2020-01-14
107
■ Аэрация, напорная и безнапорная.
Аэрация - процесс, целью которого является окисление железа и марганца, а также компенсация дефицита кислорода в исходной воде и освобождение воды от нежелательных или избыточных газов - углекислого газа и сероводорода.
Методы аэрации можно классифицировать по способу контакта жидкой и газовой фаз: стекание воды по поверхности, разбрызгивание воды в воздухе и ввод воздуха в жидкость. Различают аэраторы со свободной поверхностью и напорные.
■ Дегазация, атмосферная и вакуумная.
Основное назначение - удаление кислорода, сероводорода, углекислого газа. В результате повышается уровень рН, снижается агрессивность воды. Для частичного удаления углекислого газа процедура осуществляется с помощью разбрызгивания, барботажа, механического диспергирования. Все системы отдувки являются противоточными. Для более глубокого удаления газов применяются вакуумные дегазаторы.
■ Микрофильтрация.
Применяется для удаления из поверхностной воды водорослей, планктона на барабанных и дисковых микрофильтрах, оборудованных фильтрующими элементами из тонкой металлической или пластмассовой сетки с размером отверстий 20^60 мкм (микрофильтры) и 0.3^0.5 мм (барабанные сетки).
|
|
|
■ Химическое окисление: хлор, гипохлорит, озон, перманганат калия.
Возможные области применения основных окислителей: окисление железа и марганца, аммонийного азота, снижение цветности органических соединений. Ограничения в применении окислителей:
- при применении хлора - образование хлорорганических соединений и появление привкусов;
- при применении озона возможно образование броматов;
- при применении перманганата калия возможно появление окрашивания воды и осадка.
§ коагуляция - флокуляция, во флокуляторах с принудительным перемешиванием, сульфатом или оксихлоридами алюминия.
Коагулирование воды - процесс обесцвечивания и осветления природной воды с применением реагентов - коагулянтов, которые при взаимодействии с гидрозолями и растворимыми примесями образуют осадок. Используется для подготовки воды к операциям отстаивания, флотации и фильтрации. Процесс коагулирования проводится в две ступени: смешение реагента с водой и флокуляция. Обычное время флокуляции составляет 12 - 15 минут, однако при температуре воды 1°Соно составит до 18 - 22 минут.
В процессе флокуляции примеси образуют флокулы - хлопьевидный осадок, который из-за значительного размера удаляется из воды отстаиванием, флотацией или фильтрованием.
§ Отстаивание, традиционное, тонкослойное и скорое, осветление в слое взвешенного осадка. Распространенный процесс разделения твердой и жидкой фаз. Выбор метода и параметры зависят от гидравлической крупности частиц, выделяемых из воды.
|
|
|
Применяется в случаях значительного содержания взвешенных веществ, превышающего экономически обоснованную грязеёмкость механических фильтров.
§ Флотация.
Флотация представляет собой процесс разделения фаз: жидкость - твердое вещество, применяемый в отношении частиц, плотность которых меньше плотности жидкости.
Флотация происходит в присутствии реагентов под действием микропузырьков воздуха, который растворяется в воде под давлением. Удельные нагрузки воды во флотаторах значительно превышают соответствующие нагрузки в отстойниках и осветлителях.
§ Фильтрация на кварцевом песке или других инертных материалах, одноступенчатая и двухступенчатая.
Фильтрация на кварцевом песке или других инертных материалах может осуществляться в напорном и безнапорном режимах, и представляет из себя процесс разделения жидкости и взвешенных веществ при прохождении через пористую среду, теоретически задерживающую все частицы взвешенных веществ и пропускающую жидкую фазу фильтрации.
Основным технологическим параметром процесса фильтрации является грязеёмкость фильтра между циклами регенерации.
В технологической линии двойной фильтрации применяются две последовательные ступени. На первой ступени используется песок с повышенным эффективным размером частиц, и в нем происходит грубая фильтрация. На второй ступени фильтрация с однослойной тонкой (песок) или двуслойной загрузкой.
§ Фильтрация на ультрафильтрационных мембранах, вакуумная и напорная. Мембранная ультрафильтрация пропускает воду и растворенные в ней соли, задерживает взвешенные вещества, коллоиды, крупные растворенные формы (макромолекулы) и специфические загрязнения, такие как бактерии, вирусы. Размер пор ультрафильтрационных мембран составляет 0,01 - 0,05 мкм.
