Водоочисні споруди

Метод очищення води для систем краплинного зрошення, склад і розра-хункові параметри водоочисних споруд і пристроїв встановлюють в залежно-сті від якості води в джерелі зрошення, вимог крапельниць-водовипусків і продуктивності насосної станції. Також враховують технологічні характерис-тики очисних споруд чи пристроїв, та їх техніко-економічні показники.

За основні параметри якості поливної води приймають вміст у воді пла-ваючих домішок, піску, завислих речовин і гідробіотів.

При наявності у воді декількох забруднюючих інгредієнтів необхідно передбачати склад споруд, що забезпечили б комплексну очистку води (за виключенням очисних пристроїв з однаковими характеристиками).

Вода з вмістом фітопланктону більше 10 млн. кл/л підлягає очищенню на мікрофільтрах.

Дані про продуктивність споруд, ефективність очищення води і енерго-витрати необхідно використовувати для техніко-економічного порівняння і вибору оптимального складу споруд в залежності від якості вихідної води і вимог водовипусків. При складанні техніко -економічного обґрунтування ви-бору засобів очистки обов’язковою умовою є забезпечення якості води на ви-ході з очисних споруд.

При проектуванні вузла водопідготовки і очисних станцій крупних сис-тем краплинного зрошення необхідно: вибрати метод очищення води і склад споруд; визначити розрахункову продуктивність очисної станції для вузла очищення води; скласти технологічну схему вузла водоочищення і здійснити її висотну ув’язку з іншими елементами системи; за необхідністю виконати перевірочний розрахунок і підібрати нову конструкцію очисних пристроїв; виконати розрахунок технологічних трубопроводів обв’язки станції очистки і пристроїв для подачі і регенерації промивних вод.

Розрахункову продуктивність очисної станції протягом доби визначають за формулою

де Q_пол – максимальна витрата води на полив, м³/годину; Т – тривалість по-ливу протягом доби, годин; Q_{с .н} – витрата води, м³/добу, на потреби станції

(промивка сіток чи зернистого завантаження, прибирання території станції; полив зелених насаджень навколо станції та ін.)

(3.7)

де К =(0,01-0,03) – коефіцієнт, що враховує витрату води на власні потреби очисних споруд в долях від кількості води, очищеної за час корисної роботи станції за добу.

Для систем краплинного зрошення обладнаних самопромиваючими во-довипусками, необхідну максимальну годинну витрату станції визначають із умов включення мережі краплинного зрошення в роботу при підвищених

промивних витратах на поливних трубопроводах, що визначають за їх витра-тно - напірною характеристикою і дорівнюють приблизно

Технологічна схема станції очистки води повинна відображати планове і висотне розташування всіх споруд очистки і комунікацій. На висотній схемі позначають всі відмітки (осі розташування, верх і низ споруд, рівні води в них тощо). Втрати напору на очисній споруді складаються із втрат напору в самому фільтруючому елементі (сітці, зернистому завантаженні , циклоні ), її окремих конструктивних частинах (соплах, дренажній системі, запірній ар-матурі) і технологічних трубопроводах, що становить 0,1 - 0,15 МПа.

На висотній схемі, крім очисних, показують водозабірні, водо-розподільні і напірно-регулюючі споруди в тісному зв’язку за напорами.

Планове зображення технологічної схеми вузла водозабору, водоочи-щення і водорозподілу необхідне для підрахунку капітальних затрат по осно-вних спорудах і технологічних трубопроводах , а також для ув’язки траси ос-новних комунікацій очисної станції з іншими елементами системи краплин-ного зрошення.

В залежності від наявності в поливній воді певних домішок і площі зро-шення, фільтраційна станція може включати сітчасті, дискові, гравійні і гід-роциклонні фільтри.

Сітчасті фільтривлаштовують не тільки для очищення води,але і дляпопередження забруднення її після гравійного фільтра. Вони складаються із корпуса і фільтруючого елемента у вигляді дрібновічкової сітки (рис. 3.13). Застосовують для фільтрування води при невеликій кількості неорганічних частинок. Ступінь очистки води залежить від розмірів вічок фільтруючої сіт-ки, а пропускна спроможність від площі фільтрування. Забруднений фільт-руючий елемент промивають зворотним потоком води.

Дискові фільтрирозроблені для більш ретельного фільтрування.Скла-даються із корпусу і фільтруючого елемента у вигляді набору щільно зжатих тонких дисків з радіальними канавками (рис.3.14). Вони поєднують надій-ність і найменшу собівартість обслуговування. Використовують для вида-лення неорганічних і органічних частинок. Як правило використовують при заборі води із свердловин. При засміченні можуть промиватись зворотним потоком води, або розбиратись на окремі диски і промиватись струменем із шланга.

Гравійні фільтривикористовують для видалення органічних і неорганіч-них частинок. В якості фільтруючого елемента використовують пісок, який за рахунок своєї високої питомої фільтраційної поверхні, дозволяє утримува-ти велику кількість завислих частинок (рис. 3.15). Використовують їх при за-борі води із відкритих водойм. Промивку здійснюють зворотним потоком во-ди. Гравійно-піщану суміш у фільтрі, використовують двох фракцій: крупну (1,2-2,4 мм) засипають знизу, а дрібну (0,5-0,8 мм) засипають зверху.

