Сложившаяся
на сегодняшний день в большинстве регионов
страны экологическая ситуация требует
принципиально новых подходов к решению задач
водоподготовки питьевой воды. Многие источники
водозабора содержат различные органические
примеси как природного, так и, прежде всего,
антропогенного происхождения в концентрациях,
значительно превышающих пдк. Чрезвычайно
высока эпидеомиологическая опасность в связи с
высоким бактериальным загрязнением окружающей
среды, в том числе патогенными микроорганизмами
существующих водоисточников.
При этом барьерная роль существующих
водоочистных сооружений невелика, и в питьевой
воде, потребляемой населением, содержатся
практически те же химические загрязнения, что и в
воде водоисточников. Вынужденное же применение
всё более высоких доз хлорирования для
обеззараживания воды неизбежно приводит на этом
фоне к образованию чрезвычайно опасных
мутагенных токсикантов, таких как
хлорорганические соединения.
Водозабор предприятий целлюлозно-бумажной
промышленности, как правило, осуществляется из
речных водоёмов или больших озёр, вода которых
имеет все вышеперечисленные недостатки. В то же
время, питьевая вода для нужд комбината и
прилегающих к ним малых городов и посёлков в
подавляющем числе случаев готовится на самих
комбинатах. При этом используются старые
классические схемы: механическая очистка -
предхлорирование - коагуляция - осветление -
постхлорирование. При такой технологической
схеме обработки воды всегда в большей или
меньшей степени образуются хлорорганические
соединения, общее количество которых
определяется параметром АОХ (общие
адсорбированные органические соединения). Во
всём мире, кроме России и стран СНГ, эта величина
строго нормируется, т.к. включает в себя
сильнейшие токсиканты хлорорганической природы.
Ликвидировать опасность попадания в питьевую
воду хлорорганических супертоксикантов
возможно, заменив предхлорирование на обработку
воды активными формами кислорода, например,
озоном.
В рамках проекта "СЕВЕРНЫЙ КЛЮЧ", 000 "РОСЭТ"
(г.Санкт-Петербург) разработана и передана в
серийное производство (АО "Спецмашмонтаж" г.Северодвинск)
модульная установка подготовки питьевой воды
производительностью 50 м/сутки, полностью
исключающая возможность образования токсичных
хлорорганических веществ.
Предлагаемая модульная установка во-доподготовки
питьевой воды отличается высокой
универсальностью, как по технологическим
параметрам очищаемой воды, так и по
конструктивному исполнению. Базовая модель
представляет собой полностью комплектную
установку в контейнерном исполнении,
выполненную в соответствии с современными
требованиями эргономики и дизайна, ос-нащённую
необходимыми технологическими блоками,
системами жизнеобеспечения, автономной силовой
установкой (возможно также энергообеспечение от
внешних энергоси-стем), системами КИП и А.
В зависимости от характеристик водоза-бора,
региональных требований к качеству очистки,
климатических условий эксплуатации,
эксплуатационных требований (в частности,
требования к автономности и уровню
автоматизации), базовая модель установки может
комплектоваться заводом-изготовителем
унифицированными технологическими блоками
применительно к конкретным условиям Заказчика
по представлению последним исходных данных
компонентного состава исходной воды. Базовые
технологические элементы (предварительная
очистка от взвешенных веществ на гидроциклонах и
предфильтрах, двухступенчатое озонирование,
электрокоагуляция, обессоливание и
постфильтрация) варьируемы и обеспечивают
заданное качество питьевой воды независимо от
источника водозабора.
Установка поставляется полностью комп-лектной
и требует минимальных монтажных и пуско-наладочных
работ при вводе в эксплуатацию. Безреагентная
технологическая схема сводит к минимуму
эксплуатационные затраты, Поставка расходуемых
материалов и сервисное обслуживание
гаранируются предприятием-разработчиком (000 "РОСЭТ").
КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА
1. ГИДРОЦИКЛОН 2. ФИЛЬТР ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ
3. БАК ПЕРВИЧНОГО ОЗОНИРОВАНИЯ 4.
ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯТОР 5. ФИЛЬТР С ПЛАВАЮЩЕЙ
ЗАГРУЗКОЙ 6. ТРУБОПРОВОД ПОДАЧИ ОЗОНА 7. БАК
ВТОРИЧНОГО ОЗОНИРОВАНИЯ 8. БАК-НАКОПИТЕЛЬ 9. НАСОС
РАЗДАЧИ 10 БЛОК ОБЕССОЛИВАНИЯ 11. ТРАССА
ПРОХОЖДЕНИЯ ВОДЫ 12. ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ 13.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ОБЛУЧАТЕЛЬ 14. ГЕНЕРАТОР ОЗОНА
15. ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ 16. ОБОГРЕВАТЕЛЬ 17. ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНАЯ
УСТАНОВКА Многофункциональная
технологическая схема водоочистки.
-
После очистки от различных крупных частиц,
песка и т.д. размерностью до 10 мкм на оригинальной
гидроциклонной установке (расчёт и оптимизация
гидроциклона приво-дится ниже), вода подаётся на
фильтры пред-варительной очистки,
обеспечивающие очистку от взвешенных частиц
крупностью более 5 мкм (все используемые в
установке комплектующие имеют подтверждённый
междуна-родный и Российский сертификаты
качества). Затем в необработанную воду
добавляется небольшая доза озона (первая ступень
озонирования). Процесс предварительного
озонирования используется для разрушения
двойных связей у органических ингредиентов, а
также для окисления железа и марганца, если они
присутствуют в форме ионов. Оставшее-ся
количество озона также окисляет часть
органических веществ,содержащихся в воде,
значительно улучшаются при этом и
органолептические показатели (запах, цветность,
мутность). Первая ступень озонирования полностью
исключает возможность образования
хлорорганических соединений. Кроме того, она
обеспечивает оптимальный режим и максимальную
эффективность последующей электрокоагуляции
коллоидных органических веществ. За счёт
использования первой ступени озонирования
необходимая доза коагулянта снижается на 20 - 30
%.
Поскольку предлагаемая установка рассчитана на
работу с различными водоисточниками, доза озона,
используемого для предварительного
озонирования, может изменяться в пределах 1,5-4 мг/л.
Точная доза устанавливается в процессе
пусконаладочных работ регулировкой расхода
озоновоздушной смеси.
-
Следующей ступенью обработки является напорная
электрокоагуляция. Электрокоагулятор
состоит из электролизера и фильтра с плавающей
загрузкой. Электролизер служит для обработки
воды частицами гидроксида алюминия, полученными
в результате электрохимического растворения
алюминиевых электродов, с целью агломерации
мельчайших коллоидных и диспергированных частиц
под действием межмолекулярного притяжения.
В результате коагулирования устраняется
мутность и цветность воды, снижается интен-сивность
привкусов и запахов и, главное, большое
количество органических веществ, включая
образовавшиеся в результате предозонирования
промежуточные вещества - озониды.
Фильтр с плавающей загрузкой используется для
задержания и удаления укрупнённых в результате
процесса коагуляции примесей. Для промывки
фильтров используется насос второй ступени (см.схему).
Опыт использования электрокоагуляционной
очистки воды показывает, что практически для
любого водоисточника, используемого для нужд
хозяйственно-питьевого водоснабжения, удаётся
по-лучить воду с ХПК не более 20 мг/л. Электролизер
вырабатывает количество коагулянта, достаточное
для обработки высокоцветных (цветность до 250 град)
и высокомутных (мут-ность до 1500 мг/л) вод.
Согласно СНИП доза коагулянта для обработки
таких вод реагентными методами не превышает 80 мг/л
по безводному сернокислому алюминию, что
эквивалентно 15 мг/л по электрохимически
растворённому алюми-нию. Поэтому максимальная
доза алюминия на один куб.метр обрабатываемой
воды принята в настоящей установке равной 15 г.
Расход электроэнергии при этом не превышает 0,5
кВт/м3 Точная доза алюминия, используемая для
обработки воды конкретного водоисточника,
устанавливается в процессе пуско-наладочных
работ. Изменение дозы осуществляется
регулировкой тока, потребляемого электролизером.
-
В последующем процессе основного
озонирования (вторая ступень озонирования)
добавляется необходимая доза озона для
доокисления различных органических веществ,
содержа-щихся в воде, и её обеззараживания.
Вторичное озонирование позволяет осуществить
более глубокое окисление оставшихся в воде
загрязнений, обеспечивает полное
обеззараживание воды и необходимые
огранолептические показатели. Использование
второй ступени озонирования значительно
повышает эффективность постфильтрации, а также
надёжность и долговечность фильтров тонкой
доочистки со сменными картриджами,
используемыми на этой ступени.
