и отводится через дрена)I{ в резервуар чистой воды б. Коrда фильтрующий слой заrрязняется и требуется cro чист- ка, задвижку на линии фильтрата закрывают, шандор 5 припод ниrvlают так, чтобы l\1ежду нижней ero кромкой и поверхностью песка в фильтре образовалась щель шириной 23 CAl. Шандор 4 прикрывают так, чтобы над ero кроl\tIКОЙ осталась щель такоЙ же ширины. Тоrда вдоль поверхности песка в фильтре возникает Te чение воды из BepxHero бьефа арыка в нижний со скоростью O,25O,3 м/сек; пленка заrрязнениЙ: с поверхности фильтрующе 1'0 Сvl0Я Сlывается. После этоrо фильтр снова включают в pa бо.ту. l\1.едленные фильтры весьма чувствительны к содержанию в освет fIяеl\IОЙ воде планктона. Поэтому при осветлении вод озер Il водохранилищ, в которых летом наблюдается 1\1aCCOBoe разви тие планктона (так называемое цветение воды) и число клеток фитопланктона превосходит 10001500 в 1 АtЛ воды, желатель 217 
НО воду до подачи на медленные фильтры освобождать от бо.пь шей части планктона процеживаниеl\l через микрофильтры или фильтрованиеlVl на префильтрах. Во избежание развития фитопланктона на l\lедленных фильт рах желательно перекрывать их сверху светонепроницаемым перекрытиеlVl, расположенным на 1 ,82 .IИ выше пверхности песка в фильтре. 8. КРУПНОЗЕРНИСТЫЕ ФИЛЬТРЫ Применение крупнозернистой заrрузки позволяет значите"lЬ по увеличить rрязееl\IКОСТЬ фильтров и сократить расход про l\1ЫВНОЙ воды. Однако с увеличениеl\1 диаlVlетра зерен фильтрующеrо слоя снижается ero задерживающан способность, что обусловливает необходимость увеличения толщины фильтрующеrо слоя. По данным опытов Стенли [34], для фильтра, работающеrо до поте ри напора 2,5 м и осветляющеrо речную воду, rлубина проника ния заrрязнений в толщу фильтрующей заrрузки Н при темпера. туре 250 С равна: н == 3 5 d 2 ,4 6 V1,56 СМ , , [де d  средний диаметр зерен фильтрующеrо слоя в )Jtt)Jtl; V, скорость фильтрования в М/Ч. tlсходя из этой формулы составлена табл. VIII.3 peKOMeH дуемых толщин фильтрующеrо слоя для крупнозернистых ФИ,,1ЬТ ров с заrрузкой различной крупности при задерживающей спо собности этих фильтров 50700/0. Таблица VIII.3 Рекомендуемые фильтрующие заrрузки для крупнозернистых фильтров Скорость фиьтрования в м/ч Средний диаметр зерен фи.1ьтрующеrо слоя в .мм Высота фи.lьтрующеrо С.l0Я в .мм 10 O,81 1 1,2 1 , 2 1 , 5 10001300 13001700 17002200 1 ... b O,8l 1 1,2 1 2.1 5 , , 16002100 21002700 27003500 Крупнозернистые фильтры оборудуют дренаЖНЫlVIИ систеl\lа. l\IИ дЛЯ водовоздушной промывки филырующеrо слоя. При рас. чете и конструировании этих систеl\l исходят из следующеrо ре- ЖИl\lа промывки фильтра: барботирование ВОЗДУХОlVl с интенсив ностью 1820 л/ )Jtt 2 · сек в течение 5 .нин; совместная водовоз ДУIllная ПрОlывка  воздух подают с интенсивностью 12 218 
" 15 л//vt 2 . сек, а воду  с интенсивностью 68 л/м 2 . сек в течение 35 ЛIUН; ОТ1\1ывка заrрязнений водой с интенсивностью 6 8 Л//vt 2 . сек в течение 3 JHUH. При определении диаметров возду хопроводов скорость движения воздуха в них ПРИНИl\I3К)Т 15 20 "и/сек. Скорость выхода воздуха из отверстий воздухораспре де"lительной систеl\IЫ 3040 м/сек. Исследование процесса фильтрования воды на фи..аьтрах с ОДНОрОДНЫ1\IИ по крупности фИЛЬТРУЮЩИl\1И слоями, проведенное [. Н. Никифоровым, показало, что высокий эффект осветления воды (снижение содержания взвешенных веществ на 7080 О/о ) l\Iожет быть достиrнут при скоростях фильтрования, в 1 О раз и более превышаЮIЦИХ скорости, при которых работают обычные скорые фильтры. Повышение скорости фильтрования, однако, резко сокращает продолжителность фильтроцикла. Если фильтр при скорости фильтрования 5 мjч работает от промывки до промывки В cpeд Hel\1 1520 ч, то при увеличении скорости ДlJ 50 м/ч' продолжи тельность фильтроцикла сокращается до 0,751 ч. Применение крупнозернистых фильтров со скоростями филь трования 3550 Jн/ч стало возможным блаrодаря применению разработанной [. Н. Никифоровым 1 И ero сотрудниками системе аВТОlVlатизации работы этих фильтров. В основу этой системы положено использование батареи параллельно включенных обычных напорных фильтров, часть фильтрата которых служит промывной водой для промываемоrо фильтра. Все фильтры бата реи работают с падающей в течение цикла скоростью фильтро вания и непрерывно открытоЙ задвижкой на линии фильтрата. При работе фильтра через эту задвижку фильтрат поступает в общиЙ для всех фильтров коллектор осветленной воды, при про- I'Лывке через нее в обратном направлении поступает осветленная вода из коллектора для промывки фильтрующеrо слоя. Это уп- рощает автоматизацию управления работой батареи фильтров, которое сводится к открыванию и закрыванию только двух задви- жек  на .