Применение в системах водоснабжения

Применение в системах водоснабжения

Доступ к безопасной питьевой воде считается одним из фундаментальных прав человека. И тем не менее, более шестой части населения планеты, преимущественно в развивающихся странах, испытывает нехватку такой воды. Потребители жалуются водопроводным компаниям на случаи ухудшения вкуса, цвета или запаха воды, появления осадка, слабый напор или отсутствие воды. Так, в Великобритании примерно треть всех жалоб на качество водопроводной воды связано с изменением ее цвета (см. Кук с соавт., 2005). Такие жалобы сильно подрывают репутацию водопроводных компаний в глазах потребителей.

  • Уменьшить время простоя
  • Сэкономить на дорогих процедурах очистки и замены мембран
  • Значительно улучшить эффективность системы и тем самым сэкономить на первоначальных капиталовложениях
  • Обеспечить высокую скорость дезинфекции
  • Устранить осадок
  • Существенно снизить эксплуатационные расходы
  Информация

 

Долгое время загрязнение воды железом и марганцем считалось явлением скорее неприятным, чем опасным. Бытовало мнение, что эти загрязнения носят побочный характер и не вредят здоровью. Но исследования Вассермана с соавтр. (2006) обнаружили связь между повышенными концентрациями Mn в питьевой воде и ослабленными умственными способностями детей. Известно, что именно повышенные концентрации железа и марганца служат основной причиной изменения цвета водопроводной воды (см. Слаатс, 2002). Окрашенная вода может также приводить к появлению цветных пятен на белье и на раковинах, она затрудняет очистку и уменьшает производительность очистных сооружений, повышает расходы на перекачку. Высокое содержание железа и марганца придает воде неприятный металлический привкус, а сваренные в такой воде овощи темнеют и становятся неаппетитными (Герман, 1996).

Слишком высокие концентрации железа и марганца запрещены нормативными документами по качеству водопроводной воды. В частности, в большинстве стран законодательство предусматривает содержание железа в водопроводной воде не более 0,3 миллиграмма на литр (мг/л), а марганца не более 0,05 мг/л. Следует, однако, отметить, что качество воды по мере ее движения в водопроводе от источника к потребителям меняется. Хотя водопроводные компании обычно задают содержание Fe и Mn на выходе из станций водоочистки на уровне 3% их предельно допустимых концентраций (ПДК), некоторое количество железа и марганца все же попадает в водопровод и со временем накапливается на стенках труб. В различных нештатных ситуациях типа порыва магистрали или аномально высокого суточного потребления питьевой воды, скорость течения может возрастать настолько, что настенные отложения смываются, и вода, текущая из кранов потребителей, приобретает окраску.

Для активации процесса окисления железа (и марганца) в растворе среда DMI-65 должна работать в присутствии хлора или другого окислителя. В процессе каталитической очистки окислитель захватывает электроны и выходит из работы, т.е. расходуется. Оператор должен проследить за тем, чтобы в выходящем потоке всегда было 0,1-0,3 мг/л остаточного свободного хлора. Хлор, который подается в виде гипохлорита натрия или хлорной извести (12,5% NaOCl), является предпочтительным окислителем, потому что он недорог, эффективен и доступен в любых странах мира. При этом он обеспечивает практически полную дезинфекцию фильтруемой жидкости.

В отличие от ионообменных смол, где более высокие дозы регенерирующего агента увеличивают ионообменную способность смолы, здесь остаточные концентрации NaOCl или концентрации, превышающие необходимые для окисления железа и марганца, не усиливают окислительных свойств самой среды. Кроме того, поскольку среда DMI-65 часто используется для предварительной очистки воды на входе систем обратного осмоса, повышенное содержание остаточного свободного хлора в системе требует усиленной дополнительной обработки воды на выходе, чтобы уменьшить остаточную концентрацию хлора и защитить мембраны от разъедания.

DMI-65 имеет сертификаты о соответствии стандарту NSF/ANSI 61 качества компонентов систем питьевой воды, действующему в США, и нормативу Великобритании 31(4)(a) от 2010 года, действующему в Англии и Уэльсе, по качеству водоснабжения и воды, а также сертификаты качества многих других организаций и лабораторий, связанных с очисткой воды. Фильтрующая среда DMI-65 производится в Австралии.

