CZ33277U1 - Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody - Google Patents

Description

Technické řešení se týká čtyřstupňové stavebnicové úpravny povrchové vody v kontejnerovém provedení.

Dosavadní stav techniky

Úpravny povrchových vod jsou zaměřeny na provádění standardních opravárenských procesů, tj. oxidaci, absorpci, dezinfekci a odstraňování železa a manganu. S ohledem na tvorbu vedlejších produktů dezinfekce jsou používány technologie, které snižují odstraňování prekurzorů vedlejších produktů dezinfekce konvenční úpravou,

V současné době vyráběné úpravny povrchové vody v kontejnerovém provedení zahrnují konvenční úpravu vody ve dvoustupňovém provedení, dezinfekci či dezinfekci s částečnou oxidací, a to bez kontaktoru umožňujícího odstraňování oxidovatelných látek v plném rozsahu a čase na minimální hodnoty. Navržené technologické postupy nejsou však zaměřené na odstraňování prekurzorů vedlejších produktů dezinfekce. Naopak u dosud provozovaných a prováděných kontejnerových úpraven k tomuto dochází a jejich uplatnění je možné jen tam, kde hodnoty TOC ve zdroji jsou nižší jak 4,0 mg/1, alkalita surové vody větší jak 60 mg/1 CaCOs, celkové trihalometany nižší jak 40 pg/l, kyselina halogenoctová jak 30 pg/l.

Jsou prováděny úpravny využívající membránových separačních procesů, jakými jsou ultrafiltrace, nanofiltrace a též i reverzní osmóza. Takovéto separační metody však vyžadují s ohledem na jejich správnou funkci před úpravu surové vody na vstupní hodnoty umožňující využití těchto membránových procesů. Před úprava surové vody je prováděna konvenčními úpravárenskými způsoby. Tento způsob úpravy je nákladný jak po investiční, tak i po provozní stránce.

Výše uvedené úpravny jsou používané v současné době pro úpravu povrchové vody a navazují na starší technologická řešení a některé technologické prvky.

Podstata technického řešení

Úkolem technického řešení je zlepšení dosavadního stavu techniky pomocí čtyřstupňové stavebnicové úpravny povrchové vody v kontejnerovém provedení. Toho se značnou měrou dosáhne podle technického řešení, jehož podstata spočívá zejména v tom, že za vstupem surové vody do kontejneru jev přívodním potrubí osazen sítový separátor a za ním je zapojen rotametr, přičemž za rotametrem jsou do vnitřního potrubí připojeny membránová čerpadla pro dávkování chemických roztoků ze zásobních nádrží k míšení se surovou vodou ve statickém mísiči zapojenému k pulzačnímu čiřiči, který je propojen beztlakovým potrubím do vyrovnávací nádrže, z níž je voda čerpána horizontálním čerpadlem přes rotametr na automatický samočisticí filtr, na nějž je připojen sorpční filtr, a na sorpční filtr je připojena dvoustupňová dezinfekce k odběru upravené vody.

Z důvodu dispozičního řešení je výhodné, když před kontejnerem je sací koš surové povrchové vody propojen výtlačným potrubím s čerpadlem se separátorem hrubých nečistot připojených na výtlačné přívodní potrubí.

Je účelné, když rotametr je připojen paralelně k přívodnímu potrubí.

- 1 CZ 33277 U1

Je vhodné, když tri zásobní nádrže jsou uloženy v záchytné nádrži.

Pro destabilizaci a perikinetickou koagulaci je do vnitřního potrubí umístěn statický mísič, ve kterém dochází k intenzivnímu promíchávání a vytváření podmínek pro destabilizaci suspenzí a procesu perikinetické fáze koagulace.

Z provozních důvodů je účelné, když dvoustupňová dezinfekce je tvořena UV zářičem a do výstupu z UV zářiče připojeným dávkovacím membránovým čerpadlem pro aplikaci dezinfekčního činidla ze zásobní nádrže umístěné na záchytné nádrži určené pro umístění jedné zásobní nádrže.

