Дезодорация воды (удаление растворенных органических веществ)

     Проблемы вызываемые повышенным содержанием растворенных органических веществ в воде

    Одной из проблем водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы изапахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения. Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др. Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящиеся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное действие на органолептические свойства воды. Токсичность пестицидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработки ее хлором или перманганатом калия. Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цветность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются. Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками, СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др. Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей Фенолы, образуются диоксины - чрезвычайно ядовитые вещества. Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи. Запахи и привкусы, вызываемые органическими веществами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают путем оксидации и сорбции. Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные вещества, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы и т.п.), хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т.п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции либо к образованию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений. Недостатком окислительного метода является также необходимость дозирования окислителя в исключительно точном соответствии с уровнем и видом загрязнения воды, что крайне затруднительно, принимая во внимание сложность и длительность многих химических анализов.
Более надежным и экономичным является применение фильтров с гранулированным активным углем, используемым в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем, независимо от колебания уровня загрязнения воды являются постоянно действующим барьером по отношению к сортируемым веществам. Однако серьезным затруднением для применения этого метода очистки воды является сравнительно малая поглощающая способность угля, что вызывает необходимость частой его замены или регенерации. В условиях повыщенного антропогенного загрязнения водоемов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагрязнений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэрации.

     Методы дезодорация воды 

1. Система реагентной дезодорации безнапорная с последующей сорбцией в фильтрах с активированным углем
2. Система реагентной дезодорации напорная сс последующей сорбцией в фильтрах с активированным углем
3. Сорбция на фильтрах с активированным углем. 
4. Ионный обмен

     Описание методов 

   1. Система реагентного обезжелезования безнапорная с последующей сорбцией в фильтрах с активированным углем. Для дезодарации воды используют окислители: раствор активного хлора, перманганат калия, пероксид водорода. Хлор - наиболее дешевый и распространенный. Недостатком хлора является его способность вступать в реакцию замещения, в результате чего могут образовываться нежелательные соединения. Небольшие дозы хлора обычно усиливают запахи и привкусы особенно при наличии в воде фенолов вследствие образования моно-, ди- и трихлорфенолов, обладающих сильным неприятным запахом. Поэтому в данном случае либо увеличивают окислительновосстановительный потенциал системы «природная вода - хлор» применяя перехлорирование, либо снижают его хлорированием с аммонизацией. Система заключается в дозирование раствора хлора В качестве окислителей для устранения хлорфенольного запаха и привкуса применяют хлорирование с аммонизацией. Поскольку скорость взаимодействия хлора с аммиаком более чем в сто раз превышает скорость его взаимодействия с фенолом, преимущественно образуются хлорамины, а не хлорфенолы. Аммиак и аммонийные соли добавляют перед вводом в воду хлора из расчета 1:4 - 1:10 по отношению к дозе хлора. Метод хлорирования с аммонизацией применяется при содержании фенола в воде до 3 мг/л. Он не требует больших затрат и особых мер безопасности, не сопровождается образованием соединений, вредных для организма человека. Однако возможность использования этого метода ограничена, поскольку привкусы и запахи, вызываемые органическими веществами биологического происхождения, в данном случае не устраняются. Запахи и привкусы, вызываемые наличием в воде некоторых ядохимикатов, эффективно устраняются пероксидом водорода. Например, обработка растворов эптама исходной концентрацией 19 мг/л дозой пероксида водорода 68 мг/л снижает интенсивность запаха примерно в пять раз. Рассматривая действие окислителей в целом, следует отметить, что в большинстве случаев при их применении наблюдается улучшение органолептических свойств обрабатываемой воды: исчезают запахи и привкусы, снижается или полностью исчезают цветность и окраска, вода перестает пениться. В результате деструктивных процессов образуются менее сложные по химической структуре и, как правило, менее опасные, в том числе и в плане отдаленных последствий действия, вещества - продукты трансформации. Однако необходимо подчеркнуть, что некоторые химические вещества в обычных условиях практически не поддаются действию окислителей, даже такого наиболее сильного из них, как озон. К таким веществам, являющимся достаточно распространенными загрязнителями воды поверхностных водоемов, относятся пиридин, бензол и его производные, ряд ароматических нитросоединений, альдегиды, кислоты. Ряд соединений окисляются не полностью, в результате чего могут образоваться продукты, придающие воде запах (фосфорорганические и поверхностно-активные вещества, фенолы) или окраску (нитросоединения, фенолы). При неполном окислении химических веществ, присутствующих в воде, могут появляться и более токсичные соединения, как, например, при окислении некоторых фосфорорганических пестицидов. Дозирование окислителя осуществляется системой дозирования (Рис.1,поз.1) в зависимости от количества проходящей воды. Далее обработанная вода поступает в накопительную емкость (Рис.1,поз.2) где протекает реакция взаимодействия окислителя с загрязняющими органическими  веществами. Из емкости вода насосом второго подъема (Рис.1,поз.3) напраляется в сорбционный фильтр (Рис.1,поз.4) колонного типа с фильтрующим материалом активированным углем. Периодически производится регенерация фильтрующего материала со сбросом промывочных вод в дренаж. Очищенная вода направляется потребителю.

     Рис.1. Система реагентной дезодорации безнапорная (1 - фильтр предварительной очистки, 2 - система дозирования гипохлорита натрия, 3 - накопительная емкость, 4 - обратный клапан, 5 - насос второго подъема, 6 - фильтр сорбционный с активированным углем)    

     2. Система реагентной дезодорации напорная с последующей сорбцией в фильтрах с активированным углем. Принцип данного метода аналогичен принципу представленному выше, за исключение того, что после дозирования в воду окислителя (Рис.2,поз.1) вода направляется в напорную колонну (Рис.2,поз.2) в которой осуществляется реакция взаимодействия окислителя с загрязняющими органическими веществами. Дале вода напраляется на очистку в сорбционный фильтр (Рис.2,поз.3) колонного типа с фильтрующим материалом активированным углем. Периодически производится регенерация фильтрующего материала со сбросом промывочных вод в дренаж. Регенерация фильтрую Очищенная вода направляется потребителю.  

      Рис.2. Система реагентной дезодорации напорная (1 - фильтр предварительной очистки, 2 - система дозирования гипохлорита натрия, 3 - напорная емкость, 4 - фильтр сорбционный с активированным углем) 

     3. Сорбция на фильтрах с активированным углем. Для дезодорации воды сорбцией используют гранулированнный и порошкообразный активный уголь, активированный антрацит, углеродные волокнистые материалы и неуглеродные адсорбенты (клиноптилолит, цеолиты). Сорбционный метод дезодорации является значительно более надежным, по сравнению с окислительным, так как он основан не на трансформации органических веществ, а на их извлечении из воды. Из известных сорбентов наиболее эффективны - активные угли. Они хорошо сорбируют фенолы, полициклические ароматические углеводороды, в том числе канцерогенные, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфорорганические пестициды и многие другие органические загрязнения. Однако и сорбцию на активных углях нельзя рассматривать в качестве универсального средства очистки воды от органических соединений. Так, имеются вещества, которые ими не задерживаются (например, органические амины) или задерживаются плохо (например, синтетические поверхностно-активные вещества). Недостатком применения угольных фильтров является необходимость замены или регенерации активированного угля, которая может производиться следующими методами: химическим, термическим. Химический метод предусматривает предварительную обработку угля острым паром, а затем щелочью. Метод сложный, трудоемкий и недостаточно эффективный, так как не восстанавливает сорбционНую способность материала полностью. Термический метод заключается в выжигании адсорбированных органических соединений в специальных печах при температуре 800 - 900 °С. На (Рис.3) представлен сорбционный фильтр колонного типа.

     Рис.3. Сорбционный фильтр колонного типа 

          4. Ионный обмен. Для дезодарации воды используют фильтры ионного обмена колонного типа. Ряд слабоосновных анионитов (например, на основе полиакрилатов) обладает способностью обратимо поглощать природные органические кислоты, что дает возможность использовать эти смолы как органопоглотители (скавенджеры). В качестве скавенджера используется сильноосновный макропористый анионит. Смола обладает акриловой матрицей, что способствует тому, что данный анионит отлично поглощает органику из воды в процессе работы и легко освобождается от органики в процессе регенерации. Для регенерации анионита требуются меньшие удельные расходы щелочи, чем для сильноосновных анионитов типа I на основе полистирола и в тоже время она обладает схожими характеристиками по сорбции углекислоты и кремнекислоты. Использование этой смолы в комбинации со смолами полистирольного типа (например, в фильтре смешанного действия после анионитового фильтра) приводит к удалению большего спектра органических соединений, по сравнению с работой смолы только одного типа. Анионит не отравляется органическими загрязнениями даже при относительно высоких нагрузках по органике. Смола может быть использован в качестве поглотителя органических соединений из обрабатываемой воды, при этом фильтр с этим анионитом размещается в самом начале ионитовой цепочки после механических фильтров и работает в солевой хлоридной форме, т.е. регенерируется раствором таблетированной поваренной соли. На (Рис.4) представлен фильтр колонного типа с ионообменной смолой органопоглотителем (скавенджер).

     Рис.4. Фильтр колонного типа с ионообменной смолой органопоглотителем (скавенджер)

     Характеристики эксплуатационных затрат оборудования для дезорации воды предсталена в таблице №1.

     Таблица №1. Эксплуатационные затраты на оборудование для дезорации воды 

     Для подбора и консультации свяжитесь с нами удобным для Вас способом:

1) Форма "Бесплатный звонок"
2) Форма "Оставить заявку"
3) Напишите нам при оформлении корзины заказа - укажите интересующий Вас вопрос по услуге в поле "Примечания к заказу"
4) Просто позвоните нам или отправьте на электронный адрес vagner-ural@bk.ru и задайте интересующие Вас вопросы по услугам по телефону +7 (343) 228-39-79 (многокан.)

      Расчет дозы гипохлорита натрия