Как очищают воду: Как водоканал очищает воду в наших квартирах

Содержание

Как очищают воду?

Можете себе представить, что вода, которая льется из крана, какое-то время назад бежала по канализационным трубам? В ней плавал мусор, кишели вредоносные бактерии и содержались ядовитые хозяйственные концентраты. Но теперь она чистая и прозрачная, и вы спокойно моете ей посуду. О том, какой путь проходит вода от сточных труб до водоемов, а затем вашей ванной комнаты или кухни, рассказываем в материале.

Для очистки канализационных стоков от загрязнений разработан комплекс сооружений, после которых водные потоки пополняют природные резервуары. Здесь очищенная сточная вода смешивается с природной и направляется на новые очистительные станции. И после очередных кругов очистки и дезинфекции появляется у нас в квартире. Этот процесс очень важен для здоровья человека и экологии в целом, так как если воду не очищать, она может навредить флоре и фауне водоемов. 

Часть первая. Очищение канализационных вод

Моем посуду, усиленно натираем тарелку чистящим средством и до скрипа промываем чистой водой. Вода с концентратами, остатками еды и жиром отправилась в недра канализационной системы. Ей предстоит наполнить резервуар главной насосной станции и перейти в цех механической очистки.


Источник: musormaster.ru


 

Механическая очистка

На этом этапе выполняется основная работа – до 75% очищения.

С помощью мелких решеток вылавливают бытовой мусор: банки, бутылки, бумагу, тряпки, вату, пакеты, остатки продуктов питания и многое другое. После решеток процесс переходит на микроуровень. В ход пускают

песколовки. Они необходимы для устранения песка, камушков и осколков. Осевшие частицы выкачиваются со дна насосом и отправляются на дальнейшую переработку. Следующий этап – жироловки. Как и в случае с песколовками, они утилизируют не только жир, но и масла, нефтепродукты и другое. Отделившиеся вещества удаляются с поверхности воды скребками.

Затем воду отстаивают, как наши бабушки отстаивали пятилитровки для полива цветов, только в грандиозном масштабе. Это очищает воду от взвешенных веществ и яиц гельминтов. Выгоднее всего двухъярусные отстойники. В первом ярусе остается чистая вода, во втором скапливается ил и прочие отходы. Схема очень простая: под действием силы тяжести происходит осаждение вредных частиц. Для ускорения часто используют коагулянты или флокулянты. С их помощью мелкие частицы прилипают друг к другу и быстрее идут ко дну. Еще одной хитростью отстойника является строение резервуара: при выходе диаметр трубы увеличивается и поток замедляется, что способствует усилению осаждения частиц. В качестве дополнительных приспособлений могут использоваться различные мембраны, фильтры, септики. Воду также очищают от фосфатов, которые попадают в воду из синтетических средств после стирки или мытья посуды, что приводит к эвтрофикации, или заболачиванию воды. От них же сушится кожа рук, если работать без перчаток.


Биологический этап очистки сточных вод


Источник: vodproektstroy.ru

Биологическая очистка

Новый этап – биологическая очистка. Здесь из воды устраняют новые загрязнители: органику, азот, фосфор. Для этого используют бактерии и простейшие микроорганизмы, которые питаются вредными загрязнениями.

Первый этап – это прохождение через аэротенк, резервуар, в котором вода смешивается с активным илом (те самые микроорганизмы). Аэробные микроорганизмы используют кислород, поэтому воду перед этим обогащают O2. Анаэробные микроорганизмы работают самостоятельно и не нуждаются в дополнительных порциях кислорода.

Затем вода попадает во вторичные отстойники, где очищается уже от активного ила. Микроорганизмы оседают на дно, откуда их убирают скребками.  Однако вместо этого могут использоваться биофильтры. Это специальные устройства, где сточная вода очищается, проходя через фильтр, содержащий активные бактерии. В качестве наполнителя может использоваться гранитная крошка, пенополиуретан, пенопласт. На поверхности этих частиц образуется биологическая пленка, состоящая из микроорганизмов. Они разлагают органические вещества. После биофильтров применяются вторичные отстойники, и рассмотренный нами порядок повторяется.

Дополнительная очистка

Вода уже считается чистой на 90-95%. Однако необходимо убрать остаточные загрязнители. Вода снова проходит несколько этапов.

Неорганические соединения превращают в органические с помощью пластмассовых засыпных дисков с отверстием в центре. Происходит окисление оставшихся загрязнителей. После чего вода попадает в фильтры доочистки, наполненные песком. Вода подается снизу-вверх и промывает фильтры.

