Geum.ru

Геоэкологическая безопасность хозяйственно-питьевого водопользования в верхнем и среднем приобье

Вид материалаАвтореферат
Таблица 2. Типизация диспергированных в воде загрязняющих примесей с учетом их реакционной способности
Индикаторы состава и свойств природной воды
А – блок аэрации, дегазации с датчиками уровня воды; В
G – блок обеззараживания воды; К
R – блок приготовления и дозирования реагентов (например, для подщелачивания); S
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Таблица 2. Типизация диспергированных в воде загрязняющих примесей

с учетом их реакционной способности





№
Типы примесей, диспергированных в воде
Химический состав примесей

1
Молекулярные и ионные примеси, не вступающие в химические реакции или участвующие в реакциях, с малыми скоростями
Na+, K+, SO42-, Cl-, часть Mn2+, Mn4+, часть H4SiO4 (остаются в неизменном виде после большинства обработок воды)

2
Ионные примеси, реагирующие с образованием труднорастворимых соединений
Ca CaCO3; Mg Mg(OH)2; FeFe(OH)3 ;

PCa3(PO4)2; SiCaSiO3

3
Микрогетерогенные примеси – готовые центры формирования будущего осадка
Это содержащиеся обычно в небольшом количестве (первые мг/дм3) коллоидные и взвешенные частицы глинистых минералов, гидроксидов железа, алюминия и магния, оксида кремния

4
Примеси-восстановители, легко окисляющиеся в процессе обработки воды окислителями (или иным образом легко переходящие в другие формы), а также легко улетучивающиеся
NH4+NO3-; S-2SO42-; Fe+2Fe+3; спирты RСН2OHальдегиды RСНОкарбоновые кислоты RCOOH;

НСО3-СО2; S-2, НS-Н2S

5
Примеси, для окисления которых требуется применение сильных окислителей
Связанные формы Mn2+, Mn4+, Fe+2, Fe+3; гуминовые и фульвокислоты, фенолы, ароматические углеводороды, СПАВ, хлорорганические пестициды


Мы полагаем, что при типизации примесей, загрязняющих воду, главную роль играет не размер частиц, не происхождение, а те физико-химические показатели и свойства, а также их сочетания, которые определяют возможность удаления примесей тем или иным методом. Исходными положениями при разработке регионального классификатора явились:
  1. Свойства и поведение природной воды при кондиционировании ее состава и обеззараживании зависят от исходного содержания, химической формы и взаимного влияния растворенных веществ.
  2. Выбор технологии очистки воды определяется совокупностью показателей её состава (прежде всего количеством и соотношением ионов железа (II) и железа (III), соотношениями Fe:Mn и ХПК:ПО (перманганатная окисляемость), жесткостью, гидрокарбонатной щелочностью, содержанием СО2, при особо важной роли качественного и количественного состава органических веществ).

3. Поскольку нет абсолютно идентичных условий формирования состава природных вод, качество воды в каждом водоисточнике индивидуально. Соответственно, не существует универсальной технологии очистки. Вместе с тем есть возможность создания наиболее подходящей для данного типа воды технологии, реализованной в системе из унифицированных модулей, взятых в определенном количестве и последовательности.

С точки зрения технологических изысканий, необходимых для выбора или корректирования способов и средств водоподготовки, к информативным показателям качества природной воды следует отнести такие, как величина окислительно-восстановительного потенциала Еh, водородный показатель рН, содержание Feобщ. (по результатам анализа с разложением устойчивых комплексов), содержание Fe+2, количество органических веществ.

Выбор возможного варианта технологической схемы очистки подземной воды производится по табл.4, в соответствии с условным индексом, обозначенным в табл.3, которому соответствуют количественные значения показателей: содержание железа, марганца, СО2(св.) жесткость, щелочность, окисляемость, окислительно-восстановительный потенциал.


Таблица 3. Классификация железистых природных вод по составам и способам очистки перед питьевым использованием (диапазон рН 6,4-8; температура 2-70С)


Индикаторы состава и свойств природной воды:

С(Fe), С(Mn), С(Si) – концентрации железа, марганца, кремния; Жобщ. – жесткость общая; Щкарб. – щелочность общая; Еh – окисл.-восст. потенциал; Окперм.-окисляемость перманганатная; СО2св – содержание свободной углекислоты
и

н

д

е

к

с

а

ц

и

я
Характеристики состава воды

1
2
3
4
5

Жобщ.= 0,8…1,5 ммоль/дм3

Щкарб.=0,5-3 ммоль/ дм3

Еh <50 мВ

Окперм. =5-15мгО/ дм3

СО2св.< 45мг/дм3
Жобщ.= 1,6…4,0 ммоль/ дм3

Щкарб.= 1,6-4 ммоль/ дм3

Еh = -50..+90 мВ

Окперм. =2-4мгО/ дм3

СО2св. =30-40мг/ дм3
Жобщ.= 4…6 ммоль/ дм3

Щкарб.= 4-6 ммоль/ дм3

Еh <50 мВ

Окперм. =6-10мгО/ дм3

СО2св. 70-80мг/ дм3
Жобщ.= 6…7 ммоль/ дм3

Щкарб.=7,5-8,5 ммоль/ дм3

Еh <50 мВ

Окперм. =6-8мгО/ дм3

СО2св. =50-70мг/ дм3
Жобщ.= 7…8,5 ммоль/ дм3

Щкарб.=7-9 ммоль/ дм3

Еh <50 мВ

Окперм. =2-5мгО/ дм3

СО2св.< 45мг/ дм3

С(Fe)=0,3…4,0 мг/дм3

С(Mn)=0,1…0,3 мг/дм3
1
11

+12мг/дм3 Si*

п.Тарко-Сале (Тюмен. обл.)
12

Скважины на Обь-Томском междуречье (Том.обл.)
13

Скважины на территории г.Томска
14

Скважины в Новосиб. обл.
15

Скважины п. Лоскутово,

Томский р-н

С(Fe)=0,3…4,0 мг/дм3

С(Mn)=0,1…0,4 мг/дм3

в сочетании с С(Si)>10 мг/дм3
2
21

+ Н2S, +16мг/дм3 Si* (Тюм. обл.)

+7,5мг/дм3 F**г.Мариинск (Кемер. обл.)
22

Скважины на Обь-Томском междуречье, на водозаборе г. Северска (Том.обл.)

22

Скважины водозабора "Северный", г.Ханты-Мансийск
24

п.П.-Дубровка,

+18мг/дм3 Si*(Том.обл.)с.Шегарка (Том.обл.)
25

п.Октябрьский;

+24 мг/дм3 Si*

с.Каргасок (Том.обл.)

С(Fe)= 5,0…10,0 мг/дм3

С(Mn)=0,2…0,5 мг/дм3
3
31

+16-18мг/дм3 Si*п. Ларьяк,п. Аган (Тюм. обл.)
32

г.Кедровый (Том.обл.)
33

г. Сургут (Тюмен.

обл.)
34

с. Подгорное (Том.

обл.)
35

Скважины на территории г.Томска

С(Fe)=5…10 мг/дм3

С(Mn)=0,1…0,4 мг/дм3

(Si)>10 мг/дм3
4
41

п. Ваховск,

(Тюменск. обл.)
42

с. Рыбалово, Томский р-н
43

п. Белый Яр (Том.обл.)
44

+14мг/дм3 Si* с. Кривошеино (Том.обл.)
45

С(Fe) более 10 мг/дм3

С(Mn) более 1 мг/дм3
5
51

п. Н.Васюган (Том.обл.)

