Представленные в статье технологии очистки обеспечивают хорошие органолептические показатели воды, насыщение ее кислородом, очистку от соединений железа, марганца, органических веществ и микробиологического загрязнения. Успешная эксплуатация установок, низкие эксплуатационные затраты позволяют эффективно использовать их для локальных систем очистки и водоснабжения.

Качество воды, поступающей из источников водоснабжения, в последние годы ухудшается из-за антропогенного воздействия на природу. Санитарные нормы СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» устанавливают широкий спектр токсичных органических соединений и степень паразитологического и вирусного загрязнения и отражают в своей основе триаду гигиенических требований к качеству питьевой воды: питьевая вода должна быть: 1) безопасна в эпидемиологическом отношении, 2) безвредна по химическому составу и 3) обладать благоприятными органолептическими свойствами.
При всем многообразии веществ, находящихся в воде (Санитарно-эпидемиологической службой России установлено более 2000 нормативов - предельно допустимых концентраций вредных веществ, которые применяют в практике государственного надзора), можно выделить наиболее характерные группы загрязнителей для источников водоснабжения:
  высокотоксичные элементы (кадмий, свинец, ртуть, никель, алюминий, бериллий и др.), наличие которых приводит к снижению иммунитета;
  малотоксичные элементы (железо, марганец, медь, цинк), наличие которых приводит к ухудшению органолептических свойств воды;
  микробы, бактерии, паразиты, наличие которых приводит к инфекционным заболеваниям;
  органические вещества и нефтепродукты, наличие которых приводит к отравлениям и онкологическим заболеваниям.
В настоящее время в ряде регионов страны состояние питьевого водоснабжения может оказывать неблагоприятное влияние на состояние здоровья населения. Основными причинами неудовлетворительного водоснабжения являются следующие:
  отсутствие зон санитарной охраны источников водоснабжения;
  дефицит мощностей сооружений водоочистки и обеззараживания воды;
  неудовлетворительная работа очистных сооружений;
  неудовлетворительное состояние распределительной сети и нарушение сроков замены износившихся труб.
Обеспечение населения питьевой водой соответствующего качества является важной социально-экономической задачей. Особенно актуальным представляется снабжение качественной водой социально значимых объектов, к которым относятся детские сады, школы, больницы, дома отдыха, а также небольшие населенные пункты и производственные объекты. Характерным для таких объектов является необходимость установки устройств локальной водоочистки производительностью 1-20 м3/час.

Выбор метода очистки и оборудования для его реализации определяется составом загрязнений, содержащихся в исходной воде. Для большинства регионов характерным для источников водоснабжения является содержание в них растворенных железа, марганца, антропогенных органических загрязнений, сернистых соединений и солей жесткости.

Существующие на рынке устройства для очистки воды предполагают для очистки каждого из загрязнителей установку отдельной ступени (обезжелезивание, сорбционное извлечение, обеззараживание и т. д.) при обеспечении жестких ограничений, предъявляемых к исходной воде, поступающей на каждую ступень очистки. Актуальной для многих регионов является проблема обезжелезивания природных и поверхностных вод. Поставками оборудования, практически полностью импортного, для этих целей занимаются многие предприятия. Очистка от железа и марганца производится с использованием засыпки типа «BIRM» и «Manganese Greensand». Очистка производится в слое засыпки, регенерация которой обеспечивается промывкой раствором марганцовки. Недостатками такого оборудования являются использование реагентов, большие объемы сбросной промывочной воды и очистка воды только от солей железа и марганца.
Предлагаемые устройства и системы очистки основаны на предварительном озонировании исходной воды с последующей очисткой на фильтрах. Выбор озонно-сорбционного метода очистки воды был обусловлен его универсальностью. Озон является наиболее сильным окислителем, его окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) - 2,07 В (для перманганата калия - 1,51 В, для хлора - 1,36 В) и генерируется он из воздуха. Кроме железа, в форме Fe2+ и марганца в форме Mn2+ происходит окисление сероводорода, органики и обеззараживание воды, а также достигается улучшение вкусовых показателей воды за счет насыщения ее кислородом.
Озон вырабатывается в озонаторах «QUINTA», работа которых основывается на барьерном разряде. Диапазон производительности озонаторов от 2 до 50 гО3/час. Определяющим при выборе озонаторов этого типа является возможность генерации озона заданной производительности без предварительной осушки воздуха.
 

В зависимости от качества исходной воды и условий эксплуатации оборудования в качестве фильтра для очистки озонированной воды может использоваться комбинированная засыпка, состоящая из гравия и активированного угля и размещенная в контактном аппарате. Для воды, содержащей кроме указанных выше загрязнителей катионы цветных и тяжелых металлов, фильтрационную очистку озонированной воды рекомендуется производить на выносных фильтрационных модульных установках (УФМ), выполненных в виде отдельных модулей с возможностью наращивания количества модулей до заданной производительности. Производительность фильтрационного модуля - 1,0 м3/час и 15,0 м3/час. Фильтрационные установки регенерируемые и используют в качестве фильтрующего материала принципиально новые полимерные фильтроэлементы - ПГС-полимеры (ПГС - пространственно-глобулярная структура).
 

Работа комплекса осуществляется в автоматическом режиме. При включении контроллера и озонатора (включение производится поворотом соответствующих выключателей) открывается электромагнитный клапан, и исходная вода подается через эжектор в контактный резервуар. Одновременно в озонаторе вырабатывается озонно-воздушная смесь, которая поступает в эжектор за счет разрежения и смешивается с исходной водой. Растворившийся озон реагирует с примесями, содержащимися в воде (происходит окисление соединений марганца, железа в форме Fe2+ и перевод его в форму Fe3+, а также окисление сероводорода и органических соединений. Одновременно происходит обеззараживание воды). Управление работой электромагнитного клапана, озонатора, насосной станции обеспечивается автоматически по сигналу от блока датчиков уровня. Электромагнитный клапан открывается при достижении водой уровня У2 и закрывается при достижении уровня У1. Одновременно с открытием электромагнитного клапана включается озонатор. Отключение озонатора происходит при закрытии электромагнитного клапана. Насосная станция управляется с помощью реле давления (при наличии напряжения в цепи питания), которое включается, когда вода в контактной емкости поднимется до уровня У3, и выключается, когда уровень воды опускается до уровня У4. Продукты окисления оседают либо на слое активированного угля, размещенного в контактном резервуаре, либо на выносном фильтре.

По мере накопления осадка активированный уголь подлежит регенерации. Продолжительность процесса очистки устанавливается опытным путем и зависит от качества исходной воды. Продолжительность процесса регенерации должна быть не менее 20 мин. для обратной промывки и 15 мин. при прямой промывке.

Представленные установки обеспечивают хорошие органолептические показатели воды, насыщение ее кислородом, очистку от соединений железа, марганца, органических веществ и микробиологического загрязнения. Успешная эксплуатация установок, низкие эксплуатационные затраты позволяют эффективно использовать их для локальных систем очистки и водоснабжения малых жилых, производственных и социальных объектов.

Е. Н. Пирогов, ООО «НПФ «ВИЭТО»;
Д. Д. Медведев, ООО «КВИНТА»;
А. М. Модин,
зам. нач. отдела объектов жилищного назначения,
 строительных решений и инженерного обеспечения
Главгосэкспертизы России