СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА: Водоснабжение и канализация

Аспірант кафедри водопостачання та бурової справи Куницький С.О.

Національний університет водного господарства та природокористування, Україна, Рівне

Дослідження залежності якості очищеної води від параметрів фільтрування на пінополістирольних фільтрах

Вода – джерело життя на Землі. На здоров’я людей має великий вплив якість води, яку ми споживаємо. Тому необхідно очищати воду до нормативної якості. Водні ресурси на території України розміщуються нерівномірно, водопостачання здійснюється з поверхневих та підземних джерел. Використання підземних вод є пріорітетнішим, оскільки вони менш каламутні, хоча часто мають значний вміст заліза, марганцю, вуглекислоти та розчинені гази. Використання води для питних потреб з великою концентрацією заліза сприяє алергійним реакціям, хворобам крові та печінки. Розчинені гази, здебільшого сірководень та вуглекислота, погіршують органолептичні показники якості води [1].

Для знезалізнення та дегазації води використовують безреагентні, реагентні, катіонообмінні та біохімічні методи. Підземні води України характеризуються невисокою концентрацією заліза, тому, найчастіше, для знезалізнення води використовується безреагентний метод в поєднанні зі спрощеною аерацією та фільтруванням (контактне знезалізнення). Метод є відносно дешевим, простим та енергозберігаючим і використовується для вод з концентрацією заліза до 5 мг/ дм³ та рН більше 6,5 [2].

Метод знезалізнення зі спрощеною аерацією та фільтруванням полягає в наступному: вода насичується киснем повітря в аераційних пристроях, розчинене залізо окислюється та коагулюється в пластівці гідроксиду заліза, яке в процесі фільтрування затримуються в фільтруючій засипці [1, 2]. В якості фільтруючої засипки можна використовувати пісок, цеоліт, керамзит, різні типи шлаків, пінополістирол. Засипки, густина яких менша густини води, прийнято називати «плаваючі», до таких засипок належить пінополістирол – вид фільтруючої засипки, що дозволяє отримати ряд переваг порівняно з іншими засипками. Пінополістирольна засипка виготовляється безпосередньо на водоочисній станції або підприємствах теплоізоляційних плит в спеціальних спінювальних пристроях.

Пінополістирольні фільтри являють собою місткість, в якій утримуюча решітка в притопленому стані утримує плаваючу пінополістирольну засипку. При фільтруванні очищена вода збирається в надфільтровому просторі фільтра, а при промивці - рухається до низу та відмиває засипку, шляхом тертя зерен одне об одне.

По мірі фільтрування води крізь засипку на зернах пінополістирольної засипки з’являється каталітична плівка, що має значно більші сорбційні властивості, чим зерна чистої незаробленої засипки. Встановлено, чим менший діаметр зерен засипки, тим більша питома поверхня засипки та контакт вихідної води з зернами засипки, а отже кращий ефект очистки.

Ефективність знезалізнення на пінополістирольних фільтрах встановлювалася на водопровідних станціях Рівненської, Хмельницької, Вінницької, Донецької та Київської областей. На перелічених об’єктах якість води після очистки відповідала нормативним вимогам.

У процесі експлуатації пінополістирольних фільтрів необхідно контролювати залежність між зміною початкових втрат напору, які залежать від тривалості та швидкості фільтрування, а також від концентрації розчиненого заліза у воді, що подається на очистку (Δh = ƒ(t, v_ф, С^вх)). По мірі фільтрування засипка забруднюється і якість фільтрату погіршується.

Дослідження параметрів фільтрування пінополістирольної засипки промислового виробництва проводилися на станції знезалізнення та знезараження питної води смт Гоща Рівненської області. На даному об’єкті забір води здійснюється зі свердловини глибиною 50 м. У складі природних підземних вод смт Гоща присутні сірководень, марганець, вуглекислота, залізо, концентрація якого у вихідній воді становить 1,28 мг/дм³. На водоочисній станції встановлено чотири пінополістирольних фільтра з виcхідним фільтраційних рухом води (три фільтри діаметром 1400 мм, один – 1200 мм) з різною швидкістю фільтрування від 5 до 8 м/год. Сумарна добова продуктивність фільтрів складає 840 м³/доб. Графіки залежності початкових втрат напору від тривалості та швидкості фільтрування з концентрацією заліз у вихідній воді 1,28 мг/дм³ приведені на рис. 1.

Рис 1. Графіки залежності Δh= ƒ (t, v_ф) фільтроциклу тривалістю 3,5 діб без промивок на станції знезалізнення смт Гоща Рівненської області

Приклад якості очистки води пінополістирольними фільтрами у різні дні місяців при різних швидкостях фільтрування приведено в табл. 1.

Таблиця 1 Концентрація заліза у очищеній воді

Дата	Концентрація заліза, мг/дм^3 (норма менше 0,2 мг/дм^3)
	Вхідна вода	І Фільтр	ІІ Фільтр	ІІІ Фільтр	ІV Фільтр
03-11-2011	1,28	0,09	0,05	0,18	0,13
15-12-2011	1,28	0,05	0,05	0,11	0,05
08-02-2012	1,28	0,11	0,05	0,18	0,10

Таким чином, дослідження фільтрів з плаваючою пінополістирольною засипкою показало, що якість очищеної води за пропонованим методом відповідає нормативним вимогам.

Література:

1. Орлов В.О., Зощук А.М., Мартинов С.Ю. Пінополістирольні фільтри в технологічних схемах водопідготовки. – Рівне: РДТУ, 1999. – 144с. 2. Орлов В.О. Водоочисні фільтри із зернистою засипкою. Монографія – Рівне: НУВГП, 2005. – 163 с.