Затем происходит финальное уничтожение микроорганизмов. Тут способов много: ультрафиолет, переменный ток, ультразвук, гамма-облучение, хлорирование. После этого этапа вода сливается в водоем. Если объем сточных вод большой, и очистительные сооружения располагаются вблизи населенных пунктов, то ко всему этому длительному процессу добавляется еще и очистка воздуха, чтобы устранить неприятный запах.


Западная станция водоподготовки г. Москвы. Механический этап очистки


Источник: mos.ru

Часть 2. Очищение воды из резервуаров

Та вода, которая течет у нас из кранов, поступает на очистительные станции из природных резервуаров и водоемов. Процесс очистки повторяется вновь, он похож на тот, что проходили канализационные потоки.

Забор

На сайте «Мосводоканала», например, подробно описано, как специалисты работают с водой, забранной из водохранилищ и Москвы-реки. Так же, как и при предыдущем виде очистки вода проходит через решетки, где застревает уже иной мусор: ветки, листья и все то, что может попасть в реку. На водозаборе установлены дополнительные рыбозащитные устройства воздушно-пузырькового типа.

Фильтрация

Затем вода попадает в фильтр, состоящий из множества пористых соломинок. Размер пор крошечный (0,01 микрона), в таких мембранах застревают даже вирусы и бактерии. Следом идет уже знакомое нам коагулирование и отстаивание. Пройдя через специальные пластиковые пластины – ламели, вода направляется на финальное обеззараживание. Здесь в воду добавляют гипохлорит натрия в сочетании с аммиачной водой. Это необходимо для обеззараживания питьевой воды на долгое время, так как со станции она еще долго будет бежать по трубам, пока попадет на нашу тарелку.

Дополнительная очистка

В Москве классическую технологию очистки воды на станции дополняют озоносорбцией и ультрафильтрацией. Проще говоря, обогащают озоном и фильтруют активированным углем, а после разделяют водный поток мембранами на очень мелкие части и пропускают под разным давлением. Из интервью на сайте мэра Москвы, директор Западной станции водоподготовки о новых способах очистки:

«Озон — это самый эффективный окислитель из всех. Благодаря ему мы можем убирать металлы, СПАВы (синтетические поверхностно-активные вещества, синтетические вещества, органические соединения). Кроме того, озон придает воде привкус и запах свежести. Это как после грозы выйти в поле и почувствовать свежесть — все благодаря озону. По характеристикам такая вода сопоставима с родниковой».


Проверка качества воды


Источник: mos.ru

Проверка качества

Безопасность воды проверяют в Центрах контроля качества воды. В Москве на Северной станции водоподготовки специалисты расщепляют образцы на молекулы, после чего проверяют по 100 показателям.

«Основные показатели, которые здесь определяются, — это широкий перечень металлов и более 40 органических соединений. Такие показатели, как, например, кадмий, свинец, ртуть, таллий, определяют раз в месяц…Сюда поступают пробы со всех станций водоподготовки и из городской распределительной сети», — комментирует заведующий Северным отделением центра контроля качества воды Андрей Салгалов для портала mos.ru.

Ежегодно в Москве отбирается 735 тысяч проб и производится 2,5 миллиона анализов. Специалисты утверждают, что вода пригодна даже для питья, но важными условиями является качество труб в вашем доме и особенности обмена веществ. Качество воды в других городах можно проверить на сайте региональных водоканалов или самостоятельно заказать анализ проб воды.


Источник видео: mos.ru

Источники информации:

https://www.mos.ru/news/item/77186073/

https://www.mos.ru/news/item/81669073/

https://www.mosvodokanal.ru/watersupply/quality_control/

Фото на главной: Яндекс. Дзен 

Як очищають воду на водоканалах?


Сьогодні ми поговоримо про те, який шлях проходить вода по дорозі до нашого крана, а також про недоліки та переваги систем водопідготовки в Україні. Багато хто скаржиться на якість води, але не всі знають чому вона саме така.

Звідки береться вода?


Вода для центральної системи водопостачання може братися з двох джерел — поверхневих водойм і свердловин. Також іноді використовують суміш вод. Наприклад, Київводоканал подає людям різну воду — з Дніпра, Десни та 363 підземних свердловин, а ось маленьке місто Бровари Київської області отримує лише підземну воду.


Розберімося з різницею в початковому складі цих вод, які у них недоліки та переваги.

