Фев 04 2001

УСТАНОВКИ ДООЧИСТКИ ВОДЫ.

Опубликовано в 12:48 в категории Вода и здоровье

УСТАНОВКИ ДООЧИСТКИ ВОДЫ.

ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ

П.А. Грабовский, И.П. Карпов, Г.М. Ларкина,

В.И. Прогульный, А.А. Триль

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Создание систем питьевого водоснабжения, работающих одновременно с централизованным водопроводом, сейчас является общепризнанным способом решения проблемы качества питьевой воды. В таких системах вода (обычно из водопроводной сети) подвергается дополнительной очистке от веществ, которые не могут быть удалены в головных водопроводных сооружениях (растворенные соли тяжелых металлов, органические соединения и т. п.). В отличие от централизованных систем, установок для дополнительной очистки вод (УДВ) должно быть много, а производительность их малая, поскольку они обеспечивают только питьевые нужды (около 2 л на 1 человека в сутки). В связи с этим при эксплуатации возникает ряд специфических проблем, которые влияют на качество воды и надежность работы.

1. Непостоянство расхода воды через УДВ. Колебания расхода УДВ обусловлены как изменением водопотребления, так и колебаниями давления в сети, к которой подключена установка. Из-за этого фактический расход воды через УДВ может оказаться большим расчетного. Поэтому время пребывания воды в контакте с сорбентом, с озоном, либо продолжительность ультрафиолетового облучения и т. п. уменьшаются, что приводит к снижению эффективности очистки, как по растворенным примесям, так и по микробиологическим показателям.

Эта проблема может быть решена при конструировании УДВ следующими способами: 1) использование безнапорных схем с баком-накопителем, в которых фактическая производительность не может превышать расчетную; 2) на входе или выходе воды из УДВ монтируется регулятор расхода, ограничивающий производительность.

Существующие УДВ напорного типа также могут быть дополнены баками-накопителями. При правильно запроектированной системе в этом

случае расход воды через рабочие элементы УДВ (фильтры, блоки обеззараживания и т. п.) всегда будет в допустимых пределах.

2. Загрязнение загрузки. Поскольку УДВ обычно находятся в помещении, температура воды в них выше, чем в питающей сети. Из-за этого растворимость воздуха в воде снижается. Так, повышение температуры на 1ºС приводит к снижению растворимости воздуха на 0,25-0,5мл/л /1/. Еще сильнее снижается растворимость в результате падения давления в установке по сравнению с водопроводной сетью - здесь перепады могут составлять сотни КПа. Поэтому в УДВ воздух выделяется из воды, причем это происходит, как правило, в поровом пространстве сорбционной загрузки. Некоторое его количество уходит с потоком воды, но оставшийся воздух "запирает" часть порового пространства, делая его недоступным для воды. Фактическое время контакта с сорбентом из-за этого сокращается, одновременно возрастает гидравлическое сопротивление загрузки, которое необходимо восстанавливать.

В УДВ, питающуюся из сети городского водопровода, поступает вода со сравнительно небольшой мутностью, но и из нее выделяется часть взвешенных веществ. Они экранируют поверхность сорбентов, снижая эффективность его работы /2/. Загрязнение загрузки можно устранять путем периодической промывки - при этом будет удаляться не только воздух, но и задержанная взвесь. Промывка гранулированных сорбентов в плотном слое значительно менее эффективна, чем в псевдоожиженном, так как в этом случае поверхность зерен испытывает воздействие не только потока воды, но и более сильное воздействие столкновений с соседними зернами /3, 4/.

3. Хранение воды. Установки с аккумулирующими баками обладают рядом преимуществ по сравнению с прямоточными. Во-первых, здесь легко решается рассмотренная выше задача обеспечения нормативной производительности УДВ. Во-вторых, наиболее дорогой элемент установки – фильтр - может быть рассчитан на значительно меньший расход (среднечасовой) и, кроме того, на меньшее давление. Все это повышает надежность УДВ, одновременно снижая ее стоимость. Однако если бак-накопитель имеет слишком большой объем, качество воды в нем может ухудшиться из-за длительного периода хранения. Это усугубляется в случае, когда конструкция бака не гарантирует отсутствие «мертвых» зон (т.е. зон с ограниченным водообменом). Для повышения надежности здесь целесообразно обеззараживание воды перед подачей в бак, что снижает вероятность ухудшения микробиологических показателей воды в нем. При длительном хранении сбрасывают воду из бака, что может быть сделано как вручную, так и с помощью достаточно простой системы автоматики. Допустимый срок хранения воды в баке, очевидно, будет изменяться для разных установок и исходной воды и должен быть задан в инструкции по эксплуатации.

4.Обеззараживание воды. В установках доочистки воды должно быть предусмотрено обеззараживание даже в тех случаях, когда исходная вода соответствует нормативам по микробиологическим показателям. Связано это с очень благоприятными условиями для роста микроорганизмов в сорбционной загрузке: отсутствует дезинфектант (хлор очень быстро поглощается активным углем), на развитой поверхности угля имеется много органики, температура воды более высокая, чем в сети. Ухудшение микробиологических показателей после УДВ отмечается многими авторами, а также результатами наших исследований.

Анализ конструкций 136 установок доочистки воды (/5/, перечни УДВ, согласованные Минздравом Украины, материалы специализированных выставок ЭКВАТЭК, ЭТЭВК и других) показал, что обеззараживание предусмотрено только в 27% случаев. При этом более 50% методов обеззараживания основывается на использовании сорбентов с присадками серебра или других металлов. Утверждения многих разработчиков о том, что их установки, в которых использованы импрегнированные сорбенты, обеззараживают воду, не всегда отвечают действительности. Дело в том, что такие сорбенты предотвращают развитие микроорганизмов только в той части слоя, где этот сорбент находится. Однако, если в воде, поступающей в эту часть аппарата, повышенное содержание микроорганизмов, то импрегнированная загрузка снизить его не сможет. Проблема может быть решена путем дополнения сорбционных фильтров специальными аппаратами для обеззараживания воды. К наиболее надежным технологиям обеззараживания, используемым в УДВ, можно отнести озонирование и ультрафиолетовое облучение.

Озон является сильным окислителем, разлагающим органические примеси, улучшающим вкус и запах воды, обладающим сильным бактерицидным и вирулицидным воздействием. При использовании озона перед угольными фильтрами повышается эффективность их работы и ресурс загрузки. Вместе с тем, при озонировании усложняется конструкция установок, их эксплуатация и заметно возрастает стоимость. Необходимо очень тщательно подбирать дозу озона, так как ее превышение приводит к появлению посторонних запахов, привкусов и даже токсичных соединений/6/. Поскольку качество исходной воды постоянно изменяется, доза озона, определенная при пуско-наладочных работах, может оказаться недостаточной или избыточной. Проблема решается путем контроля остаточного озона в воде. Но для оперативности этого контроля необходимы довольно дорогие автоматические приборы, применяемые в мировой практике. Кроме того, озон обладает очень высокой токсичностью (его ПДК в воздухе в 10 раз меньше, чем у хлора). Поэтому должны быть предусмотрены меры, гарантирующие отсутствие выбросов озона.

Ультрафиолетовое облучение обеспечивает не только бактерицидный, но по последним данным/7,8/ и вирулицидный эффект. При ультрафиолетовом облучении в воду не вводятся никакие реагенты, и проблема их дозирования не возникает. Для надежного обеззараживания должна быть выдержана необходимая доза облучения, существенно зависящая от степени очистки воды, а также от загрязнения кварцевого чехла/7/. Контролировать это загрязнение достаточно сложно. Однако известны конструкции УФ - установок, в которых предусмотрен автоматический контроль интенсивности, а также прочистка кварцевого чехла (без вмешательства обслуживающего персонала). Стоимость таких установок, правда, возрастает на порядок.

