Наиболее эффективными, получившими распространение на станциях большой производительности, являются химические методы — хлорирование, применение перманганата калия, озонирование.
Возможно применение фильтрования воды через модифицированную загрузку. При этом удаление сероводорода осуществляется при адсорбции ионов сероводородных соединений на зернах фильтрующей загрузки. Модификация песчаной загрузки состоит в том, что ее последовательно обрабатывают водными растворами железного купороса и перманганата калия или сульфата натрия и перманганата калия, в результате чего на поверхности зерен кварцевого песка при рН среды 6—9 образуется пленка, в составе которой имеется гидроксид железа и диоксид марганца.
Кроме химических способов окисления сероводорода, используют и биохимический метод, при котором в окислении сульфидных вод принимают участие серобактерии, встречающиеся в серных источниках и стоячих водах. Для массового развития серобактерий необходимы сероводород и кислород.
5.3.3. Обесфторивание воды
Для дефторирования воды используют ряд методов, которые можно подразделить на следующие.
- Метод сорбции фтора осадком гидроксида алюминия или магния, а также фосфата кальция — целесообразно применять при обработке поверхностных вод, когда кроме обесфторивания требуются еще осветление и обесцвечивание. Этот метод может найти применение и для обработки подземных вод при необходимости их одновременного умягчения (реагентным методом) и обесфторивания.
- Метод фильтрования воды через фторселективные материалы — основан на обменной адсорбции ионов, при которой фтор удаляется в процессе пропуска обрабатываемой воды через сорбент. Этот метод наиболее эффективен при обесфторивании подземных вод, как правило, не нуждающихся в других видах кондиционирования, или в тех случаях, когда одновременно с обесфториванием производят и опреснение.
Наибольшее распространение получило обесфторивание воды сульфатом алюминия. Технологическая схема в этом случае включает вертикальный смеситель, осветлитель со взвешенным осадком или отстойник с тонкослойными модулями и скорые осветлительные фильтры.
- В некоторых случаях эффективным является контактно-сорбционный метод обесфторивания природных вод, предложенный НИИ КВОВ. Коагулянт вводят в воду непосредственно перед контактными осветлителями. В первоначальный период (1,5—2,0 ч) подается повышенная доза коагулянта 100—150 мг/л по Al2O3. При этом на зернах и в порах загрузки образуется гидроксид алюминия, который впоследствии сорбирует фтор. В этот период — период «зарядки» фильтрат, содержащий большое количество ионов фтора и алюминия, отводят в специальную емкость для последующего использования в качестве промывных вод. После «зарядки» дозу коагулянта снижают до 20—25 мг/л, что обеспечивает эффективное извлечение фтора за счет сохранения сорбционной способности гидроксида алюминия. Процесс дефторирования воды можно осуществлять и без "зарядки" при постоянной дозе коагулянта, величина которой определяется качеством исходной воды.
Контактно-сорбционное обесфторивание приемлемо при обработке вод, содержащих фтор — до 5 мг/л, сероводород — до 2 мг/л, щелочность — до 6 мг-экв/л. На 1 мг удаляемого фтора расходуется около 80 мг сульфата алюминия.
- Обесфторивание воды на алюмомодифицированных материалах показывает, что после обработки солями алюминия, песка, керамзита, дробленого клинолтилолита и других фильтрующих загрузок они способны эффективно извлекать из фильтруемой воды фтор-ионы. Максимальной сорбционной емкостью по фтору из рассматриваемых материалов обладает алюмомодифицированный клиноптилолит, который в естественной форме фтор из воды практически не извлекает.
Технологическая схема обесфторивания воды путем ее фильтрования через алюмомодифицированную загрузку клиноптилолита состоит из скорых фильтров, загруженных модифицированным клиноптилолитом. Регенерацию истощенной загрузки осуществляют в два приема:
- взрыхление и отмывка сорбента от фторсодержащих осадков, задержанных на поверхности и в порах загрузки;
- модификация загрузки пропусканием через нее концентрированного 4—6%-го раствора солей алюминия (например сернокислого алюминия).
