Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы и запахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения.

Присутствие в природной воде растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом процессов разложения и последующей трансформации отмерших высших водных растений, планктонных и бентосных организмов, различных бактерий и грибов. При этом в воду выделяется большое количество низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом.

Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов. В продуктах распада водорослей содержание фенола в 20-30 раз превышает ПДК (0,001 мг/л).

Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др.

Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящихся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное дей с твие на органолептические свойства воды. Токсичность пестицидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработай ее хлором или перманганатом калия.

Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цветность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются.

Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др.

Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей фенолы, образуются диоксины - чрезвычайно ядовитые вещества (смертельные дозы: стрихнин 1,5-10~ 6 ; ботулин - 3,3-Ю -17 , нервнопаралитический газ - 1,6 10~ 5 моль/кг). Доза диоксинов - 3,1-10~ 9 - смертельна, а доза 6",5-10~ 15 моль/кг для людей в возрасте до 70 лет - риск заболевания раком. В сто раз меньшая доза влияет на иммунную систему («химический СПИД») и репродуктивные функции организма. Самым ядовитым веществом являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Основным ядовитым веществом в выбросах целлюлозно-бумажных комбинатов являются полихлорированные дибензфураны (ПХРД) и сильнейшим канцерогеном - продукты сгорания мазута, бензина, угля и т. п. является бенз(а)пирен (синергизм проявляется в паре диоксин-бенз(а)пирен).

Получение пестицида 2,4-дихлорфенола хлорированием фенола сопровождается образованием 2,4,6-трихлорфенола, который самоконденсируется в диоксины, попадающие с питьевойводой к людям, так как современные водоочистные технологии не обладают барьерными функциями в отношении последних. Установлено, что полихлорированный дибензо-я-диоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензфуран (ПХДФ) образуйся непосредственно при хлорировании воды, т. е. образование диксинов при предварительном хлорировании воды - неизбежно.

Присутствующее в воде железо является катализатором до- хлорирования фенолов, переводя малотоксичные диоксины высокотоксичные при хлорировании воды. Органические вещества, присутствующие в воде, практически беспрепятственно проходят через загрузку скорых фильтров, в том числе и их токсичная диоксинсодержащая часть.

Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи.

Установлено, что традиционные приемы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в. воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). По отношению к таким загрязнениям барьерная роль очистных сооружений может быть повышена путем соответствующего подбора реагентов на высокой степени осветления воды.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последующим фильтрованием, однако часто для устранения нежелательных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и состоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истинные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды на сегодня - не существует, однако, использование некоторых из них в сочетании обеспечивает требуемую степень очистки. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взвешенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоянии, извлекают дегазацией, обезжелезиванием, обессоливанием. и др. Запахи и привкусы, вызываемые органическими веществами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают < путем оксидации и сорбции.

Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные веще с тва, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы 0 т. п.) хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции, либо к образованию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений.

Недостатком окислительного метода является также необходимость дозирования окислителя в исключительно точном соответствии с уровнем и видом загрязнения воды, что крайне затруднительно, принимая во внимание сложность и длительность многих химических анализов.

Более надежным и экономичным является применение фильтров с гранулированным активным углем, используемым в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем независимо от колебания уровня загрязнения воды, являются постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым веществам. Однако, серьезным затруднением для применения этого метода очистки воды является сравнительно малая поглощающая способность угля,что вызывает необходимость частой его замены или регенерации.

Кроме того, установлено, что из воды хорошо сорбируется активным углем гидрофобные вещества, т. е. плохо растворимые в ней и слабо гидратирующиеся в растворах (слабые органические электролиты, фенолы и др.). Менее эффективно сорбируются активным углем более сильные органические электролиты и многие органические ациклические соединения (карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, спирты).

В условиях повышенного антропогенного загрязнения водоемов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагрязнений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэрации.

Дезодорация воды аэрацией

Для удаления из природных вод летучих органических соединений биологического происхождения, вызывающих запахи и привкусы, широко применяют их аэрирование.

На практике аэрирование проводят в специальных установках - аэраторах барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов.

В аэраторах барботажного типа воздух, подаваемый воздуходувками, распределяется в воде дырчатыми трубами, подвешенными в резервуаре (рис. 15.1), распылительными устройствами, расположенными на его дне. Преимущество первого способа заключается в простоте демонтажа установки.

Распределение воздуха распылительными устройствами часто применяется в аэраторах со спиральным движением воды, которые применяются на крупных установках.

Глубина слоя воды в аэраторах такого типа колеблется от 2,7 до 4,5 м. Исследования показывают, что поскольку равновесие между концентрациями веществ, имеющих запах, в жидкой и газообразной фазах достигается мгновенно, высота слоя воды при барботировании не играет существенной роли и может быть уменьшена до 1-1,5 м. Максимальная ширина резервуара обычно в два раза больше, чем глубина. Площадь

Рис. 15.1. Аэратор барботажного типа (а) и инка-аэратор (б)

6 - магистральный воздухопровод; 2 - ввод воды в барботажную камеру 5; 3 - дырчатые пластины; 4 - воздухораспределитель; 7,1 - отвод аэрированной и подача исходной воды; 8 - водослив; 9 - стабилизацинная перегородка; 10 - слой пены; 11 - вентилятор; 12 - дырчатое дно; б - барботажная камера поверхности выбирают произвольно. Длительность продувация воздуха, как правило, не превышает 15 мин. Расход воздуха составляет 0,37-0,75 м 3 /мин на 1 м 3 воды.

Барботажные установки открытого типа могут работать при температуре ниже 0°С. Степень аэрирования легко регулируется изменением количества подаваемого воздуха. Стоимость установок и их эксплуатации невысока.

В разбрызгивающих аэраторах вода распыляется соплами н а мелкие капли, при этом увеличивается поверхность ее контакта с воздухом. Основным фактором, определяющим работу аэратора, является форма сопла и его размеры. Продолжительность соприкосновения воды с воздухом, определяемая начальной скоростью струи и ее траекторией, обычно составляет 2 с "(Д ля вертикальной струи, которая выбрасывается под напором 6 м).

В аэраторах каскадного типа обрабатываемая вода падает струями через несколько последовательно расположенных водосливов. Длительность контакта в этих аэраторах может быть изменена за счет увеличения количества ступеней. Потеря напора на аэраторах каскадного типа колеблется от 0,9 до 3 м.

В аэраторах смешанного типа вода одновременно разбрызгивается и стекает тонкой струей с одной ступени на другую. Для увеличения площади соприкосновения воды с воздухом применяют керамические шары или кокс.

Общим недостатком аэраторов, построенных на принципе контакта пленки воды с воздухом, является их неэкономичность из-за большой площади, невозможность использования зимнее время, потребность в мощной вентиляции при установке их в помещениях, и, наконец, склонность к обрастанию.

Аэрирование воды в пенном слое осуществляется в инка аэраторе (рис. 15.1,6) представляющем собой бетонный резервуар, на дне которого находится перфорированная пластина из нержавеющей стали. Вода равномерно распределяется по пластине распределительной трубой. Для стабилизации слоя пены применяется специальная перегородка. Аэрируют воду воздухом, подаваемым вентилятором. Вода, пройдя инкааэратор, выпускается через водослив.

Образование огромной пограничной поверхности между жидкой и газообразной фазами обеспечивает высокую интенсивность процесса дезодорации. Нормальное соотношение воздуха и воды в инкааэраторах колеблется в пределах 30: 1 - 300: 1. Несмотря на большой расход воздуха, интенсивное аэрирование экономически оправдано (благодаря незначительной потере напора воздух подается вентилятором).

Однако, аэрированием невозможно устранить стойкие запахи и привкусы, обусловленные наличием примесей, имеющих незначительную летучесть.

Список используемой работы

Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в.водоёмы, М.: Стройиздат, Абрамов Н.Н. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1974

Фрог Б.Н. Левченко А.П. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1996

ДЕЗОДОРАЦИЯ ВОДЫ, УДАЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ МИКРОЗАГРЯЗНЕНИИ

Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы и запахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения.

Присутствие в природной воде растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом процессов разложения и последующей трансформации отмерших высших водных растений, планктонных и бентосных организмов, различных бактерий и грибов. При этом в воду выделяется большое количество низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом.

Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов. В продуктах распада водорослей содержание фенола в 20-30 раз превышает ПДК (0,001 мг/л).

Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др.

Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящихся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное дей с твие на органолептические свойства воды. Токсичность пести цидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработай ее хлором или перманганатом калия.

Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цвет ность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются.

Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др.

Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей фенолы, образуются диоксины - чрезвычайно ядовитые вещества (смертельные дозы: стрихнин 1,5-10~ 6 ; ботулин - 3,3-Ю -17 , нервнопаралитический газ - 1,6 10~ 5 моль/кг). Доза диоксинов - 3,1-10~ 9 - смертельна, а доза 6",5-10~ 15 моль/кг для людей в возрасте до 70 лет - риск заболевания раком. В сто раз меньшая доза влияет на иммунную систему («химический СПИД») и репродуктивные функции организма. Самым ядовитым веществом являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Основным ядовитым веществом в выбросах целлюлозно-бумажных комбинатов являются полихлорированные дибензфураны (ПХРД) и сильнейшим канцерогеном - продукты сгорания мазута, бензина, угля и т. п. является бенз(а)пирен (синергизм проявляется в паре диоксин-бенз(а)пирен).

Получение пестицида 2,4-дихлорфенола хлорированием фенола сопровождается образованием 2,4,6-трихлорфенола, который самоконденсируется в диоксины, попадающие с питьевой водой к людям, так как современные водоочистные технологии не обладают барьерными функциями в отношении последних. Установлено, что полихлорированный дибензо-я-диоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензфуран (ПХДФ) образуйся непосредственно при хлорировании воды, т. е. образование диксинов при предварительном хлорировании воды - неизбежно.

Присутствующее в воде железо является катализатором до- хлорирования фенолов, переводя малотоксичные диоксины высокотоксичные при хлорировании воды. Органические вещества, присутствующие в воде, практически беспрепятственно проходят через загрузку скорых фильтров, в том числе и их токсичная диоксинсодержащая часть.

Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи.

Установлено, что традиционные приемы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в. воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). По отношению к таким загрязнениям барьерная роль очистных сооружений может быть повышена путем соответствующего подбора реагентов на высокой степени осветления воды.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последующим фильтрованием, однако часто для устранения нежелательных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и состоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истинные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды на сегодня - не существует, однако, использование некоторых из них в сочетании обеспечивает требуемую степень очистки. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взвешенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоянии, извлекают дегазацией, обезжелезиванием, обессоливанием. и др. Запахи и привкусы, вызываемые органическими вещест вами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают путем оксидации и сорбции.

Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные веще с тва, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы 0 т. п.) хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции, либо к образо ванию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений.

Недостатком окислительного метода является также необходимость дозирования окислителя в исключительно точном соответствии с уровнем и видом загрязнения воды, что крайне затруднительно, принимая во внимание сложность и длительность многих химических анализов.

Более надежным и экономичным является применение фильтров с гранулированным активным углем, используемым в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем независимо от колебания уровня загрязнения воды, являются постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым веществам. Однако, серьезным затруднением для применения этого метода очистки воды является сравнительно малая поглощающая способность угля, что вызывает необходимость частой его замены или регенерации.

Кроме того, установлено, что из воды хорошо сорбируется активным углем гидрофобные вещества, т. е. плохо растворимые в ней и слабо гидратирующиеся в растворах (слабые органические электролиты, фенолы и др.). Менее эффективно сорбируются активным углем более сильные органические электролиты и многие органические ациклические соединения (карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, спирты).

В условиях повышенного антропогенного загрязнения водоемов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагрязнений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэрации.

Дезодорация воды аэрацией

Для удаления из природных вод летучих органических соединений биологического происхождения, вызывающих запахи и привкусы, широко применяют их аэрирование.

На практике аэрирование проводят в специальных установках - аэраторах барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов.

В аэраторах барботажного типа воздух, подаваемый возду ходувками, распределяется в воде дырчатыми трубами, подвешенными в резервуаре (рис. 15.1), распылительными устройствами, расположенными на его дне. Преимущество первого способа заключается в простоте демонтажа установки.

