Кондиционирование воды. Необходимость, виды, реагенты, особенности применения

При содержании фтора в исходной воде до 7,2 мг/л продолжительность фильтроцикла по защитному действию загрузки фильтра достигала 12 ч, а при содержании фтора до 8,3 мг/л – не менее 8 ч.Таблица 1 - Результаты испытаний полупроизводственной водоочистной установки ZhCw(F)200.Примечания:Содержание сульфатов в исходной воде – 170 мг/л. Продолжительность фильтроциклов определялась по достижению предельныхпотерь напора (∑h ≤ 2,8 м) и качеству фильтрата по фтору (< 1,2 мг/л).В результате производственных испытаний были определены оптимальные параметры работы установки: гидравлическая нагрузка на блок дегазации, скорость восходящего потока в отстойнике и скорость фильтрования, являющихся основой для проектирования станций промышленного назначения.В последние десятилетия, в связи с резко возросшим водоотбором из водоносных горизонтов, залегающих на глубинах ~ 40-70 метров, усилилась тенденция повышения жесткости воды в них.К примеру, за 40 летний период эксплуатации водозабора одного из крупных городов Подмосковья жесткость воды в его скважинах увеличилась, c 5,5-7,6 мгэкв/л (1973-1974 гг.) до 12,5-12,8 мгэкв/л (2002 г.). При условии обеспечения дебитов скважин в пределах от 80 до 200 м3/ч причиной столь существенного повышения жесткости стало увеличение притока минерализованной воды из более глубоких горизонтов, связанное с углублением и расширением зоны действия депрессионных воронок. Этим физико-химическим и гидродинамическим изменениям в отдаче водоносных пород способствует и периодическое нарушение эксплуатационных режимов работы насосов, устанавливаемых взамен вышедших из строя, когда их производительность превышает водоотдачу водоносного горизонта (Qн >> Qвод.г).Как известно, основным сооружением для осуществления реагентного метода умягчения воды с применением извести является осветлитель со взвешенным осадком со скоростями движения воды в зоне осветления – 4,0-4,5 м/ч. Традиционно эти сооружения применяются при известковании поверхностных вод в теплоэнергетике.При соответствующем обосновании вместо осветлителей со взвешенным осадком целесообразно применять вихревые реакторы. Эффективное умягчение воды в вихревых реакторах (ВР) может быть достигнуто при высокой карбонатной кальциевой жесткости воды, когда процесс кристаллизация карбоната кальция происходит на мелкогранульной кварцевой загрузке. Преимущество вихревых реакторов состоит в том, что при их использование устраняется большинство недостатков характерных для реагентных методов умягчения воды известкованием. При обработке водына ВР не требуется применения дополнительных (кроме NaOH) реагентов; отпадает необходимость обезвоживания шлама, представленного крупкой карбоната кальция с влажностью 2025 %; минимально допустимая температура обрабатываемой воды составляет 8оС; применение ступени для стабилизационной обработки воды зависит от глубины умягчения.Рисунок 3 - Установка для очистки подземных вод от железа, марганца и солей жесткости.1 – подача исходной воды; 2 – дегазаторокислитель; 3 – волокнистая загрузка; 4 – плавающая загрузка; 5 – подача воздуха;6 – вихревой реактор; 7 – водоотводящие окна; 8 – фильтр доочистки; 9 – подача частично очищенной воды на вихревой реактор;10 – отвод фильтрата; 11 – подача воды на промывку; 12 – подача реагента; 13 – отвод промывной воды; 14 – промывной насос. Необходимо отметить, что скорость движения воды в зоне кристаллизации вихревого реактора составляет 50-100 м/ч, а в зоне осветления 15-22 м/ч, что в 45 раз больше чем у осветлителей совзвешенным осадком. Следовательно, при использовании вихревых реакторов значительно сокращается количество необходимого оборудования, снижается его металлоемкость и, уменьшаются строительные объемы.Для очистки воды содержащей одновременнорастворенный сероводород, железо, марганец и соли жесткости [8] разработана технология, реализуемая на комбинированном сооружении – биореакторе-фильтре с плавающей загрузкой ФПЗ1 и вихревом реакторе (рис. 4).После биореактора-фильтра вода обрабатывалась 5 %ым раствором щелочи и подавалась в нижнюю часть вихревого реактора.Удельный расход щелочи при этом составлял 0,66 мг-эквNaОН на 1 мгэкв удаленной жесткости и существенно зависел от количества углекислоты в исходной воде.Потребная доза щелочи, полученная при пробном умягчении оказалась равной 2,9 мгэкв/л. По расчетам это свидетельствовало о том, что на реакцию с углекислотой затрачивалось 0,7 мгэкв/л щелочи.