Вода и промышленность - 2013

29.10.2013

Одним из наиболее простых и экономичных методов улучшения качества воды, не требующих капитальных затрат, следует признать применение сорбентов в качестве основной или финишной стадии очистки, при замене инертных загрузок в системах централизованного или локального водоснабжения. Очистка стоков только на сорбентах целесообразна не во всех схемах, в виду высокой стоимости процесса, основу которой составляет стоимость самого сорбента, его регенерация и утилизация. Широкое практическое применение процесса очистки воды методом сорбции сдерживается высокой стоимостью традиционно выпускаемых промышленностью еще с советских времен сорбентов и специальных сред, таких как, активированные угли, синтетические цеолиты, сульфоугли, сорбенты на основе порошков циркония, титана, ферроцианидные сорбенты, катализаторы окисления.

Вместе с тем именно более внимательное отношение к проблеме создания новых сорбционных загрузок позволит увеличить эффективность стадии фильтрации воды, которая в настоящее время является одной из основных операций очистки воды.

Производственная деятельность специалистов компании ЗАО «АЛСИС» уже на протяжении более 10 лет связана с разработкой технологии производства сорбентов нового поколения и реализацией технологий на собственных производственных мощностях. За истекший период была разработана и реализована технология производства ?Сорбента АС? (с 1998 года, второго поколения с 2012 года), ?Сорбента МС? (с 2003 года), ?Сорбента МСК? (с 2010 г). В эксплуатации более 3000 объектов с производительностью до 130000 м3/сутки.

Технические характеристики базовых сорбентов приведены в Таблице 1.

Наименование	?Сорбент МС?	?Сорбент АС?
Насыпная плотность материала, кг/м3	1300-1350	450-490
Межзерновая пористость, %	46-50	46-52
Пористость материала, %	12-15	40-50
Истираемость, не более %	0,01	0,06
Измельчаемость, не более %	0,19	0,04
Интенсивность промывки, л с/м2	15-16	6,5-7,5
Время промывки (водяная), мин	5-7	3-5
Грязеемкость, кг/м3	Превышает кварц в 3-4 раза	Превышает кварц в 5-7 раз
Рабочие скорости фильтрации, м/ч	10-15	10-20
Фильтроцикл, ч (не более 160 ч)	Больше 24 ч	До 240
Эффективность очистки по микробиологии (ОКБ, ТКБ)**, %	90-95	80-85
Сорбционные свойства по отношению к ТЦМ, стронцию, нефтепродуктам,	Высокие	Высокие
Срок службы материала, лет	Более 5	Более 7
Производимые фракции, мм	0,315-0,7? 0,7-1,4? 0,7-2,0? 2,0-5,0? Под заказ	0,315-0,7? 0,5-1,0? 0,7-1,0? 0,7-1,4? 0,7-2,0? 1,4-2,5? 2,0-5,0? Под заказ

Базовый сорбент компании ?Сорбент АС? обладает рядом существенных преимуществ, что подтверждается пятнадцатилетней практикой эксплуатации. Небольшой вес сорбента существенно экономит в частности промывную воду. Перекачка воды – самая энергоемкая операция в процессе очистки воды, пристальное внимание к данной проблеме может дать в результате существенную и быструю экономию.

Одним из вариантов снижения энергоемкости данной операции следует признать применение загрузок с меньшей насыпной плотностью.

Меньшая интенсивность промывки фильтрующего тела позволит кроме снижения объема промывных вод дополнительно существенно снизить интенсивность смещения гравийных слоев. Таким образом, устраняются зоны с различными гидравлическими сопротивлениями по площади фильтровальных сооружений и как следствие устраняются причины ухудшения качества фильтрата.

Расход воды на традиционной кварцевой загрузке, на скорых фильтрах, как правило, составляет от 5 до 10% от производительности фильтров. Проблема утилизации промывных вод на уже существующих фильтровальных сооружений практически не решается, и вода просто сбрасывается в водоемы без очистки. Лишь последние годы этой проблеме начали уделять пристальное внимание. Применение ?легких? загрузок позволит уменьшить объем промывной воды до 2% и менее, увеличить плотность хлопьев.

