Очистка речной воды

1. Чем загрязнены реки и другие источники пресной воды

Состав природных пресных источников может быть очень разнообразным. Зависит от почвы, поступления подпиточных грунтовых вод, жизнедеятельности водных организмов, времени года, выпадающих осадков и др. К тому же на состояние рек сильно влияют техногенные факторы, а именно загрязнение поступающие от промышленных предприятий. В реке могут находится такие примеси как взвешенные частицы, органические и неорганические соединения, продукты нефтепереработки, соли жесткости, растворенные газы и механические загрязнения. Концентрация примесей зависит от многих факторов. Поэтому перед выбором технологии и оборудования требуется провести анализ воды.

2. Методы фильтрации воды

Есть несколько методов обработки:

- Механическая очистка. Устраняет крупные коллоидные соединения и прочий мусор.
- Химический. Применяется для изменения характеристик воды и корректировки химического состава.
- Биологический. Нормализуется баланс биологических веществ.
- Уф-излучение. Обеззараживание рек.
- Ультрафильтрация. Комплексная обработка воды.

Механическая очистка. Используются фильтры грубой очистки. Бывают разных модификация и типа. Суть способа в устранении крупных нерастворенных элементов. При обработке большого объема воды в воду помещается прибор, в котором содержится пористый загрузочный материал. Проходя сквозь него устраняются такие загрязнения как водоросли, ил и другие. Степень фильтрации зависит от диаметра ячеек. По мере загрязнения загрузочный материал очищают путем промывки.


Рис.1 Механическая очистка
 

Химический метод. Применяются реагенты для корректировки кислотности среды. Таким образом происходит подготовка для устранения растворенных примесей и растворение водорослей. Подача ведется строго в соответствии с расчетами. Устраняет растворенные загрязнения, газы, продукты нефтепереработки, радиоактивные соединения. Преимущества технологии в быстрой реакции. Недостатки в высоких расходах реагентов при повышенной загрязненности.

При наличии взвесей вода становится мутной и обычными фильтрами не произвести очистку. Для устранения взвешенных частиц применяется метод коагуляции. В воду добавляются коагулянты, которые укрупняют мелкие частицы и вызывают выпадение осадка. Бывают органическими и неорганическими. Тип органических представлен специальными полимерами, а неорганические – синтетические элементы. Самые распространенные из них – это сульфаты железа и алюминия.

Рис. 2 Метод коагуляции
 

Биологический метод. Фильтрация происходит путем добавления в воду анаэробных и аэробных микроорганизмов. В процессе их размножения и жизнедеятельности начинается процесс разложения органических веществ. Требуется создать определенные условия для деятельности бактерий. Процесс достаточно длительный, но позволяет очистить реки от органических соединений, не вызывая нарушения экосистемы водной среды. Преимущество технологии в эффективности очистки, тем более процесс очень похож на естественный. Недостатки в длительности и создании благоприятных условий для размножения бактерий. 


Рис. 3 Биологическая очистка

Ультрафильтрация. Универсальный метод обработки, способный очистить от любых видов загрязнений. В работе используют трубчатые или половолоконные мембраны, которые способны справляться с мутностью воды до 40 г/л. Процесс протекает в несколько этапов. Сначала вода проходит механическую обработку. Далее уже поступает на саму мембрану. Пористая поверхность не пропускает никакие примеси. Для ускорения процесса, устранения мутности и снижения нагрузки на элемент могут добавляться коагулянты или реагенты. Очищение мембраны проводится путем подачи воды в обратном направлении. Чтобы проверить мембрану на целостность применяется сухой воздух. Степень очистки составляет 99%, благодаря диаметру ячеек 0,02 микрон. Преимущества в полной очистке от любых типов примесей. Недостатки требуется предварительная подготовка воды, очистка от механических загрязнений. При высокой концентрации примесей промывка и замена мембраны проводится чаще.


Рис.4 Ультрафильтрация

Ультрафильтрационное излучение. Является финишным этапом при очистке рек. Устраняет бактерии и вирусы, так же избавляет от микроводорослей. Метод основан на облучении воды волной определенной длины. При этом происходит разрушение оболочки патогенных бактерий и обеззараживание рек. Преимущества в безопасности обработки. Устранение бактерий на 99%. Недостатки: есть риск повторного заражения. Нет пролонгирующего эффекта.

3. Схемы очистки рек

Возможны разные комплектации оборудования и технологий для эффективной обработки воды.

Вариант 1. Применимость: Большая концентрация взвешенных частиц. Наличие растворенных элементов.

- Механический фильтр.
- Коагуляция.
- Системы ультрафильтрации.

Вариант 2. Применимость: Наличие взвешенных частиц, высокий pH среды, цветность.

- Механический фильтр грубой очистки.
- Механические фильтры с засыпным загрузочным материалом.
- Системы ультрафильтрации.
- Сорбционная очистка.

Вариант 3. Применимость: Наличие взвешенных частиц, окисляемость, цветность, жесткость.

- Механический фильтр грубой очистки.
- Системы ультрафильтрации.
- Сорбционная очистка.

4. Рекомендации

Очищение рек является важным процессом экологической сферы. Выбор технологии зависит от степени загрязненности, наличия определенных типов загрязнений и экономических расчетов. Устранить все загрязнения за один этап не получится, так как разные примеси требуют своего подхода. Также важно помнить, что в процессе эксплуатации необходимо производить очистку фильтров или загрузочной среды. Так как для очистки рек используется оборудование с высокой производительностью, то системы автоматизируются.

Самыми оптимальными методами очистки являются ультрафильтрация и коагуляция, тем боле для эффективности процессы можно объединять. Таким образом устраняются не только взвешенные частицы, но и любые другие примеси. При этом улучшаются органолептические показатели воды.