СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА/ Водоснабжение и канализация

Чудновский С.М., Лихачева О.И., Шулятьева М.В.

Вологодский государственный университет, Россия

Применение электрофореза для комплексной очистки подземных вод

Федеральный закон от 07.12.2011 N 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении" вступил в силу с января 2013 года. Государственная политика в сфере водоснабжения и водоотведения направлена на достижение следующих целей:

1) охрана здоровья населения и улучшения качества жизни населения путем обеспечения бесперебойного и качественного водоснабжения и водоотведения;

2) повышение энергетической эффективности путем экономного потребления воды;

3) обеспечение доступности водоснабжения и водоотведения для абонентов за счет повышения эффективности деятельности организаций, осуществляющих водоснабжение или водоотведение.

Однако, требования закона в отношении подземных вод в большинстве случаев не выполняются. Это объясняется тем, что оборудование и технологии для очистки, обработки и обеззараживания подземной воды дорогостоящие, громоздкие, а также сложные в управлении.

В подземных водах в разных сочетаниях могут содержаться вредные ингредиенты, такие как алюминий, барий, бор, железо, сероводород и другие. В тех случаях, когда содержание каждого из них в природной воде превышает предельно допустимые концентрации, необходимо использовать современные технологии очистки воды, для того, чтобы предотвратить отрицательное воздействие каждого из ингредиентов на человеческий организм [1].

Так, например:

- ионы алюминия, попадая в организм человека с водой, накапливаются там и практически не выводится из него, это приводит к нарушениям моторных реакций, головным болям, заболеваниям почек, печени, колитам и другим заболеваниям;

- при повышенном содержании ионов бария в питьевой воде происходит повышение кровяного давления, а также это может привести к мышечной слабости и болям в брюшной области;

- при повышенном содержании ионов бора в воде возникает раздражение желудочно-кишечного тракта, которое может приобрести хронический характер;

- при повышенном содержании ионов железа в питьевой воде могут возникнуть заболевания внутренних органов – в первую очередь печени и почек, а также это неблагоприятно воздействует на кожу человека;

- при повышенном содержании сероводорода в питьевой воде серьезных изменений для человеческого организма не происходит, в основном его содержание сопровождается неприятным запахом, поэтому ухудшаются потребительские свойства воды.

Для очистки подземных вод от отдельных вредных ингредиентов в настоящее время используются традиционные дорогостоящие, громоздкие, устаревшие технологии. К ним можно отнести: обратный осмос, опреснение, электродиализ и другие. При этом удаляются из воды ряд элементов, необходимых для нормального функционирования человеческого организма.

Решить в комплексе проблемы, перечисленные выше, по нашему мнению, можно, путем обработки воды при воздействии на нее слабого постоянного электрического поля, то есть в режиме электрофореза. Электрофорез - это электрокинетическое явление, при котором обеспечивается перемещение частиц дисперсной фазы (в нашем случае ионов различных вредных ингредиентов) в жидкой дисперсионной среде к противоположно заряженному электроду.

В Вологодском государственном университете проводятся исследования по комплексной очистке воды при градиенте потенциала до 8 В/см. Для проведения этих исследований сконструирована опытная полупроизводственная установка, схема которой представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема установки

Эта установка включает следующие элементы: устройство для подачи исходной воды, емкость для сбора исходной воды, емкость для проведения очистки, электроды, источник постоянного тока, емкость для сбора очищенной воды, краны.

Функциональные свойства данной установки обеспечивают возможность замены электродов, изменения расстояния между ними, а значит и изменения градиента потенциала, визуальное наблюдения за ходом процесса, изменение скорости движения воды в горизонтальном направлении и другие.

Примерная производительность этой установки может составлять до 200 л/сутки.

В результате проведенных исследований разработана новая технология обезжелезивания воды [2], удаление из воды ионов бора [3], разрабатывается технология удаления из воды бария [4]. Все эти технологии основаны на специфических свойствах перечисленных выше ионов, которые обладают разными скоростями подвижности в постоянном электрическом поле. Учитывая это, мы пришли к выводу о том, что имеется возможность проводить комплексную очистку подземных вод на одной и той же установке. Исследования в этом направлении в настоящее время продолжаются.

Кроме того, при проведении исследований в каждом конкретном случае выделяются маленькие пузырьки газа (кислорода), причем, чем больше градиент потенциала, тем больше пузырьков. Следовательно, образование и интенсивность пузырьков можно регулировать.

Используя эти пузырьки, в процессе исследований нам удавалось эффективно удалять из воды сероводород и снижать хлоропоглощаемость воды.

Применение электрофореза для комплексной очистки подземных вод значительно уменьшает строительные и эксплуатационные затраты.

Литература:

1.Шулятьева М.В. Преимущества новой технологии очистки подземных вод от вредных элементов: Материалы Второго Молодежного Экологического Форума/ Т. В. Галанина, М. И. Баумгартен.- Кемерово: 10 – 12 июня 2014.-376с.

2. Патент на изобретение РФ № 2012106325 Способ обезжелезивания подземных вод и устройство для его осуществления.

3. Патент на изобретение РФ № 2518627 Способ очистки природных вод от ионов бора и устройство для его осуществления / Тихановская Г.А.,Воропай Л.М., Кудрявцева Е. В., Ежова О. И. Шмырин С.В. - Опубл. 10.06..2014. Бюл. №16.

4.Заявка на изобретение RU 2011123751/05.Способ удаления бария из воды.