Очищення води

Вода для центральної системи водопостачання може братися з двох джерел — поверхневих водойм і свердловин. Також іноді використовують суміш вод. Наприклад, Київводоканал подає людям різну воду — з Дніпра, Десни та 363 підземних свердловин, а ось маленьке місто Бровари Київської області отримує лише підземну воду.

Розберімося з різницею в початковому складі цих вод, які у них недоліки та переваги.

Поверхневі води

Для річкової або озерної води часто характерний ряд специфічних проблем, які потрібно вирішувати:

• каламутність, причиною якої є мул утворений мікроорганізмами, зважені частинки глинистих порід та ін.;
• кольоровість і запахи, які переважно викликаються природними органічними речовинами;
• мікробіологічне забруднення патогенними мікроорганізмами.

Залежно від регіону також можуть спостерігатися підвищені твердість, залізо, вміст важких металів (промислові регіони), нітратів і пестицидів (сільськогосподарські угіддя).

Підземні води

Що ж стосується свердловинної води, у неї зовсім інші характерні проблеми. До них можна віднести твердість, підвищений вміст заліза і/або марганцю, а також сірководню. Також можна спостерігати специфічні забруднення, наприклад, навіть артезіанські води східного регіону, які вважаються найчистішими через велику глибину залягання, можуть бути забруднені іонами важких металів. Історично склалося так, що підземні води навіть там, де можуть забезпечити достатні об'єми, ігноруються, оскільки за радянських часів вважали за краще прокладку довгих трубопроводів використання підземних вод.

Відповідно, процеси визначаються в першу чергу джерелом води. Склад і концентрації забруднювачів частіше впливають на кількість внесених реагентів, режими відстоювання та фільтрації.

З переліку типових проблем води випливає власне послідовність обладнання систем водопідготовки. Ми розглянемо окремо традиційні системи очищення води в Україні.

Системи очищення поверхневих вод

Традиційні системи на території України в цілому ідентичні, тому, як приклад будемо наводити Дніпровську станцію водопідготовки. Вона була побудована в 1939 році. Її паспортна продуктивність 600 тис.м³/добу, фактично ж станція забезпечує приблизно ⅓ цього об'єму - 200 тис.м³/добу. Вона подає воду для районів — Оболонь, Поділ, Виноградар та частини вулиць уздовж окружної дороги.

Вода береться через водозабірні ковші насосною станцією першого підйому прямо з Дніпра. Водозабір знаходиться біля острова "Великий", який розташований в місці сполучення Дніпра і Десни в Оболонському районі Києва.

Водозабір з Дніпра

Для того, щоб в систему не потрапляло велике сміття, на вході встановлені спеціальні решітки. Додаткові опції це ультразвукові випромінювачі для відлякування риби та спеціальна система вентиляції, яка "відганяє" масляні плями або великі згустки водоростей. Вони виконують функцію відкачування води на очисні споруди. Самі насоси знаходяться під землею, а їхні двигуни — великі та шумні машини, розташовані на поверхні. Сьогодні на станції встановлені нові насоси, але при цьому устаткування 1939 року всі ще може працювати. Заміна насосів обгрунтована, в першу чергу, низькою енергоефективністю старих.

На етапі першого підйому відбувається хлорування води. Воно дозволяє знезаразити воду перед подачею в систему, зруйнувати частину органічних речовин, і запобігати заростанню ємнісного обладнання водоочисних систем.

Змішування з реагентами

Спочатку вона надходить в блок змішування, де в неї дозуються спеціальні реагенти — коагулянти, які викликають електростатичне притягання зважених часток забруднень. Найпоширенішим коагулянтом є сполуки алюмінію (гідроксихлорид і сульфат). Маса застосовуваних коагулянтів досягає 40 тонн на добу. До речі саме з цієї причини іноді спостерігається перевищення ГДК алюмінію у водопровідній воді отриманій з поверхневих джерел.

Також в воду вводяться ще одні речовини — флокулянти — полімерні акрилати (30-40 кг / добу) і кремнієва кислота (до 2 т/добу). Вони виконують по суті ту ж роль укрупнення частинок, але вже не електростатичним шляхом, а утворенням полімерних містків. Це дозволяє зібрати й органічні речовини — ті самі фульвокислоти, що викликають кольоровість води.

В результаті роботи внесених речовин відбувається "склеювання" дрібних колоїдних (зважених) часток, відповідно, збільшення їх маси та швидкості осідання.

Відстоювання

Після вода прямує в горизонтальні відстійники. Конструкційно вони являють собою прямокутні басейни. Їх на дніпровській станції - 9, кількість визначається продуктивністю системи і розмірами самих відстійників.

Фільтрація

Далі йде блок швидких фільтрів — це резервуари заповнені піском, в отворах, що формуються їх гранулами, вони затримують частинки розміром понад 10-30 мкм.

Озонування

Далі вода подається на блок озонування. Він складається з барботажних камер, в яких вода насичується бульбашками кисню та озону. Він, як відомо, є дуже сильним окиснювачем, який руйнує молекули органічних речовин і мікроорганізмів, чим забезпечує освітлення та знезараження води.

Варто зазначити, що цей етап на Дніпровській станції з 1972 року був унікальним елементом схеми. Сьогодні він став використовуватися частіше, але все ще досить рідко.

Знезараження

Далі вода прямує в резервуар-накопичувач, де відбувається її хлорування, після чого насосною станцією другого підйому подається в мережу. Що стосується знезараження, то в 2020 році дніпровська станція повинна перейти зі знезараження хлорного водою до діоксиду хлору. Його будуть виробляти безпосередньо на станції шляхом електролізу. Цей реагент є найефективнішим на сьогодні та забезпечує високу безпеку, оскільки сховища хлору на сьогодні можуть стати об'єктом техногенної катастрофи в місті Києві.

На Дніпровській та Деснянській станціях лабораторія водоканалу веде постійний контроль якості води, чого не скажеш про інші населені пункти. Особливо складна ситуація в маленьких містечках.

Системи очищення свердловинної води

У деяких містах України свердловинна вода є основним або навіть єдиним джерелом водопровідної води, як наприклад у Львові чи Харкові.

Вище ми згадували проблеми підземної води — це твердість, високий вміст заліза, марганцю і сірководень. В даному випадку станції очищення води будуть кардинально відрізнятися. Основним процесом буде каталітичне очищення води від заліза, а не осадження. Цей процес також розглянемо на прикладі водопідготовки в м.Славута Хмельницької області. Станція побудована недавно, але в цілому копіює роботу традиційної схеми, за винятком повної автоматизації процесу. У місті працюють 14 свердловин, які забезпечують 12 тис.м³/добу. В даному випадку спостерігається традиційна проблема високого рівня заліза. На станції водопідготовки встановлені сім фільтрів, які являють собою колону заповнену спеціальним матеріалом, що фільтрує, традиційно використовується клиноптилоліт. Цей матеріал є природним цеолітом і добувається в Закарпатській області, що значно знижує вартість очищення. Потім проводиться знезараження води гіпохлоритом натрію. Як бачите, системи очищення підземних вод значно компактніші та простіші.