О технологиях водоподготовки

101
Фото: shutterstock.com
Фото: shutterstock.com
Качественный состав подземных вод определяет выбор технологий для их обработки. В статье проанализированы способы и технологии обработки подземных вод, из которых проектируются общие технологические схемы водоподготовки, приведены области их применения.
В.В. Дзюбо,
д-р техн. наук, профессор кафедры «Водоснабжение и водоотведение» ФГБОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

В этой статье вы прочитаете:

  • Какие технологии водоподготовки эффективны

Проектирование технологии водоподготовки и составление технологических схем доведения воды до питьевого стандарта — сложная инженерная задача. Выбор способа обработки подземных вод в качестве отдельной стадии при проектировании общей технологической схемы водоочистки зависит от качественного состава природных вод и требуемой глубины очистки.

Различие качественного состава подземных вод на территории любого региона России определяет многообразие технологических решений, используемых для доведения качества воды до питьевого стандарта СанПиН 2.1.4.1074–01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы», сложность применяемых технологий и, соответственно, стоимость используемого водоочистного оборудования.

Качественный состав подземных вод зависит от географических, геологических и климатических условий их формирования и питания. Например, натурные исследования качественного состава подземных вод в различных районах на территории Сибирского региона показывают, что характеристики подземных вод подвержены сезонным колебаниям. Причина — изменение условий питания подземных вод в течение года.

Нарушение условий отбора подземных вод из водоносных горизонтов сопровождается перетоком вод из соседних горизонтов. Это также оказывает влияние на периодические изменения качественного состава подземных вод.

Взаимосвязь отдельных показателей состава подземных вод, влияющих на технологию их обработки, обусловливает необходимость полного и тщательного анализа воды для определения наиболее эффективной и экономичной технологии водоподготовки.

Технологические схемы с набором отдельных приемов обработки в зависимости от качества подземных вод и достигаемые при этом результаты по отдельным показателям приведены в таблице. Ее основой послужили исследования качественного состава подземных вод, тенденций их распространения на территории Сибирского региона, применения для их обработки различных технологий, опыта апробирования и эксплуатации экспериментальных технологий обработки подземных вод, опытно-промышленных образцов водоочистного оборудования и действующих станций водоподготовки в различных районах.

Схема A: аэрация-дегазация — фильтрование — обеззараживание

Эта схема наиболее простая в технологическом и конструктивном исполнении. В зависимости от качественного состава подземных вод ее можно реализовать различными способами аэрации-дегазации. Из них два основных:

  • аэрация-дегазация исходной воды в резервуаре без принудительной подачи воздуха с последующим фильтрованием на зернистых фильтрах и обеззараживанием методом ультрафиолетового облучения. Аэрация-дегазация осуществляется разбрызгиванием через вихревые сопла, эжекторные насадки, на жесткий контактный слой. Резервуаром исходной воды может служить контактный бассейн, водонапорная башня и т. п. В качестве фильтров используются альбитофир, горелые породы.
    Данная технологическая схема применяется, как правило, для очистки подземных вод, содержащих в основном минеральные формы растворенных Fe2+ и Mn2+, не содержащих H2S, CH4 и загрязнений антропогенного характера;

  • аэрация-дегазация, аналогичная предыдущему варианту, но дополненная принудительной подачей воздуха. Применяется при наличии в подземных водах растворенных газов.

Очищенная вода может подаваться в накопительные емкости — резервуары чистой воды (РЧВ), башни, если таковые не использовались в качестве приемного резервуара, — и транспортироваться потребителю через разводящие сети.

Вариантным решением схемы А является технология очистки подземных вод, содержащих растворенные формы Fe, Mn, а также H2S, NH4, СО2 и органические вещества природного характера.

В качестве сорбента для удаления NH4 и снижения содержания органических веществ используется клиноптилолит. Для насыщения исходной воды кислородом атмосферного воздуха, являющегося окислителем, предусматриваются аэрационные методы различной интенсивности в зависимости от исходных концентраций указанных загрязнений.

Базовый вариант данной схемы рассчитан для водоочистных станций производительностью свыше 500 куб. м/сут. Очищенная вода при таких объемах обеззараживается хлорсодержащими реагентами.

Для станций меньшей производительности и для индивидуальных систем водоснабжения объектов и жилой застройки применяется ультрафиолетовое облучение. Если же на стадии окисления воды используется озон, он в отдельных случаях может являться и обеззараживающим агентом.

Схема В: аэрация-дегазация — фильтрование — озонирование — фильтрование на ГАУ — обеззараживание

Данную технологию целесообразно использовать для комплексной очистки подземных вод при высоких концентрациях загрязнений: Fe, Mn, органики, аммиака.

Технология предусматривает озонирование либо двойное озонирование воды:

  • при наличии в воде растворенных газов CH4, CO2, H2S, органики и загрязнений антропогенного характера озонирование воды осуществляется после ступени аэрации-дегазации и фильтрования на инертных материалах;

  • при отсутствии CH4, при (Fe2+/Mn2+) < 3: 1 следует применять озонирование воды на первой стадии аэрации-дегазации. При этом дозы озона в воде не должны превышать 1,5 мг/л для исключения возможности окисления Mn2+ до Mn7+.

В качестве фильтрующих материалов могут использоваться материалы по схеме А. Для сорбционной очистки можно применять клиноптилолит, активированные угли.

К СВЕДЕНИЮ

Клиноптилолит — высококремнистый цеолит с соотношением кремнезема к глинозему от 3,5 до 10,5. Содержит в среднем 60% двуокиси кремния. Высокоактивный адсорбент.

Схема С: аэрация-дегазация — фильтрование — глубокая аэрация в вихревых аэраторах с озонированием — фильтрование — обеззараживание

Это вариант развития технологии очистки подземных вод по схеме В. Может использоваться для очистки вод с высоким содержанием Fe (до 20 мг/л) и Mn (до 3 мг/л), нефтепродуктов до 5 мг/л, фенолов до 3 мкг/л и органики до 5 мг/л с рН исходной воды, близкой к нейтральной.

В данной технологической схеме наиболее целесообразно для обеззараживания очищенной воды применять ультрафиолетовое облучение. При этом бактерицидные установки выполняются:

  • непосредственно перед подачей очищенной воды потребителю — при небольшой протяженности сетей;

  • непосредственно у мест водоразбора.

С другой стороны, в зависимости от качества исходных подземных вод в санитарном отношении, а также от состояния системы водоснабжения (сетей, сооружений на них, РЧВ и др.) оборудование или станции водоподготовки могут оснащаться любым приемлемым для местных условий оборудованием для обеззараживания воды перед транспортировкой ее потребителю.

Схема D: интенсивная дегазация-аэрация — фильтрование (АБ; ГП) — обеззараживание (УФО)

Схема включает стадии интенсивной дегазации-аэрации и фильтрования (в отдельных случаях — двухступенчатого). Ее целесообразно применять, когда требуется отдувка растворенных CH4, H2S и СО2, содержащихся в повышенных концентрациях при относительно невысоком содержании растворенных форм Fe, Mn — до 5 и 0,3 мг/л соответственно.

Технология предусматривает усиленную аэрацию и одно- или двухступенчатое фильтрование.

О технологиях водоподготовки

Для аэрации применяют: вихревые форсунки — для индивидуальных систем, вихревые дегазаторы-аэраторы, комбинированные дегазационно-аэрационные узлы (колонны) с одновременной отдувкой газов.

Фильтрующие материалы — аналогично схеме А. Если в подземных водах содержатся фенолы, нефтепродукты, необходимы ступени фильтрования с использованием сорбентов — активированных углей.

Данная схема предусматривает фильтрование воды на двухступенчатых фильтрах:

  • первая ступень — для очистки воды от соединений Fe и Mn;

  • вторая ступень — для сорбционной очистки предварительно очищенной воды от фенолов и нефтепродуктов.

При необходимости можно выключить вторую ступень фильтров. Это делает технологию более гибкой. Однако для ее реализации требуется больше капитальных вложений.

Для малых и средних населенных пунктов такую схему рекомендуется реализовывать в напорном варианте.

В данной схеме может использоваться любой метод обеззараживания очищенной воды в зависимости от производительности системы водоснабжения, а также приемлемый по местным условиям.

Схема E: озонирование — фильтрование — фильтрование — обеззараживание (NaClO)

Озонирование с дальнейшим фильтрованием через зернистую загрузку и адсорбцией на ГАУ с обеззараживанием гипохлоритом натрия обеспечивает надежное изъятие антропогенных и природных загрязнений при содержании общего железа в воде до 12 мг/л, марганца до 1,4 мг/л при окисляемости до 14 мг О2/л.

Схема F: аэрация-дегазация — коагулирование — фильтрование — озонирование — фильтрование — обеззараживание (NaClO)

Предыдущая технологическая схема здесь усилена аэрацией-дегазацией и введением коагулянта перед фильтрами обезжелезивания и деманганации.

Это позволяет осуществить очистку от антропогенных загрязнений в более сложных условиях при содержании железа до 20 мг/л, марганца до 4 мг/л и высокой перманганатной окисляемости — 21 мг О2/л.

Схема K: аэрация-дегазация — фильтрование — фильтрование — ионный обмен — обеззараживание (NaClO)

Схема, предусматривающая обезжелезивание, сорбцию на ГАУ, ионный обмен на клиноптилолите в Na-форме и последующее обеззараживание гипохлоритом натрия, рекомендуется для нефтегазоносных районов Западной Сибири. Технология уже широко применяется в данном регионе и обеспечивает качество воды в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074–01.

Недостаток технологии: требуется периодическая регенерация ионообменных фильтров раствором поваренной соли. Как следствие, возникает проблема утилизации или повторного использования регенерационного раствора.

Схема L: аэрация-дегазация — фильтрование (Ц + КМnО4) — озонирование — отстаивание — адсорбция (Ц) — фильтрование (Ц + КМnО4) (деманганация) — адсорбция (Ц) — обеззараживание(Cl)

Данная технологическая схема обеспечивает удаление антропогенных органических загрязнений, радионуклидов, тяжелых металлов, аммония и др., а также железа и марганца в две ступени коагулированием, фильтрованием через загрузку из природного цеолита (клиноптилолита), озонированием и сорбцией на цеолите. Регенерацию загрузки осуществляют реагентным методом.

Схема M: аэрация-дегазация — озонирование — фильтрование (осветление, обезжелезивание, деманганация) — адсорбция на ГАУ — обеззараживание (УФО)

Схема предусматривает:

  • на стадии глубокой аэрации-дегазации — полное удаление метана с попутным повышением рН в результате частичной отдувки диоксида углерода, сероводорода, а также летучих хлорорганических соединений (ЛХОС), преозонирования, окисления и гидролиза железа (II);

  • на стадии фильтрования — удаление двух-, трехвалентного железа и железофосфатных комплексов, частично марганца и тяжелых металлов;

  • на стадии озонирования и сорбции — разрушение остаточных стойких комплексов железа, марганца, сероводорода, антропогенных и природных органических веществ, сорбцию продуктов озонирования, нитрификацию аммонийного азота.

Очищенную воду следует обеззараживать ультрафиолетовым облучением с последующим введением малой дозы хлора перед подачей в водораспределительную сеть.

О технологиях водоподготовки



Мероприятия

Школа

Проверь свои знания и приобрети новые

Посмотреть

Самое выгодное предложение

Самое выгодное предложение

Воспользуйтесь самым выгодным предложением на подписку и станьте читателем уже сейчас

Живое общение с редакцией





Электронная система

Можно ли за невыполнение предписания ГЖИ отделаться предупреждением?

Ответы на этот и другие вопросы вы найдете в электронной системе «Управление многоквартирным домом»

Получить доступ
ВСЁ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ВСЁ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ВСЁ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВАЭЛЕКТРОННЫЙ КАТАЛОГ
НАШИ ПАРТНЁРЫНАШИ ПАРТНЁРЫ

Рассылка




© МЦФЭР, 2006-2016. Все права защищены.

По вопросам подписки обращайтесь по телефонам: 
Москва: 8 (495) 775-48-44 
Другие регионы: 8 (800) 775-48-44 

Получите техническую поддержку: 
по телефону: +7 (495)-937-90-82 
e-mail: sd@mcfr.ru 


  • Мы в соцсетях
Вы - работник сферы ЖКХ? Зарегистрируйтесь!

Регистрация бесплатная и займет всего 1 минуту!
После регистрации вы сможете:

  • читать любые статьи сферы ЖКХ на нашем сайте!
  • бесплатно подписаться на ежедневные новости по жилищно-коммунальному и городскому хозяйству
  • оставлять комментарии к материалам
  • задавать вопросы экспертам

Оставайтесь с нами!
с заботой о Вас, портал Городское хозяйство и ЖКХ

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль