ОБРАБОТКОЙ ИХ В ВОДОНОСНОМ ГОРИЗОНТЕ

Мероприятия по улучшению качества подземных вод проводят­ся в случаях, когда оно по некоторым показателям не удовлетво­ряет требованиям потребителя. Наиболее простым способом улуч­шения качества является смешение воды из различных водозабо­ров или отдельных скважин на водозаборе, среди которых имеются водозаборы или скважины с более или менее чистой водой. Вода смешивается в резервуарах, находящихся непосредственно на во­дозаборе или на водопроводной станции.

При этом учитываются расходы воды из отдельных скважин и водозаборов, показатели состава и качества воды и по формуле смешения определяется ожидаемый состав смешанных вод. В не­которых случаях для доказательства эффективности смешения может потребоваться проведение предварительных лабораторных опытов.

При отсутствии источников водоснабжения с чистыми водами или малой их производительности смешение становится невозмож­ным и тогда необходимо проводить специальную обработку воды.

Наиболее часто применяемыми видами улучшения качества подземных вод являются обеззараживание и обезжелезивание; в отдельных случаях может также потребоваться снижение содер­жания марганца, кремниевой кислоты и растворенных газов, сни­жение концентрации или, наоборот, добавление фтора; умягчение; уменьшение солесодержания; удаление привкусов и запахов и др. Традиционные методы улучшения качества подземных и поверх­ностных вод связана с обработкой воды на очистных сооружениях. В последнее время развиваются новые методы очистки, при ко­торых обработка воды и улучшение ее качества осуществляются непосредственно в водоносном горизонте. Это сулит значительные экономические выгоды, так как отпадает необходимость в строи­тельстве и эксплуатации дорогостоящих очистных сооружений.

Способ очистки подземных вод от железа и марганца непо­средственно в водоносном горизонте был разработан в 1969 г. в Финляндии. По этому способу, получившему широкое развитие в Швеции, а затем и в других странах под названием метода Вире-доке, удаление железа и марганца из подземных вод производится на пути фильтрации к водозаборной скважине. Для этого вокруг эксплуатационной водозаборной скважины на расстоянии от 5 до 100 м от нее по окружности устраиваются пять — восемь аэрацион-ных скважин. Часть воды (10 — 40%), отбираемой из эксплуатаци­онной скважины, дегазируется для освобождения от метана и сероводорода, обогащается кислородом и затем с помощью воздуш­но-водяных эжекторов периодически подается в аэрационные сква­жины. Таким образом, в водоносном пласте вокруг эксплуатацион­ной скважины создается обогащенная кислородом зона, условия в которой благоприятны для интенсификации жизнедеятельности железобактерий и марганцевых бактерий, осаждения труднораст­воримых соединений железа и марганца и их адсорбции на зернах грунта. В результате в водозаборную скважину некоторое время поступает вода с пониженным содержанием железа и марганца. При последующем увеличении содержания этих веществ в отка­чиваемой воде обработку аэрационных скважин повторяют.

Для повышения степени подземной очистки воды от железа и разработаны новые способы, находящиеся в стадии эксперимен­тального опробования и внедрения на отдельных водозаборах.

Математическая модель процесса обезжелезивания в водонос­ном горизонте и технологический регламент на проектирование ус­тановок обезжелезивания (при содержании в воде железа до 3 мг/дм³) с попутным удалением марганца и сероводорода раз­работаны во ВНИИ ВОДГЕО (Г. М. Коммунар). При этом пре­дусмотрена возможность использования установок трех типов: циклических, циркуляционных и многоскважинных.

В установке циклического типа в одной и той же скважине периодически производятся зарядка и откачка. При зарядке в при-скважиныую зону подается кислород путем закачки аэрированной воды; на этой стадии процесса содержащееся в воде железо окис­ляется адсорбированным кислородом и осаждается в породе. На стадии откачки из скважины отбирается обезжелезенная вода.

В установках циркуляционного типа фильтр водозаборной скважины с помощью герметических перегородок (пакеров) раз­деляется на отдельные секции, что обеспечивает возможность од­новременной закачки аэрированной воды, например через верх­нюю секцию фильтра, и откачки очищенной воды через нижнюю секцию.

Многоскважинная установка в принципе аналогична системе «Виредокс» и может включать от одной до нескольких аэрацион-ных скважин. При необходимости дополнительной обработки во­ды реагентами к описанным установкам на стадии зарядки можно подключить дозаторы реагентов.

Опыт эксплуатации установок обезжелезивания воды в водо­носном горизонте на водозаборах ряда городов (Рига, Брест и др.) свидетельствует об их высокой эффективности.

По мнению ряда исследователей (В. Бреник, И. Радченко,, И. Хаускрехта), можно использовать метод подземной очистки с по­дачей в водоносный горизонт кислорода или кислородсодержащих веществ для удаления из воды (кроме железа и марганца) тяже­лых металлов и аммония, а также для снижения углекислотной агрессивности воды. При этом из воды могут быть удалены растворенные углеводороды и другие органические вещества, по­явившиеся в водоносном горизонте в результате загрязнения воды. Для улучшения качества подземных вод, загрязненных раство­ренными нефтепродуктами, Г. Нагель и В. Кюн в 1982 г. предло­жили способ подземной очистки с использованием озонирования. Восстановление качества подземных вод, загрязненных нефтепро­дуктами, осуществляется с помощью этого метода с 1980 г. на водозаборе в г. Карлсруэ (ФРГ). Нефтепродукты появились здесь, в четырех скважинах, дающих в сумме 17 тыс. м³/сут воды и рас­положенных в 400 м от железнодорожных путей, на которых про­исходили утечки нефти при заполнении цистерн. Поскольку очист­ка воды в поверхностных очистных сооружениях, например на ак­тивированном угле, экономически невыгодна, было принято ре­шение о создании подземной водяной завесы, отделяющей водоза­борные скважины от зоны загрязнения. Для этого между очагом загрязнения и водозаборными скважинами на расстоянии 45 — 75м пробурили пять нагнетательных инфильтрационных скважин, в каждую из которых подается 2 — 3 тыс. м³/сут воды, предваритель­но обработанной озоном в больших реакторах-бассейнах. Воду для обработки отбирают из защищаемой скважины и добавляют в нее озон в количестве 1 г на 1 г органических примесей в воде (в пересчете на углерод). Обработанная в реакторе вода содержит 0,1 — 0,2 мг/дм³ озона. В результате нагнетания, озонированной воды в водозаборные скважины концентрация нефтепродуктов в воде снизилась с 3 — 5 до 1 — 1,5 мг/дм³, увеличилось содержание кислорода с 1 — 3 до 7 — 8 мг/дм³, наблюдалось также снижение концентрации тяжелых металлов и улучшение бактериологических показателей качества воды.

При водоподготовке на специальных поверхностных очистных сооружениях для улучшения состава и качества питьевых вод при­меняются химические (реагентные, ионного обмена, адсорбцион­ные), физические (дегазация, вымораживание, дистилляция, тер­мическая обработка), электрохимические и комбинированные ме­тоды.

ГЛАВА 8.