bbk 000000

УДК 661.183.2

Мухин В. М.

Активный уголь на основе антрацита с высокой объемной микропористостью для очистки воды

Аннотация

Обоснован новый подход к оценке микропористой структуры и адсорбционных свойств активных углей на единицу объема. Разработана малостадийная технология ДАС для получения активных углей на основе антрацита. Исследованы качественные характеристики активных углей из антрацитов различных регионов России и показана близость их адсорбционных свойств и прочностных характеристик. Проведены исследования адсорбционных свойств активных углей ДАС (дробленый антрацитовый сорбент) в процессе очистки питьевой воды в статических и динамических условиях. Показана эффективность активных углей из антрацита при очистке сточных вод золотоизвлекательных фабрик от ионов тяжелых металлов. Высокая адсорбционная способность активного угля ДАС как по органическим, так и по неорганическим загрязнителям при промышленной водоподготовке и очистке производственных сточных вод позволяет прогнозировать его высокую эффективность в системах водоснабжения и водоотведения. Результаты исследований показали, что замена песчаной или гидроантрацитовой загрузки активным антрацитом (без строительства отдельного блока с активным углем) на действующих системах водоснабжения городов позволит сэкономить 150 млрд руб., так как насыпная плотность активного антрацита сравнима с насыпной плотностью кварцевого песка. Антрацит не вымываeтся при обратной промывке фильтрационного блока, при этом происходит как фильтрация механических загрязнений, так и сорбция молекулярных токсикантов. В результате получается высококачественная питьевая вода без существенных капитальных затрат.

Ключевые слова

антрацит , очистка воды , активация , активный уголь , пористая структура , адсорбционные свойства

DOI 10.35776/VST.2022.01.05
УДК 628.336.3:544.723.21

Горелая О. Н., Романовский В. И.

Влияние дозы восстановителя на свойства магнитных сорбентов из осадков станций обезжелезивания

Аннотация

Представлены результаты синтеза сорбентов, полученных из осадков станций обезжелезивания, для очистки нефтесодержащих сточных вод при использовании различных доз восстановителя. В качестве восстановителя использовались глицин, мочевина, лимонная кислота и гексаметилентетраамин с мольным соотношением «окислитель – восстановитель», равным 1 (f = 1) и 3 (f = 3). Проведены исследования и сравнение свойств магнитных синтезированных сорбентов, полученных при разных температурах инициации экзотермической реакции синтеза с мольным соотношением «окислитель – восстановитель», равным 1 (f = 1) и 3 (f = 3): полная статическая обменная емкость, удельная поверхность и нефтеемкость.

Ключевые слова

сточные воды , очистка воды , магнитный сорбент , отходы , доза восстановителя

bbk 000000

УДК 628.54

Сазонов Д. В.

Влияние типа насоса на параметры пневмогидравлической системы аэрации во флотационных аппаратах

Аннотация

Одним из эффективных способов очистки воды являет­ся флотация. Основа флотационной очистки – мелкие пузырьки газа, которые создаются разными способами, в частности пневмогидравлическим. Рассмотрен случай, когда воздух подается перед насосом и далее водовоздушная смесь проходит через аэратор, а воздух дробится на мелкие пузырьки. Возможность работы в присутствии воздуха определяет выбор самовсасывающих насосов (центробежных и вихревых). Проведены эксперименты по определению двух важнейших параметров аэрации: скорости барботирования и среднего размера генерируемых пузырьков воздуха, определяющих эффективность флотационной очистки воды. На основе полученных данных показано, что в большинстве случаев преимущество имеют центробежные насосы: значительная часть воздуха, поступившая в них, диспергируется на выходе из аэратора до пузырьков диаметром 30–100 мкм, а в случае использования вихревого насоса в основном выделяются пузырьки воздуха размером свыше 200 мкм, что малоэффективно для флотационной очистки воды. Указано, что для некоторых сточных вод рациональным может быть применение вихревых самовсасывающих насосов.

Ключевые слова

очистка воды , центробежный насос , система аэрации , пневмогидравлическая флотация , интенсивность аэрации , размер пузырьков воздуха

bbk 000000

УДК 628.161.3.001.891.53

Стрелков А. К., Егорова Ю. А., Быкова П. Г.

