Максимальный экономический эффект!

Производство - любой государственный, муниципальный либо частный объект, на котором в технологических и производственных целях используется вода.

В современном мире с его высокоразвитыми технологиями все большее значение приобретает качество исходного сырья и сопутствующих технологическому процессу продуктов. Наиболее часто в производственных процессах используется вода. Поэтому на предприятиях различных отраслей промышленности стоит задача получить воду, соответствующую определенным требованиям. Практически невозможно обобщить правила проектирования и подбора систем промышленной очистки воды для различных отраслей человеческой деятельности. Водоподготовка для производственных целей - это сложный и многоэтапный процесс, требующий использования целого ряда комплексов современного водоочистного оборудования. Промышленные предприятия, в зависимости от своего профиля и технологической специализации, используют воду в разных качествах. Можно обозначить следующие направления использования воды в технологических и производственных процессах:

• Вода выступает в качестве сырья для конечного продукта. Например, в пищевой промышленности, в производстве косметических средств, лекарственных препаратов, авто-косметики и т. д. В этом случае от применяемой воды напрямую зависит качество получаемого продукта и его конкурентные преимущества.
• Вода используется в технологическом процессе. Например, для линий гидроабразивной резки, для линий порошковой окраски, в электронной промышленности. В этом случае от параметров воды может зависеть надежность и срок работы используемого оборудования (как правило, дорогостоящего) или качество получаемого изделия.
• Вода сопутствует технологическому процессу, как, например, оборотная вода систем охлаждения, нагрева, кондиционирования и т. п. От ее качества зависит срок службы коммуникаций.

Эти основные направления использования воды на производстве условно можно разделить на несколько категорий, согласно которым нормируется качество используемой воды. Для каждой из этих категорий существуют нормативные документы, определяющие допустимые параметры качества и необходимую степень очистки воды, применяемой в производственных целях.

Вода питьевая. Требования к питьевой воде в Российской Федерации регламентируются СанПиН 2.1.4.1074-01«Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды». Питьевая вода необходима в пищевой промышленности, производстве алкогольных и безалкогольных напитков, для обеспечения питьевых нужд сотрудников предприятий.

Вода дистиллированная. Требования к такой воде изложены в ГОСТ 6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия". Основным показателем, определяющим качество дистиллированной воды, является ее электропроводность, которая должна быть не более 5 мкОм/см. Может также использоваться обратная электропроводности величина - электрическое сопротивление - для дистиллированной воды оно должно быть не менее 200 кОм*см.

Дистиллированная вода требуется на многих химических производствах, в лабораториях, на типографиях и т. д.

Вода деионизованная. Понятие деионизованной воды достаточно условное - для разных технологических процессов требования к такой воде могут быть разные. Основным параметром, относительно которого нормируется деионизованная вода, является ее электрическое сопротивление. В зависимости от назначения, может требоваться получение воды с сопротивлением 500 кОм*см и более.

Деионизованную воду используют в электронном приборостроении и во многих других технологических процессах.

Вода сверхчистая. Такая вода не должна содержать практически никаких ионов солей. Сопротивление сверхчистой воды составляет 12-18 МОм*см.

Такая вода применяется в микроэлектронике, при выращивании кристаллов и т. д. Здесь следует обратить внимание, что «время жизни» сверхчистой воды измеряется секундами, при контакте с воздухом вода мгновенно впитывает в себя углекислый газ, который, превращаясь в гидрокарбонаты, понижает электрическое сопротивление воды. Поэтому оборудование для глубокой очистки воды должно находиться в непосредственной близости от точки её использования.

Вода специального назначения , нормируемая по параметрам, важным для конкретного технологического процесса. Например, может не допускаться концентрация каких-либо отдельных ионов или органических веществ выше заданной величины. Разработаны нормативы к воде для гальванического производства, для паровых котлов, для аквариумов и океанариумов и т. д.

Как мы видим, для различных областей промышленности может требоваться вода совершенно разного качества. Но есть одно требование, общее для всех предприятий, - это СТАБИЛЬНОСТЬ результата. Поэтому при проектировании систем водоподготовки для производственных целей особое внимание необходимо уделять качеству исходной воды, которая к слову может менять свой химический и бактериологический состав, а также инженерно-техническому сопровождению водоочистного оборудования в течении всего срока эксплуатации. Инженерно-сервисный центр нашей компании осуществляет постоянный мониторинг всех находящихся в эксплуатации систем водоподготовки, проводит своевременное сервисное обслуживание установленного оборудования, контролирует качество исходной и очищенной воды.

Разработка и внедрение систем водоподготовки на производстве позволяет продлить срок службы водоснабжающего и нагревательного оборудования в 2-3 раза, снизить энергопотребления водонагревательного оборудования на 30-50%, уменьшить расход воды на 20-30%.

Обсудим подробнее, какие же факторы оказывают влияние на выбор метода очистки воды и комплектацию системы водоподготовки для производства? Какую задачу по подготовке воды не пришлось бы решать, основополагающими факторами которые в первую очередь необходимо учитывать при проектировании и подборе водоочистного оборудования всегда будут:

• требования к качеству подготовленной воды;
• качество исходной воды;
• необходимые объёмы очищенной воды;
• режим водопотребления;
• индивидуальные особенности объекта.

