Высокоэффективная и надежная технология очистки и обеззараживания подземной воды

О.Д. ЛУКАШЕВИЧ, канд. хим. наук; Е.И. ПАТРУШЕВ

В целях усовершенствования технологической схемы очистки природных вод, используемых для обеспечения населения питьевой водой, хозбытовых и производственных потребностей, предложена технология на основе методов озонирования, кавитации, электрокоагуляции, фильтрования и сорбции. Установлено, что при использовании комплекса этих методов можно удалить из воды практически любые загрязнители, а гибкая блочно-модульная компоновка позволяет, в зависимости от качества исходной воды и требований потребителя, комплектовать те или иные узлы в различных комбинациях. Высокая эффективность очистки воды подтверждена внедрением технологии более чем на 10 предприятиях, где в течение длительного периода времени (до 9 лет) качество очищенной воды удовлетворяет всем действующим санитарно-гигиеническим нормативам.

Обеспечение населения высококачественной питьевой водой — первоочередная задача не только в Год питьевой воды, каковым был объявлен 2003 г. Это еще раз было подтверждено на выездном заседании президиума Госсовета при обсуждении национальной программы «Вода России — XX век». В питьевом водоснабжении все больше внимания обращается на переход от загрязненных поверхностных водоисточников к более чистым подземным.

В то же время подземные воды азиатской и севера европейской части России характеризуются высокими концентрациями железа, марганца, кремния, низкими температурами, часто — большим содержанием аммонийного азота, фосфора, повышенной величиной пермонганатной окисляемости, свидетельствующей о наличии органических веществ. В совокупности это создает трудности для очистки воды до нормативов СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Контроль качества». Повышение эффективности удаления железа и других загрязнителей путем реконструкции старых станций обезжелезивания, работающих не схеме «упрощенная аэрация — фильтрование — обеззараживание хлором», требует больших затрат на создание многоступенчатой схемы очистки (строительство дополнительных сооружений, приобретение реагентов, повышение квалификации персонала и т. п.].

Один из путей выхода из кризиса в водохозяйственной отрасли ЖКХ, особенно в малонаселенных пунктах, — более активный переход к раздельной подготовке и использованию технической и питьевой воды. Социологические опросы показывают, что население готово платить за высококачественную питьевую воду достаточно высокую цену. Учитывая сравнительно небольшие потребности питьевой воде, можно доводить до нормируемого уровня только часть добываемой воды, используя при этом новейшие технологии. Вода, предназначенная для не питьевого (хозяйственно-бытового и промышленного) использования, может проходить иную обработку перед применением.

Такой подход реализован при создании технологии очистки воды на основе озонирования, кавитации, электрокоагуляции, фильтрования и сорбции. Комплекс этих методов позволяет удалить загрязнители.

На рисунке схематично изображена технологическая цепь очистки воды. Ниже дана характеристика ее важнейших блоков с точки зрения преимуществ перед известными аналогами.

Блок озонирования Большинство озонаторных устройств, изготовляемых и применяемых для озонирования воды, характеризуется большой энергоемкостью, малой надежностью, небольшим временем контакта газа и воды и недостаточно интенсивным диспергированием озона. В результате средства, потраченные на перевооружение станции водоподготовки, зачастую не окупаются, так как качество воды, повышается незначительно.

Именно в недостаточном насыщении воды кислородом (озоном) следует искать причину неудовлетворительного обезжелезивания некоторых типов природных вод, осуществляемого с помощью наиболее распространенной в настоящее время технологии, включающей аэрацию и последующее фильтрование. Устранение этого недостатка позволит на следующих после аэрации стадиях обработки воды достичь высокой степени ее очистки.

Интенсификация окислительных процессов, протекающих при обработке воды озоном, достигается за счет увеличения времени контакта примесей воды с озоном (до 10-20 мин.), улучшения перемешивания, раздробления озоновоздушной-водной смеси на возможно мелкие частицы.

Интересные результаты получены при совмещении процесса озонирования воды с кавитацией. Для создания ультразвука и использования возникающего при этом кавитационного эффекта в целях очистки и обеззараживания воды было применено устройство — гидравлический кавитатор, не требующий энергозатрат для создания вибраций. Кавитатор состоит из двух параллельных металлических дисков с выступами, расположенными в виде концентрических окружностей. Малый зазор между перфорированными дисками, специфический угол наклона выступающих граней создают особые условия для движения водогазовой смеси от центра к периферии между стационарными направляющими, что обеспечивает высокую степень диспергирования и взаимодействия воды и газа.

Быстрое сужение канала с движущейся жидкостью вызывает резкое повышение давления, которое распределяет упругие волны сжатия по направлению против течения жидкости. Эта волна несет с собой энергию, полученную за счет кинетической энергии жидкости. Подход волны к препятствию вызывает гидравлический удар. Кавитация осуществляется в диапазоне высоких частот (200-20000 Гц), что способствует активизации окислительных процессов.