Выбор наиболее эффективных реагентов при очистке воды

Аннотация

Основным источником водоснабжения г. Самары является Саратовское водохранилище. Городские водопроводные очистные сооружения построены по типовым проектам и рассчитаны на осветление и обеззараживание умеренно загрязненной воды. В последние годы в воде водоисточника наблюдается резкое снижение концентрации взвешенных веществ и увеличение содержания органических загрязнений (в основном природного происхождения). В период паводка присутствуют техногенные загрязнения (поверхностно-активные вещества), увеличивается концентрация марганца, обнаруживается фенол. При низкой температуре воды, высоких показателях цветности и перманганатной окисляемости требуется применение больших доз хлора и коагулянта. Коагуляция при низких температурах проходит медленно, вследствие чего концентрация остаточного алюминия в питьевой воде и перманганатная окисляемость превышают значения ПДК. Повышенные дозы хлора приводят к увеличению содержания хлорорганических соединений в воде. Поэтому необходимо подобрать реагент, применение которого в паводковый период обеспечит требуемое качество очищенной воды. Представлены результаты лабораторных исследований по выбору типа реагента и его оптимальной дозы при очистке воды Саратовского водохранилища в паводковый период. Изучены 18 коагулянтов оте­чественных и зарубежных производителей. Определена оптимальная доза коагулянта и флокулянта. Из представленных образцов коагулянта было выделено два, которые смогут обеспечить максимальную степень осветления питьевой воды при минимальном значении концентрации остаточного алюминия и перманганатной окисляемости. Окончательный выбор можно сделать по результатам технико-экономических расчетов с учетом цены реагента, стоимости его доставки, а также требуемого качества очистки воды.

Ключевые слова

мутность , отстойник , цветность , коагулянт , флокулянт , фильтрование , очистка воды , остаточный алюминий , перманганатная окисляемость

DOI 10.35776/MNP.2019.12.08
УДК 628.16:62-278

Кофман В. Я.

Гравитационная мембранная фильтрация в схемах очистки воды и сточных вод (обзор)

Аннотация

Технология гравитационной мембранной фильтрации предусматривает использование плоских полимерных ­ультра- и микрофильтрационных мембран (с размером пор от нескольких нанометров до нескольких сотен наномет­ров), расположенных на 40–100 см ниже уровня воды, т. е. работающих под гидростатическим напором 40–100 мбар в качест­ве движущей силы мембранной фильтрации в тупиковом режиме. Бактериальное сообщество исходной воды вызывает образование слоя биопленки на поверхности мембраны. В то же время присутствие эукариотных организмов в слое биопленки, характеризующихся хищничес­ким поведением, обусловливает возникновение своего рода эффекта «биологической чистки», приводящей к уменьшению сопротивления фильтрации биопленки за счет образования пустот и развития ее гетерогенности. В результате динамического развития подобной системы происходит ее стабилизация и соответствующее достижение относительного постоянства потока пермеата на уровне 2–10 л/(м2·ч). Стабильный водный поток в режиме гравитационной мемб­ранной фильтрации сохраняется в течение многих месяцев без проведения чистки мембраны. Система обеспечивает удаление из воды органических веществ и патогенных мик­роорганизмов. Проведены разного масштаба испытания системы гравитационной мембранной фильтрации для децентрализованной обработки речной воды, для обработки дождевой воды и серых сточных вод в локальных очистных системах с получением воды, пригодной для непитьевого потребления, при очистке сточных вод для безопасного их сброса и при предварительной обработке морской воды перед опреснением. В настоящее время известны примеры практического применения данной системы фильтрации.

Ключевые слова

ультрафильтрация , очистка воды , органические вещества , патогенные микроорганизмы , гравитационная мембранная фильтрация , тупиковый режим

DOI 10.35776/MNP.2019.09.03
УДК 543.3:544.576

Викулина В. Б., Кирошка Стефания

Изменение ζ-потенциала среды в ультразвуковом поле

Аннотация

На границе адсорбционного слоя мицеллы возникает электрокинетический потенциал, который получил название ζ-потенциала. Численное значение ζ-потенциала существенно влияет на процессы, происходящие при очистке воды, а именно при коагуляции и осаждении. Рассмотрено влияние ультразвуковой кавитации на изменение ζ-потенциала водной среды. Представлено ультразвуковое оборудование и приборы для определения ζ-потенциала. Приведены ­экспериментальные данные по влиянию ультразвукового поля на электрофоретическую подвижность частиц в воде. Получена зависимость ζ-потенциала от продолжительности ультразвуковой обработки. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают использование ультразвукового метода обработки воды для интенсификации процессов водоочистки.

Ключевые слова

очистка воды , водная среда , ζ-потенциал , ультразвуковое поле

bbk 000000

УДК 628.196

Голованчиков А. Б., Ефремов М. Ю., Дулькина Н. А.

Интенсификация очистки воды от ионов жесткости и железа

Аннотация

Приводится численное решение задачи по определению концентрации компонентов в движущейся воде и неподвижной твердой фазе – гранулах ионита. Для трех извлекаемых катионов Ca⁺², Mg⁺² и Fe⁺² рассчитаны приведенные концентрации в ионите и равновесные концентрации в очищаемой воде для каждого компонента. Проведенные расчеты свидетельствуют об увеличении поверхностного коэффициента внешней массоотдачи и объемного коэффициента массопередачи более чем в 2 раза при изменении напряженности электрического поля от 0 до 100 В/м. При этом возрастают значения рабочего времени цикла за счет увеличения степени использования обменной емкости катионита.

Ключевые слова

железо , очистка воды , ионный обмен , ионы жесткости , катод , анод , ионит , обменная емкость , электрическое поле , массоперенос

bbk 000000

УДК 628.345.1.001.2

Гетманцев С. В., Гандурина Л. В., Сычев А. В.

Исследование коагулирующих свойств «АКВА-АУРАТТМ18» и сульфата алюминия при самостоятельном и совместном применении

Аннотация

Представлены данные экспериментальных исследований по коагуляции загрязнений разного типа (взвешенных веществ, красителей и гуминовых веществ) коагулянтом «АКВА-АУРАТ™18» и сульфатом алюминия при совместном применении в зависимости от их соотношения и порядка ввода в сравнении с композиционным коагулянтом «АКВА-АУРАТ™105». Показано, что совместное применение сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» при последовательном вводе или в виде композиции интенсифицирует процесс очистки воды от взвешенных и растворенных кислотных веществ (гуматов и кислотных красителей) по сравнению с самостоятельным применением коагулянтов при меньшей или равной дозе. Композиционный коагулянт «АКВА-АУРАТ™105» эффективен для извлечения из сточной воды взвешенных веществ в большей степени, чем растворенных органических загрязнений кислотного типа.

Ключевые слова

взвешенные вещества , коагуляция , коагулянт , очистка воды , гуминовые вещества , краситель

bbk 000000

УДК 628.345.1:544.77

Веляев Ю. О., Майоров Д. В., Матвеев В. А.

Исследования эффективности применения алюмосиликатного коагулянта на основе нефелина

Аннотация

Приведены результаты исследований эффективности применения алюмосиликатного коагулянта, полученного по усовершенствованной технологии с разложением нефелинового концентрата 20–30­процентной серной кислотой. Показана высокая эффективность полученного реагента при осаждении тонких взвесей буровых глин, взвесей из сливов флотомашин и оборотной воды апатитового производства, при очистке воды от меди, никеля, кобальта, фтора, фосфора и растворенных нефтепродуктов. Коагулянт может использоваться для очистки промышленных и коммунальных сточных вод.

Ключевые слова

очистка воды , алюмосиликатный коагулянт , нефелин , серная кислота

bbk 000000

УДК 628.166.094.3

Грабовский П. А., Горобченко А. И.

Методика адаптивного управления  при обеззараживании воды

Аннотация

Патогенные микроорганизмы, содержащиеся в природных источниках воды, частично удаляются из нее в процессе физико-химической обработки (коагуляция, контактное осветление, фильтрование с предварительным отстаиванием или флотацией и другие методы). Окончательная их инактивация может быть достигнута окислением хлором, двуокисью хлора, гипохлоритом натрия и хлораминами, озоном, а также УФ-облучением. Рассмотрены проблемы, возникающие при реагентном обеззараживании воды. Актуальность проблем связана со снижением водопотребления, особенно в больших городах. Из-за этого увеличивается время пребывания воды в сети, и в дальних ее точках концентрация обеззараживающих реагентов недопустимо мала. Показана сложность задачи определения доз реагентов, обусловленная постоянными колебаниями водопотребления и качества воды. Смоделирована работа сети с помощью программы EPANET 2.0. Изучено изменение концентрации дезинфектантов в воде по длине сети для «коротких» и «длинных» ее участков. Разработаны схемы дозирования для сети с двумя точками ввода обеззараживаю­щих реагентов. Показана целесообразность адаптивного управления процессом обеззараживания и разработан его алгоритм. Внедрение предложенной схемы управления поз­волит не только получить экономический эффект за счет уменьшения расхода реагентов, но и повысить надежность обеззараживания воды, улучшить качество очищенной воды, создать информационную базу для оптимизации и прог­нозных расчетов, повысить уровень обслуживания потребителей.

Ключевые слова

мобильная лаборатория , обеззараживание , оптимизация , очистка воды , адаптивное управление , алгоритм

bbk 000000

УДК 628.16.094.3

Кофман В. Я.

Новые окислительные технологии очистки воды и сточных вод (часть 1) (обзор зарубежных изданий)

Аннотация

При росте населения и увеличении водопотребления на производственные нужды остро встает вопрос о покрытии дефицита воды питьевого качества. Решение этого вопроса возможно с использованием инновационных технологических схем при очистке сточных вод. Это новые окислительные технологии: гомогенные и гетерогенные фотокаталитические процессы, озонирование, варианты процесса Фентона, ультразвуковая обработка, мокрое окисление, электрохимические процессы, окисление в суперкритической воде, плазменные процессы, ферратная и персульфатная технологии, ионизирующее излучение и микроволновая обработка. Основную роль в этих процессах играют гидроксильные радикалы. Фотокаталитические процессы протекают в присутствии катализаторов, наиболее эффективным из которых является диоксид титана (TiO2). Они проводятся в фотокаталитических реакторах с суспендированным катализатором и с катализатором на инертном носителе. При обеззараживании воды достижение синергетического эффекта происходит при совмещении новых окислительных технологий и хлорирования. Процесс Фентона основан на использовании реагента – смеси соли Fe2+ (катализатора) и пероксида водорода. Основным параметром этого процесса является оптимальное значение рН от 2,8 до 4. Рассмотрен процесс озонирования, протекающий при участии гидроксильных радикалов, образующихся в результате химических трансформаций озона при восстановительном потенциале гидроксильных радикалов, равном 2,8. Оптимальное образование гидроксильных радикалов получают в озонаторах с установкой дозатора пероксида водорода (процесс «Пероксон»). Рассмотрены процессы озонирования при ультрафиолетовом облучении, при ультрафиолетовом облучении в присутствии пероксида водорода, совместное использование озонирования и ультразвука (процесс «Сонозон»). В процессе обработки сточных вод с использованием новых окислительных технологий наблюдается положительный эффект, позволяющий обеспечить требуемую степень очистки. Статья пуб­ликуется с продолжением.

Ключевые слова

хлорирование , озонирование , очистка воды , катализатор , окислительная технология , гидроксильные радикалы

bbk 000000

УДК 628.33

Алексеев Е. В.

О применении показателя «удельная флотосорбция» в технологических расчетах флотаторов

Аннотация

Предложен подход к описанию процесса извлечения загрязняющих веществ с помощью флотации, опирающийся на адсорбционный механизм взаимодействия участвующих в нем фаз. На основе этих представлений показана возможность определения технологических показателей флотации. Приведен анализ характерных видов динамики процесса очистки воды на моделях контактных флотационных камер. Даны рекомендации по определению показателей флотационного процесса: вместимость флотационной камеры и расход подаваемого газа (воздуха).

Ключевые слова

флотация , адсорбция , очистка воды , изотерма Лэнгмюра , удельная флотосорбция

bbk 000000

УДК 628.16.081:661(24+48+63)

Гандурина Л. В., Потапова Л. В.

