Улучшение качества воды. Как улучшить качество питьевой воды. Улучшение качества питьевой воды

Методы улучшения качества воды

10

ЛЕКЦИЯ № 3. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Использование природных вод открытых водоемов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения практически невозможно без предваритель­ного улучшения свойств воды и ее обеззараживания. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей.

Для улучшения качества воды применяются следующие методы: 1) очистка—удаление взвешенных частиц; 2) обез­зараживание—уничтожение микроорганизмов; 3) специаль­ные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.

Очистка воды. Очистка является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, так как улучшает ее физические и органолептические свойства. При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется механическим (отстаивание), физическим (фильтрование) и химическим (коагуляция) методами.

Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специаль­ных сооружениях — отстойниках. Используются две конструк­ции отстойников: горизонтальные и вертикальные. Принцип их действия состоит в том, то благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2—8 ч. Однако мель­чайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевает осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.

Фильтрация — процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы. На водопро­водных станциях фильтрация применяется после коагуля­ции.

В настоящее время начали применяться кварцево-антрацитовые фильтры, значительно увеличивающие скорость фильтрации.

Для предварительной фильтрации воды используются микрофильтры для улавливания зоопланктона — мельчайших водных животных и фитопланктона—мельчайших водных растений. Эти фильтры устанавливают перед местом водо­забора или перед очистными сооружениями.

Коагуляция представляет собой химический метод очистки воды. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет освободить воду от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации. Сущность коагуляции заключается в добавлении к воде химического вещества—коагулянта, способного реагировать с находящи­мися в ней бикарбонатами. В результате этой реакции образуются крупные, довольно тяжелые хлопья, несущие положительный заряд. Оседая вследствие собственной тяжес­ти, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют довольно быстрой очистке воды. За счет этого процесса вода становится прозрачной, улучшает­ся показатель цветности.

В качестве коагулянта в настоящее время наиболее ши­роко применяется сульфат алюминия, образующий с бикар­бонатами воды крупные хлопья гидрата окиси алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высо­комолекулярные флокулянты: щелочной крахмал, флокулянты ионного типа, активизированная кремневая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).

Обеззараживание. Уничтожение микроорганизмов являет­ся последним завершающим этапом обработки воды, обеспе­чивающим ее эпидемиологическую безопасность. Для обеззараживания воды применяются химические (реагентные) и физические (безреагентные) методы. В лабораторных условиях для небольших объемов воды может быть использован механический метод.

Химические (реагентные) методы обеззаражи­вания основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микро­организмов. Эти методы достаточно эффективны. В каче­стве реагентов могут быть использованы различные силь­ные окислители: хлор и его соединения, озон, йод, перманганат калия, некоторые соли тяжелых металлов, се­ребро.

В санитарной практике наиболее надежным и испытан­ным способом обеззараживания воды является хлорирование. На водопроводных станциях оно производится при помощи газообразного хлора и растворов хлорной извести. Кроме этого, могут использоваться такие соединения хлора, как гипохлорат натрия, гипохлорит кальция, двуокись хлора.

Механизм действия хлора заключается в том, что при добавлении его к воде он гидролизуется, в результате чего происходит образование хлористоводородной и хлорновати­стой кислот:

С12+Н2О=НС1+НОС1.

Хлорноватистая кислота в воде диссоциирует на ионы водорода (Н) и гипохлоритные ионы (ОС1), которые наряду с диссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты обладают бактерицидным свойством. Комплекс (НОС1 + ОС1) называется свободным активным хлором.

Бактерицидное действие хлора осуществляется главным образом за счет хлорноватистой кислоты, молекулы которой малы, имеют нейтральный заряд и поэтому легко проходят через оболочку бактериальной клетки. Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, в частности на SH-группы, нарушает обмен веществ микробных клеток и способность микроорганизмов к размножению. В послед­ние годы установлено, что бактерицидный эффект хлора основан на угнетении ферментов-катализаторов, окислитель­но-восстановительных процессов, обеспечивающих энергети­ческий обмен бактериальной клетки.

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых доминирующими являются биоло­гические особенности микроорганизмов, активность действу­ющих препаратов хлора, состояние водной среды и усло­вия, в которых производится хлорирование.

Процесс хлорирования зависит от стойкости микроорга­низмов. Наиболее устойчивыми являются спорообразующие. Среди неспоровых отношение к хлору различное, например брюшнотифозная палочка менее устойчива, чем палочка паратифа и т. д. Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. Эффективность обеззараживания зависит от активности используемых хлорсодержащих препаратов. Так, газообразный хлор более эффективен, чем хлорная известь.

Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды; процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее коли­чество хлора уходит на их окисление, и при низкой темпе­ратуре воды. Существенным условием хлорирования являет­ся правильный выбор дозы. Чем выше доза хлора и чем продолжительнее его контакт с водой, тем более высоким будет обеззараживающий эффект.

Хлорирование производится после очистки воды и является заключительным этапом ее обработки на водо­проводной станции. Иногда для усиления обеззараживающе­го эффекта и для улучшения коагуляции часть хлора вводят вместе с коагулянтом, а другую часть, как обычно, после фильтрации. Такой метод называется двойным хлорированием.

Различают обычное хлорирование, т. е. хлорирование нормальными дозами хлора, которые устанавливаются каж­дый раз опытным путем, суперхлорирование, т. е. хлори­рование повышенными дозами.

Хлорирование нормальными дозами применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора, что обусловливается степень хлорпоглощаемости воды в каждом конкретном случае.

Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая складывается из количества активного хлора, которое необходимо для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органиче­ских веществ, а также количества хлора, которое должно остать­ся в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется активным остаточным хлором. Его норма 0,3—0,5 мг/л, при свободном хлоре 0,8—1,2 мг/л. Необходи­мость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии остаточного хлора менее 0,3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, а при дозах выше 0,5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.

Главными условиями эффективного хлорирования воды являются перемешивание ее с хлором, контакт между обез­зараживанием водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время.

На крупных водопроводных станциях для обеззаражи­вания воды применяется газообразный хлор. Для этого жидкий хлор, доставляемый на водопроводную станцию в цистернах или баллонах, перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках-хлораторах, с помощью которых обеспечиваются автоматиче­ская подача и дозирование хлора. Наиболее часто хлориро­вание воды производится 1% раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимо­действия хлора и гидрата окиси кальция в результате реакции:

2Са(ОН)2 + 2С12 = Са(ОС1)2 + СаС12 + 2НА

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды проводит­ся по эпидемиологическим показаниям или в условиях, когда невозможно обеспечить необходимый контакт воды с хлором (в течение 30 мин). Обычно оно применяется в военно-полевых условиях, экспедициях и других случа­ях и производится дозами, в 5—10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10—20 мг/л активного хлора. Время контакта между водой и хлором при этом сокращается до 15—10 мин. Суперхлорирование имеет ряд преимуществ. Основными из них являются значительное сокращение времени хлорирования, упрощение его техники, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу, и возможность обеззараживания воды без предва­рительного освобождения ее от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хло­ра, но его можно устранить добавлением к воде тиосульфа­та натрия, активированного угля, сернистого ангидрида и других веществ (дехлорирование).

На водопроводных станциях иногда проводят хлориро­вание с преаммонизацией. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол или другие вещества, которые придают ей неприятный запах. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем через 1—2 мин хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие сильным бактерицидным свойством.

К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование. Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НО2, обладающие выраженными окислительными свойствами. Озон обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием за­ключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшаются вкус и цвет воды, поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения ее органолептических свойств. Озонирование не оказывает отрицатель­ного влияния на минеральный состав и рН воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как озонирование не зависит от таких факторов, как температура, рН воды и т.д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5—6 мг/л при экспозиции 3—5 мин. Озо­нирование производится при помощи специальных аппара­тов — озонаторов.

При химических способах обеззарараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способ­ность оказывать бактерицидный эффект в течение длитель­ного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодей­ствие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжелых металлов (соединения с нуклеиновы­ми кислотами), в результате чего микробная клетка поги­бает. Данный метод обычно применяется для обеззаражи­вания небольших количеств воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кисло­рода при разложении. Метод применения перекиси водоро­да для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

Химические, или реагентные, способы обеззараживания воды, основанные на добавлении к ней того или иного химического вещества в определенной дозе, имеют ряд недостатков, которые заключаются главным образом в том, что большинство этих веществ отрицательно влияет на со­став и органолептичеекие свойства воды. Кроме того, бактерицидное действие этих веществ проявляется после определенного периода контакта и не всегда распростра­няется на все формы микроорганизмов. Все это явилось причиной разработки физических методов обеззараживания воды, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химиче­скими. Безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Они действуют непосредст­венно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обла­дают более широким диапазоном бактерицидного действия. Для обеззараживания необходим небольшой период времени.

Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицид­ными (ультрафиолетовыми) лампами. Наибольшим бактери­цидным свойством обладают УФ лучи с длиной волны 200—280 нм; максимум бактерицидного действия приходит­ся на длину волны 254—260 нм. Источником излучения слу­жат аргонно-ртутные лампы низкого давления и ртутно-кварцевые лампы. Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1—2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздейст­вию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Из всех имеющихся физических методов обеззаражива­ния воды наиболее надежным является кипячение. В ре­зультате кипячения в течение 3—5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. Несмотря на высокий бактерицидный эффект, этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды. Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.

К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда, ультра­звука и ионизирующего излучения. В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.

Специальные способы улучшения качества воды. Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в не­которых случаях возникает необходимость производить спе­циальную ее обработку. В основном эта обработка направле­на на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.

Дезодорация — удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обу­словливается наличием в воде запахов, связанных с жизне­деятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, переки­сью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды — удаление из нее растворенных дурно пахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в резуль­тате чего происходит выделение газов.

Умягчение воды — полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производит­ся при подготовке ее к промышленному использованию.

Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опресне­ние достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электро­химическим способом и методом вымораживания.

Обезжелезивание — удаление из воды железа про­изводится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песча­ные фильтры. При этом закисное железо задерживается на поверхности зерен песка.

Обесфторивание — освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия.

При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т. е. удалению радиоактивных веществ.

studfiles.net

Методы улучшения качества воды

10

ЛЕКЦИЯ № 3. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Использование природных вод открытых водоемов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения практически невозможно без предваритель­ного улучшения свойств воды и ее обеззараживания. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей.

Для улучшения качества воды применяются следующие методы: 1) очистка—удаление взвешенных частиц; 2) обез­зараживание—уничтожение микроорганизмов; 3) специаль­ные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.

Очистка воды. Очистка является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, так как улучшает ее физические и органолептические свойства. При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется механическим (отстаивание), физическим (фильтрование) и химическим (коагуляция) методами.

Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специаль­ных сооружениях — отстойниках. Используются две конструк­ции отстойников: горизонтальные и вертикальные. Принцип их действия состоит в том, то благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2—8 ч. Однако мель­чайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевает осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.

Фильтрация — процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы. На водопро­водных станциях фильтрация применяется после коагуля­ции.

В настоящее время начали применяться кварцево-антрацитовые фильтры, значительно увеличивающие скорость фильтрации.

Для предварительной фильтрации воды используются микрофильтры для улавливания зоопланктона — мельчайших водных животных и фитопланктона—мельчайших водных растений. Эти фильтры устанавливают перед местом водо­забора или перед очистными сооружениями.

Коагуляция представляет собой химический метод очистки воды. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет освободить воду от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации. Сущность коагуляции заключается в добавлении к воде химического вещества—коагулянта, способного реагировать с находящи­мися в ней бикарбонатами. В результате этой реакции образуются крупные, довольно тяжелые хлопья, несущие положительный заряд. Оседая вследствие собственной тяжес­ти, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют довольно быстрой очистке воды. За счет этого процесса вода становится прозрачной, улучшает­ся показатель цветности.

В качестве коагулянта в настоящее время наиболее ши­роко применяется сульфат алюминия, образующий с бикар­бонатами воды крупные хлопья гидрата окиси алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высо­комолекулярные флокулянты: щелочной крахмал, флокулянты ионного типа, активизированная кремневая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).

Обеззараживание. Уничтожение микроорганизмов являет­ся последним завершающим этапом обработки воды, обеспе­чивающим ее эпидемиологическую безопасность. Для обеззараживания воды применяются химические (реагентные) и физические (безреагентные) методы. В лабораторных условиях для небольших объемов воды может быть использован механический метод.

Химические (реагентные) методы обеззаражи­вания основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микро­организмов. Эти методы достаточно эффективны. В каче­стве реагентов могут быть использованы различные силь­ные окислители: хлор и его соединения, озон, йод, перманганат калия, некоторые соли тяжелых металлов, се­ребро.

В санитарной практике наиболее надежным и испытан­ным способом обеззараживания воды является хлорирование. На водопроводных станциях оно производится при помощи газообразного хлора и растворов хлорной извести. Кроме этого, могут использоваться такие соединения хлора, как гипохлорат натрия, гипохлорит кальция, двуокись хлора.

Механизм действия хлора заключается в том, что при добавлении его к воде он гидролизуется, в результате чего происходит образование хлористоводородной и хлорновати­стой кислот:

С12+Н2О=НС1+НОС1.

Хлорноватистая кислота в воде диссоциирует на ионы водорода (Н) и гипохлоритные ионы (ОС1), которые наряду с диссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты обладают бактерицидным свойством. Комплекс (НОС1 + ОС1) называется свободным активным хлором.

Бактерицидное действие хлора осуществляется главным образом за счет хлорноватистой кислоты, молекулы которой малы, имеют нейтральный заряд и поэтому легко проходят через оболочку бактериальной клетки. Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, в частности на SH-группы, нарушает обмен веществ микробных клеток и способность микроорганизмов к размножению. В послед­ние годы установлено, что бактерицидный эффект хлора основан на угнетении ферментов-катализаторов, окислитель­но-восстановительных процессов, обеспечивающих энергети­ческий обмен бактериальной клетки.

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых доминирующими являются биоло­гические особенности микроорганизмов, активность действу­ющих препаратов хлора, состояние водной среды и усло­вия, в которых производится хлорирование.

Процесс хлорирования зависит от стойкости микроорга­низмов. Наиболее устойчивыми являются спорообразующие. Среди неспоровых отношение к хлору различное, например брюшнотифозная палочка менее устойчива, чем палочка паратифа и т. д. Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. Эффективность обеззараживания зависит от активности используемых хлорсодержащих препаратов. Так, газообразный хлор более эффективен, чем хлорная известь.

Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды; процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее коли­чество хлора уходит на их окисление, и при низкой темпе­ратуре воды. Существенным условием хлорирования являет­ся правильный выбор дозы. Чем выше доза хлора и чем продолжительнее его контакт с водой, тем более высоким будет обеззараживающий эффект.

Хлорирование производится после очистки воды и является заключительным этапом ее обработки на водо­проводной станции. Иногда для усиления обеззараживающе­го эффекта и для улучшения коагуляции часть хлора вводят вместе с коагулянтом, а другую часть, как обычно, после фильтрации. Такой метод называется двойным хлорированием.

Различают обычное хлорирование, т. е. хлорирование нормальными дозами хлора, которые устанавливаются каж­дый раз опытным путем, суперхлорирование, т. е. хлори­рование повышенными дозами.

Хлорирование нормальными дозами применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора, что обусловливается степень хлорпоглощаемости воды в каждом конкретном случае.

Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая складывается из количества активного хлора, которое необходимо для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органиче­ских веществ, а также количества хлора, которое должно остать­ся в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется активным остаточным хлором. Его норма 0,3—0,5 мг/л, при свободном хлоре 0,8—1,2 мг/л. Необходи­мость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии остаточного хлора менее 0,3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, а при дозах выше 0,5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.

Главными условиями эффективного хлорирования воды являются перемешивание ее с хлором, контакт между обез­зараживанием водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время.

На крупных водопроводных станциях для обеззаражи­вания воды применяется газообразный хлор. Для этого жидкий хлор, доставляемый на водопроводную станцию в цистернах или баллонах, перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках-хлораторах, с помощью которых обеспечиваются автоматиче­ская подача и дозирование хлора. Наиболее часто хлориро­вание воды производится 1% раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимо­действия хлора и гидрата окиси кальция в результате реакции:

2Са(ОН)2 + 2С12 = Са(ОС1)2 + СаС12 + 2НА

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды проводит­ся по эпидемиологическим показаниям или в условиях, когда невозможно обеспечить необходимый контакт воды с хлором (в течение 30 мин). Обычно оно применяется в военно-полевых условиях, экспедициях и других случа­ях и производится дозами, в 5—10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10—20 мг/л активного хлора. Время контакта между водой и хлором при этом сокращается до 15—10 мин. Суперхлорирование имеет ряд преимуществ. Основными из них являются значительное сокращение времени хлорирования, упрощение его техники, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу, и возможность обеззараживания воды без предва­рительного освобождения ее от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хло­ра, но его можно устранить добавлением к воде тиосульфа­та натрия, активированного угля, сернистого ангидрида и других веществ (дехлорирование).

На водопроводных станциях иногда проводят хлориро­вание с преаммонизацией. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол или другие вещества, которые придают ей неприятный запах. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем через 1—2 мин хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие сильным бактерицидным свойством.

К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование. Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НО2, обладающие выраженными окислительными свойствами. Озон обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием за­ключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшаются вкус и цвет воды, поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения ее органолептических свойств. Озонирование не оказывает отрицатель­ного влияния на минеральный состав и рН воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как озонирование не зависит от таких факторов, как температура, рН воды и т.д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5—6 мг/л при экспозиции 3—5 мин. Озо­нирование производится при помощи специальных аппара­тов — озонаторов.

При химических способах обеззарараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способ­ность оказывать бактерицидный эффект в течение длитель­ного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодей­ствие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжелых металлов (соединения с нуклеиновы­ми кислотами), в результате чего микробная клетка поги­бает. Данный метод обычно применяется для обеззаражи­вания небольших количеств воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кисло­рода при разложении. Метод применения перекиси водоро­да для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

Химические, или реагентные, способы обеззараживания воды, основанные на добавлении к ней того или иного химического вещества в определенной дозе, имеют ряд недостатков, которые заключаются главным образом в том, что большинство этих веществ отрицательно влияет на со­став и органолептичеекие свойства воды. Кроме того, бактерицидное действие этих веществ проявляется после определенного периода контакта и не всегда распростра­няется на все формы микроорганизмов. Все это явилось причиной разработки физических методов обеззараживания воды, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химиче­скими. Безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Они действуют непосредст­венно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обла­дают более широким диапазоном бактерицидного действия. Для обеззараживания необходим небольшой период времени.

Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицид­ными (ультрафиолетовыми) лампами. Наибольшим бактери­цидным свойством обладают УФ лучи с длиной волны 200—280 нм; максимум бактерицидного действия приходит­ся на длину волны 254—260 нм. Источником излучения слу­жат аргонно-ртутные лампы низкого давления и ртутно-кварцевые лампы. Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1—2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздейст­вию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Из всех имеющихся физических методов обеззаражива­ния воды наиболее надежным является кипячение. В ре­зультате кипячения в течение 3—5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. Несмотря на высокий бактерицидный эффект, этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды. Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.

К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда, ультра­звука и ионизирующего излучения. В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.

Специальные способы улучшения качества воды. Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в не­которых случаях возникает необходимость производить спе­циальную ее обработку. В основном эта обработка направле­на на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.

Дезодорация — удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обу­словливается наличием в воде запахов, связанных с жизне­деятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, переки­сью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды — удаление из нее растворенных дурно пахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в резуль­тате чего происходит выделение газов.

Умягчение воды — полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производит­ся при подготовке ее к промышленному использованию.

Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опресне­ние достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электро­химическим способом и методом вымораживания.

Обезжелезивание — удаление из воды железа про­изводится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песча­ные фильтры. При этом закисное железо задерживается на поверхности зерен песка.

Обесфторивание — освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия.

При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т. е. удалению радиоактивных веществ.

studfiles.net

Методы улучшения качества воды

10

ЛЕКЦИЯ № 3. МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Использование природных вод открытых водоемов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения практически невозможно без предваритель­ного улучшения свойств воды и ее обеззараживания. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей.

Для улучшения качества воды применяются следующие методы: 1) очистка—удаление взвешенных частиц; 2) обез­зараживание—уничтожение микроорганизмов; 3) специаль­ные методы улучшения органолептических свойств воды, умягчение, удаление некоторых химических веществ, фторирование и др.

Очистка воды. Очистка является важным этапом в общем комплексе методов улучшения качества воды, так как улучшает ее физические и органолептические свойства. При этом в процессе удаления из воды взвешенных частиц удаляется и значительная часть микроорганизмов, в результате чего полная очистка воды позволяет легче и экономичнее осуществлять обеззараживание. Очистка осуществляется механическим (отстаивание), физическим (фильтрование) и химическим (коагуляция) методами.

Отстаивание, при котором происходит осветление и частичное обесцвечивание воды, осуществляется в специаль­ных сооружениях — отстойниках. Используются две конструк­ции отстойников: горизонтальные и вертикальные. Принцип их действия состоит в том, то благодаря поступлению через узкое отверстие и замедленному протеканию воды в отстойнике основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Процесс отстаивания в отстойниках различной конструкции продолжается в течение 2—8 ч. Однако мель­чайшие частицы, в том числе значительная часть микроорганизмов, не успевает осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.

Фильтрация — процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускают через фильтрующий мелкопористый материал, чаще всего через песок с определенным размером частиц. Фильтруясь, вода оставляет на поверхности и в глубине фильтрующего материала взвешенные частицы. На водопро­водных станциях фильтрация применяется после коагуля­ции.

В настоящее время начали применяться кварцево-антрацитовые фильтры, значительно увеличивающие скорость фильтрации.

Для предварительной фильтрации воды используются микрофильтры для улавливания зоопланктона — мельчайших водных животных и фитопланктона—мельчайших водных растений. Эти фильтры устанавливают перед местом водо­забора или перед очистными сооружениями.

Коагуляция представляет собой химический метод очистки воды. Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет освободить воду от загрязнений, находящихся в виде взвешенных частиц, не поддающихся удалению с помощью отстаивания и фильтрации. Сущность коагуляции заключается в добавлении к воде химического вещества—коагулянта, способного реагировать с находящи­мися в ней бикарбонатами. В результате этой реакции образуются крупные, довольно тяжелые хлопья, несущие положительный заряд. Оседая вследствие собственной тяжес­ти, они увлекают за собой находящиеся в воде во взвешенном состоянии частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют довольно быстрой очистке воды. За счет этого процесса вода становится прозрачной, улучшает­ся показатель цветности.

В качестве коагулянта в настоящее время наиболее ши­роко применяется сульфат алюминия, образующий с бикар­бонатами воды крупные хлопья гидрата окиси алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высо­комолекулярные флокулянты: щелочной крахмал, флокулянты ионного типа, активизированная кремневая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).

Обеззараживание. Уничтожение микроорганизмов являет­ся последним завершающим этапом обработки воды, обеспе­чивающим ее эпидемиологическую безопасность. Для обеззараживания воды применяются химические (реагентные) и физические (безреагентные) методы. В лабораторных условиях для небольших объемов воды может быть использован механический метод.

Химические (реагентные) методы обеззаражи­вания основаны на добавлении к воде различных химических веществ, вызывающих гибель находящихся в воде микро­организмов. Эти методы достаточно эффективны. В каче­стве реагентов могут быть использованы различные силь­ные окислители: хлор и его соединения, озон, йод, перманганат калия, некоторые соли тяжелых металлов, се­ребро.

В санитарной практике наиболее надежным и испытан­ным способом обеззараживания воды является хлорирование. На водопроводных станциях оно производится при помощи газообразного хлора и растворов хлорной извести. Кроме этого, могут использоваться такие соединения хлора, как гипохлорат натрия, гипохлорит кальция, двуокись хлора.

Механизм действия хлора заключается в том, что при добавлении его к воде он гидролизуется, в результате чего происходит образование хлористоводородной и хлорновати­стой кислот:

С12+Н2О=НС1+НОС1.

Хлорноватистая кислота в воде диссоциирует на ионы водорода (Н) и гипохлоритные ионы (ОС1), которые наряду с диссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты обладают бактерицидным свойством. Комплекс (НОС1 + ОС1) называется свободным активным хлором.

Бактерицидное действие хлора осуществляется главным образом за счет хлорноватистой кислоты, молекулы которой малы, имеют нейтральный заряд и поэтому легко проходят через оболочку бактериальной клетки. Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, в частности на SH-группы, нарушает обмен веществ микробных клеток и способность микроорганизмов к размножению. В послед­ние годы установлено, что бактерицидный эффект хлора основан на угнетении ферментов-катализаторов, окислитель­но-восстановительных процессов, обеспечивающих энергети­ческий обмен бактериальной клетки.

Обеззараживающее действие хлора зависит от многих факторов, среди которых доминирующими являются биоло­гические особенности микроорганизмов, активность действу­ющих препаратов хлора, состояние водной среды и усло­вия, в которых производится хлорирование.

Процесс хлорирования зависит от стойкости микроорга­низмов. Наиболее устойчивыми являются спорообразующие. Среди неспоровых отношение к хлору различное, например брюшнотифозная палочка менее устойчива, чем палочка паратифа и т. д. Важным является массивность микробного обсеменения: чем она выше, тем больше хлора нужно для обеззараживания воды. Эффективность обеззараживания зависит от активности используемых хлорсодержащих препаратов. Так, газообразный хлор более эффективен, чем хлорная известь.

Большое влияние на процесс хлорирования оказывает состав воды; процесс замедляется при наличии большого количества органических веществ, так как большее коли­чество хлора уходит на их окисление, и при низкой темпе­ратуре воды. Существенным условием хлорирования являет­ся правильный выбор дозы. Чем выше доза хлора и чем продолжительнее его контакт с водой, тем более высоким будет обеззараживающий эффект.

Хлорирование производится после очистки воды и является заключительным этапом ее обработки на водо­проводной станции. Иногда для усиления обеззараживающе­го эффекта и для улучшения коагуляции часть хлора вводят вместе с коагулянтом, а другую часть, как обычно, после фильтрации. Такой метод называется двойным хлорированием.

Различают обычное хлорирование, т. е. хлорирование нормальными дозами хлора, которые устанавливаются каж­дый раз опытным путем, суперхлорирование, т. е. хлори­рование повышенными дозами.

Хлорирование нормальными дозами применяется в обычных условиях на всех водопроводных станциях. При этом большое значение имеет правильный выбор дозы хлора, что обусловливается степень хлорпоглощаемости воды в каждом конкретном случае.

Для достижения полного бактерицидного эффекта определяется оптимальная доза хлора, которая складывается из количества активного хлора, которое необходимо для: а) уничтожения микроорганизмов; б) окисления органиче­ских веществ, а также количества хлора, которое должно остать­ся в воде после ее хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется активным остаточным хлором. Его норма 0,3—0,5 мг/л, при свободном хлоре 0,8—1,2 мг/л. Необходи­мость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии остаточного хлора менее 0,3 мг/л его может быть недостаточно для обеззараживания воды, а при дозах выше 0,5 мг/л вода приобретает неприятный специфический запах хлора.

Главными условиями эффективного хлорирования воды являются перемешивание ее с хлором, контакт между обез­зараживанием водой и хлором в течение 30 мин в теплое время года и 60 мин в холодное время.

На крупных водопроводных станциях для обеззаражи­вания воды применяется газообразный хлор. Для этого жидкий хлор, доставляемый на водопроводную станцию в цистернах или баллонах, перед применением переводится в газообразное состояние в специальных установках-хлораторах, с помощью которых обеспечиваются автоматиче­ская подача и дозирование хлора. Наиболее часто хлориро­вание воды производится 1% раствором хлорной извести. Хлорная известь представляет собой продукт взаимо­действия хлора и гидрата окиси кальция в результате реакции:

2Са(ОН)2 + 2С12 = Са(ОС1)2 + СаС12 + 2НА

Суперхлорирование (гиперхлорирование) воды проводит­ся по эпидемиологическим показаниям или в условиях, когда невозможно обеспечить необходимый контакт воды с хлором (в течение 30 мин). Обычно оно применяется в военно-полевых условиях, экспедициях и других случа­ях и производится дозами, в 5—10 раз превышающими хлорпоглощаемость воды, т. е. 10—20 мг/л активного хлора. Время контакта между водой и хлором при этом сокращается до 15—10 мин. Суперхлорирование имеет ряд преимуществ. Основными из них являются значительное сокращение времени хлорирования, упрощение его техники, так как нет необходимости определять остаточный хлор и дозу, и возможность обеззараживания воды без предва­рительного освобождения ее от мути и осветления. Недостатком гиперхлорирования является сильный запах хло­ра, но его можно устранить добавлением к воде тиосульфа­та натрия, активированного угля, сернистого ангидрида и других веществ (дехлорирование).

На водопроводных станциях иногда проводят хлориро­вание с преаммонизацией. Этот метод применяется в тех случаях, когда обеззараживаемая вода содержит фенол или другие вещества, которые придают ей неприятный запах. Для этого в обеззараживаемую воду вначале вводят аммиак или его соли, а затем через 1—2 мин хлор. При этом образуются хлорамины, обладающие сильным бактерицидным свойством.

К химическим методам обеззараживания воды относится озонирование. Озон является нестойким соединением. В воде он разлагается с образованием молекулярного и атомарного кислорода, с чем связана сильная окислительная способность озона. В процессе его разложения образуются свободные радикалы ОН и НО2, обладающие выраженными окислительными свойствами. Озон обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом, поэтому его реакция с органическими веществами, находящимися в воде, происходит более полно, чем у хлора. Механизм обеззараживающего действия озона аналогичен действию хлора: являясь сильным окислителем, озон повреждает жизненно важные ферменты микроорганизмов и вызывает их гибель. Имеются предположения, что он действует как протоплазматический яд.

Преимущество озонирования перед хлорированием за­ключается в том, что при этом способе обеззараживания улучшаются вкус и цвет воды, поэтому озон может быть использован одновременно для улучшения ее органолептических свойств. Озонирование не оказывает отрицатель­ного влияния на минеральный состав и рН воды. Избыток озона превращается в кислород, поэтому остаточный озон не опасен для организма и не влияет на органолептические свойства воды. Контроль за озонированием менее сложен, чем за хлорированием, так как озонирование не зависит от таких факторов, как температура, рН воды и т.д. Для обеззараживания воды необходимая доза озона в среднем равна 0,5—6 мг/л при экспозиции 3—5 мин. Озо­нирование производится при помощи специальных аппара­тов — озонаторов.

При химических способах обеззарараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжелых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжелых металлов называется их способ­ность оказывать бактерицидный эффект в течение длитель­ного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжелых металлов вступают в воде во взаимодей­ствие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубь микробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжелых металлов (соединения с нуклеиновы­ми кислотами), в результате чего микробная клетка поги­бает. Данный метод обычно применяется для обеззаражи­вания небольших количеств воды.

Перекись водорода давно известна как окислитель. Ее бактерицидное действие связано с выделением кисло­рода при разложении. Метод применения перекиси водоро­да для обеззараживания воды в настоящее время еще полностью не разработан.

Химические, или реагентные, способы обеззараживания воды, основанные на добавлении к ней того или иного химического вещества в определенной дозе, имеют ряд недостатков, которые заключаются главным образом в том, что большинство этих веществ отрицательно влияет на со­став и органолептичеекие свойства воды. Кроме того, бактерицидное действие этих веществ проявляется после определенного периода контакта и не всегда распростра­няется на все формы микроорганизмов. Все это явилось причиной разработки физических методов обеззараживания воды, имеющих ряд преимуществ по сравнению с химиче­скими. Безреагентные методы не оказывают влияния на состав и свойства обеззараживаемой воды, не ухудшают ее органолептических свойств. Они действуют непосредст­венно на структуру микроорганизмов, вследствие чего обла­дают более широким диапазоном бактерицидного действия. Для обеззараживания необходим небольшой период времени.

Наиболее разработанным и изученным в техническом отношении методом является облучение воды бактерицид­ными (ультрафиолетовыми) лампами. Наибольшим бактери­цидным свойством обладают УФ лучи с длиной волны 200—280 нм; максимум бактерицидного действия приходит­ся на длину волны 254—260 нм. Источником излучения слу­жат аргонно-ртутные лампы низкого давления и ртутно-кварцевые лампы. Обеззараживание воды наступает быстро, в течение 1—2 мин. При обеззараживании воды УФ-лучами погибают не только вегетативные формы микробов, но и споровые, а также вирусы, яйца гельминтов, устойчивые к воздейст­вию хлора. Применение бактерицидных ламп не всегда возможно, так как на эффект обеззараживания воды УФ-лучами влияют мутность, цветность воды, содержание в ней солей железа. Поэтому, прежде чем обеззараживать воду таким способом, ее необходимо тщательно очистить.

Из всех имеющихся физических методов обеззаражива­ния воды наиболее надежным является кипячение. В ре­зультате кипячения в течение 3—5 мин погибают все имеющиеся в ней микроорганизмы, а после 30 мин вода становится полностью стерильной. Несмотря на высокий бактерицидный эффект, этот метод не находит широкого применения для обеззараживания больших объемов воды. Недостатком кипячения является ухудшение вкуса воды, наступающего в результате улетучивания газов, и возможность более быстрого развития микроорганизмов в кипяченой воде.

К физическим методам обеззараживания воды относится использование импульсного электрического разряда, ультра­звука и ионизирующего излучения. В настоящее время эти методы широкого практического применения не находят.

Специальные способы улучшения качества воды. Помимо основных методов очистки и обеззараживания воды, в не­которых случаях возникает необходимость производить спе­циальную ее обработку. В основном эта обработка направле­на на улучшение минерального состава воды и ее органолептических свойств.

Дезодорация — удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обу­словливается наличием в воде запахов, связанных с жизне­деятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, переки­сью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды — удаление из нее растворенных дурно пахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в резуль­тате чего происходит выделение газов.

Умягчение воды — полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производит­ся при подготовке ее к промышленному использованию.

Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опресне­ние достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электро­химическим способом и методом вымораживания.

Обезжелезивание — удаление из воды железа про­изводится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песча­ные фильтры. При этом закисное железо задерживается на поверхности зерен песка.

Обесфторивание — освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия.

При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т. е. удалению радиоактивных веществ.

studfiles.net

методы улучшения качества питьевой воды

Цель занятия: ознакомить студентов с основными методами улучшения качества питьевой воды. Основными источниками водоснабжения могут быть атмосферные, подземные и поверхностные воды.

Атмосферные воды (дождевая, талая, ледниковая) слабо минерализованы, очень мягкие, содержат мало органических веществ и свободны от патогенных бактерий. В дальнейшем на качество воды влияет способ сбора и хранения.

Подземные воды (верховодка, собственно грунтовые воды, межпластовые ненапорные и напорные - артезианские воды - родники и др.) обязаны своим происхождением поверхностным водам, которые впитываются в землю, очень медленно продвигаясь вглубь её через поры водопроницаемых пород, скапливаясь над водоупорными слоями. При достаточной мощности подземных водоисточников для целей водоснабжения предпочтение отдается им.

Поверхностные водоисточники (реки, пресные озера, искусственные водохранилища, пруды, каналы, моря и океаны) являются самыми мощными источниками водоснабжения и покрывают водопотребление в городах на 80%.

Практические навыки: обучить студентов некоторым методам очистки и обеззараживания воды. Выполнить нижеследующие лабораторные работы, оформить протокол и дать развернутое гигиеническое заключение с рекомендациями.

Методов улучшения качества воды много, которые позволяют освободить воду от опасных микроорганизмов, взвешенных частиц, гуминовых соединений, придающих воде цвет, от избытка солей (кальция, магния, железа, марганца, фтора и др.), дурнопахнущих газов, токсических и радиоактивных веществ.

Методы улучшения качества воды

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ:

I. ОЧИСТКА ВОДЫ (осветление и обесцвечивание):

1. Механическая (отстаивание)

2. Химическая (коагулирование)

3. Физическая (фильтрация)

II. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ:

1. Кипячение

2. Хлорирование

3. Озонирование

4. Облучение ультрафиолетовыми лучами

5. Использование олигодинамического действия серебра

6. Применение ультразвука

7. Применение гамма-лучей

III.МЕТОДЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ

1. Дезодорация

2. Обезжелезование

3. Обесфторивание

4. Фторирование

5. Дегазация

6. Дезактивация и др.

Питьевая вода должна быть прозрачной и бесцветной. В природе этому требованию отвечают только подземные воды. Основная задача очистки воды из открытых источников состоит в том, чтобы полностью освободить воду от взвесей (мутностей) и тем самым сделать прозрачной (осветлить) и снизить цветность до уровня когда она становится незаметной.

Отстаивание. Нахождение частиц во взвешенном состоянии в толще воды или выпадение в осадок зависит от двух моментов:

1. Скорости движения воды

2. Удельного веса и диаметра частиц

Недостатки процесса отстаивания:

1. Длительность процесса

2. Процесс очистки недостаточно эффективен

3. Большой размер сооружений

Достоинства процесса отстаивания: простота

Отстойники делятся на горизонтальные и вертикальные- соответственно тому направлению, в каком движется в них вода. Горизонтальные отстойники- резервуары прямоугольной формы, поступая в которые вода медленно движется к выходному отверстию, расположенному в противоположном конце. В горизонтальных отстойниках расчетная скорость движения воды 2-4 мм/с.

В вертикальном отстойнике, имеющем цилиндрическую или четырехугольную форму с дном в виде конуса, вода поступает в центральную трубу, опускается и медленно движется вверх. В вертикальных отстойниках скорость воды меньше 1 мм/ с (0,5-0,6) и время прохождения через отстойник 4 часа.

Для ускорения процесса отстаивания воды в процессе её очистки и устранения окраски к воде добавляют коагулянты - обычно сульфат натрия - АI2(SO4)3.18 Н2О. Для целей коагулирования могут быть использованы также сульфат железа, хлорное железо.

Сульфат алюминия вступает в реакцию с гидрокарбонатами Са и Мg и образует гидроксид алюминия - АI(ОН)3 в виде студенистых хлопьев. На поверхности хлопьев сорбируются мельчайшие частицы примесей воды, хлопья укрупняются и затем выпадают в осадок. Реакции идут по следующему пути:

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2 Al(OH)3  + 3CaSO4 + 6CO2

Al2(SO4)3 + 3Мg(HCO3)2 = 2 Al(OH)3  + 3МgSO4 + 6CO2

Рабочая доза коагулянта зависит от температуры воды, рН, мутности, окраски и величины устранимой жесткости: чем она больше, тем больше требуется коагулянта, однако избыток его нежелателен, так как часть коагулянта остается неиспользованной и придает воде кислый вкус.

В очень мягкой воде коагуляция протекает плохо, так как при добавлении коагулянта не происходит достаточного образования хлопьев гидроксида алюминия, оседающих на дно и способствующих осветлению воды. В таких случаях прибавляют к воде гидрокарбонат калия или известь, чтобы повысить устранимую жесткость и обеспечить образование хлопьев коагулянта.

Фильтрация- следующий после коагуляции и отстаивания технический прием для освобождения воды от взвешенных веществ, не задержанных на первых этапах очистки. Сущность фильтрации состоит в пропускании воды через мелкопористый материал, на поверхности, в верхнем слое или толще которого задерживаются взвешенные частицы.

В настоящее время распространены следующие фильтры: медленные и скорые с двусторонней фильтрацией /АКХ/ и контактные осветлители. Все фильтры представляют собой железобетонные резервуары с двойным дном: нижним сплошным и верхним дырчатым. Между ними образуется дренажное пространство, в него поступает профильтровавшаяся вода или при обратном токе вода на промывку скорого фильтра. На верхнее дно укладывают поддерживающий слой щебня и гравия, затем собственно фильтрующий слой песка.

Медленные фильтры пропускают в час слой воды высотой 10 см. По мере фильтрации на поверхности песка образуется биологическая пленка из задержанной взвеси, водного планктона, в том числе бактерий. Эта пленка играет существенную роль, так как сама служит фильтром и задерживает более мелкую взвесь и бактерии, которые прошли бы сквозь поры песка. Очистка медленных фильтров производится путем удаления вручную 2-3 см верхнего слоя песка один раз в 1,5-2 месяца и занимает 2-3 дня, в течение которых фильтр сначала включается, а затем работает на сброс до образования биологической пленки.

К достоинствам медленных фильтров относится фильтрация, близкая к естественной, через песчаные породы, отсутствие коагуляции, высокая (до 99%) задержка бактерий и простота устройства и эксплуатации: к недостаткам относится- малая производительность и большой объем сооружений и поэтому они уступили место скорым фильтрам. Медленные фильтры применяются на сельских водопроводах из открытых водоисточников.

Скорые фильтры пропускают в час столб воды высотой 5-6 м, т.е. производительность их в 50 раз больше, чем медленных, и соответственно уменьшаются площадь, объем и стоимость сооружений. Скорые фильтры, пропуская большие количества воды, естественно, быстро засоряются и требуют очистки 1-2 раза в сутки. Очистка их механизирована и производится обратным током воды.

Вместо биологической пленки здесь после промывки в несколько минут образуется пленка из мелких хлопьев коагулянта, не осевших в отстойнике. Эффективность фильтров в задержании взвеси наиболее ярко проявляется в освобождении воды от бактерий - на 95 %.

Контактный осветлитель, как и скорый фильтр, загружен гравием и песком, но совмещает в себе процессы коагуляции, осветления и фильтрации воды. Вода подается снизу через распределительную систему из дырчатых труб вместе с раствором коагулянта, а хлопья образуются в толще загрузки. Такой вид коагуляции получил название контактной. Скорость фильтрации 4-5 м/час. Основное преимущество контактных осветлителей состоит в том, что отпадает необходимость в отстойниках и камерах реакции.

studfiles.net

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ КАЧЕСТВО ВОДЫ

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

КАЧЕСТВО ВОДЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Грубодисперсные примеси > 100 мкм Тонкодисперсные примеси 100 -0, 1 мкм Коллоидные примеси 0, 001 мкм Растворимые примеси менее 0, 001 мкм Бактерии Вирусы Простейшие Яйца гельминтов

КЛАССЫ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Подземные водоисточники I класс- Сан Пи. Н 2. 1. 4. 1074 -01 не требует водоподготовки II класс- аэирование, фильтрация, обеззараживание III класс- II класс + отстаивание, использование реагентов Поверхностные водоисточники I класс- фильтрация, коагуляция, обеззараживание II класс- I класс + отстаивание, микрофильтрование III класс- II класс + окислительные и сорбционные методы, дополнительная ступень осветления

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ 1. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 1. 1 Осветление 1. 2 Обесцвечивание 1. 3 Дезодорация 2. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 2. 1 Фторирование 2. 2 Обесфторирование 2. 3 Умягчение 2. 4 Обезжелезивание 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭПИДЕМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 3. 1 Обеззараживание ОСВЕТЛЕНИЕ Осаждение- фильтрация 1. ЭТАП- Осаждение взвешенные веществ СООРУЖЕНИЯ 1. Горизонтальные отстойни 2. Вертикальные отстойники

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК

2. ЭТАП Фильтрация через фильтры с зернистой загрузкой ФИЛЬТРУЮЩИЙ СЛОЙ Кварцевый песок Антрацитовая крошка Керамзит Дробленый мрамор ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ СЛОЙ Гравий Щебень 2 мм ↓ 40 мм

КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ 1. По V фильтрации 1. 1 Медленные (0, 1 -0, 3) м/час 1. 2 Скорые (5 -10) м/час 2. По направлению потока 2. 1 Однопоточные 2. 2 Двухпоточные - подача воды сверху- 30 % - подача воды снизу - 70 % 3. По числу фильтрующих слоев 3. 1 Однослойные- песок 3. 2 Двухслойные- антрацит, песок 3. 3 Многослойные- песок, антрацит, керамзит 4. Скорые фильтры с повышенной грязеемкостью 4. 1 Двухслойной загрузкой 4. 2 Двухпоточный АКХ 4. 3 Двухпоточный с двухслойной загрузкой- ДДФ

ОСОБЕННОСТИ МЕДЛЕННОГО ФИЛЬТРА 1. Биологическая пленка (активный ил)- (0, 5 - 1, 0) мм и больше 2. Фильтрующий слой- кварцевый песок h = (800 -820) мм 3. Поддерживающий слой- гравий или щебень h = (400 -450) мм 4. Эффективность - взвеси, бактерии ↓ 95 - 99 % органические вещества ↓ 20 - 45 % цветность ↓ 20 % ОСОБЕННОСТИ СКОРОГО ФИЛЬТРА 1. Физико- химический процесс 1. 1 Коагуляция 1. 2 Адсорбция 2. Фильтрация в толще фильтрующей загрузки 3. Высота слоя воды не менее 2 м 4. Промывка обратным током воды 5. Эффективность- бактерии 95 % (82 - 96)

УДАЛЕНИЕ ФИТО- И ЗОО- ПЛАНКТОНА 1. Микрофильтры 2. Барабанные сита УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 1. Цветение водоема > 1 мес. 2. Содержание клеток > 1000 в 1 см 3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ 1. Взвеси ↓ на 30 - 40 % 2. Фитопланктон ↓ на 60 - 90 %

ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ Устранение окрашенных коллоидов и истинно растворенных веществ КОАГУЛЯЦИЯ 1. Укрупнения 2. Агрегации 3. Осаждения

КОАГУЛЯЦИЯ В СВОБОДНОМ ОБЪЕМЕ 1. Камеры хлопьеобразования- вертикальный отстойник 2. Контактная коагуляция 1) контактный фильтр- скорый фильтр- раздельная подача К и Н 2 О- сверху 2) контактный осветлитель- скорый фильтр- совмещенная подача К и Н 2 О- снизу 1) контактный фильтр - скорый фильтр - раздельная подача К и Н 2 O - сверху 2) контактный осветлитель - скорый фильтр - совмещенная подача К и Н 2 O - снизу

КОАГУЛЯНТЫ 1. Аl 2(SO 4)3 · 18 H 2 O 2. Fe. SO 4 · 7 H 2 O 3. Fe. Cl 3 · 6 H 2 O РЕАКЦИЯ КОАГУЛЯЦИИ Аl 2(SO 4)3 + Са (НСО 3)2 → Аl(ОН)3 + Са SO 4 + H 2 O Аl 2 SO 4 + Са. ОН → Аl(ОН)3 + Са SO 4 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. р. Н устранимая жесткость температура гуминовые вещества характер взвеси время (30 мин- летом, 60 мин- зимой) доза флокулянты (50 - 250 ) мг/л

МЕХАНИЗМ КОАГУЛЯЦИИ

КОНТАКТНЫЙ ФИЛЬТР (КФ-5)

КОНТАКТНЫЙ ОСВЕТЛИТЕЛЬ

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ 1. Реагентные 1. 1 хлорирование 1. 2 озонирование 1. 3 Mn, Ag, I, H 2 O 2 2. Безреагентные: УФ, γ – лучи Кипячение РАЗРЕШАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ Cl, Cl. O 2, хлорную известь, УФ, O 3. СОЕДИНЕНИЯ ХЛОРА 1. Cl 2 → НОCl— + ОCl— хлорноватистая 2. Cl. O 2 → HCl. O 2 хлористая 3. Са(ОН) 2 Ca(OCl) 2 → ОCl— + НОCl Ca. Cl 2 4. Cl + NH 3 → хлорамины

Хлорирование Cl 2, Cl. O 2, хлорная известь, гипохлориты, хлорамины. Достоинства 1. Широкий спектр антимикробного действия (вегетативные формы) 2. Экономичность 3. Простота технологии 4. Возможность оперативного контроля Недостатки 1. Токсичность 2. Ухудшение органолептических свойств воды 3. Денатурация воды 4. Споры ↓ - 200 -300 мг/л, Т - 1, 5 -24 ч 5. Устойчивы к С 1 цисты простейших и яйца гельминтов 6. Образование галогенсодержащих соединений, обладающих мутагенным и канцерогенным действием 70 -80% хлороформ

Способы хлорирования 1. Хлорирование обычными дозами 2. Хлорирование с преаммонизацией NH 3 + Cl → хлорамины связанный активный Cl N = 0, 8 - 1, 2 мг/дм 3 3. Гиперхлорирование Доза - 10 -20 мг/дм 3 Тк - 15 мин

ХПД = ХП + Clост ХПД - хлорпотребная доза, мг/дм 3 ХП - хлорпоглощаемость, мг/дм 3 Clост = 0, 3 - 0, 5 мг/дм 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ХЛОРИРОВАНИЯ Количества микроорганизмов Размеров частиц Характера веществ Температуры Времени контакта 30(л) - 60(з) мин Дозы хлора РН среды.

