ПРИЛОЖЕНИЕ 18.2

Выбор технологической схемы кондиционирования подземных вод

Методика использования классификаторов при выборе технологических схем очистки подземных вод приведена на ряде конкретных примеров для реальной воды.

Пример 1.

Источником водоснабжения жилого пос.Светлый в регионе Западной Сибири является подземная вода. По основным показателям подземная вода имеет следующий физико-химический состав (табл. 18.2.1).

Таблица 18.2.1

Показатель	Единица измерения	Значение	Требования СанПиН 2.1.4.559-96	Превышение ПДК
1	2	3	4	5
рН		7,3-7,6	6-9
Мутность	мг/л	2,2-2,7	≤1,5	1,8
Цветность	град.	120-161	≤20	6-8
Щелочность	мг-экв/л	10,7-11,0	≤7,0
Жесткость общ.	мг-экв/л	1,5-1,92	≤7,0
Жесткость карбонатная	мг-экв/л	1,5-1,92
Жесткость постоянная	мг-экв/л	0
Кальций	мг-экв/л мг/л	0,8-1,2 16-24	≥30
Магний	мг-экв/л мг/л	0,7-0,72 8,2-8,5	≥5,0
Натрий + калий	мг-экв/л мг/л	13,06-13,56 300-312	≤200	1,56
Хлориды	мг-экв/л мг/л	2,4-2,85 85,1-101	≤350
Фториды	мг/л	0,6-1,1	1,2-1,5
Сульфаты	мг-экв/л	0,3-0,35 14,4-17,0	≤500
Гидрокарбонаты	мг/л	653-671	≤400	1,67
Силикаты (SiO32-) (Si)	мг/л	31-36 16,7-19,4	≤10	1,94
Фосфаты	мг/л	11,0-12,0	≤3,5	3,43
Аммонийный азот (по NH4+)	мг/л	3,5	≤2,6	1,34
Нитриты	мг/л	0,01-0,012	≤3,3
Нитраты	мг/л	0,35-0,37	≤45
Бор	мг/л	1,0	≤0,5
Железо общее	мг/л	3,5-4,0	≤0,3	3
Марганец	мг/л	0,8-1,2	<0,1
Тяжелые металлы (Ni, Zn, Mo, Cr, Hg, As)		<ПДК
Кадмий - мг/л		0,5	≤0,1	5
Интегральный показатель для металлов по с.-т. признаку и 2-му классу опасности n Σ 0   C1 CПДК			<1

136

Продолжение табл. 18.2.1

1	2	3	4	5
Нефтепродукты	мг/л	0,6	0,1	6
Фенолы	мг/л	0,01	0,001	10
Перманганатная окисляемость	мг О2/л	23,2-25,6	5,0	4,5-5
Сухой остаток	мг/л	801-848	1000
Диоксид углерода:
- свободный	мг/л	30-55
- агрессивный	мг/л	22-44

В соответствии с действующим нормативным документом - СанПиН 2.1.4.559-96 исходная вода имеет ряд лимитирующих показателей, требующих применения очистки и кондиционирования подземной воды для приготовления питьевой воды. Очистку подземной воды необходимо проводить по показателям, имеющим превышение предельно-допустимых концентраций (табл. 18.3):

Для выбора технологической схемы очистки воды используем классификаторы технологий, приведенные выше.

Произведем разделение загрязнений подземной воды на природные (фоновые) и антропогенные, а также по газовому составу.

По табл. 7.9 (т. 2) устанавливаем класс подземной воды по природным загрязнениям: основными определяющими показателями являются цветность и окисляемость. Принимаем 5-й класс и подкласс 5.2 (б), характеризующий для данных условий наибольшее загрязнение подземной воды по цветности и окисляемости перманганатной.

Выбранному классу и подклассу соответствует следующая технологическая схема: биосорбция с предварительной глубокой аэрацией, коагуляция, флокуляция, фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, обратный осмос (электродиализ), стабилизация, обеззараживание.

Условия применения схемы: железо общее ≤ 40 мг/л, марганец ≤ 7 мг/л, минерализация ≤ 5000 мг/л, диоксид углерода свободный ≤ 200 мг/л, pH≥ 6,0.

Данная схема обеспечит степень очистки по основным показателям: железо общее ≤ 0,1 мг/л, марганец ≤ 0,05 мг/л, цветность ≤ 5 град., минерализация ≤300 мг/л.

По табл.7.11 определяем группы и подгруппы антропогенных загрязнений:

• A_1..3 - NH₄⁺
• A_1.4 - PO₄^3-
• А_2.3 - из тяжелых металлов - Cd
• А_3.1 - В⁺
• A_4.1 - нефтепродукты
• А_4.3 - фенолы.

По табл.8.10 (т. 2) определяем группу и подгруппу по газовому составу: Г_1.2 - диоксид углерода.

По этой же таблице выбираем технологию кондиционирования по диоксиду углерода:

Г_1.2 - глубокая аэрация барботированием воздуха.

По табл. 8.9 (т. 2) определяем технологию очистки воды от антропогенных загрязнений:

• А_1.3 - биосорбция
• А_1.4 - мембранный метод (электродиализ)
  коагулирование, фильтрование
• А_4.1 - биосорбция, фильтрование

137

• А_4.3 - биосорбция, фильтрование
• А_2.3 - коагулирование, фильтрование.

Используя, классификаторы технологий, представленные в томе 2 (табл. 8.12-8.14), составляем общую технологическую схему очистки подземной воды от природных, антропогенных загрязнений и растворенных газов.

Схема имеет следующий вид:

После электродиализа щелочность воды частично снижается по СанПиНу на 60-75% с выделением значительного количества диоксида углерода в агрессивной форме, а недостаточная концентрация кальция еще более минимизируется.

В соответствии с табл.7.10 в связи с недостатком кальция в подземной воде дополнительно вводится узел кальцинирования воды путем дозирования извести для связывания агрессивного диоксида углерода с образованием гидрокарбоната кальция. Избыток агрессивного диоксида углерода отдувается в дегазаторе.

Выбор технологической схемы очистки с использованием классификаторов позволяет получить питьевую воду на уровне СанПиН. Примерный состав питьевой воды приведен ниже (табл. 18.2.2).

Таблица 18.2.2

Показатель	Значение
Температура	5°С
pН	8,3
Щелочность	6,6 мг-экв/л
Жесткость общ.	2,0 мг-экв/л
Кальций	30,8 мг/л
Магний	5,3 мг/л
Хлориды	46,8 мг/л
Сульфаты	4,8 мг/л
Гидрокарбонаты	402,6 мг/л
Фосфаты (РО43-)	3,5 мг/л
Силикаты (SiO32-)	12,0 мг/л
Железо	отс.
Натрий + калий	145 мг/л
Сухой остаток	453,6 мг/л
Окисляемость перм.	2,0 мг О2/л
Цветность	2 град.
Мутность	отс
Бор	0,35 мг/л
Диоксид углерода (своб.)	4,2 мг/л
Показатель стабильности	1,01
Индекс Ланжелье	+ 0,27
Потенциал осаждения
карбоната кальция	6,8 мг/л
Показатели коррозионной активности: П1 = ∣ Ca2+ Cl- ∣экв П1 = ∣ HCO3- Cl- + SO42- ∣экв	1,17; 4,67

138

Пример 2.

Исходное качество скважины подземной воды, являющейся источником водоснабжения г.Чапаевска (табл. 18.2.3)

Таблица 18.2.3

Показатель	Значение	Превышение единиц ПДК
Температура	8,0°С
Цветность	50 град.	1,5 ПДК
Сухой остаток	1685 мг/л	1,7 ПДК
Жесткость общ.	18,8 мг-экв/л	2,69 ПДК
рН	7,3
Щелочность	3,9 мг-экв/л
Окисляемость перманганатная	6,96 мг О2/л
БПК5	2,65 мг О2/л	1,33 ПДК
Натрий	124 мг/л
Калий	2,73 мг/л
Кальций	240,5 мг/л	2,4 ПДК
Магний	82,7 мг/л	1,65 ПДК
Ионы аммония	<0,1 мг/л
Гидрокарбонаты	238 мг/л
Хлориды	280 мг/л
Сульфаты	580,2 мг/л	1,16 ПДК
Нитриты	0,003 мг/л
Нитраты	5,1 мг/л
Фосфаты	<0,05 мг/л
Фториды	1,1 мг/л
Железо	0,6 мг/л	2 ПДК
Марганец	0,002 мг/л
Кадмий	<0,0002 мг/л
Бериллий	<0,0002 мг/л
Ртуть	<0,0002 мг/л
Цинк	0,006 мг/л
Свинец	<0,002 мг/л
Органические загрязнения
Пестициды:
α-ГХЦГ	4 мкг/л
γ-ГХЦГ	3 мкг/л	1,5 ПДК
Бензол	0,05 мг/л	5 ПДК
Толуол	0,05 мг/л
Фенол	0,007 мг/л	7 ПДК
Формальдегид	0,02 мг/л
Нефтепродукты	0,12 мг/л	1,2 ПДК
Ксилол	0,1 мг/л	2 ПДК
Газовый состав
Метан	10 мг/л	5 ПДК
Диоксид углерода (своб.)	21 мг/л

Производим классификацию природных загрязнений (табл.7.9, т. 2). Подземная вода по лимитирующему признаку - общей минерализации (сухой остаток) относится к 4 классу. По табл.8.8 (т. 2) определяем основную технологическую схему водоочистки - 4.3: биосорбция, коагуляция, флокуляция, фильтрование, ввод перманганата калия, фильтрование, электродиализ, сорбция на ГАУ, стабилизация, обеззараживание.

139

Ввиду отсутствия марганца и низкого содержания железа (2 ПДК), ввод перманганата калия и второе фильтрование исключается.

По табл. 7.11 (т. 2) определяем группы и подгруппы антропогенных загрязнений, представленные органическими компонентами:

• А_6.1 - γ-ГХЦГ
• А_7.1 - бензол
• А_7.2 - ксилол
• А_4.3 - фенол
• А_4.1 - нефтепродукты.

По табл. 8.10 (т. 2) определяем группы газового состава:

• Г_1.1 - диоксид углерода
• Г_2.1 - метан.

Определяем технологические схемы очистки от антропогенных загрязнений (табл. 8.9, т. 2):

• А_6.1 - биосорбция, флокуляция, фильтрование, сорбция на ГАУ
• A_7.1 - сорбция на ГАУ
• А_7.2 - сорбция на ГАУ
• А_4.2 - биосорбция, фильтрование
• A_4.1 - биосорбция, фильтрование.

По табл. 8.10 (т. 2) определяем технологию удаления газов:

• Г_1.1 - упрощенная аэрация
• Г_2.1 - упрощенная аэрация (t > 6°С).

Применяя, классификаторы технологий, представленные в томе 2 (табл. 8.12-8.14) составляем общую технологическую схему.

Общая технологическая схема очистки подземной воды представляется так:

Схема включает также технологию очистки от антропогенных загрязнений. Примерный состав питьевой воды, получаемой по предлагаемой технологии (табл. 18.2.4).

Таблица 18.2.4

Показатель	Значение
Кальций	100мг/л
Сульфаты	232 мг/л
Хлориды	112 мг/л
Щелочность	1,7 мг
экв/л
Натрий (+ калий)	49,6 мг/л
Сухой остаток	674 мг/л
Цветность	2 град.
Окисляемость	1,7 мг О2/л
Железо	<0,05 мг/л
γ -ГХЦГ	отс
Бензол	отс
Фенол	отс
Формальдегид	отс
Нефтепродукты	отс
Ксилол	отс
Метан	отс

140