?Сорбент АС? позволит получить прирост производительности (создать резерв мощностей водозаборных сооружений) в объеме от 20 до 50%. Увеличенная (по сравнению с фильтром, загруженным кварцевым песком) в 2 - 8 раз продолжительность фильтроцикла до очередной промывки фильтра с сорбентом позволит резко сократить расход фильтрованной воды на собственные нужды водозаборных сооружений. Регенерация сорбента не требует специальной реагентной обработки. Скорость механического износа позволяет стабильно работать фильтру до планового ремонта (не менее 5 лет).

Применение ?Сорбента АС? в технологии очистки воды предприятий позволит:

• улучшить качество воды с получением перспективных нормативов по железу и алюминию в 0,1 мг/л, при минимальных затратах, путем замены менее эффективных фильтровальных материалов
• снизить затраты на природоохранную деятельность за счет снижения платежей за сбросы и загрязнение водных объектов, замены дорогостоящих сорбентов
• сократить водопотребление за счет создания замкнутых систем в промышленности, систем исключающих сброс производственных сточных вод в водные объекты
• снизить дозирование или совсем отказаться от применения реагентов, при этом отпадает необходимость процесса дозирования и контроля реагентов
• сократить расход промывных вод до менее 2 %
• существенно снизить потребление электроэнергии на сооружениях за счет обеспечения меньших потоков воды и их перекачки
• снизить эксплуатационные расходы сооружений, что ведет к снижению себестоимости очистки 1 м3 воды

Ниже приведены данные для примера:

1. По объекту в ХМАО-ЮГРА, Сургутском районе. ВОС 5000 пос. Солнечный (Сургут).

Станция в работе с октября 2006 г.
Артезианская вода, присутствие сероводорода, метана, углекислоты, азота аммонийного.

10 фильтров ФОВ 2,0-0,6
Окислитель не предусмотрен, блок дегазатор - аэратор.
?Сорбент АС?, фракция 0,7-1,5 мм.
Высота загрузки 1,2 м.
Железо на входе - 2,7 мг/л (по состоянию на 12.12.06 г, ранее 3,5 мг/л).
Железо фильтрата ? 0,11 мг/л.
Железо в загрузке ? 47,6 кг до промывки.
Емкость по железу ? 1,263 кг/м3 сорбента.

2. По объекту в Люберецком районе, Московской области.

Реконструкция станции обезжелезивания построенной в 1975 году по типовому проекту ? 901-3-3 Центрального Военпроекта Министерства обороны. Проектная полезная производительность составляет 8000 м3/сутки. В её состав входят 6-ть 2-х секционных скорых открытых фильтров с упрощенной аэрацией. Площадь фильтрации станции составляет ? 80 м2.

До реконструкции фильтрующий материал - дробленый кварц фракции 0,7-2,0 мм, высотой 1200 мм.

На момент начала реконструкции фильтров качество исходной воды кроме железа соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01. Содержание общего железа - 3,6-4,1 мг/л. При проектной производительности станции 8000 м3/сутки (скорость фильтрации 4,4 м/ч) качество воды после очистки по железу составляло Fe = 0,9-1,1 мг/л (норма 0,3 мг/л). При снижении скорости фильтрации до 2,2 м/ч и увеличении времени контакта в два раза воды и фильтрующей загрузки (кварца) с производительностью в 4000 м3/сутки не было зафиксировано улучшения качества фильтрата по железу до нормативного показателя (Fe = 0,5 мг/л). Интенсивность промывки составляла 15 л/с.м2 при времени промывки 6 минут.

Реконструкция включила замену фильтрующего материала (кварц) на загрузку ?Сорбент АС? высотой 1400 мм. Фракция примененного ?Сорбента АС? составила 0,7-2,0 мм.

