4.7. Примеры использования ультрафильтрации в технологии водоподготовки

4.7.1. Муниципальная очистка

  К оглавлению книги

В мировой практике питьевого водоснабжения технология ультрафильтрации в последние годы начинает занимать важное положение благодаря универсальной способности повышать эффективность очистки по различным группам загрязнений, включая показатели эпидемической безопасности воды. Интерес к ней связан также с обеспечением максимальной компактности и автоматизации при минимуме вводимых в воду химических реагентов и гарантии высокой надежности функционирования сооружений. При правильно сконструированной установке все это обеспечивает заметное снижение эксплуатационных расходов.

Многие работающие в настоящее время муниципальные установки ультрафильтрации эксплуатируются с 89–90 гг. [80].

В России имеется только две реализованные системы подготовки питьевой воды с применением ультрафильтрации. При этом выполнен большой объем исследований, показывающий высокую эффективность таких систем и определены оптимальные конфигурации установок, типы мембран, режимы работы [131–141].

Юго-Западная водопроводная станция (г. Москва)

В декабре 2006 года введена в эксплуатацию к рупнейшая в Европе установка мембранной ультрафильтрации на Юго-Западной водопроводной станции [140–144] . Новая станция мощностью 250 тысяч кубометров воды в сутки создана не столько для увеличения объемов подачи воды, а прежде всего – для получения воды нового качества.

Базовой схемой очистки для подавляющего большинства водопроводных станций является классическая двухступенчатая схема, основанная на коагулировании сернокислым алюминием с последующим отстаиванием, фильтрованием и обеззараживанием воды хлором. Эта технология была рассчитана на обработку природных вод с незначительным антропогенным и техногенным загрязнением водоисточников. На современном этапе существующая технология не всегда может обеспечить необходимую степень очистки воды, а интенсификация процессов обработки за счет повышения доз хлора и коагулянта приводит к образованию ряда новых соединений, более токсичных, чем их предшественники, и появлению в питьевой воде остаточных концентраций применяемых реагентов.

Мировая практика водоподготовки показывает, что для крупных станций в наибольшей степени подходит технология, основанная на сочетании традиционных методов обработки с озонированием и сорбцией, а также с использованием на заключительном этапе наиболее современной технологии подготовки питьевой воды – мембранной ультрафильтрации .

Очистка воды осуществляется по следующей схеме:

  • предварительное озонирование;
  • коагуляция и флокуляция с регулируемым перемешиванием и корректировкой величины рН;
  • осветление на аппаратах «ультрапульсатор»;
  • промежуточное озонирование;
  • фильтрование на многослойных фильтрах;
  • введение порошкообразного активированного угля;
  • ультрафильтрация на половолоконных элементах с диаметром волокон около 0,8 мм ;
  • обеззараживание гипохлоритом натрия.

Использование в схеме двухступенчатого озонирования позволяет значительно (до 50%) сократить дозы озона и обеспечить высокий эффект осветления воды перед подачей на ультрафильтрацию.

Метод ультрафильтрации, применяемый на завершающем этапе очистки в сочетании с порошкообразным активным углем, является основной особенностью технологии. За счет его применения можно достичь стопроцентного удаления микробиологических загрязнений и наиболее полно (по сравнению с фильтрованием через гранулированный активный уголь) удалить растворенные органические соединения, жестко регламентируемые требованиями к качеству питьевой воды.

Метод мембранного фильтрования в таких масштабах был впервые применен при подготовке питьевой воды в России и Европе [138–142] .

Установка ультрафильтрации состоит из 4 параллельных линий, каждая из которых состоит из 14 модулей на половолоконных элементах с диаметром волокон около 0,8 мм (рис. 4.35). Время стадии очистки составляет около 60 минут, после чего производится обратная промывка. Химические промывки производятся с применением лимонной кислоты и гипохлорита натрия.

Разработка а ппаратурно-технологической схемы Юго-Западной водопроводной станции и поставка оборудования осуществлены французской компанией « Degremont ».

Установка ультрафильтрации на Юго-Западной водопроводной станции

Рис. 4.35. Установка ультрафильтрации на Юго-Западной водопроводной станции

Опыт работы новых сооружений Московского водопровода показывает:

  • повышение эффективности очистки воды по органическим загрязнениям, более глубокое осветление воды;
  • снижение концентрации в питьевой воде побочных продуктов хлорирования;
  • улучшение дезодорации в периоды появления неприятных запахов воды источника водоснабжения;
  • повышение надежности очистки воды при залповых техногенных загрязнениях водоисточника.

Следует заметить, что в данном случае роль ультрафильтрации заключается в глубоком удалении взвешенных частиц в том числе порошкообразного активированного угля и в стерилизации воды. Следовательно, применение ультрафильтрации в таком варианте повышает качество питьевой воды, но не сокращает производственные площади и расход реагентов.

Установка водоподготовки в г. Озерске

Первым в России примером использования ультрафильтрации непосредственно для очистки поверхностных вод является установка, созданная в южноуральском городе Озерске [145, 146]. В 2006 году были начаты работы, а в 2007 году введена в эксплуатацию первая очередь станции подготовки питьевой воды производительностью двадцать тысяч кубических метров в сутки.

Главный источник питьевого водоснабжения г. Озерска – озеро Иртяш с водой высокого качества, которая при фильтрации на песке даже без использования коагулянтов соответствовала всем требованиям санитарных и экологических нормативов. Однако проблемы, связанные со старением очистного оборудования и отсутствием резервных фильтров, усугублялись участившимся в последние годы цветением воды в летний период, приводившим к забиванию фильтров планктоном.

Был организован конкурс, в котором участвовали американская компания «Эй Пи Интернейшенел», канадская «Зенон» и немецкие «Сименс» и «Палл». Был выбран проект фирмы «Палл», включавший сдачу оборудования «под ключ», причем с условием монтажа ультрафильтрационной установки прямо на полу старого зала.

Мембранная ультрафильтрационная система (рис. 4.36) состоит из шести идентичных установок АRIA AP [146], каждая из которых содержит 48 модулей по 6,5 тысяч полых волокон диаметром 0,8 мм с рейтингом 0,1 микрона. Габариты системы составляют примерно 24?90 м, высота – около 3600 мм , вес одной установки ARIA AP6 без воды – около 4,5 т и около 14,5 т – заполненной водой. Установка имеет все необходимые насосы, емкости, трубопроводы, клапаны и контрольно-измерительные устройства.

Главные достоинства и преимущества такой установки:

  • управление установкой полностью автоматизировано с выводом информации на пульт оператора;
  • размер пор мембран обеспечивает высокое качество питьевой воды, которое сохраняется даже во время пиковых повышений мутности исходной воды;
  • мембраны выдерживают высокую концентрацию свободного хлора, который минимизирует образование биоотложений на мембране, что позволяет увеличить интервал между химическими очистками.

Важным обстоятельством является простота эксплуатации системы, обеспечивающая снижение затрат, сокращение количества обслуживающего персонала.

Установка ультрафильтрационной очистки в г. Озерске Установка ультрафильтрационной очистки в г. Озерске

Рис. 4.36. Установка ультрафильтрационной очистки в г. Озерске

 

Rambler's Top100 Rambler's Top100