РАДИАЦИОННАЯ ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД

М.С. Балдина, О.О. Долгих
Озерский технологический институт МИФИ (ТУ)


Применяемые в настоящее время методы дезинфекции воды обладают рядом существенных недостатков:

1.При хлорировании, хлор взаимодействует с содержащимися в воде органическими веществами с образованием токсичных хлор-органических соединений – диоксинов, с которыми связывают раковые заболевания. Оно малоэффективно в воде с высоким содержанием аммония и некоторых других веществ. Хлор не уничтожает гельминты, споры и вирусы. Хлорирование приводит к засоливанию водоёмов. Крупные хранилища с запасами хлора и его транспортировка представляют потенциальную угрозу населению и природе.

2.Озонирование требует значительного, до 26 кВт на 2 кг озона, расхода электроэнергии, связанного с предварительной подготовкой воздуха: очисткой, охлаждением, осушкой. Часто выходят из строя электроды. Обычно усваиваемость озона в воде не превышает 95-98 %, остальной озон – высокотоксичный газ – попадает в атмосферу.

3.При ультрафиолетовой обработке предъявляются высокие требования к прозрачности вод. Лампы требуют частой замены, а их утилизация выливается в серьёзную проблему, т.к. лампы содержат ртуть.

4.Для термической обработки воды требуется очень высокий расход тепловой энергии (сотни кДж на кг воды). При этом не гарантировано уничтожение всех видов сальмонелл.

Основные закономерности и возможности радиационной обработки природных и сточных вод различных производств (в основном под действием гамма-излучения Со-60) установлены к началу 70-х годов. Последующие годы были посвящены как изучению кинетики типичных процессов и нахождению методов снижения необходимых доз, так и разработке технологии радиационной очистки воды в применении к очистным сооружениям отдельных некрупных городов или производств.

В качестве источников ионизирующего излучения используют Со-60, Cs-137, Eu-152, Eu-154, тепловыделяющие элементы, радиационные контуры, смесь продуктов радиационного деления.

В результате радиационной обработки воды могут происходить следующие процессы: радиационное окисление, образование осадков органических веществ, коагуляция коллоидных растворов, обеззараживание, дегельминтизация, дезодорация и др. В результате радиационного окисления органические вещества окисляются до оксида углерода (IV) и воды. Гамма – излучением Со-60 эффективно обесцвечивают природные воды с высокой цветностью, содержащие трудноудаляемые фульвокислоты. Процесс обесцвечивания интенсифицируется при борботаже воздуха во время облучения, поскольку процесс окисления сопровождается уменьшением концентрации кислорода. Для получения воды с цветностью 20 град, при исходной цветности 48 град необходима доза излучения ниже 1 Гр. Радиационная обработка дает возможность дезодорировать, обеззараживать и дегельминтизировать природные воды, удалять фенолы. Доза излучения, необходимая для осуществления этих процессов, составляет » 1Гр. Хлорфенольный запах с пороговым числом 250 дозой 1Гр снимается полностью.

Радиационная технология обладает и рядом других достоинств:
-низкий уровень затрат (поглощённая доза в режиме дезинфекции (0,3ё0,5) кДж/кг;
-высокие скорости процесса обработки;
-небольшие производственные площади;
-возможность полной автоматизации процесса;
-лёгкость её включения в технологическую цепочку обычных очистных сооружений.
В качестве источника ионизирующего излучения (ИИИ) в установках обработки воды, сточных вод и осадков используются ускорители электронов (УЭ) и радионуклидные источники гамма-излучения. Оба типа ИИИ обладают друг перед другом как рядом преимуществ, так и рядом недостатков.

Радионуклидные гамма-установки обладают следующими преимуществами перед установками с УЭ:
-обслуживающий персонал не требует высокой квалификации и численность его может быть сведена к минимуму (малообслуживаемая (2-3 человека) установка);
-высокая проникающая способность гамма-излучения;
-низкая, по сравнению с УЭ, мощность дозы ~ 10 Гр/с (10 Вт/кг).

Эти преимущества позволяют увеличить эффективность процессов (снизить необходимую поглощённую дозу), использовать простые по конструкции реакционные камеры без применения средств интенсивного перемешивания, на порядок снизить расход электроэнергии на технологические нужды.