А может использовать АУ и этим улучшить экономические, технологические показатели? Разберемся в этой и другой проблеме. В табл..14 приведены характеристики несколько фильтров ФСУ. Анализ этой таблицы показывает, что номинальная скорость фильтрации около 6 м/ч, т. е. соизмерима с песчаными фильтрами, но ни как 10 – 20 м/ч и более, которые указывают в рекламах западные производители. При такой скорости фильтрации гидравлическое сопротивление загрузки должно быть не более 1 м. в. ст. – это обеспечивает напорное исполнение конструкции фильтра ФСУ. Если песчаные фильтры регенерируют очищенной водой от 6 до 20 % от очищенной, то активированные угли из – за их тонкой развитой структуры и малого удельного веса это сделать трудно, т к. по закону физики надо воздействовать с такой энергией, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения. Здесь надо уместно напомнить об явлении адсорбции. Адсорбция на дисперсном уровне коллоидных частиц возможна на границах смежных фаз [13]: газ – твердые адсорбенты, твердое тело – жидкость, жидкость – жидкость, но никак между твердым и твердым телами. Поэтому, дисперсные твердые частицы, начиная от микрогетерогенных (0,1 - 10 мкм), грубодисперсных частиц (от 10 мкм и выше) явлению адсорбции не подвержены. Отсюда вывод, что твердые взвешенные вещества песок, глина, ил, составляющие основную долю загрязнений в поверхностных водах, могут быть локализованы на фильтрах лишь благодаря ее плотной пористой структуры, а не за счет адсорбции, как хотелось бы защитникам цеолитов, керамзитов, АУ, УСВР… Поэтому АУ, после уменьшения их эффективности очистки, а далее кольматации, подлежат все – таки полной замены,
Таблица 14 –
Характеристика промышленных сорбционно – угольных фильтров
| Маркировка фильтра | Производительность, м3/ч | Давление воды, МПа | Диаметр, мм | Высота слоя загрузки, мм | Высота фильтра, мм | Масса, кг | Стоимость,руб |
| ФСУ-2,0-0,6 | 20 | 0,6 | 2000 | 2500 | 4500 | 2694 | 458500 |
| ФСУ-2,6-0,6 | 40 | 0,6 | 2600 | 2500 | 4830 | 4049 | 545000 |
| ФСУ-3,0-0,6 | 50 | 0,6 | 3000 | 2500 | 5150 | 5374 | 688300 |
а с их большим объемов в одном фильтре, сделать это очень не просто. Дальнейшая судьба АУ или сжигание, или регенерация при температуре 800˚С в специальных печах. Экономический анализ по эксплуатационным и капитальным затратам показывает, что применение АУ для очистки питьевой воды больших и малых городов очень дорого. Поэтому в промышленном варианте это не проходит. Это что касается питьевой воды. Однако остается в наследство от экс-СССР - тема очистки воды от нефтепродуктов для атомных станций. Я был на трех атомных станциях Украины и удивлен, что дренажную воду продолжают очищать на фильтрах ФСУ (или они называют СУФ). Дешевой энергией греют очищенную воду – промывают фильтры (регенерируют), что считаю самообманом. Однако приходит все-таки время, примерно раз в год, когда анализы на входе и выходе отличаются незначительно и приходится все – таки менять этот активированный уголь. Какие это трудовые и материальные затраты! И это происходит на атомных станциях не только Украины, а на всей территории России! Атомные станции богатые и это себе позволяют. Гриф особой безопасности не позволяет никому вмешиваться в этот процесс… Вообще, я бы все глупости мира наделил бы грифом «ДСП» или «Сов. секретно». Зачем надо, чтобы все знали об этом?...
