Достаточно просто повернуть кран, чтобы вода без труда потекла в раковину, независимо от того, собираетесь ли вы пить, готовить или купаться. Этот простой поток воды достаточно обилен, чтобы считаться безопасным для использования без какой-либо дополнительной обработки, кипячения или фильтрации. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как этот поток воды попадает в ваш дом?
В озерах, реках и подземных водоносных горизонтах вода находится в сыром виде, что может показаться привлекательным, но она далеко не всегда пригодна для потребления человеком или возвращения в природу, если не пройти процедуру очистки. Именно в этом случае водоочистные сооружения обеспечивают здоровье граждан и одновременно защищают территорию. Поэтому они имеют огромное значение, когда речь идет о здоровье населения и защите окружающей среды.
Введение в технологические процессы водоочистных сооружений
Станция водоподготовки - это очистное сооружение, где вода проходит различные процессы по удалению загрязнений, чтобы сделать ее безопасной для использования. Для питьевой воды конечный продукт должен быть питьевым, то есть безопасным для употребления. В случае со сточными водами цель состоит в том, чтобы сделать использованную воду из домов, предприятий и промышленности достаточно чистой, чтобы ее можно было безопасно сбрасывать в реки, озера или океан, тем самым значительно снижая потенциальный вред для окружающей среды. Несмотря на то, что все эти шаги и используемые технологии зависят от качества источника воды, главный принцип остается неизменным.
Эти системы включают в себя сложные и взаимосвязанные комплексы резервуаров, трубопроводов, фильтрующих устройств, дозаторов химикатов, насосов и систем управления. Выполнение каждого этапа зависит от точного баланса расхода воды, дозировки химикатов, реакций и времени фильтрации. Все они сливаются в единую цель - баланс без сбоев в работе всех частей.
Шаг 1: объяснение коагуляции и флокуляции
Один из первых этапов очистки сырой воды обычно предназначен для борьбы с мелкими частицами, которые не могут осесть сами по себе. Это коагуляция и флокуляция.
Представьте себе неочищенную воду, в которой взвешены миниатюрные частицы почвы и органических материалов. Эти частицы часто несут небольшой отрицательный электрический заряд, который заставляет их отталкиваться друг от друга и оставаться во взвешенном состоянии. При очистке воды в нее добавляют коагулянты, например соли с положительным электрическим зарядом, такие как сульфат алюминия (квасцы), которые преобразуют воду. Эти коагулянты нейтрализуют отрицательные заряды на частицах, чтобы они могли выпасть в осадок.
После снижения скорости смешивания, чтобы флоки не распадались и не образовывался нефрит, можно получить мягкие агломераты, достаточно крупные, чтобы их можно было различить невооруженным глазом. Эти агломераты, получившие название "флоки", можно легко удалить при фильтрации или других процессах промывки. Оптимальные условия для эффективного добавления коагулянта и надежный контроль перемешивания приводят к образованию прочных агломератов, которые легко извлекаются на более поздних стадиях.
Шаг 2: Осаждение для удаления твердых частиц
На следующем этапе после образования флока недра водоочистного оборудования совершают легкие рывковые движения, в результате чего образуется мягкая взвесь, способствующая отстаиванию, также известному как осветление; идеальный этап для избавления от лишней воды.
Вода, в которой находятся флоки, направляется в большие спокойные осадочные резервуары. Теперь флокулы пользуются преимуществами гравитации. Поскольку флоки плотнее воды, окружающей их, они постепенно опускаются на дно резервуара, накапливаясь в виде слоя осадка. В верхней части находится вода с гораздо меньшим количеством примесей, которая называется супернатантом и вытекает из резервуара, переходя на следующий этап очистки.
Осаждение плавно завершает формирование большей части мутности и взвешенных частиц в водоеме. Осадок, находящийся на поверхности дна, периодически извлекается из резервуара для дальнейшей доработки или сброса. Перемещение надосадочной воды в следующий резервуар при одновременном контроле за удалением осадка требует точных методов управления потоком жидкости без нарушения процесса отстаивания или образования засоров. Эффективное удаление твердых частиц зависит от оптимального контроля воды, поступающей в эти резервуары и выходящей из них.
Шаг 3: Фильтрация для обеспечения чистоты воды
Некоторые мельчайшие частицы, а также микроорганизмы все еще остаются в воде после отстаивания. Фильтрация эффективно удаляет эти примеси, обеспечивая максимальную чистоту и прозрачность воды.
Фильтр - это барьер, состоящий из нескольких материалов, через который фильтруется вода. К наиболее распространенным типам фильтрации относятся:
-
Фильтрация активированным углем: В основном используется после песчаной фильтрации. Активированный уголь очень эффективно адсорбирует органические соединения, которые могут вызывать нежелательный вкус и запах, а также некоторые химические вещества.
-
Мембранная фильтрация: Для фильтрации воды используются полупроницаемые мембраны с крошечными отверстиями, называемыми порами. К ним относятся микрофильтрация (MF), ультрафильтрация (UF), нанофильтрация (NF) и обратный осмос (RO). Каждый из них удаляет мелкие частицы, патогенные микроорганизмы, растворенные твердые вещества и даже ионы. Из всех методов мембранная фильтрация является самой передовой технологией, когда речь идет о чрезвычайно чистой воде.
При фильтрации воды взвешенные частицы и микроорганизмы попадают в фильтрующий материал, а также на поверхность мембран. Фильтры можно очищать, но только после накопления взвеси. Фильтры очищаются с помощью обратной промывки, когда чистая вода прокачивается через фильтр в обратном направлении, чтобы удалить накопившийся материал, а затем либо обрабатывается, либо утилизируется.
Управление циркуляцией можно определить как управление путями движения воды, что очень важно в процессе фильтрации. Воду необходимо направлять через определенные фильтрующие слои, поддерживать определенную скорость потока, запускать циклы обратной промывки и закрывать установки для технического обслуживания. Все эти действия требуют контроля воды, и без точного контроля системы фильтрации не могут работать надежно и эффективно.
Шаг 4: Дезинфекция для получения безопасной питьевой воды
Для обеспечения безопасности питьевой воды требуется множество мер, но, пожалуй, самая важная из них - дезинфекция. Несмотря на то, что фильтрация хорошо справляется со своей задачей, такие угрозы, как вирусы, паразиты и бактерии, могут оставаться в воде. В активном состоянии эти микроорганизмы представляют серьезную угрозу для здоровья, поэтому для их нейтрализации и уничтожения используется дезинфекция.
| Метод дезинфекции |
Принцип |
Преимущества |
Недостатки |
Примечания |
| Хлорирование |
Химическое окисление |
Эффективный, относительно недорогой, оставляет остаточную защиту в трубах |
Может образовывать побочные продукты дезинфекции (ППД), проблемы со вкусом и запахом, требует осторожного обращения |
Наиболее широко используется во всем мире. |
| УФ-дезинфекция |
Физические (ультрафиолетовое излучение) |
Эффективна против широкого спектра патогенов, не оставляет химических остатков, не образует побочных продуктов жизнедеятельности |
Отсутствие остаточной защиты в трубах, мутность может снизить эффективность |
Часто используется в сочетании с хлором для остаточной защиты. |
| Озонирование |
Химическое окисление (озон) |
Очень мощное дезинфицирующее средство, эффективно против патогенов, устойчивых к хлору, уменьшает вкус/ запах |
Отсутствие остаточной защиты, высокая стоимость, короткий период полураспада, требуется генерация на месте |
Часто используется в качестве первичного дезинфицирующего средства с последующим хлорированием для удаления остатков. |
Дезинфекция может проводиться различными методами, и выбор метода зависит от источника воды и установленных норм расходов. Обычно при дезинфекции сочетают несколько методов.
