ДЕПАРТАМЕНТ ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА
МИНСТРОЯ РОССИИ
АО «НИИ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
и очистки воды»
УТВЕРЖДАЮ:
Заместитель директора
Департамента ЖКХ
Минстроя России
______________Н.Н. Жуков
14 сентября 1995 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОЗОНИРОВАНИЯ И СОРБЦИОННЫХ
МЕТОДОВ В ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ
ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИРОДНОГО И АНТРОПОГЕННОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Москва 1995
«Методические рекомендации» подготовлены лабораторией технологии и оборудования очистки природных вод НИИ КВОВ на основании многолетних исследований, проведенных в различных городах и регионах России и СНГ. В рекомендациях учтено современное состояние производства озонаторного оборудования и активных углей на предприятиях России.
«Методические рекомендации» предназначены работникам водопроводно-канализационного хозяйства и специалистам по водоснабжению для решения проблем и задач, связанных с использованием методов озонирования и сорбционной очистки воды.
Рекомендации разработаны кандидатами технических наук В.Л. Драгинским и Л.П. Алексеевой. Научный редактор - кандидат технических наук И.В. Кожинов.
Авторы выражают большую благодарность Н.Н. Жукову и И.В. Кожинову за ценные указания и предложения, данные при рассмотрении рукописи и ее научном редактировании.
Предложения о сотрудничестве просьба направлять по адресу: 123371. Москва, Волоколамскоешоссе, 87. НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды. Лаборатория технологии и оборудования очистки природных вод.
Телефоны для связи: (095) 491-20-41и491-12-02.
Факс (095) 491-55-03.
ВВЕДЕНИЕ
В связи с возрастающим загрязнением водных объектов, используемых в качестве источников водоснабжения населения, в мировой практике расширяется использование озона для подготовки воды питьевого качества. В настоящее время более 1000 водопроводных станций в Европе, особенно во Франции, Германии и Швейцарии, применяют озонирование как составляющую ступень в технологическом процессе очистки воды.
Сброс неочищенных, или недостаточно очищенных бытовых и промышленных сточных вод, а также смыв с сельскохозяйственных территорий вод, содержащих пестициды и другие ядохимикаты, приводит к ухудшению воды в источниках водоснабжения. Состав вод поверхностных водоемов вблизи крупных городов характеризуется содержанием в них повышенных концентраций фенолов, нефтепродуктов, хлорорганических соединений, аммонийного и нитритного азота и пр. Содержание химических соединений в таких водных объектах иногда в десятки и сотни раз превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) по санитарно-гигиеническим показателям.
На территории России неудовлетворительным является санитарное состояние рек Волги, Оки, Камы, Томи, а также большинства водоемов Урала и Западной Сибири. Вследствие этого в городах, использующих эти водные объекты в качестве источников водоснабжения, складывается напряженная ситуация с обеспечением населения водой питьевого качества.
По данным Минприроды России одним из неблагоприятных в экологическом отношении регионов является Кузбасс, в котором воздух и вода загрязнены отходами химической, металлургической, горнодобывающей, фармацевтической и др. отраслей промышленности. Вода р. Томи, используемая в качестве основного источника водоснабжения населения, имеет антропогенные загрязнения в концентрациях, значительно превышающих нормативные значения. В речной воде постоянно обнаруживаются такие токсичные и канцерогенные загрязнения, как фенолы - на уровне от 2 до 10 ПДК; хлороформ - от 2 до 20 ПДК; амины - 2 - 5 ПДК и др.
Известно, что получившие широкое применение технологии и сооружения для очистки воды из поверхностных источников рассчитаны на извлечение из них загрязнений природного происхождения. Барьерная роль таких сооружений по отношению к химическим загрязнениям антропогенного происхождения крайне низка. Многие действующие водоочистные станции, запроектированные по традиционной технологии (коагуляция, хлорирование, отстаивание и фильтрование), не только не могут обеспечить удаление химических загрязнений, но, напротив, в ряде случаев способствуют повышению концентрации некоторых соединений. Например, предварительное хлорирование воды из поверхностных источников, как правило, приводит к образованию в обрабатываемой воде повышенных концентраций хлороформа и др. хлорорганических соединений.
По данным Госкомсанэпиднадзора России, около 50 % населения страны вынуждено использовать для питья воду, не соответствующую в той или иной степени требованиям по ряду показателей. Так, в настоящее время каждая восьмая проба водопроводной воды не отвечает гигиеническим требованиям по бактериологическим показателям, из которых 45 % представляют опасность в эпидемическом отношении; каждая пятая исследованная проба нестандартная по химическим показателям, из них в 10 % проб содержание химических веществ представляло опасность для здоровья.
В некоторых регионах вода из централизованных систем водоснабжения постоянно не отвечает ряду требований ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». В результате население вынуждено пользоваться водой, оказывающей, по данным медицинским организаций, отрицательное воздействие на систему кровообращения, органов желудочно-кишечного тракта, на иммунную систему и приводящих к возникновению раковых заболеваний.
В связи со сложившимся положением в последние годы появилось большое количество фирм и организаций, выпускающих разнообразные по конструкции устройства очистки водопроводной воды индивидуального и локального назначения, для детских учреждений, школ, больниц, профилакториев, столовых и др. заведений. Часть из них представляет собой многочисленные модификации «Ручейков», «Родников», загруженных активным углем, озонаторные установки и установки мембранного или патронного типов. Иллюстрациями к этому могут быть экспонаты Международного конгресса: «Вода: экология и технология» (Москва, сентябрь, 1994 г.) и Международная выставка «Чистая вода Урала-94» (Екатеринбург, ноябрь, 1994 г.). Такие установки могут быть иногда полезными, но вместе с тем могут и принести определенный вред.
В частности, при наличии в таких фильтрах ионообменных материалов из воды удаляются необходимые для организма элементы - кальций, магний и фтор. В случае применения сорбционных материалов имеет место рост различных групп микроорганизмов в очищенной воде. И, наконец, во многих конструкциях не исключена десорбция загрязнений из фильтрующего материала и попадание всех ранее задержанных загрязнений в один стакан воды.
В целом возможность распространения таких индивидуальных установок допустима в качестве временной меры до тех пор, пока не будет обеспечена подача воды питьевого качества системами централизованного водоснабжения.
Для этого необходима реконструкция водоочистных станций, которая позволит проводить очистку воды по новой технологии.
Возможность применения эффективной и экологической чистой технологии подготовки воды определяется тем, что производство озонаторного и вспомогательного оборудования налажено и может быть выпущено рядом предприятий России по заявкам потребителей.
В СНГ озонирование по ряду причин применяется, в основном, лишь на некоторых водопроводных станциях крупных городов (Москва, Нижний Новгород, Киев, Минск) с использованием зарубежного оборудования (французская фирма «Трейлигаз»). Имеются отдельные небольшие объекты (преимущественно для очистки производственных сточных вод), плавательные бассейны и др., где работает отечественное оборудование.
Лабораторией технологии и оборудования очистки природных вод НИИ КВОВ за последнее десятилетие проведены обширные исследования по определению эффективности озонирования воды (в сочетании с сорбционным методами и без них) в различных регионах России (г. г. Владимир, Таганрог, Рязань, Кемерово, Новокузнецк, Ярославль, Оренбург и др.). Было убедительно показано, что без применения этих методов получить воду требуемого качества из воды загрязненных водных объектов, используемых и качестве источников, практически невозможно.
Особенно актуальна проблема глубокой очистки воды в настоящее время, когда подготовлены к введению новые нормативные документы, регламентирующие более жесткие требования по некоторым показателям качества воды.
