Статьи и другая полезная информация по водоподготовке.

Коллективные системы подготовки чистой питьевой воды.

В.М.Сидоренко, ООО «Экофил»

Проблема получения чистой питьевой воды все чаще обращает на себя внимание. Если раньше о проблеме говорили экологи и специалисты в области водоподготовки, то в последнее время к ее рассмотрению подключаются видные политики, Государственная Дума, руководители государства. Проблема получения чистой питьевой воды становится вопросом государственной безопасности.
Загрязнение источников питьевой воды, недостаточная эффективность действующих очистных сооружений, изношенные коммунальные сети обостряют проблему. Одним из вариантов решения проблемы являются коллективные системы подготовки питьевой воды, рассчитанные на очистку воды для жилых домов, детских садов, больниц, школ, поселков, вахтовых бригад, отдельно стоящих объектов, предприятий.
Комплектация коллективных систем водоподготовки определяется, прежде всего, составом исходной воды, который во многом зависит от вида источника воды. В качестве источников питьевой воды может быть артезианская вода, вода из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища), морская вода.
Артезианская вода, как правило, имеет повышенное содержание железа и солей жесткости. Не редко вода имеет повышенное содержание марганца, сероводорода, нитратов, аммиака. Встречаются источники с повышенным содержанием бора, общей минерализацией. Для каждого из этих случаев ООО «Экофил» разработаны и реализованы типовые технологические схемы, которые включают один или несколько фильтров: многослойные для осветления воды, обезжелезивания, угольные, ионообменные, установки очистки воды «ОВОД» (фото1).
Фильтры для водоподготовки (фото 2) представляют собой стеклопластиковую или металлическую ёмкость с одним или несколькими фильтрующими материалами, коллекторной системой и автоматическим, либо ручным вентилем управления. Стеклопластиковые ёмкости применяют при производительности фильтров до 40 м3/час. При большей производительности используются металлические ёмкости из корозионностойкой стали. Для равномерного распределения воды по сечению фильтра предлагается несколько типов коллекторных систем. Производительность фильтра определяется линейной скоростью фильтрации, обеспечивающей надлежащую степень очистки (обычно 5-15 м/час, для ионообменных фильтров до 50 м/час), и площадью его поперечного сечения.
Для очистки воды используют различные фильтрующие материалы: гравий, гарнет, кварцевый песок различных фракций, гидроантрацит, Ag фракции, цеолиты, Birm, Greensand, активированный уголь, ионообменные смолы и т. п. Объём фильтра заполняется фильтрующими материалами не более, чем на 70%. Свободный объём фильтра требуется для расширения фильтрующего слоя (обычно до ~ 40%) при его обратной промывке (регенерации). Для образования устойчивого псевдоожиженного слоя зернистых материалов при обратной промывке необходимо обеспечить линейную скорость воды в диапазоне 15-65 м/час (скорость зависит от плотности фильтрующих материалов, более плотные фильтрующие материалы требуют более высоких скоростей).
Снижение солесодержания, концентрации бора, нитратов, аммиака, солей жесткости можно с успехом осуществить с помощью мембранных установок «ОВОД» (фото 3). Установки очистки воды «ОВОД» могут эксплуатироваться как самостоятельно, так и в составе различных систем водоподготовки. Они комплектуется обратноосмотическими, нано-, ультра- или микрофильтрационными мембранными элементами. Установки «ОВОД» проектируются и изготавливаются индивидуально с учётом состава исходной воды, требований к фильтрату, особенностей производства и пожеланий заказчика. Поэтому установки «ОВОД» одинаковой производительности могут существенно отличаться друг от друга.
Проектированию установок предшествует разработка технологии водоподготовки и расчёт мембранного контура. Паспортная производительность установок «ОВОД» рассчитывается на конец гарантийного периода, как правило, при минимальной годовой температуре исходной воды. Такой подход обеспечивает необходимый расход очищенной воды круглогодично в течение всего гарантийного периода и более. Ресурс работы мембранных обратноосмотических элементов, входящих в состав установок «ОВОД», составляет не менее 3 лет, самой установки – не менее 15 лет.
В таблице приведена краткая информация об установках "ОВОД", укомплектованных энергосберегающими обратноосмотическими элементами.

Таблица 1.

Тип установки	Производительность по фильтрату(, м3/час	Установленная мощность, кВт	Габаритные размеры ( L ( B ( H ), мм	Масса (не более), кг
ОВОД - 01	0,1	0,25	500 ( 500 ( 1250	35
ОВОД - 02	0,2	0,3	500 ( 600 ( 1250	42
ОВОД - 03	0,3	0,5	500 ( 600 ( 1500	50
ОВОД - 04	0,4	0,75	500 ( 600 ( 1500	60
ОВОД - 05	0,5	1,0	1500 ( 800 ( 1100	75
ОВОД - 08	0,8	1,1	1500 ( 800 ( 1300	90
ОВОД - 1	1	1,1	2300 ( 900 ( 1300	150
ОВОД - 2	2	2,2	2300 ( 900 ( 1500	200
ОВОД - 3	3	3,0	2300 ( 900 ( 1700	270
ОВОД - 4	4	4,0	2300 ( 1200 ( 1500	350
ОВОД - 5	5	5,5	3550 ( 1500 ( 1500	550
ОВОД - 10	10	11,0	4900 ( 1700 ( 1650	750
ОВОД - 15	15	15,0	4900 ( 1700 ( 2000	1100
ОВОД - 25	25	22,0	7000 ( 2000 ( 2400	1600
ОВОД - 50	50	31,0	7000 ( 2500 ( 2400	2800
ОВОД - 100	100	112,0	7000 ( 4000 ( 2400	5000

В мембранных установках «ОВОД» исходный поток воды разделяется на два потока: фильтрат, составляющий примерно 70% от исходного потока и концентрат, который сбрасывается в канализацию. Следует заметить, что для снижения содержания бора, солей жесткости, аммиака, нитратов могут быть использованы ионообменные смолы. Выбор мембранной или ионообменной технологии определяется, прежде всего, экономическими показателями водоподготовки. Необходимость обессоливания воды, как правило, делает мембранную технологию более выгодной. Если же задача сводится к корректировке одного, двух показателей воды, то в большинстве случаев, преимущество имеет ионообменная технология.
Поверхностные источники в большинстве случаев имеют большую мутность, цветность, окисляемость. Традиционный технологический процесс очистки таких вод, включает, как правило, коагуляцию с последующим осветлением на напорных фильтрах и обеззараживанием.
Появившиеся в последние годы ультрафильтрационные модули на основе полых волокон позволяют заменить фильтрацию на напорных фильтрах осветлением с помощью ультрафильтров. Ультрафильтрационные модули изготовлены на основе полых волокон и выпускаются в промышленном масштабе рядом компаний (Hydranautics, Inge, Norit и др.). Модуль представляют собой пучок полых волокон, загерметизированный с двух торцев и помещенный в пластиковый корпус. Корпус имеет вход для исходной воды, выход для фильтрата и концентрата, вход для сжатого воздуха. Полые волокна наиболее часто изготавливают из полисульфона или из поливинилиденфторида. Отсечение по молекулярной массе составляет, как правило, 150000 Дальтон.
Качество ультрафильтрата значительно выше качества фильтрата напорных фильтров. С помощью ультрафильтрации можно очистить воду от частиц размером более 0,03 мкм, тогда как с помощью напорных фильтров от частиц размером более 10 мкм. Регенерация ультрафильтров осуществляется периодически, один раз в 20-60 минут, обратной промывкой в течение 1-2 минут. Расход воды на обратную промывку, как правило, не превышает 10% от потока исходной воды. Один раз в 12 часов проводится обратная промывка с применением химических реагентов (растворы гипохлорита натрия, соляной кислоты, едкого натра с концентрацией 0,5-1,0 г/л). При расходе очищаемой воды более 20-30 м3/ч затраты на приобретение ультрафильтрационной установки могут оказаться меньше затрат на покупку напорных фильтров. Ультрафильтрационные установки могут с успехом использоваться для осветления артезианских вод.
Морская вода имеет повышенную минерализацию, высокую жесткость, содержит планктон и продукты его жизнедеятельности. Система получения питьевой воды из морской включает в себя, в общем случае, блок предподготовки воды, установку обратного осмоса для обессоливания воды, узел обеззараживания, блок накопления хранения и раздачи очищенной воды.
Особого упоминания заслуживают коллективные системы подготовки чистой питьевой воды в блок контейнерах (фото 4,5). В основном такие системы востребованы для вахтовых бригад, отдельно стоящих объектов и предприятий. Особенностью таких систем является ограниченный объем и размеры блок контейнеров, что учитывается при их проектировании и приводит к созданию компактных систем водоподготовки. Блок контейнеры могут комплектоваться вентиляцией, отоплением, аварийным освещением, датчиками пожарной сигнализации, датчиками затопления, охранной сигнализацией, молниеотводами, заземлением, системой пожаротушения, дизельными генераторами.
Отличительной особенностью реализованных ООО «Экофил» технологически схем подготовки питьевой воды является их оптимизация. Оптимизация технологических схем водоподготовки является отдельным этапом подготовки проекта. Критерием оптимизации является стоимость 1 м3 очищенной воды, которая включает капитальные и эксплуатационные затраты. Достаточно часто оказывается, что системы водоподготовки с небольшими капитальными затратами (низкой стоимостью оборудования), имеют высокие эксплуатационные расходы и, потому, являются неоптимальными для их потребителя.
Предлагаемые ООО «Экофил» коллективные системы подготовки чистой питьевой воды отличаются высоким уровнем технологической и конструкторской проработки, качественной комплектацией, добротным изготовлением, высокой надёжностью. Поставка коллективных систем «под ключ», обучение обслуживающего персонала, гарантийное и послегарантийное обслуживание входят в типовой пакет услуг. Всё поставляемое оборудование сертифицировано.