Удосконалення технології двоступеневої очистки малокольорових евтрофованих вод

Нежлукченко В.М. доцент, зав.каф. с/г меліорацій
Розанова Д.О., магістрант ХДАУ

Зі зростанням водоспоживання виникли об’єктивні передумови для широкого використання евтрофованих водосховищ як джерел водоспоживання. Погіршення якості води у них обумовлено внутриводоймищними процесами та нерегулюємим поступанням зовні біогенів та органічної речовини.

Такі водоймища характеризуються невисокою мутністю та кольоровістю, інтенсивним весіннім та літньо-осіннім цвітінням.

Для повного освітлення малокольорових евтрофованих вод доцільно використовувати двохступеневу очистку: до подання її на фільтри затримувати частину зважених речовин у радіальних або земляних  відкритих відстійниках та доосвітлювати воду з введенням коагулянтів та флокулянтів у відстійниках або освітлювачах.

Частіше за все для попереднього очищення води при двоступеневій очистці води використовують контактні префільтри перед швидкими фільтрами (друга ступень). Конструкція яких аналогічна контактним освітлювачам з підтримуючими шарами та водоповітряною промивкою. Фільтрувальним матеріалом частіше за все в таких фільтрах є кварцовий пісок, керамічне кришиво, мармур, подріблений антрацид, доломіт, магнезіт керамзит, горілі породи, пористі пластмаси (полістерол, поліуретан) тощо.

Також для очищення природних вод треба провести розділення рідкої й твердої фаз з метою виділення завислих речовин. При цьому внаслідок малого розміру часточок дисперсної фази, а також високої агрегативної і седиментаційної стійкості системи виникають певні ускладнення. Інтенсифікувати процес розділення тобто порушити стійкість колоїдно-дисперсної системи, можна за рахунок укрупнення часточок в агрегати під дією коагулянтів – солей слабких основ багатовалентних металів та сильних кислот.

Одним з найважливіших технологічних параметрів процесу очищення води є доза коагулянту. Її оптимальна величина залежить від властивостей дисперсної системи – температури, кількості завислих і колоїдно-дисперсних речовин, кольоровості, іонного складу дисперсійного середовища, значення рН та інших фізико-хімічних показників. У разі недостатньої дози коагулянту потрібний ефект очищення не досягається, а в разі надлишку – поряд з перевитратою реагенту в деяких випадках процес коагуляції може погіршитися.

Для удосконалення процесу двоступеневої очистки мало кольорових евтрофованих вод було проведено ряд досліджень.

У проведених дослідженнях використовувався такий коагулянт як сульфат алюмінію (Аl2(SO4)3). Його застосовують для очищення кольорових та каламутних вод в інтервалі значень рН = 5 ... 7,5.

Окрім дози коагулянту потрібно знати час який потрібен для контакту коагулянту з водою у надзавантажуваному просторі, за рахунок забезпечення оптимальних фізико-хімічних умов формування міцної структури пластівців з високими адгезій ними властивостями.

Задачею досліджень було виявлення основних закономірностей впливу фактора часу контакту коагулянту з водою до моменту поступання  в завантаження шаром 1,7 м і діаметром зерен 1,19 мм на параметри процесу фільтрування.

Результатами технологічного моделювання є: при скороченні часу з 12 до 0,85 хв. у 2,4 рази збільшується тривалість роботи фільтра по розполагаємим втратам напору.

Також виявлено, що чим ближче точка введення коагулянту, тим вище адгезійна взаємодія утворених коагуляцій них структур з поверхнею зерен завантаження, що підтверджується інтенсивністю присипання. При цьому зростає міцність осаду. Знижується швидкість проникнення пластівців всередину завантаження, збільшується темп приросту втрат напору. При часі 0,85 хв. ступінь використання порового простору у 1,45 рази вище у порівнянні з часом 12 хв.

Також зі збільшенням дози коагулянту до 24 мг/л при часі 8,6 хв. ефект фільтрування погіршується майже в 2 рази, отже сформований осад менш міцний, оскільки утворен більш крупними пластівцями з рихлою структурою та низькою адгезійною спроможністю. Такий осад на 12,8 % займає більший об’єм та оказує більший опір потоку води.

Таким чином, результати досліджень показали, що підвищення ефективності роботи фільтрів без великих капітальних витрат на реконструкцію можна досягнути регулюванням адгезій них процесів шляхом введення коагулянту перед завантаженням на відстані, яка забезпечує оптимальні фізико-хімічні умови формування міцної структури агрегатів з високими адгезій ними властивостями. Отриманими даними можна користуватися при розміщенні розподільчої системи коагулянту у над завантажувальному просторі або виборі місця його введення у півідний трубопровід.