Очистка воды на водопроводных станциях. Дополнительные мероприятия по улучшению качества воды.
Очистка воды на водопроводных станциях
Очистка воды на водопроводных станциях производится с целью осво¬бождения воды от взвешенных и коллоидных примесей для улучшения ее ор-ганолептических свойств (прозрачность, цветность); а также значительного снижения количества находящихся в воде бактерий, простейших, гельминтов.
Очистка проводится в несколько этапов.
1) Коагуляция. Заключается в укрупнении (коагуляции) частиц, взвешенных
в воде. Это делается для ускорения осаждения частиц примесей, так как
скорость оседания частиц зависит от их размера. Для коагуляции в воду
добавляют коагулянты, например, сульфат натрия (глинозем) - А1г(804)з.
Он вступает в реакцию с гидрокарбонатами Са и М§ с образованием гид-
роксида алюминия, который выпадает в осадок соединившись с частичка¬
ми примесей и частично бактериями с образованием хлопьев.
А12(804)з + 3 Са(НСОз)2 = 2А1(ОН)з4 + ЗСа804 + 6С02 Подбирают оптимальную дозу коагулянта, так как его количество за¬висит от химического состава воды, количества взвешенных примесей и тд. Обычно она находится в переделах 40-60 мг/л.
2) Отстаивание. Производится в отстойниках, через которые вода непре¬рывно движется с маленькой скоростью. При отстаивании частички при¬месей, особенно укрупненные в результате коагуляции, оседают на дно.
3) Фильтрация. Производится через фильтры. Применяются быстродейст¬вующие (скорые) фильтры. В качестве фильтра может выступать слой песка определенной толщины (скорые песчаные фильтры), комбинация песка с гравием, антрацитом. Кроме песчаных фильтров применяются фильтры АКХ, контактные осветлители и др.
После очистки воды проводят ее обеззараживание (см. соответст¬вующий вопрос)
Дополнительные мероприятия по улучшению качества
воды.
Фторирование и дефторирование
Опреснение
Умягчение
Обезжелезивание
1) Фторирование и дефторирование
Фторирование воды осуществляется при концентрации фтора в воде в среднем ниже 0.5 мг/л (так как при этом значительно возрастает частота воз¬никновения кариеса среди детей и взрослых).
Методика: Для фторирования воды применяют фторид натрия, крем-нефтористый аммоний, кремнефтористый натрий. Вводят соединения фто¬ра в воду после ее коагуляции и фильтрации. Кроме системного фторирова¬ния водопроводной воды возможно фторирование воды в детских учреждени¬ях, школах.
Дефторирование воды показано при концентрации фтора в воде в сред¬нем свыше 1.5 мг/л (так как при этом возникает флюороз зубов).
Методика: Дефторирование осуществляется на специальных установках путем осаждения избытка фтора или фильтрации воды через активную окись алюминия или анионообменные смолы, которые извлекают фтор из воды.
2) Опреснение воды
Опреснение - это удаление из воды избытка минеральных солей. Опрес¬нению подвергают морскую воду, высокоминерализованные подземные воды'. Методика:
1. Метод дистилляции (перегонки). Воду испаряют, а пар затем конденсируют. При этом образуется дистиллированная вода, которую за¬тем разбавляют исходной, так как дистиллированная вода вообще не со¬держит минеральных солей и не пригодна для питья.
2. Метод ионного обмена. Осуществляется с помощью ионообмен-ников. Сначала воду пропускают через фильтр, загруженный катионитом, затем - анионитом. При этом минеральные соли (ионы) поглощаются.
3. Метод электродиализа. Суть метода заключается в том, что ка¬тионы и анионы минеральных солей, содержащихся в воде перемещаются к погружаемым в воду электродам под действием электрического поля .
4. Метод замораживания. Основан на том, что при замораживании сначала замерзает пресная вода, превращаясь в лед, а соленая вода остает¬ся внизу.(подо льдом). Используют естественный холод и холодильные ус¬тановки.
