ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ КАНАДА СЕВЕРНЫЙ ДОНЕЦ —ДОНБАСС ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

of the Atmospheric Air under the State Sanitary Inspection, USSR may be used for the assessment of the atmospheric air pollution with these two substances taken in combination.

ir ir ^

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ КАНАЛА СЕВЕРНЫЙ ДОНЕЦ —ДОНБАСС ДЛЯ ПИТЬЕВЫХ ЦЕЛЕЙ

Б. Л. Вахлер

Заместитель главного инженера Донбассводтреста (Донецк)

Опыт двухлетней эксплуатации первой в стране производственной установки по озонированию воды канала на Часов-Ярской фильтровальной станции показал высокую эффективность применения озона для снижения цветности, окисляемости, дезодорации и обеззараживания воды. Существующая озонаторная установка позволяет вести обработку 5000 м3 в сутки при первичном и вторичном озонировании суммарной дозой озона до 5 мг/л при продолжительности контакта озона с водой около 6 минут. Качество исходной воды канала характеризуется следующими предельными показателями: мутность 7—26 мг/л, окисляемость 5,7—7,4 мг/л, хлор-ион 40—55, сульфат-ион 121 —174, аммоний-ион 0,05—0,9 мг/л, цветность 25—34°, запах 2—3 балла, микробное число 150—2000, коли-титр 4,3—0,004» рН 7,8—8,0.

Технологическая схема обработки воды предусматривает коагулирование смешанным коагулянтом дозой до 100 мг/л (в пересчете на безводный продукт), подщелачивание известью до 30 мг/л, обеззараживание хлором дозой 5—6 мг/л и углевание активированным углем дозой до 15 мг/л при появлении запахов и привкусов в воде выше порога ощутимости 2 балла.

С введением озонирования, учитывая невысокую мутность воды канала, фактические среднегодовые дозы коагулянта (глинозем) составляют 32 мг/л и извести — до 10 мг/л.

Технологическая схема озонирования воды (рис. 1) включает в себя сжатие воздуха воздуходувками РМК, осушение воздуха методом адсорбции силикагелем, синтез озона отечественными озонаторами ПО-2 с выходом озона 10—12 мг/л и смешение озона с водой для первичной стадии озонирования методом рекуперации, для вторичной — донным распылением озона фильтросами.

С момента ввода установки до января 1962 г. озонирование воды производилось только на первичной стадии дозами до 3 мг/л зимой и 5,6—6 мг/л летом; при этом остаточный озон в воде после 6 минут контакта поддерживался на уровне 0,4—0,6 мг/л, чем обеспечивалось полное обеззараживание воды. Хлорирование воды в это время производилось только после фильтров дозой хлора 0,5—0,6 мг/л. С января по апрель 1962 г. по согласовании с областной санитарно-эпидемиологиче-ской станцией вторичное хлорирование воды было прекращено, станция перешла только на озонирование дозой 2,5—2,8 мг/л озона для первичной стадии и 1 мг/л после прохождения через фильтры.

Бактериологические показатели качества фильтрованной воды после озонирования, а также в отдаленных точках городской сети характеризуются данными, представленными в табл. 1.

В дальнейшем в связи с резким увеличением производительности станции (до 2 раз), повышением озонопоглощаемости воды количество вырабатываемого озона оказалось недостаточным, станция снова была переведена на первичное озонирование и вторичное хлорирование.

\

Рис. 1. Схема Часов-Ярской установки производительностью 1 кг озона в час.

/_ во'^ухолувки типа РМК-2- 2 - водоотделители; 3 - рессивер; 4- водомаслоотделители с насадкой из колец Рашига; 5 -вторичный воздухоохла-лгтлк в- манометр- 7 - силикагелевые адсорберы влаги; «-муфель для подогрева воздуха на регенерацию адсорберов; 9 - диафрагма для изме-м Досолавоздуха; 10 — подвод воды на охлаждение; //-озонаторы типа ОП-2; 12 - озонопроводы; 13 - барботажнаи колонна; 14 --смеси-1С.-Ь- ¡й- вытяжная труба; 1С - распылители озона; 17 - дырчатые перегородки; 18 - подвод сырой воды; 19 - отвод озонированной воды; 20-вы-1Г.ч н&я и уба горячего воздуха; 21 - канализация; 22 - резервуар чистой воды; ¿¿-смеситель; - подача фильтрованной воды на вторичное озо-

