Загальна інформація.

За останні 10 років побутові системи підготовки води із свердловин на основі технології «окислення та фільтрації» з дозуванням як окислювача розчину перекису водню набули дуже широкого поширення в Європі, США та Канаді. Системи з дозуванням перекису водню займають все більшу частку в пропозиціях водопідготовки, витісняючи системи видалення сірководню і заліза на основі аерації або дозування хлорвмісних реагентів.

Зростаюча популярність систем видалення сірководню та заліза на основі дозування H2O2 обумовлена низкою факторів:

1. Пероксид водню діє швидше, ніж хлор або атмосферний кисень і не вимагає в більшості практичних завдань контактної ємності.

2. На відміну від хлору перекис водню не залишає у воді побічні продукти окислення та дезінфекції, перетворюючись на воду та кисень.

3. На відміну від атмосферного кисню перекис водню “атакує” як залізо і марганець, так і таніни, що містять залізо у складі органічних ланцюжків.

4. На відміну від хлору або атмосферного кисню, пероксид водню ефективний у широкому діапазоні рН.

5. На відміну від хлору, перекис водню не впливає на смак води.

 

6. На відміну від атмосферного кисню, перекис водню ефективно діє щодо залізобактерій і сіркобактерій, запобігаючи біообрастанню фільтруючого середовища.

7. Загальна вартість комплекту обладнання менша порівняно із системами аерації або системами дозування хлору.

8.Технічне обслуговування систем на основі перекису водню рідше і дешевше (перекис водню усуває “аераційну” проблему біообростання і не має здатності до кристалізації в точці введення на відміну від розчину гіпохлориту натрію).

Рисунок 1. Структурна схема системи без контактної ємності з пропорційним дозуванням 7% H2O2 та імпульсним лічильником.

Рисунок 2. Структурна схема системи без контактної ємності з дозуванням 7% H2O2 у потік з постійною об’ємною швидкістю.

Рисунок 3. Структурна схема системи з контактною ємністю та дозуванням рідкого окислювача в потік з постійною об’ємною швидкістю.

Запах сірководню – одна з найпоширеніших проблем води із свердловин. Історично в побутовій водопідготовці склалося так, що “фізична” аерація або “хімічне” хлорування стали звичайними способами усунення запахів води, спричинених вмістом леткої органіки, сірководню та інших розчинених газів. Однак, хлорування води пов’язане зі створенням небажаних «побічних продуктів» і вимагає введення досить високих доз для усунення сірководню при рН >7,5, а атмосферний кисень не має дезінфікуючої дії, не здатний зруйнувати залізо, вбудоване в органічні ланцюжки, не здатний окислювати марганець в умовах нейтрального рН.

У порівнянні з традиційним хлоруванням води, перекис водню H2O2 діє ефективніше, швидше, не створює побічні продукти, не вносить у воду сторонній смак і запах. Фізична аерація також показує високу ефективність у видаленні запаху сірководню. Однак, якщо вода зі свердловини містить залізобактерії або сіркобактерії в системі водопостачання після аераційної обробки може залишатися або з’являтися згодом «вторинний» запах сірководню, який пояснюється присутністю мікробіологічного забруднення (наприклад, запах сірководню в накопичувальному бойлері системи ГВП).

Побудова системи видалення сірководню та знезалізнення води на основі дозування розчину H2O2 на порядок дешевша в порівнянні з системою на основі аерації води, що вимагає значно меншої кількості компонентів і займає менше простору.

До того ж, на відміну від атмосферного кисню, перекис водню в достатній концентрації здатний повністю усунути проблему сіркобактерій і залізобактерій (проблему залізовмісного шламу – слизової маси з гідроксиду заліза, залізобактерій та екзополісахаридів у трубах та фільтрах) .

Фільтр із протиточним способом промивання.

Як фільтруюче середовище для фільтра зі зворотним промиванням для систем з дозуванням H2O2 ми використовуємо:

– Centaur або GAC Plus , бітумінозне каталітичне вугілля Centaur або кокосове каталітичне вугілля GAC Plus;

– Katalox Light, фільтруюче середовище-окислювач на основі гама – діоксиду марганцю.

Обидва варіанти завантаження фільтра відмінно функціонують у присутності у воді перекису водню, створюючи ідеальні умови високого рівня окислення домішок. Активоване вугілля поглинає залишковий перекис водню, а Katalox Light забезпечує швидке розкладання залишкового перекису водню на каталітичній поверхні на воду та кисень.

Загальна структура.

Система водопідготовки з непропорційним дозуванням (рисунок 2) у воду зі свердловини розчину 7% H2O2 виглядає максимально простою. Реле тиску автоматично підключає дозуючий насос одночасно з насосом водопостачання. Дозуючий насос подає в стабільний потік води (стабільна швидкість потоку між насосом і гідроакумулятором) розрахунковий обсяг розчину перекису водню. У такому режимі керування насосом водопостачання та насосом-дозатором пропорційне дозування перекису водню  досягається за рахунок використання насоса непропорційного дозування. Вода з окислювачем надходить у сорбційний фільтр з каталітичним вугіллям, перемішуючись у статичному міксері. Далі очищена від домішок заліза та сірководню вода надходить у систему водопостачання. Реакція окислення сірководню та заліза відбувається безпосередньо на поверхні каталітичного вугілля або середовища-окислювача Katalox Light без експозиції у часі та наявності контактної ємності. Наявність контактної ємності може бути обумовлена ​​лише супутнім бактеріальним забрудненням води.

Контактна ємність. Залізобактерії та сіркобактерії.

Необхідність встановлення контактної ємності (рисунок 3) між сорбційним фільтром і точкою подачі окислювача може бути обумовлена наявністю у воді залізобактерій і серобактерій. Забруднення води залізобактеріями та сіркобактеріями передбачає як збільшення дози окислювача, так і експозицію в часі для досягнення прийнятного дезінфікуючого ефекту.

Як узгодити дозування окислювача з обсягом споживаної води.

Найпростіший і недорогий спосіб подачі окислювача передбачає використання простого дозуючого насоса з непропорційним дозуванням. Насос-дозатор підключається і відключається щоразу при пуску Вашого свердловинного насоса. Управління пуском та зупинкою дозатора здійснює спільне з насосом водопостачання реле тиску. Наприклад, Вашим свердловинним насосом керує реле тиску зі вставками включення 2,5 бара і вимикання 4 бара. У межах уставок тиску визначається середня продуктивність насоса, для якої розраховується пропорційна об’єму доза окислювача. До реле тиску, яке керує насосом у свердловині, підключають насос-дозатор, а точку введення окислювача у воду встановлюють так, щоб накопичувальний гідроакумулятор розташовувався вище по потоку. Насос наповнює гідроакумулятор, що виконує функцію «баласту» у гідравлічній системі, практично з постійною об’ємною швидкістю. Ця схема з дозуючим насосом непропорційного дозування проста для реалізації і вимагає мінімальних капіталовкладень в обладнання.

Чому перекис водню, а не традиційний хлорвмісний окислювач?

Якщо, як сказано в попередніх параграфах, перекис водню настільки чудовий реагент для водопідготовки, чому ми все ще регулярно використовуємо окислювач, що містить хлор? Відповідь досить проста – хлор у воді має залишкову дезінфікуючу дію. Багато завдань у водопідготовці, наприклад, у муніципальній водопідготовці з розгалуженими та довгими водопроводами, вимагають обов’язкового контролю мікробіологічного забруднення в трубопроводах, а значить наявності ефективного біоциду, що має пролонговану дію. Так, хлор створює очевидну проблему «хлорного» запаху та смаку води. Однак, ця проблема, як і видалення побічних продуктів дезінфекції хлором, усувається за допомогою правильно підібраних сорбційних вугільних фільтрів. Ще одна істотна перевага хлору – реагенти, що містять хлор, дешевші, у тому числі і їх застосування в побутовій водопідготовці. Перекис водню, як і озон – це свого роду преміум-окислювачі у побутовій реагентній водопідготовці. Перекис водню загалом діє ефективніше хлору, зокрема тоді, коли вода крім сірководню і надлишку заліза забруднена залізобактеріями чи сіркобактеріями.

Дозування перекису водню в системах водопостачання з насосом зі змінною швидкістю або насосом, керування якого здійснюється за контролем протока.

Якщо насосом керує не реле тиску, а частотний перетворювач або електронний контролер протока, застосовують дозуючий насос з пропорційним способом дозування і контролем фактичної витрати в магістральному трубопроводі за допомогою імпульсного водолічильника. Незалежно від зміни в об’ємній швидкості руху води Ви завжди отримуєте пропорційне дозування розчину перекису водню в оброблювану воду (рисунок 1).

Системи з насосом пропорційного дозування мають більшу точність і додаткову безпеку, оскільки дозування «відбудоване» від роботи насоса. Наприклад, у ситуації коли напруга надходить на реле тиску, реле тиску замкнуто, але свердловинний насос відключений тепловим реле, дозуючий насос нагнітатиме в трубопровід розчин окислювача не звертаючи увагу на відсутність потоку води між насосом і гідроакумулятором. При підключенні насоса на фільтр надійде вода з явним надлишком перекису водню. Це ситуація малоймовірна, але в системі з пропорційним дозуванням така ситуація є принципово неможливою. Цей фактор – ще одна перевага систем із пропорційним дозуванням реагенту (рисунок 1). Єдиний недолік систем з пропорційним дозуванням – більш висока ціна насоса-дозатора і наявність у схемі ще одного компонента – імпульсного водолічильника.

Видалення заліза з дозуванням перекису водню.

Перекис водню – один із сильних окислювачів, що формує у воді вільні гідроксил-радикали (у присутності каталізаторів), окислювальна здатність яких поступається лише фтору. Тому розчинене залізо швидко окислюється на каталітичній поверхні завантаження фільтра з вугіллям або Katalox Light. Окислене залізо фільтрується у шарі завантаження фільтра. Якщо Ви плануєте використовувати для видалення заліза не Katalox Light, а каталітичне активоване вугілля, доза перекису водню повинна бути достатньою, щоб підтримувати чистоту поверхні активованого вугілля. Якщо дози перекису водню буде недостатньо або розчин втратить свою проектну концентрацію через активоване вугілля спостерігатиметься «проскок» заліза. Потрібно врахувати, що активоване вугілля просто не працює з великою кількістю розчиненого заліза. Там, де вода містить масивні концентрації заліза разом із сірководнем ми рекомендуємо застосовувати з перекисом водню середовище-окислювач Katalox Light та контактну ємність. Контактна ємність – це «баласт», що створює експозицію у часі. З контактною ємністю будь-яке фільтруюче середовище працюватиме максимально повноцінно та ефективно незалежно від типу реагенту – атмосферний кисень, озон, перекис водню або хлор. Якщо розчин перекису водню втратить концентрацію або несподівано для Вас закінчиться в баку реагент, таке середовище як Katalox Light має здатність функціонувати якийсь час без окислювача і забезпечить Вам великий лаг часу на усунення проблем. Каталітичне вугілля добре працює з водою, в якій великі концентрації сірководню поєднуються з відносно невисоким вмістом заліза. Однак, якщо у Вашій воді є поєднання великої кількості заліза (≥ 5 мг/л) і сірководню ми рекомендуємо використовувати двоступінчасту систему фільтрації «преміум-рівня» (рисунок 4): на першому ступені фільтр із середовищем Katalox Light, на другому – фільтр з каталітичним активованим вугіллям GAC Plus.

Дезінфекція води розчином перекису водню.

Почнемо з того, що перекис водню – сильніший окислювач, але досить слабкий біоцид у порівнянні з хлором і озоном, що не має пролонгації дезінфікуючої дії. Дозування перекису водню не використовують як окремий процес загальної дезінфекції води. Тим не менш, перекис має слабку дезінфікуючу здатність і це означає, що для дезінфекції води необхідно підтримувати великі концентрації у воді. Відсутність залишкової дії це одна з переваг використання перекису водню в побутовій водопідготовці з незначною довжиною і розгалуженістю мережі трубопроводів. Відсутня пролонгація дії – непотрібна залишкова концентрація у воді.

Однак, якщо Ваша вода заражена коліформними бактеріями і Ви не покладаєтеся тільки на дезінфікуючу дію перекису водню, систему очищення води «для всього будинку» рекомендується доповнити на останній стадії ультрафіолетовим стерилізатором. Якщо мікробіологічне зараження свердловинної води коліформними бактеріями носить постійний характер і представляє реальну загрозу, система водопідготовки повинна надавати серйозний «запас міцності». Так, ми наголошуємо, що перекис водню – слабкий дезінфектант, незважаючи на високу ефективність щодо залізобактерій та сіркобактерій. Якщо мікробіологічна безпека води – фактор №1, ми рекомендуємо застосовувати хлор.

Розрахунок дози розчину пероксиду водню 7% на добу для застосування із середовищем -окислювачем KataloxLight.

Відповідно до рекомендацій виробника середовища Katalox Light у воду дозують 0,9 мг/л Н2О2 на 1 мг/л Fe, 1,8 мг/л Н2О2 на 1 мг/л Mn і 4,5 мг/л Н2О2 на 1 мг/л H2S.

Об’єм пропорційного дозування розчину 7% Н2О2 розраховується за формулою:

Об’єм дозованого розчину 7% Н2О2 (на добу)= V( л/хв ) x К (мг/л) x t( хв) / 70000,

де

V -об’ємна швидкість потоку води, що обробляється, л/хв;

K – необхідна концентрація Н2О2 в одиниці об’єму води, що обробляється, мг/л;

t – кількість хвилин дозування (на добу);

70000 – концентрація H2O2 у 7% водному розчині, мг/л.

Приклад:

Об’ємна швидкість потоку води – 40 л/хв.

Концентрація заліза у воді – 2 мг/л.

Загальний час роботи на добу – 120 хв.

Приймаємо:

V = 40 л/хв.

К=2 мг/л Fe х 0,9 мг/л Н2О2=1,8 мг/л Н2О2.

t – 120 хв.

Об’єм дозованого розчину 7% Н2О2 на добу = 40 л/хв  x 1,8 мг/л Н2О2 x 120 / 70000=0,123 л.

Розведення розчину перекису водню до заданої концентрації.

Для розведення використовують дистильовану воду або воду, очищену методом “зворотного осмосу”.

Приклад.

Вихідний розчин 35% H2O2 об’ємом 1 літр.

Скільки необхідно додати дистильованої води для зниження концентрації до 7%.

Розрахунок додавання обсягу дистильованої води:

35% / 7% – 1 = 5-1 = 4 літри.