Конкретный пример

В муниципальной системе водоснабжения города Джордж (ЮАР) используется более 550 тонн DMI-65. Вода в этих местах имеет сильную окраску, поскольку содержит гуминовые и фульвовые кислоты. Как следствие, цвет сырой воды составляет около 800 единиц по платиново-кобальтовой шкале. Считается, что такую воду фильтровать труднее всего. Но железо удаляется очень эффективно независимо от величины рН. Самая высокая обнаруженная остаточная концентрация железа составила лишь 0,01 мг/л. Марганец удаляется тоже очень эффективно. Самая высокая обнаруженная остаточная концентрация марганца составила 0,06 мг/л. Лучше всего Mn удаляется при значениях pH выше 8. Было обнаружено также дополнительное преимущество – удаление алюминия даже при высоких значениях рН. При этом наивысшая зарегистрированная мутность составила 0,06 единиц мутности на литр (ЕМ/л). Самая сильная цветность воды после очистки по данным наших лабораторных исследований составила 4 мг/л по платиново-кобальтовой шкале, но в большинстве измерений она была ниже цветности дистиллированной воды, купленной в аптеке г. Джорджа. Очистные сооружения были запущены в эксплуатацию еще в январе 2007 года и с тех пор работают с прекрасными результатами.

Преимущества DMI-65 при очистке питьевой воды:

ВЫПОЛНЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА. Спрос на чистую и безопасную питьевую воду увеличивается со скоростью, намного превышающей возможности доступных источников поверхностных вод. Новые источники питьевой воды для городских водопроводов чаще всего формируются из подземных вод, которые обычно имеют уровни загрязнения железом и марганцем, значительно превышающие установленные приемлемые уровни. Фильтрующая среда DMI-65 эффективно удаляет растворенное железо и марганец до практически неизмеримо малых уровней порядка 0,001 мг/л, чего достаточно для выполнения требований законодательства практически всех стран мира.

СНИЖЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ. Общая стоимость системы фильтрации воды для удаления железа и марганца значительно ниже, чем любые альтернативные решения. Плюс к тому эффективность систем на основе DMI-65 при их сравнительной простоте очень высока. Это позволяет снизить как первоначальные капитальные затраты на установку системы в целом, так и текущие эксплуатационные расходы на химикаты, электроэнергию и очистку стоков после обратной промывки.

ВЫСОКИЕ СКОРОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ. Технология сплавления DMI-65 обеспечивает самые высокие скорости окисления среди всех существующих каталитических фильтрующих сред. Это позволяет значительно увеличить скорость течения воды при таком же уровне удаления железа и марганца. DMI-65 может работать при линейных скоростях фильтрации до двух раз больше, чем обычные среды, что приводит к соответствующему снижению капитальных вложений.

ВЫСОКАЯ УДЕЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ. Благодаря большой удельной площади поверхности вследствие микропористой структуры материала матрицы DMI-65 также обладает большой емкостью для накопления окисленных железа и марганца, что может продлить продолжительность прогонов фильтров и время между обратными промывками, тем самым сокращая время простоя, эксплуатационные расходы и количество отходов.

ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОСТИ В РЕГЕНЕРАЦИИ. Фильтрующая среда работает при непрерывном впрыскивании гипохлорита натрия при низких остаточных уровнях (от 0,1 до 0,3 мг/л), что устраняет необходимость в перманганате калия.

ШИРОКИЙ ДИАПАЗОН УСЛОВИЙ РАБОТЫ. Стабильная и удовлетворительная работа при pH от 5,8 до 8,6 и температурах до 113°F (45°C) уменьшают потребность в инвестициях для изменения рабочей среды.

ДОЛГИЙ СРОК СЛУЖБЫ. DMI-65 не потребляется в процессе водоочистки, что обеспечивает ожидаемый срок службы до 10 лет и дает значительные преимущества по сравнению с другими технологиями или средами. Ослабления каталитической способности среды в процессе эксплуатации не наблюдалось. Деградация материала происходит лишь на протяжении 5-10 лет из-за множества операций обратной промывки слоя для удаления накопленных твердых частиц, при которых происходит механическое истирание гранул друг о друга.