Použití stavebnicových úpraven vody v kontejnerovém má celou řadu výhod, z nichž je nutno vyzvednout zejména tyto:

Kompaktnost technologického zařízení, jehož montáž je prováděna přímo ve výrobě,

Na místě osazení je provedeno napojení na zdroj surové vody, napojení na distribuční systém upravené vody, odvod odpadní vody a napojení na zdroj elektrické energie,

Omezení stavebních prací - provádí se pouze základová deska pro usazení kontejneru,

Plně automatický provoz úpravny vody. Ručně se provádí pouze doplňování provozních chemikálií používaných při úpravě vody,

Spolehlivý a bezporuchový provoz,

Minimální požadavky na údržbu a snadná obsluha,

Široké uplatnění a vysoký efekt účinnosti upravitelnosti vody,

Nízké provozní náklady a energetická náročnost,

Mobilita zařízení.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno s použitím výkresů, na kterých je na obr. 1 znázorněna čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody v kontejnerovém provedení v rozvinutém tvaru, na obr. 2 půdorysný pohled na čtyřstupňovou stavebnicovou úpravnu povrchové vody a na obr. 3 řez v místě A-A.

Příklad uskutečnění technického řešení

Odběr surové vody ze zdroje 30 lze podle navrženého typu čerpadla provádět následně, buď čerpadlem 100 surové vody, které je umístěno ve zvláštní ochranné konstrukci mimo zdroj 30 vody, na sání čerpadla 100 je namontován separátor 32 hrubých nečistot ve formě předfiltru, přičemž sací koš 31 je navržen buď jako plovoucí nebo je umístěn v pevné skříňové konstrukci s děrovanými stěnami, které slouží k zamezení vniku vodních živočichů, a přičemž konstrukce je na vysunovatelných podpěrách umístěna nade dnem povrchového zdroje, nebo je voleno ponorné kalové čerpadlo umístěné v konstrukci z děrovaného plechu připevněné na plovoucím pontonu, přičemž na konstrukci v místě napojení pružného potrubí na pevné potrubí (na břehu) je do výtlačného potrubí 33 vřazen separátor 32 hrubých nečistot, který je součástí čerpadla 100.

-2CZ 33277 U1

Odběr vody ze zdroje 30 a jeho napojení na vstupní hrdlo stavebnicové úpravny umístěné v kontejneru 200 není předmětem užitného vzoru.

Surová voda pro stavebnicovou úpravnu vody v kontejnerovém provedení je odebírána z povrchového vodního zdroje 30. Jakostní ukazatelé odebírané surové vody jsou návrhovými parametry pro úpravy této vody tak, aby výslednými kvalitativními ukazateli splňovala po úpravě požadavky na pitnou vodu. Jakostní ukazatelé povrchové vody účelově využité pro následnou úpravu pro pitné účely by neměla překročit následné údaje:

pH 6 až 7,5

HCOs 1 až 3 mmol/1

CHSKmh do 20 mg/1 Barva 20 až 200 mg/1 Pt

Obsah suspendovaných látek do 2 000 mg/1

Surová voda nemá podléhat rychlým změnám v teplotě a jakostním ukazatelům surové vody. Pro každou lokalitu, kde bude uvažováno s uplatněním této stavebnicové úpravny vody v kontejnerovém provedení je nutné provést chemicko - technologický průzkum. Veškeré odpadní vody z kontejnerové úpravny je nutno před jejich vypuštěním do recipientu vyčistit. Objemové množství odpadních vod se pohybuje v rozsahu od 6 do 8% výkonu úpravny vody.

Úpravna vody je navržena pro čtyřstupňovou úpravu povrchových vod. Prvním separačním stupněm je sítový separátor 1_ s vyměnitelnou vložkou pro zachycování částic o velikosti do 800 pm, druhý separační stupeň tvoří pulzační čiřič 2 o výkonu odpovídajícímu výkonové řadě kontejnerové úpravny povrchové vody. Třetím separačním stupněm je automatický samočisticí filtr 3. Čtvrtým separačním stupněm je sorpční filtr 4 s aktivní náplní, jako je na příklad GAU. Posledním, a to samostatným stupněm je oxidace a dezinfekce vody. Základním prvkem tohoto stupně je UV zářič 7 a aplikované vhodné dezinfekční činidlo. S ohledem na bezpečnost a dostupnost prostředku použitého k dezinfekci je pro dezinfekci použito roztoku chlornanu sodného. Chemické roztoky sloužící pro korekci reakce vody a koagulaci jsou dávkovány do vnitřního potrubí 102 surové vody před statickým mísičem 15 vřazeným do vnitřního potrubí 102 surové vody. Roztok dezinfekčního činidla je dávkován za sorpčním filtrem 4 před UV zářičem 7 do výtlačného potrubí 105.