Исходя из имеющегося опыта и требований
нормативных документов максимальная доза озона
выбрана 15 г на один куб.метр обрабатываемой воды.
Расход электроэнер-гии при этом не превышает 0,4
кВт/м3 Доза озона, требуемая для обработки воды
конкретного водоисточника, устанавливается в
процессе пуско-наладочных работ. Изменение дозы (дискретное)
осуществляется подклю-чением необходимого числа
озонаторных модулей (до 6). В этом случае, если
доза 15 мг/л оказывается недостаточной, она может
быть увеличена при подключении резервного
озонаторного модуля до 17,5 мг/л.
-
За второй ступенью озонирования, после
накопительного резервуара, следует блок обессоливания
(особенно необходим для обработки грунтовых и
артезианских вод), обес-печивающий удаление из
воды солей жесткости и остаточных ионов железа.
-
Следующей ступенью очистки является адсорбция
на высокоэффективных картриджных в т.ч.
углеволоконных) фильтрах тонкой очистки для
удаления окисленных органических сое-динений,
включая различные "предшественники". Период
использования указанных фильтров тонкой
доочистки увеличивается в несколько раз при
использовании озонирования, т.к. продукты
окисления адсорбируются, а затем разлагаются
биологически нетоксичными мик-роорганизмами,
находящимися в угле.
-
На конечном этапе перед подачей очищенной воды
на водозаборное устройство вводится обработка воды
ультрафиолетом для обеспечения
дополнительной дезинфекции, необходимой при
неравномерном водопотреблении и застаивании
очищенной воды в накопительном резервуаре более
2 часов. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны 220-280
нм губительно действует на бактерии, причём
максимум бактерицидного действия соответствует
длине волны 260 нм. Практика использования
бактерицидных аппаратов на основе
ультрафиолетовых ламп показывает, что мощность,
излучаемая источником УФ в бактерицидной
области спектра, должна составлять не менее 0,8 Вт
при расходе 1 м3/час обрабатываемой воды.
Расчётная бактерицидная мощность трёх ламп ДБ-36,
используемых в предлагаемом УФ-облучателе,
составляет не менее 9 Вт, что является
достаточной величиной для обработки максимально
возможных потоков воды в режиме пиковой нагрузки
до 6 м3/час.
При подаче очищенной
воды в существующую систему водораспределения
необходимо обеспечить консервацию очищенной
воды хлором для предотвращения вторичного
заражения воды патогенной микрофлорой. Доза
хлора, необходимая для консервации воды, не
превышает 10% ПДК. В отличие от традиционного
процесса хлорирования питьевой воды, данная
схема пол-ностью исключает образование
канцерогенных хлористых органических
соединений.
Использование описанной выше схемы
водоподготовки питьевой воды позволяет получить
здоровую, свободную от токсикантов и
канцерогенных веществ, с отличным вкусом и
запахом воду, во много раз качественнее воды,
получаемой традиционными методами обработки
хлором.
Предлагаемая установка водоподготовки
питьевой воды не имеет аналогов по своим
функциональным и технологическим возможностям.
Существующие на внутреннем рынке системы
водоподготовки используют, как правило,
сорбционные фильтры и различные варианты
хлорирования (в т.ч. с использованием гипохлорида).
Стоимость отечественных установок, использующих
озонирование и/или ультрафиолет, доходит (на
условиях арендного ис-пользования) до шести -
семи миллионов рублей в сутки при сопоставимой
производительности - 50 м3/сутки. На западном (в
частно-сти, североамериканском) рынке
предлагается несколько моделей модульных
установок водоподготовки с использованием озона,
ультрафиолета и сорбционных фильтров по цене от
120 до 280 тысяч $ USA за установку произ-водительностью
10 - 20 м3/сутки.
Строительство стационарных станций
водоподготовки традиционной схемы
производительностью 50 - 100 м3/сутки по оценочной
стоимости на август 1995 г. составляет 1 млрд. 400 млн.руб.
(в т.ч. по общестрои-тельным работам - 850 млн.руб.).
Эксплуатационные расходы при использовании
предлагаемой модульной установки примерно на 40 %
ниже, чем при использовании стационарных систем. |