линии освеТ"lяемой воды и на линии сброса rрЯ3НОII IIрОIЫВНОЙ воды на каЖДОl\1 из фильтров батареи. 9. СКОРЫЕ ФИЛЬТРЫ Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взве- шенных и коллоидных веществ, как правило, после укрупнения их к6аrулированиеl\1 в прочные arperaTbI, задерживаемые зерни- стой заrрузкой. При фильтровании воды сверху вниз на скорых фильтрах освеТ"lение воды достиrается в результате двух одновреlенно протекающих процессов  задержания наиболее крупных частиц I О сверхскоростноы секционном фильтре КОНСТРУКЦИIl r. В:. Никифорова с вращаЮЩIlМСЯ распреде.1ите.1ем см. в работе [9]. 219 
Бзвеси в пленке на поверхности ФИЛЬТРУIощеrо слоя и адrезии (сцепления) или абсорбции скоаrулированных более l\Iелких частиц поверхностью зерен филырующеrо слоя. При оптимальной коаrуляции и надлежащем подборе заrруз ки cKoporo фильтра ero фильтрат обычно содержит не более 1 М2./ л взвешенных веществ. По мере работы фильтра увеличивается количество задер жанных им заrрязнений  нарастает толщина пленки на поверх   Количестбо зоrJe;jJКОl1tfЫХ  JаZРЯJl1еи 6 %  <:::.   о fO 20 30 цо .'. щ'--'rт I I 2.0 50 БО 70 ЛеСОf< '::Э ::) :1: Q) :t: {\') '" c::t  ; 1.О  :х: t::)    t::s :t: пs 4   :t  1.5 4а J I I Jj ' I I , I I O' а =:J Рис. VIII. 3. Зависимость rлубины проникания заrрязнений в толщу фильтрующей заrрузки от ск,орости фильтрования D 0,5 1. 1, 5 СреiJнuй Виаметр зерен песха 8 мм 2,0 Рис. VIII.4. Зависимость rлубины проникания заrрязнений в толщу фильтрующей заrрузки от диаметра ее зерен ности песка, увеличивается количество заrрязнений, отложив.. шихся в толще фильтрующей заrрузки, и rлубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра, снижается скорость фильтрования. Если крупность Зй,rрузки и толщина фильтрующеrо слоя выбраны правильно, то предельно допустимая потеря напора в фильтре наступит практически в то же время, коrда частицы за.. rрязнений начнут проникать через заrрузку в фильтрат. r..lубина проникания взвеси в толщу ФИ"ТIьтрующеrо слоя возрзстает с увеличением скорости фильтрования (рис. VIII.3) и диаl\!етра ero зерен (рис. \1111.4). Поскольку скорость возра стания потери напора растет с Уl\lеньшением диаl\Iетра зерен II уве.lичением скорости фильтрования, в практике водоподrотовки 220 
" наl\Iетилась тенденция к увеличению крупности зерен при OДHO Epe:\IeHHOl\I повышении высоты фильтрующеrо слоя, что позволя ет увеличить скорость фильтрования, не допуская увеличения l'vlУТНОСТИ фильтрата. li\1YTHOCTb фильтрата и продолжительность фильтроцикла за висят не только от мутности поступающей на фильтры воды, дисперсности содержащейся в ней взвеси, скорости фильтрова- ния II раЗl\1ера зерен, но и ОТ прочности хлопьев скоаrулирован . ны.\: заrрязнений воды.  24 r   , t...;) 't:::) с2 qО15мr/л ЛIIЛ  1,8 ct:) t:)   12 :t: , :::,   6 с::::- о 2 4 б 8 то Время padombI фильтра tJ " Рис. VIII.5. Нарастание потери напо ра в фильтрах при введении в воду перед фильтром полиакриламида (ПАЛ) и активированной кремниевой кислоты 8 ч , Песок D "  " :r ра Оии (J <..  о" : r о '- '--' " .  ..