Technologie úpravy surové povrchové vody je navržena s ohledem na redukci organických látek na takovou hodnotu umožňující aplikaci chemických dezinfekčních činidel za minimální tvorby vedlejších produktů dezinfekce. Procesem „Enhandced“ koagulace je dosahováno účinnějšího odstraňování prekurzorů vedlejších produktů dezinfekce konvenční úpravou se záměrem na minimalizaci tvorby vedlejších produktů dezinfekce.

Surová voda může obsahovat prekurzory tvorby vedlejších produktů dezinfekce v rozpustné i nerozpustné formě. Rozpustné prekurzory odstraňované konvenčními způsoby musí být převedeny do nerozpustné formy a kjejich následnému odstranění na pulzačním čiřiči. V průběhu konvenční koagulace a separace na pulzačním čiřiči klesá podíl tvorby trihalometanů obecně o 50 % a odstraňování halogenů.

Proces koagulace je používán k odstranění částic, patogenu a přírodních organických látek. Enhandced koagulací je zabezpečován nízký obsah vedlejších produktů dezinfekce. Termín přírodní organické látky se používá k definování všech organických sloučenin přírodního původu vyskytujících se ve zdroji surové povrchové vody.

Zhodnocením procesu koagulovatelnosti vody vhodným koagulačním činidlem je určující pro sestavu úpravny vody. Proces zahrnuje adsorpci - neutralizaci náboje, obalovou koagulaci a mezi částicové mostění.

Odstraňování rozpustného organického uhlíku v průběhu procesu „Endhandced“ koagulace určuje sorpční rovnováha mezi povrchem tuhého hydroxidu a frakcí schopnou sorpce.

Koagulace organických rozpuštěných látek závisí na pH, dávce koagulantu a na jejich koncentraci v upravované vodě.

Chemické hospodářství zahrnuje tyto procesy úpravy vody:

Přípravu a dávkování koagulantu do surové (upravované) vody.

Korekce reakce vody vyjádřená hodnotou pH je prováděna tak, aby tato hodnota odpovídala optimálním podmínkám pro průběh procesů koagulace, oxidace a dezinfekce dezinfekce vody.

Koagulační činidla pro úpravu vody jsou anorganické koagulanty, tj. soli železa a soli hliníku, polymemí anorganické koagulanty, tj. polyaluminium koagulanty a polysilikáty kovu, polymemí organické koagulanty - polyelektrolyty a pomocná anorganická a organická koagulační činidla.

Volba vhodného koagulantu je závislá na složení surové vody a na požadované výsledné jakosti upravené vody a na technologii úpravy vody.

Při výběru koagulantu platí následné pořadí charakteristik surové vody ovlivňující volbu koagulantu, o celkové organické látky - teplota - zákal.

Korekce hodnot pH je prováděna v závislosti na způsobu úpravy surové vody v kyselé, neutrální či alkalické oblasti hodnot reakce vody pH anorganickými fakulanty případně s použitím organických fakulantů. Pro korekci je použito roztoku kyselin (H2SO4), nebo zásad (NaOH) ve vodném roztoku o příslušné koncentraci.

Dezinfekce u procesu zahrnuje použití UV zářičů (lamp)vysoké intenzity. Proces je omezen na sloučeniny, které silně absorbují světlo mezi 200 až 300 nm a dobrou účinností podléhají fotodegradaci. Většinou jde o odstranění nebo úpravu jediného kontaminantu obsaženého ve vodě.

Chemická dezinfekce pomocí chemického činidla aplikovaného k dezinfekci upravené vody na konci technologické linky je s ohledem na bezpečnost a jeho dostupnost použito roztoku chlornanu sodného (NaOCl). Aktivní obsah chloru v chlornanu (NaOCl) se pohybuje v letním období v rozmezí 140 až 160 g/1 chlornanu. Dávkování bude prováděno tak, aby hodnota aktivního chloru v upravované vodě, a to s ohledem na sterilitu prostředí neklesla pod hodnotu 0,3 g/m³ aktivního chloru.

Dispoziční řešení odpovídá výkonům kontejnerových úpraven vody. Pro výkony do 14 m³/h je technologické zařízení úpravny umístěno v jednom kontejneru rozměru 6 050 x 2 435 x 2 435 mm. Pro větší výkony je zařízení umístěno ve dvou samostatných kontejnerech nebo v jednom delším.

