Описание технологии

Одной из актуальных задач, связанных с улучшением здоровья населения, является возможность потребления воды, по показателям качества, соответствующей нормативам на питьевую воду. Вместе с тем, по данным ВОЗ только 1 % воды из источников питьевого и рыбохозяйственного назначения на Земле пригоден для использования без предварительной подготовки. Во всех остальных случаях очистка воды, включающая её обеззараживание, просто необходима. В зависимости от физико-химического состава воды и её микробиологических загрязнений выбирается та или иная технология водоподготовки.

Вне зависимости от сложности применяемых для очистки поверхностных вод технологий в начальной стадии очистки, как правило, используется метод отстаивания, осуществляемый путем введения в воду коагулирующих реагентов для формирования флокул, в которые входят извлекаемые из воды загрязнения. Несмотря на высокую эффективность, применение данного метода сопряжено, как с расходом дорогостоящих реагентов, так и с необходимостью осуществления постоянного контроля за их дозировками, что объясняется непрерывными изменениями показателей качества поверхностных вод по сезонам года.

В этой связи, на объектах водоподготовки всё более необходимым является включение в технологическую схему новых инновационных решений, которые не предусматривают полную реконструкцию существующих систем, а позволяют эффективно модернизировать уже имеющиеся. Одним из наиболее перспективных решений в этом направлении могло бы явиться применение методов обработки воды магнитно-реагентным способом.

В настоящее время использование магнитного поля нашло широкое применение в практике нефтедобычи для разрушения водонефтяных эмульсий, предотвращения отложения парафинов, снижения коррозионной активности среды. Как показали результаты многочисленных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, магнитное поле позволяет снизить расход реагентов, включающих ингибиторы коррозии, депарафинизаторы и деэмульгаторы.

Поскольку механизм действия реагентов, применяемых в нефтяной промышленности и в практике водоподготовки, принципиально схожи между собой, было выдвинуто предположение что, магнитное поле способно оказывать положительный эффект и при очистке питьевых вод на этапе коагуляции.

Именно с этой целью было осуществлено исследование эффективности использования технологии магнитно-реагентной обработки воды в процессе её очистки на станции водоподготовки, расположенной в деревне Лесколово Всеволожского района (Ленинградская обл.), направленное на изучение изменения динамики осветления воды, предварительно обработанной реагентами для коагулирования, в присутствие магнитного поля и без него.

Водоподготовка на данном объекте осуществляется по классической схеме двухступенчатой очистки с реагентной обработкой: вода подается насосами станции первого подъема из источника – озеро Лемболовское, затем по водоводам на смеситель водоочистных сооружений. В смеситель поэтапно вводятся реагенты (аналит для обеззараживания, коагулянт, флокулянт и сода) для осветления воды. Из смесителя вода поступает в осветлители со взвешенным осадком, где происходит формирование хлопьев, с последующим выделением их основной части из воды осаждением, после чего частично осветленная вода направляется на скорые фильтры, для конечной очистки. Обеззараживание воды осуществляется методом её хлорирования.

В качестве аппарата магнитной обработки использовалась импульсная электромагнитная установка типа ИМУ, состоящая из генератора токов низкой частоты и соединенного с ним посредством кабеля соленоида, монтируемого фланцевым соединением на участок трубопровода. Установка позволяет подвергать проходящую через соленоид жидкость воздействию сильным (400 кА/м) низкочастотным импульсным магнитным полем (менее 50 Гц).

В рамках проводимых исследований пилотная установка ИМУ-2 монтировалась перед гребенкой из шести параллельно работающих осветлителей на участке подачи воды из смесителя (рисунок 1), позволяя тем самым подвергать магнитной обработке весь поток воды, прошедшей стадию реагентной очистки. При этом эффективность магнитной обработки оценивалась путем поэтапного изменения технологических параметров водоподготовки, а именно за счет снижения количества одновременно работающих осветлителей (на ВОС их шесть штук) и уменьшения расхода реагентов.

