Городничев В.И., Савушкин С.С.
Всероссийский НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга», Коломна, Россия
Сариев Г.А.
ОАО «Гражданспецоборудование», Пятигорск, Россия
Проблема обеспечения сельского населения питьевой водой в Российской Федерации имеет актуальное значение. Достаточно сказать, что в настоящее время только 40 % сельского населения обеспечены питьевой водой соответствующей санитарным нормам. Решению проблемы обеспечения сельского населения питьевой водой посвящен раздел "Водоснабжение" Федеральной целевой программы "Социальное развитие села до 2010 года", выполняемой Министерством сельского хозяйства Российской Федерации.
В южных регионах РФ в сельских населенных пунктах для питьевого водоснабжения, в основном, используют воду из подземных скважин. Подземные воды характеризуются определенной минерализацией и большим содержанием железа.
Присутствие железа в подземных водах значительно осложняет решение проблемы водоснабжения, так как при наличии его в количестве, превышающем действующие нормы, вода без предварительной очистки не может быть подана потребителю. Для обезжелезивания воды наиболее часто используется метод аэрации с одновременным применением катализаторов.
Также широко используется для питьевого водоснабжения сельских населенных пунктов вода из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища).
В нашей стране в водах большинства рек установлены повышенные концентрации фенолов (до 2…7 ПДК), хлорорганических пестицидов (до сотен мл), аммонийного и нитритного азота (до 10…16 ПДК), нефтепродуктов (до сотен ПДК), ионов цинка, меди, свинца (десятки ПДК).
Поверхностные водоисточники Российской Федерации подвергаются существенному воздействию вредных антропогенных факторов, вследствие интенсивной хозяйственной деятельности.
В водоисточники попадают:
- недостаточно очищенные или совсем неочищенные сточные воды хозяйственно-фекальной и промышленной канализации, содержащие органические загрязнения, ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, поступающие с промышленных площадок и территорий городской и поселковой застроек;
- ливневые и талые воды, содержащие аналогичные виды загрязнений;
- поверхностный сток от площадок животноводческих ферм и комплексов;
- смыв с сельхозугодий продуктов минеральных удобрений и яходимикатов, используемых для защиты растений.
Очистка поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения, предусматривает обеззараживание воды от бактерий, удаление веществ, создающих привкусы и запахи (дезодорация воды), удаление токсичных и нефтяных загрязнений.
Для очистки и подготовки подземных и поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения Пятигорским заводом ОАО "Гражданспецоборудование" выпускаются водоочистные установки "Струя", "Дефферит" и "Влага".
Приготовление воды установками ведется в полном соответствии с СанПиН 2.1.4.599-96 на питьевую воду. Установки соответствуют ГОСТ 25297-82 "Установки компактные для очистки природных вод на питьевые нужды". Завод "Гражданспецоборудование" выпускает водоочистные установки более 30 лет.
Технология очистки воды в этих установках основана на принципе введения расчетных доз реагентов, определяемых в зависимости от концентрации загрязнений и их видов. При этом взвешенные, коллоидные и растворенные примеси переводятся в легкоосаждаемую и фильтрующуюся фазу.
Удаление из воды железа, марганца, железобактерий и растворенных газов происходит путем насыщения исходной воды заданным количеством кислорода с последующей фильтрацией через кварцевый фильтр. Необходимых показателей в случае карбонатно-кальциевой жесткости добиваются введением извести, в случае кальциевой жесткости – введением воды.
Контроль за качеством воды ведется по 26 микробиологическим показателям. Микробиологические показатели воды доводятся до нормальных величин путем введения в очищаемую воду в необходимых дозах хлорной извести. Возможны варианты обеззараживания воды бактерицидными лампами, использованием озона, применением хлораторов.
К достоинствам установок необходимо отнести их универсальность для любой воды. Меняя реагенты и их дозировку можно практически любую воду поверхностных и подземных источников довести до нормативных требований.
Ниже приводятся основные характеристики установок.
