В настоящее время в Вологодской, как и в других областях России, остро встает вопрос об экономичной и качественной очистке природных вод. Город Вологда имеет поверхностные источники водозабора, поэтому вода в них подвергается значительным антропогенным нагрузкам. Кроме того, ввиду особенностей сложения почв и характера испарения, вода рек и озер Вологодской области обычно отличается высокой цветностью и низкой мутностью. Вышеуказанные факторы затрудняют процесс очистки источников питьевой воды г. Вологды – р. Вологды и оз. Кубенского – до требований СанПиН и ведут к необходимости совершенствования технологий очистки.
Одним из основных методов обработки природных вод является коагуляция. Для очистки воды используются химические коагулянты – главным образом, сернокислый алюминий. К сожалению, сернокислый алюминий, используемый на очистных сооружениях водопровода г. Вологды в качестве основного реагента, не всегда дает удовлетворительные результаты очистки
В частности, весной, ввиду неудовлетворительного хода хлопьеобразования, нередко приходится завышать дозу коагулянта по сравнению с рекомендациями СНиП. Естественно, это приводит не только к удорожанию обработки, но и многократному повышению риска роста остаточного алюминия в питьевой воде.
Известно, что метод электрокоагуляции дает больший эффект очистки, нежели очистка воды химическими коагулянтами. Гидроксиды металлов, образующиеся в воде в процессе растворения электродов, обладают большой активностью и эффективно сорбируют находящиеся в воде примеси. Литературные данные свидетельствуют об эффективности применения электрохимической коагуляции при очистке слаборадиоактивных вод, очистке воды от ионов металлов, мутности, фенолов и др. В отдельных случаях ввиду значительного снижения дозы коагулянта может быть достигнута существенная экономия средств, затрачиваемых на очистку.
С целью сокращения затрат, идущих на обработку воды коагулянтами, и улучшения качества выходной воды нами проводились плановые исследования, призванные оптимизировать процессы очистки.
Контролируемыми выходными параметрами являлись цветность, содержание остаточных алюминия (железа) и pH.
Коагулирование примесей осуществлялось путем ввода в обрабатываемую воду электрохимически полученных гидроксидов железа, алюминия и их смесей, а также растворов химических коагулянтов. В качестве флокулянта использовалась активированная кремниевая кислота. Перевод получающегося при растворении электродов двухвалентного железа в трехвалентное осуществляли при помощи нагнетания воздуха или окисления кислородом, получаемым при работе электродной пары графит-платина.
Обсуждение результатов
Формат статьи, к сожалению, не дает возможности привести таблицы и графики, иллюстрирующие результаты исследования. Ввиду этого ограничимся выводами.
Электрохимически полученные гидроксиды металлов обладают большей активностью, чем химические, при этом происходит снижение дозы коагулянта, поэтому целесообразно порекомендовать для очистки цветных маломутных вод электрохимическое коагулирование с последующим фильтрованием.
При очистке воды электрохимическим коагулянтом на основе железа для обработки воды можно порекомендовать ввод коагулянта в количестве 40-80 % от дозы, рекомендуемой СНиП.
Увеличение дозы АКК на увеличении эффекта очистки по цветности сказывалось не столь существенно. Достаточная доза АКК – 0,6-1,0 мг/л.
Окисление двухвалентного железа кислородом, по сравнению с продуванием воздухом оказалось более эффективным, причем при окислении кислородом стабильный эффект осветления достигается уже при дозе коагулянта около 0,2-0,6 от рекомендуемой СНиП.
Для максимального перевода двухвалентного железа в трехвалентное, можно порекомендовать первоначально – продувку воздухом, а на последующей стадии – ввод в наработанный коагулянт окислителей.
Оптимальный pH при очистке высокоцветных вод с гуминовой природой цветности близок к 5. При увеличении pH происходило ухудшение качества очистки, увеличивающемся лишь при значительных pH.
При исходном показателе pH, близком к нейтральному и наработке концентрированного раствора коагулянта, целесообразно подкислять коагулянт в процессе наработки. При этом увеличивается проводимость раствора, что способствует сокращению времени подготовки коагулянта Необходимо контролировать pH коагулянта перед вводом. Оптимальное его значение – около 5.
Ввод кремниевой кислоты целесообразно производить за 5-10 мин. до ввода коагулянта, оба раза производя перемешивание обрабатываемой воды.