ИМУ

На протяжении всех экспериментов осуществлялся непрерывный контроль за показателями качества воды (цветность, мутность, остаточный алюминий) на выходе с осветлителей после включения магнитной установки. В качестве сравнения использовали показатели эффективности водоподготовки ВОС в аналогичные сезонные периоды по предыдущим годам, когда магнитная обработка не применялась.

Ход испытаний:

  1. Сбор статистических данных по работе объекта до внедрения магнитной установки.
  2. Старт испытаний февраль 2019-го года. Поэтапное снижение количества работающих осветлителей с 6-и до 2-х, за счет увеличения подачи воды на оставшиеся аппараты. Однако, поскольку производительности объекта в этом случае не хватало для обеспечения поселка водой - расход подняли, увеличив кол-во осветлителей до 4-х. Вынужденное снижение производительности объекта на 10 % от стандартного режима вызвано гидродинамическими ограничениями работы осветлителей (разрушения слоя взвешенного осадка возросшим напором воды), а не пропускной способностью магнитной установки. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительные данные по качеству воды на объекте Лесколово по годам до и после внедрения магнитного аппарата ИМУ.

Даты Период Исходная вода N Qв, м3/сут Расход реагентов, л/ч Вода после осветлителей
Цветность мутность Коагулянт Щелоч
Цвет. мутн.
Февраль 17-го 280-320 1,5-1,7 6 1000 4,3-4,7 35-40 16-21 0,6-0,7
Март 17-го 317-340 2,2-3,5 6 1000 3,7-4,2 25-30 17-20 0,6-0,7
Апрель 17-го Начало месяца 330 8-14 6 1000 2,8-3,7 20-25 18-20 0,6-0,7
Конец месяца* 180-140 1,7-1,9 6 1000 1,8-2,4 20 18-20 0,6-0,7
Февраль 18-го 200 0,7-0,9 6 1000 3,6-4,2 40 13-15 0,6-0,7
Март 18-го 220-230 0,9-1 6 1000 3,3-3,7 35-40 18-20 0,6-0,7
Апрель 18-го Начало месяца 230-260 1,2-3 6 1000 3,1-3,4 20 16-15 0,6-0,7
Конец месяца 140-120 2,5-3 6 1000 1,9-2,4 40 17-18 0,6-0,7
Февраль 19-го 160-180 1,5 2 900 3,1-2,5 15 17-20 0,6-0,7
Март 19-го 230-260 1,5-2 4 1000 2,4-2,7 10 15-20 0,6-0,7
Апрель 19-го 230-240 2-2,3 4 1000 2,6-2,9 10 15-20 0,6-0,7

N - количество параллельно работающих осветлителей.

в - производительность водоканала.

* - Во второй половине апреля начинается сезонное изменение качества исходной воды, связанное с таяньем льдов.

Опытные испытания позволили установить, что предложенная установка магнитной обработки позволяет обеспечить одинаково высокую эффективность очистки воды в различные сезоны года независимо от качества воды в источнике питьевого водоснабжения озера Лемболовское.

Проведенные исследования позволили получить следующие практические результаты:

  1. Сократить время очистки воды и удаления осадка, а также количество необходимых промывок емкостей для осветления воды почти в два раза;
  2. Увеличить скорость (примерно в два раза) коагуляции взвесей и выпадения осадка в «плотный хлопок»;
  3. Сократить расход реагентов (в сравнение с ранее аналогичными периодами, когда магнитная обработка не применялась): коагулянта в среднем на 25-30 %, щелочи на 50-60%;
  4. Стабилизировать качество воды, подаваемой в водопроводную сеть д. Лесколово независимо от сезонного качества исходной воды источника.

Предлагаемая технология предварительной подготовки смеси воды и коагулянта с использованием аппарата магнитной обработки жидкости позволяет применять ее, как для модернизации станций водоподготовки, работающих по типовой схеме, так и при проектировании вновь строящихся объектов.


На предыдущую страницу