Поверхневі води


Для річкової або озерної води часто характерний ряд специфічних проблем, які потрібно вирішувати:

  • каламутність, причиною якої є мул утворений мікроорганізмами, зважені частинки глинистих порід тощо;

  • кольоровість і запахи, які переважно викликаються природними органічними речовинами;

  • мікробіологічне забруднення патогенними мікроорганізмами;


Залежно від регіону також можуть спостерігатися підвищені твердість, залізо, вміст важких металів (промислові регіони), нітратів і пестицидів (сільськогосподарські угіддя).

Підземні води


Що ж стосується свердловинної води, у неї зовсім інші характерні проблеми. До них можна віднести твердість, підвищений вміст заліза і/або марганцю, а також сірководню. Також можна спостерігати специфічні забруднення, наприклад, навіть артезіанські води східного регіону, які вважаються найчистішими через велику глибину залягання, можуть бути забруднені іонами важких металів. Історично склалося так, що підземні води навіть там, де можуть забезпечити достатні об’єми, ігноруються, оскільки за радянських часів вважали за краще прокладку довгих трубопроводів використання підземних вод.


Відповідно, процеси визначаються в першу чергу джерелом води. Склад і концентрації забруднювачів частіше впливають на кількість внесених реагентів, режими відстоювання та фільтрації.


З переліку типових проблем води випливає власне послідовність обладнання систем водопідготовки. Ми розглянемо окремо традиційні системи очищення води в Україні.

Системи очищення поверхневих вод


Традиційні системи на території України в цілому ідентичні, тому, як приклад будемо наводити Дніпровську станцію водопідготовки. Вона була побудована в 1939 році. Її паспортна продуктивність 600 тис.м³/добу, фактично ж станція забезпечує приблизно ⅓ цього об’єму — 200 тис.м³/добу. Вона подає воду для районів — Оболонь, Поділ, Виноградар та частини вулиць уздовж окружної дороги.



Вода береться через водозабірні ковші насосною станцією першого підйому прямо з Дніпра. Водозабір знаходиться біля острова «Великий», який розташований в місці сполучення Дніпра і Десни в Оболонському районі Києва.

Водозабір з Дніпра


Для того, щоб в систему не потрапляло велике сміття, на вході встановлені спеціальні решітки.


Додаткові опції це ультразвукові випромінювачі для відлякування риби та спеціальна система вентиляції, яка «відганяє» масляні плями або великі згустки водоростей.

Станції підйому води


Вони виконують функцію відкачування води на очисні споруди. Самі насоси знаходяться під землею, а їхні двигуни — великі та шумні машини, розташовані на поверхні. Сьогодні на станції встановлені нові насоси, але устаткування 1939 року все ще може працювати. Заміна насосів обгрунтована, насамперед низькою енергоефективністю старих.


На етапі першого підйому відбувається хлорування води. Воно дозволяє знезаразити воду перед подачею в систему, зруйнувати частину органічних речовин, і запобігати заростанню ємнісного обладнання водоочисних систем.

Змішування з реагентами


Спочатку вона надходить в блок змішування, де в неї дозуються спеціальні реагенти — коагулянти, які викликають електростатичне притягання зважених часток забруднень. Найпоширенішим коагулянтом є сполуки алюмінію (гідроксихлорид і сульфат). Маса застосовуваних коагулянтів досягає 40 тонн на добу. До речі, саме з цієї причини іноді спостерігається перевищення ГДК алюмінію у водопровідній воді отриманій з поверхневих джерел.


Також в воду вводяться ще одні речовини — флокулянти — полімерні акрилати (30-40 кг / добу) і кремнієва кислота (до 2 т/добу). Вони виконують по суті ту ж роль укрупнення частинок, але вже не електростатичним шляхом, а утворенням полімерних містків. Це дозволяє зібрати й органічні речовини — ті самі фульвокислоти, що викликають кольоровість води.


В результаті роботи внесених речовин відбувається «склеювання» дрібних колоїдних (зважених) часток, відповідно, збільшення їх маси та швидкості осідання.

Відстоювання


Після вода прямує в горизонтальні відстійники. Конструкційно вони являють собою прямокутні басейни.


Їх на Дніпровській станції 9, кількість визначається продуктивністю системи і розмірами самих відстійників.

Фільтрація


Далі йде блок швидких фільтрів — це резервуари заповнені піском, в отворах, що формуються їх гранулами, вони затримують частинки розміром понад 10 — 30 мкм.

Озонування


Далі вода подається на блок озонування. Він складається з барботажних камер, в яких вода насичується бульбашками кисню та озону. Він дуже сильний окиснювач, який руйнує молекули органічних речовин і мікроорганізмів, чим забезпечує освітлення та знезараження води.


Варто зазначити, що цей етап на Дніпровській станції з 1972 року був унікальним елементом схеми. Сьогодні він став використовуватися частіше, але все ще рідко.

Знезараження


Далі вода прямує в резервуар-накопичувач, де відбувається її хлорування, після чого насосною станцією другого підйому подається в мережу.


Що стосується знезараження, то в 2020 році Дніпровська станція повинна перейти зі знезараження хлорного водою до діоксиду хлору. Його будуть виробляти безпосередньо на станції шляхом електролізу. Цей реагент є найефективнішим на сьогодні та забезпечує високу безпеку, оскільки сховища хлору на сьогодні можуть стати об’єктом техногенної катастрофи в місті Києві.


Варто відзначити, що на Дніпровській та Деснянській станціях лабораторія водоканалу веде постійний контроль якості води, чого не скажеш про інші населені пункти. Особливо складна ситуація в маленьких містечках.

Системи очищення свердловинної води


У деяких містах України свердловинна вода є основним або навіть єдиним джерелом водопровідної води, як наприклад, у Львові чи Харкові.


Вище ми згадували проблеми підземної води — це твердість, високий вміст заліза, марганцю і сірководень.


В даному разі, води від заліза, а не осадження.


Цей процес також розглянемо на прикладі водопідготовки в місті Славута Хмельницької області. Станція побудована нещодавно, але загалом копіює роботу традиційної схеми, за винятком повної автоматизації процесу.


У місті працюють 14 свердловин, які забезпечують 12 тис.м³/добу. В даному випадку спостерігається традиційна проблема високого рівня заліза.


На станції водопідготовки встановлені сім фільтрів, які являють собою колону заповнену спеціальним матеріалом, що фільтрує, традиційно використовується клиноптилоліт.


Цей матеріал є природним цеолітом і добувається в Закарпатській області, що значно знижує вартість очищення.


Потім проводиться знезараження води гіпохлоритом натрію.


Як бачите, системи очищення підземних вод значно компактніші та простіші.

Реалізовані проєкти водоканалів Ecosoft


Компанія Ecosoft виконує виробництво і монтаж систем будь-якої складності, в тому числі й обладнання водоканалів. Нижче ми перерахуємо об’єкти, реконструкцію яких проводили наші фахівці.

Центральный водоканал города Брусилова Житомирской области


В даному випадку була встановлена система продуктивністю 18 м³/год, яка включала:

  • два паралельно встановлених фільтри механічного очищення Arkal 2 «Dual;

  • систему знезалізнення води Ecosoft FPP + 2472 з шести балонів з матеріалом Filter Ag+, який забезпечує видалення механічних частинок.

Водоканал міста Кагарлик Київської області


Продуктивність станції 250 м³/добу. Основною проблемою було те, що підземні води містили концентрації заліза та марганцю, які перевищували ГДК, відповідно, в 2,5 і 3 рази.


Станція складалася ряду компонентів.

  1. Ємність для забезпечення запасів вихідної води, в якій була передбачена система розпилення для часткового окиснення домішок ще на моменті водозабору.

  2. Фільтри механічної очистки Arkal 2 » Dual для видалення частинок глини, піску тощо.

  3. Станція дозування розчину гіпохлориту натрію для окиснення заліза та дезінфекції вихідної води. Управління станцією здійснюється в режимі онлайн.

  4. Система видалення заліза на основі матеріалу Ferromix, який являє собою унікальну розробку фахівців компанії Ecosoft. Матеріал забезпечує видалення заліза, марганцю та сірководню в одну стадію.

  5. Далі вода подається в резервуар очищеної води.


Всі ємності виробляються під габарити та параметри замовника з харчового пластику.

Реконструкція системи очищення води в населеному пункті Іжевське (Казахстан)


Завдання полягало в тому, щоб повністю модернізувати станцію водопідготовки продуктивністю в 2 тис.м³/добу.


Система передбачає:

  1. озонування;

  2. дозування реагентів;

  3. механічну фільтрацію на засипних фільтрах;

  4. ультрафільтрацію;

  5. знезараження гіпохлоритом;

  6. сорбцію на активованому вугіллі;

  7. пресування осаду після промивання мембран.


Варто відзначити, що ультрафільтрація досить широко застосовується на системах очищення води по всьому світу. Ця технологія виправдовує себе якістю очищення, зниженням габаритів обладнання і високою ефективністю не залежно від якості вихідної води.

Чому ж із кранів тече брудна вода?


