Необработанная вода подается тремя скважинными насосами артезианской воды, PU-H003/H004/H005, расположенными в южной Озереевке (г. Новороссийск), в 3,3 км от береговых сооружений, по двум водопроводам диаметром 150 мм на блочную установку подготовки питьевой воды PK-N510. Вода из артезианских скважин вначале проходит в промежуточную емкость для необработанной воды, 42-VE-N001, откуда она перекачивается насосами, 42-PU-N001 A/B, в блочную установку подготовки питьевой воды, PK-N510, для обработки. Очищенная питьевая вода подается в резервуары питьевой воды 42-TK-N001A/B, откуда вода перекачивается в офисное здание блочной установкой для питьевой воды PK-N520. На рисунке 1.1 представлена схема системы автономного водоснабжения.

Рисунок 1.1 - Схема системы автономного водоснабжения

Блочная установка подготовки питьевой воды, PK-N510, предусматривается со следующими расчетными и рабочими расходами, представленными в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Параметры блочной установки подготовки питьевой воды

На установке производится питьевая вода со следующими предельными значениями, представленными в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Предельные значения питьевой воды

Двойная система питьевой воды состоит в каждой части из многослойного фильтра, FL-N511 A/B, адсорбера с активированным углем, FL-N513 A/B, и ионообменного умягчителя воды, VE-N512 A/B. Кроме того, в эту блочную установку входят источник ультрафиолетового света, входной насос хлорирования и выходной насос хлорирования для дезинфекции. Предусмотрена возможность частичного байпасирования умягчителей для производства воды с промежуточной степенью жесткости. Двойная система обеспечивает два независимых комплекта емкостей. Фильтры, адсорберы и умягчители рассчитаны на работу в параллельном режиме. Система рассчитана на автоматическую работу с управлением от ПЛК. Необработанная вода подвергается следующей обработке:

Хлорирование на входе: на вход необработанной воды инжектируется гипохлорит натрия (NaOCl) для окисления железа, марганца и органических элементов, проникающих в систему, и упрощения их удаления на фильтрационных установках. Хлорирование на входе также защищает фильтры от бактериального загрязнения.

Многослойная фильтрация: многослойный фильтр обеспечивает степень фильтрации, необходимую для удаления тяжелого остатка и суспензированных веществ при прохождении через сосуды. В суспензированные вещества входят окисленное железо и марганец. Многослойные фильтры состоят из постепенно утончающихся слоев антрацита, фильтровального песка и мелкого граната. Учитывая, что фильтрующая среда выбирается по размеру частиц и плотности, при обратной промывке фильтрующего слоя восстанавливается фильтрующая среда с крупным антрацитом сверху, мелким песком в середине и еще более мелким и плотным гранатом в нижней части. Это обеспечивает более эффективную фильтрацию, так как вначале расположена более крупная среда, а нижние слои выполнены из более мелкой среды. Среда опирается на четко отсортированный слой промытого гравия. Обратная промывка многослойных фильтров выполняется при высоком перепаде давления на них или в течение заданного цикла низкого спроса на воду, рекомендуемого как минимум один раз в сутки. Во время цикла обратной промывки одна установка продолжает фильтровать необработанную воду, в то время как вторая подвергается обратной промывке.

Фильтрация на активированном угле: гранулированный активированный уголь, используемый в адсорбере, представляет собой высокопористую органическую среду с высокой плотностью, с уравновешенной структурой пор для эффективной адсорбции. Он удаляет из воды много нежелательных органических веществ, в частности, придающих вкус, запах и цвет. Он также является катализатором при реакции получения из хлора хлоридов, удаляя хлор из воды. Активированный уголь удаляет многие канцерогенные вещества, содержащиеся в виде следов, такие как пестициды и органические растворители. Так как активированный уголь выполняет роль адсорбера, его адсорбционная способность может истощаться. Отработанный активированный уголь должен периодически заменяться адсорбентом. Тщательно отсортированный слой промытого гравия правильно распределяет потоки при обратной промывке и фиксирует уголь. Опорное основание предусмотрено на всех фильтрах и используется для правильного распределения потоков обратной воды. Среда опирается на слой промытого гравия, тщательно отсортированного и высшего качества для предотвращения повреждения. Так как адсорберы с активированным углем установлены за многослойными фильтрами, забивка суспензированными твердыми веществами должна быть незначительной. Фильтры с активированным углем не должны забиваться и не должны во время работы подвергаться высокому перепаду давления. Обратная промывка фильтров с активированным углем выполняется для предотвращения компактирования слоя и удаления всех твердых веществ, задержанных фильтрующей средой. Адсорберы с активированным углем подвергаются обратной промывке с высоким дифференциальным давлением на фильтре и в течение заданного цикла низкого спроса на воду, рекомендуемого как минимум раз в сутки. Во время цикла обратной промывки одна установка продолжает фильтровать необработанную воду, тогда как вторая промывается.