Surová voda je odebírána ze zdroje 30 povrchové vody plovoucím sacím košem 31 čerpadlem 100 se separátorem 32 hrubých nečistot ve formě předfiltru, mimo vlastní kontejner 200 a následně dopravována přívodním potrubím 101 na vstupní část úpravny, kde je osazen sítový separátor 1 ve formě filtračního koše s vyměnitelnou vložkou. Za ním následuje rotametr 6 pro seřízení výkonu úpravny vody. Do vnitřního potrubí 102 surové vody za rotametrem 6 jsou membránovými čerpadly 8 pro dávkování chemických roztoků použitých pro korekci pH a koagulaci. Zásobní nádrže 9 chemických roztoků jsou umístěné v záchytné nádrži 10 určené pro umístění tří zásobních nádrží 9 provozních roztoků. K homogenizaci dávkovaných roztoků se

-4CZ 33277 U1 surovou vodou dochází ve statickém mísiči 15 propojeným vnitřním potrubím 102 s pulzačním čiřičem 2. Vyčiřená voda z pulzačního čiřiče 2 je odváděna samospádem beztlakovým potrubím 103 do vyrovnávací nádrže 5, ta má též funkci čerpací jímky. Z vyrovnávací nádrže 5 je voda sacím potrubím 104 čerpána horizontálním čerpadlem 13 na automatický samočisticí filtr 3 se sítovou vložkou. K seřízení průtoku za čerpadlem 13 je do výtlačného potrubí 105 osazen rotametr 6. Následným separačním stupněm za samočisticím filtrem 3 je sorpční filtr 4 s aktivní náplní jakou je na příklad GAU. Dezinfekce upravené vody je provedena dvoustupňové. Prvním stupněm je UV zářič 7 - nízkotlaká UV lampa. Následuje chemická dezinfekce chemickým činidlem na bázi chloru - chlornanem sodným. Kromě dezinfekce chlornanem sodným má toto činidlo funkci oxidační, a k mineralizaci inaktivovaného mikroznečištění za UV zářičem 7. Chlornan sodný ve vodném roztoku je dávkován do výtlačného potrubí 105 za UV zářičem 7 dávkovacím membránovým čerpadlem 8. Roztok chlornanu sodného je odebírán ze zásobní nádrže 9 uložené v záchytné nádrži 11 určené pro umístění jedné zásobní nádrže 9.

Odkal ování pulzačního čiřiče 2 je prováděno z jeho kalových kapes prostřednictvím časově řízené klapky ze servopohonem 12. Součástí pulzačního čiřiče 2 je kalové recirkulační čerpadlo 14 umístěné na jeho delší stěně. Recirkulační čerpadlo 14 slouží k odtahu kalových suspenzí z vločkového mraku v pulzačním čiřiči 2 a k jejich dopravě do flokulační komory pulzačního čiřiče 2 tvořící jeho středovou část, a to za účelem zahušťování suspenzí a kontaktní koagulaci a flokulaci.

Odpadní vody z pulzačního čiřiče 2 jsou odkalovacím potrubím 108 odváděny do odpadu. Odpadní vody ze sítového separátoru 1 jsou odvodňovacím potrubím 109 svedeny do odpadu. Odpadní vody a kaly z automatického samočisticího filtru 3, sorpčního filtru 4 a vyrovnávací nádrže 5 jsou sběrným odpadním potrubím 110 odváděny do odpadu. Do sběrného odpadního potrubí 110 je také zaústěno beztlakové potrubí 106 bezpečnostního přepadu.

Kontejnery jsou vybaveny ventilátory pro pětinásobnou výměnu vzduchu.

V místech s nízkými teplotami budou kontejnery vybaveny neznázoměným elektrickým primotopem.

Zvlášť bude pro každou lokalitu řešena akumulace upravené vody, její čerpání a distribuce.

Sestavu technologické linky tvoří tyto části:

čerpadlo 100 surové vody se separátorem 32 hrubých nečistot ve formě předfiltru, umístěné mimo kontejnerovou úpravnu v blízkosti zdroje, filtrační koš - sítový separátor 1 s vyměnitelnou vložkou pro zachycování částic o velikosti do 800 pm, pulzační čiřič 2 o výkonu odpovídajícímu výkonové řadě kontejnerové úpravně povrchové vody, automatický samočisticí sítový filtr 3, sorpční filtr 4 s aktivní náplní, jako je GAU, čerpací plastová jímka - vyrovnávací nádrž 5, horizontální čerpadlo 13, dávkovači membránová čerpadla 8 chemických roztoků, zásobní nádrže 9 chemických roztoků o objemu podle výkonu úpravny vody, UV zářič 7 - nízkotlaká lampa, rotametry 6, záchytná nádrž 10 pro tři zásobní nádrže 9, záchytná nádrž 11 pro jednu zásobní nádrž 9, uzavírací klapka 12 se servopohonem, kalové recirkulační čerpadlo 14, statický mísič 15.

