Улучшение качества питьевой воды (дезодорация)

Качество воды в источниках водоснабжения в последние годы систематически ухудшается. Это связано, в основном, с антропогенным загрязнением воды: сбросы промпредприятий, сельскохозяйственных комплексов и т.п. /Москва, ВиСТ, 2001, №12,/.

Источники поступления запаховых веществ- естественные и антропогенные.

К естественным причинам появления запахов относятся процессы жизнедеятельности и отмирания разнообразных водных организмов: метаболиты, бактерио-, фито-, и зоопланктона, водной растительности. В этом случае запахи имеют сезонную динамику. Запахи: землистый, гнилостный, плесневый, навозный, рыбный.

Антропогенные – запахи химического и сточного характера.

В источниках появляются загрязнения, которые можно классифицировать следующим образом:

- соли тяжелых металлов: мышьяк, медь, таллий, кадмий, цинк, свинец, ртуть, бериллий и т.д.;

- синтетические органические вещества: хлороформ, бензаперен, четыреххлористый углерод и др.;

- пестициды: гербициды (борьба с сорняками), инсектициды (уничтожение насекомых), фунгициды (борьба с болезнями растений);

- СПАВ;

- Нефтепродукты и фенолы.

Одновременно с ухудшением качества воды источников растут требования к питьевой воде. Это усложняет проблему получения качественной питьевой воды. Традиционные методы очистки не могут обеспечить качество воды, регламентируемое ГCанПиН 2.2.4-171-10.

В СанПиН 2.1.4.1116-02, Россия, введены понятия первой и высшей категории качества питьевых вод. Первая категория – вода питьевого качества (независимо от источника), безопасная для здоровья, полностью соответствующая критериям благоприятности органолептических свойств, безопасности в эпидемическом и радиационном отношении, безвредности химического состава и стабильно сохраняющая свои высокие питьевые качества. Высшая категория – вода, безопасная для здоровья и оптимальная по качеству (как правило, из подземных источников).

Минеральные вещества оказывают многообразное воздействие на жизнедеятельность организма, Они входят в состав ферментов и гормонов, участвуют во всех видах обмена веществ, активизируют действие витаминов, входят в качестве пластического материала в твердые ткани (кости, хрящи, зубы), участвуют в процессах кроветворения и свертывания крови, обеспечивают нормальное функционирование мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Недостаток микроэлементов в составе некоторых витаминов и гормонов вызывает серьезные нарушения деятельности нервной и эндокринной систем. Минеральные соли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления в клетках и межклеточных жидкостях и кислотно-щелочного равновесия организма.

Макроэлемены: натрий, калий, кальций, магний, сера, фосфор, хлор.

Микроэлементы: железо, кобальт, медь, йод, фтор, цинк, марганец, бром, алюминий, кремний, хром, никель, литий.

Известны методы очистки, позволяющие на очистных станциях получить питьевую воду требуемого качества. Это, как правило, окислительно-сорбционные методы. В традиционную схему осветления и обесцвечивания следует вводить контактную камеру, озонирование, сорбционные фильтры. Ниже приведено несколько примеров.

Реконструкция станции очистки воды г. Нижнекамска /ВиСТ,2003,№3/дана на рис. 5.51. Вода малоцветная, окисляемость 4-6 мг/л, содержит органические вещества и продукты нефтехимии. Стандартная схема дополнена рециркуляторами, ТМ, озонированием, сорбцией.

На рис. 5.52 приведена схема реконструкции Рублевской очистной станции /ВиСТ,2003,№5/. В воде источников отмечено значительное биологическое загрязнение: колифаги, клостридии, фитопланктон, нефтепродукты, навозные стоки, запахи – землистый, рыбный, навозный.