о. +  .. .............. . ...... \ ( 7 Рис. VI 1 1.6. Схема OTKpbIToro CKO poro фильтра 1  подача осветляемоЙ воды; 2  дpe нажная система; 3  отвод фильтрован- ной воды; 4  выпуск rрязной промыв- ноЙ воды; 5  желоба д:ля распределе- ния фильтруемоЙ воды и для отвода промывной; 6  подача промывной во- ды; 7  канализационный канал; 8  распределительный карман При содержании в осветляемой воде пр очных хлопьев взве си, например при введении в воду перед фильтрами или отстой никами активированной/кремниевой кислоты, полиакриламида (ПАА) или друrих флокулянтов, lVlYTHOCTb фильтрата в течение Бсеrо фильтроцикла остается минимальной, и фильтр выклю чают на промывку по достижении предельной потери напора. При содержании в воде непрочных хлопьев мутность фильтрата непостоянна в течение фильтроцикла  при достижении потери напора в фильтре некоторой величины, меньшей чем предельная, начинается разрушение задержанных фильтром хлопьев и вынос заrрязнений в фильтрат. В этом случае фильтр выключают нз промывку не по потере напора, а по проскоку взвеси. ПРОДОЛ)J{И тельность фильтроцикла сокращается, увеличивается расход ПРОlVIЫВНОЙ воды. Введение в воду непосредственно перед фильтрами ПАА или активированной креl\1ниевой кислоты в очень небольших количе- ствах (0,015 мс/л ПАА, 0,05 .!I1С/Л SiO) позволяет значительно ПОВысить ПРОДОЛ)J{ительность фильтроцпкла при OДHOBpeMeHHOI снижении l\lУТНОСТИ фильтрата. Активированная креl\1ниевая ки слота для цветных вод имеет по эффективности ч стоимости пре IIrYIlLecTBa перед ПJ\А (рис. \7! 11.5) . 221 
Коrда начинается проскок взвеси в фильтрат или коrда вели чина потери напора становится предельной, производят ПрОl\1ЫВ ку фильтрующеrо слоя. В ряде конструкций скорых фильтров для повышения эффективности промывки применяют ВСПО\Iоrа тельные средства  механические мешалки, сжатый воздух и др. Фильтры MorYT быть открытыми или напорными. Открытый безмешалочный скорыи фильтр (рис. \Тll1.6) пред ставляет собой обычно ПРЯl\10уrольный в плане резервуар. На дне ero расположена дренажная система, служащая для отвода фильтрата и распределения промывной воды по площади фИ..1ьт ра при ero промывке. Над дренажем находятся поддеР2кивающие rравийные слои и поверх них фильтрующий слой. Выше фильтрующеrо слоя YCTpa ивают желоба, служащие для отвода из фильтра при ero про мывке rрязной промывной воды. По этим же желобаl\1 в фильтр подается фильтруемая вода. Сравнение стоимости строительства и эксплуатации фИ.IIьтро' вальных станций равной производительности, но с раЗНЫIYI чис лом фильтров и разными их размераIYIИ показало, что для CTaH ций малой и средней производительности (до 30000 M3jCYTKU) наиболее экономично принимать четыре фильтра при строитель стве станций в одну очередь и шесть фильтров при строительст ве станций в две очереди, если четыре фильтра обеспечивают водопотребление первой очереди. На станциях большой производительности це.J1есообразно строить фильтры большой площади (до 1 oo 120 м 2 ). КОv1ичество фильтров принимают в зависимости от неоБХОДИlVIОЙ их CYЫMap ной площади. Фильтры площадью до 3040 j11,2;- как правило, устраивают без центральноrо каналCl. Фильтры БО"lьшей пло llади (более 3040 м 2 ) обычно приходится строить ИЗ двух по лавин, разделенных центраЛЬНЫ1Vl каналом, так как без послед... Hero потребовались бы СЛИШКОlVI большие размеры распредели тельной и сборных систем. В фильтр с центраЛЬНЫ\I каналом осветляемая вода поступает в верхний отсек KaHaa, располо женноrо по оси фильтра. Из Hero вода поступает в желоба и да... .аее в пространство над ФИЛЫРУЮЩИIYl слоем. Дренажные трубы присоединены непосредственно к нижнему отсеку ценrраьноrо канала, который служит коллектором дренажной сисrе:\IЫ. По нему отводится фильтрат и подается в фильтр промывная вода. Для управления работой фильтра на ero фронте устанавлива ют задвижки, шиберы или клапаны на трубопроводах: а) для подвода воды; б) для отвода фильтрата; в) для сброса первоrо q)И"lьтрата в канализацию; r) для подвода к фильтру ПрО:\IЫВНОЙ воды; д) для отвода из фильтра rрязной промывноЙ воды. Kpo1Vfe Toro, на трубопроводе фильтрованной воды устанаВvlIIвают pe rулятор скорости фильтрования И"lИ реrулЯТОр расхода, aBTO:\la тически поддерживающие постоянство скорости ФИ"lырования. В США на крупных станuиях ПРИl\lеняют фильтры с подво 222 
дом осветляемой воды через патрубок в задней CTHKe фильтра. Фильтр непосредственно примыкает к отстойнику, под фИЛЬТрО:VI расположен резервуар чистой воды. Фильтры размещают на станции в один ряд, что при подводе воды на фильтр с одноЙ стороны и отводе фильтрата с противоположной приводит К