Использование природных вод открытых водоёмов, а иногда и подземных вод в целях хозяйственно-питьевого водоснабжения практически невозможно без предварительного улучшения свойств воды и её обеззараживания. Чтобы качество воды соответствовало гигиеническим требованиям, применяют предварительную обработку, в результате которой вода освобождается от взвешенных частиц, запаха, привкуса, микроорганизмов и различных примесей. Такое улучшение свойств воды достигается на водопроводных станциях.
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 её 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, что 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 успевают осесть. Поэтому отстаивание нельзя рассматривать как основной метод очистки воды.
Фильтрация − процесс более полного освобождения воды от взвешенных частиц, заключающийся в том, что воду пропускют 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 гидроксида алюминия. Для улучшения процесса коагуляции используются высокомолекулярные флоккулянты: щелочной крахмал, флоккулянты ионного типа, активизированная кремниевая кислота и другие синтетические препараты, производные акриловой кислоты, в частности полиакриламид (ПАА).
В настоящее время в водопроводной системе применяется установка, заменяющая весь комплекс очистных сооружений обычного типа и работающая по схеме: коагуляция − отстаивание − фильтрация. Она называется контактным осветлителем и представляет собой бетонный резервуар, заполненный гравием и песком на высоту 2,3 − 2,6 м. Вода подается через систему труб в нижнюю часть осветлителя, а коагулянт вводится непосредственно в трубопровод перед поступлением воды в осветлитель. Коагуляция происходит в нижних крупнозернистых частях осветлителя, а в верхних задерживаются хлопья коагулянта и другие взвешенные вещества.
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 объёмов 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 + Н2O = 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 счёт хлорноватистой кислоты, молекулы которой малы, имеют нейтральный заряд и поэтому легко проходят через оболочку бактериальной клетки. Хлорноватистая кислота воздействует на клеточные ферменты, 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. 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 её 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 степенью 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 и количества хлора, которое должно остаться в воде после её хлорирования для того, чтобы служить показателем надежности хлорирования. Это количество называется свободным остаточным хлором. Его норма 0,3 − 0,5мг/л, при остаточном связанном хлоре 0,8 − 1,2 мг/л. Необходимость нормирования этих количеств связана с тем, что при наличии свободного 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 её с хлором, контакт между обеззараживаемой 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 гидроксида кальция в результате реакции:
2Са(ОН)2 + 2С12 = Са(ОС1)2 + СаС12 + 2Н2O.
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 свободного 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.
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 имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, поэтому его реакция с органическими веществами, нахдящимися 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 обеззараживания воды используют также олигодинамические действия солей тяжёлых металлов (серебра, меди, золота). Олигодинамическим действием тяжёлых металлов называется их способность оказывать бактерицидный эффект в течение длительного срока при крайне малых концентрациях. Механизм действия заключается в том, что положительно заряженные ионы тяжёлых металлов вступают в воде во взаимодействие с микроорганизмами, имеющими отрицательный заряд. Происходит электроадсорбция, в результате которой они проникают в глубьмикробной клетки, образуя в ней альбуминаты тяжёлых металлов (соединения с нуклеиновыми кислотами), в результате чего микробная клетка погибает. Данный метод обычно применяется для обеззараживания небольших количеств воды.
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 (БУВ) и ртутно-кварцевые лампы (ПРК и РКС).
Для обеззараживания воды применяются специальные установки (напорные и безнапорные). Для обеззараживания большого объёма воды используется установка ОВ-АКХ-1 большой производительности с применением бактерицидных ламп ПРК.
На небольших водопроводах используются аргонно-ртутные лампы низкого давления (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-ЗОП). 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, её 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 объёмов 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 её обработку. В основном эта обработка направлена на улучшение минерального состава воды и её 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 неё растворенных дурнопахнущих 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 неё катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.
Опреснение (обессоливание) воды чаще производится при подготовке её 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.
Обесфторивание − освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия и других адсорбентов.
При недостатке в воде фтора её фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами её подвергают дезактивации, т.е. удалению радиоактивных веществ.
www.ronl.ru
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.
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
Вода, не соответствующая нормативам качества, должна пройти соответствующую обработку, которая включает в себя такие приёмы, как очистка, обеззараживание и кондиционирование.
