Фильтрование как основа глубокой очистки вод: подходы и методы
В мировой практике водоподготовки после седиментационной обработки воды в отстойниках, а зачастую и после осветлителей дальнейшая ее очистка проводится фильтрованием. Существуют различные подходы к решению данной проблемы и, соответственно, разные типы фильтров, использующихся в процессе очистки природных вод.
Наиболее распространенными устройствами, применяемыми для этой цели, являются скорые фильтры с зернистой загрузкой [5, 7, 9]. Конструктивно классические схемы фильтровальных сооружений, используемых для осветления природных вод в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения, отличаются незначительно. На большинстве комплексов высокой производительности, например, в США (в Калифорнии и Неваде) и в Южной Корее используются открытые скорые фильтры с зернистой загрузкой, корпус которых выполняется в виде железобетонных прямоугольных емкостей с направленностью потока очищаемой воды сверху вниз (рис. 1).
Например, водоочистной комплекс на р. Сакраменто (США) оснащен десятью фильтрами с размерами в плане 12х16 м высотой 7,5 м. Фильтровальный модуль, как показано на рис. 1, может включать две или четыре сблокированные секции. Вода в фильтровальный модуль из отстойников подается по разводящему коллектору. На водоочистных комплексах г. Сакраменто система распределительных трубопроводов расположена в нижнем ярусе фильтровального блока. Трубопроводы оснащены запорными поворотными клапанами с электроприводами (рис. 2), что позволяет производить дистанционное управление переключениями режимов работы фильтров как с пульта, расположенного непосредственно вблизи блока, так и из главного диспетчерского пункта.
Фильтровальный блок на водоочистном комплексе «Фэйрберн» (г. Сакраменто) представлен восемью фильтрами общей площадью 1300 м2 с размерами каждого из них в плане 16 х 10 м. Отделены фильтры друг от друга разделительными стенками, а сборный канал делит каждый из фильтров на две секции. Над фильтрами расположены наблюдательные мостки, что позволяет проводить визуальный осмотр как во время их работы, так и при регенерации. Причем на комплексах водоподготовки г. Сакраменто фильтры размещены без ограждающих конструкций, поскольку климатические условия позволяют эксплуатировать эти сооружения в нормальном режиме и в зимний период.
На станции водоподготовки в г. Дайджоне (Южная Корея) функционируют 24 скорых фильтра с традиционной двухслойной песчаной загрузкой мощностью 0,7 м (рис. 3).
Общая площадь фильтрования составляет около 4,0 тыс. м2 с такими же размерами фильтров в плане (16 х 10 м), как и на комплексе «Фэйрберн». Скорость фильтрования не превышает 5,5 - 6,0 м/час. Конструкция фильтров традиционна, при этом дренажная система представляет собой полость в нижней части корпуса, образованную горизонтальной перемычкой со штуцерами. Фильтры на станции в г. Дайджоне размещены в специальном здании, причем не из-за неблагоприятных климатических условий, а для обеспечения санитарной надежности работы этих сооружений.
В частности, справедливо считается, что при расположении фильтров вне ограждающих конструкций, как это делается на комплексах водоподготовки в Калифорнии, загрязнения могут попадать в очищаемую воду с осадками. Фильтрующая загрузка на водоочистных комплексах в г. Сакраменто (США) является трехслойной и выполнена из зернистого материала различной крупности, уложенного на поддерживающий гравийный слой, в котором располагается дренажная система из перфорированных труб. Такая конструкция дренажа может считаться самой распространенной и наиболее часто используется, в частности, в Южной Корее и в России.
В последние годы в США используются дренажи фильтров из сборных объемных элементов, оснащенных фильтросными пластинами, и нижний слой загрузки укладывается непосредственно на них. Прогрессивным здесь является то, что зернистый материал загрузки фильтров подбирается с убывающей сверху вниз крупностью таким образом, чтобы в верхней ее части крупность частиц была наибольшей. При этом пористость и, следовательно, грязеемкость верхнего слоя значительно увеличивается, что обеспечивает большую равномерность кольматации загрузки с соответствующим увеличением продолжительности фильтроцикла. Для обеспечения такого эффекта и предотвращения смещения слоев из зернистого материала разной крупности при обратной промывке фильтров этот материал в каждом из трех слоев должен быть разнородным с разной объемной массой (рис. 4) [8, 9].