3) Умягчение воды.
Умягчение применяется для жесткой воды, то есть воды, содержащей по¬вышенное количество солей кальция и магния (свыше 7 мг-экв/л). Жесткая вода не пригодна для промышленных и бытовых целей (неудобна для мытья и стирки, портит котлы на производстве и тд.)
Методика:
1. Фильтрация воды через слой ионитов с обменом ионов Са и М§ на ионы N3 и Н
2. Кипячение воды также дает некоторое ее умягчение.
4) Обезжелезивание воды.
Используется для удаления из воды избытка железа, которое ухудшает ее
органолептические свойства (вкус, цвет, прозрачность). Избыток железа чаше всего содержится в артезианских водах.
Методика: Принцип заключается в окислении растворимых соединений железа, находящихся в воде (при пропускании через нее воздуха, обогащен¬ного кислородом) в нерастворимые, которые выпадают в осадок при отстаи¬вании.
К методам улучшения качества питьевой воды можно отнести и озони¬рование, которое применяется для обеззараживания воды. При озонировании воды улучшаются ее органолептические свойства. Подробнее см. соответст¬вующий вопрос.
9. Хлорирование воды как метод ее обеззаражи¬вания. Различные виды хлорирования.
После очистки воды она не может использоваться, так как, имея нор¬мальные органолептические и физико-химические свойства, не является безопасной, поскольку содержит множество бактерий, вирусов, простейших.
Ддя тою, чтобы уничтожить подавляющую часть микроорганизмов в воде проводят ее обеззараживание.
Существует несколько способов обеззараживания. Наиболее распростра¬ненным вследствие простоты и дешевизны является хлорирование воды.
Хлорирование воды как метод ее обеззараживания.
Для хлорирования применяют газообразный хлор (в баллонах), хлорную известь, гипохлоршп кальция, хлорамин.
Бактерицидный эффект хлора и его соединений состоит из двух компонентов:
1. Бактерицидное действие самого хлора
2. Бактерицидное действие атомарного кислорода (О), который образуется при распаде хлорноватистой кислоты, образующейся при взаи¬модействии хлора с кодой.
Эффективность хлорирования зависит от
1) Активности применяемых веществ. Наибольшей активностью обладает хлор. Слабее действует хлорная известь, причем ее эффектив¬ность зависит от содержания в ней активного хлора (25-35 %). Дру¬гие соединения слабее хлорной извести.
2) Качества (чистоты) хлорируемой воды. Взвешенные в воде частицы препятствуют бактерицидному действию хлора, хлор тратится на окисление органических веществ воды. Чем чище вода, тем ниже хлорпоглощаемость воды (см. ниже), тем эффективнее хлорирование.
3) Дозы хлора и времени его действия. От дозы хлора (и величины хлорпоглощаемости) зависит количество остаточного хлора (см. ниже), который и обеспечивает бактерицидное действие.
4) Свойств самих микробов и др.
Методика.
На водопроводной станции воду обычно хлорируют, используя газообразный хлор. Баллоны присоединяют к хлораторам, которые подают хлор в воду. На водопроводной станции обычно осуществляется нормальное постхлорирование (см. ниже "Виды хлорирования")
Недостатки хлорирования как метода обеззараживания воды:
1) Хлор изменяет органолептические свойства воды (запах, вкус, прозрачность)
2) Имеются хлоррезистентные микробы (например, спорообразую-щие)
Виды хлорирования.
Существует несколько видов (способов) хлорирования.
I. По месту ввода хлора в схеме обработки воды.
1) Постхлорирование - хлорирование производится после всех этапов обработки (очистки) >юды. Наиболее распространено. • 2) Двойное хлорирование - хлорирование производится как до, так и по¬сле очистки воды.