-5 CZ 33277 U1

Potrubní rozvody zahrnují:

Přívodní potrubí 101 přečerpávané surové vody odebírané ze zdroje 30 na vstupní hrdlo ve stěně kontejneru 200.

Vnitřní potrubí 102 surové vody - zahrnující trasu: filtrační koš - separátor 1 - rotametr 6 statický mísič 15 - pulzační čiřič 2. Vnitřní potrubí 102 je tlakové.

Upravená voda z pulzačního čiřiče 2 je svedena beztlakovým potrubím 103 do vyrovnávací nádrže 5 - čerpací jímky umístěné v bezprostřední blízkosti pulzačního čiřiče 2.

Sací potrubí 104 napojené přes průchodku na vyrovnávací nádrž 5 - čerpací jímku a na sání horizontálního čerpadla 13. Výtlačné tlakové potrubí 105 zahrnující průběžnou trasu napojení jednotlivých technologických zařízení ve sledu: rotametr 6, automatický samočisticí filtr 3, sorpční filtr 4, UV zářič 7, výstup upravené vody. Beztlakové potrubí 106 tvoří přepad z vyrovnávací nádrže 5, odvodnění vyrovnávací nádrže 5, odpadní potrubí 107 z proplachu automatického samočisticího filtru 3, odvodnění aproplach sorpčního filtru 4 jsou zaústěna do sběrného odpadního potrubí 110.

Odkalení čiřiče 2 a jeho odvodnění je do odkálovacího potrubí 108.

Odvodňovací potrubí 109 filtračního koše - sítového separátoru 1. s vyměnitelnou vložkou.

Pro seřízení průtoků jsou před rotametry 6 osazeny regulační membránové ventily.

Uzavírací klapka ze servopohonem je instalována na odkalovacím potrubí 108 z pulzačního čiřiče

2. Činnost uzavírací klapky 12 servopohonu je časově řízena.

Potrubní materiály - trubky a uzavírky použité pro potrubní rozvody jsou navržené z tvrzeného PVC.

Průmyslová využitelnost

Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody je určena k úpravě vody z povrchových vodních zdrojů. Upravená voda je upravována v souladu s platnými předpisy týkající se jakostních ukazatelů upravené vody pro obyvatelstvo, občanskou vybavenost, průmysl, zemědělství, v armádním sektoru, civilním sektoru - živelné pohromy, CO, v rámci humanitární pomoci, podnikatelském sektoru atd.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (3)

1. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody v kontejnerovém provedení, vyznačující se tím, že za vstupem surové vody do kontejneru (200) je v přívodním potrubí (101) osazen sítový separátor (1) a za ním je zapojen rotametr (6), přičemž za rotametrem (6) jsou do vnitřního potrubí (102) připojeny membránová čerpadla (8) pro dávkování chemických roztoků ze zásobních nádrží (9) k míšení se surovou vodou ve statickém mísiči (15) zapojenému k pulzačnímu čiřiči (2), který je propojen beztlakovým potrubím (103) do vyrovnávací nádrže (5), která je propojena s horizontálním čerpadlem (13) pro čerpání vody přes rotametr (6) na automatický samočisticí filtr (3), na nějž je připojen sorpční filtr (4), a na sorpční filtr (4) je připojena dvoustupňová dezinfekce k odběru upravené vody.

-6CZ 33277 U1

2. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že před kontejnerem (200) je sací koš (31) surové povrchové vody propojen výtlačným potrubím (33) s čerpadlem (100) se separátorem (32) hrubých nečistot připojených na výtlačné přívodní potrubí (101).

3. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že rotametr (6) je připojen paralelně k přívodnímu potrubí (101).

4. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že tři zásobní nádrže (9) jsou uloženy v záchytné nádrži (10).

5. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že do vnitřního potrubí (102) je umístěn statický mísič (15).

6. Čtyřstupňová stavebnicová úpravna povrchové vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že dvoustupňová dezinfekce je tvořena UV zářičem (7) a do výstupu z UV zářiče (7) připojeným dávkovacím membránovým čerpadlem (8) pro aplikaci dezinfekčního činidla ze zásobní nádrže (9) umístěné na záchytné nádrži (11) určené pro umístění jedné zásobní nádrže (9).

3 výkresy