Технологические методы водоподготовки в России.
В большинстве городов России для получения питьевой воды используют поверхностные источники её с большой концентрацией примесей химических и биологических. В-следствии того, что через водную среду возможна передача опасных болезней несущих вирусами, бактериями и паразитами, то главной задачей водоподготовки встаёт вопрос обеззараживания воды. Для решения этой задачи в Российских городах, в основном, используется хлор.
На обширное использование хлора в технологических процессах водоподготовки, повлияли его свойства: эффективность подавления микроорганизмов и способность долгое время сохранять воду безопасной для употребления. А при предварительном добавлении хлора снижается цветение воды, удаляется запах, неприятный привкус. В связи с этим, а также при доступности и низкой стоимости, хлор для очистки воды не используют только 10% водоочистных сооружений мира, при этом расход составляет около 2 млн. тонн в год.
Но при этом хлор имеет и отрицательные стороны в процессе водоподготовки. В-первую очередь, как хлор, так и его соединения очень токсичны, и поэтому требуется строгий контроль его употребления в технологических процессах. В результате транспортировки, хранения и использования этого вещества и его соединений происходит загрязнение среды и возрастании опасности в экологии. Очень высоки коррозионные свойства его. Хлор подавляет активное размножение микроорганизмов грамположительных в меньшей степени (они в большей мере представляют опасность для человека), чем грамотрицательных. Высокую стойкость к воздействию хлорсодержащих соединений показывают также вирусы, оболочки простейших, споры, яйца паразитических червей. Но самое главное, заключено в том, что при взаимодействии хлора с органикой в воде происходит образование соединений высокой токсичности с канцерогенными (изменения генетической структуры клетки), мутагенными (наследственные изменения), тератогенными (нарушение эмбрионального развития) свойствами. Это такие, как хлороформ, четырёххлористый углерод и много других соединений с хлором. После обработки воды хлором появляются 235 идентифицированных соединений органики и хлора. Типы этих соединений и их количество, на основании проведённых исследований, зависят от факторов, основными из которых являются: концентрация органических веществ в воде, их состав, величина вносимой дозы хлора, температура среды. Все эти факторы в большой степени относятся к первичной стадии водоподготовки. К источникам образования этих соединений на данном этапе относятся: отходы от обмена веществ у водорослей, кислоты гуминовые и фульвиновые, соединения фенола, анилина и таниновые соединения.
Для улучшения ситуации пытались изменять технологию обеззараживания хлором, используя его соединения, в частности, диоксид хлор, хлорамин. Использование этих средств даёт возможность получить обеззараженную воду без хлороформа. Но из-за того, что свойства обеззараживания у них на много ниже, чем у чистого хлора и снижаются во много раз при уменьшении температуры воды (становится безвредным против вирусов и простейших), то эти методы не прижились в современных технологиях.
Все эти недостатки хлора и его соединений являются причиной поиска альтернативных технологий для подготовки питьевой воды.
Одним из этих методов является использование ОЗОНА. Его применение в технологии водоподготовки позволяет обезвредить те бактерии, вирусы и простейшие организмы, которые устойчивы к действиям хлора. А высокие окислительные свойства озона помогают наряду с обеззараживанием воды, уменьшить её цветность, содержание железа и марганца, удалить запах и привкус. Установки озона компактны и автоматизированы, что даёт им дополнительное преимущество. Но после анализа накопленного опыта и результатов применения озонаторного оборудования выяснились важные недостатки этой технологии.
Это: при озонировании вод, у которых в составе высокая концентрация органики, образуются вещества от окисления, токсичность которых выше, чем у веществ до обработки озоном. После озонирование, получается вода, которая биологически нестабильна и поэтому способствует росту микробов в водораспределительных сетях. И, как следствие, продукты их жизнедеятельности повышают цветность и мутность, возникают запахи гнили. Сам по себе озон быстро распадается в воде, и из-за этого эффекта сохранения воды нет, поэтому надо опять же использовать хлор, или его соединения в хранилищах с подготовленной водой. И там возможна реакция образования токсичных соединений хлора с остатками озона. Процесс с использованием озона обуславливает высокую энергоёмкость и стоимость оборудования.
Таким образом, использование технологий в водоподготовке на основе окислителей для источников вод с большим содержанием вредных примесей создаёт условия для появления новых вредных примесей в питьевой воде, которые увеличивают токсичность воды.
Поэтому актуален поиск неокислительных технологических процессов для обеззараживания воды.
На смену традиционным методам приходят полимерные реагенты растворимые в воде, которые объединяют в себе функции дезинфекции и флокуляции (образование хлопьевидных веществ из частиц находящихся в воде).
Преимущества этих полимеров, при обеззараживании воды состоят в следующем:
высокая способность и разносторонний спектр действия в подавлении жизнедеятельности микроорганизмов;
высокая эффективность действия в широком спектре температур 0-30 град. С при pH 6-9;
безопасное хранение, транспортировка и применение в технологических процессах водоподготовки;
малая токсичность;
безвреден для экологии;
распад при разложении на нетоксичные вещества;
отсутствие коррозийных свойств;
экономический эффект при использовании.