При очистке ставится задача – освободить воду от патогенных микробов, взвешенных частиц; веществ, придающих воде цветность, а также от избытка солей кальция, магния, железа и других, от дурно пахнущих газов и токсических веществ. Очистка воды проводится такими способами, как отстаивание, коагуляция и фильтрация.
Отстаивание в течение определённого времени повышает прозрачность воды. При отстаивании воды в течение 2-8 часов из неё удаляются только более крупные частицы. Отстаивание проводится в горизонтальных и вертикальных отстойниках. Название типов отстойников соответствует характеру движения воды. Горизонтальные отстойники – это железобетонные резервуары прямоугольного сечения, через которые с очень небольшой скоростью (2-4 мм/с) непрерывно движется вода.
Вертикальный отстойник – это резервуар круглого или прямоугольного сечения с конусообразным дном. Вода поступает по трубопроводу в центральную часть отстойника, опускается по направлению ко дну, затем медленно движется вверх и, переливаясь через кольцевой жёлоб, направляется в отводящий трубопровод. Скорость движения воды в этом отстойнике снижается до 1 мм/с. Вода в отстойниках обоих типов отстаивается в течение 4-8 часов.
Этот способ очистки воды не является достаточно эффективным. Он не в полной мере освобождает воду от взвешенных частиц и мало влияет на изменение цветности воды.
Коагуляция проводится для быстрого осаждения взвешенных частиц, устранения цветности воды и для ускорения последующего этапа очистки – фильтрования. Она вызывает укрупнение очень мелких частиц, находящихся в воде (мелкая глина, коллоидные частицы и пр.). Частицы эти обладают отрицательным зарядом. В воду вводят вещества, которые образуют более громоздкие ионы, несущие положительный заряд, поэтому частицы и образующиеся ионы взаимно притягиваются. Утяжелённые частицы коллоидов в виде хлопьев выпадают в осадок, увлекая с собой взвесь и микроорганизмы.
В качестве коагулянта чаще применяется сернокислый алюминий – Al2(SO4)3 ∙ 18Н2О (глинозём). Сульфат алюминия в воде гидролизуется и вступает в реакцию с бикарбонатами кальция и магния, образуются растворимые сульфаты и нерастворимый гидрат окиси алюминия. Выпадающие в осадок мелкие коллоидные хлопья гидрата окиси алюминия несут в себе положительный заряд. Эти хлопья притягиваются с противоположно заряжёнными коллоидными частицами, взвешенными в воде и, утяжеляясь, выпадают в осадок. Осаждение продолжается около 2-3 часов.
В качестве коагулянта используют также железный купорос, хлорное железо и алюминат натрия.
Доза коагулянта зависит от многих факторов и колеблется от 30 до 200 мг на 1л воды. Коагулянт добавляют в воду в виде порошка или 2-5%-ного водного раствора.
Фильтрация позволяет наиболее полно очистить воду от мелких хлопьев, взвешенных частиц и частично от микроорганизмов. Она проводится после отстаивания и коагуляции. Фильтруют воду через пористые материалы – слои песка и гравия с определенным размером частиц.
При местном водоснабжении применяют медленнодействующие фильтры (скорость прохождения водотока 0,1-0,3 м3/ч). Это открытые или подземные резервуары, на дно которых последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий и слой крупного или мелкого песка. Толщина фильтрующего слоя (песка) составляет 0,8-1,2 м. Для стока отфильтрованной воды на дне резервуара прокладывают каналы.
В процессе фильтрации на поверхности фильтра образуется, так называемая, биологическая плёнка, состоящая из мелких частиц, планктона и бактерий, взвешенных в воде. Поэтому на поверхности фильтра задерживается мелкая взвесь, то есть значительно повышается полнота фильтрации. При использовании медленной фильтрации отпадает необходимость в предварительной коагуляции.
На крупных водопроводных станциях обычно используют быстродействующие фильтры со скоростью фильтрации 5-100 м3/ч. Это железобетонные резервуары с двойным дном: нижним сплошным и верхним дырчатым, на который укладывают слой щебня или гравия и фильтрующий слой речного песка – 60-90 см.
На скорые фильтры воду подают после коагуляции, их поверхность задерживает взвеси (хлопья), которые образовались в процессе осаждения под действием коагулянта.
