05 июня 2017г.
Некачественная водопроводная вода негативно отражается на здоровье населения. Во многих населенных пунктах РФ проблема снабжения жителей качественной питьевой водой стоит достаточно остро [1, 6]. Возможное решение данной проблемы – это создание установок по получению экологически чистой воды (ЭЧВ) [2].
Исследования, проведенные в Казанском государственном архитектурно-строительном университете (КГАСУ) на кафедре «Водоснабжения и водоотведения» совместно с кафедрой коммунальной гигиены Казанского государственного медицинского университета позволили создать концепцию ЭЧВ [2]. На основе данной концепции в КГАСУ была разработана установка подготовки экологически чистой воды (УЭЧВ), технологическая схема которой представлена в работе [2]. Согласно этой схеме водопроводная вода озонируется, обрабатывается в напорных фильтрах I ступени, имеющих зернистую загрузку, очищается в напорных адсорбционных фильтрах, загруженных активированным древесным углем, направляются на доочистку в скорые напорные зернистые фильтры II ступени, и затем поступают в ионатор серебра.
При озонировании воды осуществляется окисление находящихся в ней органических и неорганических загрязнений. Образующиеся при этом взвешенные вещества извлекаются в зернистых фильтрах I ступени. Методом сорбции из воды извлекаются тяжелые металлы, растворимые и нерастворимые органические загрязнения (нефтепродукты, фенолы, ПАВ), микроорганизмы, свободный хлор [3].
Исследования по подготовке предварительно обработанной водопроводной воды на адсорбционных фильтрах с целью получения ЭЧВ проводились в КГАСУ на экспериментальной установке, технологическая схема которой представлена на рисунке 1. В состав этой установки входит [3]: емкость для исходной воды 1, модель адсорбционного фильтра, загруженного активированным углем, марки БАУ-2, насос Н-1, трубопроводы, запорно-измерительная арматура и система контрольно-измерительных приборов. Водопроводная вода, обработанная окислителем и прошедшая осветление в скорых напорных зернистых фильтрах, по трубопроводу 3 поступает в емкость 1, откуда она насосом Н-1 потрубопроводу 4 подается в фильтр 2. Давление на входе в фильтр 2 регулируется по показаниям манометра М-1. Оно должно находиться в пределах 0,5-0,6 МПа [2].
Трубопровод 4 оборудован пробоотборником ПР-1, из которого отбирается пробы исходной воды. Очищенная вода из адсорбционного фильтра 2 отводится под остаточным давлением по трубопроводу 5 в канализацию. Давление на выходе из фильтра 2 определяется по манометру М-2. Трубопровод 5 оборудован пробоотборником ПР-2, из которого отбираются пробы очищенной воды.
Скорость фильтрования в адсорбционном фильтре 2 составляла 7 м/ч [3].
Анализ проб проводился в соответствии с методиками, изложенными в работах [4, 5, 7].
Результаты исследований процессов подготовки ЭЧВ с использованием адсорбционных фильтров представлены в таблице 1. Анализ этих результатов позволяет сделать следующие выводы:
а) очистка воды в адсорбционных напорных фильтрах позволяет улучшить
органолептические свойства воды;
б) адсорбционные фильтры не позволяют значительно снизить в воде содержание взвешенных веществ;
в) обработка воды в адсорбционных напорных фильтрах позволяет уменьшить в ней содержание тяжелых металлов;
г) обработка воды методом сорбции позволяет уменьшить в ней концентрацию некоторых токсичных загрязнений;
д)
при очистке воды в
адсорбционных напорных фильтрах снижается
ее окисляемость, солесодержание и жёсткость;
е) адсорбционные фильтры показали достаточно высокую эффективность при подготовке ЭЧВ. К недостаткам адсорбционных фильтров следует отнести [3]:
а) достаточно быстрое исчерпание сорбционной емкости активированных углей; б) необходимость регенерации или замены сорбента с его утилизацией;
в) сложность регенерации сорбента.