Разработка и принятие закона Российской Федерации «Об обеспечении населения питьевой водой» переводит задачу подготовки воды на новый уровень, что также требует коренного совершенствования водоочистной техники.
Отсюда понятны повышенный интерес к озонированию воды и желание предприятий водопроводно-канализационного хозяйства внедрить на водоочистных станциях метод озонирования. Однако при выборе схем и режимов озонирования воды, иногда допускают неверные решения, обусловленные ошибочными представлениями, основными из которых, на наш взгляд, являются следующие.
Режимы обработки воды озоном и принимаемая схема озонирования выбираются обычно на основании данных физико-химического анализа природной воды. Вместе с тем известно, что качество воды в водоисточнике при ее движении претерпевает значительные изменения, поэтому для каждого случая режимы как реагентной обработки, так и озонирования будут различными. Наиболее ярким примером этого является водозабор р. Томи, где на сравнительно коротком участке (Новокузнецк - Кемерово - Юрга, протяженностью до 350 км) качество речной воды существенно ухудшается вниз по течению, в связи с этим доза озона и его эффективность будут различными для каждого из этих городов.
Зачастую произвольно, без всяких обоснований выбирают дозу озона, по которой рассчитывают производительность озонаторного оборудования и размещают заказ на изготовление на заводе. Очевидно, что в этом случае технологическая схема применения озона остается недоработанной. Возможные недостатки этого подхода будут обнаружены уже только при проведении пусконаладочных работ, когда исправить ошибки будет невозможно. Если даже в ряде случаев в процессе изготовления оборудования проводят технологические изыскания, последние выполняются фактически уже под заказанное оборудование, и это будет препятствовать использованию возможностей озона в полной мере.
При неправильном подборе режима озонирования воды и дозы озона возможно образование побочных продуктов окисления, которые плохо удаляются в процессе очистки и могут быть более токсичны, чем исходные загрязнения. В некоторых случаях озонирование воды может вызвать ухудшение процессов коагуляции и более того привнести в обрабатываемую воду химические загрязнения в повышенных концентрациях, например, фенолов.
Многие водопроводно-канализационные предприятия рассчитывают на то, что с введением озонирования можно будет полностью отказаться от хлорирования и исключить хлор из технологической схемы очистки воды. Как показывает зарубежный и отечественный опыт, применение озона не позволяет исключить использование хлора, хотя доза хлора может быть уменьшена. Это связано с тем, что озон быстро разлагается в воде и не обладает пролонгирующим бактерицидным действием. Поэтому для обеспечения надежной и безопасной в санитарно-гигиеническом отношении работы водопроводных сетей должно проводиться заключительное обеззараживание дозами хлорреагентов для обеспечения в любой точке сети, в том числе и самой отдаленной, остаточного хлора на уровне, регламентируемом ГОСТом «Вода питьевая».
Озонирование, применяемое как самостоятельная ступень в технологии очистки воды, не всегда позволяет решить проставленную задачу повышения ее эффективности. Как известно, сорбционная ступень очистки воды в большинстве случаев является обязательной.
Обобщая отмеченные выше недостатки и ошибки в практике решения задачи применения озона в технологии очистки воды, нетрудно видеть, что обеспечить наиболее рациональные решения по его использованию возможно только на основе изучения взаимодействий озона с другими технологическими приемами очистки.
Из этого следует, что в каждом конкретном случае до выдачи схем и принятия решения о применении озона необходимо проведение предпроектных технологических исследований, в результате которых можно обоснованно судить о целесообразности и эффективности озонирования, необходимости использования сорбционной очистки воды, определить места ввода озона в общей технологической схеме и оценить его влияние на основные процессы очистки воды, применяемые на данной водоочистной станции.
