X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Одной из главных проблем развития и даже существования человечества в XXI веке является обеспечение качественной питьевой водой. Как известно, 97,5% воды на Земле – это соленые воды Мирового океана и только около 2,5% - пресная вода. Из этого количества около 70% объема заморожено в полярных льдах и горных ледниках, кроме этого, большая часть оставшейся воды существует в форме облаков, увлажняет почву или находится глубоко под землей в водоносных геологических слоях и, таким образом, недоступна для потребления. Только менее 1% мировых запасов пресной воды (приблизительно 0,007% от общего количества воды на Земле) доступно для человека. Значительные изъятия свежей воды из водных объектов для нужд промышленности и сельского хозяйства, ее нерациональное использование и сброс в водоемы, без достаточной степени очистки сточных вод привели к тому, что большинство водных объектов классифицируются сейчас как "грязные" и "очень грязные", где деградировал биоценоз, снизилась биологическая продуктивность. Результатом деградации экосистемы является снижение способности водоемов к самоочищению и утрате её, как источника водоснабжения.

Для решения проблемы обеспечения человечества чистой водой требуются новые научные подходы и разработки новых реагентов и технологий водоподготовки, привлечение больших инвестиций. Актуальной проблемой получения качественной питьевой воды является применение новых экологически безопасных реагентов для очистки воды и разработка эффективных и экономичных технологий водоподготовки.

Титановый коагулянт является инновационным высокоэффективным химическим реагентом для подготовки воды питьевого качества, очистки промышленных и бытовых сточных вод, а также других целей очистки воды от специфических загрязнений.

Фундаментальные основы базируются на теории валентной химических элементов, подтверждающей более высокую активность титана в сравнении с алюминием и железом.

Исключительная активность титанового коагулянта относится к высокой адсорбирующей способности титаносодержащих фаз в составе продукта, который обладает подтвержденными существенными технико-экономическими преимуществами в сравнении с коагулянтами на основе алюминия и железа ведущих мировых производителей.

Титановый коагулянт – полимерная неорганическая композиция на основе хлорсодержащих соединений титана и алюминия, используется в качестве реагента комплексного действия для обработки природных, промышленных и коллоидных сточных вод, обладающий коагулирующими и дезинфицирующими свойствами, имеющий широкий диапазон применения.

Исследования по очистке природной воды различных водоемов с применением титанового коагулянта показали технологические, экономические и экологические преимущества нового реагента по сравнению с известными коагулянтами.

Технологические преимущества заключаются в более глубокой очистки воды от тяжелых металлов, органических соединений, микроорганизмов и бактерий, в высокой скорости хлопьеобразования, отделения осадка и его утилизации.

Экономические преимущества состоят в снижении удельных норм расхода реагентов (титанового коагулянта и хлора), повышении производительности станций водоподготовки, уменьшении эксплуатационных затрат.

Экологические преимущества состоят в применении экологически безопасного для человека и окружающей среды реагента (титанового коагулянта), уменьшение образования вредных хлорорганических соединений.

Титановый коагулянт представляет собой сложную композицию на основе соединений титана и алюминия, состоящую из гидроксидов, хлоридов и оксигидрохлоридов титана и алюминия.

Мелкодисперсный порошок белого цвета с низкой объемной плотностью, гигроскопичный. При смешивании с водой образует суспензию.

Содержащиеся в коагулянте соединения титана являются активной частью реагента и при взаимодействии с водой образуют развитые структуры сцепления частиц с широким набором адсорбционных (поглощающих) центров и микропор, которые сорбируют (захватывают) взвешенные частицы, органические соединения, бактерии, ионы (соединения) различных металлов (в том числе тяжелых), радионуклиды и прочее.

Содержащиеся в коагулянте соединения алюминия при взаимодействии с водой дестабилизируют коллоидные частицы и создают тонкодисперсную взвесь, которая притягивается к образованным соединениям титана адсорбционным центрам и за счет высоких сорбционных свойств соединений титана вызывает образование более крупных и тяжелых хлопьев, которые впоследствии выпадают

Для селективного осаждения отдельных классов загрязняющих воду соединения и лучшей сорбции имеется технологическая возможность получать требуемую модификацию титанового коагулянта путем изменения состава композиции и условий синтеза реагента.

Титановый коагулянт является эффективным средством для очистки питьевой воды и превосходит большую часть конкурирующих продуктов как в отношении экономических показателей (прямые и косвенные химические и операционные затраты), так и по качеству очищенной воды. Титановый коагулянт обладает высокой коагулирующей способностью за счет способности образовывать в воде полимерные структуры. Демонстрирует высокую скорость хлопьеобразования и осаждения, применение титанового коагулянта при определенных дозировках в ряде случаев позволяет не использовать флокулянты. Совместное использование с оптимально подобранным флокулянтом увеличивает экономическую эффективность использования титанового коагулянта за счет снижения необходимой дозировки. Титановый коагулянт работает в широком диапазоне уровня pH. В процессе очистки воды не требуется применения стабилизаторов уровня pH (сохраняется уровень pH в очищенной воде). Возможен отказ от предварительного хлорирования или снижение дозировки, которое приводит к образованию канцерогенных хлорорганических соединений, плохо удаляемых на последующих стадиях водоподготовки. Эффективно удаляются твердые органические вещества, прочие органические соединения, в том числе ионогенного типа. Сведена до минимума возможность образования в очищенной воде вредных хлорорганических соединений. Эффективно удаляются ионы металлов, в том числе тяжелых, за счет активной адсорбции. В очищенной воде содержание остаточного титана и алюминия в десять и более раз ниже нормативных параметров.

Титановый коагулянт эффективен при низкой температуре воды. Наличие дезинфицирующих свойств расширяет возможности применения титанового коагулянта. Уменьшается доза дезинфицирующих регентов (титановый коагулянт подавляет бактерии). Титановый коагулянт позволяет очистить воду от микроорганизмов по таким показателям как ОМЧ, ОКБ, ТКБ, ГКБ, кишечная палочка (Escherichia coli), синегнойная палочка (Ps. Auruginosa) более эффективно , чем полиоксихлорид алюминия, по таким показателям, как ОКБ, ГКБ, ТКБ, степень снижения микроорганизмов соответствует требованиям Евросоюза. Отсутствует реактивация микроорганизмов (рост числа микроорганизмов в обработанной титановым коагулянтом воде через 24 часа). Экологические преимущества состоят в применении экологически безопасного для человека и окружающей среду реагента. Титановый коагулянт не образует опасных продуктов трансформации. Титановый коагулянт не оказывает раздражающего действия на кожные покровы и слизистые оболочки человека.

Новая система очистки воды является уникальной в том плане, что титановый коагулянт позволяет получить питьевую воду высочайшего качества. Вода часто бывает мутной, поскольку в ней присутствуют бактериальные загрязнения. При удалении микробов титановым коагулянтом снижается и мутность питьевой воды. В то же время технология позволяет отказаться от предварительного хлорирования воды, исключив таким образом появление вредных соединений. Это вредные соединения, которые плохо поддаются остальным инструментам очистки воды.

Библиографический список

Драгинский В.Л. Коагуляция в технологии очистки природных вод / В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, С.В. Гетманцев. – М., 2005. – 571 с.

СП 31.13330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.20-84. – М., 2012.

Технический справочник по обработке воды : в 2 т. / пер. с фр. – СПб. : Новый журнал, 2007. – 1696 с.

Феофанов Ю.А. Результаты исследований по применению добавок-утяжелителей для интенсификации процесса коагуляции / Ю.А. Феофанов, И.В. Хиршиева // Вестник гражданских инженеров. – 2013. - № 3 (38). – С. 129-134.

Booker N.A. Sewage clarification with magnetite particles / Booker N.A., Keir D., Priestley A.J., Ritchie C.B., Sudarmana D.L., Woods M.A. // Water Science and Technology. – 1991. - Vol. 23. – P. 1703-1712.

Код для цитирования: Скопировать