Сложившаясяна сегодняшний день в большинстве регионов страны экологическая ситуациятребует принципиально новых подходов к решению задач водоподготовки питьевойводы. Многие источники водозабора содержат различные органические примеси какприродного, так и, прежде всего, антропогенного происхождения в концентрациях,значительно превышающих пдк.
Чрезвычайновысока эпидеомиологическая опасность в связи с высоким бактериальнымзагрязнением окружающей среды, в том числе патогенными микроорганизмамисуществующих водоисточников.
Приэтом барьерная роль существующих водоочистных сооружений невелика, и в питьевойводе, потребляемой населением, содержатся практически те же химическиезагрязнения, что и в воде водоисточников. Вынужденное же применение всё болеевысоких доз хлорирования для обеззараживания воды неизбежно приводит на этомфоне к образованию чрезвычайно опасных мутагенных токсикантов, таких какхлорорганические соединения.
Водозаборпредприятий целлюлозно-бумажной промышленности, как правило, осуществляется изречных водоёмов или больших озёр, вода которых имеет все вышеперечисленныенедостатки. В то же время, питьевая вода для нужд комбината и прилегающих к ниммалых городов и посёлков в подавляющем числе случаев готовится на самихкомбинатах. При этом используются старые классические схемы: механическаяочистка — предхлорирование — коагуляция — осветление — постхлорирование. Притакой технологической схеме обработки воды всегда в большей или меньшей степениобразуются хлорорганические соединения, общее количество которых определяетсяпараметром АОХ (общие адсорбированные органические соединения). Во всём мире,кроме России и стран СНГ, эта величина строго нормируется, т.к. включает в себясильнейшие токсиканты хлорорганической природы.
Ликвидироватьопасность попадания в питьевую воду хлорорганических супертоксикантов возможно,заменив предхлорирование на обработку воды активными формами кислорода,например, озоном.
Врамках проекта «СЕВЕРНЫЙ КЛЮЧ», 000 «РОСЭТ»(г.Санкт-Петербург) разработана и передана в серийное производство (АО «Спецмашмонтаж»г.Северодвинск) модульная установка подготовки питьевой водыпроизводительностью 50 м/сутки, полностью исключающая возможность образованиятоксичных хлорорганических веществ.
Предлагаемаямодульная установка во-доподготовки питьевой воды отличается высокойуниверсальностью, как по технологическим параметрам очищаемой воды, так и поконструктивному исполнению. Базовая модель представляет собой полностьюкомплектную установку в контейнерном исполнении, выполненную в соответствии ссовременными требованиями эргономики и дизайна, ос-нащённую необходимымитехнологическими блоками, системами жизнеобеспечения, автономной силовойустановкой (возможно также энергообеспечение от внешних энергоси-стем),системами КИП и А.
Взависимости от характеристик водоза-бора, региональных требований к качествуочистки, климатических условий эксплуатации, эксплуатационных требований (вчастности, требования к автономности и уровню автоматизации), базовая модельустановки может комплектоваться заводом-изготовителем унифицированнымитехнологическими блоками применительно к конкретным условиям Заказчика попредставлению последним исходных данных компонентного состава исходной воды.Базовые технологические элементы (предварительная очистка от взвешенных веществна гидроциклонах и предфильтрах, двухступенчатое озонирование,электрокоагуляция, обессоливание и постфильтрация) варьируемы и обеспечиваютзаданное качество питьевой воды независимо от источника водозабора.
Установкапоставляется полностью комп-лектной и требует минимальных монтажных ипуско-наладочных работ при вводе в эксплуатацию. Безреагентная технологическаясхема сводит к минимуму эксплуатационные затраты, Поставка расходуемыхматериалов и сервисное обслуживание гаранируются предприятием-разработчиком(000 «РОСЭТ»).
/>КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА
1.ГИДРОЦИКЛОН 2. ФИЛЬТР ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ 3. БАК ПЕРВИЧНОГО ОЗОНИРОВАНИЯ 4.ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР 5. ФИЛЬТР С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАГРУЗКОЙ 6. ТРУБОПРОВОД ПОДАЧИ ОЗОНА7. БАК ВТОРИЧНОГО ОЗОНИРОВАНИЯ 8. БАК-НАКОПИТЕЛЬ 9. НАСОС РАЗДАЧИ 10 БЛОКОБЕССОЛИВАНИЯ 11. ТРАССА ПРОХОЖДЕНИЯ ВОДЫ 12. ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ 13.УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ 14. ГЕНЕРАТОР ОЗОНА 15. ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ 16.ОБОГРЕВАТЕЛЬ 17. ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА
Многофункциональнаятехнологическая схема водоочистки.
Послеочистки от различных крупных частиц, песка и т.д. размерностью до 10 мкм наоригинальной гидроциклонной установке (расчёт и оптимизация гидроциклонаприво-дится ниже), вода подаётся на фильтры пред-варительной очистки,обеспечивающие очистку от взвешенных частиц крупностью более 5 мкм (всеиспользуемые в установке комплектующие имеют подтверждённый междуна-родный иРоссийский сертификаты качества). Затем в необработанную воду добавляется небольшаядоза озона (первая ступень озонирования). Процесс предварительного озонированияиспользуется для разрушения двойных связей у органических ингредиентов, а такжедля окисления железа и марганца, если они присутствуют в форме ионов.Оставшее-ся количество озона также окисляет часть органическихвеществ, содержащихся в воде, значительно улучшаются при этом иорганолептические показатели (запах, цветность, мутность). Первая ступеньозонирования полностью исключает возможность образования хлорорганических соединений.Кроме того, она обеспечивает оптимальный режим и максимальную эффективностьпоследующей электрокоагуляции коллоидных органических веществ. За счётиспользования первой ступени озонирования необходимая доза коагулянта снижаетсяна 20 — 30 %. Поскольку предлагаемая установка рассчитана на работу сразличными водоисточниками, доза озона, используемого для предварительногоозонирования, может изменяться в пределах 1,5-4 мг/л. Точная дозаустанавливается в процессе пусконаладочных работ регулировкой расходаозоновоздушной смеси.
Следующейступенью обработки является напорная электрокоагуляция. Электрокоагуляторсостоит из электролизера и фильтра с плавающей загрузкой. Электролизер служитдля обработки воды частицами гидроксида алюминия, полученными в результатеэлектрохимического растворения алюминиевых электродов, с целью агломерациимельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием межмолекулярногопритяжения.
Врезультате коагулирования устраняется мутность и цветность воды, снижаетсяинтен-сивность привкусов и запахов и, главное, большое количество органическихвеществ, включая образовавшиеся в результате предозонирования промежуточныевещества — озониды.
Фильтрс плавающей загрузкой используется для задержания и удаления укрупнённых в результатепроцесса коагуляции примесей. Для промывки фильтров используется насос второйступени (см.схему). Опыт использования электрокоагуляционной очистки водыпоказывает, что практически для любого водоисточника, используемого для нуждхозяйственно-питьевого водоснабжения, удаётся по-лучить воду с ХПК не более 20мг/л. Электролизер вырабатывает количество коагулянта, достаточное дляобработки высокоцветных (цветность до 250 град) и высокомутных (мут-ность до1500 мг/л) вод.
СогласноСНИП доза коагулянта для обработки таких вод реагентными методами не превышает80 мг/л по безводному сернокислому алюминию, что эквивалентно 15 мг/л поэлектрохимически растворённому алюми-нию. Поэтому максимальная доза алюминия наодин куб.метр обрабатываемой воды принята в настоящей установке равной 15 г. Расход электроэнергии при этом не превышает 0,5 кВт/м3 Точная доза алюминия, используемая дляобработки воды конкретного водоисточника, устанавливается в процессепуско-наладочных работ. Изменение дозы осуществляется регулировкой тока,потребляемого электролизером.
Впоследующем процессе основного озонирования (вторая ступень озонирования)добавляется необходимая доза озона для доокисления различных органическихвеществ, содержа-щихся в воде, и её обеззараживания. Вторичное озонированиепозволяет осуществить более глубокое окисление оставшихся в воде загрязнений,обеспечивает полное обеззараживание воды и необходимые огранолептическиепоказатели. Использование второй ступени озонирования значительно повышаетэффективность постфильтрации, а также надёжность и долговечность фильтровтонкой доочистки со сменными картриджами, используемыми на этой ступени.
Исходяиз имеющегося опыта и требований нормативных документов максимальная доза озонавыбрана 15 г на один куб.метр обрабатываемой воды. Расход электроэнер-гии приэтом не превышает 0,4 кВт/м3 Доза озона, требуемая для обработки водыконкретного водоисточника, устанавливается в процессе пуско-наладочных работ.Изменение дозы (дискретное) осуществляется подклю-чением необходимого числаозонаторных модулей (до 6). В этом случае, если доза 15 мг/л оказываетсянедостаточной, она может быть увеличена при подключении резервного озонаторногомодуля до 17,5 мг/л.
Завторой ступенью озонирования, после накопительного резервуара, следует блокобессоливания (особенно необходим для обработки грунтовых и артезианских вод),обес-печивающий удаление из воды солей жесткости и остаточных ионов железа.
Следующейступенью очистки является адсорбция на высокоэффективных картриджных в т.ч.углеволоконных) фильтрах тонкой очистки для удаления окисленных органическихсое-динений, включая различные «предшественники». Периодиспользования указанных фильтров тонкой доочистки увеличивается в несколько разпри использовании озонирования, т.к. продукты окисления адсорбируются, а затемразлагаются биологически нетоксичными мик-роорганизмами, находящимися в угле.
Наконечном этапе перед подачей очищенной воды на водозаборное устройство вводитсяобработка воды ультрафиолетом для обеспечения дополнительной дезинфекции,необходимой при неравномерном водопотреблении и застаивании очищенной воды внакопительном резервуаре более 2 часов. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны220-280 нм губительно действует на бактерии, причём максимум бактерицидногодействия соответствует длине волны 260 нм. Практика использования бактерицидныхаппаратов на основе ультрафиолетовых ламп показывает, что мощность, излучаемаяисточником УФ в бактерицидной области спектра, должна составлять не менее 0,8Вт при расходе 1 м3/час обрабатываемой воды. Расчётная бактерицидная мощностьтрёх ламп ДБ-36, используемых в предлагаемом УФ-облучателе, составляет не менее9 Вт, что является достаточной величиной для обработки максимально возможныхпотоков воды в режиме пиковой нагрузки до 6 м3/час.
Приподаче очищенной воды в существующую систему водораспределения необходимообеспечить консервацию очищенной воды хлором для предотвращения вторичногозаражения воды патогенной микрофлорой. Доза хлора, необходимая для консервацииводы, не превышает 10% ПДК.
Вотличие от традиционного процесса хлорирования питьевой воды, данная схемапол-ностью исключает образование канцерогенных хлористых органическихсоединений.
Использованиеописанной выше схемы водоподготовки питьевой воды позволяет получить здоровую,свободную от токсикантов и канцерогенных веществ, с отличным вкусом и запахомводу, во много раз качественнее воды, получаемой традиционными методамиобработки хлором.
Предлагаемаяустановка водоподготовки питьевой воды не имеет аналогов по своимфункциональным и технологическим возможностям. Существующие на внутреннем рынкесистемы водоподготовки используют, как правило, сорбционные фильтры и различныеварианты хлорирования (в т.ч. с использованием гипохлорида). Стоимостьотечественных установок, использующих озонирование и/или ультрафиолет, доходит(на условиях арендного ис-пользования) до шести — семи миллионов рублей в суткипри сопоставимой производительности — 50 м3/сутки. На западном (в частно-сти,североамериканском) рынке предлагается несколько моделей модульных установокводоподготовки с использованием озона, ультрафиолета и сорбционных фильтров поцене от 120 до 280 тысяч $ USA за установку произ-водительностью 10 — 20м3/сутки.
Строительствостационарных станций водоподготовки традиционной схемы производительностью 50 — 100 м3/сутки по оценочной стоимости на август 1995 г. составляет 1 млрд. 400 млн.руб. (в т.ч. по общестрои-тельным работам — 850 млн.руб.).
Эксплуатационныерасходы при использовании предлагаемой модульной установки примерно на 40 %ниже, чем при использовании стационарных систем.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.d-c.spb.ru/