Водоподготовка для массовых застроек и производств - проблемы и пути их решения.

Не секрет, что вода из подземных и поверхностных источников крайне редко соответствует всем гигиеническим нормам. А на промышленных предприятиях, особенно в пищевой, химической и других отраслях, предъявляются особые требования к качеству воды, используемой для производственных нужд. Применение высокотехнологичного оборудования и современные гигиенические нормы обязывают качественно очищать воду перед подачей её на производство.

Наиболее распространёнными природными загрязнителями воды из подземных источников, являются: механические примеси, окислы железа, марганец, сероводород, соли жесткости и пр. Для устранения данных загрязнителей применяются различные технологии водоподготовки.

К примеру, наличие в воде механических примесей, глины и прочих нерастворимых частиц, вызывает повышенную мутность и цветность воды. Если использовать такую воду в производстве без специальной предварительной подготовки, это приводит к быстрому износу, засорению и поломке оборудования технологических линий и запорной арматуры. А также, наличие данных природных загрязнителей недопустимо для последующих ступеней оборудования водоподготовки.

Для удаления данных природных загрязнителей применяются такие методы как механическая очистка, осветление, отстаивание, фильтрование, коагулирование. Эти методы так же применяются в различных комбинациях друг с другом. Наиболее распространённым и эффективным способом очистки от различных примесей являются скорые напорные фильтры с зернистой загрузкой.

Данные фильтры применяются во многих технологиях водоподготовки и представляют собой корпуса из полимеров или сталей, которые снабжены гидравлической коллекторно-распределительной системой. Потоками воды в данной системе управляют многоходовые клапаны или целые системы электро или пневмо клапанов. Управление происходит в автоматическом режиме, по сигналам, поступающим от контроллеров и контрольно-измерительной аппаратуры. В зависимости от назначения данных фильтров в корпуса загружаются различные фильтрующие материалы, которые периодически с помощью гидравлической или химической регенерации, восстанавливают свои свойства, после чего продолжают фильтровать воду в напорном режиме. Гидравлическая регенерация – это, как правило, взрыхление материала с вымыванием осадка, скопившегося на фильтрующем материале при фильтрации. Химическая регенерация – это омывание фильтрующего материала растворами различных реагентов, для восстановления определённых свойств материала.

Наиболее известный и распространённый загрязнитель в подземных источниках это железо.

Обезжелезивание воды

Железо, в воде из скважины, как правило, находится в растворённом виде. Для удаления железа применяют различные способы очистки:

• аэрация с последующей фильтрацией на каталитических материалах;
• окисление реагентами с последующей фильтрацией на каталитических материалах;
• ионообменный метод удаления железа;
• фильтрование через каталитические загрузки с восстановлением каталитических свойств.

Самый распространённый способ обезжелезивания это аэрация с последующей фильтрацией на каталитических материалах. Для аэрации используются напорные и безнапорные ёмкости, в которые подаётся водовоздушная смесь. Растворённое железо реагирует с кислородом воздуха, окисляется и выпадает в осадок, который в дальнейшем задерживается на различных каталитических материалах в скорых напорных фильтрах. Данный способ с использованием кислорода воздуха применим в большинстве случаев, но при превышении значений определённых показателей в исходной воде, необходимы более сильные окислители, такие как гипохлорит натрия (NaClO), перманганат калия (KMnO4) или озон (О3). В этих случаях применяется избыточное дозирование реагентов и очень важно не допустить проскок данных окислителей на выходе из установки и как следствие, их попадание к потребителю. Для предотвращения появления в уже очищенной воде следов нежелательных компонентов (химических окислителей природных загрязнителей)используют установки очистки воды с активированным углём, устанавливаемые после обезжелезивания. Наиболее сложно удалить железо, входящее в состав органических соединений. Для достижения результата данные соединения нужно либо разрушить, применяя сильные окислители, либо, наоборот, связать их коагулянтами, для создания условий их осаждения. Для удаления самих органических соединений широко применяют сорбцию на активированных углях и ультрафильтрацию.

Так же системы ультрафильтрации используют для очистки поверхностных вод от взвешенных частиц, коллоидных примесей и микроорганизмов. Для эффективной работы системы важно правильно подобрать соответствующие реагенты для предварительной обработки исходной воды. В этом случае системы ультрафильтрации значительно снижают цветность и окисляемость поверхностных вод, обусловленные содержанием органических веществ.

