Главная > Статьи > Страница10

Общая информация.

За последние 10 лет бытовые системы подготовки воды из скважин на основе технологии «окисления и фильтрации» с дозированием в качестве окислителя раствора перекиси водорода получили очень широкое распространение в Европе, США и Канаде. Системы с дозированием перекиси водорода занимают все большую долю в предложениях водоподготовки, вытесняя системы удаления  сероводорода и железа на основе аэрации или дозирования хлорсодержащих реагентов.

Растущая популярность систем удаления сероводорода и железа на основе дозирования H2O2 обусловлена рядом факторов:

1. Пероксид водорода действует быстрее чем хлор или атмосферный кислород и не требует в большинстве практических задач наличия контактной емкости.

2. В отличии от хлора перекись водорода не оставляет в воде побочные продукты окисления и дезинфекции, превращаясь в воду и кислород.

3. В отличии от атмосферного кислорода перекись водорода «атакует» не только железо и марганец, но и танины, содержащие железо в составе органических цепочек.

4. В отличии от хлора или атмосферного кислорода пероксид водорода эффективен в широком диапазоне рН.

5. В отличии от хлора перекись водорода не оказывает влияние на вкус воды.

 

6. В отличии от атмосферного кислорода перекись водорода эффективно действует в отношении железобактерий и серобактерий, предотвращая биообрастание фильтрующей среды.

7. Общая стоимость комплекта оборудования меньше в сравнении с системами аэрации или системами дозирования хлора.

8.Техническое обслуживание систем на основе перекиси водорода реже и дешевле (перекись водорода устраняет «аэрационную» проблему биообрастания и не обладает способностью к кристаллизации в отличии от раствора гипохлорита натрия).

Рисунок 1. Структурная схема системы без контактной емкости с пропорциональным дозированием 7% H2O2 и импульсным счетчиком.

Рисунок 2. Структурная схема системы без контактной емкости с дозированием 7% H2O2 в поток с постоянной объемной скоростью.

Рисунок 3. Структурная схема системы с контактной емкостью и дозированием жидкого окислителя в поток с постоянной объемной скоростью.

Запах сероводорода – одна из наиболее распространенных проблем воды из скважин. Исторически в бытовой водоподготовке сложилось так, что «физическая» аэрация или «химическое» хлорирование стали обычными способами устранения запахов воды, вызванных содержанием летучей органики, сероводорода и других растворенных газов. Однако, хлорирование воды сопряжено с созданием нежелательных «побочных продуктов» и требует введения достаточно высоких доз для устранения сероводорода при рН >7,5, а атмосферный кислород не обладает дезинфицирующим действием, не способен разрушить железо, встроенное в органические цепочки, не способен окислять марганец в условиях нейтрального рН.

В сравнении с традиционным хлорированием воды перекись водорода H2O2 действует эффективнее, быстрее, не создает побочные продукты, не вносит в воду посторонний вкус и запах. Физическая аэрация также показывает высокую эффективность в удалении запаха сероводорода. Однако, если вода из скважины содержит железобактерии или серобактерии  в системе водоснабжения после аэрационной обработки может оставаться или появляться со временем «вторичный» запах сероводорода, объясняемый присутствием микробиологического загрязнения (например, запах сероводорода в накопительном бойлере системы ГВС).

Построение системы удаления сероводорода и обезжелезивания воды на основе дозирования раствора H2O2 на порядок дешевле в сравнении с системой на основе аэрации воды, требует значительно меньшего количества компонентов и занимает меньше пространства.

К тому же, в отличии от атмосферного кислорода, перекись водорода  в достаточной концентрации  способна полностью устранить проблему  серобактерий и железобактерий (проблему железосодержащего шлама — слизистой массы из гидроокиси железа, железобактерий и экзополисахаридов в трубах и фильтрах) .

Фильтр с противоточным способом промывки.

В качестве фильтрующей среды для фильтра с обратной промывкой для систем с дозированием H2O2 мы используем:

— Centaur или  GAC Plus , битуминозный каталитический уголь  Centaur или  GAC Plus;

— Katalox Light, фильтрующую среду-окислитель на основе  гамма — диоксида марганца.

Оба варианта загрузки фильтра отлично функционируют в присутствии в воде перекиси водорода, создавая идеальные условия для высокого уровня окисления примесей. Активированный уголь поглощает остаточную перекись водорода, а Katalox Light обеспечивает быстрое разложение остаточной перекиси водорода на каталитической поверхности на воду и кислород.

Общая структура.

