Системы обеззараживания
Независимо от схемы водоподготовки обязательна дезинфекция воды, придающая ей бактерицидные свойства — способность уничтожать вносимые бактериальные загрязнения. Методы обеззараживания могут быть единичными или комплексными. Наиболее распространенными технологиями обеззараживания являются хлорирование, озонирование и ультрафиолетовая обработка. Известны и более экзотические способы обеззараживания, например серебрение, бромирование и пр., но их использование вызывает много споров по целесообразности и эффективности, поэтому в общественных бассейнах в настоящее время они не используются.
Хлорирование
Этот способ отличает, с одной стороны, дешевизна, доступность и способность активного вещества в течение длительного времени оставаться в воде, а с другой — отрицательное воздействие на человека и возможность некоторых бактерий к привыканию, из-за чего приходится производить перехлорирование и частую смену воды. Доза вводимого хлора достигает 1 мг/л, а при перехлорировании 4–5 мг/л.
Самым распространенным реагентом для обеззараживания хлором является водный раствор гипохлорита натрия. Для предварительного расчета при выборе мощности оборудования можно пользоваться методикой В.С. Кедрова. Количество хлора, которое нужно вводить в ванну, определяется по номограмме проекцией точки пересечения линии концентрации остаточного хлора в ванне и значения оси абсцисс Q/V (где Q — циркуляционный расход и V — объем ванны) на ось ординат с последующим пересчетом количества активного хлора на количество гипохлорита.
Например, при рабочем хлорировании доза введения активного хлора составляет д = 4 мг/ч. Общее количество активного хлора Д = Qд. При процентном содержании активного хлора в гипохлорите 5 % количество вводимого гипохлорита составит q = 20Д. Таким образом, в качестве дозирующего насоса необходимо выбрать аппарат со следующими параметрами: напор — h > 1,2 H (м), расход — q (л/с).
Озонирование
Озон гораздо более эффективен, чем хлор. Он уничтожает бактерии, вирусы, споры, разрушает плотные оболочки одноклеточных микроорганизмов, микроводорослей, простейших, органические вещества, в т.ч. и те, которые не поддаются воздействию хлора. Эффект озонирования заключается не только в обеззараживании, но и в более глубоком воздействии на воду, способствуя улучшению физических и органолептических характеристик.
Применение озона эффективно также для удаления из воды тяжелых металлов (железа, марганца), при этом растворимые соли преобразуются в нерастворимые, легко задерживаемые при фильтровании. Озон не влияет на природные качества воды, а его избыток в воде не ухудшает ее качества. Тем не менее количество остаточного озона в воде также регламентируется. Озон получают на месте из атмосферного воздуха, он не вызывает раздражение слизистых оболочек.
Современные озоногенераторы компактны и просты в эксплуатации. Необходимое для дезинфекции количество озона определяется достаточно просто: надо задать дозу озона, требуемую для обработки 1 м3 циркуляционной воды, и умножить на циркуляционный расход. Рекомендуемые дозы озона, необходимые для удаления различных примесей, известны, однако опыт показывает, что для обработки воды в бассейне целесообразно пользоваться значением 0,7–0,9 (г⋅О3)/м3 воды.
Реактор, в котором происходит собственно процесс озонирования, следует рассчитывать, исходя из обеспечения времени реакции три-пять минут. Работой озоногенератора управляет прибор контроля озона в воде, включая и выключая озоногенератор в зависимости от количества остаточного озона в воде на выходе из реактора.
Обработка ультрафиолетовым излучением
Для небольших объемов воды можно эффективно использовать обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами с применением специальных ламп. Под действием ультрафиолетового излучения разрушаются простейшие, убиваются бактерии и споровые соединения, в т.ч. не реагирующие на хлор. УФ-обработка не применяется как единственный метод обеззараживания, а только в комплексе с другими. Подбор оборудования для УФ-обработки осуществляется по паспортным данным (по объему обрабатываемой воды в час). Предпочтение следует отдавать установкам, оснащенным датчиками УФ-излучения и устройствами для промывки ламп.
Комплексная технология обеззараживания, сравнение
Как часто бывает, эффективным является использование смешанной технологии обеззараживания. При совместном использовании озона и хлора озонирование используется для первичной глубокой очистки и обеззараживания воды, хлорирование — на заключительном этапе для придания воде консервирующих свойств. При этом озон играет роль не только обеззараживающего агента, он окисляет органику, металлы, способствует флокуляции, а хлор, подаваемый в воду, не расходуется на очистку, а выполняет роль консерванта, придающего воде бактерицидные свойства.
Благодаря этому остаточная концентрация хлора в воде мало изменяется на входе в ванну и на выходе из нее, отсутствует характерный хлорный запах и раздражающее воздействие. Введение озона до фильтров позволяет обеспечить промывку фильтров дезинфицированной водой. В конечном итоге для достижения высокого качества воды расходуется меньше реагентов, а капитальные вложения окупаются на третьем-шестом году эксплуатации.
