Группы методов водоочистки по целевому назначению:
1. Улучшение органолептических свойств воды (осветление, обесцвечивание, дезодорация, озоно-сорбция);
2. Обеспечение эпидемиологической безопасности (хлорирование, озонирование, электроимпульсная обработка, ультрафиолетовое облучение, дезинфектанты);
3. Кондиционирование подземных вод (умягчение, обессоливание и опреснение, дегазация, обезжелезивание и деманганация, фторирование и обесфторивание, стабилизационная обработка, обескремнивание и.т.д.);
4. Извлечение и улучшение газового состава (удаление сероводорода, кислорода, метана, свободной углекислоты и др.);
5. Извлечение трудноокисляемой органики, вредных продуктов, образующихся попутно при обработке воды (обратный осмос, биосорбция, нанофильтрация и др.)
6. Повышение барьерной функции сооружений водоподготовки, в том числе от антропогенных загрязнений (озоно-сорбция)
Схемы водоподготовки могут быть классифицированы следующим образом:
• Применение реагентов - безреагентные и реагентные;
• Эффект осветления - для глубокого и неглубокого осветления воды;
• Число технологических процессов - одно-, двух- и многопроцессные;
• Число ступеней технологического процесса - одно-, двух- и многоступенчатые;
• Характер движения обрабатываемой воды - самотечные (безнапорные) и напорные.
Исходя из качества источника водоснабжения, при выборе технологий водоподготовки необходимо использовать расширенную классификацию качества воды водных источников.
Таблица 10. Основные технологические методы по очистке
поверхностных вод.
| Методы водоподготовки | Удаляемые примеси, форма воздействия на них и условия применения | Код метода | |
| I. Безреагентные методы обработки. | |||
| Удаление грубодисперсных примесей в центробежном поле | Грубо- и тонкодисперсные примеси с плотностью частиц >1000 кг/м | ГЦ | |
| Отстаивание в ковшах и открытых отстойниках, в том числе с тонкослойными модулями и слоем взвешенного осадка | ГДП с концентрацией взвеси более 2000-5000 мг/л | От | |
| Фильтрование через сетчатые перегородки | ГДП с размером частиц более 20-40 мкм, Ф > 1000 кл/л | СтФ | |
| Фильтрование через обсыпку фильтрующих оголовков | ГДП, плавающие вещества, щепа, листья, остатки растений водотоков и водоемов | ОбФ | |
| Фильтрование через крупнозернистую среду в префильтрах | ГДП с размером частиц менее 1,0 мм | КПФ | |
| Медленное фильтрование | ГДП, коллоидные взвеси и бактерии, М < 50 мг/л | МФ | |
| Биологическая предочистка в русле водотоков или во входных биореакторах с использованием при крепленной микрофлоры | Органические и минеральные примеси, при ПО > 5 мг02/л, Т > + 5 °С, Ф > 500 кл/л | БПБ | |
| Аэрирование воды | Газообразные и летучие органические соединения, взвесь с плотностью < 1000 кг/м, низкое содержание кислорода, наличие нефтепродуктов | А | |
| Флотация без применения коагулянтов | Органические вещества при ПО > 6-8 мг02/л и содержании нефтепродуктов >1-2 мг/л; интенсификация процессов коагулирования | ФлБ | |
| II. Реагентные методы обработки | |||