Осаждающая способность коагулянта «АКВА-АУРАТ™30» в присутствии гидроксида кальция при очистке воды

Аннотация

Приводятся результаты экспериментальных исследований по одновременному удалению из воды сульфатов, фосфатов и фторидов полиоксихлоридом алюминия «АКВА-АУРАТ™30» в присутствии гидроксида кальция. Показано, что нормативное содержание сульфатов и фосфатов достигается при соотношении доз реагентов, равном 4,5 (по активной части СаО/Аl₂О₃), и рН 11. Концентрация фторидов в этих условиях снижается с 11 до 2 мг/л. Нормативное содержание фторидов в очищаемой воде достигается при рН 7.

Ключевые слова

коагулянт , очистка воды , фосфаты , полиоксихлорид алюминия , гидроксид кальция , сульфаты , фториды

DOI 10.35776/MNP.2020.01.02
УДК 628.1:006.3:66-926

Самбурский Г. А., Устинова О. В., Леонтьева С. В.

Особенности стандартизации химических реагентов для подготовки питьевой воды (на примере коагулянта полиоксихлорида алюминия)

Аннотация

Распространенным технологическим приемом удаления из воды грубодисперсных примесей, находящихся во взвешенном состоянии, а также коллоидных органических загрязнений, присутствующих в растворенном виде, является процесс коагуляции. Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов. Цель работы заключалась в создании нового государственного стандарта, предназначенного для обеспечения единообразной оценки качества коагулянтов. Рассмотрена область применения коагулянтов в процессе водоподготовки и проведен их сравнительный анализ. Показана необходимость унификации в области процессов контроля качества коагулянтов. Сформулированы общие требования к контролю качества полиоксихлорида алюминия. Представлен разработанный и утвержденный новый национальный стандарт ГОСТ Р 58580-2019 «Полиокси­хлорид алюминия. Технические условия», который учитывает требования санитарного законодательства, техничес­кого регулирования, безопасности процессов производства и транспортировки полиоксихлорида алюминия.

Ключевые слова

водоподготовка , очистка воды , полиоксихлорид алюминия , коагулянты , стандартизация реагентов

bbk 000000

УДК 628.161.2:614.777:546.47/.49

Ларионов С. Ю., Пантелеев А. А., Рябчиков Б. Е., Шилов М. М., Касаточкин А. С.

Очистка воды подземных источников от природных радионуклидов

Аннотация

В подземных водоисточниках ряда регионов России присутствуют радионуклиды природного происхождения в концентрациях, превышающих предельно допустимые нормы для питьевой воды. Естественная радиоактивность воды обусловлена присутствием продуктов распада изотопов урана 238U и тория 232Th, в том числе радия и радона. Для очистки воды, содержащей радий, используют известковое умягчение, сорбцию на специальных адсорбентах (например, цео­литах), ионообменное умягчение, а также активную окись алюминия или активный глинозем, марганецсодержащую загрузку. По данным методам очистки имеется ряд публикаций, где указывается возможность использования обратного осмоса или нанофильтрации, однако информация по их применению отсутствует. Мембранные технологии в сочетании с традиционными методами позволяют создать схему очистки подземных вод от радионуклидов. В проведенных испытаниях по получению воды требуемого качества для подпитки открытой теплосети накопления радионуклидов не наблюдалось. За время работы (1,5 месяца) установки ультрафильтрации в промежутке между обратными промывками радиационный фон непосредственно у мембраны незначительно возрастал, но после промывки возвращался к исходному значению. Число промывок составило более 100, что дает статистически достоверные данные. Установка обратного осмоса работала на пермеате ультрафильтрации. Суммарное содержание радионуклидов в исходном растворе – на уровне 1,4 Бк/л, в фильтрате обратного осмоса – 0,005 Бк/л, что существенно ниже допустимого значения. В концентрате обратного осмоса эта величина не превышает 1 Бк/л, что позволяет, в соответствии с нормативами, сбрасывать его в открытую гидросеть. Накопление активности на мембранах обратного осмоса не наблюдалось.

Ключевые слова

аэрация , обратный осмос , ультрафильтрация , нанофильтрация , мембранная технология , очистка воды , радионуклиды , радиоактивные отходы

bbk 000000

УДК 628.35:62-278

Первов А. Г., Матвеев Н. А., Карасев П. Л., Мотовилова Н. Б.