5.3.4. Применение метода обратного осмоса для удаления
различных растворенных веществ
Физико-химический состав подземных вод может включать в себя различные известные растворенные примеси в широком диапазоне концентраций, порой значительно превышающих нормативные показатели. Помимо высокой минерализации подземные воды, как отмечалось выше, могут содержать повышенные количества солей жесткости, фтор, стабильный стронций, марганец, бром, радионуклиды и другие компоненты, удаление которых из воды традиционными методами сопряжено с большими материальными затратами и не всегда достаточно эффективно.
В то же время применение мембранной технологии, в частности метода обратного осмоса, позволяет уже в настоящее время на малогабаритном и несложном в эксплуатации оборудовании извлекать из воды до 99 % растворенных веществ. Питьевые свойства полученной после обратноосмотической обработки глубоко обессоленной воде придаются или путем ее смешения с расчетным количеством исходной воды (если позволяет исходная концентрация конкретного ингредиента), или, в отдельных случаях, в процессе кондиционирования путем добавления в обессоленную воду определенного количества необходимых веществ и микроорганизмов.
Метод обратного осмоса предназначен для обработки истинных растворов, т. е. извлечения из воды растворенных минеральных и органических веществ, поэтому при наличии в подземной воде двухвалентного железа и железобактерий установка доукомплектовывается системой обезжелезивания.
При значительном бактериальном загрязнении артезианских вод, что имеет место при загрязнении подземых вод сточными водами, в целях предотвращения бактериального загрязнения мембранных элементов воду предварительно обеззараживают. В случае обработки исходной воды реагентами, содержащими активный хлор, перед обратноосмотической установкой предусматривается узел дехлорирования.
В качестве дехлорирования используются сорбционные фильтры, загруженные активированным углем, или обработку исходной воды раствором бисульфата натрия.
В настоящее время развитие мембранной технологии позволит создавать надежные, практичные и удобные в эксплуатации установки мембранной очистки воды на основе обратного осмоса. Производительность обратноосмотических установок составляет от 1 до 100 м3/ч.
5.3.5. Удаление органических загрязнений
Для ряда подземных вод, особенно в нефтегазодобывающих регионах, таких как Ямал, Тюменская обл. и др., характерно наличие в них повышенных концентраций органических загрязнений (фенолов, нефтепродуктов и пр.).
В таких случаях наряду с традиционными или существующими методами очистки подземных вод необходимо дооснащение водоочистных станций или установок озонаторным оборудованием и применение сорбционных фильтров, что обеспечит получение воды требуемого стандартом качества.
5.4. Использование водоочистного оборудования блочного типа для водоснабжения небольших городов и населенных пунктов, а также отдельных объектов
- Имеющиеся источники с качественной водой обычно расположены на больших расстояниях от потребителей, и транспортировка ее с помощью групповых и локальных водопроводов связана со значительными капитальными затратами. В то же время очистка и опреснение этих вод на местах позволили бы доводить их качество до питьевых кондиций и с помощью локальных водопроводов снабжать население питьевой водой, при этом производительность составляет до 5—10 тыс. м3/сут.
Исходя из этого, учитывая сложность экологической и социальной обстановки, целесообразно обеспечить необходимые условия для внедрения технологий очистки и опреснения воды в практику водоснабжения населения в указанных регионах России с помощью автоматизированных компактных установок блочного типа.
- В зависимости от содержащихся в воде загрязнений установки могут комплектоваться необходимым набором технологических блоков, которые выпускаются серийно. Комплекс водоподготовительного оборудования может как монтироваться в приспособленных для этих целей помещениях, так и поставляться в контейнерном исполнении. Предлагаемые решения предусматривают не только высокое качество конечного продукта — питьевой воды, но и полную заводскую готовность водоподготовительного оборудования, а также техническую и санитарно-гигиеническую надежность. Станции приготовления воды питьевого качества, укомплектованные установками блочного типа производительностью 50—15000 м3/сут, позволяют оперативно решать проблему обеспечения питьевой водой населенные пункты с численностью до нескольких десятков тысяч человек.
- Снабжение питьевой водой городов, а также таких объектов как детские учреждения, больницы, пансионаты, гостиницы и др. возможно с помощью комплексных установок и с использованием отдельных блоков.
- Для очистки подземных вод от различных загрязнений, а также для реагентной очистки поверхностных вод для снижения нормируемых показателей до требований СанПиНа может быть использовано различное выпускаемое российской промышленностью оборудование, прошедшее апробацию в производственных условиях.
6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В ОТНОШЕНИИ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