5. Ресурс рабочих элементов УДВ. В настоящее время этот ресурс задается либо временем работы УДВ, либо объемом пропущенной воды. Несовершенство первого способа становится очевидным, если учесть колебания производительности УДВ как в пределах суток, так и по сезонам года. Зафиксированный в технических условиях УДВ ресурс в виде объема обработанной воды, вероятно, достаточно достоверен для воды, на которой проводились испытания установки. Работа же установки на другой воде может привести к необоснованно частым заменам дорогого сорбента, если исходная вода менее загрязнена, чем при испытаниях. Из-за отсутствия экспресс методов контроля качества воды возможна и ситуация, когда потребитель какое-то время будет получать некачественную воду, если ресурс УДВ в данной местности окажется меньшим нормативного. По-видимому, было бы целесообразно нормировать ресурс по количеству задерживаемых загрязнений, зависящему от конкретной исходной воды. Однако такие методики пока не применяются.

6. Контроль качества воды. Правильно организованный контроль качества очищенной воды является залогом надежной работы УДВ. Проблемами здесь являются: 1)отсутствие экспрессных методов определения концентрации большинства примесей; 2) высокая стоимость анализов, увеличивающая цену воды и тем самым ограничивающая число потребителей. Перечень контролируемых показателей очищенной воды в технических условиях УДВ, как правило, шире необходимого для данной местности. Целесообразно было бы разрабатывать такой перечень для каждой исходной воды.

Описанные выше проблемы приводят к тому, что некоторые владельцы УДВ контролируют воду редко (только при получении санитарного паспорта), либо вообще не контролируют /9/.

Сервисное обеспечение УДВ позволяет решить многие эксплуатационные проблемы. Основными задачами службы сервиса являются: 1)обучение эксплуатационного персонала; 2)разработка инструкций по эксплуатации (в конкретных условиях эта инструкция может отличаться от паспортной); 3)контроль качества воды, для чего сервисная служба должна иметь лабораторную базу или договоры с аттестованными и аккредитованными лабораториями; 4)проведение текущих ремонтов и замена элементов УДВ, отработавших свой ресурс (сорбентов, УФ - ламп и т.п.). Помимо описанных работ сервисная служба могла бы разрабатывать проекты размещения новых УДВ, готовить материалы для получения (продления) санитарного паспорта, консультировать владельцев установок, заниматься модернизацией УДВ и адаптацией конструкций к местным условиям.

Литература

1. Хаммер М. Технология обработки природных и сточных вод: - М.: Стройиздат, 1979-400 с.

2. Технические записки по проблемам воды / К.Барак и др. – Под ред. Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой – Т.1 – М.: Стройиздат, 1983. – 607 с.

3. Kawamura S.Design and operation of high rate filters. P2//JAWWA.-1975.-6,7, № 10.-p.535-544.

4. Грабовский П.А. Механизм промывки скорых фильтров и способы ее интенсификации // Хим. и технол. Воды-1984.т.6-№3.-с.232-236.

5. Установки (фильтры) для очистки питьевой воды. Справочник /В.Я. Варшавский, Г.И.Николадзе, Ю. А. Рахманин, Л. С.Скворцов, А. Б. Ческис - М.: Центр «Москва», 1996-97с.

6. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. – М. Высшая школа – 1987–479 с.

7. Обеззараживание питьевой воды ультрафиолетовым излучением /Бутин В.М., Волков С.В. и др. - Водоснабжение и санитарная техника – 1996, №12 – с.7-10.

8. Проспект фирмы “Berson”.

9. Актуальные задачи оптимизации водообеспечения некоторых групп населения и санитарного надзора за качеством питьевой воды/ Т.В.Стрикаленко, Т. Ф.Карпенко, И.Н.Климентьев, Е.В.Созинова и др. - В сб. «Экологические проблемы городов и рекреационных зон- Одесса, ОЦНТИ, 1999-с.312-324.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.