Озонирование 1. Легкость распада O 3 с образованием сильных окислителей O 3 → O 2 + O = свободные радикалы НO 2 и НО Достоинства 2. Устраняет цветность, запахи, привкусы 3. Не образует посторонних запахов 4. Разрушает органические вещества 5. Уничтожает бактерии, споры, вирусы, простейших 6. O 3 в 15 -20 ↑, чем Cl - ветативные формы в 300 -600 раз ↑ , чем О - споры 7. Вирусы инактивируются через 12 мин при 0, 5 -0, 8 мг/л Действующая доза Оэ = 0, 1 - 0, 3 мг/дм 3 Недостатки 1. Взрывоопасность 2. Токсичность 3. Дороговизна 4. Быстрое разложение в обработанной воде (ч/з 20 -30 мин) 5. Возможна реактивация бактерий 6. Побочные продукты - броматы, альдегиды, кетоны и другие ароматические соединения

Серебро 1. Высокий бактерицидный эффект - 0, 05 мг/л 2. Широкий спектр антимикробного действия, в т. ч. вирусного 3. Возможность автоматизации 4. Точное дозирование 5. Выраженное последствие (срок консервации - 6 месяцев и более Недостатки 1. Дороговизна метода 2. Изменение ф-х свойств воды 3. Концентрация ↑ ПДК (0, 65 -10 мг/л –вирусы) ПДК - 0, 05 мг/л

Ультрафиолетовая обработка воды Преимущества УФ-излучения 1. Сохраняет природные свойства воды 2. Не денатурирует воду, не изменяет вкус и запах воды 3. Высокоэффективно в отношении вегетативных и споровых форм бактерий, вирусов, цист простейших 4. Простота эксплуатации 5. Высокая производительность 6. Возможной полной автоматизации Недостатки • Бактерицидный эффект зависит от: 1. • 1. 2. 3. мощности источников толщины обеззараживаемого слоя воды качества обеззараживаемой воды чувствительность различных микроорганизмов 1. 2. 3. цветность 50° мутность - 30 мг/л Fe - до 5, 0 мг/л Наибольший эффект Не обладает пролонгирующим действием " - + " хлорирование

Комбинированные фильтры 1. Cl 2 и O 2 и УФ 2. H 2 O и O 3 3. Ag и Cu, УФ Преимущества 1. Большой бактерицидный эффект 2. Улучшение физических и органолептических свойств воды 3. Окисляются органические вещества и продукты их распада фенол + O 3 = формальдегид, ацетальдегид + УФ, удаляются хлорсодержащие пестициды, СПАВ

Баромембранные процессы 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 1. Микрофильтрация Ультрафильтрация Обратный осмос Нанофильтрация Достоинства Обеззараживание соответственно стандартам Отделять высокомолекулярные соединения (гуминовые кислоты, лигниносульфоны, НФП, красители) галогенсодержащие углеводы Получать воду с предельно низким содержанием загрязняющих веществ Использование Франция, Англия, Германия, Япония, США Флорида - 100 станций водоочистки

Обезжелезивание питьевых вод Fe в виде бикарбонатов подземные воды сульфатов хлоридов Fe в виде коллоидов тонкодисперсных взвесей поверхностные воды гуматов гидроокисей сернистого Fe Все воды содержат железобактерии, которые без O 2 неактивны. При O 2 железобактерии бурно развиваются, вызывают коррозию → вторичное загрязнение воды

Обезжелезивание Наиболее перспективна многоступенчатая окислительносорбционная технология удаления Fe 1 схема - аэрирование + отстаивание + фильтрация 2 схема - известкование + отстаивание + фильтрация 3 схема - известкование + аэрация + отстаивание + фильтрация 4 схема – коагуляция 5 схема - катионирование

Фторирование - реагентный метод с очень жесткими требованиями к ним: высокое противокариозное действие при малой токсичности, отсутствие ядовитых примесей (например, солей тяжелых металлов). Наиболее часто используется фторид Na, кремнефтористая кислота и ее натриевая соль, фторид-бифторид аммония. Реагенты вводят после фильтров в резервуары чистой воды. Дефторирование - методы реагентные и фильтрационные. В частности гидроокиси Al или Mg. Фильтрация через активный слой окиси Al. Опреснение - дистилляция, ионный обмен, электродиализ, гиперфильтрация.

Относительная эффективность наиболее перспективных методов Размеры частиц, содержащихся в воде Метод обработки воды Ионы металлов Обратный осмос Растворы солей Обратный осмос Нанофильтрация Вирусы Нанофильтрация Ультрафильтрация Гуминовые кислоты Ультрафильтрация Бактерии Водоросли Песок Микрофильтрация Традиционные процессы фильтрации

Бытовые фильтры 1. Доочистка очищенной воды 2. Дачные, полевые, экстремальные условия 3. Состав: • мех. фильтры • тонковолокнистый фильтр • уголь – сорбент • хлор или йод – обеззараживание 1. Ag - повышение надежности обеззараживания и консервации Н 2 O • Недостатки • чрезмерно загрязненная вода • очистка большого количества Н 2 O

Бытовые фильтры

present5.com

Улучшение качества воды. Как улучшить качество питьевой воды

Как выполняется улучшение качества воды. Как улучшить качество питьевой воды в домашних условиях. Перечень методов улучшения качества водной среды. Специфические методы. Методы для бытового использования. Преимущества и недостатки каждого бытового метода. Особенности их использования. Озонирование. Кипячение. Дегазация. Вымораживание. Улучшение качества воды позволит обезопасить себя от многих проблем, вызванных употреблением некачественной жидкости. О том, как улучшить качество питьевой воды, мы расскажем в нашей статье.

Методы улучшения качества воды

Как вы сами понимаете, экологическая ситуация и большое количество техногенных загрязнителей приводят к тому, что качество природных вод ухудшается. А возможности водоочистных сооружений не так велики, как хотелось бы. В итоге мы пьём практически ту же воду, что находится в реках и озёрах нашего региона.

В такой ситуации улучшение качества воды становится просто необходимым. Именно с этой целью и разработаны методы очистки воды, которые позволяют довести качество воды, набранной из любого источника, до нормы.

Перечисленные методики очистки гарантируют значительное улучшение качества воды:

• методика отстойки
• осветление водной среды
• мембранные методы фильтрации
• химические окисляющие реактивы
• адсорбация
• удаление растворённого железа
• дехлорирование водной среды
• смягчение водной среды (снижение концентрации солей)
• борьба с содержанием нитратов
• кондиционирование жидкости
• очистка от примесей органического происхождения
• обеззараживание водной среды

Также существуют специфические методики улучшения качества водной среды:

• дегазация воды
• дезодарация жидкости
• ожелезивание водной среды
• фторирование воды
• оппеснение жидкости
• умягчение водной среды

В свою очередь метод обеззараживания воды делится на несколько способов:

1. Химический способ включает в себя процедуры гидрохлорирования, обычного хлорирования и очистки за счёт особенностей солей тяжёлых металлов.
2. Физический способ подразумевает облучение ультрафиолетовыми лучами.
3. Механическое обеззараживание применяет особый метод фильтрации при помощи специальных свечей.

