КОНСУЛЬТАЦИОННЫЙ
ИНЖЕНЕРНЫЙ
ЦЕНТР
по проблемам очистки промышленных (сильно загрязненных) сточных вод

Чистая вода и кошке приятна

 

ОЧИСТКА ВОДЫ ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ



 
 
 

 

Прибор серии ПИЛИМИН в бассейне МГУ. Добавка в воду бассейна небольшой порции воды порядка 0,5 - 1 куб м, по оценке плавцов, делает воду существенно более приятной. 

 

     Состояние вопроса в настоящее время. Качество воды плавательных бассейнов должно удовлетворять требованиям СанПиН  2.1.2.568-96 "Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды в плавательных бассейнах". Чтобы выполнить регламент этого документа, необходимо либо постоянно полностью заменять воду, т.е. организовать проточную систему подачи воды питьевого качества из водопровода, либо создать циркуляционную систему с устройством очистки и обеззараживания воды. Полный водообмен в таких системах должен осуществляться не более, чем за 8 часов, т.е. производительность циркуляционного устройства должна быть 1/8 объема бассейна в час. Устройства циркуляции должны состоять минимум из трех блоков: блок коагуляции взвеси воды, блок фильтрации, блок обеззараживания и коррекции рН. 

    Наиболее широко распространенными методами обеззараживания воды в России являются хлорирование, озонирование, обработка воды бактерицидными (УФ) лучами. Обработка воды в плавательных бассейнах УФ-лучами не получила широкого распространения из-за низкой санитарной надежности. Кроме того, под действием УФ-излучения многие соединения - загрязнители воды, не разлагаются, т.е. излучение обладает только бактерицидным действием и не осуществляет очистку воды. 

      Хлорирование воды намного более надежно. Для предотвращения быстрого роста числа бактерий в бассейне согласно санитарным нормам должна поддерживаться небольшая концентрация хлора. Поэтому без применения хлора ни один из методов обеззараживания воды не может использоваться. Если хлорирование производится газообразным хлором, то при попадании в воду хлор гидролизуется
                        Cl2 + H2O --> HClO + HCl

     Дезинфицирующим действием обладают ионы ClO- . Ионы ClO- можно вводить в воду не только через газообразный хлор, но и через гипохлориты, например раствор NaClO. Раствор гипохлорита натрия содержит активный хлор, равноценный по своим дезинфицирующим и стерилизующим качествам чистому хлору. Однако его применение практически снимает все опасные и вредные производственные факторы, присущие использованию жидкого и газообразного хлора - сильнодействующего ядовитого вещества. К достоинствам применения гипохлорита натрия относится возможность его получения непосредственно на месте потребления путем электролиза дешевого и доступного сырья - поваренной соли NaCl. В настоящее время разработаны и производятся установки получения гипохлорита натрия различной производительности, которые могут быть использованы для хлорирования воды бассейнов. 

            Ионы ClO- являются сильным окислителем. При взаимодействии с органическими соединениями ионы ClO- превращаются в ионы Cl- , равновесие приведенной выше реакции смещается влево, и из воды выделяется избыток хлора. Обилие органических соединений находится в первую очередь на теле пловца, поэтому пловец в таком бассейне очень остро чувствует запах хлора, образующегося у него под руками.

   Хлорирование воды по многим показателям уступает озонированию:

  • Озон обладает более высоким окислительным потенциалом, чем хлор, поэтому бактерицидное действие озона сильнее.
  • Озон реагирует в 15 - 20 раз быстрее хлора и количество озона должно быть в 2,5 раз меньше, чем хлора.
  • При озонировании возрастает содержание растворенного в воде кислорода, что способствует возврату очищенной озоном воде свежести, характерной для чистых природных источников.
       К недостаткам озона можно отнести неполное окисление органических веществ и возможность накопления в воде карбонильных соединений (альдегидов). Озон хорошо окисляет фенол, однако окислене мочевины, накапливающейся в плавательном бассейне (концентрация мочевины может достигать 10-4 моль/л), происходит очень медленно. Поэтому при озонировании полная и достаточно частая замена воды продолжает оставаться необходимой.  Недостатки озона снимаются при использовании для генерирования активных частиц в холодной плазме. В этом случае активные частицы, образующиеся при электрическом разряде между твердым электродом и поверхностью воды, должны удаляться из БЭР-реактора с помощью эжекторного насоса и смешиваться с потоком воды. Для дезинфекции воды основной активной частицей будет озон (также как и при озонировании), а разложение примесей в воде будет осуществляться радикалами ОН. Радикалы ОН в отличие от озона являются универсальным окислителем, они взаимодействуют со многими  веществами примерно в миллион раз быстрее, чем озон, и конечным продуктом взаимодействия с органическими веществами является углекислый газ и вода. Выход озона на единицу затрачиваемой энергии в БЭР-реакторе примерно тот же, что и в современных озонаторах, однако кроме озона здесь образуются радикалы ОН, которые при тех же энергетических затратах намного повышают эффективность очистки воды. 

       Применение БЭР-реактора (генератора холодной плазмы) для очистки воды плавательного бассейна позволит получить следующие преимущества: 

  • Улучшение качества воды за счет более полного окисления примесей (по сравнению как с хлорированием, так и с озонированием).
  • Отсутствие раздражающего запаха хлора.
  • По сравнению с озонированием - меньшая стоимость оборудования и меньшая потребляемая мощность. БЭР-реактор мощностью не более 80 Вт обеспечит очистку воды бассейна объемом 80 м3. Размеры реактора не более 0,6 х 0,6 м высотой 0,5 м. 
  • Отсутствие химических добавок в воду.
      Первая опытная установка по очистке воды плавательного бассейна объемом 40 куб. м. разработана и в течение года (с мая 2006 года) успешно эксплуатируется в индивидуальном бассейне. Потребители отмечают высокое качество воды, которую даже используют для питья. 

          Новая технология очистки воды плавательных бассейнов. 
       Дальнейшим развитием технологии очистки воды плавательных бассейнов является использование генераторов холодной плазмы. Обеззараживание и частичное разложение примесей осуществляется озоном, полное разложение примесей - гидроксильными радикалами. Принцип циркуляции воды показан на рисунке. 



      Рисунок. Циркуляция воды при обработке холодной плазмой. 
1 - бассейн; 2 - насос; 3 - песчаный фильтр; 4 - генератор холодной плазмы; 5 - угольный фильтр; 6 - точка слива обработанной воды. 

       Основной контур очистки воды состоит из насоса и механического (песчаного) фильтра. Поток воды в этом контуре должен быть больше 1/8 объема бассейна в час на величину потока воды через контур генератора плазмы. Часть воды из основного контура ответвляется в контур генератора. Давление воды на отрезке от фильтра 3 до бассейна 1 при длине трубы 5 - 10 метров может составлять не менее 0,5 атм. Этого давления достаточно для нормальной работы специально настроенного эжектора генератора. Поток воды в контуре генератора может быть 5 - 10% и менее от основного потока и его величина не имеет принципиального значения. 
          Поток проходит через генератор и подвергается обработке  продуктами, образующимися в парах воды при прохождении области вспышечного коронного электрического разряда. Эти продукты контактируют с водой в эжекторе-кавитаторе. Кавитация усиливает действие основных факторов электрического разряда. Внутри полости генератора создается концентрация озона в воде 1 - 3 мг/л, время удержания воды в полости не менее 2 минут. Вода, насыщенная озоном, уносится из генератора и после угольного фильтра  5 смешивается с основным потоком в точке 6. Точка 6 находится вблизи узла забора воды из бассейна. В угольном фильтре поглощаются свободные радикалы и осуществляются химические реакции, приводящие к выпадению в осадок карбонатов тяжелых металлов. Для дезинфекции воды основной активной частицей будет озон (также как и при озонировании). 
       Дезинфицирующий эффект усиливает кавитация. Разложение примесей в воде будет осуществляться озоном и радикалами ОН·. Пролонгированное дезинфицирующее действие может осуществляться двумя способами.
         1. В обработанной воде создается остаточная концентрация активного кислорода на уровне 0,05 - 0,1 мг/л, которая может сохраняться больше суток. Основной составляющей активной формы кислорода является перекись водорода. 
         2. Поддержание концентрации активного хлора. Идея метода заключается в том, что ионы хлора, находящиеся в воде, (например, в составе поваренной соли) окисляются гидроксильными радикалами.
              2NaCl + 2OH· -->  Cl2 + 2NaOH
        Следует подчеркнуть, что окисление ионов хлора озоном (при озонировании) в принципе возможно, но реакция протекает очень медленно.
         В генераторе часть образующегося газообразного хлора выделяется из воды, а часть гидролизуется.
            Cl2 + H2O --> HClO + HCl
 Соляная кислота нейтрализуется щёлочью - продуктом первой реакции окисления хлора:
            NaOH + HCl -->  NaCl + H2O
 Нарабатываемые таким образом ионы гипохлорита обеспечивают подавление размножения бактерий в объеме бассейна. 
           Применение генератора холодной плазмы для очистки воды плавательного бассейна позволяет получить следующие преимущества. 
        - Улучшение качества воды за счет более полного окисления примесей (по сравнению как с хлорированием, так и с озонированием).
       - Отсутствие раздражающего запаха хлора (хотя хлор в виде NaCl все равно нужно добавлять, однако его расход очень маленький). 
        - Получение целебной воды с пониженным окислительно-восстановительным потенциалом.
 
 
 
 

 


       
Руководитель центра: Пискарев Игорь Михайлович