СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА: Водоснабжение и канализация

Аспірант Куницький С.О.

Національний університет водного господарства та природокористування, Україна, Рівне

Використання пінополістиролу для знезалізнення підземної води

Проблема очистки води та її постачання споживачам стає все більше актуальною в наш час. Водопостачання населених пунктів та промислових підприємств здійснюється, здебільшого, з поверхневих та підземних джерел. Поверхневі джерела можуть мати значення кольоровості води від 150 до 300 градусів платино-кобальтової шкали, каламутність до 1500 мг/м³, неприємний запах та присмак [2]. Підземні ж води захищених горизонтів мають незначну каламутність, кольоровість та запах на мінімальних значеннях, хоча часто можуть містити у своєму складі надмірний вміст заліза, марганцю, вуглекислоти та розчинені гази, які погіршують органолептичні показники якості води.

Залізо в підземних водах може знаходитися у вигляді іонів двовалентного заліза, колоїдних органічних та неорганічних з’єднань дво- та тривалентного заліза. Концентрація заліза коливається в межах 1-10 мг/дм³, але інколи може становити понад 25 мг/дм³, хоча найчастіше вміст заліза складає до 5 мг/дм³ [1].

При знезалізненні підземних вод та їх дегазації можуть бути використані безреагентні, реагентні, катіонообмінні та біохімічні методи. Для вод із невисокими значеннями вмісту заліза до 5 мг/ дм³ та рН більше 6,5-7,0 доцільно застосовувати безреагентний метод в поєднанні зі спрощеною аерацією та фільтруванням [1], тобто контактне знезалізнення. Механізм такого методу заключається в насиченні води киснем повітря, який окислює двовалентну форму розчиненого заліза до тривалентної з подальшим фільтруванням крізь фільтруючу засипку [1, 2]. Окислене залізо коагулюється у пластівці та адсорбується на поверхні гранул засипки, утворюючи так звану «залізисту плівку». Ступіть затримки колоїдів заліза залежить від питомої поверхні засипки, а відповідно від діаметру зерен та швидкості фільтрування. При знезалізненні води важливе значення має вид фільтруючої засипки та її характеристики. В якості фільтруючої засипки можна використовувати кварцевий пісок, керамзит, різні типи шлаків, цеоліт, аглопорит, антрацит, пінополістирол [1].

В практиці водоочистки, засипки прийнято поділяти на важкі та легкі, або так звані «плаваючі», густина яких менша густини води. До таких засипок належить пінополістирол. Для фільтрів, завантажених важкими засипками, необхідно передбачати підтримуючі гравійні шари, дренажні системи, промивні насоси. Фільтри, завантажені «плаваючою» засипкою простіші та дешевші в експлуатації. Пінополістирольну засипку отримують шляхом спінювання пінополістирольного бісеру гарячою водою, паром, гарячим повітрям, напругою високої частоти. Проте найбільш широко практикують спінювання при температурі 98-100º С і киплячою водою [3]. Діаметр гранул залежить від тривалості спінювання. Для пінополістиролу характерна досить добре розвинута питома поверхня гранул.

Пінополістирол в якості засипки може використовуватися як у стаціонарних фільтрах станцій знезалізнення так і в баштах Рожновського в якості фільтруючого елементу. Використовувалася пінополістирольна засипка для знезалізнення води на водопровідних станціях Рівненської, Хмельницької, Вінницької, Донецької та Київської областей [1]. На досліджених спорудах якість води після очистки відповідала нормативним вимогам [4].

В якості засипки можна застосовувався пінополістирол з крупністю найменших гранул 0,5…1,0 мм і товщиною шару 0,7…1,2 м. Під решітку рекомендується укладатися підтримуючі шари з гранул пінополістиролу 2,5…8,0 мм товщиною 0,15…0,2 м. також слід зауважити, що в с. Бохонники Вінницької області успішно експлуатується башта Рожновського з пінополістирольний фільтром у стволі башти для знезалізнення води. Ефективність знезалізнення такою установкою складає близько 96%. В селищі Плужне Хмельницької області була впроваджена установки баштового типу з фільтром із пінополістирольною плаваючою засипкою з висхідним фільтраційним потоком, шляхом реконструкції існуючої водонапірної башти. Ефект знезалізнення склав близько 95%. Фракції пінополістиролу мали еквівалентний діаметр 1,38 мм, 2,2 мм. Така засипка спінювалася під замовлення і у лабораторних умовах [1].

Бісер пінополістиролу спінювати до потрібних розмірів важко і промисловість не випускає фракції еквівалентним діаметром дрібніше 2,8 мм. Але останнім часом на підприємствах по виготовленню пінополістирольних плит налагоджено виготовлення засипки еквівалентною фракцією 2,8 мм. Себе добре зарекомендувала така засипка на станції знезалізнення смт Гоща Рівненської області, хоча є обмеження щодо діапазону її застосування. Така засипка добре очищує малоконцентровані залізовміщуючі води з вмістом заліза до 3 мг/л, при швидкості фільтрування не більше 7 м/год. Основними параметрами, що характеризують роботу пінополістирольних фільтрів є залежність зміни втрат напору від тривалості та швидкості фільтрування, а також концентрація розчиненого заліза у воді, що подається на очистку. Ефективність знезалізнення становила понад 94%.

Отже, пінополістирол досить ефективно затримує сполуки заліза і очищує підземну залізовмісну воду до нормативних показників.

Література:

1. Орлов В.О. Водоочисні фільтри із зернистою засипкою. Монографія / В.О. Орлов – Рівне: НУВГП, 2005. – 163 с. 2. Тугай А.М. Водопостачання: Підручник / А.М. Тугай, В.О. Орлов – К.: Знання, 2009. – 735 с. 3. Малкин А.Я. Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки / А.Я. Малкин, С.А. Вульфсон, В.Н. Кулезенев – М.: Химия, 1975. – 114 с. 4. ДСанПіН 2.2.4-171-10 "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною".