РАЗДЕЛ 2 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ
2.1. Водные растворы гуминовых веществ
Как следует из литературного обзора, присутствие ГВ в питьевой воде и воде, используемой для нужд электроэнергетики, является крайне нежелательным с экологической и технологической точек зрения. Проблема удаления ГВ становится особенно актуальной при подготовке поверхностных вод, богатых гуминовыми веществами, таких как, например, вода Днепровского водозабора. Основной задачей настоящей работы является разработка комбинированных сорбционных методов глубокой доочистки воды от гуминовых веществ для использования в процессах доочистки питьевой воды, воды для приготовления напитков и воды для нужд электроэнергетики. Таким образом, в качестве объектов исследования нами рассматривались два типа воды с общим источником водозабора - водопроводная вода г. Киева и вода, поступающая на ионообменную деминерализацию в водоподготовительных установках (ВПУ) ТЭС.
Вода, поступающая в систему питьевого водоснабжения из поверхностных источников (далее - водопроводная вода), в общем случае проходит стадии хлорирования, коагуляционного осветления (коагулянт в большинстве случаев - соли алюминия), фильтрации и повторного хлорирования.
Усредненный состав водопроводной воды г.Киева, подготовленной по такой технологии, а также современные требования к качеству питьевой воды представлены в табл. 2.1. В табл. 2.2. приведены значения величины перманганатной окисляемости (ПО) и цветности, которые коррелируют с содержанием ГВ, для образцов водопроводной воды различных городов Украины, снабжаемых водой рек Днепровского бассейна.
Таблица 2.1
Усредненный состав водопроводной воды г. Киева и современные требования к качеству воды для питья и приготовления напитковПоказательЕд. изм.Фактич. данныеТребования Вода питьеваяВода для приготовления[99][100]Водки
[101]Безалкогольных напитков
[102]Пива
[102]12345678Цветность град18-362020 (35)101010Мутность ЕМФ 0,4-2,51,50,5 (1,5)-10-1Алюминий мг/л 0,1-0,60,50,2 (0,5)-0,10.5Окисляемость (ПО)мгО2/л 4-7,3Не норм.4,022,02
Продолжение табл. 2.112345678Общий органический углерод мг/л2,8-4,5Не норм3,0-0,7-
Жесткость общая мг-экв/л 2,5-3,57,01,5-7,0 (10,0)0.11,04Железо мг/л 0,1-0,60,30,30.050,20.1Сульфаты мг/л 24-56500250 (500)50100-150100-150Хлориды мг/л 12-26350250 (350)40-50100-150100-150Нитраты мг/л 0,8-1,245,045,0510,010Хлор остаточный свободный мг/л 0,1-0,60,3-0,50,3-0,5отс0,3отсОбщая минерализация (сухой остаток) мг/л 200-4301000100-1000 (1500)250-350500500Примечание: в скобках указаны значения, допускаемые с учетом конкретной ситуации
Таблица 2.2 Параметры, характеризующие содержание ГВ в водопроводной воде городов, расположенных по Днепровскому каскаду водохранилищГородЗначение ПО, мгО2/лЦветность, градКиев4-6До 30Черкассы5-7До 35Кременчуг5-7До 35Днепропетровск7-10До 40Запорожье5-7До 35
Как видно из приведенных данных, водопроводная вода, прошедшая централизованную очистку по описанной технологии, не всегда удовлетворяет современным требованиям к содержанию органических веществ природного происхождения. Это связано с существенными сезонными колебаниями качества воды из поверхностных источников, несоблюдением основных технологических параметров процесса, неудовлетворительным состоянием водоочистного оборудования и коммуникаций.
Вода, поступающая на установки ионообменной деминерализации в ВПУ ТЭС, проходит следующие стадии подготовки: коагуляцию сернокислым железом в присутствии Ca(OH)2 и NaOH, отстаивание, фильтрацию на медленных фильтрах и в некоторых случаях Na-катионитовое умягчение. Усредненный состав очищенной таким образом воды и требования к ее качеству приведен в табл. 2.3.
Анализ приведенных данных показывает, что значения показателей, характеризующих содержание ГВ в воде, существенно превышают нормативные, что диктует необходимость проведения доочистки от ГВ воды, поступающей на стадию ионообменной деминерализации ВПУ ТЭС.
Таблица 2.3 Усредненный состав воды, поступающей на установки ионообменной деминерализации ВПУ ТЭС, расположенных по Днепровскосму каскаду водохранилищ и требования к ее качествуПоказательЕд. изм.Фактические показателиТребованияСодержание взвешенных веществмг/л150-Окисляемость мгО2/л 3,5-4,5<2Жесткость общая мкг-экв/л 3.2<1.1Железо мг/л 0.5<0.2Общая минерализация мг/л 200-300-
При проведении лабораторных сорбционных экспериментов нами использовались модельные растворы, полученные при разбавлении концентратов гуминовых веществ, выделенных из воды днепровского водозабора, очищенной разными методами.
Концентрат модельного раствора №1 был получен при проведении промышленных испытаний органопоглотителей на Киевской ТЭЦ-6. Для этого вода реки Днепр, прошедшая предочистку по описанной технологии, подавалась на колонну, заполненную высокоосновным анионитом в Cl-форме до полного насыщения анионита. Затем проводили регенерацию анионита щелочным рассолом (2% NaOH, 10% NaCl). Эффективность регенерации составляла 90-95 %. Для приготовления модельного раствора использовали наиболее насыщенную ГВ порцию регенерационного раствора. Модельный раствор №1, полученный при разбавлении этого концентрата дистиллированной водой, как будет показано ниже, может служить удовлетворительной моделью для изучения процессов доочистки воды от ГВ для нужд электроэнергетики. Характеристики стандартного образца модельного раствора приведены в табл. 2.4.
Для моделирования состава водопроводной воды получали концентрат модельного раствора №2, пропуская через низкоосновный анионит водопроводную воду г. Киева, с последующей р