Кроме того, в ходе таких исследований и только по их результатам можно установить оптимальные дозы озона в характерные периоды года, определить расчетно-конструктивные параметры метода окислительно-сорбционной очистки воды, а именно: коэффициент использования озона, время контакта озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, варианты использования сорбционных фильтров с выбором наиболее эффективных марок активных углей; уточнить скорость фильтрования, время до реактивации угольной загрузки и режим реактивации с определением его аппаратурного оформления, а также другие технологические и технико-экономические вопросы применения озона и активных углей на водоочистных станциях.
Таким образом, оптимальные условия применения методов глубокой очистки воды - озонирования и сорбции на активных углях определяются только путем проведения специальных исследований на каждом конкретном объекте.
Настоящие методические рекомендации разработаны для инженерно-технических работников, занятых эксплуатацией водоочистных станций и призваны помочь им в определении круга вопросов, возникающих при применении озонирования и сорбции, а также наметить общие пути выполнения поставленных проблем.
Консультации по указанным рекомендациям, а также выполнение полного объема работ по применению озонирования и сорбционных методов в технологии очистки воды, начиная от обоснования необходимости и эффективности этих специальных методов, подготовку соответствующих рекомендаций на проектирование и участие совместно с эксплуатационным персоналом в пусконаладочных работах выполняет лаборатория технологии и оборудования очистки природных вод НИИ КВОВ.
1. КОМПЛЕКС РАБОТ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОЗОНИРОВАНИЯ И СОРБЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Комплекс работ по применению озонирования и сорбции в технологии очистки воды включает в себя ряд организационных, технологических и экономических мероприятии, основными из которых являются:
1.1. Обобщение многолетних данных по качеству воды и детальный анализ природной воды по специфическим для данного объекта загрязнениям.
1.2. Проведение технологических изысканий в лабораторных условиях или на модельных экспериментальных установках с целью определения расчетно-конструктивных параметров метода озонирования и сорбционной очистки воды по заранее подготовленной программе проведения работ (с указанием сроков, стоимости работ и ее основных исполнителей).
1.3. Подготовка рекомендаций на проектирование или реконструкцию водоочистных станций и разработка технологического регламента рекомендуемых сооружений. Подготовка технико-экономического расчета предлагаемых вариантов. В случае необходимости - разработка предварительных рекомендаций на проектирование.
1.4. Проведение предпроектного маркетинга озонаторного оборудования и выбор необходимого оборудования, поиск наиболее эффективных марок активных углей, которыми можно обеспечить водоочистную станцию (рассматриваются озонаторное оборудование и активные угли отечественного и зарубежного производства).
1.5. Проектирование узла основных сооружений и цеха реактивации активного угля.
При этом решаются вопросы:
необходимость применения озонаторного оборудования на всей водоочистной станции или части ее. (В качестве примера можно привести решение кемеровского «Водоканала» о подаче воды, обработанной с применением дополнительных методов озонирования и сорбции, только в жилые кварталы города, а воду, очищенную по традиционной технологии, - для нужд промышленности);
устройство озонаторной станции и сорбционных блоков с минимальными ступенями перекачки;
очередность строительства, в частности, первая очередь - замена песка активным углем (для чего наиболее предпочтителен уголь бельгийской фирмы марки TL-830) и вторая очередь - строительство отдельного блока сорбционных фильтров;
возможность строительства регионального цеха реактивации активного угля с выбором площадки для этого цеха.
1.6. Строительство, монтаж необходимого оборудования и выполнение пусконаладочных работ новых блоков и оборудования в комплексе с очистными сооружениями водоочистной станции.
1.7. К организационно-экономическим мероприятиям относятся согласование размещения выбранного оборудования, проектной документации, размещение заказа на изготовление и поставку оборудования, определение необходимых материально-технических ресурсов и источников их формирования, а также набор и подготовка эксплуатационного персонала.
2. ОЗОНИРОВАНИЕ ВОДЫ
— Все документы — Нормативные документы ЖКХ — МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОЗОНИРОВАНИЯ И СОРБЦИОННЫХ МЕТОДОВ В ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИРОДНОГО И АНТРОПОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов