Ресурсосбережение. Создание замкнутых циклов производства питьевой воды

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Т.М. Портнова, начальник службы главного технолога технического управления дирекции водоснабжения; О.Н. Рублевская, директор департамента анализа и технологического развития систем водоснабжения и водоотведения, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»;

Р.Ф. Витковская, д-р техн. наук, профессор; Т.М. Нестерова, бакалавр, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

Обеспечение населения питьевой водой гарантированного качества – одно из приоритетных направлений соответствия стандартам качества проживания.

Актуальной проблемой охраны окружающей среды является охрана подземных вод от загрязнения, которая непосредственно связана со структурно-гидрогеологическими условиями формирования вод и масштабами распространения хозяйственной деятельности человека. Создание замкнутых водооборотных систем, в частности в технологии водоподготовки, играет важную роль в охране гидросферы от загрязнения, позволяет снижать объемы забираемой из источников водоснабжения воды и создает возможность организации бессточного производства.

В Российской Федерации требования по обязательной предварительной очистке и дальнейшему сбросу вод в водные объекты регламентируется следующими нормативными документами:

— Федеральным законом от 10.01.2002 года №7-ФЗ Об охране окружающей среды.

— Водным кодексом Российской Федерации от 03.06.2006 года №74-ФЗ.

— СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий».

Сброс сточных вод в водные объекты допускается при наличии выданных уполномоченными государственными органами решения о предоставлении водного объекта в пользование и разрешения на сброс загрязняющих веществ и микроорганизмов в окружающую среду.

Перед сбросом в водные объекты сточные воды должны подвергаться очистке и обеззараживанию. Не допускается сброс в водные объекты сточных вод, содержание в которых контролируемых загрязнений превышает нормативы допустимого воздействия на водные объекты [1].

Ленинградская область (ЛО) и окрестности Санкт-Петербурга имеют значительный ресурс подземных вод. Но лишь 37% потребляемого объема воды берется из этих источников и применяется для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения.

Необходимо отметить, что в ряде случаев добываемые подземные воды могут иметь отклонения по качеству, не позволяющие использовать их для хозяйственно-питьевых целей без специальной водоподготовки. Качество артезианских вод окрестностей Санкт-Петербурга во многом зависит от района расположения и глубины скважины. Опыт показывает, что вода из скважин глубиной до 100 м, расположенных в северных районах, чаще всего характеризуется очень высоким содержанием железа и низкой минерализацией, а для вод скважин свыше 100 м обычно характерно повышенное содержание железа. Учитывая сложный химический состав подземной воды для обеспечения возможности подачи ее на хозяйственно-питьевые нужды в ряде населенных пунктов предусмотрены водоочистные сооружения. Технологические схемы сооружений водоподготовки предусматривают нескольких ступеней очистки для комплексного решения задач водоподготовки [2].

Водопроводные очистные сооружения «Дюны»

Водопроводные очистные сооружения расположены на площадке «Дюны» по адресу 38-й км Приморского шоссе. Данный комплекс водопроводных сооружений создавался с целью забора воды из подземных месторождений «Дюны» и «Солнечное», очистки до нормативных показателей и обеспечения возможности подачи потребителям поселков Курортного района (Комарово, Репино и др.).

Источником водоснабжения на ВОС «Дюны» являются подземные месторождения «Дюны» и «Солнечное».

Сырая вода из скважин участка «Дюны» и «Солнечное» не соответствует требованиям к качеству питьевой воды по следующим показателям: мутность, цветность, общее железо, марганец, бромиды, фториды.

Следует отметить, что качество воды подземных источников ВОС «Дюны» характеризуется не только высоким содержанием железа (в пределах 6,0–13,0 мг/дм3) и марганца, но периодически регистрируются превышения по показателям фториды и барий. Таким образом, для данного типа вод применения только технологии окисления кислородом воздуха и гипохлоритом натрия недостаточно и требуется применение коагулянта – оксихлорида алюминия.

Таблица 1. Качество смешанной воды месторождений «Дюны» и «Солнечное»

Технология производства питьевой воды на ВОС «Дюны»

По опыту проектирования сооружений для очистки подземных железо- и марганецсодержащих вод, особенно в условиях низких температур, была выбрана технология двухступенчатой очистки, включающая окисление кислородом воздуха и гипохлоритом натрия, реагентную обработку оксихлоридом алюминия и фильтрование на безнапорных контактных фильтрах с двухслойной загрузкой (1-я ступень очистки) и на напорных скорых фильтрах с загрузкой пиролюзитом (2-я ступень очистки). Затем в напорном трубопроводе насосной станции второго подъема осуществляется обеззараживание воды УФ-облучением.

Подземная вода из скважин под напором поступает в распределительную камеру, затем самотеком подается в аэратор, где вода насыщается растворенным кислородом, после чего в воду дозируются реагенты: гипохлорит натрия и оксихлорид алюминий.

Вода самотеком поступает в открытые фильтры первой ступени с двухслойной загрузкой (дробленый антрацит и песок). Пройдя фильтры первой ступени, фильтрат направляется в промежуточный резервуар, из которого вода перекачивается на напорные фильтры второй ступени. В качестве загрузки фильтров второй ступени используется дробленый пиролюзит. В фильтрах первой ступени применяется водовоздушная промывка, напорные фильтры промываются водой из промежуточного резервуара. Фильтрат после второй ступени поступает в резервуары чистой воды, после чего питьевая вода насосной станцией второго подъема перекачивается потребителям.

На насосной станции второго подъема вода обеззараживается УФ-облучением с длиной волны 254 нм.

Особенности технологии очистки промывных вод фильтровальных сооружений

Промывные воды фильтровальных сооружений поступают в усреднитель. Резервуар-усреднитель предназначен для приема воды от промывки фильтров как 1-й, так и 2-й ступеней очистки, переливных вод сооружений водоподготовки, а также воды от опорожнения последних. Далее усредненная вода без отстаивания равномерно перекачивается в цех по переработке и подается на отстойники с полочными элементами.

Перед подачей на отстойники в промывную воду добавляется коагулянт (оксихлорид алюминия) и флокулянт на основе полиакриламида. Промывная вода проходит через камеру хлопьеобразования, поступает в нижнюю часть отстойника и восходящим потоком проходит через полочные элементы, на которых происходит разделение осадка и жидкой фазы.

Таким образом, в отстойниках происходит осветление грязной промывной воды и отделение осадка. Осадок, образовавшийся в отстойниках, под гидростатическим давлением поступает в осадкоуплотнители. Уплотненный осадок периодически откачивается передвижными автоцистернами и отвозится на канализационные очистные сооружения (далее – КОС) Зеленогорска для совместной обработки с осадком КОС.

Для промывки полочных элементов отстойника и трубопроводов осадка используется осветленная промывная вода. Очищенная промывная вода совместно со сливной водой после осадкоуплотнителей поступает на насосную станцию очищенной промывной воды и перекачивается в голову очистных сооружений.

Методы и этапы выбора параметров очистки промывных вод фильтровальных сооружений ВОС «Дюны»

Перед началом пуско-наладочных работ на ВОС «Дюны» проводились предварительные лабораторные исследования с целью определения и оценки значений доз коагулянта и флокулянта с оценкой эффективности по показателям: рН, общего железа, мутность. При этом содержание марганца не оценивалось. Согласно проектным решениям, снижение концентрации марганца предусмотрено на фильтровальных сооружениях второй ступени с каталитической загрузкой.

В качестве исследуемых образцов в лабораторию Южной водопроводной станции были доставлены промывные воды фильтровальных сооружений со станции в Зеленогорске, сопоставимые по составу с промывными водами в «Дюнах». Вода из скорых фильтров и вода из напорных фильтров, по 2 л с каждой ступени.

При подготовке образца модельного раствора пробы воды из напорных и скорых фильтров смешивали в соотношении 36% и 64% соответственно. Объем общего раствора составил 2 л.

Мутность измеряли на лабораторном мутномере TL2360. Измерение pH проводили на pH-метр pH-150 М. Измерение общего железа проводили фотометрическим методом согласно аккредитованной методике ЦВ 1.04.46-00. В мерную колбу отбирали пробу воды, далее добавляли туда серную кислоту, гидроксиламин солянокислый 10%, буферный раствор и индикатор ортофенантролин. Затем полученный раствор оставляли на 15 минут до развития окраски. После образования окраски на фотоколориметре измеряли оптическую плотность исследуемого раствора для определения концентрации общего железа в нем. Результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2. Результаты исследования качества воды модельного раствора

Для осветления воды использовался коагулянт оксихлорид алюминия концентрацией 24,35 и флокулянт на основе полиакриламида концентрацией 0,05% масс. Доза коагулянта составила 6 , флокулянта – 0,3 . Расчет необходимого количества коагулянта и флокулянта вели по формулам (1) и (2).

В стакан отобрали 1 л модельного раствора, затем добавили коагулянт оксихлорид алюминия в количестве 0,245 мл и перемешивали три минуты при скорости мешалки 100 оборотов в минуту. Далее добавили флокулянт на основе полиакриламида (pH = 4,90) в количестве 0,6 мл и перемешивали еще две минуты.

Далее исследуемый раствор отстаивался в течение 30 минут, после чего были отобраны пробы полученной осветленной воды для дальнейших измерений мутности, pH и общего железа в ней.

Исследования осветленной воды проводились путем измерения мутности, pH и общего железа. Мутность измеряли на лабораторном мутномере TL2360. Измерение pH проводили на pH-метр pH-150 М. Измерение общего железа проводили фотометрическим методом согласно ЦВ 1.04.46-00, аналогично исследованию модельного раствора.

Результаты измерений представлены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты исследования качества осветленной воды

ВЫВОДЫ

— В ходе проведения лабораторных испытаний оценена эффективность проектных решений в части значения доз химических реагентов: оксихлорида алюминия и полиакриламида катионного.

— Подтверждено, что выбранные дозы коагулянта и флокулянта позволяют получить осветленную воду с содержанием общего железа согласно проектным данным, что привело к снижению концентрации железа в 81 раз.

— Определено, что полученную в результате обработки осветленную промывную воду можно использовать для повторного применения в технологическом процессе. Однако степень очистки недостаточна для сброса такой воды в водоем рыбохозяйственного назначения, ПДК по железу составляет 0,1 мг/дм3.

— Выявлено, что полученные в лабораторных условиях параметры реагентной обработки позволили использовать их значения при проведении пуско-наладочных работ и обеспечить требуемую эффективность водоподготовки и очистки промывных вод.

Источники

Создать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *