Методы кондиционирования воды

Методы улучшения качества воды делятся на основные и специальные. Основные (т.е. обязательные) включают:

а) осветление (устранение мутности) и обесцвечивание (устранение цветности), т.е. улучшение органолептических качеств;

б) обеззараживание – освобождение от патогенных микроорганизмов и вирусов.

Осветление и обесцвечивание воды (очистка) может проводится по двум схемам.

Одна схема включает в себя отстаивание и медленную фильтрацию. Для отстаивания вода пребывает в отстойнике 4-8 часов, за это время осаждаются преимущественно грубодисперсные взвеси, а затем вода подается на медленные фильтры со скоростью 0,1-0,3 м/час

Достоинства медленных фильтров:

- плавная фильтрация, близкая к естественной;

- отсутствие коагуляции;

- высокий процент (99,9%) задержки бактерий;

- простота устройства и эксплуатации.

Недостатки:

- большой объем сооружений;

- малая производительность (за 1 час пропускают слой воды 10 см.).

Вторая схема включает три этапа: коагуляцию, отстаивание и быструю фильтрацию. Для ускорения процессов осветления и обесцвечивания воды перед отстаиванием используют коагуляцию. Сущность этого процесса состоит в том, что вещества, находящиеся в воде в коллоидном состоянии (гидрозоли), свертываются, образуют хлопья и выпадают в осадок (гидрогели) при соединении с коагулянтом. Коагулянт – химический реагент, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидных частиц, находящихся в воде и сам образует коллоидный раствор, быстро коагулирующий с образованием хлопьев, выпадающих в осадок.

Благодаря действию коагулянта нейтрализуется заряд коллоидных частиц воды, они перестают взаимно отталкиваться, кинетическое равновесие коллоидного раствора нарушается, частицы теряют способность к диффузии, агломерируются (объединяются) и выпадают в осадок. Хлопья же самого коагулянта адсорбируют коллоидные и мелковзвешенные частицы и, кроме того, опускаясь на дно, механически увлекают за собой более крупную взвесь.

В качестве коагулянта наиболее широко на водопроводах применяют сульфат алюминия (сернокислый глинозем) – Al2(SO4)3х18H2O. Раствор глинозема при добавлении к воде вступает в реакцию с двууглекислыми солями кальция и магния (бикарбонатами) и образует с ними гидрат окиси алюминия в виде студенистых, хлопьевидных сгустков, которые оседают на дно и увлекают за собой муть и частично бактерии.

Успех очистки воды коагуляцией прежде всего зависит от правильной дозировки коагулянта и флокулянта, т.к. при недостаточном их количестве образуется мало хлопьев и не получится хорошего осветления, при избытке же его последний остается неразложенным и вода приобретает кислый привкус и запах. Потребная доза коагулянта зависит главным образом от степени бикарбонатной (устранимой) жесткости воды: чем больше в воде бикарбонатов кальция и магния, тем больше требуется сернокислого алюминия.

Если жесткость воды мала, то при пробном коагулировании перед добавлением раство-ра глинозема подщелачивают воду 0,1% раствором извести (1мг/л СаО), учитывая, что на 1 мл сернокислого глинозема требуется 0,14 мг СаО.

Кроме сульфата алюминия, на водопроводах получили распространение сернокислое и хлорное железо. Эти реагенты особенно пригодны для удаления мути и окраски растительного происхождения, а также для коагуляции воды при низкой температуре (зимнее время).

Лабораторный контроль за коагуляцией воды на водопроводе, помимо постановки реакции опытной коагуляции (т.е. установки дозы коагулянта – то его наименьшее количество в мл, которое требуется для осветления и обесцвечивания 1 л воды до соответствия гигиеническим требованиям), предусматривает систематическую проверку прозрачности, цветности обрабатываемой воды, ее щелочности, а также возможного изменения при стоянии (так называемая “отлежка”). Для этого воду, прошедшую обработку, выдерживают в цилиндре в течение 24 часов и наблюдают за появлением хлопьев и осадка (вторичная коагуляция). При наличии “отлежки” целесообразно после осаждения хлопьев определить в воде присутствие остаточного алюминия (не более 0,5 мг/л) и железа (не более 0,3 мг/л).

