1 стр. из 1

Наиболее широко используемыми методами очистки подземных вод от железа и марганца являются окисление и фильтрование. В нашей стране очистка воды по схеме аэрация-фильтрование получила название упрощенной аэрации. По этой схеме работают в Западной Сибири практически все типовые станции обезжелезивания, однако технология упрощенной аэрации с последующим фильтрованием артезианской воды через зернистые песчаные загрузки не обеспечивает нормативных показателей качества питьевой воды даже при трехступенчатом фильтровании.

Причина этого явления коренится в том, что в подземных водах Тюменского Севера в концентрациях до 30 мг/куб. дм (по Si) присутствуют соединения кремниевой кислоты, которые оказывают весьма существенное влияние на процесс обезжелезивания воды. Содержание кремниевой кислоты в подземных водах достигает половины от общего анионного состава. Формы присутствия в воде соединений кремниевой кислоты варьируются от коллоидной до ионно-дисперсной в зависимости от ее температуры, рН и соотношения различных примесей.

Известно, что кремний взаимодействует только с трехвалентным (окисленным) железом. В присутствии соединений кремния в природной воде в процессе обезжелезивания происходит образование устойчивых железосиликатов, которые, обладая коллоидной растворимостью, не извлекаются из воды при фильтровании или отстаивании. При соотношении Fe3+ / Si032 << 1 обезжелезивания воды вообще не происходит.

Поскольку обезжелезивание и демангаанция питьевых вод решаются в рамках единой технологии, присутствие в подземных водах соединений кремния оказывает существенное влияние на процесс очистки воды от железа и марганца при фильтровании через зернистую загрузку. При обезжелезивании воды методом упрощенной аэрации вокруг зерен кварцевой фильтрующей загрузки формируется адсорбционная пленка, состоящая в основном из соединений железа. На ее поверхности адсорбируются не только ионное железо, но и другие примеси воды, в том числе и ионы SiO32. При больших концентрациях кремния в обрабатываемой воде происходит блокировка ими активной поверхности адсорбционной пленки, что замедляет процесс обезжелезивания. Кроме того, присутствие кремнезема может вызывать пептизацию адсорбционного слоя, который превращается в неустойчивый коллоид, легко смываемый с зерен фильтровой загрузки при промывке.

Активированный перманганатом калия, так называемый зеленый песок тоже быстро дезактивируется при обезжелезивании кремнеземсодержащих артезианских вод.

Исследования показали, что независимо от количества введенного при аэрации в очищаемую воду кислорода, процесс обезжелезивания в присутствии соединений кремния протекает крайне неэффективно. Замена аэрации озонированием не оказывает существенного влияния на процесс обезжелезивания подземных кремнеземсодержащих вод по причинам, рассмотренным выше. Установлено, что кремний в процессе обезжелезивания из воды практически не извлекается и его содержание в очищенной по технологии упрощенной аэрации воде порой достигает недопустимо высоких величин.

Следует заметить, что процессы обескремнивания воды, как правило, не рассматриваются применительно к питьевому водоснабжению, обсуждение предполагается в рамках использования воды для питания паровых котлов, в производстве целлюлозы, химико-фармацевтической промышленности и т. п. Поскольку кремний отнесен ко второму классу опасности (высокоопасные соединения) по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности, его содержание в питьевой воде регламентировано СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода", согласно которому оно не должно превышать 10 мг/куб. дм. Известно, что высокие концентрации соединений кремния в питьевой воде приводят к заболеванию мочекаменной болезнью и нефропатии.

Для оценки реальной токсикологической опасности такой воды специалистами института использован метод биотестирования с оценкой хемотоксической реакции инфузорий. Установлено, что индекс токсичности очищенной на типовой станции обезжелезивания воды изменяется в пределах 0,28-0,35 эквитокс. Вода с таким индексом токсичности характеризуется как "вялотоксичная" с вероятностью токсикозов у людей с ослабленным здоровьем при регулярном употреблении.

Подтвердилось, что для эффективной очистки подземных вод от соединений железа и марганца и получения токсикологически безопасной питьевой воды необходимо обеспечить удаление соединений кремния до концентрации, разрешенной СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода".

Растворенные в подземных водах северных регионов Тюменской области углекислый газ и сероводород являются причиной нестабильности и, как следствие, высокой коррозионной активности воды. Метод упрощенной аэрации и фильтрования через кварцевые зернистые загрузки не обеспечивает стабилизации обработанной воды, которая при прохождении по стальным трубам водоразводящей сети вызывает их коррозию и приводит к вторичному загрязнению воды соединениями железа.

Обобщая вышеизложенное, можно заключить, что главной причиной малоэффективной работы типовых станций обез-железивания является то, что метод упрощенной аэрации непригоден для подготовки воды с высоким содержанием соединений кремния, сероводорода и свободной угольной кислоты.

Кроме того, при реализации технологии упрощенной аэрации возникает серьезная экологическая проблема, поскольку малоэффективная очистка кремнеземсодержащих подземных вод от соединений железа и марганца сопровождается образованием значительных объемов трудноочищаемых промывных вод с фильтров станции обезжелезивания, которые не могут быть возвращены в оборотный технологический цикл.

Предусмотренное типовыми технологическими схемами отстаивание промывной воды в резервуарах-отстойниках не обес-печивает эффективного осаждения соединений железа даже в течение суток или, например, при введении коагулянтов. Из-за присутствия соединений кремния железо в промывной воде находится в форме высокоустойчивого коллоиднорастворенного железосиликата и по этой причине процесс осаждения крайне затруднен. Поэтому высокозагрязненные промывные воды, содержащие до 150 мг/куб. дм железа, сбрасываются на рельеф, нанося невосполнимый ущерб окружающей среде.

В настоящее время вопросы обезжелезивания, деманганации и обескремнивания подземной воды не могут быть успешно решены в рамках единой технологии при использовании традиционных методов водоподготовки.

Поверхностные воды Северного региона малопригодны для использования в качестве водоисточников из-за высокой цветности воды, обусловленной присутствием гуминовых и фульвокислот, а также антропогенной загрязненности многих поверхностных водоемов, расположенных в непосредственной близости от промзон. Эти воды характеризуются неприятным вкусом и запахом, высокой цветностью, достигающей 210-480, высокой минеральной и органической загрязненностью. Использование поверхностных вод в качестве источника водоснабжения связано, как правило, с неблагоприятными гидрогеохимическими условиями формирования подземных вод.

Для подготовки воды из поверхностных водоисточников используются реагентные технологические схемы, реализованные, к примеру, на установках типа "Струя", которые, однако, не обеспечивают очистку воды до требований СанПиН 2.1.4.1074-01, требуя при этом существенных экономических затрат на организацию отдельного реагентного хозяйства, подогрев исходной воды до температуры 18-20 ^оС для обеспечения эффективной коагуляции, строительство отдельной насосной станции второго подъема.

Кроме того, отдельных исследований требует реально существующая опасность токсического воздействия на организм человека различных химических примесей, содержащихся в технической форме реагентов, используемых на рассматриваемых ВОС. Это связано с невозможностью строгого дозирования реагентов в зависимости от уровня загрязненности исходной воды, поскольку повсеместно на станциях химводоподготовки отсутствуют системы автоматического входного контроля состава воды и управления технологическим процессом. В результате, возможны передозировки реагентов и, как следствие, увеличение индекса токсичности очищенной воды.

Очевидно, что выбор основного метода воздействия на загрязняющие компоненты исходной поверхностной воды имеет решающее значение.

ООО "ТюменНИИгипрогаз" разработана высокоэффективная технология очистки высокоцветных поверхностных вод и подземных вод с высоким содержанием соединений железа, марганца, кремниевой кислоты, нефтепродуктов, фосфатов в рамках единого технологического процесса, реализованного на станциях комплексной электрокоагуляционной подготовки воды производительностью от 5 до 5000 куб. м/сутки. Технологической схемой станции предусмотрена высокоэффективная отдувка из очищаемой воды растворенных газов: сероводорода, свободной углекислоты, метана, обусловливающих нестабильность и повышенную коррозионную активность воды.

Очищенная по данной технологии вода удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода" по всем контролируемым показателям и имеет нулевую токсичность по шкале эквитокс (по МР01-19/16-17). Это свидетельствует о том, что очищенная вода абсолютно нетоксична и обладает положительной биологической активностью, подобной талой или родниковой воде. Вода прозрачна, приятна на вкус, не имеет посторонних запахов и привкусов.

Технологическая схема станции включает блок предварительной обработки исходной воды, блок комплексной электрокоагуляционной обработки воды, блок осветления, фильтр с плавающей пенополистирольной загрузкой и системой дренажа, систему кондиционирования воды, бак чистой воды и установку УФ дезинфекции воды. Управление работой станции осуществляется автоматически. Система АСУТП выполнена на базе программируемого контроллера.

Техническое обслуживание станции включает в себя периодическое приготовление раствора поваренной соли, замену комплекта отработанных электродов, периодический контроль работы приборов и оборудования, периодическую чистку отдельных технологических блоков станции.

Институт выполняет технологические изыскания, изготавливает, поставляет, обеспечивает технологические работы по введению станции в эксплуатацию и обучение персонала, осуществляет гарантийный сервис и, по желанию заказчика, техническое сопровождение станций.

Широкое внедрение разработанных технологий и оборудования комплексной электрокоагуляционной подготовки воды позволит решить проблему обеспечения персонала и населения газовых провинций Тюменской области качественной питьевой водой в условиях дефицита водных ресурсов, предотвратить загрязнение природных объектов высокозгрязненными промывными водами и снизить техногенную нагрузку на окружающую природную среду.

Электрокоагуляционные осадки, образующиеся в процессе комплексной подготовки питьевой воды, обладают выраженными коагуляционными свойствами и могут быть использованы в качестве вторичных коагулянтов для интенсификации процесса очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод.

Сертификационные исследования, выполненные специализированной научно-производственной фирмой "Бифар" и Академией коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова, подтвердили экологическую безопасность осадков, образуемых при электрокоагуляционной обработке воды.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!