При разработке станций водоподготовки одним из первых вопросов становится определение их производительности. Согласно п. 9.7 [1], станции водоподготовки рассчитываются на равномерную работу в течение суток максимального водопотребления — это положение достаточно понятно и не требует дополнительных пояснений. Далее максимальный суточный расход зачастую делят на 24 ч и вроде бы получают требуемую производительность станции водоподготовки. Однако такой подход является не вполне верным, что создаёт почву для ошибок и путаницы в ходе проектирования, так как он не учитывает некоторые обстоятельства. Например, устройства станций водоподготовки нуждаются в промывке и регенерации (это особенно касается зернистых осветлительных фильтров), а установки обратного осмоса и вовсе непрерывно сбрасывают концентрат при своей работе. Откуда в этом случае взять необходимые объёмы воды?
Вроде бы на этот вопрос отвечает п. 9.6 [1], предписывающий увеличивать полный расход, поступающий на станцию, на определённый процент, который пойдёт на собственные нужды станции. Но при этом также нужно учитывать, что современные небольшие станции водоподготовки (особенно станции обезжелезивания и деманганации) на подземных водах могут для промывки фильтров использовать исходную воду из скважин, следовательно, их производительность увеличивать как бы и не нужно. В п. 9.6 и 9.7 [1] ничего не сказано о необходимости пополнения пожарного и аварийного (при наличии такового) объёмов в резервуарах чистой воды (РЧВ), а ведь эту воду тоже нужно забрать из источника и обработать на станции, причём за ограниченное время (см. п. 12.3 [1], п. 6.4 [2]).
Вследствие этого не вполне понятно, о каком расходе (производительности станции) в конечном итоге идёт речь: расходе, забираемом из водоисточника, обрабатываемом станцией или подаваемом потребителю?
По мнению автора, правильным подходом для назначения расчётной производительности станции водоподготовки является задание часового расхода воды Qч, подаваемого ею в РЧВ (прямоточные станции без промежуточных ёмкостей являются редкостью). Уже от этой величины определяются и другие расходы. Как правило, такие расчёты приходится делать методом последовательных приближений.
Для определения расчётной производительности станции водоподготовки Qч необходимо принять обоснованное расчётами на перспективу развития значение максимального суточного расхода Qсут.max населённого пункта или иного рассматриваемого объекта. Это значение необходимо разделить на предполагаемое количество часов работы в сутки:
Qч = Qсут.max/n,
где n = 24 ч при Qсут.max более 5000 м³/сут.
Для Qсут.max до 5000 м³/сут. время работы станции допускается (и желательно) принимать менее 24 ч, например, 20 ч. Снижение количества часов работы станции в сутки позволяет, во-первых, иметь запас по производительности на случай непредвиденных обстоятельств, во-вторых, имеется возможность промывок и регенерации фильтров без ущерба для производительности станции (о чём будет сказано ниже), в-третьих, появляется время для проведения регламентных работ и мелкого ремонта оборудования в «нерабочие» часы.
По полученному значению часовой подачи станции Qч следует провести предварительный подбор оборудования сообразно качеству исходной воды. Как правило, такой подбор позволяет оценить объём сбрасываемой промывной воды (солевого раствора, концентрата и т. п.) в канализацию Wпр. Если в технологической схеме заложено вторичное использование сбросных вод с выделением и обработкой осадка, то Wпр, разумеется, будет меньше. Объём Wпр следует учитывать при пересчёте Qч, если вода на промывку (регенерацию) будет забираться из РЧВ или резервуаров промывной воды (РПВ). Промывка фильтров исходной водой позволяет не хранить дополнительные объёмы воды в резервуарах и не повышать требуемую производительность сооружений, что, конечно, является большим преимуществом.
