Табиғи және ақаба суларды тазарту қондырғылары

 Табиғи және ақаба суларды тазарту қондырғылары

Ақаба су деп  бұрын өндірісте, тұрмыста немесе ауыл шаруашылығында пайдаланылған, сондай-ақ қандай да бір лас аймақ, оның ішінде елді мекен (өнеркәсіптік, ауылшаруашылықтық, коммуналдық-тұрмыстық, нөсер, тағы басқа ағындылар) арқылы өткен су. Былайша айтқанда адамның тұрмыста және өндірістік іс-әрекетінде пайдаланылғаннан кейін шыққан су.

Ақаба су гетерогенді күрделі  жүйе болып саналады, оның құрамында  болатын органикалық және минералды  қоспалар ерімейтін, коллоидты және еритін түрде кездеседі. Құрамы мен пайда болған түріне байланысты ақаба сулар үш негізгі категорияға: шаруашылық-тұрмыстық, өндірістік және атмосфералық болып бөлінеді.

Ақаба судың шаруашылық-тұрмыстық  ластағыш түріне байланысты зәр-нәжістік (физиологиялық қоқыстармен ластанған) ластанған және шаруашылық (раковина, ванна, монша, кір жуатын жерлерден түсетін) ластанған болып ажыратылады. Негізінде минералды заттектермен қатар олардың құрамында органикалық заттектер, бактериалар, микроорганизмдер болады. Өндірістік ақаба сулардың құрамына технологиялық процестер мен қолданылатын материалдар түріне және шикізаттың химиялық қасиеттеріне тәуелді. Өндірістік ақаба су ластанған және нормативті таза (тазалаудан өткізіп қайта пайдалануға жататын) болып ажыратылады. Атмосфералық ақаба су нөсер және қар суы болып бөлінеді.

Табиғатты, қоршаған ортаны ластанудан қорғау мен табиғи ресурс ретінде тиімді пайдалану мақсатында қайтарылып қолдану үшін ақаба су құрамындағы ластағыш заттардың түрі мен мөлшеріне қарай әртүрлі әдіспен тазаланылады. Бұларға механикалық (тұндыру, сүзу, флотация), физикалық-химиялық, химиялық, биологиялық және түйдектелген әдістер жатады.

Механикалық әдісте ақаба  судағы ірі және ұсақ түйірлі тез  тұнатын бөлшектерді өздігімен  тұндырып немесе оларды және қалқып шығатын заттектерді тұндырғыш, сүзгіш, құмұстағыш арқылы өткізіп, немесе әртүрлі конструкциялар техника құралдарын (торларды, електерді, гидроциклондарды) қолданып, ал беттік ластағыштарды – мұнайұстағыш, май мен смолааулағышжабдықтар мен материалдарды пайдалану арқылы жояды.

Соңғы кезде ақаба суды май тәрізді заттардан тазалауға  жиі пайдаланылып жүрген материалға май сіңіргіштік қабілеті жоғары пенополиуретан жатады.

Ақаба судың улылығын азайтуға кеңінен тұндырғыштар шұңқырлар  пайдаланылады. Тұндырғыш ғимараттарында ақаба сулардан түпке тұнатын не қалпыма салынды және майлы заттектер гравитациялық жіктеу негізінде бөлінеді. Арналу мақсатына қарай тұндырғыштар бірінші реттік және екінші реттік болып бөлінеді. Бірінші реттік тұндырғыштар ақаба суларды биологиялық тазарту ғимараттарына дейін, екінші реттіктері одан кейін орнатылады. Құрылымына байланысты олар горизонталдық, вертикалдық, радикалдық және диагоналдық болып сараланады. Вертикалдық және диагоналдық тұндырғыштар тәулікте өнімділігі  10-15 мың текше метрге дейін, ал горизонталдық 10-15 мың текше метр, радикалдық тұндырғыштар тәуліктік өнімділігі 20 мың текше метрден астам тазарту станцияларында қолданылады.

Ақаба суды 0,08-0,3м/с жылжу  жылдамдықпен құмүстағыш арқылы өткізіп, оның құрамындағы ерімейтін құм, қақ тәрізді ауыр қоспалардан ажыратуға болады. Кейбір құмұстағыш үлгілерімен құм 80%-ке дейін ұсталып қалады. Құмұстағыштардың тиімділігін арттыру мақсатында оның құм құйылатын қорабына гидроциклонды қабыстырады.

