Файл: Барац, В. А. Водоснабжение судов речного флота.pdf

аироваиный уголь), используемые в виде угольного порошка либо гранул.

Рассматривая реагентные методы обеззараживания воды, сле­ дует остановиться на озонировании как методе, обладающем уни­ версальным действием. Комбинированный обеззараживающий, обесцвечивающий и дезодорирующий эффект, достигаемый при обработке воды озоном, позволяет выбрать эффективные ускорен­ ные методы ее обработки.

Как известно, озон является аллотропической модификацией кислорода и при нормальных температуре и давлении представ­ ляет собой газ.

Основные свойства озона как сильного окислителя обуслов­ ливаются его способностью к самопроизвольному распаду с отда­ чей активного атома кислорода. Разложение кислорода и образо­ вание озона в производственных условиях осуществляется при наложении на определенный объем сухого атмосферного воздух электрического разряда высокого напряжения (так называемого «тихого» разряда). В озонаторах получают озоно-воздушную смесь, содержание озона в которой может достигать 5—10% (по весу). Для обеззараживания воды обеспечивают быстрое и пол­ ное смешение ее с озонированным воздухом .в контактном резер­ вуаре.

Озон обладает высоким окислительно-восстановительным по­ тенциалом, определяющим быстрое развитие реакции с органиче­ скими веществами, содержащимися в воде. Существенно, что те­ чение этих реакций у озона интенсивнее, чем у хлора, «хлоропотребность» воды ниже, чем «озонопотребность».

о необратимом высоком 'бактерицидном, спороцидном, вирулицидном н цистоцидном эффектах, вызываемых озоном, но и о весьма кратком (2—3 мин) периоде необходимого контакта озона с во­ дой. Эффективные бактерицидные концентрации озона находятся в пределах 0,5—0,2 мг/л. Обеззараживание воды озонированием выгодно отличается от хлорирования как краткостью необходимо­ го периода контакта, так и достигаемым при этом эффектом в ши­ роком спектре патогенных представителей микрофлоры воды. Опыт эксплуатации ряда станций озонирования воды свидетель­ ствует, что выбор эффективной дозы озона должен основываться па необходимости перекрытия озонопотребпости воды.

Величина остаточного озона лимитируется по органолептиче­ скому признаку (по запаху), хотя данное определение весьма условно — присутствие озона в воде кратковременно. Казалось бы, это невыгодно отличает его от хлора. Однако результаты ис­ следований последних лет показывают, что остаточный хлор так­

22

При устранении привкусов, запахов и цветности, сопутству­ ющих обеззараживанию воды озоном, следует также учитывать его высокую окисляющую способность, приводящую к расщепле­ нию соединений минерального и органического происхождения. Эти соединения и придают воде неблагоприятные свойства. С по­ мощью озона устраняют запахи, обусловленные жизнедеятельно­ стью водорослей и микроорганизмов, присутствием эфирных ма­ сел. Применительно к высокоцветным речным водам с запахами и привкусами биологического происхождения получен вполне удовлетворительный эффект при действии доз озона 1—2 мг/л и контакте 7—10 мин. Озонирование оказывается эффективным ме­ тодом очистки воды, содержащей фенолы и нефтепродукты.

Вследствие невозможности постоянного контроля состава воды в судовых условиях при определении эффективной дозы озо­ на приходится ориентироваться на заведомо увеличенные дозы и периоды контакта.

Применение озонаторных установок в судовых условиях долгое время считалось малореальным по техническим соображениям. Эти трудности сейчас преодолены, о чем свидетельствует появле­ ние как отечественных, так и зарубежных образцов установок в судовом исполнении.

Из безреагентных методов обеззараживания воды наиболее широкое распространение получило бактерицидное ультрафиоле­ товое излучение (длина волны 0,254—0,257 мкм). К его преиму­ ществу относится возможность достижения довольно высокого бактерицидного и спороцидного эффекта в воде при секундных периодах контакта.

