Ефективний метод освітлення води

Епоян С.М., Карагяур А.С., Штонда І.Ю.

Для малих населених пунктів України важливою проблемою є забезпечення населення якісною питною водою. Тому в умовах високого рівня забруднення поверхневих джерел внаслідок скидання в них недостатньо очищених стічних вод, невідповідності якості більшості підземних вод вимогам до питної води внаслідок підвищеного вмісту заліза актуальною є розробка компактної установки для тонкого очищення води. Актуальність застосування компактних ефективних установок посилюється при надзвичайних ситуаціях, наприклад, повені, коли джерела водопостачання можуть бути забруднені.

Важливим елементом установок для підготовки питної води є пристрої, що забезпечують освітлення води. Від ефективного видалення з води зважених і колоїдних речовин залежить стійкість роботи пристроїв подальшого очищення: забезпечення органолептичних характеристик води, знезараження, ефективність роботи традиційних споруд (відстійників, фільтрів та ін) тобто очищення від тонко дисперсної суспензії залежить від застосування реагентів, що мають значну вартість і вимоги. Використання установок ультрафільтрації обмежується залежністю продуктивності цих пристроїв від якості вихідної води. Тому перспективним є застосування ультрафільтрації разом з ефективними пристроями для очищення якими можуть бути освітлювальні центрифуги з циліндричними вставками. Значні відцентрові сили та мала ширина осадження дозволяють видаляти з більшу частину забруднень, знижуючи навантаження на мембрани.

Метою даної роботи були дослідження, спрямовані на вдосконалення перспективного методу освітлення ультрафільтрацією, та розробку ефективних пристроїв для очищення, що забезпечують значне зниження експлуатаційних витрат.

Проведені дослідження показали, що енергетично вигідніше застосовувати освітлювальні центрифуги з параметрами, значення яких близькі до критичних, тобто таким, при яких починається змив осаду, що осів на поверхні осадження.

Дослідження розподілу осаду по поверхні осадження освітлювальних пристроїв відстійного типу показали, що більшість осаду випадає у першій чверті-третині пристрою. Це дозволило удосконалити конструкцію освітлювальної центрифуги з циліндричними вставками шляхом створення зон першого та другого ступеня очищення. Такі вдосконалення зменшують ймовірність змиву осаду з поверхні осадження, забезпечують тривалішу роботу пристрою в режимі освітлення.

Дослідження траєкторії руху частинок суспензії в запропонованому пристрої, що поєднує в собі освітлювальну центрифугу і мембрани, довели його високу ефективність. До основних переваг даного пристрою відносяться збільшення ефекту освітлення за рахунок відцентрових сил, зменшення приросту втрат напору при фільтрації через мембрану, безпосереднє очищення у пристрої від промивання мембран, зменшення кількості пристроїв в технологічній схемі очищення води.

Також було проведено дослідження щодо удосконалення роботи ультрафільтраційних установок. Аналіз балансу сил, що діють на частинку суспензії, «прилиплу» до мембрани показав, що дрібнішу частинку відірвати складніше. Тому мембранні ультрафільтраційні установки з рейтингом фільтрації більше 0,04 мкм раціонально експлуатувати за схемою «тангенціальної» фільтрації, установки для більш тонкого очищення (рейтинг фільтрації менше 0,04 мкм) – за схемою тупикової фільтрації.

Якщо в процесі фільтрації забруднення, які затримуються на поверхні мембран, не змиваються і не відводяться, або не повністю змиваються, відбувається інтенсивне зростання в часі втрат напору і зниження продуктивності установки. Зниження продуктивності, своєю чергою, впливає потужність, споживану освітлювальної центрифугою. При цьому раціональнішим режимом роботи центрифуги є той, при якому частота обертання центрифуги не змінюється [6]. При цьому за рахунок зниження продуктивності збільшується глибина очищення центрифугах, що створює умови для збільшення фільтроциклу мембранних пристроїв.

Таким чином, розроблені технічні та технологічні вдосконалення дозволяють ефективно видаляти з води зважені та колоїдні речі меншими порівняно з існуючими рішеннями витратами.