Направление развития процесса промышленной водоподготовки при получении питьевой воды, учитывающее всё ухудшающуюся экологическую обстановку в мире.
Лев Борошок, доктор техн. наук, профессор
Белла Голуб, кандидат техн. наук, доцент
Некоторые специфические термины, преимущественно используемые в нормативно-технической документации и в правовых материалах по вопросам водоснабжения.
ПИТЬЕВАЯ ВОДА – вода, отвечающая по своему качеству установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых, кулинарных и бытовых нужд человека, либо для использования в промышлености для производства пищевой продукции.
ВОДОПОДГОТОВКА – обработка воды, поступающей из природных водоисточников, для приведения ее качества и экологического состояния в соответствие с требованиями потребителей.
Вода – основа жизни на нашей планете “Земля”. Да и вообще в космическом пространстве. Для того, чтобы получить ответ на вопрос “Возможна ли жизнь на каком либо небесном объекте ?” исследователи начинают с того, что пытаются определить есть ли на этом объекте следы воды в свободном или в любом связанном виде.
Две трети поверхности нашей планеты покрыто водой. И она оказывает влияние практически на все происходящие процессы. Воду содержат все природные тела на нашей планете. В том числе даже все твердые минеральные породы. Человеческий организм состоит из воды на
(60 – 70) %. Причем для человеческого организма вода является вторым значимым веществом после кислорода.
Основной структурной единицей воды является молекула H2O. Только две составляющие входят в ее структуру. Однако до сих пор вода остается недостаточно изученным загадочным веществом. Тем более, что каждая из двух ее составляющих теоретически может иметь несколько изотопных состояний.
В работах многих исследователей, которые рассматривают вопросы продления молодости, а затем и повышения продолжительности жизни человека, отмечаются такие обязательные факторы, как необходимость потребления только “Качественной воды” и в достаточных количествах, необходимых для нормального процесса обмена веществ. Подаваемая в наши квартиры часто по ржавым водопроводным трубам, хлорированная для дезинфекции вода, не соответствует, конечно, термину “Качественная вода” . Такая вода может принести только вред человеческому организму.
Ничего положительного нельзя отметить также по поводу использования совершенно чистой от примесей дистиллированной воды. Так как вода, не содержащая солей, способна разбалансировать работу человеческого организма.
К еще одному методу получения промышленных объемов питьевой воды относят опреснение морской воды. По поводу целесообразности применения этого метода все же следует отметить, что этот метод по состоянию готовности к широкому применению в мировом масштабе на достаточно высоком экологическом уровне в настоящее время еще не готов. Так как еще не создана достаточно экономичная и технологически полноценная техническая база для ее реализация в больших объемах. До настоящего времени для опреснения морской воды применяют технические средства, использующие при работе принцип обратного осмоса (ОО). Этот принцип начали применять в мире еще в пятидесятые годы прошлого столетия. Его уже давно оценивают, как архаичный из-за большого числа недостатков, что приводит к высокой стоимости производимой опресненной воды. Но главный недостаток состоит в том, что метод обратного осмоса не отделяет из опресняемой воды молекулы тяжелой (дейтериевой) воды. Сколько тяжелой воды входит с морской водой в опреснитель столько же и выходит с опресненной водой.
Опресненную по методу ОО морскую воду можно отнести к разряду технической пресной воды, а не к питьевой.
О неблагоприятном воздействии тяжелой воды на организм человека многократно было отмечено в научной литературе. Но одним из самых веских поводом для тревоги во всем мире послужили печальные события в городе нефтяников Актау (Казахстан) на побережье Каспийского моря.
Причины ухудшения экологического состояния источников природной воды. Для пищевых, бытовых и пищевых промышленных целей используется вода из открытых водных источников, а также вода из несертифицированных природных источников. Это талая вода и вода из подпочвенных источников – родниковая, ключевая, колодезная и т.д. Но тут отрицательную роль в настоящее время, которое характеризуется существенным ухудшением экологической обстановки в мире, может оказать такое отличительное свойство воды, как то, что ее можно отнести к категории “Интенсивный растворитель”. Это свойство объясняется тем, что молекулы воды из-за несимметричного строения являются дипольными. Поэтому вокруг каждой молекулы воды действует молекулярное силовое поле. Под действием этого поля и происходит гидратирование (растворение) в воде твердых веществ. Осуществляется это следующим образом. Дипольные молекулы воды оказывают растягивающие воздействия на каждую молекулу вещества, находящуюся в водной среде, и разрывают эти молекулы до состояния отдельных ионов. В результате образуются гидратированные ионы растворенного вещества.
В ухудшающихся экологических условиях окружающей среды, которое отмечается в настоящее время, а также в результате все усиливающегося антропогенного воздействия человека на природу это постепенно приводит к загрязнению природных вод. Как поверхностных, так и подпочвенных. И уже основываться на том, что большинство природных вод сохраняют требуемую для потребителей экологическую чистоту, не представляется возможным.
Направление развития и совершенствования метода промышленной водоподготовки для получения питьевой воды. Из приведенного обзора следует, что все ухудшающаяся экологическая обстановка на нашей планете и усиливающееся антропогенное воздействие человека на природу требуют развития и совершенствования методов промышленной поточной очистки получаемой при водоподготовке питьевой воды, подаваемой населению и пищевой промышленности. Важное значение имеют при этом экономические показатели применяемых для этих целей технических средств. Для минимизации величины затрат на очистку подаваемой воды очистительные установки должны быть снабжены программной системой управления методами очистки и режимами работы механизмов при водоподготовке, что позволит согласовывать энергозатраты на очистку воды с фактической ее загрязненностью. Такое управление методами очистки и режимами работы механизмов очистки воды потребует применения принципа периодического мониторинга параметров загрязненности на входе установки при заборе воды из природного источника.
Каталоги многих фирм производителей предлагают различные якобы универсальные фильтры для доведения загрязненной природной воды до качества питьевой воды. Все это опасные предложения. Использование так называемых «универсальных фильтров» может привести к серьезному вреду. К сожалению, универсальный метод фильтрации и идеальный универсальный фильтр пока еще не созданы. Поэтому современная высоконадежная система очистки воды при промышленной водоподготовке должна состоять не из одного, а из ряда устройств, каждое из которых является оптимальным для удаления конкретного загрязнителя.
Основными, созданными в настоящее время, техническими средствами для очистки природной воды являются: озонирование, ультрафильтрация, ионообмен, озоно-катализ. Важное значение приобретает также применение в установках для очистки воды средств нанотехнологий. Это мембранные технологии на базе мембранных биореакторов, баромембранных процессов, электромембранных процессов.
Процесс водоподготовки должен состоять из проведения периодического мониторинга загрязненности воды, которая будет забираться из природного источника, а затем автоматического включения в цепочку средств водоочистки только тех технических средств, которые совместно обеспечат качественную очистку воды от выявленных при мониторинге загрязнителей.
Использование современных компьютерных технологий позволит полностью автоматизировать процесс мониторинга загрязнённости воды, выбрать и установить оптимальный по экономическим показателям и качеству очистки режим работы каждого подключаемого технического средства водоочистки.
Предлагается к внедрению распределенная трехуровневая система:
первый уровень – датчики определения загрязненности воды;
второй уровень – программируемый контролер и его инфраструктура;
третий уровень – промышленный компьютер.
Основной узел такой системы – промышленный компьютер, на котором установлен программный комплекс. В свою очередь, программный комплекс обеспечивает выполнение таких функций:
мониторинг системы путем получения данных про загрязненность воды;
отображение текущих параметров загрязненности воды в режиме реального времени;
сохранение информации в базе данных;
отображение сохраненной информации в виде графиков и таблиц;
архивирование данных про параметры загрязненности воды и экспорт данных в формате, удобном для дальнейшего анализа;
взаимодействие с системой очистки воды;
ведение протокола роботы системы и действий оператора;
обеспечение дружеского интерфейса между системой и оператором.
Таким образом, разработка системы поддержания требуемого экологического состояния подаваемой внешнему потребителю питьевой воды, использующей в работе принцип периодического мониторинга, позволит получить комплексную эффективную автоматизированную систему.
Иллюстрация: sitewater.ru
