№9-2|2011

ПИТЬЕВОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

bbk 000000

УДК 628.16.065.2.001.2

Стрелков А. К., Егорова Ю. А., Быкова П. Г., Ерчев В. Н., Дударев В. А., Кичигин В. И.

Исследование возможности очистки маломутных вод в условиях НФС-1 г. Самары

Аннотация

Предложена и испытана в производственных условиях технологическая схема обработки воды коагулянтом оксихлоридом алюминия в сочетании с флокулянтом Magnafloc LT20 в зимний период и во время весеннего паводка. Установлено, что качество воды по перманганатной окисляемости, остаточному алюминию, цветности, мутности улучшилось. Доказано, что эффективность обеззараживания при коагуляционной обработке оксихлоридом алюминия в 1,5–2 раза выше, чем сернокислым алюминием. Это позволяет уменьшить дозу хлора при первичном обеззараживании и соответственно снизить вероятность образования хлорорганических соединений. За счет уменьшения дозы полиоксихлорида алюминия шламообразование в очистных сооружениях снижается до 30%, что позволяет сократить сброс взвешенных веществ и остаточного алюминия со станции. Снижаются производственные расходы и потери воды, улучшаются условия дезинфекции сооружений, что гарантирует эпидемическую безопасность воды.

Ключевые слова

, , , , ,

 

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Водоснабжение г. Самары осуществляется на 95% из Саратовского водохранилища. Вода этого поверхностного источника содержит крупнодисперсные и коллоидные примеси и классифицируется как маломутная, средней цветности. Обычно основная роль в процессе водоподготовки отводится коагуляции, в процессе которой удаляются коллоидные и взвешенные частицы, придающие ей мутность, цветность, а также неприятный вкус и запах. К сожалению, широко применяемый на предприятии в качестве коагулянта сернокислый алюминий обладает рядом существенных недостатков, основным из которых является отсутствие гарантированной стабильности процесса подготовки питьевой воды по цветности, перманганатной окисляемости, содержанию остаточного алюминия.

09-2_07_ris_01

Так, при обработке воды с низкой температурой сернокислым алюминием скорость процессов хлопьеобразования и осаждения резко снижается, повышается вынос взвеси на фильтры, сокращается продолжительность фильтроцикла, затрудняется промывка [1; 2]. В очищаемой воде сохраняется высокая концентрация остаточного алюминия, относящегося ко второму классу опасности по санитарно-токсикологическому показателю вредности (ПДК 0,5 мг/л [3; 4]). Несмотря на относительно низкую стоимость, использование сернокислого алюминия с высокими дозами в конечном счете приводит к значительным эксплуатационным затратам. Кроме того, приготовление рабочего раствора – сложный технологический процесс, состоящий из растворения, перекачивания и дозирования с большим количеством образующегося шлама (массовая доля оксида алюминия марки Б не превышает 15–16% [2]). Эта проблема актуальна для многих водопроводных станций Среднего Поволжья.

С 2006 по 2009 годы на очистных сооружениях МП «Самараводоканал» были проведены обширные лабораторные исследования по применению коагулянтов нового поколения – полиоксихлоридов алюминия (ПОХА) или оксихлоридов алюминия (ОХА), в международной классификации – polyaluminium chlorides (PAC) [5]. Испытывались следующие коагулянты:

  • оксихлорид алюминия низкоосновный, среднеосновный 1, среднеосновный 2, высокоосновный (производство ЗАО «Сибресурс», г. Новосибирск);
  • оксихлорид алюминия «АКВА-АУРАТ™10», «АКВА-АУРАТ™18», «АКВА-АУРАТ™30» (производство ОАО «АУРАТ», Москва);
  • олигомерный гидроксихлорид алюминия (производство ООО «Техногаз-НК», г. Нижнекамск).

Исследования проводились в зимний период при температуре волжской воды 0,1–0,5 С и в паводковый период при температуре 1–13 С и цветности 39–84 град ПКШ. Результаты лабораторных исследований показали положительные тенденции при коагуляционной водообработке реагентом «АКВА-АУРАТ™30» в присутствии неионогенного флокулянта Magnafloc LT20 («Ciba Spezialittenchemie Lampertheim GmbH», Швейцария) и без полимера.

По сравнению с сернокислым алюминием оксихлорид алюминия «АКВА-АУРАТ™30» более эффективен при низких температурах, обеспечивает меньшее содержание остаточного алюминия в воде [1]. ПОХА предварительно гидролизован, вследствие чего его полный гидролиз протекает быстрее, чем при использовании сернокислого алюминия, а это в свою очередь приводит к ускорению процесса коагуляции при низких температурах. ПОХА имеет полимерную структуру, что приводит к усилению электростатических взаимодействий между его положительно заряженными молекулами и отрицательно заряженными коллоидными частицами или растворенными веществами. Он требует меньшего количества щелочи для создания оптимальной величины рН, так как является частично нейтрализованным веществом, ускоряет рост флокул и увеличивает их прочность благодаря своей полимерной структуре.

После анализа состава сооружений МП г. Самары «Самараводоканал», основных технологических процессов (в том числе реагентного хозяйства) было принято решение о проведении промышленных испытаний реагентов на НФС-1 с установленной мощностью очистных сооружений 650 тыс. м3/сут (рис. 1). На НФС-1 применяется реагентная двухступенчатая (осаждение + фильтрование) технология водоподготовки. Традиционная схема реагентной обработки речной воды включает: коагулирование, флокулирование и двухстадийное хлорирование (перед смесителями и после фильтров). В качестве коагулянта используется сульфат алюминия. Для интенсификации коагуляционной обработки воды применяется активирующий флокулянт Magnafloc LT20. Блок очистных сооружений состоит из семи идентичных технологических линий.

Испытания осуществлялись с марта по май 2009 г. на пятой технологической линии производительностью 100 тыс. м3/сут с собственным реагентным хозяйством. Это способствовало как прецизионности испытаний «АКВА-АУРАТ™30», так и сравнению полученных результатов с данными по сульфату алюминия, применяемому на других технологических линиях. В состав сооружений пятой технологической линии входят: смеситель перегородчатого типа (1 шт.); 4 камеры реакции перегородчатого типа; 8 горизонтальных отстойников; 16 скорых фильтров.

09-2_07_tabl_01

Была разработана «Программа производственного внедрения коагулянта полиоксихлорида алюминия «АКВА-АУРАТ™30» на насосно-фильтровальной станции № 1»,получено согласование Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Самарской области. В соответствии с графиком производственного внедрения коагулянта «АКВА-АУРАТ™30»,былапроведена подготовка реагентного хозяйства пятой очереди, выполнена ревизия оборудования, составлена схема приема реагента и введения его в воду. Произведен монтаж приемного оборудования для вскрытия пакетов и введения реагента в воду. Разработана карта приготовления реагентов, проведены пробные коагуляции, определены дозы коагулянта «АКВА-АУРАТ™30», флокулянта Magnafloc LT20. Доза коагулянта была установлена по массе активной части реагента, а концентрация рабочего водного раствора принята равной 5%.

09-2_07_ris_02

Правильный выбор рабочего диапазона дозы коагулянта, его точное и равномерное дозирование в очищаемую воду являются наиболее важными в ходе технологического процесса. При недостатке коагулянта неудовлетворительные результаты очистки воды вызваны неполной дестабилизацией коллоидных частиц загрязнений, при избытке – новой стабилизацией частиц вследствие их перезарядки.

В процессе промышленных испытаний была проведена пробная коагуляция в лабораторных условиях: интервал доз «АКВА-АУРАТ™30» 6–10,5 мг/л, доза флокулянта 0,04–0,1 мг/л. На основании проведенных исследований эффективности процессов и качественных показателей анализа воды после обработки реагентами была принята доза «АКВА-АУРАТ™30» 8 мг/л, доза флокулянта 0,05 мг/л. Проведено апробирование коагулянта в оптимальном технологическом режиме. Результаты лабораторных исследований (показатели качества фильтрата) приведены в табл. 1 и на рис. 2.

Характеристика воды реки Волги: температура 0,4–13,6  С; рН 7,67–8,08; щелочность 2,2–2,6 ммоль/л; мутность 0,56–10,21 мг/л (среднее значение 7,2 мг/л); цветность 23–42 град ПКШ, (среднее значение 37 град); алюминий < 0,04 мг/л; перманганатная окисляемость 5,36–8,89 мг/л (среднее значение 7,04 мг/л).

Результаты исследований, проведенных на производственных фильтрах НФС-1 (после статистической обработки при уровне значимости q = 0,05), приведены в табл. 2 (вода после отстаивания) и табл. 3, значения показателей – среднеарифметические [6].

Проведенные производственные испытания полностью подтвердили результаты, полученные в лабораторных условиях. По данным контроля качества воды в отстойниках, фильтрах и резервуарах чистой воды доза флокулянта Magnafloc LT20 была снижена с 0,1 до 0,05 мг/л, а доза хлора – с 3 до 2,5 мг/л, проведена корректировка технологических параметров работы фильтровальных сооружений пятой очереди. В результате качество обработанной воды соответствовало требованиям СанПиН [3] по показателям мутности, цветности, остаточного алюминия, перманганатной окисляемости.

09-2_07_tabl_02

09-2_07_tabl_03

На основании данных, полученных при производственном внедрении коагулянта «АКВА-АУРАТ™30», было введено постоянное коагулирование на пятой технологической линии НФС-1 с 1 июня 2009 г., а на шестой линии – с 1 октября 2009 г. Общая производительность этих технологических линий составляет ≈ 220 тыс. м3/ сут. На седьмой технологической линии коагулирование по-прежнему осуществляется сульфатом алюминия.

Сравнительный анализ исследуемых показателей воды после коагулирования «АКВА-АУРАТ™30» и сульфатом алюминия, с корректировкой доз в соответствии с качеством исходной воды источника (период низких температур и паводка), приведены в табл. 3.Установлено, что при уровне значимости 0,05 характеристики воды после обработки коагулянтом «АКВА-АУРАТ™30» лучше, чем после обработки сульфатом алюминия.

Контроль за качеством питьевой воды на НФС-1 осуществляется в соответствии с рабочей программой производственного лабораторного контроля качества воды на головных сооружениях и распределительной сети водопровода МП г. Самары «Самараводоканал», разработанной на основании нормативных требований [3; 4; 7].

Выводы

Предложена и испытана в производственных условиях технологическая схема обработки воды коагулянтом «АКВА-АУРАТ™30» в зимний период и во время весеннего паводка дозой 6–9 мг/л в сочетании с флокулянтом Magnafloc дозой 0,05 мг/л. Установлено, что качество воды по перманганатной окисляемости, остаточному алюминию, цветности и мутности улучшилось. Аналогичные показатели достигаются при использовании сульфата алюминия дозой 60 мг/л и флокулянта дозой 0,1–0,2 мг/л. Доказано, что эффективность обеззараживания при коагуляционной обработке с применением «АКВА-АУРАТ™30» в 1,5–2 раза выше, чем с сульфатом алюминия, что позволяет уменьшить дозу хлора при первичном обеззараживании. Кроме того, при использовании полиоксихлорида алюминия за счет уменьшения дозы реагента шламообразование в очистных сооружениях снижается до 30%. Это позволяет сократить производственные расходы и потери воды, а также улучшить условия дезинфекции сооружений, что гарантирует эпидемическую безопасность воды. Повышаются технико-экономические показатели работы сооружений за счет упрощения реагентного хозяйства, высвобождается техника и механизмы, улучшаются условия труда. Применение комбинированной схемы водоподготовки с использованием сульфата алюминия и полиоксихлорида алюминия «АКВА-АУРАТ™30» повышает стабильность процесса реагентной очистки маломутных вод Саратовского водохранилища.

 

Список цитируемой литературы

  1. Линевич С. Н., Гетманцев С. В. Коагуляционный метод водообработки: теоретические основы и практическое использование. – М.: Наука, 2007.
  2. Кичигин В. И. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. пособие. – М.: Издательство АСВ, 2011.
  3. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М., 2002.
  4. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. – М., 2000.
  5. Романико А. Н., Егорова Ю. А., Ерчев В. Н. и др. Совершенствование реагентного метода обработки воды коагулянтами на МП г. Самары «Самараводоканал» // Водоснабжение и сан. техника. 2009. № 9.
  6. Кичигин В. И. Моделирование процессов очистки воды: Учеб. пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2003.
  7. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
 

Российская ассоциация водоснабжения и водоотведения

wastetech 150 100

VAK2

masgnb ru-100х100

Чистая вода

AquaTherm 17 100x100 vis

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.