№8|2011

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

bbk 000000

УДК 628.16.065.2 (282.247.33)

Линевич С. Н., Бреус С. А.

Эффективность обеззараживания природных вод при коагуляционной обработке

Аннотация

Представлены результаты экспериментально-теоретических исследований коагуляционной обработки донской воды и наблюдений за сопутствующим процессом ее обеззараживания. Описан механизм выделения из воды водорослей, бактерий и вирусов за счет их сорбции на образующейся при коагуляции гидроокиси алюминия. Наилучший эффект обеззараживания воды отмечен при электрокоагуляции – 93,8%. Применение этого метода позволяет отказаться от первичного обеззараживания воды хлором, исключить крупногабаритное реагентное хозяйство, улучшить экологическую обстановку в связи с уменьшением объема образующегося осадка (отхода процесса коагуляции).

Ключевые слова

, , , , ,

 

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

В связи с возрастанием техногенного загрязнения окружающей среды и в первую очередь природных водоемов проблема очистки и обеззараживания водопроводной воды приобрела исключительное значение. В настоящее время в централизованных системах водоснабжения обеззараживание воды осуществляется хлором и его производными. В ряде случаев современные методы обеззараживания водопроводной воды (хлорирование, озонирование, обработка ультрафиолетовым излучением и др.) оказываются недостаточно эффективными, например, при загрязнении воды различными спорообразующими бактериями, вирусами и другими категориями патогенных микроорганизмов, особенно защищенных плотной поверхностной оболочкой.

На действующих централизованных водопроводах, использующих поверхностные водоисточники, во всех случаях приходится проводить осветление и обесцвечивание воды. Таким образом, во всех технологических схемах подготовки водопроводной воды для хозяйственно-питьевых и в большинстве случаев производственных целей необходимо предусматривать осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды.

На современных централизованных водопроводах осветление и обесцвечивание воды осуществляется путем предварительной коагуляционной обработки (укрупнение мелкодисперсных и коллоидных частиц примесей, придающих воде повышенную мутность и цветность) с последующим выделением из воды скоагулированных примесей с помощью отстаивания, осветления в слое взвешенного осадка, фильтрования, флотации и др.

Процесс химической реагентной коагуляции оказывает положительное влияние на одновременное обеззараживание воды [1–3]. То же наблюдается и при электрохимической коагуляции (электрокоагуляции) и электрофлотации c использованием электролизеров с алюминиевыми или железными электродами.

В технической литературе опубликовано крайне мало данных по устройству современных модернизированных аппаратов и установок, новым технологиям, регламентам их эксплуатации, области их рационального применения при электрокоагуляции и электрофлотации, что препятствует их широкому распространению.

В связи с вышеизложенным в лабораторно-производственных условиях водоочистной станции (ВОС-1) Новочеркасского центрального водопровода были проведены экспериментально-теоретические исследования эффективности совмещения коагуляционной и обеззараживающей обработки природных вод (реки Дона) и выбор эффективного режима водообработки. Было проведено несколько серий исследований с моделированием процесса коагуляционной обработки донской воды современными коагулянтами: сернокислым алюминием Al2(SO4)3·18H2O, полиоксихлоридом алюминия «АКВА-АУРАТ™30» и электролитически полученным алюминием Al3+.

Во всех случаях после коагуляционной обработки исследуемая вода отстаивалась в течение 60 минут, после чего производился отбор проб на анализ.

Основной целью проводимых исследований являлось установление наиболее эффективного режима коагуляционно-обеззараживающей обработки донской воды. Проведено три серии исследований с моделированием нескольких способов, видов коагулянтов и режимов коагуляции:

  • реагентная химическая коагуляция воды коагулянтом Al2(SO4)3 в режиме свободного объема + отстаивание в течение 60 минут;
  • реагентная химическая коагуляция воды коагулянтом последнего поколения – полиоксихлоридом алюминия «АКВА-АУРАТ™30» + отстаивание в течение 60 минут;
  • электрокоагуляция в электролизере с алюминиевыми электродами + отстаивание в течение 60 минут.

Для проведения исследований была рассчитана и смонтирована лабораторная установка – электролизер.

В процессе исследований, кроме определения основных физико-химических и санитарно-бактериологических показателей воды, характеризующих мутность, цветность и ОМЧ (общее число мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов), определялись и другие качественные показатели, позволяющие более полно представить особенности коагуляционно-обеззараживающей обработки донской воды. Так, регулярно велись наблюдения за изменениями температуры воды, перманганатной окисляемости, рН и содержания остаточного алюминия. Результаты исследований после статистической обработки приведены в табл. 1.

08_03_tabl_01

По фактическим результатам исследований (табл. 1) была рассчитана реальная эффективность коагуляционно-обеззараживающей обработки донской воды при использовании различных коагулянтов и режимов коагуляции (табл. 2).

08_03_tabl_02

По данным табл. 1 и 2 составлен ряд коагулянтов по обеззараживающей эффективности при коагуляционной обработке донской воды в убывающем порядке: электрокоагуляция > «АКВА-АУРАТ™30» > Al2(SO4)3.

Ранее была отмечена высокая эффективность обеззараживания воды при электрокоагуляции и более низких дозах коагулянта, чем при использовании обычных гидролизующихся коагулянтов [1; 4; 5]. Так, в работе [5] отмечается, что в процессе коагуляции воды сернокислым алюминием удаляются мелкие водоросли, бактерии и вирусы, однако требуемая степень обеззараживания достигается лишь с дозами Al2(SO4)3 400–500 мг/л. В нашем случае для удаления биологических загрязнений из донской воды на 93,8% потребовалась доза Al3+ всего 4–4,5 мг/л.

Сущность обеззараживания в процессе электрокоагуляции природных вод заключается в следующем: при переходе с электрода (анода) в воду ионы алюминия Al3+ подвергаются гидролизу с образованием гидроокиси алюминия, обладающей достаточно высокими сорбционными свойствами. Так, свежеобразованная гидроокись алюминия активно сорбирует на своей поверхности не только коллоидные и мелкодисперсные частицы примесей воды, но и бактерии и вирусы. Далее полученный осадок с адсорбированными на нем бактериями и вирусами задерживается в отстойниках и фильтрах. Кроме того, на присутствующие в воде бактерии и вирусы негативное влияние оказывает кислород, образующийся в электролизере.

Выводы

1. Достаточно высокая эффективность обеззараживания воды в процессе ее электрокоагуляции в сравнении с другими способами коагуляции позволяет исключить из технологической схемы первичное обеззараживание (хлорирование), благодаря чему снижается стоимость очистки, повышается качество воды и экологичность технологии.

2. Значительным преимуществом электрокоагуляции перед реагентными химическими методами очистки воды является исключение громоздких сооружений для хранения и приготовления рабочих растворов коагулянтов и вспомогательных реагентов (извести, флокулянтов, активированного угля).

3. Электрокоагуляция позволяет осуществлять обработку воды в достаточно компактных, автоматических электролизных установках, что упрощает эксплуатацию, уменьшает численность обслуживающего персонала водопроводных станций.



Список цитируемой литературы

  1. Кульский Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. – Киев: Наукова думка, 1980.
  2. Бабенков Е. Д. Очистка воды коагулянтами. – М.: Наука, 1977.
  3. Линевич С. Н., Гетманцев С. В. Коагуляционный период водообработки. Теоретические основы и практическое использование. – М.: Наука, 2007.
  4. Доливо-Добровольский Л. Б., Кульский Л. А., Никорчевский В. Ф. Химия и микробиология воды. – Киев: Высшая школа, 1971.
  5. Кульский Л. А., Строкач П. П., Слипченко В. А., Сайчак Е. И. Очистка воды электрокоагуляцией. – Киев: Будивельник, 1987.
 

Российская ассоциация водоснабжения и водоотведения

wastetech 150 100

VAK2

Чистая вода

Трубопроводная арматура АБРАДОКС, АБРА, ABRADOX, ABRA

Авторизация

Внимание! Рекомендуется просматривать сайт максимально свежими версиями браузеров. Некоторые устаревшие версии (IE 8) не смогут корректно скачать материалы номеров журнала.