Распределение воздуха распылительными устройствами часто применяется в аэраторах со спиральным движением воды, которые применяются на крупных установках.

Глубина слоя воды в аэраторах такого типа колеблется от 2,7 до 4,5 м. Исследования показывают, что поскольку равновесие между концентрациями веществ, имеющих запах, в жидкой и газообразной фазах достигается мгновенно, высота слоя воды при барботировании не играет существенной роли и может быть уменьшена до 1-1,5 м. Максимальная ширина резервуара обычно в два раза больше, чем глубина. Площадь

Рис. 15.1. Аэратор барботажного типа (а) и инка-аэратор (б)

6 - магистральный воздухопровод; 2 - ввод воды в барботажную камеру 5; 3 - дырчатые пластины; 4 - воздухораспределитель; 7,1 - отвод аэрированной и подача исходной воды; 8 - водослив; 9 - стабилизацинная перегородка; 10 - слой пены; 11 - вентилятор; 12 - дырчатое дно; б - барботажная камера поверхности выбирают произвольно. Длительность продувация воздуха, как правило, не превышает 15 мин. Расход воздуха составляет 0,37-0,75 м 3 /мин на 1 м 3 воды.

Барботажные установки открытого типа могут работать при температуре ниже 0°С. Степень аэрирования легко регулируется изменением количества подаваемого воздуха. Стоимость установок и их эксплуатации невысока.

В разбрызгивающих аэраторах вода распыляется соплами н а мелкие капли, при этом увеличивается поверхность ее контакта с воздухом. Основным фактором, определяющим работу аэратора, является форма сопла и его размеры. Продолжительность соприкосновения воды с воздухом, определяемая начальной скоростью струи и ее траекторией, обычно составляет 2 с "(Д ля вертикальной струи, которая выбрасывается под напором 6 м).

В аэраторах каскадного типа обрабатываемая вода падает струями через несколько последовательно расположенных водосливов. Длительность контакта в этих аэраторах может быть изменена за счет увеличения количества ступеней. Потеря напора на аэраторах каскадного типа колеблется от 0,9 до 3 м.

В аэраторах смешанного типа вода одновременно разбрызгивается и стекает тонкой струей с одной ступени на другую. Для увеличения площади соприкосновения воды с воздухом применяют керамические шары или кокс.

Общим недостатком аэраторов, построенных на принципе контакта пленки воды с воздухом, является их неэкономичность из-за большой площади, невозможность использования зимнее время, потребность в мощной вентиляции при установке их в помещениях, и, наконец, склонность к обрастанию.

Аэрирование воды в пенном слое осуществляется в инка аэраторе (рис. 15.1,6) представляющем собой бетонный резервуар, на дне которого находится перфорированная пластина из нержавеющей стали. Вода равномерно распределяется по пластине распределительной трубой. Для стабилизации слоя пены применяется специальная перегородка. Аэрируют воду воздухом, подаваемым вентилятором. Вода, пройдя инкааэратор, выпускается через водослив.

Образование огромной пограничной поверхности между жидкой и газообразной фазами обеспечивает высокую интенсивность процесса дезодорации. Нормальное соотношение воздуха и воды в инкааэраторах колеблется в пределах 30: 1 - 300: 1. Несмотря на большой расход воздуха, интенсивное аэрирование экономически оправдано (благодаря незначительной потере напора воздух подается вентилятором).

Однако, аэрированием невозможно устранить стойкие запахи и привкусы, обусловленные наличием примесей, имеющих незначительную летучесть.

Список используемой работы

Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в.водоёмы, М.: Стройиздат, Абрамов Н.Н. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1974

Фрог Б.Н. Левченко А.П. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1996

Для устранения запахов воды, возникающих в результате жизнедеятельности некоторых водорослей и микроорганизмов, применяют дезодорацию воды. Сюда входят такие виды обработки воды, как хлорирование, озонирование, аммонизация, аэрирование и обработка пермангапатом калия. Запахи и при­вкусы можно устранить фильтрованием воды через слой акти­вированного угля в напорных фильтрах. С этой целью приме­няют березовый, торфяной и косточковый угли.

