Кажуть, якщо не хочеш зіпсувати собі апетит, не варто ходити на підприємства харчопрому і дивитися, з чого роблять те, що ми їмо. Щоб побачити, що ми п'ємо, і ходити нікуди не треба ось вона, каламутна брудна вода рівнинних водоймищ. Але що з нею відбувається, перш ніж вона потрапляє до нас в кран?
Трохи більше року тому житель міста Портленда, столиці штату Орегон, Джошуа Сітер, будучи напідпитку, помочився в водойму, який, по нещастю, виявився резервуаром з підготовленою питною водою. Негідник потрапив в об'єктиви камер стеження, а запис з них - на телебачення. Місто жахнувся - що ж ми п'ємо ?! Щоб погасити паніку і втихомирити громадську думку, владі довелося злити весь резервуар об'ємом 30 млн літрів. Чиновники вирішили, що так простіше закрити питання, ніж пояснювати, що вміст людського сечового міхура, розчинена в 8 млн галонів чистої води, ніяк себе не виявить - ні за смаком, ні за кольором. Ті ж, хто зберіг холоднокровність і здоровий глузд, і зовсім не розуміли: людська сеча - це чи не найлегше, що може потрапити в такий резервуар. У відкритих водоймах господарюють птиці, земноводні і комахи, і всі вони не тільки справляють в воді природні потреби, але і гинуть, а значить, розкладаються.
Фільтри для процесу, званого ультрафильтрацией. Завдяки дрібним порам діаметром 0,01 мкм такі фільтри з ацетатцелюлозних мембран здатні видаляти з води навіть бактерії і віруси.
Де нам узяти чисту воду?
Навіть в лабораторії отримати абсолютно чисту воду, що не містить ніяких розчинів, неможливо, так само як неможливо отримати 100% -ний вакуум. Взяти її в природі тим більше нізвідки - в ній обов'язково розчинені якісь мінерали, присутні колоїдні і тверді суспензії, а також живі організми, їх останки і продукти життєдіяльності. Вода, що видобувається з артезіанських свердловин, зазвичай більш мінералізована, більш жорстка, зате відносно вільна від антропогенних забруднень і органіки. Однак якщо вести мову, наприклад, про Москву, яка є найбільшим в країні споживачем води (близько 3,7 млн кубометрів питної води на добу), то для столиці місцеві запаси артезіанської води невеликі і абсолютно не відповідають запитам мегаполісу. Москва забирає воду з двох основних поверхневих джерел - Волги (через канал їм. Москви і ланцюг водосховищ) і Москви-ріки, а точніше, з водосховищ, що знаходяться в верхів'ях річки і на її притоках. Вазузской система водосховищ на кордоні Тверської і Смоленської областей може додатково підживлювати як Волгу, так і москворецкий джерело. Гідровузли регулюють стік річок і не дають йти талим водам, акумулюючи їх у водосховищах. Але що несуть з собою талі води? Нафтопродукти і продукти їх спалювання, хімічні добрива з полів і багато інших не надто корисних для здоров'я слідів діяльності людини в відносно густо заселеному Підмосков'ї. Таким чином, щоб вся ця вода стала питної, її необхідно дуже серйозно чистити, причому технології очищення повинні постійно вдосконалюватися, щоб відповідати новим умовам.
Ульрафільтрація і озоносорбціі - найбільш сучасні технології, що впроваджуються сьогодні у сфері водопідготовки. Метод озоносорбціі (застосовується на нових блоках рублевской і західної станцій) полягає в спільному застосуванні процесів озонірованіясорбціі за допомогою порошкоподібного або гранульованого активного вугілля.
На Москву працюють чотири станції водопідготовки. Дві з них - Північна і Східна - зайняті очищенням волзької води, що надходить по каналу Москва-Волга, дві інші - Рублевская і Західна - забирають воду, що приходить по Москві-річці. Підготовка питної води давно вже не хайтек, і основні етапи цього процесу добре відомі. Це попереднє хлорування, реагентному обробка, відстоювання, фільтрування та знезараження. Але оскільки до якості води сьогодні пред'являються нові вимоги, а «якість» забруднення поверхневих вод теж, на жаль, підвищується, в останні роки на об'єктах «Мосводоканала» впроваджуються нові технології видалення з питної води всілякі неприємні домішок - від важких металів до вірусів. У 2006 році на базі Західної станції водопідготовки створена Південно-Західна водопровідна станція, де сучасні технології знайшли своє найбільш радикальне втілення.
Хлор у відставці
Скориставшись схемою водопідготовки саме на цій станції, розглянемо коротко, як саме брудна і каламутна вода з відкритих водойм стає чистою питною. З самого початку забирається за допомогою насосів першого підйому вода Москви-ріки може бути піддана попередньою хлоруванню (в разі сильного забруднення). Уже багато років хлорування є найбільш ефективним методом знезараження, позбавлення води від хвороботворних бактерій. Проблема лише в одному: рідкий хлор отруйний і є сильним окислювачем. Зрозуміло, в тих концентраціях, які присутні в підготовленій воді, ніяких неприємностей від нього чекати не доводиться, але для забезпечення безперебійного процесу хлорування рідкий хлор необхідно запасати у великих кількостях, і тоді він може стати серйозним вражаючим чинником в разі техногенної катастрофи чи теракт. Тому з 2009 року на московських станціях водопідготовки почалося впровадження іншої речовини, що містить активний хлор, - гіпохлориту натрію. Ця речовина по знезаражують дії хлору не поступається, однак більш безпечно.