Таблица 1 – Результаты экспериментальных исследований
№
|
Наименование параметра
|
Ед. изм.
|
Экологически чистая вода
|
Вода,
поступающая в адсорбционный фильтр
|
Очищенная вода
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1
|
Запах
|
баллы
|
1
|
2
|
отсутствует
|
2
|
Привкус
|
баллы
|
1
|
1
|
отсутствует
|
3
|
Цветность
|
град
|
10
|
15
|
9
|
4
|
Мутность
|
мг/л
|
0,5
|
3,6
|
2,1
|
5
|
Температура
|
°С
|
–
|
+16,9
|
+17,1
|
6
|
Активная реакция
среды
|
рН
|
6,5-8,5
|
6,9
|
6,9
|
7
|
Сухой остаток
|
мг/л
|
400
|
864
|
341
|
8
|
Окисляемость
перманганатная
|
мг/л
|
4
|
4,3
|
1,8
|
9
|
Жесткость общая
|
мг-экв л
|
5
|
6,3
|
4,9
|
10
|
Железо общее
|
мг/л
|
0,2
|
0,3
|
0,2
|
11
|
Медь
|
мг/л
|
0,6
|
0,7
|
0,4
|
12
|
Свинец
|
мг/л
|
отсутствует
|
0,01
|
отсутствует
|
13
|
Марганец
|
мг/л
|
0,05
|
0,03
|
0,01
|
14
|
Цинк
|
мг/л
|
0,5
|
0,7
|
0,4
|
15
|
Алюминий
|
мг/л
|
0,1
|
0,6
|
0,1
|
16
|
Сульфаты
|
мг/л
|
250
|
578
|
237
|
17
|
Хлориды
|
мг/л
|
50
|
135
|
48
|
18
|
Трехвалентный хром
|
мг/л
|
отсутствует
|
отсутствует
|
отсутствует
|
19
|
Нефтепродукты
|
мг/л
|
отсутствует
|
0,1
|
отсутствует
|
20
|
Мышьяк
|
мг/л
|
0,01
|
0,02
|
0,01
|
21
|
Барий
|
мг/л
|
0,05
|
0,01
|
отсутствует
|
Полученная на УЭЧВ экологически чистая вода может разливаться по пластиковым бутылкам для нужд населения, использоваться для получения дистиллята, необходимого в процессе производства лекарственных препаратов, а также применяется для производства талой воды, имеющей лечебные свойства [2].
Техническая документация на опытно-промышленную установку подготовки экологически чистой воды производительностью 5 м3/сут, разработанную в КГАСУ, была передана ОАО «Татэнерго» [2].
Список литературы
1. Адельшин А.Б., Нуруллин Ж.С., Бусарев А.В., Шешегова И.Г., Хамидуллина А.А. Некоторые аспекты хозяйственно-питьевого водоснабжения г.Казани.
//Журнал
«Известия
КГАСУ», 2013,№1(23). С.168-173.
2. Бусарев А.В., Селюгин А.С., Шешегова И.Г., Нуруллин Ж.С., Гареев Б.М. Некоторые аспекты подготовки экологически чистой воды // «Фундаментальные исследования» , 2015, № 12-1. – С.13- 15
3. Бусарев А.В., Шешегова И.Г., Тазмиева И.Н. Некоторые аспекты решения проблем доочистки водопроводной воды с помощью адсорбционных фильтров // Исследования в строительстве, теплогазоснабжении и энергообеспечении: Материалы международной научно-практической конференции. – Саратов: Саратовский ГАУ, 2016. – C. 51-55.
4. Гареев Б.М., Бусарев А.В., Селюгин А.С., Каюмов Ф.Ф. Глубокая очистка сточных вод от мойки легковых автомобилей с применением адсорбционных фильтров // Евразийское научное объединение: технические науки, 2015, №10. – С.48-49.
5. Лурье Ю.Б. Аналитическая Химия промышленных сточных вод: монография. – М.: Химия, 1984.– 448с.
6. Нуруллин Ж.С., Шешегова И.Г., Чиглакова Е.В. Состояние хозяйственно-питьевого водоснабжения города Мензелинск РТ // Культурно-историческое наследие строительства: вчера, сегодня, завтра: Материалы международной научно-практической конференции. – Саратов: Буква, 2014. –С. 93-95.
7. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая
вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого
водоснабжения. Контроль качества. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора России, 2002.– 103с.