мест. Ср. Нюрольское (Тюм. обл.)
52
53

+19-20мг/дм3 Si*

п. Мыльджино, месторожд. Сев.Васюганское (Том.обл.)
54
55

Примечание:
  1. Индексу ячейки таблицы (11,42…) соответствует способ (технология) очистки воды, указанная в табл.4.
  2. В ячейках таблицы в качестве примеров воды с составом, близким к указанному, приведены названия некоторых мест, где находятся скважины

*, ** - указано дополнительно повышенное содержание кремния; фтора, соответственно


Таблица 4. Выбор варианта технологической схемы очистки подземной воды

в соответствии с условным индексом (см. табл.3), которому соответствуют

количественные значения индикаторных показателей


Индекс
Характеристика воды в соответствии с составом примесей и их комбинацией (взаимного влияния)
Рекомендуемые варианты технологических схем очистки подземных вод
Примечание

11
Повышенное (до 13 ПДК) содержание железа; незначительное превышение ПДК по марганцу; малое общее солесодержание, незначительная жесткость, низкое содержание органических веществ, растворенной углекислоты, наличие избытка кремния
А, K, (T)*, D, F, Q**, G;

*при температуре воды менее 50С

**возможно совмещение функций F и Q путем помещения в корпус фильтра картриджа с минералом, который может служить источником необходимых ионов (например, доломит)
для снижения содержания кремния используется электрообработка воды в блоке К

12
Повышенное (до 13 ПДК) содержание железа, более половины его находится в восстановленной форме; незначительное превышение ПДК по марганцу; содержание солей натрия, калия, кальция, магния в пределах, оптимальных для человека; низкое содержание органических веществ, растворенной углекислоты
А, D, F, G

или

А, (T)*, В, F, G;

*при температуре воды менее 50С
из воды такого типа легче всего удалить железо

13
Повышенное (до 13 ПДК) содержание железа, марганца; низкая жесткость, содержание ионов натрия, калия больше, чем кальция, магния, но в концентрациях, оптимальных для человека; высокое содержание растворенного СО2, органических веществ сложного строения (гумусовой природы),

А, О, D, F, (R, Q)*, G;

или

А, О, D, В, (R)*, F, S, G;

*возможно, требуется подщелачивание
необходимо разрушение озоном органических веществ, препятствующих удалению железа и марганца

14
Повышенное содержание железа, марганца; высокая жесткость, общее солесодержание от 300 до 500 мг/дм3; органические вещества легко разрушаются; количество растворенного СО2 велико
А, (О)*, D, F, (S), G

*возможно, что озонирование не потребуется, или:

А, (T)**, В, F, G;

**при температуре воды менее 50С ***возможно, нужна дополнительная дегазация или реагентная обработка для удаления СО2.
сорбционный фильтр используется, если велико содержание органических веществ (Окперм. > 6 мгО/дм3);

15
Повышенное содержание железа, марганца; высокая жесткость, общее солесодержание от 300 мг/дм3; органические вещества трудно разрушаются; количество растворенного СО2 невелико
А, О, D, F, (S*), G

*сорбционный фильтр требуется только при высокой концентрации органических веществ.

или

А, (T)**, В, F, G;

**при температуре воды менее 50С



Условные обозначения процессов и способов обработки воды:

А – блок аэрации, дегазации с датчиками уровня воды;

В – фильтрационный модуль для биохимического удаления железа и/или марганца;

D – камера-реактор (блок, где вода отстаивается для завершения процессов гидролиза, окисления, коагулирования);

F – фильтр с инертной зернистой загрузкой, с системой контроля давления (при большом содержании железа предпочтительно использование двух фильтров – для грубой и тонкой очистки);

G – блок обеззараживания воды;

К – блок коагуляции (реагентной или электрокоагуляции);

О – блок озонирования, включающий нейтрализатор остаточного озона;

Т – блок подогрева исходной воды;

R – блок приготовления и дозирования реагентов (например, для подщелачивания);

S – сорбционный фильтр (например, с активированным углем, применяется, если в воде повышенное содержание органических веществ или есть риск появления радионуклидов);

Q – блок кондиционирования состава воды (для обогащения воды, при необходимости, фтором, кальцием, магнием или другими микроэлементами, путем добавления соответствующих реагентов при помощи специального дозатора).


Прим.: вход исходной и выход очищенной воды, резервуар чистой воды, пульт управления, приборы контроля, манометры, краны, коммуникации, обратные клапаны не указаны для упрощения схематичного описания.