С этой целью верхний слой выполняется из дробленого антрацита с размером частиц 2-3 мм, ниже располагается песчаный слой (силиконовый песок с объемной массой до 2,4 кг/дм3) с величиной частиц до 1 мм; нижний слой состоит из гранатового песка с объемной массой до 3,5 - 4,0 кг/дм3 с размером частиц 0,5мм. При общей мощности фильтрующей загрузки 0,8 - 1,2 м слой антрацита составляет 0,4 - 0,6 м, слой силиконового песка - от 0,3 до 0,5 м, слой гранатового песка - 0,1 м.
Поскольку объемная масса дробленого антрацита, используемого в качестве основного фильтрующего материала загрузки, относительно невелика, то степень расширения этого слоя существенно выше (примерно вдвое), чем при выполнении загрузки из кварцевого песка, используемого в России. В связи с этим технологическая высота корпусов фильтров увеличена примерно на 1,5 - 2,0 м. Важно отметить и то, что, благодаря применению фильтрующего материала загрузки скорых фильтров разной объемной массы и увеличения пористости верхних слоев, удается добиться равномерности работы всей ее толщи.
В России применяются обычно зернистые загрузки из кварцевого песка с уменьшением крупности частиц по ходу потока промывной воды. При такой сортировке фильтрующего материала в верхней части загрузки песок более мелкий и имеет средний диаметр зерен до 1 мм, что существенно изменяет технологические свойства фильтра, в частности, снижает грязеемкость. В последние годы и в нашей стране стали появляться разнообразные зернистые материалы загрузок для скорых фильтров, в том числе активированные угли, гидроантрацит различных марок (Гидроантрацит-А, Фильтр- антрацит, Граносит-А и др.), гранодиорит, гарнет, которые по своим характеристикам близки к материалам, применяемым на водоочистных комплексах США. Существенная разность плотности гранул этих материалов также позволяет создавать загрузки с убывающей по ходу движения обрабатываемой воды крупностью. По исследованиям последних лет, проводившихся специалистами «НИИ КВОВ», замена однослойной загрузки фильтров из кварцевого песка на двухслойную антрацито-песчаную позволила существенно увеличить их производительность и продолжительность фильтроцикла, уменьшить на 10 - 15% расход промывной воды при лучшем качестве фильтрата.
На водоочистном комплексе имени Гарри Трейси (г. Сан-Франциско) в составе загрузки гранатовый песок не используется, и слой силиконового песка с крупностью зерен до 2,5 мм уложен непосредственно на гравийный поддерживающий слой, в котором размещается трубчатая дренажная система традиционной конструкции. Аналогичным образом выполнена фильтрующая загрузка и на комплексе водоподготовки Trucke Meadows Water в г. Рино (Невада). Однако мощность слоя антрацита здесь увеличена до 120 см, а гравийный поддерживающий слой заменен фильтросными пластинами (спрессованные гранулы полиэтилена с размерами образовавшихся пор до 0,5 мм), которые являются частью сборных элементов дренажа (рис. 5) [8, 9].
Главное достоинство такой конструкции дренажа заключается в возможности образования равномерного по всей площади корпуса фильтра потока воды, как в рабочем режиме, так и при промывке фильтрующей загрузки.
Регенерация зернистой фильтрующей загрузки осуществляется периодической промывкой обратным током воды с интенсивностью, достаточной для полного вымывания адсорбированных загрязнений (до 10 - 14 дм3/см2). Подача промывной воды обеспечивается промывными насосами из резервуаров чистой воды. При использовании водовоздушной регенерации подача воздуха производится специально предусматриваемыми воздуходувками.
Дренажная система фильтров станции водоподготовки в г. Дайджоне (Южная Корея) также вполне надежно обеспечивает свою главную функцию - равномерное по площади распределение промывной воды и отвод фильтрата (рис. 3). Штуцеры обычно оснащаются колпачками, размещаемыми на верхнем торце в пределах гравийного поддерживающего слоя. Конструкция колпачков дренажной системы фильтров разнообразна [9]. При наличии растворенных комплексоорганических загрязнений в очищаемой воде, как показывает опыт применения подобных устройств при оснащении скорых фильтров в Приморском крае, часто возникает опасность биологического зарастания щелевой перфорации (рис. 6). В связи с этим нарушается работа фильтров вплоть до полного выхода их из строя, что, однако, не является
следствием недостатков конструкции колпачков или дренажной системы в целом. В таких условиях необходимо совершенствовать технологию водоподготовки и обеспечивать минерализацию растворенной органики на стадиях, предшествующих фильтрованию [3, 4].
На водоочистном комплексе «Фэйрберн» (г. Сакраменто) промывку загрузки проводят обратным током воды без предварительного барботажа - продувки воздухом, что можно считать более распространенным в мировой практике приемом регенерации (рис. 7). Дренаж фильтров на этом комплексе, как уже отмечалось, представляет собой систему перфорированных трубопроводов, обеспечивающую равномерное по площади распределение промывной воды. В целом продолжительность регенерации загрузки фильтров не превышает 7 - 10 минут.
На станции водоподготовки на реке Сакраменто предусмотрена водовоздушная промывка фильтров. Причем осуществляется она поэтапно, и на первом этапе регенерации после сброса воды из корпуса фильтра до уровня ниже отметки дна сборных лотков производится подача воздуха и взвешивание загрузки в течение 5 -7 минут при непрерывном барботировании (рис. 8). Далее, после прекращения подачи воздуха производится промывка обратным током воды с помощью промывных насосов. Эффективность такой промывки следует признать очень высокой не только по качеству отмывки загрузки, но и в связи с существенным сокращением расхода промывной воды. Это связано с тем, что предварительный барботаж без подачи воды позволяет достаточно быстро отделить загрязнения от зерен загрузки в результате механического взаимодействия самих зерен, снизить интенсивность и продолжительность последующей гидравлической промывки. При этом сокращение расхода промывной воды достигает 30 - 40%. 
В нашей стране зачастую используют водовоздушную промывку зернистой загрузки без разделения операций и воздух подают одновременно с промывной водой, что исключает основное преимущество этого метода регенерации.
На водоочистной станции г. Фаллон (Невада) для очистки подземных вод от примесей мышьяка и железа используются напорные скорые фильтры, в которых также применена трехслойная зернистая загрузка с убывающей сверху вниз (по ходу движения очищаемой воды) крупностью. Причем загрузка также выполнена из разнородного материала (гранатовый песок, силиконовый песок и антрацит). Напорные фильтры с общей производительностью 20 тыс. м3/сут. имеют диаметр 5 м, общую конструктивную высоту - 7,5 м (рис. 9).
Очищаемая вода подается на фильтры из дренажной системы фильтров разнообразна [9]. При наличии растворенных комплексоорганических загрязнений в очищаемой воде, как показывает опыт применения подобных устройств при оснащении скорых фильтров в Приморском крае, часто возникает опасность биологического зарастания щелевой перфорации (рис. 6). В связи с этим нарушается работа фильтров вплоть до полного выхода их из строя, что, однако, не является следствием недостатков конструкции колпачков или дренажной системы в целом. В таких условиях необходимо совершенствовать технологию водоподготовки и обеспечивать минерализацию растворенной органики на стадиях, предшествующих фильтрованию [3, 4].
В г. Арнольде на станции водоподготовки используются фильтры с плавающей загрузкой. Они обеспечивают очистку воды после ее осветления в тонкослойных отстойниках. Применение подобных фильтров достаточно широко известно в практике очистки природных вод. Опыт работы фильтров на этой станции с 1991 года доказывает их высокую эффективность (рис. 10).
Важнейшим моментом в работе фильтров с плавающей загрузкой является соответствие скорости восходящего потока очищаемой воды и объемной массы зернистой фильтрующей загрузки. Причем взвешивающая составляющая потока должна быть достаточной для удерживания зерен загрузки в верхней части фильтра, и в то же время скорость не может превышать некоторого критического значения, при котором еще обеспечивается требуемый эффект очистки.
В этой же связи материал загрузки фильтра должен иметь высокую сорбционную способность по отношению к основным загрязнителям. В качестве фильтрующей загрузки применен гранулированный полистирол мощностью слоя 1,2 м, с размером зерен до 2,5 мм. В верхней части корпуса с целью предотвращения выноса загрузки из фильтра установлены удерживающие решетки. Регенерация плавающей фильтрующей загрузки осуществляется водовоздушной промывкой в течение 5 - 7 минут с подачей промывной воды, как и очищаемой, снизу вверх, но с большей интенсивностью. При этом обеспечивается достаточно полная отмывка загрузки, что не требует сброса первых порций фильтрата. По данным экспериментальной оценки на опытных установках с загрузкой из вспененного полистирола эффект отмывки достигает 100%. Следует отметить эффектное конструктивное решение сооружений на станции в г. Арнольде, где фильтры сблокированы с тонкослойными отстойниками.
Аналогичные фильтры с плавающей зернистой загрузкой из полистирола, выпускаемые в нашей стране, например, типа ФПЗ и КФПЗ-4 имеют толщину фильтрующего слоя до 1,5 м с диаметром гранул 0,5 - 8,0 мм, при этом скорость фильтрования в рабочем режиме составляет 8 - 9 м/ч, продолжительность фильтроцикла составляет до 10 часов [5].
Анализ опыта работы фильтровальных устройств, применяемых в практике обработки воды, позволяет отметить некоторые проблемы, связанные с вопросами их надежности. В частности, это обусловлено труднодоступностью основных элементов скорых фильтров, необходимостью эксплуатации вспомогательного оборудования для гидравлической регенерации загрузки при чередовании стадий работы (фильтрование - регенерация). При этом для восстановления работоспособности фильтров приходится расходовать до 10% очищенной воды. Указанные проблемы решены в новой конструкции кассетных фильтров, разработанной в ФГУП «ДальНИИГиМ» [1]. Фильтры представляют собой прямоугольную в плане емкость, оснащенную выдвижными кассетами с эластичным пористым материалом. В них, в отличие от традиционных конструктивных решений, поток обрабатываемой воды направлен горизонтально, а регенерация фильтрующего материала осуществляется отжимом (рис. 11).
Очищаемая вода, проходя поочередно через фильтрующие элементы всех установленных параллельного друг другу кассет в корпусе фильтра, освобождается от загрязнений, сорбируемых в порах фильтрующего материала. В качестве фильтрующего материала в кассетах целесообразно использовать листовой открытопористый пенополиуретан, размерами 1,0 х 2,0 м. Фильтрующий элемент каждой кассеты представляет собой лист пенополиуретана, помещенный между двумя гибкими сетками, соединенными между собой гибкими связями, и закрепленный в жесткой раме. В зазорах, образованных параллельно друг другу установленными кассетами, осаждается определенная часть загрязнений и с помощью перфорированных трубопроводов по мере необходимости осадок удаляется за пределы фильтра.
При накоплении железа в порах фильтрующих элементов в процессе очистки воды увеличивается фильтрационное сопротивление в них. После достижения суммарной величины потерь напора - разности уровней перед первой кассетой и за последней в пределах 0,5-0,8 м производится регенерация фильтрующего материала. Для обеспечения постоянного расхода очищаемой воды на протяжении всего фильтроцикла высота водонепроницаемых диафрагм, устанавливаемых в верхней части кассет, должна быть не меньше предельной суммарной величины потерь напора в фильтрующих элементах. Постоянные скорости фильтрации обеспечиваются тем, что увеличение фильтрационного сопротивления фильтрующих элементов компенсируется увеличением разности уровней перед каждой кассетой и за ней (увеличением напорного градиента).
Эффективность осветления природных вод на кассетных фильтрах в отличие от традиционных фильтровальных устройств определяется возможностью варьирования количеством кассет в каждой секции, грязеемкостью фильтрующего материала, зависящей от крупности пор этого материала, его сорбционными свойствами. В качестве фильтрующего материала целесообразно использовать открыто ячеистый пенополиуретан, имеющий существенные преимущества в сравнении с другими, в частности, с зернистыми фильтрующими загрузками. Проведение регенерации эластичного фильтрующего материала отжимом не только обеспечивает возможность непрерывного фильтрования обрабатываемой жидкости, но и позволяет исключить расходование очищенной воды на восстановление работоспособности фильтров. Кроме того, кассетные фильтры можно считать технологически более надежными, поскольку все элементы их абсолютно доступны. При этом дренажная система, считающаяся наиболее уязвимым и аварийно опасным элементом, просто отсутствует.
В практике водоподготовки в России известно применение сифонных фильтрующих установок, работа которых осуществляется в автоматическом режиме, независимо от изменяющихся показателей качества исходной воды. Конструкция одной из таких самопромывающихся безарматурных установок (рис. 12) разработана специалистами ФГУП «ДальНИИГиМ» [2].
Вода подается в приемный карман данной установки и поступает в рабочую камеру, в которой размещена зернистая фильтрующая загрузка. Осветленная вода из поддренажной камеры подается в накопительную емкость и отводится по лотку потребителю. По мере кольматации загрузки уровень воды в приемном кармане повышается, и на отметке верха сифона начинает заполняться гидрозатвор, представляющий собой самоопрокидывающуюся емкость. При смещении центра тяжести емкость опорожняется, и после заполнения специальной камеры, совмещенной с гидрозатвором, осуществляется зарядка сифона, что обеспечивает гидравлическую промывку фильтрующей загрузки водой, поступающей из накопительной емкости. Такие фильтры-автоматы могут достаточно эффективно использоваться в системах водоподготовки малой производительности, в частности, в системах оборотного водоснабжения.
В последние годы в США и других странах в процессах водоподготовки используется оборудование для мембранного разделения жидких сред. О популярности применения мембранных фильтров говорит тот факт, что за последние двадцать лет производством их занимается более 100 фирм. Такое оборудование имеет обычно принципиально сходную конструкцию и включает следующие основные элементы: корпус, образующий рабочую камеру, входной и выходной патрубки, фильтрующий элемент, подложку, приспособления для перемешивания или циркулирования обрабатываемой жидкости с целью предотвращения концентрационной поляризации. Принцип работы мембранных фильтров заключается в фильтровании воды через полупроницаемые перегородки при давлениях выше осмотических. Следует отметить, что механизм обратного осмоса изучен недостаточно, и в настоящее время наиболее распространенным считается представление об этом процессе, как о гиперфильтрации, согласно которой в полупроницаемой мембране имеются поры с размером, позволяющим пропускать только молекулы и ассоциаты воды и не пропускать гидратированные ионы солей.
В качестве фильтрующих элементов используются мембраны, например, в виде полых волокон (рис. 13 б), диаметр которых составляет 10 - 1000 мкм, а размеры пор - 0,2 мкм. При таких параметрах мембранные фильтры обладают способностью обеспечивать высокую степень очистки и могут удалять из воды не только дисперсные и эмульгированные загрязнения, но и растворенные вещества, а также бактериальные загрязнения. Другим преимуществом мембранных фильтров является их компактность (рис. 13). Кроме того, для мембранных технологий характерны низкие энергозатраты при отсутствии необходимости использования химических реагентов. Установки мембранного фильтрования просты в эксплуатации и обслуживании, поскольку практически все операции легко автоматизировать. Поскольку рабочее давление в аппаратах составляет обычно около 10 МПа, концентрация загрязнений в очищаемой воде имеет существенное ограничение.
Мембранный метод обработки воды включает в себя не только обратный осмос, позволяющий получить высокообессоленную воду, но и нанофильтрацию с широким диапазоном селективности по одновалентным солям, а также ультрафильтрацию, практически не изменяющую солевой состав воды. Особенностью работы мембранных фильтров можно считать возможность очистки жидких сред не только от взвешенных частиц, но и от органических загрязнителей, обусловливающих цветность, от микроорганизмов и бактерий. Это значительно упрощает очистку воды в сравнении, например, с технологиями коагуляции, озонирования и сорбции.
На обследованных водоочистных комплексах Калифорнии и Невады мембранные фильтры не используются, хотя в последнее время на многих станциях очистки природных вод для хозяйственно-питьевых целей такие установки находят широкое применение, в том числе и на станциях высокой производительности в США. Такой вывод подтверждается и тем, что на рынке водоочистного оборудования мембранные фильтры пользуются большим спросом.
Специалисты считают технологии с использованием нанофильтрации весьма перспективным способом очистки воды, в то же время существует точка зрения, что ультрафильтрация уступает другим методам по ряду технологических возможностей. В частности, ультрафильтрационные мембраны практически не задерживают органические соединения с молекулярной массой ниже 200 кДа [6]. Это подтверждается опытом применения мембранного ультрафильтрования на фармацевтическом заводе в г. Уссурийске. При наличии в очищаемой воде растворенных комплексоорганических соединений обеспечить достаточную степень очистки не удается. Наличие таких весьма стойких загрязнителей, как показали исследования последних лет, характерно для Приморского края. Это объясняется тем, что обильные осадки с кислой реакцией (рН<7) провоцируют образование на водосборной площади комплексов гуминовых и фульвокислот, в частности, апокриновых. На указанном объекте используется вода из централизованной системы водоснабжения и по некоторым показателям, в частности, по железу в соответствии с существующими требованиями для приготовления медицинских физрастворов необходима ее доочистка. Система доочистки воды включает три последовательно работающих ступени фильтрования: фильтр с песчаной загрузкой, угольный фильтр и мембранный фильтр. При содержании в исходной воде железа в двух- и трехвалентной форме до 1,65 мг/дм3 после песчаного фильтра концентрация его снижается до 0,85 мг/дм3, практически не изменяется после фильтра с угольной загрузкой (дробленый антрацит) и несущественно снижается после мембранного фильтрования - до 0,65 мг/дм3, что почти в 6 раз превышает допустимые нормы.
Это позволяет сделать вывод о недостаточной эффективности работы мембранного фильтра, используемого на фармацевтическом заводе, в отношении комплексоорганических соединений железа. Возможно, что при использовании нанофильтрационных мембран с размером пор не выше 0,2 мкм удалось бы добиться большего эффекта очистки, но при этом необходимо было существенно повышать давление на мембранах. Более целесообразным решением проблемы доочистки воды, по-видимому, явилась бы предварительная обработка ее в биологически активной среде в биокатализаторе, обеспечивающем минерализацию органических соединений. Конструкции таких биокатализаторов для различных условий использования разработаны в «ДальНИИГиМе» (патенты РФ №№ 2157345, 2161594, 2164331, 2194672). Учитывая описанный опыт применения прогрессивной технологии фильтрования, в аналогичных условиях следует более тщательно подходить к обоснованию характеристик мембранного оборудования при наличии в воде устойчивых комплексоорганических загрязнителей.
Одной из важнейших проблем эксплуатации фильтровальных сооружений является очистка промывных вод и утилизация осадка. Следует признать, что эта проблема в настоящее время не имеет унифицированного решения и на станциях водоподготовки решается по индивидуальной схеме. На водоочистных комплексах в Калифорнии и Неваде в связи с благоприятными погодными условиями активно используется естественное выпаривание избыточной влаги из осадка за счет высоких температур воздуха. Промывные воды после регенерации фильтров и осадок из отстойников на большинстве водоочистных комплексов подаются в специальные открытые железобетонные емкости, в которых обеспечивается продолжительное отстаивание сбросных вод. Отстоянная вода подается в голову сооружений, а осадок подсушивается и удаляется из этих емкостей. Сушка осадка, например, на комплексе г. Сакраменто производится его интенсивным перемешиванием с помощью скреперов при высокой температуре атмосферного воздуха (рис. 14).
На станциях водоподготовки с относительно небольшой производительностью и, следовательно, при малых объемах сбросных вод, например на станции г. Арнольда в специальных емкостях-накопителях они выдерживаются до полного осветления с периодической перекачкой отстоянной воды в отстойники. Осадок же накапливается до года и более, а затем после сброса воды также высушивается в естественных условиях (рис. 15).
По такой же схеме обрабатываются сбросные воды и на станции водоподготовки Сосновое Озеро (Калифорния). Подсушенный осадок в связи с наличием в нем различных, в том числе и слаботоксичных, компонентов не утилизируется, а удаляется на свалку или используется в каких-либо иных целях, например, для отсыпки дороги на Сосновом Озере, хотя это не лучший вариант его применения. Во всяком случае, в мировой практике известны варианты глубокой переработки таких осадков, в частности, для получения сорбентов и красок.
В г. Фаллон (Невада) система обработки промывных вод, отводимых от скорых напорных фильтров после регенерации загрузки, включает тонкослойный отстойник и рамный (кассетный) фильтр-пресс. В тонкослойном отстойнике обеспечивается уплотнение осадка (рис. 16), который насосом перекачивается в рамный фильтр-пресс на обезвоживание.