Кроме перечисленных выше основных факторов, применяемые аппаратурно-технологические решения в каждом конкретном случае могут зависеть от десятков других параметров, включающих в себя показатели, присущие только данному объекту. Так же следует учитывать, что зачастую на одном промышленном объекте необходимо применение нескольких схем очистки воды, реализующих различные методы, использующие различное оборудование и материалы и производящие подготовку воды до различных степеней очистки. Иногда их можно рассматривать как совокупные подсистемы совокупной системы очистки воды на предприятии в целом. В связи с тем, что процесс очистки воды представляет собой достаточно сложное и дорогостоящее мероприятие, очистка в большинстве случаев осуществляется до минимально приемлемого уровня для данного технологического процесса. В большинстве случаев технологическая схема очистки и подготовки воды включает в себя следующие основные этапы:

• механическая очистка воды от нерастворимых примесей;
• обезжелезивание и деманганация воды;
• удаление органических загрязнений (обесцвечивание, дезодорация);
• умягчение воды;
• обессоливание;
• удаление микробиологических загрязнений;
• коррекция состава воды (щелочности, кислотности, содержания отдельных элементов).

Существуют так же и другие разновидности дополнительных методов подготовки воды, отличающихся как назначением, так и потребительскими характеристиками. В зависимости от специфики промышленного предприятия очистка воды для его нужд может иметь некоторые особенности. Рассмотрим несколько конкретных примеров.

Производство ликеро-водочной продукции

Как бы тривиально это ни звучало, но поскольку водка на 60% состоит из воды, ее качественные показатели в очень большой мере определяются составом воды.

Следует отметить, что никакой особой технологии водоподготовки для ликеро-водочной промышленности не существует. Все применяемые технологические операции свойственны для любых других установок водоподготовки. Аналогичны и аппаратурно-технологические решения. Требования же к качественному составу воды намного ниже, чем для тепловых и атомных станций, электронных и медицинских производств.

Основным отличием водоподготовки для ликеро-водочной промышленности, как и для любой пищевой, является обязательное требование - использования оборудования, материалов и реагентов, сертифицированных для применения в пищевых процессах.

Единственным специфическим требованием, предъявляемым к воде для водки, впрочем, как и для безалкогольных напитков, являются ее вкусовые характеристики. Образцы вод, имеющих разный химический состав в пределах, заданных соответствующей ТИ 10-04-03-09-88, имеют различный вкус. Корректируя состав, можно добиться определенного вкуса воды и сделанной из нее водки. Не потеряла актуальности идея об обессоливании воды с последующим введением в нее определенных солей, обеспечивающих наилучшие дегустационные показатели водки при ее высокой стабильности. Такой подход широко распространен в пивоварении. Однако такой путь и наиболее дорог.

В большинстве случаев на предприятиях используется вода из городского водопровода или собственных артезианских скважин, состав которой путем соответствующей водоподготовки - т. н. «исправления» воды - доводится до заданного технологической инструкцией ТИ 10-04-03-09-88 по лимитирующим компонентам (жесткость, железо, органика и т. п.).

Схема такой водоподготовки зависит от состава исходной воды и требований производителя. Поэтому технологическая схема и состав оборудования таких установок может существенно различаться.

Водоподготовка для производства соков

Получение высококачественных соков из концентратов требует использования воды определенного и стабильного состава.

Щелочность воды снижает кислотность напитка, поэтому требуется увеличение количества добавляемой лимонной кислоты. Расход лимонной кислоты также увеличивается при превышении допустимых пределов концентрации солей жесткости, поскольку гидрокарбонаты кальция и магния взаимодействуют с пектиновыми и дубильными веществами соков, образуя комплексные соединения, вызывающие помутнение напитка. Сульфаты и хлориды участвуют в формировании вкуса напитка. Общее количество растворенных солей не только влияет на вкус, но и может обусловливать химическую нестабильность, выпадение осадка, изменение внешнего вида напитка.

Сок, полностью идентичный натуральному, может быт получен только при разбавлении концентрата обессоленной водой. Поскольку ее производство достаточно дорого, допускается применение умягченной воды. Качество такой воды оговорено в ТИ 10-5031536-73-10 «Требования к химическому составу воды в производстве безалкогольных напитков».

Подготовка воды для производства пива

В производстве пива вода является важнейшим сырьем и технологическим продуктом. Она используется в целом ряде процессов и ее расход составляет 13-26 л на 1 л пива. Катионы и анионы воды оказывают влияние на рН затора, сусла и пива, что сказывается на протекании ферментативных процессов при его производстве. Они влияют на ход брожения и, в конечном счете, на вкус и стойкость пива. В отличие от производства безалкогольной продукции, при варке пива необходимо наличие солей жесткости. Однако если присутствие кальция возможно до предельного значения в 14 мг-экв/л, то соли магния придают пиву горечь. Высокое содержание натрия также нежелательно, поскольку придает кисло-соленый вкус.

Избыток хлоридов замедляет процессы производства пива, а избыток сульфатов придает горький и сухой вкус. Большое значение так же играет щелочность воды.

Для того, чтобы обеспечить одинаковое качество и вкусовые характеристики пива, производимого в различных местах и странах, необходимо обеспечить не только идентичные условия его производства, но и идентичное качество солода, хмеля и, конечно, состав воды.

Поскольку селективно невозможно удалять из воды различные ионы, например, удалять магний, не извлекая кальций, то единственным реальным путем удовлетворения указанных выше требований является полное или частичное обессоливание воды с последующей корректировкой ее состава до необходимого уровня.

