Очистка воды от антропогенных загрязнений

§ Одной из наиболее эффективных технологий удаления из природных вод антропогенных загрязнений является озонирование с последующей сорбцией на активных углях. Этот метод широко применяется на водопроводах за рубежом и начинает использоваться на ряде водоочистных станций в нашей стране.

§ Представляют интерес новые методы, разработанные ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО:

• технология с использованием природного биоценоза и сооружений с носителями прикрепленной микрофлоры;

• технология, основанная на биосорбции с использованием эжекции воздуха, псевдоожиженного и стационарного слоя активного угля, применяемая в биосорберах.

Данные технологические методы очистки воды от антропогенных загрязнений проходят в настоящее время производственные испытания,. по окончании которых можно будет судить об их технологической эффективности и возможности применения в технологии очистки природных вод.

В связи с этим в дальнейшем более детально освещается технология озонирования и сорбции.

Озонирование воды

§ Озон применяется для очистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения:

• для снижения содержания гуминовых веществ, обусловливающих цветность воды;

• для удаления запахов и привкусов;

• для удаления специфических органических загрязнений — фенолов, нефтепродуктов, пестицидов, аминов и многих других;

• для удаления неорганических соединений: железа, марганца, сероводорода;

• для обеззараживания воды.

§ В зависимости от качественного и количественного состава загрязнений водоисточника возможны различные варианты применения озона в технологии водоподготовки.

На рис. 9 представлена традиционная схема очистки воды с отстойниками и фильтрами с использованием озона и активных .углей.

Возможны следующие варианты введения озона.

Одноступенное озонирование: использование озона на стадии предварительного окисления воды или после коагуляционной ее очистки перед песчаными или угольными фильтрами.

Первичное озонирование (предозонирование) проводится в целях окисления легкоокисляемых органических и неорганических загрязнений, улучшения процесса коагулирования, а также для частичного обеззараживания воды. В этом случае исходная вода обрабатывается небольшими дозами озона.

Рис. 9. Применение озона и активных углей на станциях

с двухступенной схемой очистки воды:

1 — подача речной воды; 2 — первичное озонирование; 3 — первичное хлорирование

(при необходимости); 4 — ввод коагулянта; 5 — смеситель; 6 — отстойник

(или осветлитель со взвешенным осадком); 7 — вторичное озонирование;

8 — песчаный фильтр; 9 —угольный фильтр; 10 — третичное озонирование;

11 — вторичное хлорирование; 12 — резервуар чистой воды; 13 — подача

питьевой воды потребителю

Двухступенное озонирование: предварительное озонирование и озонирование после коагуляционной обработки воды.

Вторичное озонирование воды позволяет осуществлять дальнейшее, более глубокое окисление оставшихся загрязнений. Оно повышает эффективность сорбционной очистки и продлевает срок службы активного угля до реактивации, в данном случае озон вводится перед песчаными или угольными фильтрами.

Трехступенное озонирование: предварительное озонирование после коагуляционной обработки и озонирование после полной очистки воды.

Заключительное озонирование очищенной воды (пост-озонирование) обеспечивает полное обеззараживание и улучшает органолептические показатели воды.

Способ и место введения озона в обрабатываемую воду определяется конкретно для каждого случая. Но ориентировочно можно считать, что любой из указанных выше вариантов (или сочетание их) целесообразно использовать при проектировании и новом строительстве станций. На существующих сооружениях реальным является введение озона в исходную воду, что должно быть подтверждено технологической целесообразностью метода.

§ Озонирование является эффективным методом очистки воды в указанных случаях. Однако при выборе схем и режимов озонирования воды иногда допускают неверные решения, обусловленные ошибочными представлениями, основными из которых являются следующие.

• Режимы обработки воды озоном и схема озонирования выбираются обычно на основании данных физико-химического анализа природной воды. Вместе с тем известно, что качество воды в водоисточнике при ее движении претерпевает значительные изменения, поэтому для каждого случая условия как реагентной обработки, так и озонирования будут различными.

Зачастую произвольно, без всяких обоснований принимают дозу озона, по которой рассчитывают производительность озонаторного оборудования и размещают заказ на изготовление на заводе. В этом случае технологическая схема применения озона остается непроработанной. Возможные недостатки этого подхода будут выявлены только в процессе проведения пусконаладочных работ, когда исправить ошибки практически невозможно.

• Многие предприятия рассчитывают на то, что с введением озонирования можно будет полностью отказаться от хлорирования и исключить хлор из технологической схемы очистки воды. Как показывает зарубежный и отечественный опыт, применение озона не позволяет исключить использование хлора, хотя доза хлора может быть уменьшена. Это связано с тем, что озон быстро разлагается в воде и не обладает пролонгирующим бактерицидным действием. Поэтому для обеспечения надежной и безопасной в санитарно-гигиеническом отношении работы водопроводных сетей должно проводиться заключительное обеззараживание воды дозами хлора, обеспечивающими содержание в воде остаточного хлора на уровне 0,3—0,5 мг/л.

§ Кроме того, как показали результаты исследований и практический опыт, неправильное использование озона может привести и к ухудшению процессов очистки воды.

• Так, при озонировании некоторых вод дозы озона существенно влияют на последующий процесс коагулирования, т. е. существует достаточно узкий диапазон их оптимальных значений, меньше которого озонирование неэффективно, а при больших дозах отмечается появление взвеси в фильтрованной воде и повышается концентрация остаточного алюминия.

•В ряде случаев озонирование воды способствует увеличению концентрации некоторых химических загрязнений, например фенолов, которые могут образовываться в результате неполного окисления ароматических соединений, присутствующих в воде.

Известно также, что в процессе озонирования воды возможно образование побочных продуктов, из которых наиболее представительным является формальдегид. Однако при последующей сорбционной очистке на угольных фильтрах содержание формальдегида существенно уменьшается.

• Озонирование, применяемое как самостоятельная ступень в технологии очистки воды, не всегда позволяет решить поставленную задачу повышения ее эффективности. Поэтому сорбционная ступень очистки воды в большинстве случаев является обязательной.

§ Обобщая отмеченные выше недостатки и ошибки в практике применения озона при очистке воды, видно, что обеспечить наиболее рациональные решения по его использованию возможно только на основе изучения взаимодействия озона с другими технологическими приемами очистки.

Из этого следует, что в каждом конкретном случае необходимы: проведение предпроектных технологических исследований, в результате которых можно обоснованно судить о целесообразности и эффективности озонирования, необходимости использования сорбционной очистки воды; определение места ввода озона в общей технологической схеме и оценка его влияния на основные процессы очистки воды, применяемые на данной водоочистной станции, а также установление расчетно-конструктивных параметров метода.

§ Для повышения технико-экономических показателей метода озонирования и его эффективности, как показывает зарубежный опыт, озон может быть использован совместно с УФ-облучением, применением пероксида водорода и пр., что также требует экспериментальной проверки и обоснования.