. -- . нирование,

Параллельно с эксплуатационными наблюдениями в 1962 г. были закончены экспериментальные исследования эффективности озонирования на проточной осветленной и неосветленной воде канала с целью установления оптимальных условий озонирования в отношении обесцвечивания, дезодорации и обеззараживания воды с тем, чтобы на их основе вести проектирование озонаторных установок для более крупных станций на 50 000, 100 000 и 300 000 м3 в сутки. В результате этих исследований получены весьма интересные и достоверные данные.

Таблица 1

Бактериологические показатели качества воды в резервуарах после фильтров

и в городской сети

Месяц ■« Исходная вода После прохождения через фильтры В городской сети

микробное число коли-ин-декс микробное число • X 3 1 ° 4 * с о> £ < микробное число коли-ин-декс

Январь............. 100 400 5 <3 4 <3

Февраль............. 220 600 8 <3 7 <3

Март.............. 345 340 19 <3 15 <3

Апрель............. 227 150 16 <3 \2 <3

Снижение цветности воды в начальной стадии (рис. 2) значительно выше, чем в последующие периоды, и объясняется, по-видимому, тем, что вещества, образующие цветность воды при одних и

тех же дозах, окисляются не в одинаковой степени: одни вещества — при малых, другие — при более высоких дозах.

Для снижения до нормы ГОСТ воды канала в естественном состоянии с цветностью 30—34° достаточно дозы озона до 1 мг/л, для воды с цветностью 65° требуется 10 мг/л, а с цветностью 150°—16 мг/л озона.

Продолжительность контакта воды с озоном оказывает определенное влияние на величину снижения цветности, поэтому для высокоцветных вод продолжительность контакта следует принимать не менее 10—15 минут.

На величину снижения цветности мало влияет температура воды (в пределах 17—23°), причем с повышением температуры воды эффективность обесцвечивания несколько ухудшается, что объясняется, по-видимому, расходом части озона на доокисления органических веществ. Параллельно со снижением цветности воды при озонировании происходит также уменьшение окисляемости воды.

Мл

но

/33

/зо-

/20

N

$ /10'

t /00-

SO-

ч во-

1 70-

SO-

1 JO-

1 to-

зо-

20-

/О-

О

6 8 ю

Доза озона (О мг/л)

Рис. 2. Обесцвечивание воды озоном. Высота слоя воды 5,1 м; температура воды 23—25°; продолжительность контакта:

1—6 минут; 2—10 минут; 5—10 минут; 4—6 минут; 5—10 минут; 6—6 минут.

Дезодорация воды. Озон весьма эффективно дезодорирует запахи в воде, при этом потребность в нем для этих целей незначительна. Естественные запахи в воде канала с интенсивностью 2 балла легко снижаются дозой озона менее 1 мг/л. Запахи и привкусы в воде большей интенсивности дезодорируются большими дозами озона; даже фенольные запахи требуют для полной дезодорации до 1,5 мг/л озона. Отсюда следует, что озонированием достигается наиболее быстрое и полное дезодорирование воды при сравнительно небольших дозах озона. При сравнении эффективности дезодорации воды озоном и активированным углем оказывается, что для достижения того же эффекта требуются большие дозы активированного угля, исчисляемые сотнями

миллиграммов на 1 л.

Обеззараживание воды озоном проходит весьма эффективно, при этом даже сильно загрязненные воды при дозах озона до 2 мг/л обеззараживаются на 99—99,9%. Естественная вода канала с обычными для нее бактериологическими показателями (микробное число до 2000 и коли-индекс до 100 000) обеззараживается озоном при дозах до 1,5 мг/л, что видно из табл. 2.

Таблица 2

Эффективность обеззараживания воды озоном

ПоказательГнсход-нон воды Снижение микробного числа и коли-индекс в зависимости от дозы озона в абсолютном и процентном значениях

Исходная вода 0,5—1 • 1- -1.5 1,5—2 2- -2,5

О) о коли-индекс 3 < й> о 3С • о о •т • 3 32 •

X о Я ° * о —. >о о о X X X О 5 х Г*4 Л 1 о 2 о |5 X X 5 « ^ X л л» о О о |§ X X = а с ё о Я о 15 т « X X •5 о л л.

£5 2 5 * «=£ и: < 2 £ * ^ 2 ? К £

Фильтрат, искусственно зараженный . . 12 200 2 500 000 _ _ 95 161 10 6

100 100 — — - — 99,2 99,99 100 100

То же....... $ 7 200 250 000 — — 18 250 - - 127 97

100 100 — 99,7 99,9 * - 99,8 99,9и

6 300 250 000 570 250 66 142 94 18 107 15

Э I ....... 100 2 100 100 16 670 91 10 99,9 11 98,9 99,95 98,6 100 98,3 100

1 1 ....... 100 100 99,5 100

Вода канала в естест- 1 630 100 000 137 167 19 250 — — - -

венном состоянии 100 100 91,6 99,8 98,3 99,7 - — - -

Вода канала в осветленном виде . . . 360 25 000 7 72 - — 3 21 - -

100 100 98 99,8 * -■ 99 99,9 - %

При высокой эффективности озонирования для обеззараживания устойчивость действия озона во времени при таких дозах все же невелика, особенно при озонировании исходной воды до ее осветления.

Проверка устойчивости действия озона во времени через 12 и 24 часа на осветленной и неосветленной воде канала в летний период показала, что исходная вода канала в неосветленном виде сохраняет полностью свою стерильность (рис. 3) через 12 и 24 часа только при дозе озона 7 мг/л. В то же время осветленная вода канала сохраняет полностью .свою стерильность через сутки при дозе озона 2,5—3 мг/л (рис. 4).

п

Отсюда следует, что озонирование исходной воды для обеззараживания весьма неэкономично и нецелесообразно," поскольку в таком случае значительная часть озона расходуется на окисление таких веществ, которые хорошо задерживаются нормально действующими очистными сооружениями. Поэтому воду целесообразно обрабатывать

иооо-

42 ООО-.

1000-

3600-

3200-

2800-

1 2400-

2000-

•1 1600-

| 1200-

т.

800-

400-

! I

333 300

250

200

/30

'/од

50

\

I

I I

I I

I то

II

. /

/ I

I

I

I I

I

I

I I

\ / \ /

\

Дозо озона/б мг/л) 0' Ь.В5 1.29 1.7] 3.1Г и 71

часы посева о /2 л 0 24 0 12 0 12 24 0 24 0 24 0 12 и

Микробное число £ 1 1 1 1 % % % § % £ V,

Коли*ти/пр 1 § V ч> * V» V» § £ 0,1 >333 Л А

Г\

Рис. 3. Устойчивость действия озона в неосветленной воде канала при посеве пробы через 12 и 24 часа в зависимости от дозы озона.

Пунктирная линия — микробное число; сплошная линия — коли-титр.

21000 22000-10 ООО' 9000-

ъ 8000-

| 7000-

Рис. 4. Устойчивость действия озона в осветленной воде канала при посеве пробы через 12 и 24 часа в зависимости от дозы озона.

Обозначения те же, что на рис. 3.

озоном только после осветления ее на очистных сооружениях; при этом дозы озона оказываются сравнительно небольшими (для условий канала до 2,5 мг/л в среднем за год) при устойчивом действии этой дозы на качество воды во времени.

В связи с изложенным с целью предупреждения развития гидробиологической жизни на очистных сооружениях необходимо предусмотреть периодическую дезинфекцию их повышенными дозами хлора.

Необходимые дозы озона. Исследования эффективности озонирования воды показали, что для воды с невысокой цветностью (до 40°) доза озона должна быть определена из условий необходимости обеззараживания воды до нормы ГОСТ. В то же время при озонировании высокоцветных вод (свыше 40—50°) необходимая доза озона должна быть установлена из потребности озона для обесцвечивания воды; при этом улучшение остальных показателей качества воды будет

полностью обеспечено этой дозой.

