Апр 27 2003

Выбор технологии очистки воды для рекреационных бассейнов

Опубликовано в 17:54 в категории Чистота воды и здоровье

Выбор технологии очистки воды для рекреационных бассейнов

С. П. Высоцкий, Е. В. Грабарь

Автомобильно-дорожный институт Донецкого государственного технического университета, г. Горловка

В связи с повышением жизненного уровня населения, увеличения туристического бизнеса на Украине возникает необходимость использования даже небольших водных источников для удовлетворения рекреационных нужд и обеспечения отдыха населения. В настоящее время значительное количество озер в нашей стране находится в неудовлетворительном состоянии, требуется их очистка при вводе их в рекреационную систему, также возникает необходимость периодической или (и) постоянной очистки при их использовании.

Очевидно, чем больше нагрузка на водный источник, тем производительнее должна быть система очистки. Возникает необходимость определения производительности очистного оборудования для поддержания чистоты замкнутого водного источника.

Для данного водного источника изменение баланса загрязнения в нем может быть найдено по дифференциальному уравнению:

,                                      (1)

где V - объем водохранилища, м3;

N - количество людей, пользующихся водным источником, чел/ч;

τ - время эксплуатации водохранилища, ч;

Q - расход подпиточной и проточной воды водного источника, м3/ч;

С0 - фоновая концентрация загрязняющих веществ, г/м3;

Сb - концентрация загрязняющих веществ поступающих в водохранилище при его использовании 1 человеком, г/чел;

С - концентрация загрязняющих веществ в проточной воде, г/м3.

Разделяя переменные выражения (1) и интегрируя левую часть от С0 до С и правую от 0 до τ, получим:

,                                  (2)

где  - кратность обмена воды в системе за время τ.

Преобразовав выражение (2), получим:

.                              (3)

Анализ приведенного выражения показывает, что при τ → ∞, накопление загрязнений в водохранилище зависит от параметра, характеризующего отношение количества привнесенных загрязнений к количеству загрязнений в проточной воде:

.                                      (4)

Поэтому для обеспечения чистоты воды в водохранилище необходимо применение «предочистки» пользующегося бассейном или водохранилищем в виде небольшого огражденного прибрежного участка, засыпка прибрежной зоны песком или галькой, установка душевых кабин и прочее.

При допустимой величине ухудшения качества воды в 1,5 раза и времени ее очистки за 10 часов мы можем определить рациональное количество пользующихся водохранилищем из формулы:

.                               (5)

Например, для Q = 10 м3/ч, V = 2000 м3, С0 = 100 г/м3 и Сb = 50г/чел количество людей, пользующихся водохранилищем не должно превышать N = 120 чел.

Качество воды в водохранилище должно удовлетворять органолептическим показателям, бактерицидной безопасности и содержанию токсичных химических компонентов. Органолептические показатели в водохранилище определяются содержанием в его воде взвешенных веществ, тяжелых металлов, наличием хлора и его соединений, а также обуславливаются цветением воды, в частности, сине-зелеными водорослями.

Токсичные химические вещества попадают в водные источники в результате смыва с сельскохозяйственных полей и огородов пестицидов, а также вследствие поступления загрязнений от химических предприятий. Химические примеси определяются водородным показателем, значение которого должно быть близким к нормам на питьевую воду (рН = 6 - 8), а также содержанием СПАВ, концентрация которого не должна приводить к пенообразованию, то есть не более 0,01 - 0,02 мг/л.

Так как природная вода представляет собой коллоидно-дисперсную систему, содержащую песок глинистые вещества и органические соединения, то ее очистка требует использования процесса коагуляции. Наиболее эффективно, по нашему мнению, использование электрохимической коагуляции. Суть метода заключается в анодном растворении металла в водной среде под действием электрического тока с последующим образованием гидроксидов алюминия. Этот метод дает возможность осуществлять эффективную очистку воды от взвесей минерального, органического и биологического происхождения и веществ молекулярной и коллоидной степени дисперсности.

Установка достаточно просто заряжается листовым алюминием пищевого класса, отличается достаточно экономным расходом алюминия и энергии. Известно, что в момент возникновения продукты коагуляции намного активнее, чем продукты, которые образуются при дозировании в воду минеральных коагулянтов. Именно поэтому расход алюминия на процесс коагуляции составляет до 10 г/м3 обработанной воды, что в несколько раз меньше по сравнению с расходом сернокислого алюминия. Кроме этого преимуществом электрокоагуляция перед реагентными методами является компактность установки, возможность полной автоматизации и отсутствие вторичного загрязнения воды другими примесями.

Для осветления воды наиболее рационально применение тонкослойных отстойников, так как их разделительная способность, особенно при выделении тонкодисперсных примесей, во много раз выше разделительной способности горизонтальных, вертикальных и радиальных отстойников. Кроме этого габариты тонкослойных отстойников по сравнению с другими типами осадительных аппаратов значительно меньше и исчисляются несколькими метрами, что позволяет размещать их даже на подвижных объектах (баржи или понтоны). На эффективность процесса разделения в этих аппаратах мало влияет изменение расхода обрабатываемой воды, температура, а также качество исходной воды. Немаловажными преимуществами тонкослойных отстойников является простота их исполнения, недефицитность материалов, идущих на изготовление разделительных полок и отсутствие комплектующего оборудования.

Последней ступенью обработки воды перед ее поступлением в водохранилище является обеззараживание воды. Среди химических методов обеззараживания самым распространенным является хлорирование. Однако, хлорирование малоэффективно по отношению к споровым формам микроорганизмов, вызывает высокие уровни мутагенной активности и токсичности. Кроме того существенным недостатком хлорирования является сложность и опасность транспортирования и хранения хлора, особенно вблизи водного источника, и ухудшение органолептических свойств воды.

Для обеззараживания воды в западных странах широко применяют метод озонирования воды. Озон обладает более высоким окислительным потенциалом по сравнению с хлором, продукты окисления не имеют запаха. Однако, применение озонирования для обеззараживания воды водохранилищ нецелесообразно. Это связано с тем, что озон имеет низкую растворимость в воде и не обладает консервирующим действием. Время существования растворенного озона не превышает нескольких минут. Применение озонирования ограничивается также сложностью эксплуатации очистного оборудования и высокой его стоимостью.

Известным обеззараживающим реагентом является серебро, дозируемое в воду электрохимическим методом. Обеззараживание воды ионами серебра обеспечивает высокий антимикробный эффект, имеет широкий спектр антимикробного действия, характеризуется простотой и надежностью эксплуатации. Важным преимуществом является свойство серебра консервировать воду на длительное время. Вода, обработанная серебром в концентрации 0,1 мг/л, сохраняет высокие санитарно-гигиенические показатели более года. Однако, вследствие высокой стоимости реагента, такой метод применим только для индивидуальных плавательных бассейнов небольшого объема.

Для обеззараживания воды более простым и безопасным решением является применение гипохлорита натрия, генерируемого за счет электролиза поваренной соли. Установка отличается простотой обслуживания и малыми затратами электроэнергии и реагентов.

Следует отметить, что при применении электрокоагуляции для очистки воды водохранилища происходит практически полное обеззараживание воды (на 98,86 - 100 %). Поэтому во многих случаях можно не осуществлять дополнительное обеззараживание воды.

В нашем институте разработаны и проверены на практике конструкции простых установок, обеспечивающих возможность очистки и обеззараживания воды в небольших водохранилищах и плавательных бассейнах.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.