Озонування - один з головних методів очищення води. Це історичне фото контактного басейну, в якому відбувалося озонування на Східній водопровідної станції (Москва).
Якщо початкове хлорування не потрібно, вода відразу надходить в камеру попереднього озонування. Озонування - давно взятий на озброєння спосіб очищення води. Будучи потужним окислювачем, нестійкі молекули з трьох атомів кисню руйнують хімічні сполуки, що утворюють смак, запах і колір води, а також окислюють металеві домішки. Озон сам по собі працює як коагулянт, перетворюючи частину розчинених речовин у суспензії, які набагато простіше осадити або відфільтрувати. Озонування відбувається в закритих камерах, що виключають витік газу. Використовується кисень атмосферного повітря, який забирають, охолоджують і висушують, а потім пропускають через електричний розряд. Озоно-повітряна суміш вдувається в воду крізь керамічні дифузори з дрібними отворами, а потім відпрацьований газ примусово (за допомогою каталізаторів і високої температури) повертається до вихідного стану О2.
Минулий попереднє озонування вода, звичайно, ще далека від повного очищення - в ній досить домішок у вигляді колоїдних суспензій і дрібнодисперсних суспензій. У спеціальному змішувачі, що складається з чотирьох послідовних басейнів, в воду додають коагулянт (Поліоксихлорид алюмінію) - речовина, що змушує дрібні суспензії збиратися в більші грудки. Спеціальні реагенти вносяться для осадження домішок і для утворення пластівців (хлопьеобразующіе хімікати звуться флокулянтів).
Схем очищення води на Південно-Західній водопровідної станції
Після цього вода надходить у відстійник, де домішки осідають, утворюючи так званий контактний мул (частково він зливається в каналізацію, а частково повертається в змішувач, де сприяє коагуляції). По завершенні відстою воду освітлюють і відправляють в камеру повторного озонування.
Вірус не пролізе
Терзання води на цьому аж ніяк не закінчуються. При необхідності в наступній камері в воду додаються коагулянт і сорбент у вигляді порошкоподібного активованого вугілля. Вугілля вбирає в себе залишки органічних речовин (наприклад, пестицидів), разом з якими він буде видалений з води при подальшій багатошарової фільтрації. Фільтри, завантажені шаром піску (внизу) і гідроантраціта (вгорі), візьмуть на себе останні залишки твердих суспензій. На цьому традиційний цикл очищення практично завершено, проте для більш якісної водопідготовки до нього додано ще одне високотехнологічне ланка - ультрафільтрація.
У систему водопостачання Москви входять 15 водосховищ з сумарним корисним об'ємом 2,3 млрд. М3. Сумарна Водовіддача становить 11 млн. М3 / добу, що в 2,5 - 3 рази перевищує нинішні потреби столиці в воді, яка використовується на господарсько-питні потреби.
Зал ультрафільтрації вміщує цілий масив баллонообразное фільтрів, розставлених блоками в чотири лінії. У кожному такому пластиковому балоні 35 500 ацетатцелюлозних половолоконной мембран. Пористість волокон становить 0,01 мкм, що цілком достатньо для утримання в фільтрах бактерій і вірусів. При цьому навіть після стількох стадій очищення вода зберігає необхідний людині набір розчинених в ній мінеральних мікроелементів. Вінчає водопідготовку фінальне знезараження: для хлорування знову використовується гіпохлорит натрію, також додається аміачна вода. Це було б зайвим (бактерії і віруси відфільтровані), якби вода надходила споживачеві безпосередньо зі станції водопідготовки, але ... перш ніж вода потече з крана в квартирі, на неї чекає довгий шлях по трубопровідній мережі, якість якої, м'яко кажучи, нерівномірно, і через водопровідні підстанції з резервуарами, де дуже ймовірно повторне проникнення шкідливої органіки. Оброблена ж реагентами вода ще довго буде чинити опір зараженню.
Стічні води розглядаються сьогодні не тільки як об'єкт очищення, а й як ресурс. З органічного осаду, відділеного від стоків, методом анаеробного бродіння в метантенках отримують біогаз. Ці ж опади використовуються в якості компосту для удобрення ґрунтів. З стоків видобувається енергія за допомогою теплонасосів.
І знову чистити!
Воду, яку забирають з водойм для потреб великого міста, чистять двічі - коли перетворюють її в питну і коли вона сама перетворюється в каналізаційні стоки. Очищенням стоків в Москві займаються також чотири станції, проте технологія повернення вологи природі дещо відрізняється від водопідготовки.
Спочатку стоки проціджують через металеві решітки, в результаті чого від води відокремлюються тверді побутові відходи (їх відвозять на полігон як звичайне сміття). Потім в так званих песколовках осідають тверді мінеральні домішки, після чого вода йде в первинний відстійник, де на дно випадає осад органічного походження. Далі в аеротенках відбувається біологічне очищення стічних вод за допомогою активного мулу. Відпрацювавши своє, активний мул відділяється від рідини у вторинному відстійнику. Залишається процедура знезараження, і тут вона проводиться з використанням УФ-випромінювання (а не хлору або його похідних), після чого очищена вода зливається в річки Москворецкого басейну. Кругообіг завершено.
Стаття «Терзання води» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2012 ).
Де нам узяти чисту воду?Але що з нею відбувається, перш ніж вона потрапляє до нас в кран?
Місто жахнувся - що ж ми п'ємо ?
Де нам узяти чисту воду?
Але що несуть з собою талі води?