Ещё одна из основных проблем воды из подземных источников это присутствие солей жёсткости. Жёсткая вода приводит к зарастанию накипью поверхностей в нагревательных приборах, бойлерах и контурах ГВС, а так же оказывает негативное влияние на органы пищеварения. По нормам ВОЗ оптимальная жёсткость питьевой воды составляет 1,0 - 2,0 (мг-экв/л), таких же показателей придерживаются различные производства продуктов питания, бутилированной воды, пива, соков, крепких алкогольных напитков. В энергетике требования к воде ещё более высокие, вода для теплообменного оборудования, водогрейных котлов ограничивается ещё меньшими значениями жёсткости 0,03 – 0,05 (мг-экв/л).

Умягчение воды

Основным современным методом умягчения воды является ионный обмен. Сам процесс ионного обмена происходит на поверхности катионообменных смол, регенерируемых раствором поваренной соли. В промышленных масштабах данный способ требует достаточно большого расхода таблетированной соли, а это довольно затратно.

К безреагентным методам умягчения можно отнести нанофильтрацию и обратный осмос. Это мембранные технологии, которые иногда просто необходимы в бытовых и промышленных системах водоподготовки, особенно, когда требуется обессоливание, удаление фтора, лития, стронция, бора и других, так называемых, сложных загрязнителей. Водоподготовка на современных установках обратного осмоса экономически выгодней, по сравнению с традиционными методами, такими как ионный обмен и дистилляция, но есть и нюансы.

Системы обратного осмоса

Системы обратного осмоса применяются в фармацевтической, пищевой промышленности, микроэлектронике, энергетике и т.д. Но иногда, в воде из подземных источников, присутствует превышение норм даже для обычной питьевой воды, вышеперечисленных сложных загрязнителей. Для доведения такой воды до норм СанПин также применяют метод деминерализации или «обратного осмоса». Суть метода такова: под воздействием высокого давления молекулы воды проходят через полунепроницаемую мембрану, а загрязнители концентрируются на её поверхности и в процессе фильтрации смываются исходной водой в дренаж, образуя концентрат. Проектируются подобные системы всегда индивидуально, на основании анализа исходной воды и с учётом требований к качеству воды, подаваемой потребителю, а также учитывается водопотребление объекта, температура воды и условия сброса концентрата. Данные условия актуальны не только для сброса концентрата от установок обратного осмоса, но и для других методов водоподготовки, таких как: обезжелезивание, сорбция, ионный обмен и т.д.

При сбросе промывных вод от систем водоподготовки возникает вопрос утилизации осадка или снижения концентрации вредных веществ и реагентов в нём. Решение данных вопросов очень актуально на данный момент, в связи с ужесточением экологических норм и контроля гос органов, и требует индивидуального подхода к каждому конкретному предприятию. В некоторых случаях проблема решается смешением промывных вод с объёмом хозбытовых или ливневых стоков, в некоторых - отстаиванием и доочисткой на осадочных фильтрах, но иногда этого недостаточно и необходимо сгущать осадок на установках очистки промышленных стоков, удалять его из промывочных сбросных вод различными способами, вплоть до выпаривания, и утилизировать осадок на соответствующих полигонах. Все эти мероприятия требуют серьёзных финансовых затрат, именно поэтому технологию очистки воды необходимо разрабатывать комплексно, ещё на этапе выбора источника водоснабжения и технологической схемы водоснабжения, с учётом местных гидрогеологических особенностей, условий эксплуатации водозабора, гигиенических норм и экологических требований данного конкретного производства, или учреждения.

Пути решения данных вопросов разнообразны и очень индивидуальны, например: применение смешивания исходной воды из разных водоносных горизонтов, либо наоборот разделение потоков воды для оптимизации состава водоподготовки, и объединение уже промывных вод, объединение методов водоподготовки и т.д. Разработка технологии водоснабжения и водоподготовки в комплексе может оптимизировать состав оборудования, исключить лишние расходы на строительство и эксплуатацию водозабора и упростить в дальнейшем вопрос с утилизацией сброса.

Эксперты Бурового Союза обладают многолетним практическим опытом в решении задач различного уровня сложности в области промышленной водоподготовки для массовых застроек и производств. Также Служба сервиса Бурового Союза осуществляет сервисное сопровождение систем водоподготовки на основании Договоров сервисного обслуживания.