Как описано выше, обессоливание можно осуществлять ионным обменом и обратным осмосом. В пивоварении нашли применение оба этих способа.

Подготовка воды для подпитки теплосети

В производстве спирта необходимы подогрев и охлаждение оборудования, например, при ректификации. Теплосъем производится оборотной водой с ее охлаждением в градирнях. Использование необработанной воды привод к зарастанию труб теплообменников, уменьшению теплообмена и как следствие их преждевременный выход из строя.

Для стабилизации работы оборудования может использоваться схема, включающая умягчение воды, смешение ее с исходной, для достижения показателей жёсткости порядка 1 мг-экв/л с пропорциональным дозированием в эту воду полифосфатов. Для обеспечения постоянной подачи воды в систему, необходимо применение установки умягчения воды непрерывного действия. В такой установке постоянно эксплуатируется 1 фильтр, а второй, регенерированный, находится в резерве. После исчерпания емкости первого фильтра на очистку включается второй, а первый регенерируется. В дальнейшем осуществляется ввод в воду раствора полифосфата который производится системой пропорционального дозирования.

Из всего изложенного выше видно, что разработать и воплотить в жизнь комплексную систему очистки воды для производственных целей с учётом всех имеющихся факторов достаточно нелёгкая задача, поэтому её выполнение лучше поручить профессионалам. Только в этом случае гарантирован желаемый результат - получение необходимых объёмов воды с заданой степенью очистки.

Для получения более развёрнутой консультации по вопросам очистки воды для производственных целей, связывайтесь с менеджерами компании.

Компания «Студия Воды» оказывает полный комплекс услуг по подготовке и очистке воды для производства.

• Выезд на объект для проведения всестороннего технического обследования.
• Отбор проб воды для проведения анализа в лаборатории ФБУЗ ЦГиЭ (СанЭпидСтанция).
• Проектирование и подбор оборудования и систем очистки воды.
• Монтаж и ввод в эксплуатацию систем фильтров для очистки воды.
• Гарантийное и сервисное обслуживание водоочистного оборудования.

Все фильтры и системы очистки воды предлагаемые нашей компанией, для подготовки воды в производственных целях, создаются на основе оборудования ATOLL, ECOWATER SYSTEMS, HONEYWELL, PENTEK, INSTAPURE, WEHRLE и других ведущих производителей водоочистительного оборудования из США, Великобритании, Бельгии, Германии и Италии.

Основная цель очистки воды - освобождение ее от взвешенных частиц для улучшения физических свойств (прозрачности, цветности и др.). В практике это достигается отстаиванием и коагуляцией.

При простом отстаивании задерживаются главным образом крупные частицы, а мелкие коллоидные не осаждаются. Процесс отстаивания воды длится 4-8 ч и более. С целью ускорения процесса осаждения взвеси и повышения его эффективности производится коагуляция воды.

Для этой цели в воду добавляют химический реагент - коагулянт, чаще всего сернокислый алюминий, который в воде вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния, в результате чего образуется гидрат окиси алюминия, который выпадает в виде хлопьев. Мельчайшие частицы взвеси прилипают к поверхности хлопьев коагулянта и оседают.

Коагуляция значительно ускоряет осаждение взвешенных частиц, но некоторое количество мелких частиц все же остается. Поэтому после отстаивания и коагуляции требуется дальнейшая очистка воды - фильтрация. Процесс фильтрации заключается в пропускании воды через мелкопористый материал (песок).

Существуют медленные и скорые фильтры. В настоящее время используются скорые фильтры. Скорость фильтрования достигает 5-7 м/ч. В этих фильтрах вода проходит фильтрующий слой (кварцевый речной песок) и поддерживающий его гравийный слой, уложенный на дырчатом днище. Профильтрованная вода поступает в поддренажное пространство и затем по трубопроводу в резервуар чистой воды.

При децентрализованном водоснабжении отстаивание, коагуляцию и фильтрование воды можно производить в бочках или других резервуарах. В качестве фильтрующих материалов используют мелко измельченный древесный уголь или речной песок.

Применение различных способов очистки позволяет получить воду, освобожденную от взвешенных частиц, однако такая вода не полностью освобождается от микроорганизмов. Поэтому необходима дополнительная обработка - обеззараживание. Для этого чаще всего применяется хлорирование, облучение ультрафиолетовыми лучами и кипячение. Хлорирование воды производят газообразным хлором и раствором хлорной извести.

Газообразным хлором пользуются на крупных водопроводных станциях, где хлор хранится в баллонах под давлением 6-7 ат. На более мелких станциях и при децентрализованном водоснабжении для обеззараживания применяют раствор хлорной извести. Свежая хлорная известь содержит 28-38% активного хлора. Хлорная известь - вещество нестойкое и при хранении разрушается. Ее следует хранить в закрытых бочках в прохладном, сухом и темном помещении.

Эффективность обеззараживания воды хлорной известью зависит от ряда условий:
1) тщательного освобождения воды от мути и взвеси;
2) введения достаточного количества (дозы) хлора;
3) тщательного быстрого перемешивания;
3 Гигиена с основами здравоохранения
4) достаточной экспозиции воды с хлором (30 мин - 2 ч);
5) проверки качества хлорирования.

При хлорировании поступающий в воду хлор гидролизуется и продукты гидролиза оказывают бактерицидное действие на микробную клетку. Чтобы быть уверенным, что микробы подверглись действию хлора, надо ввести его в количествах, превышающих хлорпоглощаемость воды (разница между количеством прибавленного хлора и оставшегося после определенной экспозиции). Доза хлора считается достаточной, если после обеззараживания воды в ней осталось 0,3-0,5 мг/л так называемого остаточного хлора. В таких количествах остаточный хлор не влияет на органолептические свойства воды и безвреден для организма.

Исследования показали, что бактерицидное действие хлора наиболее выражено в течение первых 30 мин (зависит от дозы и температуры). В зимнее время контакт удлиняется до 2 ч. Контроль качества хлорирования проводится путем определения остаточного хлора в воде и бактериологического анализа.

В зависимости от величины применяемой дозы различают обычное хлорирование с учетом величины хлорпоглощения воды и перехлорирование, когда вода обрабатывается большими дозами хлора. Последний метод используется при хлорировании воды, подозрительной в санитарном отношении. Избыток остаточного хлора в этом случае связывают гипосульфитом. Избыток хлора удаляют (дехлорирование) путем фильтрации воды через активированный уголь. Далее с целью определения дозы хлорной извести, необходимой для хлорирования воды колодца, определяют объем воды. Чтобы узнать объем воды в колодце, с помощью веревки с грузом на конце определяют высоту столба воды, а затем - площадь сечения сруба. Умножая высоту столба воды (в метрах) в колодце на площадь сечения (в квадратных метрах), узнают объем воды в колодце (в кубических метрах). Доза хлора на 1 м 3 воды умножается на полученный объем.

Для определения дозы хлора для хлорирования проводят пробное хлорирование (методом трех стаканов). Можно дозу хлора выбрать ориентировочно: для прозрачной воды - 6 - 8 г на 1 м 3 , для мутной - до 10-12 г на 1 м 3 (содержание хлора в хлорной извести должно быть не менее 25-27%). После установления необходимого количества раствора хлорной извести приступают к хлорированию воды в колодце.

Предварительно подготовленный раствор хлорной извести (1% или 3-5%) выливают в колодец, тщательно перемешивают воду шестом и оставляют в покое на 1-2 ч. Через 2 ч вода должна иметь слабый запах хлора; если запах хлора отсутствует, следует увеличить дозу. При наличии сильного запаха воду дехлорируют.

Обеззараживание индивидуальных запасов . Для обеззараживания индивидуальных запасов воды можно пользоваться кипячением, а также таблетками пантоцида, в состав которых входит хлорамин. Одна таблетка пантоцида содержит 3 мг активного хлора. Если вода прозрачная, то во фляге {700 мл) растворяют одну таблетку, а если вода мутная, то следует добавить 2 таблетки. Продолжительность контакта 30 минут.

Методов улучшения качества воды много, и они позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, от избытка солей, токсических и радиоактивных веществ и дурнопахнущих газов.

Основная цель очистки воды - защита потребителя от патогенных организмов и примесей, которые могут быть опасны для здоровья человека или иметь неприятные свойства (цвет, запах, вкус и т.д.). Методы очистки следует выбирать с учетом качества и характера источника водоснабжения.

Использование подземных межпластовых водоисточников для централизованного водоснабжения имеет целый ряд преимуществ перед использованием поверхностных источников. К важнейшим из них относятся: защищенность воды от внешнего загрязнения, безопасность в эпидемиологическом отношении, постоянство качества и дебита воды. Дебит - это объем воды, поступающий из источника в единицу времени (л/час, м/сутки и т.д.).

Обычно подземные воды не нуждаются в осветлении, обесцвечивании и обеззараживании, Схема водопровода на подземных водах представлена на рисунке.

К числу недостатков использования подземных водоисточников для централизованного водоснабжения относится небольшой дебит воды, а значит применять их можно в местностях со сравнительно небольшой численностью населения (малые и средние города, поселки городского типа и сельские населенные пункты). Более 50 тыс. сельских населенных пунктов имеют централизованное водоснабжение, однако благоустройство сел затруднено в силу рассредоточенности сельских поселений и малой их численности (до 200 человек). Чаще всего здесь используются различные виды колодцев (шахтные, трубчатые).

Место для колодцев выбирают на возвышенности, не менее 20-30 м от возможного источника загрязнения (уборные, выгребные ямы и др.). При рытье колодца желательно дойти до второго водоносного горизонта.

Дно шахты колодца оставляют открытым, а основные стенки укрепляют материалами, обеспечивающими водонепроницаемость, т.е. бетонными кольцами или деревянным срубом без щелей. Стенки колодца должны возвышаться над поверхностью земли не менее чем на 0,8 м. Для устройства глиняного замка, препятствующего попаданию поверхностных вод в колодец, вокруг колодца выкапывают яму глубиной 2 м и шириной 0,7-1 м и наполняют ее хорошо утрамбованной жирной глиной. Поверх глиняного замка делают подсыпку песком, мостят кирпичом или бетоном с уклоном в сторону от колодца для стока поверхностных вод и пролива при ее заборе. Колодец необходимо оборудовать крышкой и пользоваться только общественным ведром. Лучший способ подъема воды - насосы. Кроме шахтных колодцев, для добывания подземных вод применяют разные типы трубчатых колодцев.

: 1 - трубчатый колодец; 2 - насосная станция первого подъема; 3 - резервуар; 4 - насосная станция второго подъема; 5 - водонапорная башня; 6 - водонапорная сеть

Преимущество таких колодцев в том, что они могут быть любой глубины, стенки их изготовляются из водонепроницаемых металлических труб, по которым насосом поднимается вода. При расположении меж пластовой воды на глубине больше 6-8 м ее добывают посредством устройства скважин, оборудованных металлическими трубами и насосами, производительность которых достигает 100 мУч и более.

: а - насос; б - слой гравия на дне колодца

Вода открытых водоемов подвержена загрязнениям, поэтому, с эпидемиологической точки зрения, все открытые водоисточники в большей или меньшей степени потенциально опасны. Кроме того, эта вода часто содержит гуминовые соединения, взвешенные вещества из различных химических соединений, поэтому она нуждается в более тщательной очистке и обеззараживании

Схема водопровода на поверхностном водоисточнике приведена на рисунке 1.

Головными сооружениями водопровода, питающегося водой из открытого водоема, являются: сооружения для забора и улучшения качества воды, резервуар для чистой воды, насосное хозяйство и водонапорная башня. От нее отходит водовод и разводящая сеть трубопроводов, изготовленных из стали или имеющих антикоррозийные покрытия.

Итак, первый этап очистки воды открытого водоисточника - это осветление и обесцвечивание. В природе это достигается путем длительного отстаивания. Но естественный отстой протекает медленно и эффективность обесцвечивания при этом невелика. Поэтому на водопроводных станциях часто применяют химическую обработку коагулянтами, ускоряющую осаждение взвешенных частиц. Процесс осветления и обесцвечивания, как правило, завершают фильтрованием воды через слой зернистого материала (например, песок или измельченный антрацит). Применяют два вида фильтрования - медленное и скорое.

Медленное фильтрование воды проводят через специальные фильтры, представляющие собой кирпичный или бетонный резервуар, на дне которого устраивают дренаж из железобетонных плиток или дренажных труб с отверстиями. Через дренаж профильтрованная воды отводится из фильтра. Поверх дренажа загружают поддерживающий слой щебня, гальки и гравия по крупности, постепенно уменьшающейся кверху, что не дает возможности мелким частицам просыпаться в отверстия дренажа. Толщина поддерживающего слоя - 0,7 м. На поддерживающий слой загружают фильтрующий слой (1 м) с диаметром зерен 0,25-0,5 мм. Медленный фильтр хорошо очищает воду только после созревания, которое состоит в следующем: в верхнем слое песка происходят биологические процессы - размножение микроорганизмов, гидробионтов, жгутиковых, затем их гибель, минерализация органических веществ и образование биологической пленки с очень мелкими порами, способными задерживать даже самые мелкие частицы, яйца гельминтов и до 99% бактерий. Скорость фильтрации составляет 0,1-0,3 м/ч.

Рис. 1.

: 1 - водоем; 2 - заборные трубы и береговой колодец; 3 - насосная станция первого подъема; 4 - очистные сооружения; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция второго подъема; 7 - трубопровод; 8 - водонапорная башня; 9 - разводящая сеть; 10 - места потребления воды.

Медленнодействующие фильтры применяют на малых водопроводах для водоснабжения сел и поселков городского типа. Раз в 30-60 дней поверхностный слой загрязненного песка снимают вместе с биологической пленкой.

Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, устранить цветность воды и ускорить процесс фильтрования привело к проведению предварительного коагулирования воды. Для этого к воде добавляют коагулянты, т.е. вещества, образующие гидроокиси с быстро оседающими хлопьями. В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий - Al2(SO4)3; хлорное железо - FeSl3, сернокислое железо - FeSO4 и др. Хлопья коагулянта обладают огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, что позволяет им адсорбировать даже мельчайшую отрицательно заряженную взвесь микроорганизмов и коллоидных гуминовых веществ, которые увлекаются на дно отстойника оседающими хлопьями. Условия эффективности коагуляции - наличие бикарбонатов. На 1 г коагулянта добавляют 0,35 г Са(ОН)2. Размеры отстойников (горизонтальных или вертикальных) рассчитаны на 2-3-часовое отстаивание воды.

После коагуляции и отстаивания вода подается на скорые фильтры с толщиной фильтрующего слоя песка 0,8 м и диаметром песчинок 0,5-1 мм. Скорость фильтрации воды составляет 5-12 м/час. Эффективность очистки воды: от микроорганизмов - на 70-98% и от яиц гельминтов - на 100%. Вода становится прозрачной и бесцветной.

Очистку фильтра проводят путем подачи воды в обратном направлении со скоростью, в 5-6 раз превышающей скорость фильтрования в течение 10-15 мин.

С целью интенсификации работы описанных сооружений используют процесс коагуляции в зернистой загрузке скорых фильтров (контактная коагуляция). Такие сооружения называют контактными осветелителями. Их применение не требует строительства камер хлопьеобразования и отстойников, что позволяет уменьшить объем сооружений в 4-5 раз. Контактный фильтр имеет трехслойную загрузку. Верхний слой - керамзит, полимерная крошка и др. (размер частиц -- 2,3-3,3 мм).

Средний слой - антрацит, керамзит (размер частиц - 1,25-2,3 мм).

Нижний слой - кварцевый песок (размер частиц - 0,8-1,2 мм). Над поверхностью загрузки укрепляют систему перфорированных труб для введения раствора коагулянта. Скорость фильтрации до 20 м/час.