Точно так же нужно определить необходимый объём воды на тушение пожаров Wпож и аварийный объём Wав, хранящиеся в РЧВ, а также требуемое время их пополнения — от одних до трёх суток, согласно [1, 2]. Здесь также ограничение часов работы станции в сутки может быть полезным, так как оставшиеся часы можно использовать как для промывок и регенерации фильтров, так и для пополнения пожарного и аварийного запасов. Если работа станции назначается круглосуточной, то пожарный Wпож и аварийный Wав объёмы должны пополняться в период работы станции, что требует пересчёта Qч.
Тут следует заметить, что промывку (регенерацию) фильтров лучше проводить (если есть такая возможность) в «нерабочие» часы станции. Хотя в [1] предполагается, что часть фильтров может работать в форсированным режиме, но (это касается прежде всего напорных фильтров) обеспечить такой режим работы непросто из-за особенностей работы автоматики: обычно работа подающих насосов настраивается по датчику давления, управляющему частотным преобразователем электродвигателя. Так как входное давление при этом остаётся постоянным даже при выходе одного фильтра на промывку, то подача очищенной воды в РЧВ от других фильтров снижается на определённую величину, которую можно более или менее оценить только при промывке фильтров исходной водой — она приблизительно равна Qч за вычетом расхода воды на промывку (регенерацию). Следует иметь в виду, что выход на промывку (регенерацию) одного из фильтров в «рабочие» часы приводит к снижению и часовой производительности Qч, и суточной производительности станции.
После пересчёта часовой подачи станции Qч следует провести корректировку подбора оборудования с корректировкой объёмов промывных вод Wвод. В некоторых случаях эту процедуру необходимо провести несколько раз для достижения приемлемого результата. По окончательному значению Qч следует определять условия работы водозаборных скважин при использовании подземных вод (понижение, динамический уровень), сравнивая их с допустимыми согласно Лицензии на добычу подземных вод. По полученным данным должен проводиться подбор погружного скважинного насоса.
Таким образом, основными расчётными расходами при разработке станции водоподготовки следует считать:
1. Часовую подачу станции водоподготовки Qч в РЧВ.
2. Суточную подачу станции водоподготовки потребителю (то есть в водопроводную сеть) в сутки максимального водопотребления за заданное количество часов работы (24 ч или менее) с учётом необходимости промывки (регенерации) фильтров, иных собственных нужд станции и необходимости пополнения пожарного Wпож или аварийного Wав объёмов, а также вследствие необходимости проведения промывок и восполнения объёмов, которые не предназначены для непосредственной подачи потребителю (назовём этот расход Qв.min).
3. Суточную подачу станции водоподготовки при круглосуточной работе в сутки, когда не проводятся промывка (регенерация) или иные регламентные работы, нет пополнения пожарного или аварийного объёмов, то есть своего рода форсированный режим работы станции — Qв.max.
Следует отметить, что Qв.min и Qв.max также должны быть сопоставлены с предельными объёмами добычи воды из подземных источников согласно лицензии на добычу подземных вод.
Также следует заметить, что не весь Qч (в отличие от Qв.min и Qв.max) в полной мере поступает потребителю, хотя и определяется на выходе из сооружений. Следовательно, определять расчётную суточную производительность сооружений водоподготовки простым умножением Qч на количество часов работы станции в сутки, конечно, неправомерно. Несомненно также, что для надёжной работы системы Qв.min должен быть больше требуемого максимального суточного расхода Qсут.max населённого пункта.
В некоторых случаях перед разработчиками ставится обратная задача: по известному предельному расходу воды Qскв, добываемой из скважин, спроектировать станцию с максимально возможной подачей очищенной воды потребителю Qч. В этом случае после определения Wпож и Wав производится подбор оборудования, которое позволит получить максимально возможный Qч при данном качестве исходной воды.
В техническом задании на разработку станции водоподготовки необходимо указывать максимальный суточный расход населённого пункта (объекта) Qсут.max и часовую подачу станции водоподготовки Qч. Либо нужно указать предельный расход воды, добываемой из скважин Qскв, с обязательной пометкой, что максимально возможная подача очищенной воды потребителю Qч будет рассчитываться при проектировании с учётом характеристик оборудования.
