Экология / 2. Экологические и метеорологические проблемы

  больших городов и промышленных зон

Галимова А.Р., Тунакова Ю.А., Габсалямов А.И.

Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева, Россия

Бытовой ионитный фильтр для доочистки воды

Согласно данным Госдоклада об охране окружающей среды [1] за 2007-2012 гг. к числу приоритетных веществ, загрязняющих питьевую воду систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, отнесены:

а) за счет поступления из источника водоснабжения: аммиак, железо, соли кальция и магния, марганец, стронций, нитраты, сульфаты;

б) за счет загрязнения питьевой воды в процессе водоподготовки: алюминий;

в) выявляющиеся в питьевой воде в процессе транспортирования воды: железо, цветность, мутность.

То есть, выявлено загрязнение питьевых вод катионами металлов. Известно, что водопроводная вода значительно загрязняется рядом катионов и анионов уже после поступления в водопроводную сеть.

Нами были проведены исследования качества питьевой воды в конечной точке потребления на содержание анионов и катионов металлов. Было проведено около 2500 определений состава питьевых вод. Исследования проводились в сертифицированной лаборатории методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Были установлены приоритетные загрязняющие вещества и выделены диапазоны их содержаний. Установлена значительная изменчивость содержания анионов и катионов в пробах питьевой воды в результате вторичного загрязнения после прохождения по разводящим сетям до точки конечного потребления. Так концентрации катионов металлов увеличивались до 8 раз. [2]

Поэтому питьевая вода, доходящая до потребителей, требует доочистки с использованием фильтров. Существуют фильтры, реализующие как комплексную, так и специфическую (от металлов) очистку воды. Возможности фильтров по очистке воды, реализация того или иного способа очистки определяет как эффективность фильтров, так и их рыночную стоимость. На рынке широко представлены угольные фильтры типа «Барьер», «Brita». Они недороги и достаточно эффективны лишь при небольшом количестве фильтруемой воды (6-9 л/день). В условиях повышенной жесткости их эффективность существенно падает. Существуют многоступенчатые, мембранные фильтры, реализующие метод обратного осмоса. Они эффективно очищают воду любой минерализации как от металлов, так и от органических примесей. Очень эффективны. Однако являются дорогостоящими, поэтому не доступны широкой массе потребителей. Напорные (проточные) ионообменные или комбинированные фильтры ("Родник-3M", "Росинка", «Водолей») – сорбционные и ионообменные, с естественным минеральным сорбентом. Очищают воду от Pb, Zn, Fe и Cr, почти не уступая зарубежным системам. Значительное преимущество - несравнимо более доступная цена. Однако они не достаточно эффективно снижают повышенное содержание анионов. [3]

На основе проведенных исследований нами разработана конструкция бытового двухзаходного ионитного фильтра (рис.1), позволяющего одновременно эффективно удалять установленные доминирующие анионы и катионы, доводя их содержания до нормативных значений.

Рис. 1- Бытовой ионитный фильтр.

Фильтр представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположен шнек, образованный двухзаходными сетчатыми непровальными перегородками. Катионитный и анионитный поглотители находятся внутри фильтра, не смешиваясь, что позволяет в дальнейшем их регенерировать. При движении очищаемой воды сверху вниз происходит ее очистки и от катионов металлов, и от анионов, при этом движение воды по спиральной траектории увеличивает время контакта воды с ионитом на ограниченной высоте, что увеличивает эффективность очистки.

Таким образом, на основе проведенных исследований качества питьевой воды в конечной точке потребления были установлены приоритетные загрязняющие вещества и выделены диапазоны их содержаний. Проведено зонирование территории г. Казани по уровню загрязнения потребляемой воды, выявлены участки с наихудшим качеством питьевых вод, требующих тщательной доочистки.

Был проведен анализ эффективности представленных на рынке бытовых фильтров. Фильтры, эффективно удаляющие из питьевой воды анионные и катионные загрязнители, дороги и не доступны широкой массе потребителей.

Для эффективной доочистки питьевых вод от приоритетных компонентов нами разработан бытовой ионитный фильтр, одновременно эффективно удаляющий установленные доминирующие анионы и катионы, доводя их содержания до нормативных значений.

Литература:

1. Государственные доклады о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2009-2012 гг.;

2. Тунакова Ю.А., Шмакова Ю.А., Галимова А.Р. Качество питьевой воды доходящей до потребителя г. Казани при водоподготовке с флокулянтом полиакриламидом / Вестник КНИТУ (КХТИ), №19, 2012г, с. 76-79;

3. Тунакова Ю.А., Шмакова Ю.А., Галимова А.Р. Оценка эффективности фильтров для доочистки питьевых вод в конечной точке потребления / Вестник КНИТУ (КХТИ), №19, 2012г, с. 83-86.