Рис.5.50 Схема очистки воды г. Нижнекамска: 1 – УФ; 2 – периодически ПАУ; 3 – вихревой смеситель; 4 – камера хлопьеобразования с рециркуляторами и ТМ; 5 – горизонтальный отстойник с ТМ; 6 – ввод озона; 7 – скорый песчаный фильтр; 8 – сорбционный фильтр с ГАУ; 9 – хлор; 10 – рчв.

Рис.5.52 Схема очистки Рублевской станции: 1 – коагулянт; 2 – вихревой смеситель; 3 – флокулянт; 4 – вихревая камера хлопьеобразования; 5 – горизонтальный отстойник с ТМ; 6 – озон; 7 – контактная камера; 8 – контактный осветлитель с водовоздушной промывкой; 9 – сорбционный фильтр с ГАУ; 10 – хлор + аммиак; 11 – рчв.

Опытно-промышленные установки НИИ КВОВ, Дегремон, НИИ ВОДГЕО, Мосводоканалниипроект работали в течение нескольких лет. На основании исследований принята схема рис. 5.52. Пуск 4 блока осуществлен в 2002 г.

На НС-1 периодически возможен ввод перманганата. Вертикальный перегородчатый смеситель, автоматизированный ввод коагулянта, флокулянта и ПАУ. Вихревая КХ со скоростью от 1 м/с до 5 мм/с, время – 15 мин. ГО с ТМ и перфорированными трубами для удаления осадка.

Время контакта с озоном 15 мин. Контактные бассейны оборудованы пеносборными лотками. Оборудование фирмы «Трелигаз».

Скорые песчаные фильтры с восходящим потоком: площадь 160 м2 каждый, дренаж колпачки в плитах, промывка в/в раздельная, высота песка 1,6м, скорость 4,5 м/ч. Фильтры с ГАУ сблокированы с песчаными, площадь 92 м2, уголь «Гидросорб-МВК» г.Дзержинск Нижегородская обл., высота 2,2м, скорость 7,8 м/ч, контакт 15 мин., колпачки на трубах, промывка водой.

Обеззараживание: ввод аммиачной воды и затем хлора.

В зависимости от качества сырой воды работа по схеме предварительное хлорирование, ПАУ или перманганат, без сорбции и озонирования либо по полной схеме.

Ограничение использования предварительного хлорирования. Связано с требованием исключить попадание даже следов хлора в контактные бассейны во избежание коррозии оборудования.

Опыт эксплуатации с августа по декабрь 2002г. М =2-9, Ц=15-35, окисл. 4-6, фитопланктон в августе и сентябре, запах землистый 2-3. Полная схема.

Д озона 3,6-1,5. Д коагулянта 8-9 по окиси.

Опыт г. Москвы /ВиСТ,2000,№7/ ГАУ: вывод сорбционного фильтра на промывку по росту бактериальной пленки и потерям напора. Ежегодные потери угля до 10%. Регенерация 1 раз в 2 года. Дренаж безгравийный, применяется гидротранспорт с помощью эжектора. При первичной загрузке ГАУ следует выдержать в воде не менее 3 сут. Во время промывки необходимо обеспечивать постепенное расширение слоя, корректировать интенсивность промывки при изменении температуры. Первоначальное расширение больше на 6-8%. Сброс первого фильтрата следует проводить в течение 10 мин.

Наблюдалось снижение эффективности удаления органики: Э по окисляемости и ООУ после пуска 80 и 60% соответственно, через 6 мес. 50 и 30%. Предполагаемые причины – снижение температуры воды и исчерпание сорбционной емкости ГАУ. Мутность, остаточный алюминий, микробиологические показатели такие же, как и на традиционной схеме.

После контактной камеры обнаружен постпродукт - формальдегид 30-20 мг/л, после ГАУ не было. Других постпродуктов не обнаружено.

При предварительной аммонизации и последующем хлорировании хлороформ ниже ПДК. Концентрация его снизилась в 2 раза по сравнению с традиционной схемой.