После коагулирования и отстаивания вода подается на быстрые фильтры. На быстрых фильтрах очищенную воду напускают снизу и отчасти сверху. Вместо биологической пленки медленных фильтров здесь после промывки в несколько минут образуется пленка из мелких хлопьев коагулянта, не осевших в отстойнике.

Достоинства скорых фильтров:

- производительность в 50 раз больше, чем медленных (за час пропускают столб воды 5-6 м) со скоростью 5 - 8 м/час.

- уменьшается площадь, объем и стоимость сооружений;

- очистка фильтров механическая.

Недостатки:

- быстро засоряются и требуют очистки 1-2 раза в сутки;

- эффективность фильтров по задержанию бактерий лишь около 95%;

- требуют предварительной коагуляции воды.

Для обеззараживания воды применяют механические (фильтрование), физические (кипячение, УФ-облучение, ультразвук,- излучение УВЧ-волны) и химические (хлорирование, озонирование, олигодинамическое действие солей тяжелых металлов, окислители) методы.

Наиболее широко используемые методы обеззараживания воды на речных водопроводах – озонирование и различные модификации хлорирования. Основными способами хлорирования воды являются:

- хлорирование нормальными дозами;

- хлорирование с добавлением различных веществ (с преаммонизацией);

- гиперхлорирование (повышенные дозы хлора).

Основой хлорирования нормальными дозами является выбор такой рабочей дозы активного хлора, которая после 30-минутного контакта с водой обеспечивала бы наличие 0,3-0,5 м/л активного хлора в воде.

Преимуществами метода является малый расход (экономическая рентабельность) препаратов, относительно небольшое влияние их на органолептические свойства воды, вследствие чего вода может употребляться без последующей обработки (дехлорирования).

Недостатками метода является сложность выбора рабочей дозы хлора и возможность появления в хлорированной воде хлорфенольного запаха.

На городских водопроводах чаще применяется хлорирование после фильтрации, но иногда вносят некоторое количество хлора до обработки, чтобы вода, пройдя насосы второ-го подъема, содержала не менее 0,3-0,5 мг/л остаточного хлора.

Гиперхлорирование применяется, главным образом, когда ограничен выбор водоисточников и иногда приходится использовать воду низкого качества. Сущность метода заключается в том, что в воду вносится повышенное количество активного хлора в расчете на последующее дехлорирование.

Доза активного хлора выбирается в зависимости от свойств воды (мутность, цветность), характера, степени благоустройства водоисточника и от эпидемиологической обстановки. В большинстве случаев она равна 10-30 мг/л. Преимущества гиперхлорирования:

- надежный эффект обеззараживания даже мутных и окрашенных вод, а также вод, содержащих аммиак;

- сокращение времени обеззараживания до 10-15 минут;

- упрощение техники хлорирования (не определяют хлорпотребность воды);

- дезодорация воды (устранение привкусов и запахов, обусловленных присутстви-ем сероводорода, а также разлагающихся веществ растительного и животного происхождения);

- разрушение некоторых токсических веществ;

- уничтожение споровых форм патогенных микроорганизмов при длительном контакте (до 2 часов) и дозе активного хлора 100-150 мг/л и более;

- улучшение условий протекания коагуляции.

К недостаткам метода следует отнести необходимость дополнительной обработки воды – дехлорирование, повышенный расход хлора и его препаратов, необходимость соблюдать меры предосторожности при работе с концентрированными растворами хлорной извести в связи с возможностью острого отравления.

При санитарном надзоре за хлорированием воды необходимо контролировать:

- содержание активного хлора в хлорной извести или других хлорсодержащих препаратах;

- правильность дозировки хлора при обеззараживании воды (хлорпотребность);

- эффективность хлорирования по остаточному свободному и связанному (хлорпоглощаемость) хлору;

- результаты бактериологического анализа воды.