Методы улучшения качества воды, которые вы можете использовать самостоятельно:

• Озонирование водной среды
• Дегазирование и кипячение воды
• Вымораживание жидкости
• Использование фильтрующих приспособлений

Дальше мы рассмотрим более подробно данные способы улучшения качества водной среды.

Что такое озонирование?

Данный метод улучшения качества воды может использоваться вместо традиционного хлорирования. Обычно озон применяется на последней стадии технологического процесса. Чтобы эффект от процедуры был максимальным нужно использовать концентрацию озона в пределах от 0,4 до 1 мг/л. Такая концентрация должна поддерживаться в течение четырёх минут.

Также метод озонирования можно использовать на предварительной стадии водоподготовки. Он помогает перевести растворённые компоненты в коллоидный вид. В результате они легко осаждаются в фильтрующих приспособлениях.

Преимущества озонирования:

• Одновременное обесцвечивание и обеззараживание воды.
• Улучшаются органолептические показатели вкуса и запаха водной среды.
• Остаточный озон не меняет состав воды, поскольку быстро превращается в кислород.
• Метод озонирования позволяет убрать земляной привкус водной среды.

Недостатки озонирования:

• Метод малоизученный.
• Требует много электроэнергии.
• Применение данного метода повышения качества воды часто приводит к зарастанию биомассой ионообменных фильтрующих приспособлений.

Вымораживание

Улучшение качества питьевой воды больше подходит для бытового использования, поскольку в производственных целях требуется создавать слишком громоздкое приспособление.

Принцип очистки основан на законе физики, который гласит, что при замораживании жидкости в первую очередь замерзает основной компонент, а в последнюю очередь различные примеси, осадок и загрязнители. Этот закон очень хорошо видно на примере замораживания молока: сначала замерзает вода у стенок пакета, а только потом жиры и другие питательные вещества в его центре.

Согласно этому методу воду нужно заморозить при температуре  -1-6 °С, лёд вынуть, а незамёрзший остаток слить. Потом этот лёд можно размораживать и употреблять в пищу. Обычно сливается около 1/3 или 1/2 части воды. Запомните: самая частая вода та, которая замёрзла сначала.

Если провести анализ такой вымороженной жидкости, то он покажет, что кальция в воде осталось всего 16 мг/л. Конечно, если воду нагревать её структура меняется, но чистота и качество остаются на высоте, что улучшает ваше здоровье и повышает долголетие.

Дегазирование и кипячение

Улучшить качество воды методом дегазирования в домашних условиях будет сложно, поскольку для этого требуется избавить жидкость от лишних газов под вакуумом. Зато проведённые опыты доказали, что дегазированная жидкость отлично усваивается живыми организмами, повышая их жизнедеятельность.

Что касается кипячения воды, то есть нагревания её до температуры в 100 градусов, то это позволяет избавиться почти от всех вредных микроорганизмов и бактерий. Также этот процесс даёт возможность устранить ряд токсинов и ядовитых компонентов. А кипячение на  протяжении 10-15 минут гарантирует гибель даже термоустойчивых вирусов. Споры различных грибов погибнут, если воду кипятить на протяжении двух часов. Этот же эффект будет при нагревании водной среды в автоклаве.

Преимущества методики кипячения:

• Доступность и простота выполнения.
• Высокая эффективность и надёжность.
• Эффект от кипячения не зависит от состава водной среды.
• При кипячении ни органолептические, ни физико-химические показатели жидкости не меняются.

Недостатки метода:

• Низкая рентабельность.
• Требуется много энергии для его осуществления в глобальных масштабах.
• Потребуется использовать слишком большое оборудование.
• Невысокая производительность при использовании доступных нагревательных элементов.

Прежде чем выбрать метод улучшения качества воды, нужно выполнить анализ жидкости в лаборатории, чтобы иметь представление о её составе. Такой анализ вы можете заказать в нашей лаборатории.

oskada.ru

6. Методы улучшения качества питьевой воды; их гигиеническая характеристика

Все методы улучшения качества питьевой воды условно делятся на 2группы: основные и специальные, к основным методам относятся те из них, которые используются наиболее часто и повсеместно и направлены на улучшение показателей качества, как правило, не отвечающих гигиеническим нормативам: органолептические, микробиологические. Следует не забывать и о том, что нарушение технологии обработки воды само по себе может привести к нарушению качества воды (повышенное содержание хлора, остаточных количеств других реагентов).

Основные методы улучшения качества воды условно делятся на 2 группы: методы осветления (очистка) и обесцвечивания и методы обеззараживания. К методам очистки, которые направлены, прежде всего, на улучшение органолептических свойств воды, относятся отстаивание, фильтрация и коагуляция. Если в некоторых случаях фильтрация как метод очистки воды может использоваться изолированно, то отстаивание и коагуляция используются в комплексе с другими методами.

Особенно эффективен метод коагуляции, который основан на химической реакции так называемых коагулянтов с минеральными компонентами воды, обусловливающими общую жесткость, в результате чего в воде образуются соединения в виде плотных и крупных хлопьев, которые быстро оседая, увлекают за собой все мельчайшие взвешенные частицы, находящиеся в воде. Этот метод используется в комплексе с отстаиванием или фильтрацией для освобождения от остаточных количеств коагулянта или образующихся хлопьев. Наиболее часто в качестве коагулянтов используются глинозем (Al2(SO4)3), хлорное железо (FeCl3).

Отстаивание - метод хотя и простой, но очень длительный и используется как вспомогательный метод в комплексе с другими.

Фильтрация через различные твердые фильтры (гравий, щебень, песок, уголь, ионообменные синтетические смолы и т.д.), часто комбинированные, достаточно эффективный метод, но зачастую без предшествующей коагуляции не обеспечивает достаточное качество и приемлемую скорость очистки воды.

Следует отметить, что ранее сделанная ссылка на то, что деление на группы методов улучшения качества воды носит условный характер, справедлива в связи с тем, что при очистке воды уже в какой-то степени осуществляется ее обеззараживание.

К методам обеззараживания относятся:

- хлорирование и суперхлорирование;

- озонирование;

- облучение воды ультрафиолетовыми лучами;

- обработка полями УВЧ-СВЧ-диапазона и ультразвуком;

- облучение воды гамма-лучами;

- ионный обмен с помощью ионообменных смол или тяжелых металлов;

- кипячение.

Перспективными методами являются озонирование и облучение воды ультрафиолетовыми лучами.

Специальные методы улучшения качества воды используются в тех случаях, когда вода в той или иной местности имеет какие-либо выраженные специфические особенности, в целях массовой профилактики заболеваний и поражений в условиях применения оружия массового поражения.

Могут применяться следующие методы.

Дезодорирование. Освобождение от запахов достигается аэрацией воды в комплексе с указанными методами очистки.

Обезжелезивание. Применяется в тех регионах, где повышенное содержание в воде железа является ее природной особенностью и при этом отсутствует возможность использования альтернативных водоисточников.

Фторирование. Используется в тех регионах, в которых природная вода содержит мало фтора.

Обесфторивание. Также актуален для ряда регионов, где природная вода содержит много фтора, что представляет, как и его дефицит, опасность для здоровья населения. Используется редко из-за неэкономичности.

Дезактивация. Освобождение воды от радиоактивных веществ. Принципы дезактивации те же, что и очистки воды. Однако следует использовать и дезактивацию временем.

Дегазация. Освобождение воды от отравляющих веществ или их связывание. Принципы дегазации те же, что и при очистке воды. Однако используются и реагентные способы дегазации, направленные на связывание и дезинтоксикацию отравляющих веществ или их трансформацию.

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Сульфаты в питьевой воде
• 
  Как воду делают питьевой
• 
  Вода для дома питьевая
• 
  Требование к питьевой воде
• 
  Ту на воду питьевую
• 
  Идеальный состав питьевой воды
• 
  Вода питьевая на крите
• 
  Протокол исследования воды питьевой
• 
  Нормирование качества питьевой воды
• 
  Ухудшение качества питьевой воды
• 
  Питьевая вода в китае