| Обработка воды коагулянтами и флокулянтами | Тонкодисперсные и коллоидные взвеси, агрегативно и кинетически устойчивые, требующие агрегации и придания им когезионных и адгезионных свойств: снижения электрокинетических сил отталкивания | К(Ф) | |
| Хлопьеобразование скоагулированных частиц в свободном или стесненном объеме | Укрупнение и образование агломератов скоагулированных коллоидов и тонкодисперсной (d<0,l мкм) взвеси минерального и органического происхождения | ХлО | |
| Обработка хлором (гипохлоритом натрия, кальция) | Органические вещества, обуславливающие цветность воды, трудноокисляемая органика (ПО <15 мгОг/л) и наличие отдельных ингредиентов (железа, марганца, сероводорода), болезнетворные бактерии и другие микроорганизмы | Хл | |
| Обработка воды озоном | Маломутные высокоцветные воды; трудноокисляемые органические вещества, обуславливающие цветность, запах и привкус; обезжелезивание, деманганация удаление сероводорода, нефтепродуктов, фенолов, болезнетворные бактерии и другие виды микроорганизмов | ОЗ | |
| Обработка воды УФ- облучением | Воды малоцветные и маломутные, болезнетворные микроорганизмы и вирусы | УФ-об | |
| Флотация с применением реагентов | Органические вещества обуславливающие цветность, ПО< 15 мг02/л; нефтепродукты и масла 2-15 мг/л | ФлР | |
| Реагентное отстаивание | Органические минеральные примеси (М < 2500 мг/л, Ц < 250 0ПКШ) | ОтР | |
| Обессоливание на ионообменных фильтрах | С <2-3 г/л; Ж0 <10-15 мг- экв/л; М < 1,5-5 мг/л; Ц < 20 0ПКШ | ПО | |
| Обессоливание и умягчение обратным осмосом | С < 35 мг-экв/л, Ц < 20 0ПКШ, М < 10 мг/л | ОО | |
| Снижение солесодержания электродиализом | С < 10 мг-экв/л; М < 1,5 мг/л; Ц < 20 0ПКШ; содержание железа до 0,3 мг/л | ЭД | |
| Фторирование | Содержание фтора <1,5 мг/л | Фт | |
| Реагентное осветление в слое взвешенного осадка с рециркуляцией | те же, что и в предыдущем пункте | ОВОР | |
| Реагентное скорое фильтрование | Коагулированная взвесь с размером частиц <100 мкм после предочистки М < 200 мг/л, Ц < 200 0ПКШ | СкФР | |
| Сорбционная доочистка в стационарном слое адсорбента | Ароматические органические вещества, нефтепродукты < 1 мг/л, азот аммонийный, фенолы, пестициды, ПАВ, диоксины, хлорорганические соединения; М <10 мг/л, Ц < 20 0ПКШ | СрГУ | |
| Сорбция с вводом мелкогранульных или порошковых сорбентов в очищаемую воду | Неприятные привкусы и запахи; азот аммонийный, нефтепродукты, ПАВ, пестициды | СрПУ | |
| Реагентное умягчение | ЖО <30 мг-экв/л; М < 50 мг/л | УмР | |
| Стабилизационная реагентная обработка | При индексе Ланжелье IL > и < 0; при показателе стабильности Пс > 1; при показателе коррозионной активности Пк > 0,35 (при t = 8-25 °С) | СтР | |
| Стабилизационная фильтрационная обработка воды | те же (уточняются технико- экономическими расчетами) | СтФ | |
| Обессоливание реагентное | С < 3-5 г/л; Ж0 < 15 мг-экв/л; М < 150 мг/л, Ц < 150 0ПКШ | ОсР | |
На основании представленных в таблицах 1,2,3,4,10 данных выбор технологии водоподготовки может быть представлен следующим образом (табл.11).
Таблица 11. Алгоритмизация выбора технологий водоподготовки (поверхностная вода).
| Класс вод | Группа примесей | Период | Рекомендуемые технологические схемы |
| А1 | II | t2 | ХЛ—>К(Ф)—>ХлО —>ОтР—>СкФР—>XЛ |
| А3 | II | t2 | ОЗ1—>К(Ф)—>ФлР—>СкФР—>О32—>СрГУ—>ХЛ |
| II, III | t1 | БПБ—>К(Ф) —>СкФР—>ОЗ—>СрПУ—> СкФР2—>ХЛ | |
| II, III | t2 | БПБ—>К(Ф) —> СкФР —> ЮЗ —>СрГУ—>ХЛ | |
| А2 | II, III | t2 | БПБ—ОЗ1—>К(Ф)—>ХлО—>РО—>СкФР—О32—>ГУ—>ХЛ |
| II, III | t1 | ОЗ—>К(Ф) —>ХлО—>ОтР—>СкФР—>ОЗ2—>СрПУ—>СкФР2—>ХЛ | |
| B1 | I, II | t2 | ХЛ—>К(Ф) —>СкФР—>СрПУ—>СкФР2—>ХЛ |
| В2 | I, II | t2 | БПБ—>К(Ф)—СкФР—ОЗ—СрГУ—>ХЛ |
| С1 | I | t2 | ОбФ(ГЦ)—>БПБ—>К(Ф)—ОВОР—> СкФР—>ХЛ |
| I, II | t2 | ОбФ(ГЦ)—>БПБ—>К(Ф)—>ХлО—ОтР—>C —>кФР —>ОЗ —>СрГУ —>ХЛ | |
| I, II, III | t1 | От—>БПБ—>К(Ф)—>СкФР1—>СрПУ—> СкФР2—>ХЛ | |
| С2 | I, II, | От—>БПБ—>К(Ф)—ОВОР—>СкФР—>ХЛ | |
| I, II | От—>БПБ—>К(Ф)—>ХлО—ОР—>СкФР—ОЗ—>СрГУ—>ХЛ | ||
| С3 | I, II | От—> ОбФ—>К(Ф) —>КПФ—>ОЗ—>СрПУ—>СкФР—>ХЛ | |
| D1 | I, | t2 | СтФ(МФ) —>БПБ—>К(Ф) —>СкФР1—>ОЗ—>СрГУ—>ХЛ |
| I, II | t1 | СтФ(МФ) —>БПБ—>К(Ф) —>СкФР—>ОЗ—>СрПУ—>СкФР2—>ХЛ | |
| D2 | I, II, III | t1 | Фл—>БПБ—>К(Ф) —>ХЛ—>ОТ—>СрПУ—>СкФР—>ХЛ |
| E | IV | t2 | Об—>К(Ф,Щ) —>ОВОР—>СкФР—>ХЛ |
| IV | t1 | От—>БПБ—>К(Ф)—ЮВОР—>СкФР1—> СрПУ—>СкФР2—>ХЛ | |
| IV | t2 | ОбФ—>К(Ф) —>ОВОР—>СкФР—>ОЗ—>CрГУ—>ХЛ | |
| IV | t2 | ОбФ—>К(Ф) —>СкФР—>ОО(ЭД) —>СрГУ—>ХЛ |
Таблица 12. Алгоритмизация выбора технологий очистки поверхностных вод с учетом антропогенных загрязнений.
| Класс вод | Подкласс вод (табл.4) | |||||||
| А1 | Т3 | Т2 | Т2 | Т3 | Т4 | Т1[К(Ф)] | Т2(СрПУ) | Т1[К(Ф), СрПУ] |
| А2 | Т2 | T1 | Tl | T1 | Т2 | Т1[К(Ф)] | Т2(СрГУ) | Т2[К(Ф)) |
| В | T1 | Т2 | Т2 | Т2 | Т2 | Tl | Т2(СрПУ) | T1(CpГУ) |
| C1 | Т2 | Т2 | Т2 | Т2 | Т2 | T1[K(0)] | Т2(СрПУ) | T1[K(Ф), СрГУ)] |
| С2 | T1 | Т2 | Т2 | Т2 | Т2 | T2 | Т3 | Т1(ПУ,СрГУ) |
| D | Т2 | Т2 | Т2 | Т3 | Т2 | T1[K(Ф)] | Т3(СРГУ) | Тз[К(Ф), СрГУ] |
| Е | Т2 | Т3 | Т3 | Т3 | Т3 | T2 | Т(СрПУ) | Т1[К(Ф),СрГУ] |
Примечания: 1. Технологические параметры методов водообработки, типы реагентов, инертных фильтрующих материалов и сорбентов, дозы коагулянтов и флокулянтов уточняются в процессе технологических изысканий для конкретного водоисточника и места водозабора.
2. Номер технологической схемы соответствует номеру, относящемуся к конкретному классу вод (см. табл. 11)
Исходя из данных таблицы 1 и расширенной классификационной разбивки по загрязнениям подземных вод,разработанных [Журбой М.Г]. классификаторы технологий позволяют скомпоновать общую технологическую схему очистки подземной воды в каждом конкретном случае, исходя из исходных качественных показателей воды. При выборе общей технологической схемы очистки подземной воды в условиях повышенных антропогенных нагрузок на водоисточник за основу принимается класс и подкласс природных загрязнений с добавлением эффективных технологий очистки от конкретных антропогенных загрязнений по группам и подгруппам.