При любой схеме заключительным этапом обработки воды на водопроводе из поверхностного источника должно быть обеззараживание.

При организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов и отдельных объектов (дома отдыха, пансионаты, пионерские лагеря) в случае использования в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов необходимы сооружения небольшой производительности. Этим требованиям отвечают компактные установки заводского изготовления "Струя" производительностью от 25 до 800 м/сутки.

В установке используют трубчатый отстойник и фильтр с зернистой загрузкой. Напорная конструкция всех элементов установки обеспечивает подачу исходной воды насосами первого подъема через отстойник и фильтр непосредственно в водонапорную башню, а затем потребителю. Основное количество загрязнений оседает в трубчатом отстойнике. Песчаный фильтр обеспечивает окончательное извлечение из воды взвешенных и коллоидных примесей.

Хлор для обеззараживания может вводиться либо перед отстойником, либо сразу в фильтрованную воду. Промывку установки проводят 1-2 раза в сутки в течение 5-10 мин обратным потоком воды. Продолжительность обработки воды не превышает 40-60 мин, тогда как на водопроводной станции этот процесс составляет от 3 до 6 ч.

Эффективность очистки и обеззараживания воды на установке "Струя" достигает 99,9%.

Обеззараживание воды может быть проведено химическими и физическими (безреагентными) методами.

К химическим методам обеззараживания воды относят хлорирование и озонирование. Задача обеззараживания - уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды.

Россия была одной из первых стран, в которой хлорирование воды стало применяться на водопроводах. Произошло это в 1910 г. Однако на первом этапе хлорирование воды проводили только при вспышках водных эпидемий.

В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий. Этому способствует доступность метода, его дешевизна и надежность обеззараживания, а также многовариантность, т.е. возможность обеззараживать воду на водопроводных станциях, передвижных установках, в колодце (при его загрязнении и ненадежности), на полевом стане, в бочке, ведре и во фляге.

Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием.

Химизм происходящих процессов состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит его гидролиз:

Т.е. образуются соляная и хлорноватистая кислота. Во всех гипотезах, объясняющих механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводят центральное место. Небольшие размеры молекулы и электрическая нейтральность позволяют хлорноватистой кислоте быстро пройти через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты (БН-группы;), важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Это подтверждено при электронной микроскопии: выявлено повреждение оболочки клетки, нарушение ее проницаемости и уменьшение объема клетки.

На крупных водопроводах для хлорирования применяют газообразный хлор, поступающий в стальных баллонах или цистернах в сжиженном виде. Используют, как правило, метод нормального хлорирования, т.е. метод хлорирования по хлорпотребности.

Имеет важное значение выбор дозы, обеспечивающий надежное обеззараживание. При обеззараживании воды хлор не только способствует гибели микроорганизмов, но и взаимодействует с органическими веществами воды и некоторыми солями. Все эти формы связывания хлора объединяются в понятие "хлорпоглощаемость воды".

В соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода..." доза хлора должна быть такой, чтобы после обеззараживания в воде содержалось 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора. Этот метод, не ухудшая вкуса воды и не являясь вредным для здоровья, свидетельствует о надежности обеззараживания.

Количество активного хлора в миллиграммах, необходимое для обеззараживания 1 л воды, называют хлорпотребностью.

Кроме правильного выбора дозы хлора, необходимым условием эффективного обеззараживания является хорошее перемешивание воды и достаточное время контакта воды с хлором: летом не менее 30 минут, зимой не менее 1 часа.

Модификации хлорирования: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование и др.

Двойное хлорирование предусматривает подачу хлора на водопроводные станции дважды: первый раз перед отстойниками, а второй - как обычно, после фильтров. Это улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, подавляет рост микрофлоры в очистных сооружениях, увеличивает надежность обеззараживания.

Хлорирование с аммонизацией предусматривает введение в обеззараживаемую воду раствора аммиака, а через 0,5-2 минуты - хлора. При этом в воде образуются хлорамины - монохлорамины (NH2Cl) и дихлорамины (NHCl2), которые также обладают бактерицидным действием. Этот метод применяется для обеззараживания воды, содержащей фенолы, с целью предупреждения образования хлорфенолов. Даже в ничтожных концентрациях хлорфенолы придают воде аптечный запах и привкус. Хлорамины же, обладая более слабым окислительным потенциалом, не образуют с фенолами хлорфенолов. Скорость обеззараживания воды хлораминами меньше, чем при использовании хлора, поэтому продолжительность дезинфекций воды должна быть не меньше 2 ч, а остаточный хлор равен 0,8-1,2 мг/л.

Перехлорирование предусматривает добавление к воде заведомо больших доз хлора (10-20 мг/л и более). Это позволяет сократить время контакта воды с хлором до 15-20 мин и получить надежное обеззараживание от всех видов микроорганизмов: бактерий, вирусов, риккетсий Бернета, цист, дизентерийной амебы, туберкулеза и даже спор сибирской язвы. По завершении процесса обеззараживания в воде остается большой избыток хлора и возникает необходимость дехлорирования. С этой целью в воду добавляют гипосульфит натрия или фильтруют воду через слой активированного угля.

Перехлорирование применяется преимущественно в экспедициях и военных условиях.

К недостаткам метода хлорирования следует отнести:

А) сложность транспортировки и хранения жидкого хлора и его токсичность;

Б) продолжительное время контакта воды с хлором и сложность подбора дозы при хлорировании нормальными дозами;

В) образование в воде хлорорганических соединений и диоксинов, небезразличных для организма;

Г) изменение органолептических свойств воды.