Однако перейдем к другой теме – мембранам. Как уже выше сказано процесс развития мембран начался с идеи Рейда использовать соленую воду морей, океанов для питьевых целей. Научная гипотеза превратилась в целую индустрию по производству мембран. Никто не спорит, что это качественно новая возможность в очистки воды на молекулярном уровне без солей и тем более и всех мех примесей. Если для небольших объемом в фармацевтике это еще оправдано, то применение этого метода в целом для очистки, например, поверхностных вод – это просто экономическая глупость! Вам это понятно, а пример вымышленный? Не спешите с выводами – такую установку уже внедрили под г. Киевом на полигоне ТБО, правда она из – за сложности эксплуатации не долго работала… Я слышал, что мембранные технологии внедряются в г. Москве. Интересно посмотреть, как выглядит это ТЭО и кто его обосновывает. А вообще эта тема серьезная, т. к. такому большому коллективу как ЗАО НТЦ «Владипор» и десяток аналогичных фирм надо иметь рынки сбыта своей продукции. Что придумать? Решили пустить в госорганы фишку – нанотехнологии. Прошла – на самом высоком уровне эту идею поддержали. Скажите – что здесь плохого? Ничего не возражаю для космоса, но Вы все на Земле и надо считаться с законами экономического развития. Я был в г. Дубна и предложил свои услуги – думают до сих пор. Недавно, я смотрел по телевидению, как Президент России пьет воду, созданную по нанотехнологиям… Что безвредна – не сомневаюсь, а как по вкусу без солей, ее стоимость - не услышал… Когда не можем решить проблему питьевой воды при стоимости 10 руб за м3 , а предлагают решить ее при стоимости, например, 100 руб за м3 – это экономически оправдано при монополии водоканалов, монополии на истину, однако мы все становимся экономическими донорами решения этой проблемы. Людей обеспеченных, готовых на эти расходы гораздо меньше от всех других. Тем более что альтернатива мембранным технологиям имеется. И не надо прятать проблему за модным словом «нанотехнология». Мы это уже проходили, когда все бытовые, экономические проблемы мы списывали на трудности строительства коммунизма…
Я не зря привел в этой статье исследования Цебренко М.В. и других авторов на ультратонких синтетических материалах. Чем структура этих фильтрующих материалов отличается от картона по мембранной технологии (сравните рис.1 и рис.7)? – Ничем! Решаются проблемы питьевой воды по ГОСТ 2874-82 «Питьевая вода»? – Да! ( Смотрите табл..6). В чем проблема? Проблема в том, что эти новые материалы начали широко производиться лишь в третьем тысячелетии, т.е. совсем недавно, и о возможностях этих ФМ не все знают. Кто знают – неплохо зарабатывают, например, фирмы «Аквафор» «Гейзер» и др. Поэтому и мотивация данной статьи в этом. Однако, и здесь много проблем, общечеловеческие, связанные в обеспечением питьевой водой и очисткой промышленных стоков в общегородском, промышленном масштабе, а не только для отдельной взятой квартире.
Еще хочу обозначить проблему, касающейся экологической безопасности. Фильтры с активированным углем, сменными картриджами, мембранными или полипропиленовыми, увеличивают отходы от производства, населения. Это воздействие прямо пропорционально количеству выпускаемой продукции. В связи с этим необходимо продумать экономический механизм воздействия для производителей сменных элементов, чтобы компенсировать затраты на экологию.
Общие выводы
Предлагаю обозначить эпохи развития фильтрующих материалов для воды, которые продолжаются и в настоящее время (из – за инерции поезда под названием История): 19 век и по настоящее время – песчаный; 1914 г. и по настоящее время – активированные угли и УСВР; 1953г. и по настоящее время – мембранные технологии; начало 21 века и до бесконечности – ультратонкие синтетические нетканные материалы (на основе полипропилена, полиэтилена, лавсана, фторопласта и т.д.).
Очень нескромное деловое предложение: с фильтрами А.И. Демкова решить проблему питьевого водоснабжения городов [14, 15].
Список литературы
Журба М. Г. Очистка воды на зернистых фильтрах. – Львов: Вища школа, 1980.
2. Адамсон А.Ф. Физическая химия поверхности. М.: Мир, 1979. 568 с.
3. Аюкаев Р.И. Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. Л.,1985. 214с.
4. Справочник по пластмассам. Под ред. Катаева В.М и др. Т I,II. Изд. 2-е. М., Химия, 1975. 1056с.
5. Энциклопедия полимеров. М., Советская энциклопедия. Т.I, 1972, 1224с., Т.II, 1974, 1032 с.
6. Яковлев А.Д. Технология изготовления изделий из пластмасс. Л.:Химия,1977. 360с.
7. Стахов Е. А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранение и транспортировка нефтепродуктов. Л.: Недра, 1983.- 263 с.
8. Демков А.И. Применение синтетических материалов для глубокой очистке сточных вод фильтрованием. Зб. наук. пр. /УкрНДIЕП. – Х.: Факт, 2004.-306 с.
9. Цебренко М.В. Бактерицидные тонковолокнистые фильтрующие материалы и фильтры на их основе/ М. Цебренко, Н. Резанова, И.Цебренко, М. Майборода// Сборник трудов IX международной научно – технической конференции 11 - 15 июня 2001г. Щелкино АР Крым. – С 629 – 634.
10. Цебренко М.В. Химические волокна. 1980. №5. - С32 – 34
11. Цебренко М. В. Ультратонкие синтетические волокна. М.:Химия, 1991. 241 с.
12. Кульский Л.А. и др. Опреснение воды К.: «Наукова думка», 1980. 93 с.
13. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1989. - 461 с.
14. Демков А. И. Революционное решение проблемы питьевого водоснабжения городов. Интернет, сайт ECOportal.
15. Демков А.И. Технологические и экономические проблемы очистных сооружений водопровода. Вестник международного славянского университета. Серия «Технические науки» т.VI 2003 № 2