При совместном использовании хлора и УФ-излучения, хлор вводится в ванну бассейна как окислитель в концентрации в два-три раза меньшей, чем в процессе хлорирования. Хлорирование воды производится до фильтров и необходимо как основной способ обработки и придания бактерицидных свойств в течение времени пребывания воды в ванне. Введение хлора в указанных количествах купающимися ощущается гораздо меньше и не оказывает на людей общетоксичного аллергенного действия.
Нагрев воды в бассейне
В системе водоподготовки требуется поддержание нормативной температуры в воде. Системы нагрева должны обеспечить подогрев воды при заполнении ванны и поддержание температуры в режиме эксплуатации. Расчет мощности теплообменников следует вести исходя из следующих данных: t — температура воды при заполнении ванны и при подпитке, равная 5 °C; Δt — потери тепла при циркуляции 1–2 °C (в зависимости от объема подпитки, кратности циркуляции, площади поверхности чаши); C — расход тепла для подогрева 1 м3 воды на 1 °C = 0,96 тыс. ккал.
Общая мощность теплообменников составляет: N = QCΔt. Как правило, используется два основных типа теплообменников: трубчатые и пластинчатые. Пластинчатые теплообменники типа Alfa Laval имеют большой диапазон мощности, высокоэффективны, имеют небольшое гидравлическое сопротивление и могут работать на перегретой сетевой воде до 130 °C, не требуя предварительной подготовки на тепловом пункте.
Трубчатые теплообменники, например Pahlen, чаще рассчитаны на температуру теплоносителя не более 90 °C. Теплообменники располагаются в системе водоподготовки или вода для нагрева может направляться на централизованный тепловой пункт.
Автоматизация
Залогом стабильности качества водоподготовки является обеспечение минимизации воздействия человеческого фактора на отлаженный технологический процесс, поэтому отдельные блоки системы водоподготовки в обязательном порядке оборудуются автономными системами управления. Градация степеней автоматизации по подсистемам. Такими блоками являются: насосная группа; озоногенератор; системы дозирования реагентов.
Локальные блоки управления комплектуются отдельными шкафами со своим алгоритмом работы, разрабатываемым в зависимости от конкретных условий. Так, блок управления озоногенератором обеспечивает отключение озоногенератора при следующих отклонениях процесса: превышение ПДК озона в воде; превышение ПДК озона в воздухе; нарушение в работе системы эжекции; отказ одной из систем озоногенератора.
В то же время возможны и более высокие уровни автоматизации, например автоматизация управления работой фильтров, однако это требует дополнительных затрат: за счет использования задвижек с электроприводом, за счет элементной базы и программного обеспечения. Отдельные блоки могут быть объединены в общую централизованную систему диспетчеризации, управляемую с компьютеризированного рабочего места.
Наиболее высоким уровнем автоматизации является полная диспетчеризация с созданием компьютеризированного рабочего места системы водоподготовки. Сюда стекается исчерпывающая информация о состоянии всех элементов системы водоподготовки, отсюда возможно управление системой в целом и ее отдельными элементами, ведется журнал учета состояния системы.
Реализация
На бассейнах, построенных в рамках выполнения постановления правительства Москвы №836 от 27.10.1998 «О программе строительства плавательных бассейнов в г. Москве», использованы самые передовые отечественные и зарубежные технологии и оборудование с полной автоматизацией. Всего построено десять бассейнов. Самый большой из них — в Новопеределкино (улица Чоботовская, вл. 6).
Отличительной особенностью бассейна является ванна 50 × 25 м общим объемом 3100 м3. Бассейны типовой серии (улица Заповедная, Озерная Аллея в городе Зеленограде, улицы Старостина, Генерала Белобородова, Привольная, Бакулева, Керамический проезд) имеют по две ванны объемом 900 и 100 м3, в бассейне на улице Лебедянская — одна ванна объемом 900 м3, в бассейне на Втором Красносельском проезде — две ванны объемом 600 и 50 м3.
В настоящее время идет строительство серии быстровозводимых бассейнов, основанных на той же технологии водоподготовки. Уже построены бассейны на улицах Инженерная, Вильнюсская и Маршала Голованова. Эксплуатация, осуществляющаяся с 2000 г., подтвердила правильность принятых решений. Вода, обработанная по технологии озонирования с последующим фильтрованием, отличается высоким качеством, прозрачностью, естественным голубоватым оттенком и при минимальном количестве хлора соответствует всем СанПиН по физико-химическим и микробиологическим параметрам. Полная смена воды в ваннах проводится один раз в год и совмещается с профилактическими работами и отключением подачи теплоносителя.