Часто неприятный запах и привкус получает вода при на­личии фенолов, попадающих в источник с промышленных пред­приятий. При хлорировании такой воды самое незначительное содержание фенолов вызывает появление хлорфенольных за­пахов. Поэтому воду с содержанием фенола стараются не хло­рировать. Эффективным средством борьбы с этими запахами является аммонизация воды, то есть введение в нее определен­ной дозы аммиака.

Аммонизация

Аммонизацию применяют и при отсутствии фенолов для устранения хлорных запахов, возникающих в результате хлори­рования воды. Бактерицидное действие хлора при этом умень­шается, но зато увеличивается его продолжительность. Кон­такт воды с хлором при аммонизации должен быть не менее 2 ч. Аммиак вводят в воду при помощи специальных прибо­ров - аммонизаторов.

Вещества, вызывающие запахи и привкусы воды, обладают летучестью. Поэтому снижению запахов и привкусов способст­вует аэрация, которую проводят до введения в воду хлора или других окислителей. Сущность аэрации состоит в том, что под­вергаемая обработке вода искусственно насыщается воздухом с целью окисления содержащихся в ней органических веществ. Выделяющийся из воды воздух увлекает за собою находящие­ся там запахи и привкусы.

Хороший эффект дезодорации воды получается при исполь­зовании озона и марганцовокислого калия. Иногда марганцо­вокислый калий используют с активированным углем.

Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы и запахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения.

Присутствие в природной воде растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом процессов разложения и последующей трансформации отмерших высших водных растений, планктонных и бентосных организмов, различных бактерий и грибов. При этом в воду выделяется большое количество низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом.

Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов. В продуктах распада водорослей содержание фенола в 20-30 раз превышает ПДК (0,001 мг/л).

Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др.

Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящихся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное действие на органолептические свойства воды. Токсичность пестицидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработай ее хлором или перманганатом калия.

Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цветность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются.

Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др.

Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей фенолы, образуются диоксины - чрезвычайно ядовитые вещества (смертельные дозы: стрихнин 1,5-10~6; ботулин - 3,3-Ю-17, нервнопаралитический газ - 1,6 10~5 моль/кг). Доза диоксинов - 3,1-10~9 - смертельна, а доза 6",5-10~15 моль/кг для людей в возрасте до 70 лет - риск заболевания раком. В сто раз меньшая доза влияет на иммунную систему («химический СПИД») и репродуктивные функции организма. Самым ядовитым веществом являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Основным ядовитым веществом в выбросах целлюлозно-бумажных комбинатов являются полихлорированные дибензфураны (ПХРД) и сильнейшим канцерогеном - продукты сгорания мазута, бензина, угля и т. п. является бенз(а)пирен (синергизм проявляется в паре диоксин-бенз(а)пирен).

Получение пестицида 2,4-дихлорфенола хлорированием фенола сопровождается образованием 2,4,6-трихлорфенола, который самоконденсируется в диоксины, попадающие с питьевой водой к людям, так как современные водоочистные технологии не обладают барьерными функциями в отношении последних. Установлено, что полихлорированный дибензо-я-диоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензфуран (ПХДФ) образуйся непосредственно при хлорировании воды, т. е. образование диксинов при предварительном хлорировании воды - неизбежно.

Присутствующее в воде железо является катализатором до- хлорирования фенолов, переводя малотоксичные диоксины высокотоксичные при хлорировании воды. Органические вещества, присутствующие в воде, практически беспрепятственно проходят через загрузку скорых фильтров, в том числе и их токсичная диоксинсодержащая часть.

Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи.

Установлено, что традиционные приемы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в. воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). По отношению к таким загрязнениям барьерная роль очистных сооружений может быть повышена путем соответствующего подбора реагентов на высокой степени осветления воды.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последующим фильтрованием, однако часто для устранения нежелательных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и состоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истинные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды на сегодня - не существует, однако, использование некоторых из них в сочетании обеспечивает требуемую степень очистки. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взвешенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоянии, извлекают дегазацией, обезжелезиванием, обессоливанием. и др. Запахи и привкусы, вызываемые органическими веществами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают < путем оксидации и сорбции.

Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные вещества, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы 0 т. п.) хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции, либо к образованию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений.

Вода может иметь определенный, не всегда приятный, запах, который приобретает из-за содержащихся в ней различных органических веществ, представляющих собой продукты жизнедеятельности или распада микроорганизмов и водорослей. Очистку воды от запаха (дезодорацию воды) производят с помощью различных модификаций метода хлорирования воды, сорбционного фильтрования, углевания, аэрирования, озонирования, обработки воды перманганатом калия, перекисью водорода и комбинацииэтих методов.

Обработка воды активным углем

Если сравнивать сорбционный и окислительный методы дезодорации, то первый отличается большей надежностью в силу того, основан на извлечении органических веществ из воды, а не на их трансформации. Наиболее эффективные сорбенты - активные угли, хорошо сорбирующие фенолы, большинство нефтепродуктов, полициклические ароматические углеводороды (канцерогенные в том числе), хлор- и фосфорорганические пестициды, а такжедругие органические загрязнения. Но сорбция наактивных углях не является универсальным средством очистки воды от органических соединений, так как некоторые вещества (например, органические амины) ими не задерживаются или же задерживаются, но плохо (например, синтетические поверхностно-активные вещества).

Применяют активныеуглив виде порошка - для углевания воды ив виде гранул - какзагрузку для фильтров. Стоит отметить ряд недостатков, ограничивающих осуществлениеуглевания воды - это трудности замачивания и дозированияугля, необходимость в емкости для обеспечения контакта угля с обрабатываемойводой и т. д. Поэтому данный метод используется в основном тогда, когда требуется эпизодическая, кратковременнаядезодорация небольших объемов воды.

Применениегранулированныхактивныхуглейвкачестве фильтрующей загрузки - более надежный вариант. Вне зависимости от колебания уровня загрязнения воды фильтры с загрузкой из гранулированного активного угля являютсяпрекраснодействующим барьером для сорбируемых веществ до момента исчерпания емкости угля.

Располагают угольные фильтры после осветлительных. Также возможен вариант применения совмещенных осветлительно-сорбционных фильтров.

Недостаток угольных фильтров - необходимость регенерации активного угля. Восстановление угольной загрузкиможетосуществлятьсяхимическим, термическим и биологическим методами. При использовании химического метода регенерации угольпредварительно обрабатываетсяострым паром, потом - щелочью. При всей сложности итрудоемкости метод не достаточно эффективен,так как не происходит полного восстановления сорбционной способности материала. Термический метод предусматривает выжигание адсорбированных органических соединенийпритемпературе800...900ºСвспециальныхпечах. Этот достаточно сложныйметод регенерациисопровождается потерямиугляпри обжиге. Биологический метод регенерации опирается на способность бактерий к минерализации адсорбированныхуглеморганических соединений, но скоростьэтого процессаоченьмала.

Как правило, в промышленных системах водоочистки и тем более в бытовых системах применение ни одного из представленных выше видов регенерации невозможно и при снижении качества очистки просто производят замену фильтрующей загрузки.

Окислительно-сорбционный метод обработки воды

В силу вышеизложенного актуальна задача увеличения межрегенерационного периодаработы гранулированного активного угля, которая успешно решается обработкой воды окислителем перед фильтрованиемеечерезуголь. Такая обработка воды дает не просто суммирование двух процессов, а способствует проявлению эффекта окислительно-сорбционного взаимодействия. При этом уголь «работает» как катализатор окисления, значительно повышающий глубину и скорость этого процесса, и, в то же время, на угле лучше сорбируются многие продукты окисления. Подобное одновременное применение двух методов значительно расширяет диапазон органических загрязнений, удаляемых из воды. Практикой доказано также экономическое преимущество совместного примененияокислителейиактивногоугля.

Исходные данные, такие как качество обрабатываемой воды, состав и типы очистных сооружений,определяют разнообразиетехнических решенийприменения окислительно-сорбционного метода очисткиводы.Например,фильтры с загрузкой изгранулированногоактивногоугля, очищающие воду только от органических загрязнений, располагаютсявтехнологической схеме после . Фильтры, использующиегранулированный уголь и выполняющие наряду с указанной функцией также функцию осветления воды, размещаются после сооружений первой ступени.Загрузка таких фильтровимеет два варианта исполнения: 1) целиком состоит изактивногоугля; 2) состоитизугляи материала механической очистки (двухслойная загрузка).

Схема контактного осветления воды предполагает также возможность расположения после контактных осветлителей отдельно стоящих угольных фильтров или же устройство контактных осветлителей с песчано-угольной загрузкой.Стоит отметить, что впервом случае, когдафильтрованиеводы происходит последовательночерездва отдельных каскада фильтров, наблюдается значительный рост капитальных затрат на строительство очистных сооружений. Однако при этом угольную загрузку используют по ее прямому назначению (для удаления химических загрязнений) и находится онавнаиболее благоприятных условиях, так как на угольный фильтр поступает осветленная вода. В результате фильтр требует более редких промывок, что снижает потерю угляна измельчение и истирание; уменьшение засорения угольных пор взвесью способствует лучшей сорбции химических загрязнений иувеличению срока службы угля как сорбента.

Санитарно-гигиенические и технико-экономические показатели очистки воды и назначение угольной загрузки определяют ее место расположения в технологической схеме.Во всех случаях введение окислителя в обрабатываемую воду должно производиться до ее поступления на угольную загрузку.

Варианты введения окислителя в воду:

1) в начале технологической схемы;

3) непосредственно перед угольным фильтром;

4) двойное введение окислителей разного типа. Причем место ввода окислителя определяетсяобщими задачами, возлагаемыми на окислитель, скоростью его расходования и другими факторами.

Для подземных источников как правило используется первый вариант ввода, а для поверхностных - второй. рименяя окислительно-сорбционный метод дезодорации воды,важно правильно подобрать тип используемого окислителя. Существующие в настоящее время окислители, распространенные в практике обработки воды реагентами, отличаются различной эффективностью (с технико-экономической и санитарно-гигиенической точек зрения) в отношении химических загрязнений воды.

Хлор как окислитель целесообразно использовать в случае нахожденияв воде сравнительно легко окисляемых загрязнений (фенолы, некоторые вещества природного происхождения и т. д).Причем условия совместного применения хлора и активногоугляне требуют предварительнойаммонизацииводы - при необходимости ее проводят при окончательном хлорировании.

При наличиив воде большей частью трудно окисляемых загрязнений (растворимых фракций нефти и ее продуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, органических пестицидов и др.) целесообразно применение озона как наиболее сильного окислителя. В отдельных случаях также эффективно использование нескольких окислителей (озона и хлора,хлора и перманганата калия). Путем лабораторных испытаний осуществляется выбор окислителя, его доза и место ввода в технологической схеме очистки воды - с учетом поддержания минимума нагрузки на уголь как сорбент. При этом учитывается также функция угля как катализатора процесса окисления.

Весьма важныйвопрос - продолжительностьработыактивного угля, которую практически невозможно определить расчетным путем. Она зависит от правильного подборатипа и дозы окислителя, а также рядадругих условий.Как показывает практика,совместное применении окислителя и активного угля способствует сохранению сорбционной активности угляв течение достаточно длительного периода (на практике может достигать 2-х лет). При таком положении дел не всегда экономически оправданной является регенерация угля, особенно если учесть, что для возмещения его потерь на измельчение, истирание и унос при промывках ежегодно требуется производить добавку свежего угля (ориентировочно 10% в год к объему угля). В то же время возможно резкое снижение сорбционной способности угля по отношению к органическим веществам вследствие его обрастания неорганическими загрязнениями (в основном, гидроксидами железа, алюминия и др.). Поэтому стоит задача обеспечения высокой степени предварительного осветления воды (а именно - её обезжелезивания и деманганации) до момента ее поступления в слои угольной загрузки. В первую очередь это имеет отношение к фильтровальным сооружениям с совмещеннымифункциями осветления и очистки от химических загрязнений.

У важаемые господа, если для Вас актуальна задача внедрения системы дезодорации воды, сделайте запрос специалистам компании Waterman . Мы предложим Вам лучшее технологическое решение.