Рис. 3.13. Сітчастий фільтр: а – зовнішній вигляд; б – конструктивна схема; в – фільтруючі елементи

Рис. 3.14. Дисковий фільтр: а – зовнішній вигляд; б – конструктивна схема; в - фільтруючі елементи.

Рис. 3.15. Гравійний фільтр: а – однокамерний; б – двокамерний

При досягненні граничних втрат напору (0,15 МПа) в завантаженні чи проходженні завислих частинок у фільтрі більше допустимих значень, фільтр виводять в режим промивки. Для промивки плаваючого завантаження доста-тньо змінити напрям потоку води за допомогою спеціальних засувок. Під ді-єю низхідного потоку вихідної води, що надходить із верхньої розподільної системи, завантаження розширяється до певної межі. Частинки гравію інтен-сивно перемішуються, затримані в завантаженні забруднення виносяться по-током води через вихідний трубопровід в збірний колектор. Інтенсивність промивки знаходиться в межах 15 л/см² і триває 5 хвилин.

Рис.3.16. Схема промивки гравійного фільтра: а –фільтрування; б – промивка

Гідроциклонивикористовують для розділення і видалення важких час-тинок із води (в основному піску). Використовують при великому забруднені води важкими частинками, для попередньої очистки (рис. 3.17).

Загальну площу фільтрів (F, м²), що працюють в напірному режимі, ви-значають за формулою

Рис.3.17. Відцентровий сепара-тор (гідроциклон) від фірми

Unifer (зовнішній вигляд).

де Q_к – продуктивність фільтрувальної станції, м³/добу; v_р.ф - розрахункова швидкість фільт-

рування (приймають для різних фільтрів від 16,5 до 30 м/годину); Т_ф – тривалість роботи

фільтрувальної станції за добу, годин; t_п – три-валість простоїв фільтра, що пов’язані з його промивкою, годин; n₀ – кількість промивок фі-

льтра за добу, шт.

Кількість промивок фільтра за добу визнача-ють за формулою

де t_ф – тривалість фільтроциклу, год.

,

Кількість фільтрів, що необхідно встановити на фільтрувальній станції, визначають за формулою

де f – площа одного фільтра, м² (призначається в залежності від типорозмі-

ру застосованого корпусу напірних фільтрів).

У системах краплинного зрошення, як правило, застосовують одно- та двоступеневе очищення води з використанням сітчастих, дискових і піщано – гравійних фільтрів.

При використанні для поливу води з поверхневих джерел (річка, озеро, ставок, водосховище) необхідно застосовувати двоступеневе очищення із за-стосуванням піщано – гравійних і сітчастих (дискових) фільтрів.

Якщо джерелом зрошення є напірна водопровідна мережа чи артезіан-ська свердловина, тоді можна використовувати одноступеневу схему очи-щення за допомогою сітчастих або дискових фільтрів, що бувають пластма-совими або металевими. Металеві фільтри здебільшого виготовляють з при-єднувальними розмірами 3” і 4” на тиск 1 МПа.

Наразі в конструкціях систем краплинного зрошення застосовують пластмасові дискові фільтри, приєднувальні розміри яких можуть бути від ¾” до 3” з витратою 4 – 50 м³/годину. На українському ринку найширше пред-ставлені фільтри фірм NETAFIM (Ізраїль), ARKAL (Франція), AZUD (Іспа-

нія), ARAG, EDEN, IRRITEC (Італія), PALAPLAST (Греція).

Центром мікрозрошення і водопостачання Інституту гідротехніки і ме-ліорації УААН також налагоджено виробництво дискових фільтрів продук-тивністю до 7 м³/годину і приєднувальними розмірами до5/4”, а також розро-блено конструкцію і налагоджено серійне виробництво типорозмірного ряду піщано – гравійних фільтрів діаметрами 400, 800 і 1200 мм та продуктивніс-тю, відповідно, 5, 20, 45 м³/годину.

Для якісної роботи піщано – гравійних фільтрів необхідно забезпечити їхнє періодичне промивання від забруднень. Частота промивання фільтрів (тривалість фільтроциклу) залежить від їхньої конструкції, якості вихідної води і може змінюватись від кількох годин до декількох днів.

Промивання може здійснюватись у ручному або автоматичному режи-мі. Промивання фільтрів у ручному режимі є досить трудомістким процесом, тому на великих площах краплинного зрошення доцільно використовувати систему автоматичного промивання фільтрів. Виконавчими органами в таких системах підготовки води є дистанційно керовані клапани, що забезпечують перерозподіл потоків води у фільтрах при промиванні. Це досягається вста-новленням на кожному фільтрі двох двоходових або одного триходового клапана. На фільтростанціях з автоматичним промиванням найчастіше вико-ристовують триходові клапани чи блоки, що реалізують функцію триходово-го клапана таких фірм – виробників : AQVATEC (Франція), BERMAD (Ізра-їль), COMETAL, RAFAEL (Іспанія). Керування промивання фільтрів прово-диться з використанням контролера на основі програмування тривалості фі-льтроциклу, часу промивання кожного фільтра та їхньої кількості у фільтрос-танції.