мая 10 2003

ОЧИСТКА ВОДІ КРЕМЕНЧУЦЬКОГО ВОДОСХОВИЩА ВІД МАРГАНЦЮ

Опубликовано в 12:09 в категории Чистота воды и здоровье

ОЧИСТКА ВОДІ КРЕМЕНЧУЦЬКОГО ВОДОСХОВИЩА ВІД МАРГАНЦЮ

Артамонов В.В., Василенко М.Г., Коваль І.С.

Кременчуцький державний політехнічний університет

В воді Кременчуцького водосховища, яка використовується зокрема для водопостачання м. Кременчук, вже декілька років  на досить тривалий час відмічаються значні концентрації марганцю, фрагмент зміни яких за 2002 рік показаний на рисунку 1.

Рисунок 1 – Зміни концентрації марганцю в воді Кременчуцького водосховища

Очевидною причиною такого явища є інтенсифікація відновлю-вальних процесів в придонних участках водойми, спровокована різким падінням концентрації кисню в її воді та здатна призвести до пептизації та розчинення донних відкладень, в який вмість сполук марганцю за масою сягає до10%. 

Система водопідготовки в м. Кременчук орієнтована на видалення з води завислих речовин та зниження її кольоровості шляхом стандартного використання для цієї мети попереднього хлорування та реагентної обробки сірчанокислим алюмінієм. Очистка води здійснюється за двома технологічними лініями, в одній з яких використовуються горизонтальні відстійники та швидкі фільтри, а в другій – контактні освітлювачі.

Оцінка виробничих результатів роботи станції водопідготовки за 2001-2003 роки свідчить, що завдання очистки води Кременчуцького водосховища від значних концентрацій марганцю не завжди виконується, внаслідок чого міська СЕС вимушена була  забороняти вживання водопровідної води в питних цілях.

Статистичній обробці підлягали ті результати очистки за ці роки, якщо концентрація марганцю в воді Кременчуцького водосховища, що подавалась на станцію водопідготовки, перевищувала 0,1 мг/л. Показова вибірка з цих значень наведена в таблиці 1 і свідчить про нестабільність ефективності видалення марганцю.

Таблиця 1 – Показники очистки води від марганцю

Вид води

Концентрація марганцю в воді, в мг/л

Водосховища

1,7

0,4

0,3

0,17

0,18

0,23

0,44

Першої лінії

1,2

0,3

0,2

0,054

0,062

0,08

0,08

Другої лінії

1,0

0,16

0,06

0,033

0,021

0,075

0,09

Діапазон варьювання та середні значення концентрацій марганцю в воді різних категорій наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 – Статистична обробка результатів очистки води від марганцю

Категорія води

Концентрація марганцю, мг/л

середня

діапазон

Кременчуцького водосховища

0,49

0,11..1,70

Очищена на першій лінії

0,25

0,025..1,20

Очищена на другій лінії

0,19

0,022-1,0

Виходячи нелігнійного характеру впливу концентрації марганцю в воді водойми на його вміст в очищеній воді та величин коефіцієнтів нгелінійної кореляції 0,8, визначені рівняння регресії виду

                                                                  (1)

та

                                                                            (2)

відповідно для першої та другої технологічних ліній очистки води, де:

          - концентрація марганцю в воді водойми, мг/л;

        - концентрація марганцю в воді, очищеній на першій технологічній лінії, мг/л;

         - концентрація марганцю в воді, очищеній на другій технологічній лінії, мг/л.

Аналіз рівнянь (1) та (2) виявив, що оотримання нормативної концентрації марганцю в очищеній воді ( мг/л) забезпечується на першій технологічній лінії при  вмісті його в воді водойми  мг/л, і на другій – при  мг/л.

Таким чином очистка води від марганцю в контактних світлювачах більш ефективна, причиною чого може бути більш досконала дія в них хлору, як окислювача.

Потреба в окислювачі при очистці води від марганцю наглядно демонструється діаграмою Пурбе для марганцю (рисунок 2), яка визначає рівноважний стан його водного розчину в залежності насамперед окислювально-відновлювального потенціалу  системи та активної реакції її середовища.

Рисунок 2 – Діаграма Пурбе для для системи марганець – вода

Аналізуючи діаграму Пурбе, можна визначити, що в звичайних умовах, коли Eh природної води перевищує 0,4 - 0,6 В, марганець знаходиться в нерозчинному стані і, швидше за все у формі осаду. Якщо взяти до уваги характерну для води Кременчуцького водосховища величину рН = 7,05–8,5 та різке зниження в літній період її окислювально-відновлювального потенціалу через суттєве зниженням концентрації розчиненого кисню, слід очікувати переходу незакомплексований марганець  переходить в іоннорозчинену форму  . Зворотній процес не лише вимагає використання окислювачів для підвищення значення -потенціала води, а також зазвичай протікає досить повільно, тому тривалості перебування води на спорудах водоочистки не завжди достатньо для отримання бажаної ефективності видалення марганцю [1].

Збільшити цю тривалість можна шляхом адекватних дій станції водопідготовки, зокрема шляхом насичення води киснем ще на водозабірних спорудах.

Очевидно, що керування дефіцитом розчиненого кисню у воді вимагають  вивчення механізму і закономірностей його формування.   Відомо, що у відкритій водоймі одночасно протікають процеси як споживання кисню на хімічне окислювання і біохімічну  мінералізацію домішок води, так і заповнення дефіциту кисню його розчиненням через поверхню водяного дзеркала [2].

Швидкості споживання і розчинення кисню  відповідно рівні

                                                                                            ( 1)

де:  - поточне значення біохімічного споживання кисню на трансформацію органічних домішок води;    

         - початкове значення біохімічного споживання кисню;

         -поточне значення дефіциту розчиненого кисню у воді;

         - початкове значення дефіциту кисню;

          - константа споживання кисню;

          - константа розчинення кисню;

          - тривалість процесу.

Сумарно зміна дефіциту кисню складе

                                                                                         ( 2)

Інтегруючи це рівняння, одержимо

                                                            ( 3)

У комунікаціях і спорудах системи водопостачання вода немає достатнього контакту з атмосферою, тому практично відсутнє поповнення  кисню шляхом його розчинення. Тому дефіцит кисню  води, що знаходиться в системі водопостачання, складе

                                                                             ( 4)

Звернемо увагу, що початкове значення дефіциту кисню, забруднення води органічними речовинами і константа швидкості споживання кисню істотно зростають при підвищенні температури води, тому літній період зазвичай характеризується максимальними значеннями дефіциту кисню води, що знаходиться в системі водопостачання.

Очевидно, що радикальне рішення проблеми дефіциту розчиненого кисню води, - недопушення подібних ситуацій у водосховищі, - в даний час практично неможливе, бо пов\’язане з корінними змінами існуючої системи водокористування водосховищами Дніпровського каскаду.

Тому варто розглянути можливість локального усунення дефіциту розчиненого кисню, стосовно лише води, яка відбирається з поверхневого джерела і подається насосами в систему водопостачання.

Еффективним рішенням зазначеної проблеми може бути використання відомої [3] технології диспергування повітря робочим колесом насоса. Цей прийом насичення рідини розчиненим газом широко застосовується при флотаційній очистці природних чи стічних вод і, при наявності насосної станції, не пов\’язаний з додатковими капітальними вкладеннями та енерговитратами.

Подача повітря зійснюється шляхом його ежектування існуючими насосами. В цих умовах досягається концентрація  розчиненого у воді кисню                               ,                                      ( 5)

де   - надлишковий тиск у системі насичення води киснем повітря;

       - розчинність кисню повітря у воді при атмосферному тиску і  температурі води;

      - дефіцит кисню у воді в початковий момент процесу її насичення;

 - концентрація розчиненого кисню у воді в початковий момент процесу насичення;

       - тривалість процесу насичення води киснем повітря;

       - константа швидкості розчинення кисню у воді.

Практично концентрація кисню в воді з 0,3 мг/л до 8 мг/л досягається протягом 20-30 с і тому вже в напірних комунікаціях станції першого підйому забезпечуються аеробні умови і запобігається вторинне забруднення води продуктами анаеробної деструкції відкладень на внутрішній поверхні труб. 

Література

1. Артамонов В.В., Василенко М.Г., Міхєєв Р.В. Надежность Кременчугского водохранилища как источника коммунального водоснабжения города Кременчуг // Вода и здоровье – 2002, Одесса, 2002,. – С.5 –8.

2. С.Н. Черкинский. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы.Стройиздат. М. 1971. –с.207

3. Л.А. Кульский и др. Очистка воды атомных электростанций., Киев, Наукова думка., 1979, -с.198.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.