Водоподготовка
Как чистят воду или промышленная водоподготовка
«Водоподготовка» – широкое понятие, включающее в себя не только очистку, но и коррекцию качества, при которой, наоборот, иногда в воду нужно что-то добавлять.
Часто это означает, что надо что-то убрать, а что-то, наоборот, добавить (в соответствии с действующими нормативами или специфическими требованиями заказчика).
А заказчик заказчику рознь. Одному нужно попить, другому рыбок выращивать или поливать сельхоз культуры (разные из которых, кстати, тоже могут «хотеть» разного качества), третьему – питать паровые котлы или «заправлять» атомные реакторы, и т.д., и т.д., и т.п.
А что значит промышленная водоподготовка?
Просто. Это как хороший фастфуд. Много, быстро, в любое время дня и ночи, дёшево, стабильно, надёжно, с гарантированным качеством.
Как приснопамятный Макдональдс.
Ну а как иначе, если нужны тысячи кубометров (кубометр – это приблизительно три полных ванны) воды для обеспечения бытовых потребностей целого города или огромного предприятия (многие из которых, кстати, в силу своей специфики, потребляют не меньше иных городов).
От чего чистим. Загрязнение могут быть самые разные, всё зависит от источника исходной воды.
Грубо можно разделить на загрязнения, которые мы можем определить своими органами чувств. Это так называемые «органолептические» показатели (цвет, запах, вкус). Никому не понравится использовать в быту (питье – это вообще отдельная история) мутную, цветную, дурно пахнущую и отвратительную на вкус воду.
Дальше то, что нельзя ни увидеть ни «унюхать» ни «распробовать» – вещества, в воде растворенные. Это конечно условно. Многие растворенные дают вкус.
А если нужна питьевая?
Здесь основное требование – это безопасность.
В воде гарантированно не должно быть никаких «холер», «эбол» и прочих «кишечных палочек» (микробиология).
Ну и химический состав.
Он регулируется действующими нормативами, которые постоянно ужесточаются.
В разных странах, кстати, требования к хим. составу различаются, но не значительно.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует контролировать качество питьевой воды по более, чем 200 показателям, но реально контролируется от 10 до 50.
Почему?
Представьте себе санэпидстанцию или лабораторию водоканала (а именно они должны контролировать качество) где-нибудь в городе «N» за Байкалом.
Оборудование?
Химикаты?
Персонал?
А главное утвержденные методики?
Становится понятно.
Поэтому контролируются только основные показатели, но жестко.
В других странах (если вы думаете, что там что-то по-другому) тоже самое.
Итак, питьевая вода — это микробиология плюс органолептика плюс хим. состав
Кстати, по нашим нормативам, местные водоканалы обязаны подавать в разводящие сети воду именно питьевого качества. И подают!
Опустим возраст, качество, а иногда и протяженность этих сетей (трубопроводов).
«По дороге», в таких сетях, вода много чего может «подхватить». («Вторичные загрязнения»).
Ну и протяженность. В трубопроводной воде обязательно должен присутствовать хлор (нормативные требования). Если нет, в ней начнут появляться микробиологические загрязнения («Вторичное микробиологическое обсеменение»).
Количество хлора – не больше и не меньше (норматив).
«По дороге» количество хлора уменьшается. Значит, если труба длинная, то на входе количество хлора должно быть максимальным безотносительно того, нравится это или нет пользователям, находящимся «в начале пути».
По поводу хлора давно много споров, но на сегодняшний день альтернативы ему просто нет (не обсуждаем – это другая история).
Отсюда популярность различных бытовых систем для «доочистки». Эффективность у них, конечно, разная, но в целом они «не только вредные, но и полезные».
Выбор способов промышленной очистки (а их много), конечно, определяется исходя из качества исходной воды и поставленной задачей.
В целом процесс водоочистки можно сравнить с ситом, которое отсеивает нежелательные вещества.
Например, чтобы убрать из озерной воды водоросли и мальков потребуется «сито» с размерами отверстий в несколько миллиметров, а, например, для лягушачьей икры и песка нужно уже меньше одного миллиметра.
Мутность потребует уже порядка одного и менее микрона (тысячная доля миллиметра).
Цветность – менее сотой части микрона. И так дальше и дальше, глубже и глубже.
Условно это:
Фильтрация;
Микрофильтрация;
Ультрафильтрация;
Нанофильтрация;
Гиперфильтрация.
В пределе (гиперфильтрация) в воде практически ничего не остается, (включая все растворенные соли), кроме молекул самой воды и растворенных газов. Но и с такой водой можно еще «поработать» (есть и такие заказчики).
На каких-то ступенях реально используются сетки.
Как всегда, в реальности, все не просто.
Чтобы достичь нужного результата используются и отстойники, и песчаные фильтры, фильтрование на специальных материалах и мембранные технологии и облучение жесткими излучениями и т.д., и т.п.
Ну и, конечно, химия, как без нее?
Укрупнить частицы мутности, чтобы их можно было отфильтровать на песке.
Заставить какие-то загрязнения всплывать, потому что пену, содержащую в себе всплывшие загрязнения проще убрать с поверхности.
Перевести растворенные вещества в нерастворенные для их последующей фильтрации.
Некоторые фильтрующие материалы сами требуют химического восстановления.
Скорректировать уровень кислотности воды,
Хлор для дезинфекции мы уже упоминали.
Ну и конечно, моющие средства, ведь все это «добро» нужно время от времени мыть.