После комплексной очистки (отстаивание, коагуляция и фильтрование) вода становится прозрачной, обесцвечивается, освобождается частично от запахов и привкусов, а также от яиц гельминтов, и на 20-25% от содержащихся в ней микробов. Поэтому для полной подготовки воды в качестве питьевой необходимо проводить её обеззараживание.
Обеззараживание воды проводят с помощью физических и химических способов.
Физические способы относятся к безреагентным и включают кипячение, ультрафиолетовое облучение, воздействие ультразвуком.
Кипячение – это простой и надёжный способ обеззараживания воды в небольших объёмах, например, для поения новорожденных телят, поросят и др.
Ультрафиолетовое облучение вызывает гибель содержащихся в воде микробов, вирусов и яиц гельминтов, которые устойчивы даже к хлору. Наиболее эффективно этот способ используется после комплексной очистки, если вода прозрачная. Взвешенные в воде частицы задерживают ультрафиолетовые лучи.
Эффект обеззараживания основан на воздействии ультрафиолетового излучения с длиной волны 200-300нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Вода обеззараживается очень быстро, не изменяется её состав и органолептические свойства (вкус, запах). Этот способ обеззараживания более предпочтителен, чем хлорирование. Для его реализации применяются источники бактерицидного облучения (лампы ДБ и др.).
Ультразвук вызывает гибель в воде микроорганизмов, даже тогда, когда она характеризуется повышенной мутностью и цветностью. Как и при обработке воды, бактерицидными ультрафиолетовыми лучами, при использовании ультразвука не ухудшается ни её состав, ни вкус и запах.
Химические способы обеззараживания воды относятся к реагентным (хлорирование, озонирование и др.). Они основаны на добавлении к воде различных химических веществ – реагентов, вызывающих гибель микроорганизмов.
Наиболее распространённым и достаточно эффективным способом обеззараживания воды является хлорирование. С этой целью применяют хлорную известь или газообразный хлор.
Чтобы обеспечить полное обеззараживание воды, необходимо в неё внести такое количество хлора, которого будет достаточно для получения бактерицидного действия. В практике о количестве хлора, которое необходимо затратить на обеззараживание воды, судят по содержанию остаточного хлора, который остался в воде неизрасходованным, так как не вышел в реакцию после продолжительного контакта с водой. Остаточного хлора в водопроводной воде должно быть не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л. Большее количество хлора придаёт воде ярко выраженный привкус и запах. Для обеззараживания воды в большинстве случаев достаточны дозы хлора от 1 до 3 мг/л.
При использовании водопроводной хлорированной воды имеется проблема поступления в организм диоксинов – ядовитых веществ, поражающих все живые организмы. Они являются побочными продуктами использования хлора и его соединений.
Озонирование воды применяют с целью её обеззараживания и улучшения органолептических свойств. Этот способ имеет преимущества перед хлорированием. Озон – более сильный окислитель, чем хлор. Поэтому он не только уничтожает бактерии, споры и вирусы, но способствует обесцвечиванию воды, устраняет запахи и привкусы, не изменяя натуральных свойств воды. Как сильный окислитель, озон разрушает в воде фенолы, пестициды и другие трудноокисляемые соединения. Доза озона – около 1мг/л воды, продолжительность его контакта с водой от 5 до 10 мин. Если требуется обесцвечивание воды, то доза увеличивается до 3-4 мг/л. Непрореагировавший озон через несколько минут превращается в кислород.
Воду можно обеззараживать с помощью добавления в нее марганцовокислого калия (КМпО4), что иногда применяется в птицеводстве. К тому же марганец является критическим микроэлементом для птицы.
Кондиционирование воды позволяет использовать поверхностные солоноватые и солёные воды, подземные воды с высокой концентрацией железа, марганца и повышенной жёсткостью или кислотностью. Этот способ не только способствует удалению из воды избытка некоторых солей, но и предусматривает добавление к ней веществ, повышающих её качество и биологическую ценность.
Для опреснения минерализованных вод используют электродиализ, гиперфильтрацию, ионный обмен, дистилляцию, гелиоопреснение и др.
Если анализ природной воды показывает, что повышена её кислотность, добавляется щёлочь или известь. Если же высока щёлочность, добавляется кислота.
Для умягчения воды полностью или частично удаляют из неё катионы кальция и магния реагентным или термическим (кипячение) методами. Реагентные методы основаны на обработке воды веществами, образующими с ионами кальция и магния нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок.
В воде, которую используют в животноводстве, содержание марганца не должно превышать 0,1, а железа – 0,3 мг/л. Удаление из воды избытка марганца можно осуществлять обработкой её перманганатом калия и аэрацией, совмещённой с известкованием. При этом происходит и очистка от железа. Затем воду отстаивают и фильтруют.
При недостатке фтора в питьевой воде её фторируют, доводя его содержание до 1 мг/л.
В Соединенных Штатах Америки, например, воду озера Мичиган вначале обрабатывают сульфатом алюминия и известью, хлорируют, отстаивают, фильтруют, озонируют, пропускают через активированный уголь. После этого вода поступает на повторное хлорирование перед подачей к потребителям.
Таким образом, чтобы сохранить здоровье сельскохозяйственных животных, предупредить передачу через воду инфекционных, инвазионных и других заболеваний, водоисточники необходимо паспортизировать, осуществлять оперативный санитарный контроль за их состоянием и качеством питьевой воды. При необходимости повышения качества воды следует проводить её очистку, обеззараживание и кондиционирование. Несмотря на то, что в природе существует процесс самоочищения воды, специалистам животноводства в своей практической деятельности необходимо принимать меры, предупреждающие загрязнение и заражение источников водоснабжения.
www.my-ref.net
Улучшение качества воды
В условиях загрязнения окружающей среды, принявшего в конце ХХ века глобальный характер, методы улучшения ее качества приобретают все большее значение. Практически ни один водоем в мире не застрахован от денатурирующего влияния деятельности человека. Механизмы самоочищения водоемов не справляются с высокой для них антропогенной нагрузкой. В связи с этим особое значение приобретает качество очистки и обеззараживания не только питьевой воды, но и хозяйственно-фекальных, и промышленных сточных вод.
Современные методы улучшения качества воды позволяют превратить самую непривлекательную по органолептическим свойствам, самую опасную, загрязненную воду в питьевую, соответствующую гигиеническим стандартам. Врач обязан хорошо разбираться как в проблемах загрязнения источников водоснабжения, так и в эффективности различных способов очистки воды. В условиях сельской местности при децентрализованной системе водоснабжения эти методы и способы должны быть простыми, легко доступными и хорошо известны населению. Врач любой специальности должен произвести обеззараживание воды, знать, как изготовить фильтр для очистки ее от взвешенных частиц, как правильно подобрать дозу для коагуляции, какие хлорсодержащие препараты предпочтительнее использовать в том или ином случае.
Подземные воды, как источники водоснабжения, предпочтительнее поверхностных. Они, как правило, безопасны в эпидемическом отношении, обладают хорошими органолептическими свойствами и постоянным химическим составом. Если артезианские воды полностью отвечают гигиеническим требованиям СанПиНа 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения», то они не нуждаются в обработке. Тогда водопровод состоит из следующих основных элементов: водозаборного сооружения (скважины) => насоса, поднимающего воду из скважины и перекачивающего ее в => сборный резервуар => насоса, забирающего воду из резервуара и направ-ляющего ее в => водоразборную сеть. Родники и шахтные колодцы чаще используются в качестве источников для децентрализованного (местного) водоснабжения из-за их низкого дебита.
В связи с ограниченностью запасов подземных вод и ростом водопотребления (в крупных городах расходуется до 500 л воды в сутки на жителя) для централизованного водоснабжения стали использовать поверхностные водоисточники.
Вода открытых водоемов подвержена загрязнению, поэтому, с эпидемической точки зрения, все открытые водоисточники в большей или меньшей степени потенциально опасны. Кроме того, эта вода часто содержит гуминовые соединения, взвешенные вещества различного химического состава, поэтому она нуждается в более тщательной очистке и обеззараживании. В связи с этим схема водопровода с забором воды из реки или водохранилища включает:
• водозаборные сооружения
• очистные сооружения
• водоразборная сеть.
На первом этапе очистки воды из открытого водоисточника проводится ее осветление и обесцвечивание. Под осветлением и обесцвечиванием понимается устранение из воды взвешенных веществ и окрашенных коллоидов (в основном гуминовых веществ) и достигается отстаиванием, фильтрацией. Эти процессы протекают медленно и эффективность обесцвечивания невелика. Стремление ускорить осаждение взвешенных частиц, ускорить процесс фильтрации привело к проведению предварительного коагулирования воды химическими веществами (коагулянтами), образующими гидроокиси с быстро оседающими хлопьями и ускоряющими осаждение взвешенных частиц.
В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий – Al2(SO4)3; хлорное железо – FeCl3; сернокислое железо – FeSO4 и др. Хлопья гидрата окиси аллюминия, образовавшиеся в результате химической реакции меду коагулянтом (Al2(SO4)3 ) и бикарбонатными солями кальция и магния, обладают огромной активной поверхностью и положительным электрическим зарядом, что позволяет им адсорбировать взвесь микроорганизмов, коллоидных гуминовых веществ и увлекать их на дно отстойника. В результате этого вода осветляется и обесцвечивается. Реакция коагуляции протекает по уравнению:
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Из приведенной реакции видно, что для образования гидрата окиси алюминия необходимо чтобы количество бикарбонат - ионов было эквивалентно количеству добавляемого глинозема.
Следовательно, определение дозы коагулянта имеет большое практическое значение, так как при недостаточном количестве взятого коагулянта образуется мало хлопьев и не получается хорошего осветления воды, при избытке же коагулянта он остается в растворе и вода приобретает посторонний привкус.
Коагулянты при правильно произведенной обработке воды безвредны для организма, так как остаточные количества алюминия и железа весьма малы (алюминия - 1,5 мг/л, железа – 0,5 – 1,0 мг/л). Кроме того, в коагулянтах могут быть вредные примеси (фтор, медь, мышьяк), поэтому необходим систематический контроль за химическим составом коагулянта и воды, подвергнутой коагулированию. Количество этих веществ не должно превышать норм, утвержденных СанПиНа 2.1.4.1074-01 (фтора – не более 1,5 мг/л, меди - не более 1,0 мг/л, мышьяка – не более 0,05 мг/л).
Помимо сернокислого алюминия в качестве коагулянта может применяться хлорное железо (FeCl3), сернокислое железо (FeSO4). Однако обработка воды минеральными коагулянтами далеко не всегда обеспечивает должный эффект очистки воды, поэтому в настоящее время для активизации и интенсификации процесса хлопьеобразования применяют вещества, называемые флоккулянтами (активированная кремниевая кислота, полиакриламид, К-4, К-6 и другие). Некоторые из них (ВА-2, ВА-3) могут использоваться как самостоятельно действующие коагулянты.
После коагуляции и отстаивания вода подвергается фильтрации на скорых или медленных фильтрах.
При любой схеме заключительным этапом обработки воды на очистном сооружении водопровода должно быть обеззараживание. Его задача – уничтожение патогенных микроорганизмов, т.е. обеспечение эпидемической безопасности воды. Обеззараживание может быть проведено химиче-скими и физическими (безреагентными) методами. Преимущество физических методов над химическими состоит в отсутствии изменении химического состава воды, они также не ухудшают ее органолептических свойств.
Кипячение является простым и надежным методом. Вегетативные микроорганизмы погибают при нагревании до 800С уже через 20 – 40 се-кунд, поэтому в момент закипания вода фактически обеззаражена. Емкости, предназначенные для хранения кипяченой воды, необходимо мыть ежедневно, так как в кипяченой воде происходит интенсивное размножение микроорганизмов.
Ультразвук применяется для обеззараживания бытовых сточных вод. Он эффективен в отношении всех микроорганизмов, включая споровые формы, а так же его применение не приводит к пенообразованию при обеззараживании бытовых стоков.
Гамма – излучение – очень надежный и эффективный метод, мгновенно уничтожающий все виды микроорганизмов.
К реагентам, которые не изменяют химического состава воды при обеззараживании, относится озон. В настоящее время метод озонирования является одним из самых перспективных. Молекула озона (О3) легко отщепляет кислород, а при разложении в воде образует короткоживущие свободные радикалы НО2 и ОН. Атомарный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона, а также обесцвечивают воду и дезодорируют ее (устраняют посторонние запахи и привкусы). Озон эффективен по отношению к патогенным простейшим – дизентерийной амебе, лямблиям.
В настоящее время основным методом, используемым для обеззараживания воды на водопроводных станциях в силу технико – экономических причин, является метод хлорирования.
Россия была в числе первых стран, применивших хлорирование воды на водопроводах еще в 1910 году. Хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных методов ее обеззараживания. Этому способствует доступность метода, его дешевизна и надежность обеззараживания, а также его многовариантность. Для обеззараживания воды на водопроводах применяют газообразный хлор, гипохлориты, хлорную известь и хлорамины. Обеззараживающее действие оказывают молекулярный хлор (Cl2), хлорноватистая кислота (HOCl) и гипохлорит – ион (OCl-), которые носят название свободный, активный хлор. Химизм происходящих процессов, состоит в том, что при до-бавлении хлора к воде происходит его гидролиз:
Cl2 + h3O -HOCl + HCl,
т.е. образуется соляная и хлорноватистая кислота. Во всех гипотезах, объясняющих механизм бактерицидного действия хлора, хлорноватистой кислоте отводят центральное место. Бактерицидное действие хлора определяется в основном концентрацией хлорноватистой кислоты, небольшие размеры и электрическая нейтральность молекул которой позволяют им проходить через оболочку бактериальной клетки и воздействовать на клеточные ферменты, в частности на их SH – группы.
Хлорная известь (смесь гашеной извести, хлористого кальция и гипохлорита кальция – Cа (ОН)2 + СаСI2 +Ca (OCI)2 +2h3O) обычно содержит до 36% активного хлора, а гипохлорит 60- 70%. Так как при хранении хлорной извести и гипохлорита под действием тепла, света, воздуха и влаги происходит их разложение, то каждый раз прежде, чем использовать их для обеззараживания воды, необходимо определять содержание активного хлора в них.
Хлорная известь считается непригодной для обеззараживания воды, если она содержит менее 15% активного хлора. Следует иметь в виду, что хлор поступающий в воду, сначала взаимодействует с органическими, коллоидными и легкоокисляющимися неорганическими веществами, содержание которых определяет ее хлорпоглощаемость. Поэтому, чтобы быть уверенными в эффективности обеззараживания, необходимо покрыть хлорпоглощаемость и иметь некоторый избыток хлора (остаточный хлор), содержание которого должно быть 0,3 – 0,5 мг/л. Эта суммарная величина называется хлорпотребностью воды (количество активного хлора в мг, необходимое для надежного обеззараживания 1 л воды).
Эффективность обеззараживания воды зависит от подобранной дозы хлора, времени контакта активного хлора с водой, температуры воды и от многих других факторов.
Таким образом, процесс хлорирования воды складывается из:
- Определения активного хлора в хлорной извести.
- Подбора дозы хлорной извести для хлорирования воды:
• определение хлорпотребности воды,
• определение количества остаточного хлора в воде,
• расчета необходимого количества сухой хлорной извести для обеззараживания воды.
К модификациям хлорирования относят: двойное хлорирование, хлорирование с аммонизацией, перехлорирование.
Кондиционирование минерального состава воды можно разделить на удаление из воды солей или газов, находящихся в ней в избыточном количестве (умягчение, обессоливание и опреснение, обезжелезивание, дефторирование, дегазация, дезактивация и др.) и добавление минеральных веществ с целью улучшения органолептических и физиологических свойств воды (фторирование, частичная минерализация после опреснения и др.).
Для обеззараживания индивидуальных запасов воды применяются таблетированные формы, содержащие хлор. Аквасепт, таблетки, содержащие 4 мг активного хлора мононатриевой соли дихлоризоциануровой кислоты. Растворяется в воде в течение 2 – 3 минут, подкисляет воду и тем самым улучшает процесс обеззараживания. Пантоцид – препарат из группы органических хлораминов, растворимость – 15- 30 минут. Выделяет 3 мг активного хлора.
yaneuch.ru
Количество просмотров публикации Способы улучшения качества воды - 97
Обработка воды преследует следующие цели:
- устранение твердых частиц;
- обезжелезивание;
- умягчение;
- улучшение вкуса и обесцвечивание;
- обеззараживание и устранение органических примесей.
Для устранения твердых частиц предусматривают ОТСТАИВАНИЕ, ФИЛЬТРАЦИЮ или КОАГУЛЯЦИЮ.
В случае если вода содержит суспендированные неорг-е и орг-е примеси, то перед последующей обр-й ее отстаивают в течение 6-12 ч. Отстаивание основано на всплывании или осаждении твердых ч-ц. Оно проводится в спец-х емкостях-отстойниках, оборудованных конусным днищем. Вода подается в нижнюю часть чана. Процеживается через слой ее собственного отстоя и удаляется из верхней части емкости. Скорость процесса зависит от разности относительной плотности воды и взвешенных ч-ц, от их формы и размеров. Грубые примеси, к примеру, песок, легко удаляются отстаиванием
Ч-цы размером менее 0,1 мкм не оседают, они способны образовывать коллоидные растворы и провоцировать нарушения товарного вида.
Ч-цы размером менее 0,001 образуют кристаллическите растворы.
Для их удаления применяется КОАГУЛЯЦИЯ.
Физическая сущность этого процесса состоит в нейтрализации заряженных частиц воды с помощью коагулянтов – сульфата алюминия или железа, полифосфатов, карбонатов, аммонийфосфатов, дисперсных минералов. (Немного рассказать об этом). Наиболее широко распространен сульфат алюминия. Это малорастворимый порошок с большой удельной поверхностью, имеющий положительный заряд поверерхности частиц. При попадании в воду они взаимодействуют с отрицательно заряженнымми частицами с образованием крупных агрегатов, седиментация которых приводит к очистке воды.
При коагуляции ионы Н+ реагируют с ионами гидрокарбоната с образ-м воды и СО2, серная кислота͵ появляющаяся при гидролизе сульфата алюминия, разлагает бикарбонаты с образованием сульфатов, воды и СО2, т.е при коагуляции часть временной Ж переходит в постоянную. В этом большой недостаток сульфатов алюминия и железа.
Процесс коагуляции продолжается 1,5 – 4 ч исходя из типа коагул-та. Его дозу определяют в лаборатории.
ФИЛЬТРАЦИЯспособсвует устранению содержащихся в воде примесей. Обычно воду фильтруют дважды – сразу после поступления ее из природного источника и непосредственно перед смешиванием с компонентами купажа.
1-я фильтрация осуществляется в вертикальных фильтрах, заполненных песком и гравием, мраморной крошкой или антрацитом. Фильтры представляют из себябетонные или цилиндрическо-конические металлические емкости, на дне которых уложен слой фильтрующих материалов. Вода процеживается через них сверху вниз самотеком или под давлением.
Учитывая зависимость отскорости фильтрации такие фильтры подразделяют на медленные 0,1-0,2м/ч, скоростные 3-15 м/ч, сверхскоростные – 25-100 м/ч. Чем медленнее фильтрация, тем меньшие по размеру частицы и в большем объёме удаляются при фильтрации. Фильтрация значительно облегчается, ускоряется и становится качественнее, в случае если вода подвергалась коагуляции.
Обезжелезиваниеосновывается на аэрации – окислении кислородомя 2-хвалентного железа в 3-хвалентное с образованием нерастворимого осадка. При этой обработке концентрация железа снижается до 0,1-0,3 мг/л. Удаляются также коллоидные нерастворимые соединения железа , меди и др. Размещено на реф.рфкатионов Процесс протекает интенсивнее при рН 5,7-7,5.
Обезжелезывание можно проводить ч/з песочный фильтр, который предварительно модифицируют. Сущность модиф-ции заключ в том, что на повер-ть песка наносят слой из гидроксида железа и диоксида марганца. Для этого кварцевый песок обрабрабатывают 1%-м р-ром сульфата железа (2-хвалентного) в течение 2-3 ч. Далее р-р сульфата сливают и на 4-5 ч песок заливают 0,5%-м р-ром перманганата К. Далее песок отмывают водой до прозрачного р-ра.
Умягчение осуществляют с целью удаления солей жесткости (Са и Мг) путем их превращения в нерастворимые соединения.
Это достигается тремя способами – термическим, известью, содово-известковым и ионообменным.
Термический (кипячение) примен редко, в лабор условиях, т.к. энергоемок.
Декарбонатация известью - обраб-ку воды провод известковым молоком, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ получ из свежеобожженной извести путем ее гашения. Для опред-я расхода извести крайне важно знать величину временной Ж, сод-е магниевых солей и СО2, а в известковом молоке – ко-во активного Са, котр опред-ся в лабор-х улов-х путем титрования.
При содово-извест способе воду сначала обраб-т гашенной известью (извест молоком), которая осаждает в-ва, предопределяющие карбонатную жесткость, и связывают свобод СО2, а затем кальцинированной содой, которая связывает соли, предопределяющие остаточную жесткость ( магниевые соли) и некарбонатную жесткость, а также излишнюю известь.
Электродиализный способ умягчения представляет собой перенос ионов ч/з ионитовые мембраны (полиэтилен, полистирол и т.п.) под действием прилож-го электрического поля. Такие мембраны обладают выраж-й селективностью. Ионогенные группы основного хар-ра позволяют рассматривать мембрану как неподвижный катионаит, диффуз-й слой которого насыщен подвижными ионами. Така мамбрана анионопроницаема. И, напротив - если группы кислотного хар-ра, то мембрана представляет собой полианион и явл-ся катионопроницаемой.
Обычно в электродиализном аппарате мембраны чередуют, образуя обессоливающие (дилюатные) и концентрирующие (рассольные) камеры.
Этот способ применяют для обраб-ки воды с Ж не более1,5. Он позволяет снизить величину Ж в 2-3 раза.
Ионообменный способ основывается на св-вах или способности некоторых твердых синтетич. Материалов обменивать свои ионы на ионы воды. Οʜᴎ бывают анионитами и катионитами (натрий, Н-, К и т.п.). Ионообмен происх при фильт-и воды ч/з слой ионита.
При натрий-катионировании воду пропус ч/з натрий-катионит. При этом натрий замещает Са и Мг в их солях. При этом повышается щелочность воды, что явл недостатком способа. Ионит восстан-ся, когда ч\з него пропускают 5-10% р-р поваренной соли.
При Н-катионировании Н-ионы замещают Са и Мг в их солях, при этом карбонаты превращ в углекислоту и воду, а за счёт хлоридов и сульфатов образ-ся соотве-е к-ты. Ионит восстан-ся, когда ч\з него пропускают 1-1,5% р-р соляной или серной к-т.
Применяют также смешанный Н-Натрий катионированное умягчение воды. Воды в данном случае ф-ся ч/з двухслойный ионит, состоящ их двух видов катионитов, наслоенных один на другой (первый –Н). Регенерация ионитов проводится последовательно. Способ применим при щелочности до 1,4-!.8 мг-экв/л.
Первые иониты были природными. Это глаукониты. Применяют также цеолиты (рассказать).
Обработка воды активным углем или дезодорация (БАУ, КАД) В этом случае водя ф-ся ч/з слой АУ, причем освобождается от привкусов и постор запаха.
Деаэрация (удаление воздуха) проводится для удаления из воды кислорода которым она обогащ в технол процессах. Эти процессы зависит от атмосферного дав-я и температуры. При опред условиях может р-риться лишь опред-я часть Оя. Пониж темп-ры, равно как и повышение Р способ увеличению р-римости к-да.
Кислород не нужен в напитках – способ разв-ю микрофлоры, окисл-ю компонентов, появ-ю постор окисл-х тонов и т.п. О2 удаляют с помощью вакуума на аппартах-деаэраторах.
Обеззараживание проводят с помощью хим-х (хлорирование), физ-х (УФ облучение) и коминир-х методов.
При хлор-нии вода обеззараж-ся путем растворения в ней жидкого хлора (под давлением) или хлорной жидкости. Доза реагентов опр-ся лабор-м путем. Обеззар-е имеет ряд недостат: удаляются только жизнедеят м.о., а их споры остаются. Вместе с тем, требуется тщательное удаление остатков хлора, что явл-ся сложной операцией.
При УФ-облучении исп-ся бактерицидное действ УФ лучей. Истоником УФЛ явл аргонно-ртутные лампы, которые дают макс-е кол-во лучей с длиной волны от 2000 - 2950 Å. При этом способе обеззар-я вода не приобретает постор-х тонов и привкусов, уничтож-ся все формы м.о. При этом плесневые и спорообр-е грибы могут сохранить жизнедеятельность.
Комбин-е способы – хлор-е и УФ: хлор-е и ультразвук.
В последнее время широко применяют мембранную фильтрацию ч\з микропористые или асептические мембраны, диатомитовые или кизельгуровые фильтры тонкой ф-ции, керамические и многорамные фильтры, обработку серебром, смесью керамических насадок, включающих смолотый асбест и целлюлозу, полирующую фильтрацию. На западе распространены станции очистки воды.
referatwork.ru
