Dysze białostockie - ciekawe rozwiązania

Drugim ważnym elementem, determinującym skuteczność technologiczną procesu natleniania oraz odgazowania wody przy użyciu dysz białostockich jest wentylacja hali napowietrzania. Oba czynniki zostaną omówione w artykule na przykładach.

Wygląd ogólny dysz białostockich stosowanych na różnych wodociągach przedstawiono na zdjęciach poniżej.

Zdjęcie 1. Wodociąg A

Woda surowa doprowadzana jest kolektorem zbiorczym skąd dalej rozprowadza się ją na poszczególne dysze. Przed każdą dyszą znajduje się przepustnica regulacyjna. Za kolanem zmontowana jest kryza dławiąca, wytwarzająca podciśnienie w obszarze otworów zasysających powietrze. Otwory, na podstawie autorskiego projektu kierownika wodociągu wyposażono w specjalne "uszy" zabezpieczające przed wydostawaniem się wody (rozpryskiwaniem wody), co miało miejsce przed ich montażem. Napowietrzona woda uderza w krąg betonowy, skąd wylewa się dalej na posadzkę, po której spływa do komory reakcji. Badania procesu napowietrzania wskazują, że stężenie tlenu już w wodzie, mierzone w kręgu betonowym wynosi ok 8,0 mg/L, zaś po komorze reakcji odpowiada pełnemu wysyceniu. Oczywiście zmniejszenie obciążenia dyszy prowadzi bezpośrednio do zmniejszenia zawartości tego wskaźnika w wodzie. Ustalenie optymalnego obciążenia powinno odbywać się na drodze doświadczalnej - tj. poprzez dławienie dyszy i pomiar stężenia tlenu w kręgu betonowym (bezpośrednio pod dyszą).

Efektywność odkwaszania wody, zgodnie z literaturą (Kowal, Świderska - Bróź) wynosi ok 50 - 85 %. W analizowanym przypadku odczyn wody surowej wynosił 7,0 pH, natomiast bezpośrednio po dyszy wzrastał do ok 7,22 stabilizując się w granicy 7,25 po przetrzymaniu w komorze reakcji.

Szczegół kręgu betonowego do którego trafia woda napowietrzona po dyszy przedstawiono na zdjęciu poniżej.

Kręgi betonowe są bardzo często stosowane jako czynnik wspomagający napowietrzanie. Wg niektórych technologów istotny wpływ tego elementu jest związany z wypływem wody cienkim strumieniem , podczas którego, dzięki dodatkowej powierzchni kontaktu zwiększa się efekty odgazowania wody (usunięcia dwutlenku węgla oraz siarkowodoru).

Na innym wodociągu zastosowano bardzo podobne rozwiązanie, co prezentuje zdjęcie 3.

Zdjęcie 3. Zmodyfikowane dysze białostockie w zestawieniu z kręgami betonowymi - Wodociąg B.

W zaprezentowanym przykładzie kryza dławiąca znajduje się nieco wcześniej. Czasami napowietrzanie wody wspomaga się dodatkowo poprzez doprowadzenie bezpośrednio do otworów zasysających, przewodu ze sprężonym powietrzem ze sprężarki. Na zdjęciu również widać wypływ wody z kręgów betonowych oraz cienką warstwę odgazowującą surowiec).

Na zdjęciu 4 przedstawiono kolejny sposób montażu dysz białostockich.

Zdjęcie 4. Dysze montowane bezpośrednio nad filtrami otwartymi - Wodociąg C.

W takim układzie należy zwrócić szczególną uwagę na wysokość słupa wody nad złożem filtracyjnym w filtrze otwartym. Zbyt niski spłu wody będzie powodował zakłócenia procesu filtracji, spodowane zawirowaniami wody wypływającej pod wysokim ciśnieniem z dysz białostockich.

Z reguły dysze białostockie wykonywane są ze stali. Ostatnio jednak na rysunku pojawiała się dysza wykonana z tworzywa sztucznego. Są to urządzenia firmy Winidur z Poznania. Wygląd ogólny przedstawiono na zdjęciach poniżej.

Niewątpliwe zalety tego rozwiązania to wysoka estetyka, niska masa, łatwość montażu i konserwacji, bardzo duża odporność na korozję (co jest szczególnie ważne w sytuacji, gdy woda surowa zawiera znaczne ilości gazów korozyjnych takich jak dwutlenek węgla czy siarkowodór).

Podsumowując w toku eksploatacji systemów napowietrzania przy użyciu dysz białostockich należy zwrócić uwagę na:

• utrzymanie w czystości otworów zasysających powietrze do dyszy inżektorowej (intensywnie zachodzących żelazem, ponieważ jest to na ogół pierwsze miejsce kontaktu wody z tlenem, w efekcie czego wytrącają się tutaj najbardziej podatne na utlenianie formy żelaza),
• utrzymanie odpowiedniego obciążenia dyszy, zweryfikowanego na drodze doświadczalnej poprzez sprawdzenie zależności O2 = f(Q) oraz pH = f(Q), przebadanie obu parametrów dla różnych obciążeń dyszy; następnie na podstawie uzyskanych wyników taka eksploatacja ujęcia (załączanie i wyłączanie dysz względem ilości pracujących studzien głębinowych), która pozwoli uzyskać najlepsze efekty technologiczne
• wentylacja hali napowietrzania; nawet najlepsze rozwiązanie napowietrzania, bez ciągłego odprowadzania wydzielonych z wody gazów poza halę napowietrzania nie przyniesie spodziewanego efektu. Dlatego konieczna jest intensywna, najlepiej mechaniczna, wentylacja hali napowietrzania która pozwoli doprowadzić tlen oraz odprowadzić wydzielone gazy. Dobierając wymianę mechaniczną powietrza - wentylację mechaniczną, można założyć, że ilość poietrza wymieniana w ciągu godziny powinna wynosić ok 5,0 m3 na każdy 1 m3 wody. Oczywiście do wentylacji hali zaleca się stosowanie wentylatorów niskociśnieniowych. Ilość powietrza należy weryfikować w zależności od uzyskiwanego efektu technologicznego. Zbyt duża ilość będzie powodowała nadmierne wychładzanie i oblodzenia hali filtrów zimą, zbyt mała natomiast "przyduchę" ograniczającą efektywność napowietrzania wody.
• okresowa kontrola skuteczności napowietrzania i odgazowania wody poprzez pomiar pH oraz tlenu, zawsze zestawiona z wydajnością ujęcia oraz numerami pracujących pomp głębinowych (jest to bardzo ważne, by wynik pomiarów tlenu i pH nie był zawieszony w próżni tylko zawsze odnosił się do konkretnych warunków technologicznych, bowiem tylko w takim przypadku możliwa jest jego właściwa interpretacja i wyciąganie odpowiednich wniosków).

Wymienione powyżej czynniki pozwalają eksploatować proces napowietrzania przy użyciu dysz białostockich z wymaganą skutecznością i sprawnością, co wpływa na efekty kolejnych procesów technologicznych

Artykuł do pobrania w formie pdf na forum serwisu Technologia Wody.

Opracowanie:

Łukasz Weber