Система водоподготовки с непропорциональным дозированием  (рисунок 2) в воду из скважины раствора 7% H2O2 выглядит максимально простой. Реле давления автоматически подключает дозирующий насос одновременно с насосом водоснабжения. Дозирующий насос подает в стабильный поток воды (стабильная скорость потока между насосом и гидроаккумулятором) расчетный объем раствора перекиси водорода. В таком режиме управления насосом водоснабжения и насосом-дозатором пропорциональное дозирование перекиси водорода в объем воды достигается за счет использования насоса непропорционального дозирования. Вода с окислителем поступает в сорбционный фильтр с каталитическим углем, перемешиваясь в статическом миксере. Дальше очищенная от примесей железа и сероводорода вода поступает в систему водоснабжения. Реакция окисления сероводорода и железа происходит непосредственно на поверхности каталитического угля или среды-окислителя Katalox Light без экспозиции во времени и наличия контактной емкости. Наличие контактной емкости может быть обусловлено только сопутствующим бактериальным загрязнением воды.

Контактная емкость. Железобактерии и серобактерии.

Необходимость в установке контактной емкости (рисунок 3) между сорбционным фильтром и точкой подачи окислителя может быть обусловлена наличием в воде железобактерий и серобактерий. Загрязнение воды железобактериями и серобактериями предполагает как увеличение дозы окислителя, так и экспозицию во времени для достижения приемлемого дезинфицирующего эффекта.

Как согласовать дозирование окислителя с объемом потребляемой воды.

Самый простой и недорогой способ подачи окислителя предполагает использование простого дозирующего насоса с непропорциональным дозированием. Насос-дозатор подключается  и отключается каждый раз при пуске Вашего скважинного насоса. Управление пуском и остановкой дозатора осуществляет общее с насосом водоснабжения реле давления. Например, Вашим скважинным насосом управляет реле давления с уставками включения 2,5 бара и  выключения 4 бара. В пределах уставок давления определяется средняя производительность насоса, для которой рассчитывается пропорциональная  объему доза окислителя. К реле давления, которое управляет скважинным насосом, подключают насос-дозатор, а точку ввода окислителя в воду устанавливают так, чтобы накопительный гидроаккумулятор располагался выше по потоку. Насос наполняет гидроаккумулятор, выполняющий функцию «балласта» в гидравлической системе, практически с постоянной объемной скоростью.  Эта схема с дозирующим насосом непропорционального дозирования – проста для реализации и требует минимальных капиталовложений в оборудование.

Почему перекись водорода, а не традиционный хлорсодержащий окислитель?

Если, как сказано в предыдущих параграфах, перекись водорода столь великолепный реагент для водоподготовки, почему мы все еще регулярно используем хлорсодержащий окислитель? Ответ достаточно прост – хлор в воде обладает остаточным дезинфицирующим действием. Многие задачи в водоподготовке, например, в муниципальной водоподготовке с разветвленными и длинными водопроводами, требуют обязательного контроля микробиологического загрязнения в трубопроводах, а значит наличия эффективного биоцида, обладающего пролонгированным действием. Да, хлор создает очевидную проблему «хлорного» запаха и вкуса воды. Однако, эта проблема, равно как и удаление побочных продуктов дезинфекции хлором, устраняется с помощью правильно подобранных сорбционных угольных фильтров. Еще одно существенное преимущество хлора – хлорсодержащие реагенты дешевле, в том числе и их применение в бытовой водоподготовке. Перекись водорода, как и озон – это своего рода премиум-окислители в бытовой реагентной водоподготовке. Перекись водорода в целом всегда действует эффективнее хлора, в том числе тогда, когда вода кроме сероводорода и избытка железа загрязнена железобактериями или серобактериями.

Дозирование перекиси водорода в системах водоснабжения с насосом с переменной скоростью или насосом, управление которого осуществляется по контролю протока.

Если насосом управляет не реле давления, а частотный преобразователь или электронный контроллер давления и протока, применяют дозирующий насос с пропорциональным способом дозирования и контролем фактического расхода в магистральном трубопроводе с помощью импульсного водосчетчика. Независимо от изменения в объемной скорости движения воды Вы всегда получаете пропорциональное дозирование раствора перекиси водорода в обрабатываемую воду (рисунок 1).

Системы с насосом пропорционального дозирования обладают большей точностью и дополнительной безопасностью, так как дозирование «отстроено» от работы насоса. Например, в ситуации когда напряжение поступает на реле давления, реле давления замкнуто, но насос скважинный отключен тепловым реле, дозирующий насос будет нагнетать в трубопровод раствор  окислителя не обращая внимание на отсутствие потока  воды между насосом и гидроаккумулятором. При подключении насоса на фильтр поступит вода с явным переизбытком перекиси водорода. Это ситуация маловероятна, но в системе с пропорциональным дозированием такая ситуация принципиально невозможна. Этот фактор – еще одно преимущество систем с пропорциональным дозированием реагента (рисунок 1). Единственный недостаток систем с пропорциональным дозированием – более высокая цена насоса-дозатора  и наличие в схеме еще одного компонента —  импульсного водосчетчика.

 Удаление железа с дозированием перекиси водорода.

Перекись водорода – один из сильных окислителей, формирующий в воде свободные гидроксил-радикалы ( в присутствии катализаторов), окислительная способность которых уступает только фтору. Поэтому растворенное железо окисляется быстро на каталитической поверхности загрузки фильтра с углем или Katalox Light. Окисленное железо фильтруется в слое загрузки фильтра. Если Вы планируете использовать для удаления железа не Katalox Light, а каталитический активированный уголь, доза перекиси водорода должна быть достаточной для того, чтобы поддерживать чистоту поверхности активированного угля. Если дозы перекиси водорода будет недостаточно или раствор потеряет свою «проектную» концентрацию через активированный уголь будет наблюдаться «проскок» железа. Нужно учесть, что активированный уголь просто не работает с большим количеством растворенного железа.  Там, где вода содержит массивные концентрации железа совместно с сероводородом мы рекомендуем применять с перекисью водорода среду-окислитель Katalox Light и контактную емкость. Контактная емкость – это «балласт», который создает экспозицию во времени. С контактной емкостью любая фильтрующая среда будет работать максимально полноценно и эффективно независимо от типа реагента – будь-то атмосферный кислород, озон, перекись водорода или хлор.  Если раствор перекиси водорода потеряет концентрацию или неожиданно для Вас закончится в баке реагент такая среда как Katalox Light обладает способностью функционировать какое-то время без окислителя и обеспечит Вам большой временной лаг на устранение проблем. Каталитический уголь отлично работает с водой, в которой огромные концентрации сероводорода сочетаются с относительно невысоким содержанием железа. Однако, если в Вашей воде присутствует сочетание большого количества железа (≥ 5 мг/л) и сероводорода мы рекомендуем использовать двухступенчатую систему фильтрации «премиум-уровня» (рисунок 4): на первой ступени фильтр со средой Katalox Light, на второй – фильтр с каталитическим активированным углем GAC Plus.

Дезинфекция воды раствором перекиси водорода.

Начнем с того, что перекись водорода – более сильный окислитель, но достаточно слабый биоцид в сравнении с хлором и озоном, не обладающий пролонгацией дезинфицирующего действия. Дозирование перекиси водорода не используют как отдельный процесс для общей дезинфекции воды. Тем не менее, перекись обладает слабой дезинфицирующей способностью и это означает что для дезинфекции воды необходимо поддерживать большие концентрации в воде. Отсутствие остаточного действия –это одно из преимуществ использования перекиси водорода в бытовой водоподготовке с незначительной длиной и разветвленностью сети трубопроводов. Нет пролонгации действия – нет остаточной концентрации в воде.

Однако, если Ваша вода заражена колиформными бактериями и Вы не полагаетесь только на дезинфицирующее действие перекиси водорода, действующую систему очистки воды «для всего дома» рекомендуется дополнить на последней стадии ультрафиолетовым стерилизатором. Если микробиологическое заражение скважинной воды колиформными бактериями носит постоянный характер и представляет реальную угрозу система водоподготовки должна предоставлять серьезный «запас прочности». Да, мы подчеркиваем, что перекись водорода – слабый дезинфектант, несмотря на высокую эффективность в отношении железобактерий и серобактерий. Если микробиологическая безопасность воды – фактор №1, мы рекомендуем применять хлор.

Расчет дозы раствора пероксида водорода  7% в сутки для применения со средой -окислителем KataloxLight.

В соответствии с рекомендациями производителя среды Katalox Light  в воду дозируют 0,9 мг/л Н2О2 на 1 мг/л Fe, 1,8 мг/л Н2О2 на 1 мг/л Mn и 4,5мг/л Н2О2 на 1 мг/л H2S.

Объем пропорционального дозирования раствора 7% Н2О2 рассчитывается по формуле:

Объем дозируемого раствора 7% Н2О2 (в сутки)= V( л/мин ) x К (мг/л) x t( мин) / 70000,

где

V -объемная скорость потока обрабатываемой воды, л/мин;

K — необходимая концентрация  Н2О2 в единице объема обрабатываемой воды, мг/л;

t — количество минут дозирования ( в сутки);

70000 — концентрация H2O2 в 7% водном растворе, мг/л.

Пример:

Объемная скорость потока воды — 40 л/мин.

Концентрация железа в воде — 2 мг/л.

Общее время работы в сутки — 120 мин.

Принимаем:

V = 40 л/мин.

К=2 мг/л Fe х 0,9 мг/л Н2О2=1,8 мг/л Н2О2.

t — 120 мин.

Объем дозируемого раствора 7% Н2О2 в сутки = 40 л/мин  x 1,8 мг/л Н2О2 x 120 / 70000=0,123 л.

Разбавление раствора перекиси водорода до заданной концентрации.

Для разбавления используют дистиллированную воду или воду, очищенную методом «обратного осмоса».

Пример.

Исходный раствор 35% H2O2 объемом 1 литр.

Сколько необходимо добавить дистиллированной воды для снижения концентрации до 7%.

Расчет добавления объема дистиллированной воды:

35%/7% — 1 =5-1 = 4 литра.