Умягчители воды: жесткость в скважине превышает 6 мэкв/л, т.е. вода является «исключительно жесткой». Эта вода не опасна для здоровья, но создает проблемы при использовании в хозяйственных целях, особенно с мылом и моющими веществами. В умягчителе воды используется первосортная катионообменная смола из бисера полистирола высокого качества, специально предназначенного для понижения жесткости. Это – натриевая катионообменная смола, обменивающая натрий на двухвалентные металлические катионы. При прохождении жесткой воды через смолу, ионы натрия на смоле замещаются ионами кальции и магния. Ионы натрия высвобождаются с ионообменной смолы и остаются в воде, выходящей из умягчителя. Смола задерживает ионы кальции и магния. Когда смола перестает смягчать воду, она подвергается обратной промывке, регенерируется раствором хлористого натрия и промывается конечной водой. Смола вновь становится натриевой и может возобновить умягчение. Регенерация емкостей умягчителя зависит от объема обрабатываемой воды. Во время цикла регенерации одна установка продолжает умягчать отфильтрованную воду, тогда как вторая находится на регенерации. Производительность умягчителя обычно оценивается по остаточной жесткости обработанной воды (выражаемой в ррм CaCO₃, где 1 ppm CaCO₃ соответствует концентрации двухвалентных катионов 0,02 мэкв/л). Для регенерации умягчителей предусмотрена система с двумя емкостями для рассола. Рассол готовится в емкости, VE-N562, где соль (NaCl) растворяется в пресной воде. Вторая емкость, VE-N561, используется для хранения раствора рассола, откуда с помощью эжектора он смешивается с пресной водой для производства сырья для регенерации.

Установка ультрафиолетовой стерилизации: ультрафиолетовый очиститель представляет собой средство дезинфекции воды для соблюдения бактериологических требований и обеспечения разрушения патогенных организмов в воде. Ультрафиолетовая энергия разрушает различные органические компоненты клетки, вызывая биологические изменения, летальные для микроорганизма. Для эффективности, ультрафиолетовые лучи должны вступать в контакт с каждым микроорганизмом. По конфигурации очиститель представляет собой ультрафиолетовую лампу с окружающим ее кварцевым экраном. Лампы в предохранительной оболочке погружаются в проточную воду. Поток проходит параллельно оси лампы. Так как остатка не образуется, необходима дополнительная доводочная дезинфекция, т.е. хлорирование.

Хлорирование на выходе: Хлорирование на выходе предназначается для уничтожения вредных организмов в воде. Добавление хлора с целью дезинфекции представляет собой химический метод, изменяющий химию клетки и приводящий к смерти микроорганизмов. Раствор хлора впрыскивается непосредственно в выходную трубу.

Блочная установка инжекции хлора: Установка инжекции хлора, рассчитанная на работу с гипохлоритом натрия (NaOCl), обеспечивает инжекцию растворенного хлора в следующие места:

• Непрерывно на вход установки подготовки питьевой воды с помощью дозирующего насоса, 42-CIP-7741, для окисления железа, марганца и органических веществ с целью упрощения их задержания на установках фильтрации.
• Непрерывно на выход установки подготовки питьевой воды дозирующим насосом, 42-CIP-7743, для дополнительной обработки после ультрафиолетовой стерилизации или хлорирования необработанной воды без дальнейшей обработки при байпасировании процесса фильтрации.

