Революційне вирішення проблеми питного водопостачання міст

Демков А.І.

1.1 млрд. людей на Землі не мають доступу до безпечної для здоров'я питної води, а 2,4 млрд. не мають нормальних санітарних умов. 2,2 млн. людей щорічно вмирають від диспепсичних захворювань, таких як холера і дизентерія, причиною яких стає забруднена вода.

Клаус Тепфер

Вода і здоров'я

Мене, як учаснику конгресів ЕКВАТЕК та ін аналогічних заходів, дивує, що, не дивлячись на таку активність у вирішенні нагальних питаннях питного водопостачання міст, кардинального технологічного прориву в області якісного питного водопостачання не спостерігається: як і в минулі роки пропонуються різні варіанти зернистих кварцових фільтрів, десяток компаній пропонували побутові фільтри (на різних синтетичних матеріалах, активованому вугіллі та інших сорбентів) з однією і тією ж конструкцією «труба в трубі », а також активно просуваються дорогі мембранні технології. Виходячи з цього, питання про якість води в міському питне водопроводі залишається технологічно на колишньому низькому рівні. За

даними ВООЗ вода знаходиться на другому місці за соціальну значущість після соціальної бідності.

Цікавий висновок зробив керівник Програми ООН з навколишнього середовища Клаус Тепфер в 2003р: «Без чистої води не вдасться вирішити проблему бідності». Виходить, що проблема питної води вже стоїть на першому місці ... Коло замкнулося.

Виходячи з цього, не вирішивши технологічно - економічно проблему якісного централізованого питного водопостачання населення, ніякі національні закони про питну воду, нові нормативи з Сан ПиН не дадуть позитивних результатів. Під реальні технічні можливості треба приймати відомчі інструкції та державні закони, бо волюнтаристські побажання не спрацюють.

Для підготовки питної води використовують флокулянти - реагенти здатні укрупнювати домішки, тобто зменшувати дисперсність домішок для більш ефективної очистки води на піщаному фільтрі. При цьому відбувається погіршення води з - за алюмінатів. Для знезаражування використовують повсюдно хлор (первинна та вторинна обробка питної води). Однак при наявності в природній воді полютантів після хлорування неминуче освіта хлорорганічних сполук (ХОС), час життя яких обчислюються роками (СlCH2COOH), десятиліттями (СН2Сl2), і навіть століттями (CH3Cl, CCl4), які можуть бути причиною різних, у тому числі і канцерогенних захворювань у населення, що вживають цю воду. При хлоруванні в питній воді неминуче утворюються ХОС: хлороформ, чотирихлористий вуглець і трихлоретилен, 1,2 - дихлоретан, тетрахлоретилену. Основний внесок (78,4%) в сумарний канцерогенний ризик вносять такі галоформние сполуки, як хлороформ бромдіхлорметан, дібромхлорметан. При застосуванні такої води, утворюється похідне хлору - діоксин, який, повільно накопичується в організмі, як раз руйнує імунну, ендокринну, репродуктивну і інші функції. Багато вживають тільки кип'ячену воду. Але виявляється, що при кип'ятінні шкідливі властивості хлору лише посилюються, він переходить в тригалометани - канцерогенна речовина, що, наприклад, при прийомі ванни всмоктується всередину знежиреної за допомогою мила шкірою. Виходить, якщо не захворієш від інфекцій, то захворієш від канцерогенів. За

доповіді ЕКВАТЕК - 2006 (стор. 952) скорочення очікуваної тривалості життя з - за загальнотоксичної ризику хронічної дії для чоловіків становить 12,5 років, жінок - 18,8 років.

Має сенс зупинитися на тих змінах, які відбуваються з водними організмами при контакті тільки з хлором. При концентрації хлору 0,5 мг/л окуні і лящі гинуть через 7 днів, а плотва - через 1 день: молодь риб гине при 0,1 -- 0,2 мг/л. Концентрація 0,001 мг/л є токсичним для форелі при 10 хвилинної експозиції; при 0,08 мг/л 50% взятих в досвід форелей гине через 7 діб, а при 0,08 - 0,1 мг/л - 100% загибель горбуші через 1-2 доби ... Дані можна продовжити, але і на цих фактах зрозуміло, що хлор не обіцяє нічого доброго не тільки людині, але і рибам. Про це нічого не знають керівники театрів морських тварин, дельфінаріїв, тому що не стали б хлоровану воду в басейнах.

Населенню ж нічого не залишається, як вибирати між самостійної очищенням води на побутових фільтрах або купувати бутильовану воду. У бутильована вода має кілька проблем: якість пластикової тари, масштабна фальсифікація пропонованої води, підвищений вміст вуглекислоти та ін

Недоліки побутових фільтрів яскраво критикує у випуску № 15 інформаційному віснику ПП «Івасі» весна 2004р. Суслова В.А.

«Але вони (побутові фільтри) мають недолік, про який виробники намагаються промовчати: неможливість забезпечити постійне якість очищення. Кожна наступна порція води чиститься завжди гірше попередньої. І досить швидко (особливо на нашій, низької якості, воді) настає момент, коли вода, замість того щоб чиститься, починає вимивати з фільтру накопичилися в ньому забруднюючі речовини. При цьому визначити момент, коли фільтр перетворюється на забруднювач (без проведення спеціальних хімічних аналізів) практично неможливо. Більш того, фільтри нерідко стають джерелом бактеріального зараження води.

Затримані фільтром органічні забруднюючі речовини є ідеальною живильної середовищем для різного роду бактерій і вірусів: простояв без роботи кілька годин, в ньому, як у термостаті, може розмножуватися патогенна мікрофлора.

Саме з цих причин, ми вважали використання в побуті різних фільтрів в якій -- мірою самообманом.

Справжнім фахівцям, давно займаються проблемами не просто очищення води, а саме очищення питної води, відомо, що самим уніфікованим, тобто здатним очистити воду не тільки від зважених речовин, а й від досить широкого спектру неорганічних і органічних сполук, а також від бактерій і вірусів, є коагуляційний метод очищення води. Тому при виборі методу очищення в побутових умовах перевагу було віддано, безумовно, коагуляційного фізико-хімічним методом.

Вивчимо цю критику відносно побутових фільтрів і спробуємо пояснити, в чому тут справа. При формальному підході до недоліків експлуатації побутових фільтрів ця критика справедлива. Так, фільтри можуть бути джерелом бактеріального забруднення. Так, може бути, неможливо забезпечити постійне якість води. І все - таки побутові фільтри стали визнаною галуззю промисловості в усьому світі, а істина в цьому лежить в не компетенції як критиків, так і виробників побутових фільтрів, які не можуть дати їм гідну відповідь.

Більшість населення, що купують фільтри, не знають правил їх експлуатації. Хто замислюється, включаючи фільтр в роботу, з якою швидкістю йде фільтрація? Хто замислювався про безперервне часу роботи фільтра? Хто ставив перед собою питання про періодичність дезинфекції та промивки фільтра? Хто знає про перехідні процеси, що відбуваються у фільтрах? Виробники побутових фільтрів роблять некоректну рекламу, наприклад, ефективність очищення на AquaFilter (США) за пестицидів 95%. Пестициди знаходяться в молекулярно - розчинній стані з розміром фази від 0,01 мкм і менше, і фільтр з розміром пор на порядок перевищують ці розміри їх не втримає. Виробники фільтра «Бар'єр» м. Балашиха стверджують в інструкції, що якщо забився фільтр, а це великий опір воді - струсніть фільтр і продуктивність відновитися. Можливо, але як це вплине на її ефективність, про це мовчать.

Головна завдання побутових фільтрів питної води в надійної локалізації органічних і неорганічних домішок, за технічної можливості зменшити бактерицидну забруднення води.

Про швидкості фільтрації. Це головний технологічний показник роботи фільтра. Більшість побутових фільтрів проводиться у формі циліндра з подачею води від зовнішньої поверхні всередину і подальшим виходом. Ця конструкції логічно випливає з розрахунку міцності фільтра. Ця форма має істотний недолік: внутрішня поверхня менше зовнішньої на співвідношенні діаметрів їх поверхонь. За малого внутрішньому діаметрі і великою товщиною фільтра ця різниця може бути істотна.

Це треба враховувати при експлуатації фільтру. Уніфікований рада з цього приводу: не маючи можливості проконтролювати якість води після фільтра, працюйте на фільтрі якомога довше з мінімальною продуктивністю.

Проведені мною випробування довели, що затвердження Суслової В.А. та її колег: «неможливість забезпечити постійне якість очищення (фільтрацією). Кожна наступна порція води чиститься завжди гірше попередньої » не відповідає істині. Беручи рекомендації, висловлені вище, побутові фільтри цілком можуть впоратися з покладені на їхні функції.

В ніж некомпетентність Суслової В.А. Вона невірно визначила роль коагулянту в області очищення води. Коагулянт сам по собі не очищає воду, а змінює її властивості: хімічні і фізичні. Надалі очищення води йде на рівні відстоювання (седиментації). В залежності від дисперсності домішок, седиментації йде від декількох хвилин до декількох місяців і років. Не будучи фізиком, вона не дає показники по мутності, кольоровості, дисперсності очищаються домішок. Твердження, що після 3 годин обробки коагулянтом будь-яку воду можна пити -- це безвідповідальна заява. Подивіться, як розділяється очищена вода від, скажімо, брудної - простим гідрозатворів - на око чіткої фізичної кордону не існує. Виходячи з цього, стверджувати, що ця установка найбільш екологічно чиста і економічна не можна.

Таким чином, логічно ми прийшли до невтішного висновку, що проблема якісної води не можна вирішити чи економічно, чи технологічно. І це підтверджує приведена на початку статті статистика.

Ми живемо вже в 21 столітті. Наука і виробництво мають величезні можливості. Так невже ця проблема не можна вирішити? Беру на себе відповідальність, що ця проблема мною і моїми колегами вирішена: теоретично, науковими дослідженнями на напівпромисловий установці на 10 м3/ч, патентами на винаходи, статтями, опубліковані в наукових журналах. Ви, напевно, відразу ж поставите питання: «Де це працює? »Відповідь прямий:« Поки ніде ». І це не моя вина - це суспільство ставить винахідників в такі рамки, при якому їй доводиться десятиліттями доводити своє право на істину. Навіть знаменитий психотерапевт В. Кашпіровський розписався у своєму безсиллі, коли його запитали, що він не може, як психотерапевт, було дано прямий однозначну відповідь: «Зробити людей розумніші». Ми всі стали заручниками дурості в цій проблемі. Дурість і бездіяльність, в даному випадку, це одне і теж ... Слава Богу, що є люди, які готові боротися і виправити це Справа ... Отже, повернемось до технічних проблем очисних споруд водопроводу.

«Якщо будемо продовжувати зводити традиційні очисні споруди, Сталось! Адже виробництво ускладнюється, очисні споруди дорожчають - ніякої державний бюджет не витримає. Та й ці споруди у багатьох випадках безсилі ».

Член - Кореспондент АН СРСР В.Н. Кунин

Типові очисні споруди водопроводу міст

В силу обставин, що склалися в даний час прийнято дві схеми очисних споруд для води - одноступінчата і двоступінчаста. За двоступеневої схемою майбутня питна вода проходить через відстійник і далі через зернистий фільтр. Перед тим, як вода потрапить у відстійник, до неї додають хімічні реагенти (флокулянти) і хлор, після фільтрації - тільки хлор (вторинне хлорування). Таким чином, якщо з крана тече вода з запахом хлору, то всі повинні знати, що з відома СЕС, відбувається посилене хлорування питної води, щоб убити хвороботворні бактерії і віруси і одночасно підірвати здоров'я населення хлорпроізводнимі.

При одноступеневою схемі очищення все відбувається аналогічно, але в даній схемі відсутній відстійник - технологічний елемент для вилучення із очищується води великих домішок, які осідають на дно під дією гравітації. Він виключений зі схеми з економічних міркувань для зменшення капітальних витрат. Таким чином, при одноступеневою схемою технологічна навантаження на зернистий фільтр вище і звідси цикл промивки від однієї до другої (Фільтроцикл) за часом зменшується. Як бачите, самим основним елементом очисних споруд водопроводу є зернисті або піщані фільтри. Знати, як влаштовані типові водопровідні очисні споруди або фільтрувальні станції буде цікаво. Для прикладу розглянемо пристрій водопровідних очисних споруд м. Старий Крим, представлених у нижченаведених схемах та фотографіях.

Довідка по ВОС м. Старий Крим

Проектна продуктивність - 20 тис. м3/добу, реальна в даний час 7 -

9 тис. м3/доб

Будівництво розпочато - травень 1976

Будівництво закінчено - травень 1983р.

Пуско-налагоджувальні роботи - розпочаті 1.4. 1980р., Закінчені 29.12.1983г.

Загальна вартість виконаних робіт 2972, 96 тис. рублів

Спосіб очищення - реагентниє

Обслуговуючий персонал по проекту: начальник ВОС, ст. інженер зміни - 3 чол, лаборант - 3 особи, оператор хлораторної - 3 чол, машиніст насосної станції 2-го підйому - 3 чол.

Для забезпечення необхідної якості води прийнята двоступенева схема її очищення, а саме: коагуляція, освітлення і знебарвлення в освітлювачах і фільтрування на швидких фільтрах з наступним знезараженням хлором. Для поліпшення процесу коагуляції, знезараження води та запобігання розвитку мікроорганізмів на очисних спорудах передбачено первинне хлорування з дозою 5 мг/л, вторинний -

1 мг/л. перед освітлювачами і після фільтрів. Передбачається можливість подщелачіванія води вапном в періоди року з недостатньою лужністю вихідної води і углеваніе для поліпшення її смакових якостей. Для інтенсифікації роботи споруд та поліпшення процесу коагуляції передбачена установка для приготування та дозування поліакриламіду. Проектом передбачено повторне використання води після промивки фільтрів. Дніпровська вода з водосховища по самопливній - сифонні водопроводів поступає на насосну станцію 1 - го підйому Q = 320м3/ч насосами Д 320/50 -- 3 шт. З насосної станції першого підйому по двом напірним водоводами Ду400 вода надходить на ВОС в змішувачі вихрового типу, які представляють собою вертикальну збірну циліндричну ємність об'ємом - 12,5 м3, діаметром 2,5 м, висотою конічної частини - 3,7 м, циліндричної - 2,0 м і служить для змішування в них води, що поступає з реагентами.

Змішувачі вертикальної конструкції з конічної нижньою частиною, де вода звільняється від повітря і змішується з хлором, коагулянтом, вапном, активним вугіллям. Тривалість змішування в змішувачах при продуктивності

20 000 м3/сут - 1,8 хвилини. Збір води у змішувачі проводиться кільцевих лотком затоплені через отвори, розташовані по бічній поверхні і днища лотка. З збірного кільцевого лотка вода надходить спільно зі зворотного водою в кишеню змішувача через що утримують решітки. У кишеню змішувача вводиться ПАА. Змішувачі обладнані для відбору проб переливної трубою Ду250 і лінією випорожнення.

З змішувача вода надходить самопливом по водоводу Ду600 і подається в освітлювачі з зваженим осадом, яких на станції 4 шт., з них 3 шт. робітників, 1 - резервний. Освітлювачі коридорного типу ж/бетонної конструкції, прямокутні в плані. Загальні їх розміри - 10,5 х 9,0 х 5,5 (м). Площа освітлення 55,5 м2, площа зони відділення осаду 31,0 м2. Розміри однієї робочої камери 3,5 х 9,0 х 5,5 (м). Швидкість висхідного потоку в зоні освітлення при роботі 4-х освітлювачів - 0,75 мм/сек, при роботі 3 - х освітлювачів - 1,01 мм/сек. При коефіцієнті розподілу води між зоною освітлення та відділення води - 0,7  м. Розподіл води в зонах освітлення, збір води в зоні відділення осаду і випуск шламу проводиться перфорованими трубками. Відведення освітленої води в зонах освітлення здійснюється лотками. Труб в робочих камерах 16 шт. Ду250 з отворами Ду20 (всього 34 шт.). Труби для відводу освітленої води з шламоуплотнітеля Ду200 (8 шт.) з отворами Ду20 (усього 28 шт.). Труби для відведення шламу з шламонакопичувача Ду250 - 8 шт., З отворами Ду20 (всього45 шт.). Крім того, для повного спорожнення освітлювачів передбачена труба Ду80, яка виведена в скидної канал. У робочих камерах освітлювачів є шламосбросние вікна з металевими козирками.

Рівень зваженого осаду в процесі зарядки за допомогою сифонних шлангів або спеціальних пробоотборних трубок. Засувка на трубопровід, для відведення чистої води з осадкоуплотнітеля під час зарядки освітлювача, повинна бути повністю закрита. Критерієм правильно відрегульованої величини відсмоктування в ході експлуатації освітлювача є сталість, і рівність прозорості освітленої води в робочій частині освітлювача і в осадкоуплотнітеле. При стабільному рівні контактного середовища і необхідної величиною відведення ущільненого осаду. Після того, як освітлювач повністю заряджений і в осадкоуплотнітель починає надходити перші порції осаду, засувку на відсмоктування поступово прикривають, контролюючи одночасно рівень зваженого осаду і прозорість освітленої води. Потім відзначають ступінь відкриття засувки, відповідну стабільного режиму освітленої води і за допомогою пьезометра фіксують витрата при відкачці.

Для очищення води в блоці фільтрувальної станції є п'ять швидких фільтрів ж/бетонної конструкції з великою завантаженням і розмірами в плані 6,0 х 6,0 і фільтрації площею 26,7 м2. Швидкість фільтрації при нормальній роботі становить 6,7 м/год, при одному фільтрі на промивання - 8,4 м/год, при форсованому режимі - 11,2 м/год. Рівномірний розподіл води на фільтрах досягається за допомогою водозливних воронок на що подають трубопроводах, виведених вище за рівень води. Промивка здійснюється від водонапірної башти, висотою 12 м, з баком місткістю 300м3. Розрахункова інтенсивність промивки - 17 л/сек на 1 м2 площі фільтра. Витрата води на одну промивання - 163  м3. Подача води в башту прийнята насосами 8К-18 (Q = (220 - 360) м3/год, Н = (20,7 - 15) м), встановленими в залі освітлювачів і фільтрів.

Дренажна система розташована в товщині фільтруючого завантаження. Розподіл промивної води у фільтрі проводиться за центральному каналу і дірчастим трубах. Ду100, кількість труб з одного боку центрального каналу - 18 шт. Відстань між трубами в осях 310 мм, а від крайніх труб і стінки - 365 мм. Отвори в трубах просвердлені шаховому порядку під кутом 45