Однако при известных достоинствах этого метода применениеего ограничивается двумя группами факторов: факторами среды, содержащей бактерии, и факторами, обусловливающими рези­ стентность (устойчивость) бактерий.

К первой группе относятся факторы, повышающие абсорбцион­ ную способность воды в отношении коротковолновой ультрафио­ летовой радиации. При этом имеются в виду растворенные кол­ лоидные и суспензированные в воде вещества.

В. Ф. Соколовым выведена формула расчета потребной для обеззараживания воды бактерицидной мощности источников уль­ трафиолетового излучения (Вт)

Q a k lg —

р __ ____________ Ро f

п156-3-444 ijn т)п

где Q — расчетный расход обеззараживаемой воды;

а — коэффициент поглощения облучаемой воды, см-1;

k — коэффициент сопротивляемости бактерий кишечной па­ лочки, мк Вт • с/см2;

р — коли-индекс после облучения;

23

р0_— количество бактерий кишечной палочки в единице объе­

Как видно, в числитель формулы входит коэффициент а, оп­ ределяющий поглощение ультрафиолетовой радиации облучаемой водой. Численные величины его, приведенные ниже, указывают на прямую зависимость бактерицидной мощности излучения от по­ глощающей способности воды, причем цветность последней имеет основное значение. Как видно, следующими по значимости факто­ рами являются мутность воды и количество содержащегося в ней железа.

обеззараживания .воды с пониженными физическими свойствами. Однако при этом значительно возрастают дозы ультрафиолетово­ го излучения, необходимые для получения гигиенически приемле­ мых результатов. Так, при увеличении цветности воды на 1° вели­ чина а возрастает па 0,07—0,09 см-1, в то время как при концен­ трации железа, равной 1 мг/л, — на 0,01—0,015 см-1.

Существует также определенная соразмеримость между слоем облучаемой воды и величиной коэффициента поглощения а. Эта зависимость обусловливает возможность получения высокого бак­ терицидного эффекта ультрафиолетового излучения лишь в слоях воды, не превышающих 1—4 см.

Известно также, что физико-химическая природа цветности и мутности также ограничивает бактерицидное действие ультра­ фиолетовых лучей. Наибольшее поглощение свойственно раство­ рам гуминовых кислот.

Следует отметить неодинаковую чувствительность бактерий разных видов к действию ультрафиолетовой радиации. Однако установлено, что кишечная палочка сохраняет свое санитарно-по­ казательное значение и по отношению к этому виду энергии.

Для эффективного обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами должны быть обеспечены полные бактерицидные дозы за счет мощности источников излучения, времени воздействия и слоя обеззараживаемой воды.

Недостатком метода является прямая зависимость достигае­ мого эффекта обеззараживания от качества очистки обрабатывае­ мой воды, что обусловливает необходимость предварительного вы­ сококачественного ее осветления и обесцвечивания. Кроме' того

24

при этом методе не происходит какое-либо улучшение других свойств воды (например, дезодорации), что также требует ее до­

полнительной обработки.

Применение, особенно на флоте, других методов безреагентного обеззараживания (ультразвука, УКВ, радиоактивного излу­ чения) следует рассматривать как возможное в отдаленной пер­ спективе.

§ 5. ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ЗАБОРТНОЙ ВОДЫ НА РЕЧНЫХ СУДАХ

Водоснабжение речных судов за счет использования заборт­ ной воды является исторически сложившимся и, очевидно, наибо­ лее рациональным вариантом. Однако интенсивное загрязнение судоходных водоемов создает значительные сложности при техни­ ческой реализации этого пути водоснабжения.

Возникающие в данном случае трудности связаны с невозмож­ ностью применения общеизвестных в береговых условиях ком­ плексных способов очистки и обеззараживания воды, а также с необходимостью использования автоматических экспрессных схем, позволяющих в минимальные сроки достигать требуемого эффек­ та с помощью малогабаритной аппаратуры. В то же время обра­ ботке подлежит вода, качество которой значительно хуже, чем это допускается Государственным стандартом для воды источников централизованного водоснабжения (ГОСТ 2761—57).

Сведения о возможности использования таких методов очист­ ки и обеззараживания воды, как фильтрация, хлорирование, бак­ терицидное ультрафиолетовое излучение, озонирование показыва­ ют, что конечный гигиенически приемлемый эффект можно до­ стичь при соблюдении ряда требований. Отклонения от этих тре­ бований при создании судовых установок для получения питье­ вой воды из забортной приводило к нежелательным резуль­ татам.

Для получения питьевой воды из забортной речной нужен ком­ плекс технологических осветляющих, 'дезодорирующих и обеззара­ живающих воду приемов. Ни одним из них в отдельности нельзя получить воду, состав которой соответствовал бы требованиям ГОСТа на питьевую воду.

'В то же время применить на судах обычную схему очистки и обеззараживания воды, включающую отстаивание, реагентную коагуляцию, фильтрацию и обеззараживание, оказывается невоз­ можным. Вынужденный, в судовых условиях, отказ от отстаива­ ния воды приводит к тому, что для ее осветления приходится ис­ пользовать лишь фильтрационные и коагуляционные приемы. Из числа последних наиболее перспективны электрокоагуляционные методы.

Электрокоагуляция исключает необходимость применения до-

25

дельных камер коагуляции. Однако электролизеры для коагуля­ ции, созданные специально для речных судов, оказались сложны в обслуживании. Учитывая, что необходимую степень осветления воды удалось достичь за счет подбора фракции и скорости филь­ трации, с целью упрощения судовых станций в настоящее время от электролизеров отказались. Тем не менее, следует отметить, что введение в технологическую схему узла коагуляции повышает надежность и качество осветления воды. Если будет создан элек­ тролизер, не требующий постоянного ухода, его следует ввести в

схему судовых станций приготовления воды.

Для фильтрования воды в судовых условиях применимы лишь скорые напорные фильтры с ручным или автоматическим включе­ нием их на промывку в конце фильтроцикла.

В судовых условиях предпочтение надо отдавать безреагентным методам обеззараживания. Однако единственный из их чис­ ла — бактерицидное ультрафиолетовое излучение, получившее практическое применение, требует высококачественного осветле­ ния и обесцвечивания воды. Необходима при этом и дополнитель­ ная безреагентная дезодорация воды. Правильное построение экс­ пресс-схемы очистки воды (использование электрокоагуляции и тонкой фильтрации) позволяет эффективно применять бактери­ цидное ультрафиолетовое излучение.

Менее жесткие требования предъявляются к предварительной подготовке воды при хлорировании. В судовых условиях его мож­ но применять лишь при завышенных дозах хлора (перехлорировании). Хлоропоглощаемость воды здесь уже не является основным критерием при выборе дозы хлора: колебания величины хлоропоглощаемости забортной воды при движении судна могут быть зна­ чительны и на небольших отрезках судоходных фарватеров. Ис­ пользуемые для перехлорирования воды дозы активного хлора (3—10 мг/л) позволяют не только обеззараживать воду, но и уст­ ранять неприятные привкусы и запахи ее. Однако избыток хлора нужно удалять. Таким образом, при обработке воды методом хло­ рирования необходимо производить дехлорирование.

Наиболее перспективно из гигиенических и технологических соображений озонирование воды. Возможность получить одновре­ менно обесцвечивающий, дезодорирующий и обеззараживающий эффект упрощает общую схему судовой станции приготовления воды. В судовых условиях озон правильнее рассматривать именно как агент поливалентного действия.

Сведения о конструктивных решениях различных судовых станций приготовления воды с использованием озонирования и о их гигиенической эффективности, приведенные ниже, свидетель­ ствуют о правомерности сделанных заключений.

Эти материалы подтверждают также принципиальные И прак­ тические возможности эффективных построений малогабаритных

26