Напорная ультрафильтрационная мембрана имеет более высокие скорости фильтрации в сравнении с вакуумной. В отличие от фильтрации на кварцевом песке или других инертных материалах, ультрафильтрационные мембраны не имеют ограничений по грязеёмкости. Обеззараживающий фактор ультрафильтрационных мембран на порядок выше, чем у ультрафиолетового облучения.
§ Доочистка активированным углем.
Рационально использовать на завершающей стадии очистки воды для удаления запахов, привкусов и хлорорганических соединений при обеспечении нормативного качества воды по показателям железа, марганец, цветность, окисляемость на предшествующих стадиях очистки. Срок службы активированного угля имеет существенные ограничения при применении предварительного хлорирования. Предварительное озонирования воды с минимальными дозами (1…1,5 г/м3) способствует более эффективному и качественному удалению запахов, привкусов и хлорорганических соединений из воды, а также продлению срока службы угольной загрузки.
■ Обеззараживание.
Необходимость и режимы обеззараживания воды при подаче в водопроводную сеть устанавливается органами Роспотребнадзора. Применение жидкого хлора связано с высокими требованиями к безопасности его хранения и транспортировки. В этой связи предпочтение часто отдают альтернативной технологии обеззараживания, в т.ч. комбинированных схем (ультрафиолет - гипохлорит натрия, озонирование (различные комбинации) – гипохлорит натрия и т.п.).
В водопроводных сетях значительной протяженности и с целью снижения образования хлорорганических соединений интерес представляет применение технологии хлораммонизации.
■ Корректировка активной реакции pH воды, подаваемой в сеть.
Процедура корректировки водородного показателя рН воды, подаваемой в сеть, заключается в корректировке кальций - углеродного равновесия, для защиты сооружений и сети от коррозии или от образования солевых отложений, а также для защиты здоровья потребителей. Основным реагентом корректировки рН воды является известь.
|
|
|
Комплексные технологические решения по выбору перспективных технологий находятся в зависимости от анализа качества исходной воды и должны включать оптимальный набор для каждого конкретного объекта. В качестве примера можно использовать данные таблицы 16, 17.
Таблица 16. Комплексные технологические решения по выбору технологий.
| Показатели качества воды | Варианты применения технологий |
| «Железо общее», мг/ дм3, менее 3,0 | Вариант 1: Аэрация, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание. Вариант 2: Химическое окисление, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание. Вариант 3: Химическое окисление, фильтрация на мембране, частичное обеззараживание. |
| «Железо общее», мг/ дм3 3,0 - 10,0 | Вариант 1: Химическое окисление, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание. Вариант 2: Химическое окисление, отстаивание, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание. Вариант 3: Химическое окисление, фильтрация на мембране, частичное обеззараживание. |
| «Цветность», градусы, менее 70 | Вариант 1: Коагуляция, флокуляция, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание Вариант 2: Коагуляция, флокуляция, фильтрация на мембране, частичное обеззараживание. |
| «Цветность», градусы, менее 70-120 | Вариант 1: Коагуляция, флокуляция, отстаивание, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание |
| «Цветность», градусы, более 120 | Вариант 1 с учетом специальных технологических исследований и анализом работы существующих сооружений на высокоцветных водах: Коагуляция, флокуляция, отстаивание, фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание Вариант 2: Подщелачивание, химическое окисление, коагуляция, флокуляция, скорое отстаивание (в т.ч. с микропеском), фильтрация на кварцевом песке, обеззараживание. |
Таблица 17. Варианты апробированных решений для очистки подземных вод.