Гидроциклонды пайдаланып, сыртқа тепкіш күш көмегімен ақаба суларды өте ірі дисперсиялық  қоспалардан тазалауға болады. Көбіне бұл қондырғылар тығыздығы 1,2 г/см жоғары ағындыларды ірілігі 0,15 мм үстіндегі бөлшектерден тазалауға бағытталған.

Коммуналдық шаруашылықтан шыққан сұйық қалдықтарды механикалық әдісті қолдану арқылы ерімейтін қоспалардан 60% мөлшерінен тазалауға болады, ал кейбір өндірістік сулар бұл әдіспен 95%-ке дейін тазаланады.

Химиялық әдісте ластағыштардың физикалық-химиялық қасиеттерін ескере отырып, оларды химиялық агенттерді қолдану арқылы жояды. Химиялық тазалауда қолданылатын негізгі әдістерге: нейтралдау, тотықтыру және тотықсыздандыру жолдары жатады.

Нейтралдау процесін құрамында  қышқылы немесе сілтісі бар ақаба  суының рН мағынасын 6,5-8,5 аралыққа мақсатында қолданылады. Нейтралдау үшін қышқылды ақаба суымен сілтілі ақаба суын араластыруға, реагенттер қосуға, ақаба суын нейтралдау қасиеті бар сүзгіш материалдар арқылы жіберуге болады. Сүзгіш материал ретінде әк, мрамор және доломит қолданылады. Бұл әдіспен, әдетте, құрамында әр түрлі минералды қышқылдары бар ақаба сулары тазаланады. Сілтілі суларды нейтралдау мақсатында құрамында СО, SO, NO оксидтері бар түтінді газдарды жіберу әдісі меңгерілуде, бұл жағдайдың қолайлылығы екінші жағынан газды тастандылардың құрамындағы зиянды заттардан құтылу мәселесі де шешіледі.

Тотықтандыру процесі  ақаба суындағы улы қоспаларды басқа  жолмен шығару қолайсыз немесе мүмкін емес болғанда ғана қолданылады. Ақаба суды тазалау үшін тотықтырғыш ретінде газ тәрізді немесе сұйылтылған хлор, ауа оттегі, озон, гипохлорид, сутек тотығы, калий перманганаты және басқа реагенттер пайдаланылады.

 Озондау ақаба суын  мұнай өнімдерінен, фенолдан, күкіртті  сутектен, цианидтерден және басқа  дп қоспалардан тазалауға қолданылады. Күшті тотықтырғыш болғандықтан озонның сулы ерітінділердегі органикалық заттектерді және басқа қоспаларды ыдырататын қабілеті өте жоғары. Сонымен бірге суды озондағанда оның жағымсыз иісі, дәмі, бояуы жойылып, залалсызданады. Хлорлау әдісімен салыстрғанда озондау әдісінің артықшылығы бар, біріншіден, озонды тікелей су тазалайтын жерде озонаторларды орнатып, ауа оттегінен электр тогын ажырату процесін пайдалану арқылы алуға болады. Екіншіден, хлорлау бірқатар жағдайларда ауыз суды зиянды заттектердің, соның ішінде мутагендер мен канцерогендер түзілуіне апарып соғуы мүмкін, сондықтан оның орнына озондау әдісінің қолданылғаны қолайлы.

Ағынды судағы ластағыштардан құтылу үшін іс жүзінде пайдалыналатын физикалық-химиялық әдістерге- каогуляция, флотация, электролиттік ірілендіру, су буымен айдау, сорбция экстракция, гиперфильтрация, эвапорация, десорбция, дезодорация, дегазация, электрохимиялық тәсілдер, ультрадыбыспен суды өңдеу жатады. Бұл әдістер қатарымен жүретін физикалық және химиялық процестерге негізделген.

Механикалық және физикалық- химиялық әдістер ақаба суларын  тазалаудың алғашқы кезеңі, осыдан кейін олар биологиялық тазалауға  жөнелтіледі.

Биологиялық жолмен ақаба  суын тазалау үшін ластағыштарды  ыдыратып, өздерінің қоректенуіне, өсуіне және көбеюіне пайдаланатын микроорганизмдер немесе оларды өз бойына сіңіретін өсімдіктер қолданылады. Биологиялық тазалауға қатысатын организмдерге әр түрлі бактериялар, балдырлар, саңырауқұлақтар, ең төмен сатыдағы жәндіктер, құрттар және басқалар жатады.

Микроорганизмдердің қатысуымен екі процес-тотығу (аэробты) және тотықсыздану (анаэробты) жүреді. Аэробты процестерге активті лайда немесе биопленкада өсетін микроорганизмдер суда еріген оттекті пайдаланады. Олардың тіршілігіне оттектің тұрақты құйылуы мен 20-30 С щамасындағы температура қажет. Анаэробты тазалау процесі оттектің кіруінсіз өтеді, бұл жерде жүретін негізгі процесс-лайдың ашуы. Осы әдістер ақаба суларда көп мөлшерде органикалық заттектер болғанда және тұнбаларды залалсыздандыруға қолданылады.

Ақаба судың биологиялық тазалануын табиғи жағдайда және әртүрлі конструкциялық жасанды құрылыстарда - биосүзгіштерде, аэротенкалар мен окситенкаларда жүргізуге болады. Өндірістік ақаба сулардың биологиялық тазалауын негізінде жылдамдығы жоғары болғанына байланысты жасанды жағдайда жүргізеді.

Аэротенк мәжбүрлі түрде аэрациялық қондырғымен жабдықталған, қалқалармен бірнеше бөлек бөліктерге бөлінген  темірбетон резервуары. Аэротенкада тазалау процесі ауаланған ақаба су мен тірі организмдерден және қатты субстраттардан құралған активті лай қоспасының жіберуіне қарай жүреді. Құрғақ лайдың  1г 10 ден 10  дейін бактерия даналары болады. Органикалық негізгі массасы бірнеше сағат ішінде өңделінеді. Аэротенкадан активті лай мен өңделген ақаба су әрі қарай екінші тұндырғышқа өткізіледі. Түбіне түскен активті лай насос станциясының резервуарына жіберіліп, ал тазаланған ақаба су не қосымша онан арғы тазалануға немесе дезинфекциялануға бағытталады. Биологиялық процесс нәтижесінде активті лайдың биомассасы жоғарылайды. Оның артық мөлшері тұнбаны өңдейтін ғимаратқа жіберіледі де, негізгі бөлшегі циркуляциялық түрде аэротенкіге қайтарылады. Аэротенкадағы актвті лайдың концентрациясы 2-4 г/л шамасында ұсталуға тиіс.

Биосүзгілерде ақаба су кесекті материалардан  құрылған қабат арқылы сүзіледі. Кесекті сүзгіш ретінде кеңінен ұсақталған тас, ірі құм, шлак, керамзит, пластмасса, метал торы және басқа материлдар қолданылады, олардың бетінде түзілген биологиялық қабықша қабат активті лайда жүретін функцияны орындайды. Бұл беткі қабықша қабат судағы органикалық заттектерді адсорбциялайды да және өңдейді де. Биосүзгіштің тотықтырғыштық қуатын жоғарылату мақсатында сүзбелеу процесінің бағытына қарама-қайшы қысымдағы ауа жіберіледі.

Ақаба суды биологиялық процеспен тазалағанда массасы көп мөлшердегі тұнба шығды, оны утилдеу, не залалсыздандыру, немесе аулақтандыру қажет. Осы мақсатта активті лайда тығыздаудан, сусыздандырудан, термиялық және басқа да өңдеуден өткізеді. Залалсызданғаннан кейін тұнбаны органоминералдық тыңайтқыш немесе кейбір материалдарға қосымша компонент ретінде пайдалануға жатады. Активті лайды рекуперациялайтын технологиялар жасалған, азық ашытқыларды және құрама азық өнеркәсіптеріне қажетті техникалық витаминдерде алуға болады.

Қазіргі шақта  өндірістік және коммуналды – үй-жай ақаба суларын тиімді түрде тазалау ең актуалды инженерлік-экологиялық проблемалардың бірі. Бұл мәселенің күрделенуі үй-жай және өндіріс ағындыларының жалпы бір канализация жүйесіне құйылуына, адам мен жануарлар нәжістерін жууға судың кеңінен қолданылуына, кір жуғыш порошоктардың, шампундердің және әртүрлі беттік активті заттардың қосылуына байланысты. Суды тазалауға биологиялық әдісті қолданғанның өзінде органикалық заттектердің 90% және анорганикалық қосылыстардың 10-40%-нен ғана құтылуға болады. Ақаба суды биологиялық әдіспен тазалағанда ауру тудыратын бактериялардың 91-98%-ті ғана жойылады, сондақтан тазаланған ақаба суларды су қоймаларына жіберудің алдында залалсыздандыру қажет. Ақаба суды залалсыздандыру үшін кеңінен қолданылатын әдістің бірі газ тәріздес хлормен немесе хлорлы әк ерітіндісімен хлорлау. Бұл процесте екі сатылы реакция жүреді:

Реакция нәтижесінде  бос атом күйінде түзілген оттек  бактерия клеткаларының протоплазмасына  кіретін заттектерді тотықтырады, соның салдарынан бактериялар жойылады. Дизентерияның, обаның және іш сүзегінің бациллалары хлордың әсеріне өте сезімтал келеді.

Ақаба суларды  хлорлы әкпен дезинфекциялағанда жүретін реакциялар газ тәріздес хлормен дезинфекциялағандағы процестей.

Хлорлау әдісін қолданғанда бактериялардың өніп-өсуіне басқа органикалық заттектердің қышқылдануы да тоқтатылады, каогуляция жеделдетіледі және иіс азаяды.

Механикалық тазалау  жолын қолдану немесе өздігінен  табиғи түрде тазалану арқылы ақаба  судан бөлінген құрамында минералды  және органикалық қатты заттектері бар тұнбалар жергілікті ауылшаруашылық және орман дақылдарының тыңайтқышы ретінде пайдаланылуымен қатар, биогаз алуға да жарамды. Ал ортақ канализациядан шыққан ақаба судың құрамында алуан түрлі улы заттектер кездесетініне байланысты олардан шыққан тұнбалар тыңайтқыш ретінде қолдануға жатпайды.

Кейбір өндірістерден  тасталатын ақаба сулардың температуралары  табиғи ортанікінен анағұрлым жоғары болғандықтан оның тигізетін зияндық  әсеріне де назар аударылады. Жылы ақаба сулар суаттардағы судың температурасын көтереді, бұл жағдайда суда еріген оттектің мөлшері күрт төмендейді, ал ол өздігінен тазалану процесінің тежелуіне әкеп соғады. Орын алған қолайсыз әсер судағы өсімдіктер мен балықтардың тіршілік жағдайларына нұқсан келтіреді, себебі судың жаппай гүлденуі, балдырлардың қаптауы басталады, яғни жылулық ластану эвтрофтану процесінің жүруіне жағдай жасап, көптеген уытты ластағыштардың пайда болуына себебін тигізеді.

Биологиялық тазалау  әдісі суды тұзсыздандыра алмайтынына  байланысты, бұл тазалау әдісінен кейін судағы тұздардан құтылу үшін арнайы оларды бөліп шығаратын тазалау әдістері қолданылады. Бұларға дистилляция (булау), қатыру, мембрандық, ионалмасу әдістері жатады.

Дистилляция кеңінен қолданылатын және жақсы меңгерілген әдістің бірі. Буландыру қондырғылары арқылы тәулігіне 15-30 мың м суды тазалаудан өткізуге болады. Қазақстанда ең қуатты буландыру қондырғысы Ақтау қаласының атом энергетика кәсіпорнында болған.

Қатыру әдісінде тұзды суды баяу түрде салқындату арқылы тұзсыз мұз кристалдарын алады. Дистилляция әдісімен салыстырғанда қатыру процесі энергетикалық, технологилық, конструкциялық тұрғыдан алғанда тиімді.

Мембрандық  әдіске электродиализ және гиперфильтрация, немесе кері осмос жатады. Электродиализ деминерализациялау және қойыртылған ерітінділер алу әдісі.

Ионалмасу әдісі  барлық елдерде кеңінен қолданылып жүр. Осы кезге дейін бұл АЭС  және өте жоғары қысымды қазандықтары бар ЖЭС үшін тұзсызданған суды дайындауға пайдаланылып жүрген негізгі әдіс болып келеді.

Пайдаланған әдебиеттер тізімі

1. Су арнасы-2003 //Водопользование: действительность, проблемы и перспективы. Сборник материалов//. Шымкент 26-27 июня 2003 года- 191с.
2. О.В.Шуваева. Современное состояние и проблемы элементарного анализа вод различной породы Новосибирск, 1996 г. -46 с.
3. Сан ПиН. 2.1.4.559-96. “Питьевая вода гигиенические требования к качеству воды Централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качестваң 1996
4. ГОСТ 2874 – 82

“Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством ң 1982г

5. Карюхина Т.А., Чуранов И.Н. Строй издат контроль качества воды,

Учебник 1986 г