Табиғи суды темірсіздендіру және деманганациялау
жүктеу/скачать 32,26 Kb.
|
Табиғи суды темірсіздендіру және деманганациялау статья (1)
|
Табиғи суды темірсіздендіру және деманганациялау Аннотация: Бұл мақалада Қазақстанның аймақтарында сапалы су жеткізу мәселесінің проблематикасы қарастырылады, яғни жер асты суындағы темір мен марганецтің шектен тыс кездесуі байқалғаны және осы мәселені шешу үшін ұсыныстар талданады. Табиғи судағы темір мен марганецтен арылу жолдары келтіріледі. Адамның антропогендік әрекеті және суды тұтыну ауқымының үздіксіз өсуі тұщы су көздерінің сапалық төмендеуіне әкелді. Көп жағдайда түзілудің қанағаттанарлықсыз геохимиялық жағдайларына байланысты (жер қыртысындағы марганец мөлшері шамамен 0,1%) жер асты сулары ауыз су қажеттіліктеріне сай емес. Жер асты арқылы сүзгілеудің айтарлықтай тазарту әсеріне қарамастан, артезиан ұңғымаларынан алынған су көбінесе темірдің, марганецтің және қаттылық тұздарының көп мөлшеріне ие. Бұл ретте олардың шоғырлануының және ауыз суға ШРК-дан асудың тұрақты өсу үрдісі байқалады. Жер асты суларының марганецпен, темірмен және басқа металдармен ластану қаупі кен орындарын игеруден және карьерлерді пайдаланудан туындайды. Судағы Темірдің болуы, басқа ластаушы заттардан айырмашылығы, тұрмыстық деңгейде судың түсі, суспензия мен тұнбаның пайда болуы, сантехникалық жабдықта кетіру қиын дақтардың пайда болуы, жуу кезінде кірді бояу арқылы оңай анықталады. Темір мен марганец улы ауыр металдарға жататындықтан, СанПИН 2.1.4.1074 - 01 санитарлық нормаларына сәйкес олардың ауыз судағы құрамы темір үшін 0,3 мг/л және марганец үшін 0,1 мг/л аспауы керек. Көптеген өндірістердің (тамақ, энергетика, электроника) талаптары едәуір қатаң. Сондықтан табиғи Судан темір мен марганецті алып тастау (темірді кетіру және деманганация) суды тазартудың маңызды және кең таралған операциясы болып табылады. Облыстық денсаулық сақтау департаменті облыстағы ауылдық округтердегі тұрғындар пайдаланатын судың сапасын тексерді. Зерттеу нәтижесінде 369 елді мекен зерттелді, 66%-да бактериология бойынша артықшылық анықталды. Бұл халықтың өндірістік суды пайдаланатыны, яғни ауыз судың сапасына сай келмейтіні анықталды. Стандартты емес үлгілер негізінен Ақтоғай, Железин, Ертіс, Павлодар, Успен, Шарбақты аудандарында, қалалардың ауылдық жерлеріндегі жеке құдықтар мен құдықтардан темір мен марганецтің шектен көп концентрациясы байқалған. Темір мен марганецті кетіру технологияларын дамытуға әрдайым шетелде көп көңіл бөлінді [1-22]. Өкінішке орай, көптеген прогрессивті шешімдер отандық тәжірибеге енгізілмеген. Соңғы онжылдықта шағын көлемді жоғары тиімді қондырғыларды құру қажет болған кезде шетелдік технологияларды, жабдықтар мен материалдарды кеңінен қолдану басталды. Қазіргі уақытта отандық өндірушілер шетелдіктерден кем түспейтін жаңа жоғары тиімді материалдарды ұсынады. Темір табиғи суда әр түрлі химиялық қосылыстар түрінде ерітінді, коллоидты және тоқтатылған күйде болады: - екі валентті-иондар түрінде еріген Fe +2; - үш валентті. Fe + 3 хлоридтері мен сульфаттары суда жақсы еритін болса да, Fe+3 иондары суспензия немесе тұнба түрінде болатын ерімейтін Fe(OH)3 гидроксидіне толық гидролизденеді. - органикалық темір - табиғи органикалық қышқылдармен (гуматтармен) әр түрлі еритін кешендер түрінде болады, әдетте коллоидтық құрылымға ие; - бактериялық темір – темір бактерияларының тіршілік өнімі; темір олардың қабығында орналасқан. Металдың ұңғымадан суға түсуінің бірнеше себептері болуы мүмкін: Негізгі себебі: топырақтағы судың құрамында темір бар жыныстар арқылы ағуы. Ол сұйықтықпен жуылады және тотығу үшін оттегінің болмауына байланысты еріген күйінде сақталады. Сулы горизонтқа өнеркәсіптік, ауылшаруашылық және басқа да темір көп ағынды сулардың енуі. Өнеркәсіптік қалдықтар немесе металл конструкцияларының көп қалдықтары бар топырақ қабаты арқылы судың ағуы, сондай-ақ тозған болат құбырлар арқылы суды ағызу. Үлкен тереңдіктен алынған жер асты (артезиан) суларында негізінен екі валентті темір иондары Fe+2, әдетте еріген бикарбонат – Fe(HCO3)2 түрінде болады. Мұндай терең ұңғыма суларында құрамы төмен еріген оттегінің 1 литрінде бірнеше ондаған миллиграммға дейін темір концентрациясы болуы мүмкін. Бұл жағдайда су толығымен мөлдір болып қалады. Мұндай су ауамен жанасқаннан кейін бетіне көтерілгенде, ол жағымсыз иіс пен дәмге ие болады, ал ауада сақтаған кезде қызыл-қоңыр тұнба шығады. Жер үсті суларында оттегінің артық болуына байланысты темір тотыққан, Fe + 3 үш валентті күйде болады. Мұндай көздердегі темір концентраты әдетте литрдегі миллиграммның оннан бір бөлігінде болады, бірақ ол рұқсат етілген нормадан асып кетуі мүмкін. Әдетте, жер үсті суларындағы темір гумин қышқылдарының тұздары (гуматтар, таниндер және лигниндер) бар ұйымдық кешендердің құрамында коллоидтық күйде кездеседі. Органикалық кешендер түріндегі Темірдің ең көп мөлшері, литріне ондаған миллиграмм, қарашірік заттардың концентрациясы жоғары батпақты суларда байқалады. Сондықтан оның қоңыр "тот" реңктері бар, бірақ тұнба түзбейді. Бактериялық темір өзін су бетінде опалесцентті кемпірқосақ пленкасы және құбырлардың ішінде жиналатын желе тәрізді масса ретінде кездеседі. Судағы Темірдің шекті рұқсат етілген концентрациясы литріне 0,3 мг құрайды. Бұл көрсеткішті анықтау үшін су алу көзінен су үлгісін алып, оны зертханада талдау қажет. Көптеген аймақтарына ұңғыма суындағы темірдің мөлшері литріне 1-ден 3 мг-ға дейін, кейде литріне 5 мг-ға дейін тән. Бұл ШРК-дан әлдеқайда көп, сондықтан темірді тазарту жүйелерін қолдану ұсынылады. ШРК-ның литріне 0,5 мг-ға артуы оның органолептикалық көрсеткіштерін нашарлатады. Ішкен кезде металл дәмі сезіледі, жуғаннан немесе жуғаннан кейін кірде немесе табақтарда тот басқан іздер қалады. Бірақ басты қауіп-мұндай суды ұзақ уақыт қолданған кезде ол метаболикалық жүйенің жұмысын бұзады және адам ағзасының ішкі мүшелеріне әсер етеді. Темір қан құрамын өзгертеді, аллергия тудыруы мүмкін, асқазан-ішек жолдарының проблемаларын тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, су құбырларында тотығу кезінде темір қатты күйге ауысады, оның бөлшектері бекіту арматурасы мен клапандарын зақымдайды, құбырларды, сүзгілерді, жылыту радиаторларын бітеп тастайды. Адам ағзасының марганецке деген қажеттілігі, әдетте, оның судағы және тағамдағы мазмұнын қамтамасыз етеді. Марганецтің тағаммен бірге тәуліктік мөлшері орташа есеппен 3,7 (2,2-ден 9) мг, ауадан - 0,002 мг, ауыз судан - 0,064 мг-ға дейін . Адам ағзасындағы марганецтің жетіспеушілігі ұрпақты болу, жүйке және есту жүйелерінің жұмысында ақауларға және қаңқа түзілуінің бұзылуына әкеледі . Нормадан асып кету адамға мутагендік әсер етеді. Айқын кумулятивтік қасиеттерге ие марганец бауырда, бүйректе, мида, қалқанша және ұйқы безінде, лимфа түйіндерінде жиналады. Тәуекелдерді басқару стратегиясында ауыз су, марганецті жұтудың шамалы көзі болса да, адамға әсер етудің басқа ықтимал көздерімен бірге қарастырылуы керек. Ауыз судағы және тамақтағы марганецтің жоғары мөлшері мен жас балалардағы және металлургтердегі нейроуыттылық арасында күшті корреляция анықталды, бұл «марганизм» деп аталатын және көптеген жолдармен Паркинсон ауруына ұқсас, Грецияның өнеркәсіптік аймақтарының тұрғындарындағы неврологиялық көріністер, психикалық бұзылулар, Жапония тұрғындарының бұлшықеттерінің треморы және т.б байқалады. Сондықтан марганец және басқа да қоспалары жоғары жер асты суларын пайдалану оларды тазартудың тиімді технологиялары болған жағдайда ғана мүмкін болады. Суды темірден тазарту тәсілі оның берілген суда өмір сүру формасымен, концентрациясымен, өнімділігімен және өндіріс талаптарымен анықталады. Тазарту бірқатар физикалық-химиялық процестерді қамтиды және ең алдымен темір қосылыстарын ерімейтін немесе аз еритін формаларға ауыстырып, содан кейін оларды судан шығарады. Суды темір мен марганецттан тазартудың 5 түрлі әдістерін қарастырсақ болады. Судан темірді кетіру үшін әртүрлі физикалық принциптерге негізделген жабдық қолданылады. Бұл жағдайда басты міндет — металды тотықтыру және оны еріген екі валенттен қатты үш валентті түрге ауыстыру. Әрі қарай, бөлшектер немесе қатты қосындылар түрінде түскен металды сорбенттер немесе сүзгілердің басқа түрлері арқылы сүзуге болады. Темір иондарын натрийге алмастыру реакциялары, молекулалық деңгейде тазарту да қолданылады. 1-әдіс: картридждері бар тұрмыстық сүзгілер Темірден суды тазартудың қарапайым және арзан әдісі-Big Blue картридждерін пайдалану. Бұл тұрмыстық су құбырына орнатылған колбалы сүзгілерге арналған бірыңғай кірістірулер. Көлемі мен өнімділігіне байланысты олар бір шүмек немесе үйдегі барлық су құбыры үшін темір суды тазарта алады. Темірді кетіру үшін қол жетімді ассортименттен тиісті темірбетон картриджін таңдау керек. Онда металды тотықтыратын және сүзгі материалының қалыңдығында тотыққан қатты заттарды ұстайтын арнайы жүктеме бар. Темірді кетіруге арналған картридждер көбікті полипропиленнен, белсендірілген кокос көмірінен, полипропилен жібінен және т. б. тұрады. Бұл әдістің өзіңдік оң және теріс жақтары бар. Артықшылықтары: қол жетімділігі және су құбырына оңай орнатылуы. Кемшілігі: өнімділігі төмен, қысқа қызмет ету мерзімі, еріген темірді өткізеді. 2-әдіс: бағаналы жүйе арқылы суды тазарту Судан Еріген темірді жоғары концентрацияда тотығу арқылы алып тастауға болады. Суға тотықтырғыштар қосылған кезде олар металмен әрекеттеседі және қатты қосылыстар түрінде басқа қосылыстар түзеді. Содан кейін олар механикалық түрде оңай сүзіледі. Суды тазарту үшін келесі әдістер қолданылады: Гипохлоритпен тотығу. Хлор-ұңғыма суынан темір мен марганецті кетіретін күшті тотықтырғыш. Ол темірмен әрекеттесіп, гидроксид немесе негізгі тұздар түзеді. Бұл тазарту әдісі өнеркәсіптік зауыттарда және орталықтандырылған су дайындау станцияларында кең таралған. Сонымен қатар, егер хлор ұқыпсыз өңделсе, қатты улануды тудыруы мүмкін. Озонмен тотығу. Бұл газ жоғары белсенділікке ие және темірді тиімді тотықтырады. Бұл жағдайда реакцияның жанама өнімдерінің болмауына байланысты судың химиялық құрамын нашарлатпайды. Ұңғымадағы суды темірден тазартудың ең танымал технологиясы-тотығу катализаторлары бар Бағаналы сүзгілер. Мұндай сүзгілер зиянды реагенттерді пайдаланбайды, толығымен автоматтандырылған және берік. Экодар компаниясы ұсынған ең танымал сүзгі келесі үш сүзгі жүктемелерін пайдаланады: Birm-суда еріген темір қосылыстарын кетіретін тиімді және үнемді тазартқыш материал. Катализатор ретінде әрекет ететін марганец диоксиді бар кремний ядросынан тұрады. Содан кейін қатты темір сүзгі қалыңдығында ұсталады. Ferofix-бұл Экодар компаниясының инновациялық жүктемесі, ол марганец пен күкіртті сутекті судан тазартуға, кетіруге қолданылады. Жүктеме тығыздығының жоғарылауына байланысты оның тиімділігі аналогтармен салыстырғанда 20% - ға артады. Сонымен қатар, ол металл концентрациясы жоғары суды тазарта алады. Greenmix-суды әртүрлі ластаушы заттардан тазартуға арналған әмбебап жүктеу материалы. Ол бірнеше компоненттерден тұрады және халықаралық ISO стандарттарына сәйкес келеді. Green mix арқасында темірді судан алып тастауға, қаттылық тұздарын азайтуға, марганецтен, аммонийден және органикалық қосылыстардан тазартуға болады. Бұл жүктемелер Судан ластанудың басқа түрлерін алып тастайтын және оның органолептикалық көрсеткіштерін жақсартатын автоматтандырылған сүзгілерге орналастырылған. Бұл әдістің оң және теріс жақтары да бар. Оң жақтары: Үлкен көлемдегі суды тазарту; қондырғыларды пайдаланудың минималды құны; эксплуатация мерзімі 15-20 жыл; Толық автоматтандырылған. Теріс жақтары: техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді; күрделі салымдар өте жоғары; электр қуатын және су құбырындағы қысымды қажет етеді. 3-әдіс: контейнерлермен қысымсыз аэрация Темірді суда ең аз энергия шығындарымен және үлкен көлемде қысымсыз аэрация көмегімен тотықтыруға болады. Бұл әдістің мәні ашық контейнерлерде суды ұзақ уақыт бойы қорғау болып табылады. Сұйықтықтың ауамен оның беті арқылы жанасуына байланысты біртіндеп оттегімен қанықтыру жүреді. Ол құрылғының түбіне түсетін темірді тотықтырады. Процесті жеделдету үшін контейнерлерде қалақтар орнатылады, олар суды оттегімен жақсы қанықтыру үшін араластырады. Әдістің артықшылығы үлкен көлемдегі суды тазарту, қондырғыларды пайдаланудың минималды құны. Кемшілктері үлкен қондырғылар қажет, тазалауы баяу, көп орын алады. Бұл әдіс суды көп мөлшерде өңдеу қажет, бірақ технологиялық процестердің құнын төмендету үшін тазарту құнын төмендететін өндірістік зауыттарда қолданылады. Ол сондай-ақ ұңғымалардан суды тазарту кезінде қолданылады. 4-әдіс: қысымды аэрация Реагенттерді қолданбай темірден суды тез және тиімді тазарту үшін қысымды аэрация әдісі қолданылады. Ол компрессордың көмегімен ауаны суға айдаудан тұрады. Атмосфералық ауадағы оттегі темірді тотықтырады және оны қатты, үш валентті түрге айналдырады. Содан кейін сүзгілер арқылы жойылады. Бұл әдістің артықшылығы мен кемшіліктері де бар. Артықшылықтары Экологиялық таза химиялық реагенттерсіз тазарту; Сүзгілердің басқа түрлерімен үйлесімділік; Күкіртсутекті кетіру мүмкіндігі; Темірдің жоғары концентрациясы үшін жоғары тиімділік; Судың бастапқы құрамын сақтау Кемшіліктеріне компрессор электр энергиясын тұтынады, аэрация қондырғысы жұмыс кезінде шу шығарады, техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, өйткені ол темірмен тез өседі. 5-әдіс: мембраналық тазарту әдістері Мембраналық тазалау әдісі өте кішкентай ұяшық өлшемдері бар арнайы сүзгілерді пайдалануды қамтиды. Олар су молекулаларының мөлшерімен салыстырылады, бұл әртүрлі еріген қосылыстарды ұстауға мүмкіндік береді. Темір гидроксидін үш валентті түрде кетіру үшін ультра және нанофильтрациялық мембраналар қолданылады. Олар сұйықтықты суспензиядан тазартуға қабілетті. Одан да мұқият тазарту үшін кері осмос қолданылады. Мұндай сүзгідегі сүзгі элементі тек су молекулаларын өткізеді. Сондықтан ол толығымен минералсыздандырылып, құрамы бойынша дистилденгенге жақын болады. Мембраналық тазарту әдістері су құрамында темір көп болмаған кезде және тұтынушыға жоғары дәрежеде тазарту қажет болған жағдайда қолданылады. Барлық басқа жағдайларда, бұл әдіс дәстүрлі жүктеу сүзгілерімен немесе аэрация қондырғыларымен салыстырғанда тым қымбат болады. Суды тазарту жүйесінің темірден соңғы сатысы ретінде минералдандырғышпен суды тазартудың Кері Осмостық жүйесін орнату ұсынылады, өйткені ол ауыз судан кем түспейді немесе сапасы жағынан бөтелкедегі аналогтардан асып түседі. ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. -М.: Издательство стандартов, 1982. - 7 с. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно –питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества. -М.: Издательство стандартов, 1985. -7 с. СН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996. - 111 с.25. МУ 2.1.4.682-97. Методические рекомендации по внедрению и применению СН 2.1.4.559-96. - М: Минздрав России, 1997 - 82 с. Николадзе Г.И. Улучшение качества подземных вод. -М.: Стройиздат, 1987. - 240 с. Мамонтов К.А. Обезжелезивание воды в напорных установках. -М.:Стройиздат, 1964. -94 с. Золотова Е.Ф., Асс Г.Ю. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. -М.: Стройиздат, 1975. -176 с. А.А.Громогласов и др. Водоподготовка. Процессы и аппараты.- М., Атомиздат, 1977.- 325 с. Г.И.Николадзе. Обезжелезивание природных и обо- ротных вод.- М., Стройиздат, 1978.- 161 с. О.В.Лифшиц. Справочник по водоподготовке ко- тельных установок.- М., Энергия, 1976.- 288 с. Л.С.Стерман, В.Н.Покровский. Химические и тер- мические методы обработки воды на ТЭС.- М., Энергия, 1981.- 232 с. Ю.А.Кострикин, Н.А.Мещерский, О.В.Коровин. Во- доподготовки и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления.- М., Энергоатомиздат, 1990.- 252 с. А.А.Громогласов, А.С.Копылов, А.П.Пильщиков. Во- доподготовка: Процессы и аппараты.- М., Энергоатомиз- дат, 1990.- 272 с. А.С.Копылов, В.М.Лавыгин, В.Ф.Очков. Водоподго- товка в энергетике.- М., МЭИ, 2003.- 310 с. Г.И.Николадзе, М.А.Сомов. Водоснабжение.- М., Стройиздат, 1995.- 688 с. Вода. Технология и оборудование.- М., НТС Строй- информ, 2002.- 360 с. Б.Е.Рябчиков. Современные методы подготовки во- ды для промышленного и бытового использования.- М., ДеЛи принт, 2004.- 328 с. Методические рекомендации по обеспечению вы- полнения требований санитарных правил и норм СанПиН 2.1.4.559-96. Под. ред. В.Л.Драгинского.- М., ВИМИ, 2000.- 92 с. В.Т.Мазаев, Т.Г.Шелепина, В.И.Мандрыгин. Кон- троль качества питьевой воды.- М., Колос, 1999.- 168 с. Б.Е.Рябчиков. Водоподготовка в производстве ли- кероводочных изделий.- Производство спирта и ликерово- дочных изделий, №2, 2001.- с.30-32. В.Л.Драгинский, Л.П.Алексеева. Очистка подзем- ных вод от железа, марганца и органических соединений.- Водоснабжение и санитарная техника, №12, 1997.- с.16- 19. Б.Е.Рябчиков и др. Установка водоподготовки для производства соков.- Пиво и напитки, №3, 2002.- с.30-32. Б.Е.Рябчиков и др. Водоподготовка для водочного производства.- Производство спирта и ликероводочных изделий, №1, 2002.- с.24-26. С.Н.Гладенов, С.С.Прокуева. Фильтрующие мате- риалы: практика применения.- Экология и промышлен- ность России, ноябрь, 2002.- с.35-38. Е.К.Филипов, О.И.Овечкина, З.К.Липина. Использо- вание двухслойной загрузки в контактных фильтрах.- Во- доснабжение и санитарная техника, №6, 2003.- с.38-39. В.И.Федоренко. Обезжелезивание технологической воды методом многослойного фильтрования.- Ликерово- дочное производство и виноделие, №8, 2000.- с.6-8. И.В.Алгунова. Эффективность применения горелых пород в качестве загрузки при обезжелезивании воды.- Водоснабжение и санитарная техника, 2003, №5.1.- с.21- 23. А.Соловьева. О голубой воде и мембранной техно- логии.- Вода и тепло, №1, 2005.- с.13-15. А.Г.Первов и др. Ультрафильтрация – технология будущего.- ВСТ, 2001, №9.- с.9-12. А.П.Андрианов. Получение питьевой воды с помо- щью мембранного метода ультрафильтрации.- Экологиче- ские системы и приборы, 2003, №4.- с.15-18. А.П.Андрианов, А.Г.Первов. Оптимизация процес- сов обработки воды методом ультрафильтрации.- ВСТ, 2003, №6.- с.7-11. Г.Н.Герасимов. Адаптация технологии обработки питьевой воды к новым условиям применения ультра- фильтрации.- ВСТ, 2003, №6.- с.11-18; №7.- с.21-26. В.Е.Поляков, Н.Г.Полякова, Ю.И.Тарасевич. Очистка артезианской воды от ионов марганца и железа с исполь- зованием модифицированного клиноптилалита.- Химия и технология воды, 1997, т.19, №5.- с.493-504. Д.В.Дудин, Б.О.Бодягин, А.О.Бодягин. Способ полу- чения гранулированного фильтрующего материала.- Па- тент РФ №2162737 от 26.07.2000. В.Д.Назаров, Н.В.Вадулина. Активный обезжелези- вающий фильтрующий материал.- Патент РФ №2184600 от 24.08.2000. жүктеу/скачать 32,26 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|