|
|
|
| Технологическая схема обработки воды | Условия применения по качественным показателям | |
| Озонирование- фильтрование через кварцевую загрузку -адсорбция на ГАУ -NaClO | мутность | 1,7-5 (0,2-0,6) мг/ дм3 |
| цветность | 10-30 (< 5) град. | |
| перманганатная | ||
| окисляемость | 1,4- 14(0,6-1,8) мг02 / дм3 | |
| фенолы | 1-8 (<1)мкг/ дм3 | |
| нефтепродукты | до 4,9 (<0,1) мг/ дм3, | |
| железо | 0,2-12(0,1-0,2) мг/ дм3, | |
| марганец | до 1,4 (0,05-0,1) мг/ дм3 | |
| РН | 6,3-7,8, | |
| жесткость | 2,8 ммоль/ дм3 | |
| щелочность | 2-2,8 ммоль/ дм3 | |
| Аэрация - дегазация - коагулирование - фильтрование озонирование - адсорбция на ГАУ - (NaCIO). | мутность | 0,4-1,5 (0,2) мг/ дм3 |
| цветность | 3-20 (< 5) град. | |
| перманганатная | ||
| окисляемость | 2,5 (1,8) мг02 / дм3 | |
| фенолы | 1-3 (<1) мкг/ дм3 | |
| нефтепродукты | до 4,9 (< 0,1) мг/ дм3, | |
| железо | до 21 (0,05 мг/ дм3, | |
| марганец | до 4 (0,05) мг/ дм3 | |
| рН | 6-8 | |
| жесткость | 4-8 ммоль/ дм3 | |
| щелочность | 1,5-2,5 ммоль/ дм3 | |
| Аэрация - дегазация - обезжелезивание-адсорбция на ГАУ - ионный обмен наионите - цеолите (напр. клиноптилолите в Na-форме) – обеззараживание (NaCIO). | температура | 1-5°С |
| запах (сероводородный) | 3-5 (отс.) балл | |
| перманганатная | ||
| окисляемость | до 8 (5) мг02 / дм3 | |
| фенолы | 15 (<1) мкг/ дм3 | |
| цветность | 50-100 (8) град. | |
| азот аммонийный | 15 (отс.) мг/ дм3 | |
| метан | до 40 (0,4) мг/ дм3 | |
| углекислота | до 160 мг/ дм3 | |
| нефтепродукты | до 1 (< 0,1) мг/ дм3, | |
| железо общее | до 12 (0,3) мг/ дм3, | |
| марганец | до 0,5 (0,1) мг/ дм3 | |
| рН | 6-8 | |
| ПАВ | 0,5 (0,3) мг/ дм3 | |
| щелочность | 6,5 ммоль/ дм3 | |
| Аэрация - дегазация – озонирование – фильтрование (осветление, обезжелезивание, деманганация) - адсорбция на ГАУ - УФ- обеззараживание. Варианты: 1. Аэрация – первичное озонирование – обезжелезивание –вторичное озонирование - адсорбция на ГАУ - УФ- обеззараживание. 2. Аэрация – первичное озонирование обезжелезивание - вторичное озонирование с УФ воздействием - введением Н2О2 - адсорбция на ГАУ - УФ- обеззараживание | температура | 3-5 °С |
| запах (сероводородный) | 3-5 (отс.) балл | |
| перманганатная | ||
| окисляемость | до 25 (5) мг02/ дм3 | |
| фенолы | 25 (<1) мкг/ дм3 | |
| цветность | 70 (5-10) град. | |
| азот аммонийный | 6,6 (до 0,3) мг/ дм3 | |
| метан | до 50 (0,5) мг/ дм3 | |
| углекислота | до 200 мг/ дм3 | |
| нефтепродукты | до 2 (< 0,05) мг/ дм3, | |
| железо общее | до 20 (0,05) мг/ дм3, | |
| марганец | до 4 (0,05) мг/ дм3 | |
| рН | 6 | |
| ПАВ | 2 (0,3) мг/ дм3 | |
| Аэрация - дегазация - первичное реагентное фильтрование через загрузку из цеолита, обработанного КМп04 (обезжелезивание) -озонирование - отстаивание -адсорбция на цеолите -вторичное реагентное фильтрование через загрузку из цеолита, обработанного КМп04 (деманганация) - адсорбция на цеолите -обеззараживание хлором | температура | 1-3 °с |
| бактериальное | ||
| загрязнение | до 10 ПДК (отс.) | |
| перманганатная | ||
| окисляемость | до 25 (5) мгО2 /дм3 | |
| цветность | 50-110(10) град. | |
| марганец | до 2,5 (0,05) мг/ дм3 | |
| метан | до 50 (0,5) мг/ дм3 | |
| нефтепродукты | до 4,9 (< 0,05) мг/ дм3, | |
Дополнительная информация представлена в соответствующей литературе, например – [11, 12, 13,14,16,17,21]