Это позволило увеличить производительность станции до 15600 м3/сутки при скорости фильтрации 8,1 м/ч. Качество очищенной воды по железу при этом составило Fe=0,05-0,1 мг/л.

Интенсивность промывки фильтров снижена до 10 л/с.м2 при времени промывки 5 минут за счет меньшей, чем у кварца, насыпной плотности ?Сорбента АС?. Режим промывки был сохранен - один раз в сутки.

Наименование показателя	До реконструкции	После реконструкции
Проектная Производительность (полная/полезная), м3/сутки	8440/8000	15600
Содержание железа в фильтрате, мг/л	0,9 -1,1	0,05-0,1
Скорость фильтрации, м/ч	4,4	8,1
Интенсивность обратной помывки, л/с.м2	15	10
Время промывки, мин	6	5
Объем промывной воды от производительности в год, %	5,2	1,5
Экономия промывной воды, м3/год		70000

Реконструкция фильтров была, произведена в сжатые сроки, и составила 6 месяцев. Строительство же новой станции на 16000 м3/сутки потребовало бы значительных бюджетных расходов и сроков реализации проекта строительства.

Применение современной загрузки позволило получить технологический, экономический и социальный (ликвидированы жалобы на некачественную воду) эффект.

Конкретные результаты реконструкции фильтров станции следующие:

1. Экономия бюджетных средств (отказ от строительства новой станции ? в укрупненных показателях более 50 млн. рублей (в ценах 2007 г.)) и времени введения в эксплуатацию
2. Увеличение производительности станции в 2 раза без изменения площади фильтрации
3. Улучшение качества воды: по железу до 0,05 ? 0,1 мг/л, по сероводороду
4. Снижение объемов промывной воды с 5,2 % до 1,5 %.
5. Экономия промывной воды на 70000 м3/год

Исследования, проведенные в интересах предприятий Росатома показали, что достигается значительная экономия средств, за счет применения менее дорогих сорбентов при дезактивации воды, а именно, при очистке низко активных и средне активных жидких радиоактивных отходов, например, воды конденсатов систем газоочистки, воды бассейнов выдержки ТВЭЛ и др. Некоторые данные исследований приведены в Таблице 2.

Сорбент Система	Коэффициент распределения, Kd (мл/г)
	Изотоп	Дистиллированная вода	0,1 M NaCl	Водопроводная вода
?Сорбент АС?	133 Ba	5*104	4*103	1*103
	137 Cs	3*104	1*103	0,5*102
	60 Co	2*103	8*102	1*102
?Сорбент МС?	133 Ba	8*104	6*103	5*103
	137 Cs	6*104	3*103	1*102
	60 Co	4*104	1*103	6*102

?Сорбент МС? - разработка компании направленная на решение вопросов обезжелезивания и деманганации сложных вод Западной Сибири, Северо-Западного региона РФ и регионов с водами близкими по составу, доочистки сточных вод от фосфатов.

Боле чем десятилетняя практика применения сорбентов в процессах водоподготовки и очистки стоков на объектах РФ, РБ, РК, Молдовы, стран Восточной Европы и Балтии подтверждают экономическую и экологическую целесообразность применения сорбентов.

Успешно решена проблема не работающих станций по методу ?упрощенной аэрации? на инертных загрузках, в настоящее время проведена модернизация на более чем 100 станциях с производительностью до 20000 м3/сутки. Фильтрование через сорбенты позволит, дополнительно улучшить органолептические характеристики воды, снизить концентрации тяжелых цветных металлов, железа, марганца, алюминия, стронция, некоторых органических соединений, остаточного активного хлора, взвешенных веществ, фенола, скорректировать рН воды.

Процесс модернизации комплексов очистки воды до современных норм вполне реально можно произвести без существенных капитальных затрат, в сжатые сроки, и с реальной экономической отдачей. Одним из вариантов достижения этих целей является применение сорбентов производства ЗАО ?АЛСИС?.