И, тем не менее, высокая эффективность делает метод хлорирования самым распространенным в практике обеззараживания воды.

В поисках безреагентных методов или реагентов, не изменяющих химического состава воды, обратили внимание на озон. Впервые эксперименты с определением бактерицидных свойств озона были проведены во Франции в 1886 г. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге.

В настоящее время метод озонирования воды является одним из самых перспективных и уже находит применение во многих странах мира - Франции, США т.д. У нас озонируют воду в Москве, Ярославле, Челябинске, на Украине (Киев, Днепропетровск, Запорожье и др.).

Озон (О3) - газ бледно-фиолетового цвета с характерным запахом. Молекула озона легко отщепляет атом кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона.

Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов.

Озон получают непосредственно на водопроводных станциях путем тихого электрического разряда в воздухе. Установка для озонирования воды объединяет блоки кондиционирования воздуха, получения озона и смешения его с обеззараживаемой водой. Косвенным показателем эффективности озонирования является остаточный озон на уровне 0,1-0,3 мг/л после камеры смешения.

Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоит в том, что озон не образует в воде токсических соединений (хлорорганических соединений, диоксинов, хлорфенолов и др.), улучшает органолептические показатели воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта (до 10 мин). Он более эффективен по отношению к патогенным простейшим - дизентерийной амебе, лямблиям и др.

Широкое внедрение озонирования в практику обеззараживания воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона и несовершенством аппаратуры.

Олигодинамическое действие серебра в течение длительного времени рассматривалось как средство для обеззараживания преимущественно индивидуальных запасов воды. Серебро обладает выраженным бактериостатическим действием. Даже при введении в воду незначительного количества ионов микроорганизмы прекращают размножение, хотя остаются живыми и даже способными вызвать заболевание. Концентрации серебра, способные вызвать гибель большинства микроорганизмов, при длительном употреблении воды токсичны для человека. Поэтому серебро в основном применяется для консервирования воды при длительном хранении ее в плавании, космонавтике и т.д.

Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор.

Аквасепт - таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлори-зоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2-3 мин, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания.

Пантоцид - препарат из группы органических хлораминов, растворимость - 15-30 мин., выделяет 3 мг активного хлора.

К физическим методам относятся кипячение, облучение ультрафиолетовыми лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты, гамма-лучами и др.

Преимущество физических методов обеззараживания перед химическими состоит в том, что они не изменяют химического состава воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Но из-за их высокой стоимости и необходимости тщательной предварительной подготовки воды в водопроводных конструкциях применяется только ультрафиолетовое облучение, а при местном водоснабжении - кипячение.

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным действием. Это было установлено еще в конце прошлого века А.Н. Маклановым. Максимально эффективен участок УФ-части оптического спектра в диапазоне волн от 200 до 275 нм. Максимум бактерицидного действия приходится на лучи с длиной волны 260 нм. Механизм бактерицидного действия УФ-облучения в настоящее время объясняют разрывом связей в энзимных системах бактериальной клетки, вызывающим нарушение микроструктуры и метаболизма клетки, приводящим к ее гибели. Динамика отмирания микрофлоры зависит от дозы и исходного содержания микроорганизмов. На эффективность обеззараживания оказывают влияние степень мутности, цветности воды и ее солевой состав. Необходимой предпосылкой для надежного обеззараживания воды УФ-лучами является ее предварительное осветление и обесцвечивание.

Преимущества ультрафиолетового облучения в том, что УФ-лучи не изменяют органолептических свойств воды и обладают более широким спектром антимикробного действия: уничтожают вирусы, споры бацилл и яйца гельминтов.

Ультразвук применяют для обеззараживания бытовых сточных вод, т.к. он эффективен в отношении всех видов микроорганизмов, в том числе и спор бацилл. Его эффективность не зависит от мутности и его применение не приводит к пенообразованию, которое часто имеет место при обеззараживании бытовых стоков.

Гамма-излучение очень эффективный метод. Эффект мгновенный. Уничтожение всех видов микроорганизмов, однако в практике водопроводов пока не находит применения.

Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 80°С уже через 20-40 с, поэтому в момент закипания вода уже фактически обеззаражена. А при 3-5-минутном кипячении есть полная гарантия безопасности, даже при сильном загрязнении. При кипячении разрушается ботулинический токсин и при 30-минутном кипячении погибают споры бацилл.

Тару, в которой хранится кипяченая вода, необходимо мыть ежедневно и ежедневно менять воду, так как в кипяченой воде происходит интенсивное размножение микроорганизмов.

Практически в каждой отрасли промышленности и народного хозяйства очень остро стоит вопрос о водоочистке и водоподготовке. Очистка воды на предприятии - основная задача, которая стоит перед руководством любой компании. Сегодня вода, используемая предприятием для обеспечения собственных нужд, содержит довольно большое количество вредных механических и органических примесей, соли тяжелых металлов, кроме того, у нее повышенная жесткость, присутствует посторонний запах и вкус, недостаточная прозрачность. Современные фильтры, используемые в промышленности - это довольно сложные в технологическом плане и высокопроизводительные системы, с помощью которых можно эффективно осуществлять очистку воды от кальция, других металлов и , которая заключается в удалении механических и органических примесей. К тому же с помощью таких фильтров можно осуществлять и более тонкую очистку воды.

