Как очищают воду на водоканалах?
Вода для центральной системы водоснабжения может приниматься из двух источников - поверхностных водоемов и скважин. Также иногда используют смесь вод. Например, Киевводоканал подает людям разную воду — из Днепра, Десны и 363 подземных скважин, а вот маленький город Бровары Киевской области получает лишь подземную воду.
Разберемся с разницей в начальном составе этих вод, в них недостатки и преимущества.
Поверхностные воды
Для речной или озерной воды часто характерен ряд специфических проблем, которые нужно решать:
- - мутность, причиной которой является ил образованный микроорганизмами, взвешенные частицы глинистых пород и др.;
- - цветность и запахи, которые в основном вызываются природными органическими веществами;
- - микробиологическое загрязнение патогенными микроорганизмами.
В зависимости от региона также могут наблюдаться повышенные твердость, железо, содержание тяжелых металлов (промышленные регионы), нитратов и пестицидов (сельскохозяйственные угодья).
Подземные воды
Что же касается скважинной воды, у нее совсем другие характерные проблемы. К ним можно отнести жесткость, повышенное содержание железа и марганца, а также сероводорода. Также можно наблюдать специфические загрязнения, например, даже артезианские воды восточного региона, которые считаются самыми чистыми за большой глубины залегания, могут быть загрязнены ионами тяжелых металлов. Исторически сложилось так, что подземные воды даже там, где могут обеспечить достаточные объемы, игнорируются, поскольку в советское время предпочитали прокладку длинных трубопроводов использования подземных вод.
Соответственно, процессы определяются в первую очередь источником воды. Состав и концентрации загрязнителей чаще влияют на количество внесенных реагентов, режимы отстаивания и фильтрации.
Из перечня типичных проблем воды следует собственно последовательность оборудования систем водоподготовки. Мы рассмотрим отдельно традиционные системы очистки воды в Украине.
Системы очистки поверхностных вод
Традиционные системы на территории Украины в целом идентичны, поэтому в качестве примера будем приводить Днепровскую станцию водоподготовки. Она была построена в 1939 году. Ее паспортная производительность 600 тыс.м³/сутки, фактически же станция обеспечивает примерно ⅓ этого объема — 200 тыс.м³/сут. Она представляет воду для районов — Оболонь, Подол, Виноградарь и части улиц вдоль окружной дороги.
Вода берется в водозаборные ковши насосной станцией первого подъема прямо из Днепра. Водозабор находится у острова "Большой", который расположен в месте соединения Днепра и Десны в Оболонском районе Киева.
Водозабор из Днепра
Для того, чтобы в систему не попадал крупный мусор на входе установлены специальные решетки. Дополнительные опции это ультразвуковые излучатели для отпугивания рыбы и специальная система вентиляции, которая "отгоняет" масляные пятна или большие сгустки водорослей. Они выполняют функцию откачки воды на очистные сооружения. Сами насосы находятся под землей, а их двигатели - большие и шумные машины, расположенные на поверхности. Сегодня на станции установлены новые насосы, но при этом оборудование 1939 все еще может работать. Замена насосов обоснована, в первую очередь, низкой энергоэффективностью старых.
На этапе первого подъема происходит хлорирование воды. Оно позволяет обеззаразить воду перед подачей в систему, разрушить часть органических веществ и предотвращать зарастанию емкостного оборудования водоочистных систем.
Смешивания с реагентами
Сначала она поступает в блок смешивания, где у нее дозируются специальные реагенты — коагулянты, которые вызывают электростатическое притяжение взвешенных частиц загрязнений. Самым распространенным коагулянтом является соединения алюминия (гидроксихлорид и сульфат). Масса применяемых коагулянтов достигает 40 тонн в сутки. Кстати именно по этой причине иногда наблюдается превышение ПДК алюминия в водопроводной воде полученной из поверхностных источников.
Также в воду вводятся еще одни вещества — флокулянты — полимерные акрилаты (30-40 кг/сутки) и кремниевая кислота (до 2 т/сутки). Они выполняют по сути ту же роль укрупнение частиц, но уже не электростатическим путем, а образованием полимерных мостиков. Это позволяет собрать и органические вещества — те же фульвокислоты, вызывающих цветность воды.
В результате работы внесенных веществ происходит "склеивание" мелких коллоидных (взвешенных) частиц, соответственно, увеличения их массы и скорости оседания.
Отстаивание
После вода направляется в горизонтальные отстойники. Конструкционно они представляют собой прямоугольные бассейны. Их на днепровской станции — 9, количество определяется производительностью системы и размерами самих отстойников.
Фильтрация
Далее идет блок быстрых фильтров — это резервуары заполнены песком, в отверстиях, которые формируются их гранулами, они задерживают частицы размером более 10-30 мкм.
Озонирование
Далее вода подается на блок озонирования. Он состоит из барботажных камер, в которых вода насыщается пузырьками кислорода и озона. Он, как известно, является очень сильным окислителем, который разрушает молекулы органических веществ и микроорганизмов, чем обеспечивает освещение и обеззараживания воды.
Стоит отметить, что этот этап на Днепровской станции с 1972 года был уникальным элементом схемы. Сегодня он стал использоваться чаще, но все еще достаточно редко.
Обеззараживания
Далее вода направляется в резервуар-накопитель, где происходит ее хлорирование, после чего насосной станцией второго подъема подается в сеть. Что касается обеззараживания, то в 2020 году днепровская станция должна перейти по обеззараживанию хлорной водой до диоксида хлора. Его будут производить непосредственно на станции путем электролиза. Этот реагент является самым эффективным на сегодня и обеспечивает высокую безопасность, поскольку хранилища хлора на сегодня могут стать объектом техногенной катастрофы в Киеве.
На Днепровской и Деснянской станциях лаборатория водоканала ведет постоянный контроль качества воды, чего не скажешь о других населенных пунктах. Особенно сложная ситуация в маленьких городках.
Системы очистки скважинной воды
В некоторых городах Украины скважинная вода является основным или даже единственным источником водопроводной воды, например во Львове или Харькове.
Выше мы упоминали проблемы подземной воды — это твердость, высокое содержание железа, марганца и сероводорода. В данном случае станции очистки воды будут кардинально отличаться. Основным процессом будет каталитическая очистка воды от железа, а не осаждения. Этот процесс также рассмотрим на примере водоподготовки в г. Славута Хмельницкой области. Станция построена недавно, но в целом копирует работу традиционной схеме, за исключением полной автоматизации процесса. В городе работают 14 скважин, обеспечивающих 12 тыс.м³/сут. В данном случае наблюдается традиционная проблема высокого уровня железа. На станции водоподготовки установлены семь фильтров, которые представляют собой колонну заполненную специальным фильтрующим традиционно используется клиноптилолит. Этот материал является естественным цеолитом и добывается в Закарпатской области, что значительно снижает стоимость очистки. Затем проводится обеззараживание воды гипохлоритом натрия. Как видите, системы очистки подземных вод значительно компактнее и проще.