На все процессы существуют свои нормативы.
Представляете себе квалификацию персонала? Уровень – «Боги». Блогеры отдыхают.
Очистка – это всегда концентрирование с помощью каких-то технологий примесей с последующей их утилизацией.
Ну, например, концентрируем песок на сетке или частицы мутности на песке. Время от времени промываем.
Понятно, что при промывке, часть исходной воды вместе с примесями будет сброшена в дренаж (утилизирована).
Этот, необходимый для промывки объем воды, называется «расходы на собственные нужды».
Можно возразить, что в сорбционных фильтрах (например, угольных) вода в дренаж вообще не сбрасывается, потому что загрязнения накапливаются в самом фильтрующем материале.
Да, но при этом мы будем время от времени выкидывать сам материал (можно, конечно, восстановить сорбционные свойства материала, но это не наша тема – слишком дорого).
В любом случае всегда что-то выкидываем.
Чем дальше «вглубь» очистки, тем больше расходы на собственные нужды.
Так, при удалении крупных механических частиц (песок, например) такой сброс может составлять порядка 1% от объёма исходной воды.
При удалении мелких частиц, которые определяют, например, мутность такой сброс может составлять уже 6 – 10%.
Если удаляем все мелкие частицы вплоть до вирусов и бактерий, то величина сброса будет достигать 15, а то и 20%.
Ну а если удаляем растворённые в воде соли, то можно перевалить за 50% а то и подобраться к 80% (опреснение морской воды).
А если суммарно, с учетом сбросов на всех ступенях предварительной очистки?
(Замечаете? При каждом шаге «вниз», стоимость очищенной воды неминуемо повышается. Ведь денег стоит и «взять» исходную воду и «отдать» отработанную. И это без стоимости самих технологий).
Куда девать сбросы?
В канализацию – стоит денег.
Туда, откуда взяли – если речь идёт о поверхностных источниках, то для сброса в них существуют так называемые рыбохозяйственные нормативы качества.
Если посмотреть на них внимательно, то выяснится, что по некоторым показателям они выше требований, предъявляемых к качеству питьевой воды.
При превышениях – штрафы.
А если там ещё и химия?
Ведь многие технологии предполагают использование различных химических веществ.
Да и сброс в канализацию «чего попало», как это не смешно звучит, тоже нормируется.
Кстати, в природных водах попадаются и радиоактивные вещества.
Для того чтобы их извлечь, также необходимо их концентрировать.
Да, можно концентрировать и сами стоки.
Можно «доконцентрироваться» до сухого остатка (опять же самогонный аппарат).
Упаковать в мешок и выкинуть на помойку.
Правда не каждая помойка возьмёт.
Для этого существуют специализированные полигоны для захоронения отходов. Тоже деньги.
Утилизировать таким способом стоки дороже, чем очистить воду.
Приходится выбирать – либо деньги на штрафы, либо деньги на доочистку стоков.
Раньше лет 20 может быть 30 назад дешевле было платить штрафы. Сейчас ситуация меняется в пользу оборудования.
Выбор всегда остаётся за эксплуатирующим заказчиком.
Итог?
Любое дело, если заниматься им ответственно и профессионально, оказывается сложнее, чем кажется.
Водоподготовка предполагает ряд технологических процессов обработки природной воды с целью улучшения ее качества и доведения ее до состояния, удовлетворяющего требованиям, установленным ГОСТом Р51232-98 «Вода питьевая. Общие требования и методам контроля качества». Правила выбора источников водоснабжения регламентированы ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора». Во всех случаях выбор необходимых методов очистки , включенных в технологическую схему, производится на основе сопоставления качества исходной воды и требований к степени ее очистки по различным показателям, определенным ГОСТом Р51871-2002 «Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения». В документе также даются ссылки на ГОСТы , устанавливающие методы определения содержания в воде химических примесей.
Как правило, надежную и экономически выгодную технологию подготовки воды можно выбрать только на основании технологического моделирования процессов водоочистки, проведенного непосредственно у водоисточника.
В выборе системы водоподготовки исходят из того, каким образом осуществляется снабжение населения питьевой водой: из центральных систем водоснабжения на хозяйственно-питьевые нужды; из автономных систем, производящих очистку природной воды до санитарно-эпидемиологических норм; из автономных систем, ведущих доочистку водопроводной воды и приготовления питьевой (третий кран на кухне-для домов, предприятий, больниц, учебных заведений, учреждений и т.д.); из индивидуальных устройств доочистки водопроводной воды (в квартире, в домашних бытовых условиях) или через торговую сетьбутилированной питьевой водой.
Обычно процесс водоподготовки включает следующие стадии:
- Механическая очистка и осветление-удаление из воды коагуляцией коллоидных и взвешенных частиц;
- Обеззараживание-удаление болезнетворных микроорганизмов;
- Умягчение-удаление труднорастворимых солей кальция и магния;
- Деминирализация-удаление легкорастворимых солей;
- Дегазация-удаление растворенных в воде газов;
- Добавление некоторых компонентов (к примеру фторирование и пр.).
При выборе методов очистки воды необходимо учитыватьпотенциальные возможности включаемых в технологическую схему блоков и устройств, реагентов и материалов. При возможности применения нескольких альтернативных схемокончательное решение принимается на основании технико-экономических показателей и выбора оптимальных режимов работы сооружений при изменяющихся показателях качества исходной воды.