Независимо от метода, для достижения эффективной дезинфекции требуется тщательный контроль либо за дозой дезинфицирующего средства, применяемого при химических методах, либо за временем контакта воды с дезинфицирующим средством при других методах. Очень короткое время контакта, а также недостаточное количество дезинфицирующего средства позволят выжить некоторым патогенам, в то время как чрезмерное количество химического дезинфицирующего средства вызовет проблемы со вкусом и запахом, а также другие вредные побочные продукты. Для обеспечения микробной безопасности вода из установки должна быть безопасной, химически безопасная вода должна быть свободной от микроорганизмов, поэтому необходимо контролировать скорость потока через дезинфекционную установку, а также контролировать добавление химических веществ. Такая точность зависит от сильных и быстрых систем управления.
Важнейшая роль клапанов в водоподготовке
На различных этапах водоподготовки на станции, включая предварительную очистку, добавление химических реагентов, фильтрацию, дезинфекцию и распределение, электричество играет важную роль и служит основным источником энергии. Кроме того, насосы также приводятся в действие электричеством. Одним из компонентов, которому часто не уделяется должного внимания, но который выполняет важную работу по управлению потоками воды, являются клапаны, поскольку они контролируют и управляют потоком воды. Клапаны - это устаревшие рабочие, которые контролируют и управляют потоками воды, химикатов, воздуха и даже шлама внутри многосложного трубопроводного завода.
Различные функции, выполняемые клапанами:
| Функция клапана |
Описание |
Значение для очистки воды |
| Вкл/выкл (изоляция) |
Полный запуск или остановка потока для изоляции участков труб или оборудования. |
Необходим для технического обслуживания, ремонта, обхода системы и изоляции секций для очистки или проверки. |
| Регулирование потока |
Управление количеством жидкости, проходящей через клапан. |
Критически важен для поддержания оптимальной скорости потока в процессах очистки (например, фильтрации, времени контакта), точного дозирования химических веществ и контроля давления. |
| Направленное управление |
Переключение пути потока жидкости между различными трубами или процессами. |
Необходим для направления воды через различные фильтрующие элементы, управления циклами обратной промывки или перенаправления потока во время технического обслуживания. |
| Контроль давления |
Регулирование давления в системе. |
Важны для защиты оборудования, обеспечения постоянного потока и оптимизации технологических процессов. |
| Безопасность/защита |
Предотвращение обратного потока, сброс избыточного давления или предохранительные блокировки. |
Защищает от загрязнения в результате обратного потока, предохраняет оборудование от избыточного давления и обеспечивает безопасную последовательность операций. |
Роль автоматических клапанов на водоочистных станциях (оснащенных электрическими, пневматическими или гидравлическими приводами) чрезвычайно важна. По мере модернизации и автоматизации станций для повышения эффективности, снижения эксплуатационных расходов и повышения надежности водопроводная арматура должна работать на более высоком уровне. Системы SCADA способны осуществлять дистанционное управление, а автоматические клапаны мгновенно реагируют на сигналы, регулирующие поток, переключающие пути или изолирующие участки, контролируя и оптимизируя весь процесс водоподготовки в режиме реального времени.
Качество и надежность клапанов играют для этого важную роль. Неправильно работающий клапан может привести к недостаточной очистке, избыточному расходу химикатов, повреждению оборудования и снижению безопасности очищенной воды. Такая арматура для водоподготовки требует применения специфических материалов, таких как коррозионная стойкость, точное управление дозированием химикатов и надежная автоматизация.
Зная о таких жестких требованиях различных отраслей промышленности, включая водоподготовку, химическую обработку и энергетику, компания Vincer с 2010 года зарекомендовала себя в области автоматизированной арматуры. Для удовлетворения этих потребностей мы разработали целый ряд автоматических клапанов, включая электрические шаровые краны, электрические поворотные затворы, электрические задвижки и регулирующие клапаны, которые отвечают строгим требованиям водоочистных установок по всему миру.
Поскольку мы уделяем особое внимание автоматизации, наши клапаны разработаны для надежной работы в любой интегрированной системе управления. Благодаря тому, что наши клапаны изготавливаются из высококачественного сырья и импортных уплотнительных элементов, мы гарантируем, что они выдержат суровые и часто коррозионные среды, с которыми сталкивается водоподготовка, сохраняя при этом отличную износостойкость, устойчивость к высоким температурам и длительный срок службы.
Vincer решает различные задачи, будь то надежная электрическая задвижка для изоляции трубопроводов с большим проходом, точный электрический шаровой кран для точной закачки химикатов или модулирующий регулирующий клапан для настройки заданных значений на основе информации, поступающей от датчиков в режиме реального времени.
Очистка сточных вод: Ключевой обзор
В этой статье мы рассмотрели основные аспекты питьевой воды, однако на мгновение необходимо переключить внимание на очистку сточных вод. Очистке подвергается использованная вода из домашних хозяйств, коммерческих предприятий и даже промышленных объектов, в которой концентрация загрязняющих веществ значительно выше, чем в исходной воде. Задача состоит в том, чтобы очистить воду до такого уровня, чтобы при попадании в природу она не причиняла вреда.
Хотя подходы к очистке сточных вод могут быть разными, они всегда вращаются вокруг одних и тех же основных принципов, делая дополнительный упор на биологическое разложение отходов. Как правило, некоторые из этапов включают в себя следующее: предварительная обработка, которая включает в себя просеивание и удаление песка, первичная обработка, которая включает в себя отстаивание, вторичная обработка, которая включает в себя биологические процессы, такие как активный ил или фильтры с последующим вторичным отстаиванием, и, если необходимо, третичная обработка, которая включает в себя дезинфекцию, а также расширенную фильтрацию и истощение питательных веществ. Кроме того, обработка осадка является одним из основных компонентов очистных сооружений.
Как и питьевые установки, клапаны являются необходимой частью системы на очистных сооружениях. Они управляют поступлением сточных вод, контролируют процессы аэрации (воздух позволяет лучше разлагать материал при биологической очистке), контролируют поток осадка между резервуарами, регулируют поток через различные очистные устройства и контролируют поток очищенных сточных вод. Наряду с этим, грубая природа сточных вод, такая как агрессивные газы, затрудняет контроль над конструкцией и материалами клапанов. Для правильного функционирования системы, системы инфраструктуры сточных вод должны работать безопасно, в соответствии с требованиями и эффективно, что делает использование надежных автоматизированных клапанов необходимым. Ассортимент промышленных клапанов Vincer, предназначенных для работы в суровых условиях и точного управления, также хорошо подходит для решения задач, связанных с очисткой сточных вод.
Заключение: Важность чистой воды
Современные инженерные станции водоподготовки - одно из чудес современной техники: вода проходит огромное количество различных этапов, каждый из которых требует научного мастерства для получения конечного продукта. Только благодаря промывке химическими веществами и нейтрализации биологических агентов вода может соответствовать стандартам безопасности, которые обеспечивают очистные сооружения.
Помимо тщательной инженерной проработки аппаратного и программного обеспечения, внутри объекта существует целая экосистема. Здесь есть супервайзеры, серверы, помощники химиков для разделения и, конечно же, администраторы. Автоматизированные регулирующие клапаны играют роль кукловода, управляющего жизненной силой завода, контролируя баланс между давлением и температурой, без которого стабильная, прямая и косвенная системы обслуживания узлов приведут к катастрофе.
Доступ к чистой воде - одна из основных потребностей человека, краеугольный камень общественного здоровья и экологической устойчивости. Понимание того, как работают станции водоподготовки, позволяет лучше понять эту жизненно важную услугу и технологии, такие как передовые автоматизированные клапаны, которые делают ее возможной, обеспечивая постоянную доступность безопасной воды для населения по всему миру.
Russian 
English 
French 
Spanish 
Italian 
German 
Dutch 
Portuguese 
Korean 
Chinese 
Finnish