Стоимость озонирования воды. Цеховая себестоимость

1 кг озона в зависимости от его суточной выработки для озонирования

фильтрованной воды канала при среднегодовой дозе озона 2,5 мг/л

для фильтровальных станций разной производительности определилась

следующим образом (коп/кг озона):

Производительность фильтровальной станции в 1000 м*/сутки • 5 . 25 50 100 300 500

к Стоимость 1 кг озона (в копейках) 115 72,5 65 59 50,5 49,5

р

Заводская себестоимость обработки фильтрованной воды канала озоном (без стоимости воды канала) по сравнению с себестоимостью воды, обработанной общепринятыми реагентами без углевания при цветности исходной воды 31° дозой озона 2,5 мг/л в зависимости от суточной производительности фильтровальной станции, оказалась вы-

Рис. 5. Стоимость обработки воды для питьевых целей в зависимости

от производительности станции.

Л_для воды цветностью 31°: 1—без дезодорации воды; 2 — озонированием; о'— с дезодорацией воды активированным углем дозой 5 мг/л. Б — для воаы цветностью 65°: / — озонированием; 2 — без дезодорации воды; 3 — с дезодорацией воды активированным углем дозой 5 мг/л.

ше на 17—33%. При обработке воды общепринятыми реагентами с дезодорацией привкусов и запахов активированным углем, чтобы получить относительно равноценную по качеству воду, стоимость озонирования получается дешевле на 5—19% (рис. 5).

Стоимость озонирования воды цветностью 65° среднегодовой дозой озона 10 мг/л для станций различной производительности получается на 9—26% ниже стоимости обработки той же воды без дезодорации запахов и привкусов воды углеванием, а с учетом углевания воды стоимость озонирования ее оказывается ниже на 17—35%.

Выводы

1. Озонирование воды для питьевых целей является весьма эффективным средством комплексной обработки воды, не имеющим себе равного, поскольку в результате обработки озоном вода по бактериологическим и органолептическим показателям не отличается от чистых природных вод.

2. Наиболее экономичной и целесообразной обработкой воды озоном с целью получения устойчивых бактериологических показателей качества воды является озонирование ее после осветления в отстойниках и на фильтрах, при этом среднегодовые дозы озона в условиях малоцветных вод не превысят 2—2,5 мг/л.

3. Стоимость озонирования даже малоцветных вод по сравнению со стоимостью обработки общепринятыми реагентами при условии получения равноценного качества воды оказывается ниже на 5—19% (в зависимости от суточной производительности станции). Стоимость озонирования высокоцветных вод ниже стоимости обработки воды общепринятыми реагентами даже без дезодорации обычных залахов и привкусов на 9—26%.

Поступила 26/IX 1962 г.

THE EFFICACY OF OZONIZATION OF WATER FROM THE NORTH DONETS-

DONBASS CANAL FOR DRINKING PURPOSES

B. L. Vakhler

On the basis of facts and experimental data an attempt is made to demonstrate the advisability of using ozone for drinking water treatment and to determine the parameters of ozonization for the purpose of designing new ozonization stations. In canal and other surface sources with water of low turbidity ozonization will apparently become the main, if not the only, means of water treatment without the employment of a large number of generally used expensive and deficient reagents.

As a result of ozonization, the quality of driking water, judging by its bacteriological and organoleptic indices, will not be inferior to that of pure natural water. The cost of water ozonization as compared with the cost of commonly used reagents will be 5—26% cheaper.

-sir Ъ it

\J

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ^-ИЗЛУЧЕНИЕМ

Доцент Г. И. Сидоренко

Из кафедры общей гигиены II Московского медицинского института

имени Н. И. Пирогова

•

Разработка новых методов обеззараживания воды имеет большое практическое значение, причем преимущество остается за методами, не вызывающими изменений органолептических, физических и химических свойств воды. В последние годы стали разрабатываться методы обеззараживания с использованием у-излучения [М. Н. Мейсель и др. (1955); М. Н. Мейсель и Н. Д. Черняев (1956); Е. Н. Сокурова (1956); В. Л. Троицкий (1957); Морган и Рид (Morgan, Reed, 1954); Проктор и Голдблит (Proctor, Goldblith, 1955); Райер (Ryer, 1956) и др.].

Как известно, бактерицидное действие ионизирующего излучения в настоящее время объясняют двояко: непосредственным попаданием в микробную клетку кванта энергии и действием на микроорганизм свободных радикалов и перекисных соединений, образующихся при облучении воды. По-видимому, главное значение имеет прямое воздействие ионизирующей радиации на микроорганизмы.