1.1.2 Описание основного оборудования

Насосы артезианской воды подвешиваются на дне скважин. Насосы крепятся болтами непосредственно к верхней части двигателя, и агрегатированный узел опускается в воду. Двигатель должен быть в полностью непроницаемом исполнении. В таблице 1.3 представлены параметры насосов артезианской воды.

Таблица 1.3 - Параметры насосов артезианской воды

Во избежание периодического пуска/останова насосов артезианской воды на Береговых сооружениях предусмотрена промежуточная емкость для необработанной воды. Насосы необработанной воды, 42-PU-N001 A/B, откачивают ее из емкости для перекачки на блочную установку подготовки питьевой воды, PK-N510, с минимальным напором. В таблице 1.4 представлены параметры промежуточной емкости необработанной воды.

Таблица 1.4 - Параметры промежуточной емкости необработанной воды

Насосы необработанной воды перекачивают ее из промежуточной емкости для необработанной воды, 42-VE-N001, в блочную установку подготовки питьевой воды, PK-N510, с минимальным напором. В таблице 1.5 представлены параметры насосов необработанной воды.

Таблица 1.5 - Параметры насосов необработанной воды

Рассмотрим блочную установку подготовки питьевой воды. Система состоит из двух линий, работающих независимо друг от друга. Когда одна из составных частей линии (входной счетчик, многослойный фильтр, фильтр с активированным углем, умягчитель) остановлена, останавливается вся линия. Объема воды обратной промывки достаточно для промывки любого из двух фильтров или умягчителей. Это допускается ПЛК. ПЛК предотвращает одновременную регенерацию умягчителей. Если один из умягчителей находится на регенерации, другой отсекается от входа на регенерацию. Хранилища достаточно для возможности останова всей системы (обе линии) без потери сырья. Каждая линия работает с определенным заданным постоянным расходом, который регулируется ее входными регулирующими клапанами, FC-7701 A/B.

Многослойный фильтр представляет собой емкость из углеродистой стали с эпоксидной облицовкой, в которую помещены пять слоев фильтрующей среды, обеспечивающих многоуровневую фильтрацию потоком необработанной воды, проходящей через емкость. В таблице 1.6 представлены параметры многослойного фильтра.

Таблица 1.6 - Параметры многослойного фильтра

Фильтр с активированным углем представляет собой емкость из углеродистой стали с эпоксидной облицовкой, в которой поток необработанной воды фильтруется на двух слоях фильтрующей среды. В таблице 1.7 представлены параметры фильтра с активированным углем.

Таблица 1.7 - Параметры фильтра с активированным углем

Умягчители питьевой воды представляют собой емкость из углеродистой стали с эпоксидной облицовкой, в которой поток отфильтрованной воды приводится в статический контакт со слоем ионнообменной смолы, на которой свободные ионы кальция обмениваются с ионами натрия. В таблице 1.8 представлены параметры умягчителя.

Таблица 1.8 - Параметры умягчителя

Ультрафиолетовая стерилизационная установка представляет собой цилиндр с ультрафиолетовыми лампами в кварцевой втулке, через которую отфильтрованная вода абсорбирует ультрафиолетовые лучи, уничтожающие микробы. В таблице 1.9 представлены параметры подсистемы ультрафиолетовой обработки воды.

Таблица 1.9 - Параметры подсистемы ультрафиолетовой обработки воды

В блочную установку инжекции хлора входят хранилище и три электронных дозирующих насоса. Инжекция на входе осуществляется насосом, 42-CIP-7741, а на выходе - насосом, 42-CIP-7743. Третий насос, 42-CIP-7742, поставляется в качестве "запасного" для входной или выходной установки хлорирования и не подсоединен.

Основной ролью блочной насосной установки для питьевой воды является создание давления в водораспределительной системе со слишком низким или существующим давлением. Установка состоит из трех рядных насосов с электронным регулированием скорости. Электронная система регулирования скорости, встроенная в шкаф управления, поддерживает постоянное давление в сети, независимо от расхода.