В табл.5.9.1 приведены результаты пробного коагулирования по данным Мосводоканала.
Таблица 5.9.1 Результаты коагулирования /Мосводоканал/
Примесь | Диаметр частиц, см | Ориент. время осажд. в столбе высотой 1 м |
Гравий | 1с | |
Песок | 0,1 | 10с |
Мелкий песок | 0,01 | 2мин |
Глина | 0,001 | 2 ч |
Бактерии | 0,0001 | 8 сут |
Коллоидные частицы | 0,0001 – 0,000001 | 2 года – 20 лет |
Задача любой обработки поверхностной воды состоит в ее осветлении и обеззараживании путем извлечения взвешенных веществ и патогенных микроорганизмов. Технологии производства питьевой воды традиционно включают:
- предварительную механическую обработку с целью извлечения наиболее крупных загрязнений, песка и водорослей;
- предварительное окисление хлорированием и (или) введением перманганата калия для осаждения солей железа и марганца;
- отстаивание с предварительным введением коагулянтов и флокулянтов для извлечения коллоидных загрязнений и целого ряда органических веществ, определяющих, в частности, цветность и перманганатную окисляемость воды;
|
|
- фильтрование через песок для снятия остаточной мутности;
- постхлорирование для обеззараживания и корректировку рН для стабилизации.
Прогресс аналитических методик с использованием сложных и совершенных технологий позволил:
- выявлять присутствие в воде ТГМ и их предшественников, галоалифатических кислот и многих других специфических, в т.ч. вторичных, загрязнений, которые рассматриваются как весьма опасные для человека;
- определять и обосновывать негативную роль АОУ в решении задачи сохранения качества питьевой воды в сетях. Порог биологической стабильности питьевой воды - концентрация АОУ порядка 0,25-0,35 мг/л.
Выявлена опасная роль таких патогенных микроорганизмов, как легионелла, цисты жиридиа и криптоспоридии.
К более эффективным средствам обработки относят: окислительные методы, адсорбционные технологии и биотехнологии. В результате в традиционные технологии внесены следующие изменения:
- предварительное озонирование с необходимыми дозами и временем контакта;
- введение ПАУ на стадии отстаивания, эффект повышается при использовании взвешенного слоя;
- введение перед фильтрованием веществ, способствующих адсорбции минеральных микрозагрязнений;
- создание условий (время контакта и скорость фильтрования) для биологического извлечения аммония за счет растворенного в воде воздуха;
- промежуточное или постозонирование для окисления особо стойких органических загрязнений и обеззараживания;
- обработка воды с применением ГАУ в скорых фильтрах с эффективной системой дренажа и водовоздушной промывкой с целью извлечения загрязнений путем их адсорбции и биоокисления.
|
|
Опыт применения ГАУ:
опасность вымывания мелких частиц ГАУ, неизбежно образующихся при трении гранул вследствие его повышенной хрупкости в результате неоптимизированных промывок с интенсивным перемешиванием загрузки. Как следствие возникает опасность возрастания активности микроорганизмов, которые легко фиксируясь на мелких частицах ГАУ, попадают в РЧВ и распределительную сеть;
- возможность вымывания фиксирующейся на гранулах ГАУ активной биомассы при несоблюдении заданных режимов работы фильтров;
- опасность образования нитритов при длительной остановке заполненных водой фильтров;
- неизбежный, а иногда и весьма быстрый, если неудовлетворительна эффективность предварительной обработки воды, проскок загрязнений в фильтрат и, следовательно, необходимость преждевременной замены ГАУ для регенерации.
[ ВиСТ, 1999, №9-10 Пилотная установка на Рублевской станции]
Повышение эпидемической безопасности воды также повышает интерес к мембранным технологиям.
Патогенные микроорганизмы могут быть извлечены из воды в процессе обычной физико-химической обработки: коагуляцией-флокуляцией, контактным осветлением, фильтрованием с предварительным отстаиванием или флотацией и т.п. С другой стороны их инактивация может быть достигнута окислением в процессе обработки воды хлором, двуокисью хлора, гипохлоритом натрия и хлораминами, УФ излучением и озоном. Эффективность извлечения патогенных микроорганизмов зависит от их происхождения, а некоторые из них достаточно хорошо извлекаются, главным образом, в процессе осветления воды различными способами (табл.5.9.2, един?)
Таблица 5.9.2
Технология обработки | Эффективность извлечения | |
криптоспоридии | микроводоросли | |
Микропроцеживание | - | 0,2-0,5 |
Прямое фильтрование | 2-3 | 1-1,7 |
Отстаивание-фильтрование | 1,5-3,5 | 1,3-3 |
Отстаивание-фильтрование-озон-ГАУ | 4-6,5 | 3-4 |
Микрофильтрация | > 3 | > 3 |
Ультрафильтрация | > 6 | > 6 |
Существуют микроорганизмы, которые особенно чувствительны к окислительным способам обработки воды (например, бактерии и вирусы). В табл.5.9.3 приведены значения известного параметра эффективного обеззараживания СТ (С – остаточная концетрация окислителя, Т – время контакта) для вирусов и цист джиардиа при t воды 100 С и рН=6-9
Таблица 5.9.3 Данные USEPA
Обеззараживающий реагент | Значение СТ для инактивации | |||
вирусов | Цист Giardia | |||
2 log (99%) | 3 log (99%) | 2 log (99%) | 3 log (99%) | |
Хлор | ||||
Хлорамин | ||||
Двуокись хлора | 4,2 | 12,8 | ||
Озон | 0,5 | 0,8 | 0,95 | 1,43 |
В качестве основного параметра оценки технологии обработки воды сегодня применяют мутность и число частиц. Однако, во Франции после проведения длительных испытаний пришли к выводу, что нет корреляции между значениями этих параметров и эффективностью обеззараживания, особенно, в отношении криптоспоридий.
Причиной эпидемий в США в 1971-1995 явились: 8,7 % - вирусы; 14,7 % - бактерии; 21,6 % - простейшие одноклеточные.
Сегодня отмечена эволюция патогенных микроорганизмов (шигелла, эсчеричиа коли, и др., их инфицирующие дозы лишь 10-100 цист), идентифицированных в качестве ответственных за эпидемии водного происхождения. Поэтому актуальна задача внесения соответствующих изменений в практику питьевой водоподготовки как с целью повышения эффективности процессов осветления и окисления, так и для гарантированного обеспечения глубокого обеззараживания. Отсюда интерес к мембранным технологиям.