Поскольку состав используемой воды и количество вредных веществ в ней не везде одинаков, комплексный подход к водоочистке и водоподготовке может различаться на разных предприятиях. Для удаления из воды наиболее распространенных веществ, очистка воды на предприятии включает следующие методы: обеззараживание воды, обезжелезивание, хлорирование и дехлорирование, удаление механических примесей, умягчение, адсорбция, осветление, кондиционирование и многое другое.

Прежде чем установить новую на предприятии, а также при осуществлении ремонта или модернизации старой, нужно обязательно проконсультироваться с опытными специалистами. Задача таких специалистов заключается в проведении инженерно-проектировочных работ для разработки систем водоподготовки и водоочистки предприятия любых уровней сложности. Такие работы включают в себя - проектирование технологических схем очистки воды, расчет и подбор необходимого оборудования, техническая характеристика оборудования, промышленных фильтров, химических реагентов, автоматизация работы всех механизмов. Кроме того, очень важной составляющей является охрана окружающей среды. Примечательно, что современные промышленные фильтры в настоящее время позволяют решить практически любую проблему, которая может возникнуть в процессе водоподготовки и водоочистки на предприятии.

Большое значение имеет также очистка сточных вод промышленных предприятий. В том случае, если не производить тщательную очистку сточной воды, которая используется предприятиями, то они могут нанести непоправимый ущерб окружающей среде, которая в последние годы и так достаточно загрязнена. Поскольку с течением времени постоянно возрастают требования к качеству очистки воды, то установка промышленных фильтров в промышленности является просто необходимой. Кроме того, общества по охране окружающей среды предъявляют достаточно жесткие требования к руководству промышленных предприятий в плане защиты природы.

Наиболее простые схемы, на которых основывается очистка воды на предприятии, это механическая очистка, биохимическая и физико-химическая.

Следует сказать, что каждый из этих методов лучше всего использовать для очистки воды от определенных загрязнителей, следовательно, прежде чем остановиться на выборе той или иной технологии очистки, необходимо произвести тщательный анализ воды.

Механическая в большинстве случаев включает в себя несколько способов, которыми производится водоочистка. Основные способы - это осаждение и фильтрация. Стоит сказать, что осаждение является очень медленным процессом, в котором очистка воды происходит за счет силы тяжести. Для этого способа требуется довольно большие по объему резервуары, в которых и происходит процесс очистки. Ускорить процесс осаждения можно с помощью коагулянтов. Коагулянты воздействуют на загрязнители таким образом, что они склеиваются между собой, тем самым значительно увеличивая свой вес и скорость осаждения.

Процесс фильтрации заключается в пропускании воды сквозь фильтрующие элементы. Данный метод позволяет значительно увеличить скорость очистки воды. Чтобы еще более ускорить процесс, также возможно применение коагулянтов.

Одна из основных задач предприятия – эффективная очистка воды, полученной из природных поверхностных источников, с целью обеспечения жителей качественной питьевой водой. Классическая технологическая схема , применяемая на московских станциях водоподготовки, позволяет выполнить эту задачу. Однако сохраняющиеся тенденции ухудшения качества воды водоисточников из-за антропогенного воздействия и ужесточение нормативов качества питьевой воды диктуют необходимость повышения степени очистки.

С началом нового тысячелетия в Москве, впервые в России, в дополнение к классической схеме применяются высокоэффективные инновационные технологии подготовки питьевой воды нового поколения. Проектами XXI века являются современные очистные сооружения, на которых классическая технология дополнена процессами озонирования и сорбции на активированном угле. Благодаря озоносорбции вода лучше очищается от химических загрязнений, устраняются неприятные запахи и привкусы, происходит дополнительная дезинфекция.

Применение инновационных технологий исключает влияние сезонных изменений качества природной воды, обеспечивает надежную дезодорацию питьевой воды, ее гарантированную эпидемическую безопасность даже в случаях аварийного загрязнения источника водоснабжения. Всего с использованием новых технологий подготавливается около 50% всей обрабатываемой воды.

Наряду с внедрением новых методов очистки воды совершенствуются процессы обеззараживания. С целью повышения надежности и безопасности производства питьевой воды за счет исключения из обращения жидкого хлора в 2012 году завершен перевод всех станциях водоподготовки на новый реагент – гипохлорит натрия В связи с ужесточением государственного норматива на содержание в питьевой воде хлороформа проведена целенаправленная отработка режимов дезинфекции, в результате чего концентрация хлороформа в московской водопроводной воде по средним данным за 2018 год не превысила 5 – 13 мкг/л при нормативе 60 мкг/л.

Технологические схемы очистки артезианских вод индивидуальны для каждого объекта с учетом особенностей качества воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и содержат следующие ступени: обезжелезивание; умягчение; кондиционирование воды на угольных сорбционных фильтрах; удаление примесей тяжелых металлов; обеззараживание гипохлоритом натрия либо с использованием ультрафиолетовых ламп.

На сегодняшний день на территории Троицкого и Новомосковского административных округов города Москвы около половины водозаборных узлов подают воду, прошедшую технологическую обработку.

Поэтапное внедрение новых технологий выполняется в соответствии с Генеральной схемой развития системы водоснабжения, которой предусматривается, что полная реконструкция всех сооружений водоподготовки позволит подавать воду высочайшего качества всем жителям московского мегаполиса.