Таблица 13. Технологические схемы очистки подземных вод от природных загрязнений по классам для питьевого водоснабжения.
| Класс подземных вод | Подкласс | Условия применения | Технологические схемы | Степень очистки |
| 1.1 | Т> 6 °С; С03 2-св.< 200 мг/л, С03 2- агр. > 0, IL< 0 | Глубокая аэрация, стабилизация, обеззараживание | IL > 0,3 μСаСО3=4-10 мг/л | |
| 1.2 | Т<3°С, С03 2 -св <200мг/л; С03 2 -агр. > 0, IL< 0 | Нагрев до 6 °С, аэрация- дегазация, реагентная стабилизация, обеззараживание | То же | |
| 2.1 | Fe < 3 мг/л, Мп < 0,1 мг/л С03 2 -св. <45 мг/л, рН > 6,8, IL< 0 | Упрощенная аэрация, фильтрование, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,3 мг/л, Mn < 0,1 мг/л | |
| 2.2 | Fe < 5 мг/л, Мп <0,5 мг/л С03 2 -св. < 45 мг/л, рН > 7,2 | Глубокая аэрация, «сухое фильтрование», стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,3 мг/л, Мп < 0,1 мг/л | |
| 2.3 | Fe < 10 мг/л, Мп < 1 мг/л С03 2 -св.< 200 мг/л; рН> 6,0 | Биосорбция, фильтрование, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,05 мг/л, Мп < 0,05 мг/л | |
| 3.1 | Fe < 15 мг/л, Мп < 1,0 мг/л С03 2 -св. < 200 мг/л; рН> 6,0 | Биосорбция, фильтрование, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,3 мг/л, Мп<0,1 мг/л | |
| 3.2 | Fe < 20 мг/л, Мп < 2 мг/л, F< 1,5 мг/л, С03 2- св.< 200 мг/л; рН>6,0 | а) Биосорбция, ввод перманганата калия, фильтрование, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,1 мг/л, Мп < 0,05 мг/л | |
| б) Глубокая аэрация, фильтрование, озонирование, сорбция на ГАУ, стабилизация обеззараживание | Fe<0,l мг/л, Мп < 0,05 мг/л | |||
| 3.3 | Fe < 20 мг/л, Мп < 1,0 мг/л С03 2- св. < 200 мг/л; рН> 6,0 | Глубокая аэрация, фильтрование, озонирование, сорбция на ГАУ, обесфторивание на фильтре с активированным оксидом алюминия, стабилизация, обеззараживание | Fe<0,l мг/л, Мп < 0,05 мг/л, F = (0,7-1,5) мг/л | |
| 4.1 | Fe < 25 мг/л, Mn < 3 мг/л, F < 1,5 мг/л, С02св. < 200 мг/л, минерализация <1000 мг/л, рН > 6,0, IL< 0 | Глубокая аэрация, коагуляция, флокуляция, фильтрование, озонирование, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,3 мг/л, Мп < 0,1 мг/л, IL+ 0,3 | |
| 4.2 | Fe < 30 мг/л, Мп < 5 мг/л, F < 7 мг/л, Минерализация <1000 мг/л С02св. < 200 мг/л; рН > 6,0 | Глубокая аэрация, коагуляция, фильтрование, озонирование, сорбция на ГАУ, фильтрование на активированном оксиде алюминия, стабилизация, обеззараживание | Fe< 0,3 мг/л, Мп < 0,1 мг/л, F =(0,7-1,5) мг/л4, II >0 | |
| 4.3 | Fe < 3 мг/л, Мп < 5 мг/л, F < 7 мг/л, минерализация < 2000 мг/л, С02св. < 200 мг/л; рН > 6,0 | Биосорбция, коагуляция, флокуляция,фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, электродиализ, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,1 мг/л, Mn< 0,05 мг/л, F< 1,5 мг/л, минерализация < 400 мг/л | |
| 4.4 | Fe < 30 мг/л, Мп < 5 мг/л, F <7 мг/л, С02св. < 200 мг/л, минерализация<1000мг/л, рН > 6,0 | Биосорбция, коагуляция, флокуляция, фильтрование, фильтрование через модифицированную КМ11О4 загрузку, фильтрование через активированный оксид алюминия, стабилизация, обеззараживание | F< 0,7-1,5 мг/л, Fe < 0,3 мг/л, Мп < 0,1 мг/л, F = (0,7-1, 5) мг/л, | |
| 5.1 | Fe < 40 мг/л, Мп < 7 мг/л, F < 7 мг/л, минерализация < 5000 мг/л, СО2св. < 200 мг/л, рН>6,0, IL<0 | Глубокая аэрация, преозонирование, фильтрование, озонирование, фильтрование, электродиализ, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,1 мг/л,Мп < 0,05 мг/л, F < 1,5 мг/л, минерализация до 500 | |
| 5.2 | Fe < 40 мг/л, Мп < 7 мг/л, F < 10 мг/л, минерализация <5000 мг/л, С02св. < 200 мг/л, рН > 6,0 | а) Глубокая аэрация, коагуляция, фильтрование, озонирование, фильтрование, электродиализ, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,1 мг/л, Мп < 0,05 мг/л, Минерализация <300 мг/л, F = (0,7-1, 5) мг/л | |
| б) Биосорбция, коагуляция, флокуляция, фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, обратный осмос, (электродиализ) стабилизация, обеззараживание | Fe < 0,1 мг/л, Мп < 0,05 мг/л, цветность < 5 град, минерализация <300 мг/л, F = (0,7-1, 5) мг/л |
Таблица 14. Основные технологические методы по очистке подземных вод от природных компонентов и антропогенных загрязнений
| Способ, метод | Код | Способ, метод | Код |
| Упрощенная аэрация | УА | Биологическая денитрификация | БДН |
| Аэрация | А | Ионный обмен | ИО |
| Дегазация | д | Сорбция /фильтрация на модифицированной цеолитовой загрузке | С / ФМЗ |
| Глубокая аэрация | ГА | Подкисление | Подкисл. |
| Обеззараживание | Обз | Электрохимический метод | ЭМ |
| Фильтрование | Ф | Ионный обмен на селективных смолах | ИОСС |
| Фильтрование | Ф1, | Реагентное осаждение | РО |
| первой ступени | |||
| Биосорбция | БС | Хлорирование | X |
| Введение КМп04 | КМп04 | Флотация с применением реагентов | ФР |
| Озонирование | Оз | Озонирование в сочетании с УФ | Оз+УФ |
| Коагуляция | К | Окислитель | Окисл. |
| Флокуляция | Фл | Ввод порошкообразного угля | ПАУ |
| Фильтрование через загрузку с Активированным оксидом алюминия /гранулированным углем | АОА / ГАУ | Барботирование воздуха | БВ |
| Электродиализ | ЭД | Насадочные колонны | НК |
| Фильтрование через модифицированную загрузку | ФМЗ | Вакуумная дегазация | ВД |
| Обратный осмос | ОО | Пенная дегазация | пд |
| Ультрафильтрация | УФ | Нагревание | t0 |
| Стабилизационная обработка воды | С |
Таблица 15. Алгоритмизация выбора технологий очистки подземных вод от природных примесей.
| Класс | Подкласс | Технологические схемы | Условное обозначение |
| 1.1 | ГА —>С —> Обз | T1 | |
| 1.2 | t°—> А - Д —> С —> Обз | Т2 | |
| 2.1 | УА —> Ф —> С —> Обз | Т3 | |
| 2.2 | ГА —> Ф —> С —> Обз | Т4 | |
| 2.3 | БС —> Ф—> С —> Обз | Т5 | |
| 3.1 | БС —> Ф —> С —> Обз | Т6 | |
| 3.2 | а) БС—> КМп04 —>Ф —> С —> Обз б) ГА —> Ф —> Оз —> ГАУ —> С —> Обз | Т7 | |
| Т8 | |||
| 3.3 | ГА —> Ф —> Оз —> ГАУ —> АОА —> С —> Обз | Т9 | |
| 4.1 | ГА —> К —> Фл —> Ф —> Оз —> ГАУ —> С —> Обз | Т10 | |
| 4.2 | ГА —> К —> Ф —> Оз —> ГАУ —> АОА —> С —> Обз | Т11 | |
| 4.3 | КМпО4 —> БС—> К —>Фл —> Ф —> Ф —> ЭД —> ГАУ —> С —> Обз | T12 | |
| 4.4 | БС —> К —> Фл —> Ф —> ФМЗ —> АОА —> С —> Обз | Т13 | |
| 5.1 | ГА —> Оз —> Ф —> Оз —> Ф —> ЭД —> ГАУ —> С —> Обз | Т14 | |
| 5.2 | а) ГА —> К —> Ф —> Оз —> Ф —> ЭД —> ГАУ —> С —> Обз б) БС —> К —> Фл —> Ф —> КМпО4—> Ф —> ОО —> ЭД —> С —> Обз | T15 |