При обеззараживании воды свободным хлором время его контакта с водой должно составлять не менее 30 мин, связанным хлором – не менее 60 мин. Контроль за содержанием остаточного хлора производится перед подачей воды в распределительную сеть. При одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора их общая концентрация не должна превышать 1,2 мг/л.

С учетом классификации состава воды, утвержденной ГОСТом 2761-84, очистка воды может производиться с использованием пяти принципиально отличных схем:

1) естественное отстаивание воды с последующим фильтрованием через медленно действующие песчаные фильтры (производительность водопровода до 1000 м3 в сутки при цветности не более 50, а мутности не более 20 мг/л);

2) коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на быстродействующих фильтрах разных конструкций (неограниченная производительность водопровода при цветности не более 200, мутности – 1500 мг/л);

3) коагуляция и фильтрование воды через контактные осветлители (любая производительность водопровода при цветности не более 120, а мутности – 1500 мг/л);

4) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, отстаивание и фильтрование воды на осветлителях (любая производительность водопровода при цветности воды не более 200, мутности 1500 мг/л и количества планктона 100000 кл/см3);

5) микрофильтрование для предварительного удаления из воды фито- и зоопланктона, коагуляция, двухступенчатое отстаивание для высокомутной воды, фильтрация воды на скорых фильтрах или контактных осветлителях, применение окислителей и сорбентов для устранения запахов и более эффективное обеззараживание (любая производительность водопровода при цветности до 200, мутности 10000 мг/л, запахе 4 балла).

В соответствии с классом качества воды в источнике предусматриваются ГОСТом 2761-84 и методы ее улучшения.

Подземные источники:

I класс – хотя вода и не требует улучшения качества, однако при организации водоснабжения предусматривают строительство сооружений для ее возможного обеззараживания.

II класс – доведение воды до гигиенических нормативов аэрированием, фильтрованием, обеззараживанием.

III класс – для ее очистки требуются более сложные системы обработки – применение специальных аэраторов или окислителей перед фильтрованием, использование контактно-сорбционной коагуляции.

Поверхностные источники:

I класс – применяют фильтрацию без коагуляции или с применением малых доз коагулянта и обеззараживание.

II класс – коагулирование с последующим отстаиванием (или осветление во взвешенном слое осадка) и фильтрование, коагулирование с последующим двухступенчатым фильтрованием, контактное осветление, обеззараживание; для удаления планктона – микрофильтрование.

III класс – помимо традиционных схем и методов очистки, требуется дополнительная обработка. Для устранения мутности воды – дополнительная ступень отстаивания, запаха – применение окислителей и сорбентов, бактериальной загрязненности – более эффективное обеззараживание.

Специальные методы улучшения качества воды.

Эти методы включают в себя такие приемы, как дезодорация, обезжелезивание, умягчение, опреснение, обесфторивание, дезактивация воды. Наиболее современной схемой при проведении специальных методов является использование фильтрации воды через соответствующие ионообменные смолы на ионообменных установках.

Особое внимание уделяют фторированию воды как наиболее эффективному методу профилактики кариеса. Для фторирования воды используют следующие реагенты: 1) фторид натрия; 2) кремнефтористый натрий; 3) кремнефтористый аммоний; 4) фторид-бифторид аммония; 5) кремнефтористую и фтороводородную кислоты. Все перечисленные реагенты обладают почти одинаковыми противокариозными свойствами, поэтому выбор реагента зависит преимущественно от экономических и технических условий, а также от мощности водопровода.

Фтор следует вводить в воду после очистных сооружений, т.к. процессы очистки снижают его содержание в воде. Поэтому на артезианских водопроводах, где вода не подвергается обработке, фторреагент вводят в резервуар чистой воды; на речных водопроводах – после фильтрования до или после хлорирования. Кроме того, кремний фтористый аммоний и фторид аммония, а также фторид-бифторид аммония, реагируя с активным хлором, образуют хлорамины, поэтому аммонийсодержащие реагенты надо вводить в воду через 30 мин после хлорирования. Концентрация фтор-иона в воде должна быть оптимальной для данного климатического района в соответствии с СанПиНом 2.1.4.559-96г.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: