Главные загрязнители воды

очистка вода показатель качество

Среди водоохранных проблем одной из важнейших является разработка и внедрение эффективных методов обеззараживания и очистки поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения.

Наиболее распространенные примеси, ухудшающие качество питьевой воды:

. Взвешенные вещества - нерастворимые  в воде суспензии, эмульсии. Наличие  в воде взвешенных веществ свидетельствует о её загрязненности частичками глины, песка, ила, водорослей и т.п.

. Органические вещества  природного происхождения - частички  почвенного гумуса, продукты жизнедеятельности  и разложения растительных и  животных организмов.

. Органические вещества  техногенного происхождения - органические  кислоты, белки, жиры, углеводы, хлорорганические  соединения, фенолы, нефтепродукты.

. Микроорганизмы - планктон, бактерии, вирусы.

. Соли жесткости - кальциевые  и магниевые соли угольной, серной, соляной и азотной кислот.

. Соединения железа и  марганца - органические комплексные  соединения, сульфаты, хлориды и  гидрокарбонаты.

. Соединения азота - нитраты, нитриты, аммиак.

. Растворимые в воде  газы - сероводород, метан.

Влияние примесей на качество воды:

. Повышенная мутность  воды указывает её значительную  загрязненность взвешенными веществами  и препятствует использованию  в хозяйственно - питьевых целях.

. Органические вещества  вызывают различного рода запахи (землистый, гнилостный, болотный, рыбный, аптечный, нефтяной и т.п.), повышают  цветность, вспениваемость, оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека.

. Микроорганизмы увеличивают  количество органики, могут вызвать  заболевания тифом, дизентерией, холерой, полиомиелитом и т.д. бесцветная.

. Соли жесткости в большом  количестве делают воду непригодной  для хозяйственных нужд. В жесткой воде увеличивается расход моющих средств при стирке, медленно развариваются мясо и овощи, выходят из строя посуда и водонагреватели.

. Железо и марганец  придают воде неприятную красновато-коричневую  или черную окраску, ухудшают  её вкус, вызывают развитие железобактерий. Избыток железа в организме  увеличивает риск инфарктов, длительное  употребление железосодержащей  воды вызывает заболевание печени, снижает репродуктивную функцию  организма. Марганецсодержащие воды  отличаются вяжущим привкусом, окраской, оказывают токсическое действие  на организм.

. Соединения азота - при  использовании питьевой воды  с нитратами в количестве свыше 45 мг/л в организме человека  синтезируются нитрозамины, способствующие образованию злокачественных опухолей.

. Наличие в воде сероводорода  резко ухудшает её качество, придает  неприятный запах, провоцирует развитие  серобактерий.

Хозяйственно - питьевая вода должна быть безвредна для здоровья человека, иметь хорошие физические, химические и санитарные показатели.

Метод или совокупность методов очистки выбирают на основе изучения свойств исходной воды, её запасов в источнике, требуемое количество продукта, а также воспринимающую способность канализации для приема выделенных из воды загрязнений.

 

Глава III. Методы очистки воды

 

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод - вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.

Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.

В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде,. но уже в обезвреженном виде.

Регенеративные методы - это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.

Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.

Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:

Осветление - удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляция - обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Окисление - обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.

Обесцвечивание - удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание - обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

. Хлорирование путем добавления  хлора, диоксида хлора, гипохлорита  натрия или кальция.

. Озонирование. При применении  озона для подготовки питьевой  воды используются окислительные  и дезинфицирующие свойства озона.

. Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового  излучения для уничтожения микробиологических  загрязнений. Кишечная палочка, бацилла  дизентерии, возбудители холеры  и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе  облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.

Обезжелезивание/деманганация - превращение растворённых соединений железа и мрования, как правило, через специальные фильтроматериалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:

1. Аэрирование - окисление кислородом воздуха с последующим осаждением и фильтрацией. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.

. Каталитическое окисление  с последующей фильтрацией. Наиболее  распространенный на сегодняшний  день метод удаления железа, применяемый  в высокопроизводительных компактных  системах. Суть метода заключается  в том, что реакция окисления  железа происходит на поверхности  гранул специальной фильтрующей  среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции  окисления). Наибольшее распространение  в современной водоподготовке  нашли фильтрующие среды на  основе диоксида марганца (MnO2). Железо  в присутствии диоксида марганца  быстро окисляется и оседает  на поверхности гранул фильтрующей  среды. Впоследствии большая часть  окисленного железа вымывается  в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного  катализатора является одновременно  и фильтрующей средой. Для улучшения  процесса окисления в воду  могут добавляться дополнительные  химические окислители.

Умягчение - замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость воды делает её непригодной и для питания газовых и электрических паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу на 15%, а слой толщиной 10 мм - уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к увеличению расхода топлива или электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров - умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых отложений.

Обессоливание - удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.