Очистка поверхностного стока от нефтепродуктов и СПАВ с использованием систем обратного осмоса

Аннотация

Представлены результаты исследований по созданию новых технологий очистки ливневых стоков от нефтепродуктов и синтетических поверхностно-активных веществ. В основе технологий лежит процесс обратного осмоса с использованием мембранных аппаратов нового типа с «открытым каналом». При устранении причин осадкообразования исходная вода может концентрироваться в аппаратах в десятки раз. Расход концентрата (водного раствора, содержащего все загрязнения в сконцентрированном виде) уменьшается, составляя не более 1% объема исходной воды. При таком небольшом расходе концентрат удаляется вместе с осадком. Приведены расчеты по определению экономического эффекта при комплексном использовании ливневых вод в технических целях и их утилизации.

Ключевые слова

взвешенные вещества , нефтепродукты , обратный осмос , поверхностный сток , очистка воды , мембранный аппарат , кратность концентрирования

УДК 628.16
DOI 10.35776/VST.2023.04.02

Александров Р. А., Каграманов Г. Г., Лагунцов Н. И.

Разработка блока предварительной подготовки воды для гибридной реагентно-мембранной системы очистки

Аннотация

В настоящее время актуальной задачей является разработка и модернизация методов предварительной подготовки воды в установках мембранной очистки. Цель данной работы – разработка и исследование малогабаритного блока предварительной подготовки воды на основе реагентного метода для очистки сильнозагрязненных вод с высокой эффективностью по степени очистки, расходу реагентов и энергозатратам. Разработан блок предварительной подготовки воды на основе устройства дозирования и смешения реагентов, включающего струйные гидродинамические смесители – эжекторы. Устройство позволяет дозировать растворы реа­гентов в широком диапазоне значений коэффициентов инжекции и обеспечивает повышение степени очистки от солей жесткости и тяжелых металлов более чем на 20%, а от нефтепродуктов – на 8% по сравнению со стандартным перемешиванием лопастной мешалкой (120 об/мин) за счет реализации массообмена в интенсивном гидродинамическом поле при Re >> Reкр. Разработан и исследован гиб­ридный алюмокремниевый реагент, позволивший более чем на порядок (до 0,02–0,05 мг/л) снизить концентрацию токсичного остаточного алюминия в очищенной воде по сравнению с другими алюмосодержащими реагентами за счет образования мезопористых алюмокремниевых структур, обладающих эффектом объемной сорбции в диапазоне pH 6–8. Создан экспериментальный образец мобильной установки для очистки воды с блоком предварительной реа­гентной подготовки и мембранной доочистки на основе технологии микрофильтрации с использованием мембраны из пористого карбида титана и технологии низконапорного обратного осмоса с использованием мембраны, выполненной из тонкопленочного полиамидного композита. Показано, что использование блока предварительной подготовки приводит к повышению производительности устройства микрофильтрации до 3,7 раза при очистке воды от нефтепродуктов и солей жесткости и до 4,3 раза при очистке от тяжелых металлов (медь). Также показано, что разработанный образец мобильной установки обеспечивает заданную степень очистки сильнозагрязненных сточных вод по основным загрязнителям при минимальных среди аналогов удельных энергозатратах – 2,57 кВт·ч/м³.

Ключевые слова

мобильная установка , реагентная очистка , микрофильтрация , очистка воды , гибридная система , предварительная подготовка , мембранные методы , низконапорный обратный осмос

bbk 000000

УДК 628.16.065.2

Гетманцев С. В., Гандурина Л. В., Сычев А. В.

Сравнение эффективности алюмосодержащих коагулянтов при очистке мутных речных вод

Аннотация

Приведены результаты сравнительных исследований эффективности применения для очистки мутных речных вод неорганических алюмосодержащих коагулянтов с разным химическим составом и содержанием основного вещества: сернокислый алюминий, полиоксихлориды алюминия марки «АКВА-АУРАТ™», а также композиционные коагулянты на их основе. Показано, что для очистки мутных вод наиболее эффективны композиционные коагулянты и коагулирующе-флокулирующие композиции.

Ключевые слова

мутность , коагулянт , флокулянт , очистка воды