II. По величине дозы хлора.
1) Нормальное хлорирование (хлорирование нормальными дозами хло¬ра). Доза хлора при нормальном хлорировании рассчитывается исходя из хлорпотребности воды. Хлорпотребность (или хлорпоглощае-мость) воды - это то количество хлора, которое идет на окисление органических веществ, содержащихся в воде (при внесении хлора в воду через некоторое время его количество уменьшается, так как оп¬ределенное количество его, равное хлорпотребности, идет на окисле¬ние органических веществ). При введении хлора в большем количестве чем хлорпотребность, он остается в воде. Хлор, который остается в воде называется остаточным. Обычно после хлорирования остаточ¬ный хлор составляет 0.3-0.5 мг/л (при условии, что прошло не менее 30 минут с момента внесения хлора в воду). Таким образом, Доза хлора = Хлорпотребность воды + 0.3-0.5 мг/л (Остаточный хлор). Нормальное хлорирование применяется.чаще всего на водопро¬водных станциях, так как вода до этого проходит тщательную очист¬ку и нормальных доз хлора, обеспечивающих указанное количество остаточного хлора вполне достаточно (учитывая, что чем больше вели¬чина остаточного хлора тем хуже органолептические свойства воды). Иногда нормальное хлорирование применяется и в полевых условиях.
2) Гиперхлорирование и суперхлорирование (хлорирование повышен¬ными дозами хлора). Применяется обычно для хлорирования в поле¬вых условиях грязной, подозрительной в эпидемическом отношении воды и отличается применением высоких доз хлора. При гиперхлори-провании используют дозы от 10 до 50 мг/л. Продолжительность хло¬рирования - 15 минут летом, 25-30 минут зимой. Если в воде обнару¬жены (или подозреваются) споры сибирской язвы, то применяют су¬перхлорирование и дозы хлора повышают до 100 мг/л и более. При хлорировании в полевых условиях используют хлорную известь, двутреть основную соль гипохлорита кальция (ДТСГК), которая содержит 60 % активного хлора, нейтральный гипохлорит кальция (НГК) - 70 % активного хлора, а также индивидуальные средства - хлорсодержащие таблетки ("аквасепт", "спороцид", "аквацид" и др.). После использования повышенных доз хлора необходимо последующее дехлорирование воды, так как без этого она практически не пригодна для употребления но органолептическим свой¬ствам. Дехлорирование производят с помощью гипосульфита, а также путем фильтрации через активированный уголь.
Кроме перечисленных способов хлорирование отдельно можно назвать хлорирование с преаммонизациеи, при котором перед хлорированием в воду вводят аммиак. Аммиак с хлором образует хлорамины, которые действуют дольше, чем просто остаточный хлор.
10. Различные методы обеззараживания воды и их гигиеническая оценка (кроме хлорирования).
Для обеззараживания воды кроме хлорирования применяются следующие методы: I. В больших объемах (на водопроводной станции).
1) Озонирование воды. Заключается в использовании озона, который является сильным окислителем. Через несколько минут после введе¬ния остаточный озон распадается с выделением кислорода, который не только не ухудшает, но улучшает органолептические свойства во¬ды. Кроме того озон более активен чем хлор в отношении спор микроорганизмов и энтеровирусов.
2) Облучение УФ-лучамн. Является одним из лучших методов обезза¬раживания, так как относится к так называемым безреагентным ме¬тодам и исключает изменение химического состава воды. Метод обеспечивает быструю гибель бактерий, вирусов, яиц гельминтов. Для УФ-облучения воды используют ртутно-кварцевые лампы (ПРК), ар-гошю-кварцевые лампы (БУВ). Необходимым условием является чис¬тота (прозрачность, бесцветность) воды, в противном случае взвешен¬ные частицы поглощают лучи.
П. В малых объемах.
1) Кипячение. Продолжительность кипячения должна составлять 5-10 минут. Кипячение может использоваться и в довольно больших мас¬штабах (больницы, школы)
2) Использование йода (2 капли 10 % настойки йода на 1 литр воды, йодные таблетки)
3) Использование специальных устройств, которые очищают и обезза¬раживают воду - "Родник", "Турист", "Овод" и др.
4) Обеззараживание ультразвуком, токами ультравысокой частоты и др.