^ Установки "Струя"
Предназначены для очистки поверхностных и подземных вод с целью их осветления, обесцвечивания, умягчения, обезжелезивания. Используются в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Представляют собой законченный автоматизированный блок приготовления питьевой воды.
Основные узлы: блок очистки, состоящий из аэратора, напорного тонкослойного отстойника и напорного фильтра; блок коагулирования и подщелачивания; узле автоматики и сигнализации.
Работают в автоматическом режиме, процессы приготовления реагентов механизированы. Дозирование осуществляется насосами-дозаторами. Сигнализация указывает на все неисправности и выносится на переносной пульт, который может размещаться на расстоянии до 10 км от установки.
Исходное качество воды на входе в установку:
взвешенных веществ, мг/л - 500
цветность - не ограничена
содержание фтора, мг/л - до 5
содержание железа, мг/л - до 50
жесткость, мг-экв./л - до 15-20
Принципиальная схема установки показана на рис. 1.
Рис. 1: Принципиальная схема установки "Струя" для обработки природных вод
1 – насос исходной воды; 2 – грубый фильтр; 3 – тонкослойный отстойник; 4 – скорый фильтр; 5 – водонапорная башня; 6 – подача воды потребителям; 7 – блок коагулирования воды; 8 – блок флокулирования воды; 9 – блок подщелачивания воды; 10 – блок подачи хлорреагента; 11 – блок хлорирования прямым электролизом с установкой ПОТОК (при достаточной концентрации хлоридов в воде)
подача воды промывка установка
Установки "Струя" выпускаются в нескольких вариантах, производительностью от 100 до 800 м3/сутки. Их основные характеристики приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные характеристики установки "Струя"
| Тип Параметры | СТРУЯ-100 | СТРУЯ-200 | СТРУЯ-400 | СТРУЯ-800 |
| Производительность, м3/сут. | 100 | 200 | 400 | 800 |
| Число обслуживаемых потребителей: | ||||
| при расходе 50 л/чел. в сутки | 2000 | 4000 | 8000 | 16000 |
| при расходе 100 л/чел. в сутки | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| Установленная мощность, кВт | 10 | 10 | 20 | 20 |
| Эффект осветления, % | не менее 50 | не менее 50 | не менее 50 | не менее 50 |
| габаритные размеры | ||||
| (длинах высотах ширина), м | 5х3,5х5 | 5х3,5х6,5 | 5х4,5х5 | 5х4,5х7,5 |
| Масса, кг | 3000 | 6000 | 7200 | 14400 |
^ Установки "Дефферит" для очистки подземных вод
Установки "Дефферит" производительностью от 25 до 15000 кубических метров воды в сутки. Предназначены для удаления железа, железобактерий и растворенных газов (углекислоты и сероводорода).
Установка применяется для обеспечения хозяйственно-питьевого режима населенных пунктов, при использовании в качестве водоисточника подземной скважины.
Установка может использоваться для водоисточников со следующими показателями воды:
- железо, мг/л - до 15
- щелочность, мг/экв/л - более 1,0
- рН - более 6,5
- углекислота, мг/л - до 60
- сероводород, мг/л - до 2
- окисляемость пермаганатная, мг/л- до 8
Выбор установки рекомендуется осуществлять после проведения предварительных технологических изысканий. При показателях исходной воды, выходящих за указанные пределы, такие изыскания обязательны.
Принципиальная схема установки "Дефферит" приведена на рис. 2.
Рис. 2: Принципиальная схема установки "ДЕФФЕРИТ"
1 – бак аэратор; 2 – насос исходной воды; 3 – грубый фильтр;4 – ресивер;5 – фильтр скорый;6 – блок хлорирования; 7 – блок подачи хлорогента; 8 – водонапорная башня; 9 – блок подачи воды потребителям
Основные технические характеристики установки приведены в таблице 2.
Таблица 2. Основные технические характеристики установки "Дефферит"
| Параметры | Расход, м3/сут. | ||||
| 100 | 200 | 400 | 800 | 1600 | |
| Габариты площадки, м | 3х3 | 4х3 | 6х4 | 9х5 | 6х12 |
| Высота, м | 3,1 | 3,1 | 3,3 | 3,3 | 3,3 |
| Масса, т | 2,7 | 3,6 | 3,5 | 6,0 | 13,5 |
| Мощность установленная, кВт | 10 | 11 | 16 | 16 | 31,5 |
| Мощность потребляемая, кВт/ч | 2,7 | 3,2 | 7,5 | 8,0 | 17 |
^ Установки водоочистные "Влага"
Предназначены для очистки и обеззараживания природных вод в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения в городских и сельских населенных пунктах с численностью населения 5-25 тыс. человек.
Установки могут быть использованы для промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения и во временных системах.
Применяются для очистки поверхностных вод с исходной мутностью до 1500 мг/л и цветностью до 300 град., а также для очистки подземных вод, содержащих железо, фтор, соли жесткости (при проведении соответствующих испытаний). Вариант обеззараживания методом прямого электролиза может быть использован для вод природных источников с содержанием хлоридов не менее 20 мг/л.
Исходные качества воды:
При обезжелезивании: содержание железа до 40 мг/л; сероводорода – до 2 мг/л; свободной углекислоты – до 150 мг/л; окисляемость – до 30 мг/л О2-; рН – не менее 5,8; при обесфторивании: содержание фтора до 5 мг/л; сульфатов – до 350 мл; при умягчении: жесткость общая – до 15 мг-экв/л; жесткость карбонатная – до 8 мг/л.
| Влага-1,6 | Влага-3,2 | Влага-5,0 | |
| Производительность, тыс. м3/сутки, не более | 1,6 | 3,2 | 5 |
| Потребляемая мощностью кВт, не более | 25 | 30 | 45 |
| Площадь застройки, м2 | 600 | 700 | 750 |
| Масса, тонн, не более | 24 | 40 | 58 |
Принципиальная схема работы установки "Влага" приведена на рис. 3.
Рис. 3: Принципиальная технологическая схема работы установки "Влага":
1 - насосы исходной воды; 2 – сетчатый фильтр; 3 – смеситель-воздухоотделитель; 4 – блок коагулирования; 5 – блок флокулирования; 6 – блок первичного осветления; 7 – фильтровальный блок; 8 – блок обеззараживания; 9 – резервуар чистой воды; 10 – насосы очищенной воды; 11 – промывные насосы
Исходная высокомутная вода проходит через устройство и осветляется в каналах, образуемых наклонными пластинами. Осветленная вода отводится из сборного желоба специальным насосом на берег, осажденная взвесь сползает в водоем и уносится потоком воды.
Устройство содержит осветлительную часть с тонкослойными элементами и систему сбора осветленной воды, удерживающиеся в водоеме на понтонах, путем подтопления которых регулируется производительность- Устройство через гибкие шарнирные коммуникации подсоединяется к береговым сооружениям. Насосное оборудование подачи осветленной воды устанавливается непосредственно на устройстве, на берегу или рядом на плавучей насосной станции. Устройстве» обладает рыбозащитными свойствами, позволяет защитить насосное оборудование, отказаться от использования громоздких отстойных береговых сооружений, значительно сокращает объем осадки (в 2-3 раза) и соответствующих сооружений по его обработке и утилизации.
Устройство может быть использовано совместно с водоочистными установками типа "Струя" и другими типами станций.
Основные технические характеристики установки "Влага" приведены в таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики установки "Влага"
| Параметры | Модификация 1 | Модификация 2 |
| Производительность, м3/сутки в пределах | 100-200 | 400-1000 |
| Эффект осветления, % | не менее 50 | не менее 50 |
| Расчетная нагрузка, м3/м2/ч | 8 | 12 |
| Габаритные размеры, м | 4,2х2,5х3 | 5х3х3,45 |
| Масса, т | 2,15 | 4,0 |