Обзор
- На станции питьевого водоснабжения погружная УФ-фильтрация заменяет этап фильтрации через зернистые среды(или отстаивания плюс фильтрации).
- Модернизация обычно проводится внутри существующих фильтрующих ячеек, отстойников или отделений чистой воды. Зачастую это самая большая экономия на гражданских работах в рамках проекта обновления.
- Основные риски исходят от сырой воды: сезонные цветения водорослей, условия низкой температуры и низкой мутности, а также дозирование окислителей, несовместимое с материалом мембран — а не от осадка.
Почему спрос связан с одновременным обновлением и расширением
Новые станции составляют меньшинство проектов. Большинство запросов поступает от существующих станций, находящихся под тремя давлениями: рост населения или промышленного спроса сверх первоначального проекта; ужесточение стандартов на готовую воду, когда традиционный цикл коагуляции–отстаивания–песчаной фильтрации–дезинфекции исчерпывает запас по мутности, микроорганизмам и побочным продуктам дезинфекции; и участок, теперь окруженный городом, где больше нет свободной территории для расширения.
Традиционные быстродействующие гравитационные фильтры работают со скоростью примерно 5–8 м/ч и ограничены циклами обратной промывки и градацией среды. Чтобы получить больше воды на том же пространстве, нужно либо увеличивать площадь фильтров, либо менять механизм разделения. Погружная УФ-фильтрация — второй вариант, который также является более надежным решением проблемы риска патогенов, представленных криптоспоридиями и лямблиями.
Что на самом деле меняет модернизация погружной УФ-фильтрации
В погружной конфигурации мембранные модули располагаются прямо в воде резервуара. Пермеат отводится под небольшим вакуумом или низким давлением, а взвешенные твердые частицы и коллоиды остаются в бассейне. Размер пор обычно составляет 0,01–0,02 мкм — на два-три порядка тоньше, чем масштаб захвата песчаной фильтрации. Отсюда вытекают два момента.
Во-первых, точность фильтрации заменяет эмпирическую зависимость от градации среды. Мутность стока песчаного фильтра зависит от изменчивости сырой воды, эффективности обратной промывки и состояния фильтрующего слоя, и сильно опирается на суждение оператора. Мутность стока УФ-фильтра может оставаться ниже 0,1 NTU в течение длительного времени, при этом корреляция с колебаниями сырой воды гораздо слабее. Для станции, где мутность является ключевым контролируемым параметром, это шаг вперед в управляемости.
Во-вторых, площадь установки перестает быть ограничением. Модули устанавливаются в существующие фильтрующие ячейки или отстойники, превращая строительство новых объектов в модернизацию. В густонаселенных городских районах именно это часто решает, состоится ли проект вообще.
Риски проектирования при модернизации УФ-мембран на станциях питьевого водоснабжения
| Риск | Почему он важен | Как его устранить на этапе проектирования |
| Сезонные цветения водорослей | Водоросли и их внеклеточные органические вещества образуют плотный слой, который обычные процедуры обратной промывки не могут восстановить | Выбирайте поток на пиковый месяц цветения водорослей, а не на среднегодовое качество воды, и предусмотрите запас регулировки в коагуляции и предварительном окислении |
| Низкая температура, низкая мутность | Падение температуры воды повышает вязкость и TMP при заданном потоке, поэтому зимний выход может оказаться недостаточным | Установите проектный поток при самой низкой годовой температуре воды и рассчитайте площадь мембраны на основе этого значения |
| Совместимость с окислителями | Чрезмерное дозирование предварительной хлорации, перманганата или озона ускоряет старение ПВДФ | Запросите допустимое воздействие окислителей (мг·ч) у поставщика мембран и установите верхний предел дозирования на основе этого значения |
| Обратная промывка и обращение концентрата | Возвратная вода обратной промывки и перенос мутности увеличивают нагрузку на стадию коагуляции, создавая замкнутый цикл | Создайте баланс возвратной воды обратной промывки, решите, будет ли она возвращаться перед коагуляцией, и проверьте мощность обработки осадка |
| Целостность мембран | Пермеат сразу поступает потребителям — единичное повреждение становится инцидентом качества воды, без буферной дезинфекции вниз по потоку, как на очистных сооружениях | Онлайн-мониторинг мутности и подсчет частиц, плюс периодические испытания на снижение давления |
| Интерфейс предварительной обработки | Эффективность коагуляции влияет на скорость загрязнения, и существующие бассейны флокуляции могут не подходить для новой задачи | Пересмотрите тип коагулянта и точки дозирования; при необходимости измените стадии смешивания и флокуляции |
Проектный поток: где скрывается запас
Проекты модернизации обычно предлагают с агрессивным проектным потоком, потому что больший поток означает меньше модулей и меньшую общую стоимость. В станции питьевого водоснабжения воздействие более концентрированное, чем на очистных сооружениях: если низкая зимняя температура совпадает с цветением водорослей, производительность сразу падает — и у заказчика нет буфера.
Обоснованный подход заключается в выборе проектного потока при самой низкой прогнозируемой температуре воды и максимальной нагрузке водорослей, а также в указании полученной площади мембран.
Чек-лист модернизации
- Обследуйте существующие фильтрующие ячейки или отстойники: фактические размеры, уровни, свободный борт и состояние конструкции.
- Пересмотрите коагуляцию и предварительную обработку, чтобы убедиться, что они способны обеспечить мутность и органическую нагрузку, требуемые мембранами.
- Предоставьте данные о самой низкой температуре воды в течение года и максимальной нагрузке водорослей.
- Четко определите пути рециркуляции воды обратной промывки и маршруты утилизации концентрированной воды и осадка.
- Предоставьте отчет о качестве сырой воды.
Следующий шаг
Если вы оцениваете модернизацию или расширение существующей станции питьевого водоснабжения, пришлите нам размеры бассейнов, текущий расход, характеристики сырой воды и целевой стандарт готовой воды, и мы предложим необходимую площадь и конфигурацию мембран.
— Нолле