Общие понятия о сорбционной очистке природных вод

Сорбционная очистка природных вод осуществляется с использованием гранулированных фильтрующих материалов, обладающих высокой поверхностной активностью, вызванной особыми электрокинетическими свойствами, что позволяет вести процесс очистки воды без применения реагентов.

Эти гранулированные фильтрующие материалы принято называть адсорбентами.

Сорбционная очистка жидкостей применяется уже давно. Успешно она использовалась в пищевой промышленности (при очистке вин), в медицине (при очистке полуфабрикатов лекарств); в химической промышленности получило наибольшее распространение. В качестве адсорбентов использовались, например: древесный уголь, обожженная и раздробленная скорлупа орехов, вулканические шлаки, природные алюмосиликаты-цеолиты и активированные угли различных марок. При очистке природных вод наиболее широко использовались активированные угли. В основном они применяются для очистки воды от веществ минерального и органического происхождения, придающие запахи и привкусы, а также нефтепродуктов и фенолов, которые могут встретиться в природных водах.

Сорбционная очистка с использованием традиционных адсорбентов имеет ряд преимуществ перед реагентной очисткой:

1. уменьшается грязевая нагрузка на фильтровальные сооружения, т. к. в воду не вводятся реагенты, дающие значительный вклад в суммарную концентрацию загрязнений очищаемой воды, например, ГВС Санкт-Петербурга 50 т/сут;

2. более высокая емкость поглащения загрязнений природных вод на единицу объема фильтрующей загрузки;

3. улучшается качество очищенной воды (раз нет сульфата Al, то нет и ионов Al: это относится к классу токсических показателей), не снижается щелочность очищаемой воды, а значит не увеличивается ее коррозийность;

4. упрощается технологическая схема очистки за счет исключения из нее узлов по дозированию и приготовлению реагентов;

5. уменьшается количество сгущенного осадка;

6. снижается себестоимость очищенной воды.

Наряду с преимуществами сорбционной очистки есть и существенные недостатки:

1. все адсорбенты (природные и искусственные) плохо или совсем не регенерируются после разового использования;

2. по цене и громоздкости завод по регенерации адсорбентов равен цене очистных сооружений;

3. традиционные адсорбенты, используемые в настоящее время, к которым можно отнести активированный уголь, алюмогель, селикогель, природные и искусственные цеолиты, практически не устраняют цветность природных вод, недостаточно убирают мутность и требуют предварительного хлорирования воды, что может привести при высокой цветности природных вод и значительной окисляемости к образованию высокотоксичных хлороганических соединений, таких как хлороформ и диоксины.

Перечисленные выше адсорбенты на образовавшиеся новые загрязнения практически не действуют (не извлекают их из воды).

Указанные недостатки весьма существенные и препятствуют широкому внедрению сорбционного метода очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения. В 80-х годах XX века в СССР даже запретили использование активированного угля: образовались горы отработанного материала, происходила десорбция и вредные продукты поступали в ливневые воды.

Требовалось создание нового адсорбента, который был бы лишен отмеченных недостатков, при одновременном обеспечении высокого качества очистки воды. И такой адсорбент был разработан на кафедре ВиВ ЛИИЖТ'а (на разработку лаборатории потребовалось 10 лет с 1978 по 1988 г.).

Активированный алюмосиликатный адсорбент – ААА (была общесоюзная и отраслевая программы) изготовляется из: кембрийской глины; каолинов (магниевая соль карбонатная), магнезита MgCO₃ – район добычи Урал; доломита CaMg(CO₃)₂ – Северо-Запад РФ, запаса которого хватит на много столетий.