Развитие системы водоподготовки

В современном мире проблема питьевой воды является предметом особого внимания всего международного сообщества. По прогнозам специалистов к 2020 году не менее 40 % жителей планеты будут испытывать дефицит пресной воды.

Для монтажа систем водоснабжения рекомендую использовать шестеренные насосы, которые обладают максимальными показателями в производительности и долговечности.

Картинки по запросу шестеренные насосы Подробнее про шестеренные насосы читайте тут

Количество и качество водных ресурсов в любой стране во многом будут определять благополучие ее граждан, влиять на экономическое развитие и безопасность страны. По данным за последние 50 лет было зарегистрировано 37 межгосударственных вооруженных конфликтов за право управления водными ресурсами. В глобальной перспективе рост населения, урбанизация, изменение климата могут привести к еще большему ужесточению конкуренции за источники пресной воды.

 Специфика данной проблемы для России заключается не в дефиците водных ресурсов (Россия располагает 1/5 общемировых запасов пресной воды), а в их загрязнении, нерациональном использовании, в необходимости реформирования водохозяйственного комплекса.

 В настоящее время каждый второй житель России использует для своих питьевых целей воду, не соответствующую установленным гигиеническим нормативам. Низкое качество воды обусловливает возникновение и распространение среди населения различных заболеваний, включая онкологические. Ежегодно регистрируются вспышки бактериальных и вирусных инфекций, в ряде регионов наблюдается рост заболеваемости паразитозами.
Централизованные системы хозяйственно-питьевого водоснабжения построены по принципу, согласно которому вся природная вода, поступающая в систему из источника, проходит полный цикл водоподготовки, включая обеззараживание, и приобретает качество питьевой.

Сложившаяся ситуация с нерациональным использованием питьевой воды не первый год обсуждается специалистами. Одним из признанных способов решения проблемы является выделение из общего объема водопотребления небольшого объема воды на питьевые нужды.
Первый вариант — организация снабжения населения бутилированной водой решает проблему частично, поскольку большая часть населения России (82 %) в качестве питьевой использует обычную водопроводную воду. Госу­дарственная программа «Чистая вода» рассматривает бутилирование питьевой воды как предоставление коммерческой услуги, либо как решение проблемы водо­снабжения населения в чрезвычайных ситуациях.
 

Другим вариантом решения проблемы нерациональ­ного использования воды является разделение водопро­водной воды на две категории: высококачественную питьевую, которая будет поступать к потребителю по от­дельной системе, и безопасную во всех отношениях тех­ническую воду, предназначенную для использования в хозяйственно-бытовых целях. Создание системы пить­евого водоснабжения требует модернизации всей си­стемы централизованного водоснабжения и разработки новой технологической схемы процесса. Решение этой за­дачи целесообразно выполнять на основе современных физических принципов обработки водных потоков. В на­стоящей публикации предлагается и анализируется один из возможных вариантов, основанный на кавитационной обработке потоков жидкости.
Традиционная схема водоподготовки включает два основных этапа: удаление примесей и обеззара­живание, при этом стадия удаления примесей скла­дывается из процессов коагуляции, отстаивания и фильтрования. При переходе к системе, ориентиро­ванной на питьевое водоснабжение, схему техноло­гического процесса следует усложнить с целью повышения её надежности. В частности, на стадии удаления примесей целесообразно использовать до­полнительные операции очистки по аналогии с евро­пейской системой водоподготовки, которая имеет двойной цикл удаления примесей. Внедрение допол­нительного цикла очистки может показаться не­сколько избыточным, однако учитывая постоянный рост загрязнения поверхностных источников водо­снабжения, из которых осуществляется большая часть водозабора, эта мера вполне оправдана.
Обеззараживание является финишным этапом во-доподготовки. В настоящее время реальными практи­ческими технологиями обеззараживания являются хлорирование, озонирование и УФ-облучение, однако ни один из применяемых методов не отвечает всем требованиям практики водоподготовки. Отметим ос­новные недостатки хлорирования – самого распростра­ненного во всем мире метода обеззараживания питьевой воды: существование хлоррезистентной мик­рофлоры, образование опасных для здоровья человека побочных продуктов, высокая токсичность хлора, эко­логическая опасность, возникающая при транспорти­ровке и хранении дезинфектанта.
При построении системы питьевого водоснабжения необходимо отказаться от реагентных методов обезза­раживания в пользу экологически чистых безреаген-тных методов к числу которых относится кавитационное воздействие на воду. К преимуществам метода отно­сятся высокая эффективность воздействия кавитации на микроорганизмы, возможность обработки воды в по­токе и техническая простота метода.
Сущность кавитационной обработки заключается в периодическом прерывании потока, результатом чего яв­ляется возникновение и быстрое схлопывание множества кавитационных полостей. Эффект схлопывания полости сопровождается локальным скачком температуры и дав­ления, под воздействием которых гибнут микроорга­низмы и разрушаются механические примеси, в которых могут содержаться микроорганизмы. Для создания эф­фекта кавитации в потоке жидкости используются ротор­ные аппараты, в которых поток жидкости под давлением пропускается через перфорированный ротор, вращаю­щийся относительно перфорированного статора.
Важным преимуществом метода кавитационного обеззараживания в применении к питьевой воде яв­ляется возможность дополнительной или многократ­ной обработки потока в водопроводной системе. Известно, что обеззараженная вода при прохождении через водопроводные сети получает вторичное загряз­нение, связанное с присутствием источников загрязне­ния (колонии бактерий, водоросли, грибы, простейшие) в самой сети. Для предотвращения вторичного загряз­нения используют избыточное хлорирование воды, что приводит к неизбежному и нежелательному присут­ствию реагента в питьевой воде.
Аналогичный эффект можно получить без исполь­зования химического реагента, если устройство кавита-ционного обеззараживания размещать в разных точках сети, выбор которых определяется техническими осо­бенностями метода. Техническая особенность заключа­ется в том, что на входе в кавитационное устройство необходимо создать давление жидкости. Это означает, что устройство целесообразно размещать сразу после насоса, обеспечивающего подачу воды в водопровод­ную сеть. При незначительной длине водопроводной сети, имеющей в своем составе один насос, целесооб­разно после насоса разместить одно кавитационное устройство. Если длина водопровода значительна и на водопроводе располагаются промежуточные насосные станции, то на каждой из них можно устанавливать ка-витационное устройство, которое будет выполнять до­полнительную бактерицидную обработку. Таким образом, можно выполнять обеззараживание питьевой воды не только в процессе водоподготовки, но и в не­скольких точках системы, в том числе, перед её подачей в распределительную сеть городского района, жилого массива или в сеть многоквартирного дома. Бактери­цидный эффект в этом случае будет достигаться за счет многократной разделенной по времени обработки и не будет иметь отрицательных последствий, связанных с наличием остаточного реагента в водопроводной сети.
При использовании кавитационной обработки не­обходимо учитывать возникновение ультразвука, кото­рый сопровождает процесс кавитации. С одной стороны, ультразвук оказывает нежелательное воздействие на слуховой аппарат человека, поэтому кавитационные устройства системы следует размещать в удалении от жилых помещений или общественных мест. С другой стороны, известно, что ультразвук является мощным средством очистки поверхности, что может быть исполь­зовано для очистки водопроводных сетей от внутренних загрязнений. Возможность ультразвуковой очистки внутренней поверхности системы является дополни­тельным преимуществом кавитационного метода.
Описанные особенности процесса кавитационного обеззараживания определяют технологическую схему подготовки питьевой воды. Стадия обеззараживания на этой схеме состоит из операций повышения давления жидкости и кавитацион-ной обработки. Для протяженной водопроводной сети технологическая схема дополняется повторными парами операций давление-кавитация. Количество повторных операций выбирается в зависимости от протяженности водопроводной сети, а также на основании нормативных требований, предъявляемых к качеству обработанной воды. В общем случае технологическая схема должна строиться по модульному принципу, при этом количество повторных операций, а также соответствующих обраба­тывающих модулей, выбирается на основании расчетов для каждой конкретной сети водоснабжения.
Система кавитационного обеззараживания может быть встроена в существующие системы централизо­ванного водоснабжения.
Объем отбираемой на питьевые цели воды составляет примерно одну сотую часть от об­щего объема, что в конечном итоге определяет техни­ческие характеристики используемого в системе оборудования. В системе питьевого назначения вода проходит стадию дополнительной очистки, многократ­ное кавитационное обеззараживание и поступает по­требителю через водопроводные сети в виде чистой и безопасной для использования питьевой воды.
Для хозяйственного водоснабжения снижается уровень обеззараживания, упрощается система конт­роля воды и тем самым достигается экономия ресурсов, необходимых при эксплуатации системы.
Таким образом, описанная схема водоподготовки на основе кавитационного обеззараживания позво­ляет реализовать систему питьевого безреагентного водоснабжения и использовать имеющиеся ресурсы для модернизации систем хозяйственно-питьевого во­доснабжения.