На фильтр-прессе, процесс работы которого полностью автоматизирован, производится удаление жидкости из осадка (рис. 17) до влажности примерно 80%. После отжима обезвоженный осадок сбрасывается с тканевой поверхности поочередно каждой из рам и накапливается в специальной емкости, откуда периодически удаляется и производится его захоронение на свалке. Более глубокая переработка осадка не предусмотрена, хотя осадок токсичен, поскольку на станции проводится очистка подземных вод от примесей мышьяка и железа.
Таким образом, для кондиционирования природных вод фильтрованием на современных водоочистных комплексах, в частности, в США и Южной Корее используются разнообразные типы устройств: скорые фильтры (открытые и напорные) с трехслойной зернистой загрузкой; фильтры с плавающей загрузкой (гранулированный полистирол); мембранные фильтры. Основной особенностью фильтровальных устройств с зернистым материалом загрузки является то, что они выполняются трехслойными, разнородного состава с различной объемной массой, что позволяет располагать слои по убыванию величины частиц по ходу движения очищаемой воды, и это существенно улучшает эксплуатационные качества фильтров. На некоторых водоочистных комплексах в скорых фильтрах используется дренажная система прогрессивной конструкции из объемных сборных элементов с фильтросными пластинами. Это обеспечивает выполнение главного требования к фильтровальным устройствам, которое подразумевает: равномерное распределение очищаемой воды по всей площади загрузки и выровненную по площади интенсивность восходящего потока при ее обратной промывке. При регенерации зернистой загрузки до промывки ее обратным током воды проводят предварительное ее барботирование, что способствует активному отделению загрязнений от частиц загрузки и уменьшению расхода промывной воды. Нерешенной проблемой при водоподготовке остается обработка сбросных вод после промывки фильтровальных сооружений и утилизация осадка.
Виктор Головин, кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе ФГУП «ДальНИИГиМ», профессор Строительного института Дальневосточного государственного технического университета
Литература:
1. В.Л. Головин Кассетный фильтр// Патент RU № 2174962, МПК7 C02F 1/64 В01D 24/46//(C02F 1/64, 101:20), 103:06. -№ 2000119058/12, Заявлено 17.07.2000, Опубл. 20.10.2001; Бюл. № 29.
2. В.Л. Головин Установка для очистки жидкости//Патент SU №1809771, МПК5 В01D 24/48. -№ 4930878/26, Заявлено 24.04.91, Опубл. 15.04.93; Бюл. № 14.
3. В.Л. Головин, Н.Н. Омельчук «Вопросы кондиционирования поверхностных вод с растворенными комплексооргани- ческими соединениями» //«Экологические и экономические проблемы мелиорации и водного хозяйства на Дальнем Востоке» / Сб. научн. тр. ФГУП «ДальНИИГиМ» - Владивосток: изд-во ДВО ДОП РАН, 2001. Вып. 14, с. 177-185.
4. В.Л. Головин, А. Ю. Марченко «Кондиционирование железосодержащих подземных вод с помощью иммобилизованных микроорганизмов» // «Экологические и экономические проблемы мелиорации и водного хозяйства на Дальнем Востоке»/Сб. научн. тр. ФГУП «ДальНИИГиМ» - Владивосток: изд-во ДВО ДОП РАН, 2001. Вып. 14. - С. 162-172.
5. М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений», т.2 «Очистка и кондиционирование природных вод». изд. 2-е, перераб. и доп. Учебн. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2004. 493 с.
6. А.Г. Первов, А.П. Андрианов, Ю.В. Козлова, Н.Б. Мотовилова «Новые технологии обработки поверхностных вод с применением нанофильтрации»//»Водоснабжение и санитарная техника», 2007, № 5, с. 9 - 13.
7. Ф.А. Шевелев, Г.А. Орлов «Водоснабжение больших городов зарубежных стран», М, «Стройиздат», 1987, 351 с.
8. Tony Bagwell, Bill Ettlich & . Handbook of public water systems second edition/ HDR Engineering, Inc. -2nd ed. -New York: by John Wiley & Sons, 2001, 1136 pp.
9. Water Treatment. Principles and Practices of Water Supply Operations. Melissa Christensen (Project Manager). - Denver: American Water Works Association. -3rd ed, 2003, 552 pp.
Журнал «Вода Magazine», №3 (7), 2008 г.