Эпизодическое появление запахов – на традиционной схеме вводили ПАУ, однако, запах полностью не устранялся. После ГАУ запах отсутствовал.

В г. Ярославле НИИКВОВ проведены экспресс-исследования по эффективности озонирования и сорбции. / ВСТ,2003,№4 /.

Р.Волга и Которосль. Нефтепродукты 0,3-0,4, фенолы до 1 ПДК, формальдегид 0,045-0,07, аммонийный азот и др., тяжелые металлы, окисл.=8-13.

Традиционные методы реагентной обработки снижают органику и окисляемость не более, чем на 50%.

1. Озонирование: снижение цветности в 2 раза, окисляемости на 20-30%.

2. После озонирования в результате деструкции органических соединений образуются вещества с более низкой молекулярной массой, которые легче подвергаются биоразложению и поэтому могут стимулировать повторный рост микроорганизмов. При первичном озонировании могут наблюдаться интенсивные биообрастания, особенно в загрузке СФ. Необходим хлор после озонироавния.

3. Однако, при этом улучшается процесс коагуляции, глубже удаляется органика, снижается доза коагулянта.

4. Удаление фенола: первичная Д озона=1-2, вторичная-2-3 мг/л.

5. Нефтепродукты: совместно коагуляция и озонирование – 70-90%

6. Постпродукт озонирования – формальдегид выше ПДК. При первичном озонировании снижается формальдегид.

7. ГАУ: цветность на 50-60%, окисляемость на 30-40%, снижаются фенолы, нефтепродукты, и др. органические вещества естественного и синтетического происхождения.

8. В ГАУ наблюдаются биологические процессы.

9. Механическое перемешивание: эффективность осветления повысилась на 70% (в смесителе быстрое перемешивание лопастной мешалкой, в КХ медленное объемной мешалкой). Снизилась мутность и остаточный алюминий, расход коагулянта на 20-30%. Использование мешалок изменяется в зависимости от качества сырой воды.

8 механических КХ работают год.

Новая станция на 100 000 м3/сут.: КК первичного и вторичного озонирования, мех. см. и КХ, тонкослойные отстойники, двухслойные и угольные фильтры. Коагулирование, флокулирование, корректировка рН, хлорирование. Промывная вода сбрасывается в усреднитель и возвращается в голову сооружений. Осадок на уплотнитель и с флокулянтом на фильтр-прессы.

Г.Череповец, 2004. На станции осветлители с рециркуляторами (хороший отзыв) и скорые фильтры. Ввод ПАУ в осветлители – повышается эффект осветления, удаляется органика. Первичный хлор вводят после осветлителей.

Перешли на УФ НПО «ЛИТ». УФ после осветлителей-рециркуляторов - отказались от первичного хлорирования. Снизилась хлорорганика.

На станции с контактными осветлителями уменьшили дозу первичного хлорирования, ввели УФ после КО.

Применение ПАУ в г.Уфа, производительность станции 200 тыс.м3/сут. ПАУ вводят перед коагуляцией, а также перед фильтрами с дозами 10-20 мг/л. Удаляется 50-85% пестицидов, нефтепродуктов и др. токсичных полиароматических и хлорорганических соединений.

Ниже даны схемы очистки, принятые в настоящее время для получения питьевой воды. На рис. 5.53 приведены процессы и методы подготовки воды в Европе. Схема очистки воды на одной из станций г.Париж дана на рис. 5.54.

Современная схема подготовки высококачественной питьевой воды показана на рис. 5.55.

Все эти схемы требуют значительных капиталовложений и повышения платы за воду.

На графике 5.56 видно, как стремительно вырастают капиталовложения в зависимости от размера удаляемых веществ.

Наиболее современными методами подготовки воды сегодня считают мембранные технологии.

Рис.5.53 Одна из европейских схем водоподготовки

Рис. 5.56 Зависимость капиталовложений от размера удаляемых частиц. /ВиСТ, 2006,№3ч.1/