Повышение эффективности технологических процессов водоочистки с применением сорбционных фильтров с кассетным типом загрузки

Актуальность. Острая потребность в совершенствовании технологических процессов водоочистки и в разработке новых подходов для повышения их эффективности в первую очередь связана с ежегодно растущими объемами потребления воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. В свою очередь, большие объемы водопотребления приводят к росту объемов сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоисточники. Используемые в отечественной практике методы и технологии водоочистки морально устарели. Для технологического процесса требуются большие площади, а техническое оборудование имеет высокий физический износ, что приводит к обеспечению потребителей водой ненадлежащего качества.

Объект. Объектом исследования является сорбционный фильтр с кассетным типом загрузки.

Материалы и методы. Для повышения эффективности технологических процессов водоподготовки была разработана конструкция сорбционного фильтра с кассетным типом загрузки, главной особенностью которой является обеспечение непрерывности процесса фильтрации за счет оперативной замены фильтрующих кассет без остановки фильтра для выполнения промывки. Фильтрующая загрузка в камерах распределялась с уменьшением размера зерен в направлении фильтрования обрабатываемой жидкости: размер зерен в первой камере составлял 3-5 мм, во второй камере – 2-3 мм, в третьей камере – 1-2 мм, в четвертой камере – 0,5-1 мм. Оценка эффективности очистки проводилась, как для природной воды, взятой из поверхностного водоисточника (река Волга), так и для предварительно осветленных сточных вод животноводческого комплекса КРС.

Результаты и выводы. Целесообразность применения фильтров с кассетным типом загрузки подтверждается высокой эффективностью очистки природных и сточных вод. Показатель рН относительно начальных значений был снижен на 11,39 %, общее железо – на 38,3 %, двухвалентное железо – на 20,0 %, трехвалентное железо – на 59,09 %, цинк – на 57,72 %, медь – на 42,5 %, аммонийный азот на 46,48 %, калий – на 45,86 %. Представленная конструкция фильтра с кассетным типом загрузки отличается высокой производительностью за счет непрерывности процесса фильтрации и оперативной замены кассет с фильтрующей загрузкой. Рациональность применения кассетного фильтра в технологической цепочке водоочистки подтверждается высокими показателями эффективности очистки, которые составляют 11,39-59,09 %.

1. Анализ эффективности работы фильтрующих загрузок при обезжелезивании воды из подземных водоисточников для систем капельного орошения / А. С. Овчинников, В. С. Бочарников, О. В. Бочарникова, Е. В. Пустовалов, М. А. Денисова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 2 (62). С. 330-338.

2. Аппаратурное оформление совмещенных процессов в технологии водоподготовки / В. В. Бородычев, А. Е. Новиков, М. И. Ламскова, М. И. Филимонов // Новые технологии. 2020. Т. 16. № 5. С. 55-62.

3. Изучение механизма адсорбции П-динитробензола модифицированными бентонитами при водоочистке в статических условиях / О. В. Атаманова, Е. И. Тихомирова, М. В. Истрашкина, А. А. Подоксенов // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 2 (82). С. 3-11.

4. Ким В. Применение искусственных и природных сорбентов для очистки сточных вод от нефтепродуктов // Водоочистка. 2020. № 4. С. 28-31.

5. Ламскова М. И., Филимонов М. И., Новиков А. Е. Использование закрученных потоков и сорбционных эффектов при водоочистке в низконапорных оросительных системах с локальной подачей // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2016. № 4 (24). С. 189-201.

6. Сорбционный метод очистки воды от примесей нефтепродуктов с помощью цеолита / Ю. А. Козило, О. В. Скопинцева, С. Д. Ганова, В. П. Федотова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020. № S1. С. 250-259.

7. Урецкий Е. А., Николенко И. В., Мороз В. В. Разработка, внедрение и исследование многоцелевого сорбционного аппарата // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № 24 (76). С. 85-95.

8. Аdsorption modification of the zeolite surface with chitosan / Zh. A. Tattibayeva, M. T. Tursynbetov, S. M. Tazhibayeva, W. Kujawski, K. B. Musabekov // Chemical Bulletin of Kazakh National University. 2019. V. 95. № 4. Pp. 20-26.

9. Disinfection of wastewater with ultraviolet light on devices of the cyclic principle of action / A. S. Ovchinnikov, V. S. Bocharnikov, O. V. Bocharnikova, E. V. Pustovalov, M. A. Denisova, T. V. Repenko // Innovative Solutions in the Agro-Industrial Complex, AgroINNOVATION 2021" 2022. Р. 012014.

10. Water treatment of sur-face water using a ferrite reagent / A. S. Ovchinnikov, M. A. Denisova, V. S. Bocharnikov, O. V. Bocharnikova, Yu. V. Kuznetsov, T. V. Repenko, E. V. Pustovalov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. V. 996. 012002.