Якщо вода проходить так багато етапів очищення, чому з крана вона витікає мутнуватою та з жовтуватим відтінком? Річ у тім, що після обробки на водоканалах вона потрапляє в систему трубопроводів. Їх внутрішня поверхня покрита різноманітними нальотами та біологічними обростаннями. Хлор, який дозується в воду для забезпечення пролонгованої знезаражувальної дії, окиснює ці речовини, внаслідок чого в воду виділяються вже продукти взаємодії. Крім надання воді негативних органолептичних якостей, вони є канцерогенними.

Чи можна пити воду з крана?


Насправді, вода яку подають в труби водоканали часто відповідає державним стандартам на питну воду. Вона може містити певну кількість токсикантів, але при цьому не принесе серйозних проблем здоров’ю людини. Але є ж ще недобросовісні водоканали та старі водопровідні труби, які забруднюють воду по шляху в ваш кран.


Так що пити чи не пити, вирішувати вам. А ми можемо надати високоякісне обладнання для підготовки питної води у вас вдома.

5 основных способов очистки воды

Наличие чистой и безопасной воды — это роскошь, которой в настоящее время наслаждается большинство людей во всем мире. Но как часто вы думаете об этом? Многим из нас никогда не приходилось беспокоиться о том, насколько безопасна наша вода для питья, умывания или купания. Это потому, что у нас есть процессы для фильтрации и очистки воды, прежде чем она попадет к нам для потребления.

Процессы очистки воды могут осуществляться индивидуально или как часть процесса. Независимо от того, как вода хранится или добывается, для нее требуются надежные методы дезинфекции, подходящие для этих условий.

Очистка воды необходима для удаления твердых частиц и вредных патогенов, которые могут быть опасны для жизни! Наиболее подходящие методы дезинфекции могут зависеть от местоположения, уровня загрязнения и количества воды. Давайте рассмотрим пять основных способов очистки воды.

1: Кипячение

Начнем с самого простого метода очистки воды; кипение. Кипящая вода эффективно убивает большинство организмов, которые могут присутствовать, делая ее безопасной для питья для людей. (Конечно, после остывания). Все, что вам нужно, это термостойкий контейнер и источник тепла. Это проверенный веками метод эффективного удаления загрязняющих веществ из воды.

Плюсы:

  • Простота использования
  • Требуется несколько предметов
  • Большие количества могут быть очищены за один раз

Минусы:

  • Трудоемкость
  • Высокие затраты на энергию
  • Не удаляет осадок

2: Фильтрация

Фильтрация эффективно удаляет мелкие частицы из воды, делая ее безопасной для питья. Многие водоочистные сооружения используют крупномасштабную фильтрацию как часть своих процессов водоподготовки. Он также доступен для использования потребителями для фильтрации водопроводной воды в регионах с жесткой водой. Фильтрация включает в себя прохождение воды через мелкий песчано-подобный материал и угольные гранулы для удаления в основном органических материалов.

Плюсы:

  • Удаляет осадок
  • Не требует энергии
  • Подходит для использования дома или в дороге

Минусы:

  • Медленный процесс фильтрации
  • Удаляет не все загрязнения
  • Фильтры необходимо регулярно заменять

 

3: Дистилляция

Дистилляция использует тепло для сбора питьевой воды в виде пара. Вода нагревается до точки кипения, пока не испарится и не соберется в конденсаторе, где охладится. При охлаждении пар снова конденсируется в воду, пригодную для питья. Дистилляция работает, потому что вода имеет более низкую температуру кипения, чем другие загрязнители, которые остаются после выкипания воды. Это не быстрый процесс и, вероятно, более практичен для очистки небольшого количества воды.

Плюсы:

  • Надежно удаляет бактерии и вирусы
  • Удаляет растворимые минералы, которые делают воду жесткой
  • Полезен в развивающихся странах с водой, не прошедшей муниципальную очистку

Минусы:

  • Очень медленный процесс
  • Необходимо повторить несколько раз, чтобы обеспечить чистоту воды
  • Очищает воду от природных микроэлементов, делая ее очень кислой

 

 

4: Хлорирование

Хлор — сильнодействующее химическое вещество, используемое многими водоочистными сооружениями в процессах очистки воды. Хлор может уничтожить большинство микробов, паразитов и других вредных организмов, но требует тщательного регулирования, так как слишком много хлора может быть вредным для человека.

Плюсы:

  • Низкая стоимость
  • Простота производства
  • Наиболее часто используемое дезинфицирующее средство

Минусы:

  • Дополнительный процесс удаления из питьевой воды
  • Требуется обращение с опасными химическими веществами
  • Требуется тщательный контроль, чтобы убедиться, что используется правильное количество
  • Слишком много хлора опасно для здоровья

 

5: Ультрафиолетовый свет

Ультрафиолетовый свет может использоваться для очистки воды и представляет собой растущую технологию в системах водоподготовки. УФ-свет делится на три полосы; УФ-А, УФ-В и УФ-С. Ультрафиолетовый свет имеет самую короткую длину волны и наиболее вреден для живых организмов. УФ может помочь нейтрализовать устойчивые к хлору патогены и используется в системах очистки, не требующих хлорирования. Никаких дополнительных химикатов не требуется, и нет остатка химикатов.

Плюсы:

  • Дезинфекция без химических добавок
  • Непрерывная работа
  • Эффективен для малой и крупной дезинфекции
  • Система проста в обслуживании

Минусы:

  • Снижение эффективности в мутной воде
  • Требуется источник питания
  • Препятствия могут блокировать УФ-излучение и снижать эффективность

Благодаря этим методам очистки можно получить чистую и безопасную воду практически в любой точке мира. Хотя у каждого метода есть свои плюсы и минусы, комбинация по крайней мере двух в системе очистки может значительно повысить ее эффективность.

Alpha-Purify производит и поставляет высококачественные УФ-лампы среднего давления для широкого круга OEM-производителей для использования в системах очистки воды. Свяжитесь с нашими экспертами по УФ-дезинфекции сегодня, чтобы получить предложение.

Очистка воды » Ecologix Systems

Очистка воды – это процесс удаления нежелательных химических веществ, биологических загрязнителей, взвешенных твердых частиц и газов из загрязненной воды. Целью этого процесса является получение воды, подходящей для определенной цели. Большая часть воды дезинфицируется для потребления человеком (питьевая вода), но очистка воды также может быть предназначена для множества других целей, включая удовлетворение требований медицинского, фармакологического, химического и промышленного применения. Обычно используемые методы включают физические процессы, такие как фильтрация, осаждение и дистилляция, биологические процессы, такие как медленные песчаные фильтры или биологически активный уголь, химические процессы, такие как флокуляция и хлорирование, а также использование электромагнитного излучения, такого как ультрафиолетовый свет.

Процесс очистки воды может снизить концентрацию твердых частиц, включая взвешенные частицы, паразитов, бактерий, водорослей, вирусов, грибков; и ряд растворенных и твердых частиц, образовавшихся на поверхностях, с которыми могла соприкасаться вода после дождя.

Стандарты качества питьевой воды обычно устанавливаются правительствами или международными стандартами. Эти стандарты обычно устанавливают минимальные и максимальные концентрации загрязняющих веществ для использования воды.

Описанные ниже процессы обычно используются на водоочистных сооружениях. Некоторые или большинство из них могут не использоваться в зависимости от масштаба установки и качества сырой (исходной) воды.

Предварительная обработка

  1. Перекачивание и локализация. Большую часть воды необходимо откачивать из источника или направлять в трубы или сборные резервуары. Во избежание добавления загрязняющих веществ в воду эта физическая инфраструктура должна быть изготовлена ​​из соответствующих материалов и сконструирована таким образом, чтобы не происходило случайного загрязнения.
  2. Просеивание. Первым этапом очистки поверхностных вод является удаление крупного мусора, такого как палки, листья, мусор и другие крупные частицы, которые могут помешать последующим этапам очистки. Большинство глубоких подземных вод не нуждаются в просеивании перед другими этапами очистки.
  3. Хранение. Вода из рек также может храниться в прибрежных резервуарах на период от нескольких дней до многих месяцев, чтобы обеспечить естественную биологическую очистку. Это особенно важно при очистке медленными песчаными фильтрами. Водохранилища также обеспечивают защиту от коротких периодов засухи или позволяют поддерживать подачу воды во время кратковременных случаев загрязнения в исходной реке.

Для удаления мелких твердых частиц, микроорганизмов и некоторых растворенных неорганических и органических материалов доступны самые разнообразные методы. Выбор метода будет зависеть от качества очищаемой воды, стоимости процесса очистки и стандартов качества, ожидаемых от обрабатываемой воды.

Регулировка pH

Чистая вода имеет рН около 7 (ни щелочная, ни кислая). Морская вода может иметь значения pH от 7,5 до 8,4 (умеренно щелочные). Пресная вода может иметь широкий диапазон значений pH в зависимости от геологии водосборного бассейна или водоносного горизонта и влияния поступления загрязняющих веществ (например, кислотных дождей). Если вода кислая (ниже 7), можно добавить известь, кальцинированную соду или гидроксид натрия для повышения pH во время процессов очистки воды. Добавление извести увеличивает концентрацию ионов кальция, что повышает жесткость воды. Для сильно кислых вод дегазаторы с принудительной тягой могут быть эффективным способом повышения pH за счет удаления из воды растворенного диоксида углерода. Подщелачивание воды помогает эффективно работать процессам коагуляции и флокуляции, а также помогает свести к минимуму риск растворения свинца из свинцовых труб и из свинцового припоя в фитингах. Достаточная щелочность также снижает коррозионное воздействие воды на железные трубы. Кислота (углекислота, соляная кислота или серная кислота) может быть добавлена ​​к щелочным водам в некоторых случаях для снижения pH. Щелочная вода (pH выше 7,0) не обязательно означает, что свинец или медь из водопроводной системы не будут растворяться в воде. Способность воды осаждать карбонат кальция для защиты металлических поверхностей и снижения вероятности растворения токсичных металлов в воде зависит от pH, содержания минералов, температуры, щелочности и концентрации кальция.

Коагуляция и флокуляция

Одним из первых этапов традиционного процесса очистки воды является добавление химикатов для удаления взвешенных в воде частиц. Частицы могут быть неорганическими, такими как глина и ил, или органическими, такими как водоросли, бактерии, вирусы, простейшие и природные органические вещества. Неорганические и органические частицы способствуют мутности и цвету воды.

Добавление неорганических коагулянтов, таких как сульфат алюминия (или квасцы) или соли железа (III), такие как хлорид железа (III), вызывает несколько одновременных химических и физических взаимодействий на частицах и между ними. В течение нескольких секунд отрицательные заряды на частицах нейтрализуются неорганическими коагулянтами. Также в течение нескольких секунд начинают формироваться осадки гидроксида металла из ионов алюминия и железа (III). Эти осадки объединяются в более крупные частицы в результате естественных процессов, таких как броуновское движение, и в результате искусственного перемешивания, которое иногда называют флокуляцией. Термин, наиболее часто используемый для обозначения аморфных гидроксидов металлов, — «флок». Крупные аморфные гидроксиды алюминия и железа (III) адсорбируют и связывают частицы в суспензии и облегчают удаление частиц последующими процессами осаждения и фильтрации. Гидроксиды алюминия образуются в довольно узком диапазоне рН, обычно от 5,5 до примерно 7,7. Гидроксиды железа (III) могут образовываться в более широком диапазоне pH, включая уровни pH ниже, чем эффективные для квасцов, обычно: от 5,0 до 8,5.

На водоочистных сооружениях обычно используется высокоэнергетический процесс быстрого смешивания (время выдержки в секундах), когда добавляются коагулянты, а затем бассейны для флокуляции (время выдержки колеблется от 15 до 45 минут), где низкое потребление энергии становится большим лопасти или другие щадящие перемешивающие устройства для улучшения образования хлопьев. Фактически процессы коагуляции и флокуляции продолжаются после добавления коагулянтов на основе солей металлов. Органические полимеры были разработаны в 1960-х годах в качестве добавок к коагулянтам и, в некоторых случаях, в качестве заменителей коагулянтов на основе неорганических солей металлов. Синтетические органические полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, которые несут отрицательный, положительный или нейтральный заряд. Когда органические полимеры добавляют к воде с твердыми частицами, соединения с высокой молекулярной массой адсорбируются на поверхности частиц и за счет образования мостиков между частицами сливаются с другими частицами, образуя хлопья.

Флотация растворенным воздухом

Когда частицы, которые необходимо удалить, не могут легко оседать в растворе, часто используется флотация растворенным воздухом (DAF). Водоснабжение, которое особенно уязвимо для цветения одноклеточных водорослей, и водоснабжение с низкой мутностью и яркой окраской часто используют DAF. После процессов коагуляции и флокуляции вода поступает в резервуары DAF, где воздушные диффузоры на дне резервуара создают мелкие пузырьки, которые прикрепляются к хлопьям, в результате чего образуется плавающая масса концентрированных хлопьев. Плавающий покров хлопьев удаляется с поверхности, а осветленная вода отбирается со дна бака DAF.

Фильтрация

После отделения большей части хлопьев вода фильтруется на последнем этапе для удаления оставшихся взвешенных частиц и неосажденных хлопьев.

Скоростные песочные фильтры

Наиболее распространенным типом фильтра является быстродействующий песочный фильтр. Вода движется вертикально через песок, который часто имеет слой активированного угля или антрацитового угля над песком. Верхний слой удаляет органические соединения, придающие вкус и запах. Пространство между частицами песка больше, чем мельчайшие взвешенные частицы, поэтому простой фильтрации недостаточно. Большинство частиц проходят через поверхностные слои, но задерживаются в порах или прилипают к частицам песка. Эффективная фильтрация распространяется на глубину фильтра. Это свойство фильтра является ключевым в его работе: если бы верхний слой песка блокировал все частицы, фильтр быстро забился бы.

Для очистки фильтра вода быстро пропускается вверх через фильтр в направлении, противоположном нормальному направлению (так называемая обратная промывка или обратная промывка) для удаления застрявших частиц. Перед этим этапом можно продуть сжатым воздухом нижнюю часть фильтра, чтобы разрушить уплотненный фильтрующий материал, чтобы облегчить процесс обратной промывки; это известно как очистка воздуха.

Эта загрязненная вода может быть утилизирована вместе с илом из отстойника или может быть повторно использована путем смешивания с сырой водой, поступающей на завод, хотя это часто считается плохой практикой, поскольку она повторно вносит повышенную концентрацию бактерий в сырая вода. Некоторые водоочистные сооружения используют напорные фильтры. Они работают по тому же принципу, что и скоростные безнапорные фильтры, отличаясь тем, что фильтрующая среда заключена в стальной сосуд, и вода проталкивается через него под давлением.

Мембранная фильтрация

Мембранные фильтры широко используются для фильтрации как питьевой воды, так и сточных вод. В питьевой воде мембранные фильтры могут удалять практически все частицы размером более 0,2 мкм, включая лямблии и криптоспоридии. Мембранные фильтры являются эффективной формой третичной очистки, когда желательно повторно использовать воду для промышленности, для ограниченных бытовых целей или перед сбросом воды в реку, которая используется городами ниже по течению. Они широко используются в промышленности, в частности, для приготовления напитков (включая бутилированную воду). Однако никакая фильтрация не может удалить вещества, которые фактически растворены в воде, такие как фосфор, нитраты и ионы тяжелых металлов.

Дезинфекция

Дезинфекция осуществляется как путем фильтрации вредных микроорганизмов, так и путем добавления дезинфицирующих химикатов. Вода дезинфицируется для уничтожения любых патогенов, которые проходят через фильтры, и для обеспечения остаточной дозы дезинфицирующего средства для уничтожения или инактивации потенциально вредных микроорганизмов в системах хранения и распределения. Возможные патогены включают вирусы, бактерии, в том числе Salmonella, Cholera, Campylobacter и Shigella, и простейшие, включая Giardia lamblia и другие криптоспоридии. После введения любого химического дезинфицирующего средства вода обычно хранится во временном хранилище, часто называемом контактным резервуаром или чистым колодцем, чтобы обеспечить завершение действия дезинфекции.

Дезинфекция диоксидом хлора

Диоксид хлора является более быстродействующим дезинфицирующим средством, чем элементарный хлор. Он используется относительно редко, потому что в некоторых случаях может образовываться чрезмерное количество хлорита, который является побочным продуктом, регулируемым до низких допустимых уровней в Соединенных Штатах. Диоксид хлора поставляется в виде водного раствора и добавляется в воду, чтобы избежать проблем с обработкой газа.

Дезинфекция озоном

Озон представляет собой нестабильную молекулу, которая легко отдает один атом кислорода, образуя мощный окислитель, токсичный для большинства находящихся в воде организмов. Это очень сильное дезинфицирующее средство широкого спектра действия, которое широко используется в Европе. Это эффективный метод инактивации вредных простейших, образующих цисты. Он также хорошо работает против почти всех других патогенов. Озон производится путем пропускания кислорода через ультрафиолетовый свет или «холодный» электрический разряд. Чтобы использовать озон в качестве дезинфицирующего средства, его необходимо создать на месте и добавить в воду путем контакта с пузырьками. Некоторые из преимуществ озона включают производство меньшего количества опасных побочных продуктов и отсутствие проблем со вкусом и запахом (по сравнению с хлорированием). Хотя при озонировании образуется меньше побочных продуктов, было обнаружено, что озон реагирует с ионами брома в воде с образованием концентраций бромата, предположительно канцерогенного. Бромид можно найти в источниках пресной воды в концентрациях, достаточных для производства (после озонирования) более 10 частей на миллиард (ppb) бромата — максимальный уровень загрязнения, установленный USEPA.