Требуемая глубина умягчения (7 мгэкв/л) достигалась при дозе щелочи 3,4 мгэкв/л (рис. 5). Величина рН при этом составила 7,54, мутность умягченной воды была ниже порога определения. Удельный расход щелочи составил 0,71 мгэкв на 1 мгэкв удаленной жесткости. Для определения периода работы ВР от загрузки песка в корпус реактора до его разгрузки, задавалась величина эквивалентного диаметра зерен отработанного песка (до 1,52 мм).Рисунок 5 - Результаты умягчения подземной воды на вихревом реакторе.Нельзя считать удовлетворительным с точки зрения экономики и экологии современное состояние с реализацией технологий очистки подземных вод на станциях с производительностью свыше 5,0 тыс.м3/сут от бора, брома, нитратов, кремния, стабильного стронция. Известные методы удаления из природных вод этих ингредиентов заключаются в соосаждении в виде труднорастворимых соединений, сорбции ионитами, селективными по отношению к извлекаемым соединениям и неорганическими сорбентами и мембранной технологии. Все они весьма дорогостоящие, трудоемкие и требуют высокой квалификации эксплуатационного персонала. Разработанная и запроектированная комплексная технология очистки воды от присутствия в ней одновременно железа, марганца, бора, брома и нитратов позволяет частично повысить экономическую эффективность таких технологий [8].Для глубокого извлечения значительного количества сероводорода (до 5-10 мг/л) наЕйском водопроводе было применено подкисление воды пероксидом водорода и озоном с одновременной дегазацией на первой стадии водообработки. Используя c аэрацией озон, пероксид водорода или двуокись марганца сероводородные соединения окисляли до свободной серы, тиосульфатов, сульфидов и сульфатов, а затем их коагулировали и задерживали на контактных фильтрах с плавающей загрузкой. Такая технология более безопасна и надежна по сравнению с применением хлорирования воды большими дозами на первой стадии ее обработки.ЗАКЛЮЧЕНИЕВода из природных источников не идеальна по своему составу. С одной стороны, она может содержать различные патогенные вещества, с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одной водоочистки становится недостаточно. Кроме того, при очистке вместе с вредными веществами из воды могут вымываться и полезные для организма вещества. Чтобы восполнить этот недостаток, проводят кондиционирование воды - в нее искусственно вводят недостающие соли для достижения необходимого солевого состава. Как правило, основными вводимыми солями являются фтор и йод. Еще одним условием пригодной к употреблению воды должна быть стабильность.Разработанные технологии, схемы и установки очистки и кондиционирования природных подземных и хозяйственно-питьевых вод различного физико-химического состава позволяют не только получать воду надлежащего качества и предотвращать образование хлорорганических, канцерогенных соединений, но и снизить расход реагентов и энергоемкость процессов очистки по сравнению с традиционными технологическими схемами, предотвратить вторичное загрязнения воды продуктами коррозии, проводить стабилизационную обработку воды. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГигиена, санология, экология: учеб.пособие / под ред. Л.В. Воробьевой. – 2011. – 255 с.Остроумов С.А. Кондиционирование воды в природных экосистемах: теория биомеханизмов самоочищения воды.В сборнике: Растения. Экология. Окружающая среда Доклады Московского общества испытателей природы. Ответственные редакторы А.П. Садчиков, С.А. Остроумов. Москва, 2016. С. 151-163.Славинская Г.В., Селеменев В.Ф. Органические вещества как фактор, осложняющий кондиционирование воды промышленного и питьевого назначения//Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. № 2. С. 297-302.Беляков И.И. О применении различных способов кондиционирования котловой воды //Энергосбережение и водоподготовка. 2010. № 3 (65). С. 2-3.Тимощук И.В., Краснова Т.А., Семенов А.Г., Сартина Н.А. Очистка и кондиционирование воды для производства напитков//Пиво и напитки. 2010. № 3. С. 22-24.Журба М.Г., Говорова Ж.М., Говоров О.Б., Квартенко А.Н. Кондиционирование подземных вод многокомпонентного физико-химического состава //Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2012. № 4 (52). С. 18-26.Селюков А.В. Кондиционирование холодных маломинерализованных подземных вод //Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20. № 4. С. 465-469. Краснов М.С. Кондиционирование воды в экстремальных условиях //Авиакосмическая и экологическая медицина. 2004. Т. 38. № 5. С. 12-19.