Контрольная работа: Процесс водоподготовки. Методы водоподготовки

Современная водоподготовка в домашних или общественных плавательных бассейнах предусматривает самые разнообразные принципы и способы обработки воды. Но в любом случае, качественную и безопасную воду, и к тому же абсолютно чистую, можно только в том случае, если соблюдать три основные правила современной водоподготовки.

Первое правило - это очистка с помощью механического способа, то есть посредством фильтров. Если грамотно организовать установки для фильтрации, то можно решить сразу несколько проблем. В первую очередь, удалить мелкие частицы грязи, которые попадают в бассейн из окружающей обстановки или которую заносят купальщики. Основная часть таких мелких частиц осаждается на фильтрующем элементе, но все равно, даже при использовании самых современных и тонких фильтров, не удастся провести от находящихся в ней взвешенных микроорганизмов. В большинстве случаев такие микроорганизмы имеют отрицательный заряд и очень маленькие размеры, что дает им возможность пройти сквозь сетки фильтров и оказаться в бассейне. Это может быть пыльца растений, споры водорослей, жировые капли, микрокристаллы нерастворимых солей металлов. Но в основном - это органические микроорганизмы, которые благополучно жили в воде и скончались после того, как мы начали борьбу за чистую воду.

Современная водоподготовка предполагает, что все вышеуказанные вещества будут удалены из воды, так как присутствие большого количества взвесей приводит к ее помутнению, а также есть и еще один достаточно неприятный момент - окисленные и погибшие микроорганизмы, а также другие органические микроэлементы являются прекрасным питательным средством для тех, которые не погибли. Для проведения успешной борьбы с такими микроэлементами средства современной водоподготовки используют ионы, имеющие противоположный заряд. Воздействуя таким образом на загрязнители, противоположно заряженные ионы собирают их в хлопья. Некоторое количество таких хлопьев остается на стенках фильтров, а часть их осаждается на дне бассейна, откуда их впоследствии удаляют с помощью донного очистителя.

Данный процесс называется коагуляцией, а используемые при этом вещества - коагулянтами. Использовать их необходимо регулярно, а лучшим решением будет применять специальное дозирующее оборудование. Промывать фильтр следует тогда, как только давление в нем повысится, но все равно, не реже одного раза в неделю, и даже в тех случаях, когда бассейном никто не пользуется.

Процесс фильтрации бассейна предполагает одновременно и грамотно организованную циркуляцию - это является вторым правилом современной водоподготовки. Поступление воды для осуществления фильтрации и последующее ее возвращение должно обеспечивать хорошее перемешивание всех слоев. При этом не должно быть застойных, так называемых «мертвых», зон, в которых вода не перемешивается, а скорость фильтрации должна быть достаточной, чтобы обеспечить максимально эффективную производительность.

Третье правило, которое использует современная водоподготовка , это химическая очистка воды. Для того чтобы во время купания человека оградить от любой опасности, к вопросу химической обработки воды следует отнестись со всей серьезностью. Вначале необходимо определиться с гигиеническим и химическим составом воды, которая будет находиться в бассейне. Это следует делать для того, чтобы специалисты, устанавливающие и настраивающие , могли принять решение о применении того или иного препарата или способа обработки. При этом будут обязательно учтены пожелания заказчика, а также его возможности.

Основная составляющая современной водоподготовки воды в бассейне, которая выполняется в любом случае - это дезинфекция. Следует заметить, что ассортимент применяемых веществ для проведения дезинфекции сегодня чрезвычайно обширный. Наиболее распространенными являются вещества, которые в процессе растворения выделяют хлор. Их также существует несколько различных типов, но самыми удобными в использовании и максимально стабильными являются органические хлорпрепараты.

Компания «КФ Центр» работает на рынке систем водоочистки и водоподготовки с 1997 года. Представляем вниманию своих клиентов оборудование высокого уровня качества. Специализируясь не только в области реализации, но и разработок в данной отрасли, компания имеет возможность представлять в своем каталоге не только самые современные, но и самые разнообразные технологические комплексы для очистки воды. Но обо всем по порядку.

Водоочистка и водоподготовка: значение в современном мире

Сегодня ни для кого не секрет, что от качества воды во многом зависит и само качество нашей жизни. Особенно остро данный вопрос стоит в мегаполисах, где количество потребляемой населением чистой воды поражает своими масштабами. Также водоподготовка и водоочистка имеют значение для различных производств. Будь то промышленные комплексы или сельскохозяйственные предприятия.

Понимая актуальные запросы рынка, компания «КФ Центр» стремится удовлетворить самые современные требования на поставку профессиональных систем водоподготовки и водоочистки. Поэтому, обращаясь к специалистам компании, Вы всегда можете быть уверены, что они найдут решение любой стоящей перед Вами задачи.

Станции водоподготовки – инновации или традиционные технологии?

Сегодня современная система водоподготовки или водоочистки представляет собой сочетание традиционных технологий и инноваций в отрасли. Опираясь на открытия предыдущих поколений и желая идти в ногу со временем, компания «КФ Центр» предлагает вниманию своих клиентов максимально эффективное современное оборудование.

Установки водоподготовки и водоочистки в ассортименте компании «КФ Центр»

Компания «КФ Центр» представляет на рынке различные технологические комплексы, способные решать как широкий спектр задач, так и справляться с узкоспециализированными запросами. Ведь ни для кого не секрет, что подбор оборудования для водоподготовки или водоочистки зависит от качества исходной воды, а также от требований Заказчики к качеству обработанной воды.

Так, вода для сферы ЖКХ должна отвечать целому ряду факторов, чтобы быть пригодной для бытового использования. У пищевой промышленности свои требования к воде, которые являются весьма жесткими в плане чистоты конечного продукта. Что уж говорить о промышленном использовании, где может потребоваться строго определенный химический состав воды.
Отвечая на многочисленные запросы своих клиентов, компания «КФ Центр» постоянно пополняет линейку своих изделий, предлагая рынку самые разнообразные системы водоподготовки и водоочистки. В их числе:

фильтры для умягчения воды и удаления растворенного железа;
фильтры для удаления механических примесей;
фильтры картриджного типа;
фильтры гидроциклонного типа;
ультрафиолетовые стерилизаторы;
комплексы пропорционального дозирования;
системы ультрафильтрации; нанофильтрации, обратного осмоса;
системы с гранулированным активированным углем;
химические программы обработки и стабилизации котловой и охлаждающей воды, пара и конденсата, воды систем оборотного водоснабжения;
контрольно-измерительное и аналитическое оборудование.

Системы водоочистки и водоподготовки, которые предлагает компания «КФ Центр», предназначены не только для удаления из воды механических примесей и взвесей, но отдельных элементов:

солей жесткости;
органических соединений;
марганца;
железа;
сероводорода и др.

Направления деятельности компании «КФ Центр»

В компании «КФ Центр» Вы можете приобрести различные системы водоочистки или водоподготовки, а также заказать ряд дополнительных услуг.

Во-первых, это, конечно же, профессиональные консультации по вопросам выбора подходящего оборудования и технологических процессов по работе с водой в данном направлении.

Во-вторых, Вы можете заказать проектирование комплексов, включающих в себя самые разнообразные системы водоподготовки и водоочистки. Кроме того, компания не только спроектирует их, но и сама произведет, доставит и осуществит пуско-наладочные работы.

В-третьих, компания «КФ Центр» предлагает коррекционную обработку воды реагентами.

На современных водопроводных станциях применяется комплексная многоступенчатая технология очистки воды , разработанная еще в ХIX веке. С того времени данная технология претерпевала различные усовершенствования и до нас дошла в виде ныне существующих коммунальных водопроводов с классической схемой водоподготовки, использующих все те же три основных этапа.

Основные этапы водоподготовки

Механическая очистка воды. Это подготовительный этап водоочистки, направленный на удаление из воды крупных (видимых) загрязняющих частиц - песка, ржавчины, планктона, ила и других тяжелых взвесей. Осуществляется перед подачей воды на главные очистные сооружения с помощью решеток с ячеей различного диаметра и вращающихся сеток.
Химическая очистка воды. Производится с целью приведения качества воды к нормативным показателям. Для этого применяются различные технологические приемы: осветление, коагуляция, отстаивание, фильтрация, обеззараживание, деминерализация, умягчение.

Осветление требуется в основном для поверхностных вод. Проводится на начальном этапе очистки питьевой воды в камере реакции и заключается в добавлении к объему обрабатываемой воды хлорсодержащего препарата и коагулянта. Хлор способствует разрушению органических веществ, большей частью представленных гуминовыми и фульвокислотами, присущих именно поверхностным водам и придающих им характерную зеленовато-коричневую окраску.

Коагуляция направлена на очищение воды от взвесей и коллоидных примесей, невидимых глазу. Коагулянты, в роли которых выступают соли алюминия, помогают мельчайшим частичкам органики (планктон, микроорганизмы, крупные белковые молекулы), находящимся во взвешенном состоянии, склеиваться между собой и превращают их в тяжелые хлопья, которые затем выпадают в осадок. Для усиления хлопьеобразования могут добавляться флокулянты - химические вещества различных торговых марок.

Отстаивание воды происходит в резервуарах с медленным потоком и переливным механизмом, где нижний слой жидкости движется медленнее, чем верхний. При этом происходит замедление общей скорости движения воды, и создаются условия для выпадения в осадок тяжелых загрязняющих частиц.

Фильтрация на угольных фильтрах или углевание, помогает избавиться от 95% находящихся в воде примесей как химического, так и биологического свойства. Ранее вода фильтровалась на картриджных фильтрах с прессованными активированными углями. Но этот метод достаточно трудоемкий и требует частой и дорогостоящей регенерации фильтрующего материала. На современном этапе перспективным является применение гранулированных (ГАУ) или порошкообразных (ПАУ) активированных углей, которые всыпаются в воду в блоке углевания, и перемешиваются с обрабатываемой водой. Исследования показали, что такой метод значительно эффективней, чем фильтрование через блочные фильтры, и к тому же менее дорогостоящий. ПАУ помогают устранить загрязнение химическими соединениями, тяжелыми металлами, органикой и, что немаловажно, поверхностно-активными веществами. Фильтрация с помощью активированных углей технологически доступна на водопроводной станции любого типа.

Обеззараживание применяется на всех без исключения типах водопроводов для устранения эпидемической опасности питьевой воды. В наше время способы обеззараживания предоставляют большой выбор различных методов и дезинфицирующих препаратов, но одной из составляющих неизменно является хлор, благодаря своему свойству сохранять активность в разводящей сети и дезинфицировать водопроводные трубы.

Деминерализация в промышленных масштабах предполагает удаление из воды избыточного количества железа и марганца (обезжелезивание и деманганация соответственно).

Повышенное содержание железа меняет органолептические свойства воды, приводит к окрашиванию ее в желто-бурый цвет, придает неприятный «металлический» привкус. Железо выпадает в осадок в трубах, создавая условия для их дальнейшего загрязнения биологическими агентами, окрашивает белье при стирке, негативно влияет на сантехническое оборудование. Кроме того, высокие концентрации железа и марганца могут вызывать заболевания желудочно-кишечного тракта, почек и крови. Сверхнормативное количество железа, как правило, сопровождается высоким содержанием марганца и сероводорода.

На коммунальных водопроводах обезжелезивание проводится методом аэрации. При этом двухвалентное железо окисляется до трехвалентного и выпадает в осадок в виде хлопьев ржавчины. Далее ее можно устранить с помощью фильтров с различными загрузками.

Аэрация проводится двумя способами:

Напорная аэрация - в контактную камеру по центру подается воздушная смесь по трубе, доходящей до половины камеры. Затем происходит барботирование толщи воды пузырьками воздушной смеси, которая и окисляет металлические примеси и газы. Аэрационная колонна заполняется водой не полностью, над поверхностью находится воздушная подушка. Ее задача заключается в смягчении гидроударов и увеличении площади аэрации.
Безнапорная аэрация - проводится с помощью душевальных установок. В специальных камерах вода распыляется с помощью водяных эжекторов, что значительно увеличивает контактную площадь воды с воздухом.

Помимо этого, железо интенсивно окисляется при обработке воды хлором и озоном.

Марганец удаляется из воды фильтрованием через модифицированные загрузки либо добавлением окислителей, например, перманганата калия.

Умягчение воды проводится для устранения солей жесткости - карбонатов кальция и магния. Для этого используются фильтры с загрузкой кислыми или щелочными катионитами или анионитами, замещающими ионы кальция и магния на нейтральный натрий. Это достаточно дорогостоящий метод, потому используется чаще всего на локальных станциях водоочистки.

Подача воды в распределительную сеть.

После прохождения полного комплекса очистных сооружений на водопроводной станции вода становится питьевой. Затем она подается потребителю системой водопроводных труб, состояние которых в большинстве случаев оставляет желать значительно лучшего. Потому все чаще и чаще звучит вопрос о необходимости доочистки водопроводной питьевой воды и не только приведении ее к нормативным требованиям, но и придания полезных для здоровья качеств.

P/S. от директора компании ООО «Регион»:

Водоподгото́вка – процесс изменения состава воды путём удаления органических и минеральных примесей и микроорганизмов или добавления веществ для приведения её состава и свойств в соответствие с требованиями потребителей. По конечному назначению использования воды различают водоподготовку для питьевых (в т. ч. коммунально-бытовых) и промышленных нужд.

Вода для питьевых нужд должна удовлетворять требованиям санитарно-эпидемиологической и радиационной безопасности, быть безвредной по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими свойствами. Это достигается путём удаления биогенных элементов, тяжёлых металлов, галогенопроизводных, бактерий и пр., а также, в случае необходимости, добавления недостающих микроэлементов.

При подготовке воды для промышленных нужд из воды удаляются грубодисперсные и коллоидные примеси, соли и микроорганизмы для предотвращения образования накипи, коррозии металлов, засорения трубопроводов и загрязнения обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах. Так, в теплоэнергетике, где вода является теплоносителем, важно удалить из воды соли жёсткости и другие примеси в ионной форме, т. к. повышение температуры в процессе нагревания приводит к образованию накипи в технических элементах системы – котлах, трубопроводах, градирнях. Технологические стадии водоподготовки для промышленных нужд и для питьевых целей нередко полностью совпадают.

История водоподготовки

Первое упоминание о применении методов подготовки питьевой воды для повышения её качества – улучшения вкуса и удаления запаха – датируется IV тысячелетием до н. э. Тогда применялись такие методы водоподготовки, как фильтрация через древесный уголь, отстаивание на солнце и кипячение. Для устранения мутности , т. е. удаления из воды взвешенных частиц, древние египтяне еще за 1,5 тыс. лет до н. э. использовали алюминиевые квасцы. В XVII в. для подготовки питьевой воды стал использоваться метод фильтрации, однако степень очистки воды была недостаточной. С начала XIX в. песчаные фильтры применялись в большинстве городов Европы. В 1806 г. в Париже была запущена в эксплуатацию первая крупная станция водоподготовки, где вода проходила стадии отстаивания и фильтрации через песчаные и угольные фильтры. В 1870 г. Р. Кохом и Д. Листером было доказано, что микроорганизмы, находящиеся в источниках водоснабжения , могут вызывать инфекционные заболевания. Впоследствии, в начале ХХ в. эти открытия привели к применению методов обеззараживания питьевой воды. В 1906 г. в Ницце для дезинфекции питьевой воды был использован метод озонирования, а в 1908 г. в США в качестве дезинфектанта стал применяться гипохлорит кальция. С 1926 г. для удаления взвешенных частиц начали применять метод коагуляции. В 1940-х гг. началось развитие ионообменных технологий обессоливания воды, а в 1957 г. появились первые мембранные фильтры, однако в широкую практику водоподготовки они вошли гораздо позднее. Во второй половине ХХ в. в большинстве развитых стран стали применяться комплексные схемы подготовки питьевой воды, включающие технологии отстаивания, фильтрации, коагуляции, обеззараживания и др.

Целевые компоненты поверхностных и подземных вод при водоподготовке

При подготовке воды для питьевых или промышленных нужд в зависимости от направления конечного применения до нормативных значений доводится содержание представителей следующих групп веществ:

Химический и биологический состав воды определяет выбор применяемых технологий водоподготовки и используемых технологических схем.

Технологии водоподготовки

При водозаборе из поверхностного водного объекта (река , водохранилище , озеро и т.д.), первый этап подготовки воды – предварительная очистка, включающая, как правило, следующие методы:

процеживание – процесс пропускания воды через водопроницаемые перегородки различных конструкций для удаления крупных плавающих загрязнений и взвешенных примесей. Осуществляется через решетки и сита с размером ячеек от 0,005 мм до 1 см;
первичное отстаивание – процесс осаждения взвешенных веществ под действием силы тяжести, также приводящий к осветлению воды. Зависит от скорости течения, относительной плотности и диаметра частиц. Из воды удаляются частицы размером более 100 мкм (10 -4 м);
коагуляция – процесс укрупнения коллоидных и диспергированных частиц при введении реагентов – коагулянтов, происходящий вследствие слипания частиц под действием сил молекулярного притяжения. Слипшиеся частицы в дальнейшем осаждаются. Из воды удаляются взвешенные вещества и значительная часть микроорганизмов, что приводит к ее глубокому осветлению.

Умягчение воды – процесс удаления из воды растворённых солей щёлочноземельных металлов (Сa 2+ и Mg 2+), обусловливающих жёсткость воды. Соли жёсткости могут удаляться четырьмя способами:

реагентное умягчение – добавление реагентов, увеличивающих концентрацию анионов; в результате образуются малорастворимые соли с ионами Сa 2+ и Mg 2+ , впоследствии выпадающие в осадок. Процессы осаждения осуществляются в отстойниках и осветлителях. Осаждение образующихся хлопьев происходит очень медленно, поэтому оборудование имеет низкую производительность. Реагентные методы используются только в подготовке воды для технических нужд, т. к. вода в результате приобретает сильнощелочную реакцию;
ионный обмен – процесс, при котором присутствующие в воде анионы и катионы замещаются другими ионами при прохождении через слой ионообменного материала. Обмен катионов Ca 2+ и Mg 2+ на Na + приводит к умягчению воды. Анионный состав воды при этом не меняется, и раствор остается нейтральным;
электрохимическая обработка – прохождение воды через межэлектродное пространство, при котором вследствие электролиза образуются менее растворимые формы солей жёсткости;
мембранная фильтрация – пропускание воды через нанофильтрационные и обратноосмотические мембраны под высоким давлением, в результате чего происходит селективное удержание многозарядных и крупных ионов. Удаляются также взвешенные вещества, коллоиды, бактерии, вирусы и пр. Содержание солей жёсткости уменьшается в 10–50 раз.

Обезжелезивание воды. В воде поверхностных источников железо, как правило, находится обычно в форме органоминеральных коллоидных комплексов, в подземных водоисточниках – в форме растворённого бикарбоната двухвалентного железа. Для обезжелезивания воды из поверхностных источников используются реагентные методы с последующей фильтрацией в сочетании с предварительной обработкой воды:

аэрация окисляет двухвалентное железо кислородом воздуха, при этом из воды удаляется углекислота, что ускоряет процесс образования гидроксида железа;
коагуляция и осветление используются для железа, находящегося в форме взвесей и коллоидно-дисперсного вещества (см. выше);
обработка реагентами-окислителями (хлор, гипохлорит натрия или кальция, озон, перманганат калия) приводит к разрушению гуматов и других железосодержащих органических соединений. В результате формируются легко гидролизующиеся неорганические соли трёхвалентного железа.

Обезжелезивание подземных вод осуществляются также путем мембранной фильтрации (микро-, ультра-, нанофильтрации или обратного осмоса).

Обеззараживание – процесс уничтожения вирусов и патогенных микроорганизмов (бактерий, простейших) дезинфицирующими агентами или/и физическими воздействиями. Эффективность обеззараживания воды напрямую зависит от степени её предварительной очистки, т. к. удаление из воды коллоидных и диспергированных частиц увеличивает подвод дезинфицирующего вещества к целевым объектам обеззараживания – бактериям, вирусам, простейшим. Для обеззараживания применяются следующие методы:

На практике чаще всего используется сочетание различных методов обеззараживания, позволяющих снизить отрицательный эффект одних и усилить достоинство других.

Дегазация воды . Присутствие в воде растворённых газов – кислорода, свободной углекислоты и сероводорода обусловливает её коррозионные свойства. Используются следующие способы дегазации воды:

химические способы заключаются в добавлении реагентов, которые связывают растворённые в воде газы, или в пропускании воды через фильтры, загруженные стальными стружками;
физические способы дегазации – наиболее распространены аэрация и кипячение воды. Для удаления из воды кислорода используют кипячение, для удаления свободной углекислоты и сероводорода – аэрацию.

Коррекция качества питьевой воды . Ряд важных для организма макро- и микроэлементов (йод, фтор, кальций, магний и т.д.) поступает в организм человека вместе с питьевой водой. Однако часто вода из водоисточника не содержит такие вещества в необходимом количестве. Для корректировки состава питьевой воды применяются следующие методы:

обогащение фтором (фторирование) – доступный и безопасный метод профилактики заболевания кариесом путём повышения концентрации фтора до 0,6–1,1 мг/л;
обогащение йодом (йодирование). Недостаток йода в ряде случаев является причиной развития врождённых аномалий, повышенной перинатальной смертности, снижения умственных способностей у детей и взрослых, глухонемоты. Содержание йода в питьевой воде должно находиться на уровне 40–60 мкг/л;
обогащение селеном. Селен является антиоксидантом, усиливает иммунитет и процессы обмена веществ в организме. Добавление селена в питьевую воду применяется как сопутствующий фактор снижения риска развития онкологических заболеваний, сердечно-сосудистых патологий, артрита, преждевременного старения населения;
обогащение кальцием. Недостаток кальция приводит к кардиоваскулярным заболеваниям (гипертонии, коронарной и ишемической болезней сердца, инсульта), рахиту у детей, остеомаляции, нарушению процессов свертываемости крови;
обогащение магнием. Недостаток магния проводит к повышению тяжести течения сердечно-сосудистых заболеваний и младенческой смертности;
обогащение гидрокарбонат-ионами применяется для коррекции водородного показателя воды (рН) и повышения её щёлочности.

В данном разделе подробно описаны существующие традиционные методы водоподготовки, их преимущества и недостатки, а также представлены современные новые методы и новые технологии улучшения качества воды в соответствии с требованиями потребителей.

Основные задачи водоподготовки - это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного водоснабжения с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов водоочистки, водоподготовки. Подход к водоочистке не может быть везде одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются в зависимости от назначения воды (питьевой, технической и т.д.). Однако существует набор типичных процедур, используемых в системах водоочистки и последовательность, в которой используются эти процедуры.

Основные (традиционные) методы обработки воды.

В практике водоснабжения в процессе очистки и обработки вода подвергается осветлению (освобождение от взвешенных частиц), обесцвечиванию (устранение веществ, придающих воде цвет), обеззараживанию (уничтожение находящихся в ней болезнетворных бактерий). При этом в зависимости от качества исходной воды в некоторых случаях дополнительно применяются и специальные методы улучшения качества воды: умягчение воды (понижение жесткости, обусловленной наличием солей кальция и магния); фосфатирование (для более глубокого умягчения воды); опреснение , обессоливание воды (снижение общей минерализации воды); обескремнивание, обезжелезивание воды (освобождение воды от растворимых соединений железа); дегазация воды (удаление из воды растворимых газов: сероводорода H 2 S, CO 2 , O 2); дезактивация воды (удаление из воды радиоактивных веществ.); обезвреживание воды (удаление ядовитых веществ из воды), фторирование (добавления в воду фтора) или обесфторирование (удаление соединений фтора); подкисление или подщелачивание (для стабилизации воды). Иногда требуется устранять привкусы и запахи, предотвращать коррозионное действие воды и т.п. Те или иные комбинации указанных процессов применяют в зависимости от категории потребителей и качества воды в источниках.

Качество воды в водном объекте и , определяется целым рядом показателей (физических, химических и санитарно-бактериологических), в соответствии с назначением воды и установленными нормативами качества . Подробно об этом в следующем разделе. Сравнивая данные качества воды (полученные по результатам анализа) с требованиями потребителей определяют мероприятия для ее обработки.

Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и биологических изменений в процессе обработки с целью сделать ее пригодной для питья, т. е. очистки и улучшения ее природных свойств.

Способ обработки воды, состав и расчетные параметры очистных сооружений для технического водоснабжения и расчетные дозы реагентов устанавливают в зависимости от степени загрязнения водного объекта, назначения водопровода, производительности станции и местных условий, а также на основании данных технологических исследований и эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях.

Очистка воды производится в несколько этапов. Мусор и песок удаляются на этапе предочистки. Сочетание первичной и вторичной очистки, проводимое на водоочистных сооружениях (ВОС), позволяет избавиться от коллоидного материала (органических веществ). Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки. Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все категории загрязнителей. Для этого существует множество способов.

При соответствующей доочистке, при качественной аппаратуре ВОС можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья. Многие люди бледнеют при мысли о вторичном использовании канализационных стоков, но стоит вспомнить о том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот. Фактически соответствующая доочистка может обеспечить воду лучшего качества, нежели получаемая из рек и озер, не редко принимающих неочищенные канализационные стоки.

Основные способы водоочистки

Осветление воды

Осветление - это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных источников в паводковый период, может достигать 2000-2500 мг/л (при норме для воды хозяйственно-питьевого назначения - не более 1500 мг/л).

Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры , представляющие собой наиболее распространенные водоочистные сооружения. Одним из наиболее широко применяемых на практике способов снижения в воде содержания тонкодисперсных примесей является их коагулирование (осаждение в виде специальных комплексов - коагулянтов) с последующим осаждением и фильтрованием. После осветления вода поступает в резервуары чистой воды.

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).

Осветление фильтрованием с предварительным коагулированием способствуют значительному снижению бактериальной загрязненности воды. Однако среди оставшихся после водоочистки в воде микроорганизмов могут оказаться и болезнетворные (бациллы брюшного тифа, туберкулёза и дизентерии; вибрион холеры; вирусы полиомиелита и энцефалита), являющиеся источником инфекционных заболеваний. Для окончательного их уничтожения вода, предназначенная для хозяйственно-бытовых целей, должна быть в обязательном порядке подвергнута обеззараживанию .

Недостатки коагуляции , отстаивания и фильтрации: затратные и недостаточно эффективные методы водоочистки, в связи с чем требуются дополнительные методы улучшения качества.)

Обеззараживание воды

Обеззараживание или дезинфекция - завершающий этап процесса водоочистки. Цель - это подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы, описанные ниже.

В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания воды, который можно классифицировать на пять основных групп: термический ; сорбция на активном угле; химический (с помощью сильных окислителей); олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных методов наиболее широко распространены методы третьей группы. В качестве окислителей применяют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору , хлорной извести, гипохлориду натрия. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Обеззараживанию подлежит вода, прошедшая предшествующие стадии обработки, коагулирование, осветление и обесцвечивание в слое взвешенного осадка или отстаивание, фильтрование, так как в фильтрате отсутствуют частицы, на поверхности или внутри которых могут находиться в адсорбированном состоянии бактерии и вирусы, оставаясь вне воздействия обеззараживающих агентов.

Обеззараживание воды сильными окислителями.

В настоящее время на объектах жилищно-коммунального хозяйства для обеззараживания воды, как правило, применяется хлорирование воды. Если вы пьете воду из-под крана, то должны знать, что в ней есть хлорорганические соединения, количество которых после процедуры обеззараживании воды хлором достигает 300 мкг/л. Причем это количество не зависит от начального уровня загрязнения воды, эти 300 веществ образуются в воде благодаря хлорированию. Потребление такой питьевой воды очень серьезно может сказаться на здоровье. Дело в том, что при соединении органических веществ с хлором образуются тригалометаны. Эти производные метана обладают выраженным канцерогенным эффектом, что способствует образованию раковых клеток. При кипячении хлорированной воды в ней образуется сильнейший яд - диоксин. Уменьшить содержание тригалометанов в воде можно, снизив количество используемого хлора или заменив его другими дезинфицирующими веществами, например, применяя гранулированный активированный уголь для удаления образующихся при очистке воды органических соединений. И, конечно, нужен более детальный контроль за качеством питьевой воды.

В случаях же высокой мутности и цветности природных вод распространенно используют предварительное хлорирование воды, однако этот способ обеззараживания, как было описано выше, не только не достаточно эффективный, но и просто вредный для нашего организма.

Недостатки хлорирования: недостаточно эффективный и при этом приносит необратимый вред для здоровья, так как образование канцерогена тригалометанов способствует образованию раковых клеток, а диоксина - привести к сильнейшему отравлению организма.

Обеззараживать воду без хлора экономически нецелесообразно, поскольку альтернативные методы обеззараживания воды (например,обеззараживаниес помощью ультрафиолетового излучения ) достаточно затратные. Был предложен альтернативный хлорированию метод обеззараживания воды с помощью озона.

Озонирование

Более современной процедурой обеззараживания воды считается очищение воды с помощью озона. Действительно, озонирование воды на первый взгляд безопаснее хлорирования, но тоже имеет свои недостатки. Озон очень нестоек и быстро разрушается, поэтому его бактерицидное действие непродолжительно. А ведь вода должна еще пройти через водопроводную систему, прежде чем оказаться в нашей квартире. На этом пути ее поджидает немало неприятностей. Ведь не секрет, что водопроводы в российских городах крайне изношены.

Кроме того, озон тоже вступает в реакцию со многими веществами в воде, например с фенолом, и образовавшиеся в результате продукты еще токсичнее хлорфенольных. Озонирование воды оказывается крайне опасным в тех случаях, если в воде присутствуют ионы брома хотя бы в самых ничтожных количествах, трудно определяемых даже в лабораторных условиях. При озонировании возникают ядовитые соединения брома - бромиды, опасные для человека даже в микродозах.

Метод озонирования воды очень хорошо зарекомендовал себя для обработки больших масс воды - в бассейнах, в системах коллективного пользования, т.е. там, где нужно более тщательное обеззараживание воды. Но необходимо помнить, что озон, как и продукты его взаимодействия с хлорорганикой ядовитый, поэтому присутствие больших концентраций хлорорганики на стадии водоочистки может быть чрезвычайно вредным и опасным для организма.

Недостатки озонирования: бактерицидное действие непродолжительное, в реакции с фенолом еще токсичнее хлорфенольных, что более опасно для организма, чем хлорирование.

Обеззараживание воды бактерицидными лучами.

ВЫВОДЫ

Все вышеперечисленные методы недостаточно эффективны, не всегда безопасны, и более того экономически нецелесообразны: во-первых - дорогостоящие и очень затратные, требующие постоянных расходов на обслуживание и ремонт, во-вторых - с ограниченным сроком службы, и в третьих - с большим расходом энергоресурсов.

Новые технологии и инновационные методы улучшения качества воды

Внедрение новых технологий и инновационных методов водоподготовки позволяет решать комплекс задач, обеспечивающих:

производство питьевой воды, отвечающей установленным стандартам и ГОСТАм, удовлетворяющей требованиям потребителей;
надежность очистки и обеззараживания воды;
эффективную бесперебойную и надежную работу водоочистных сооружений;
снижение себестоимости водоочистки и водоподготовки;
экономию реагентов, электроэнергии и воды на собственные нужды;
качество производства воды.

Среди новых технологий улучшения качества воды можно выделить:

Мембранные методы на основе современные технологий (включающие в себя макрофильтрацию; микрофильтрацию; ультрафильтрацию; нанофильтрацию; обратный осмос). Применяются для опреснения сточных вод , решают комплекс задач водоочистки, но очищенная вода не значит еще, что она полезная для здоровья. Более того данные методы являются дорогостоящими и энергоёмкими, требующими постоянные расходы на обслуживание.

Безреагентные методы водоподготовки. Активация (структурирование) жидкости. Способов активации воды на сегодняшний день известно множество (например, магнитные и электромагнитные волны; волны ультразвуковых частот; кавитация; воздействие различными минералами, резонансные и др.). Метод структурирования жидкости обеспечивает решение комплекса задач водоподготовки (обесцвечивание, умягчение, обеззараживание, дегазацию, обезжелезивание воды и т.д.), при этом исключает химводоподготовку.

Показатели качества воды зависят от применяемых методов структурирования жидкости и зависят от выбора применяемых технологий, среди которых можно выделить:
- устройства магнитной обработки воды;
- электромагнитные методы;
- кавитационный метод обработки воды;
- резонансная волновая активация воды (бесконтактная обработка на основе пьезокристаллов).

Гидромагнитные системы (ГМС) предназначены для обработки воды в потоке постоянным магнитным полем специальной пространственной конфигурации (применяются для нейтрализации накипи в теплообменном оборудовании; для осветления воды, например, после хлорирования). Принцип работы системы - магнитное взаимодействие ионов металлов, присутствующих в воде (магнитный резонанс) и одновременно протекающий процесс химической кристаллизации. ГМС основана на циклическом воздействии на воду, подаваемую в теплообменные аппараты магнитным полем заданной конфигурации, создаваемым высокоэнергетическими магнитами. Метод магнитной обработки воды не требует каких-либо химических реактивов и поэтому является экологически чистым. Но есть и недостатки . В ГМС используются мощные постоянные магниты на основе редкоземельных элементов. Они сохраняют свои свойства (силу магнитного поля) в течение очень длительного времени (десятки лет). Однако, если их перегреть выше 110 - 120 С, магнитные свойства могут ослабнуть. Поэтому ГМС необходимо монтировать там, где температура воды не превышает этих значений. То есть, до её нагрева, на линии обратки.

Недостатки магнитных систем: применение ГМС возможно при температуре не выше 110 - 120° С; недостаточно эффективный метод; для полной очистки необходимо применение в комплексе с другими методами, что в итоге экономически нецелесообразно.

Кавитационный метод обработки воды. Кавитация - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Суть кавитации - другое фазовое состояние воды. В условиях кавитации вода переходит из её естественного состояния в пар. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов и, как следствие, к созданию волны сжатия и растяжения в жидкости с ультразвуковой частотой. Метод применятся для очистки от железа, солей жесткости и других элементов, превышающих ПДК, но слабо эффективен при обеззараживании воды. При этом значительно потребляет электроэнергию, дорогой в обслуживании с расходными фильтрующими элементами (ресурс от 500 до 6000 м 3 воды).

Недостатки: потребляет электроэнергию, недостаточно эффективный и дорогой в обслуживании.

ВЫВОДЫ

Вышеперечисленные методы наиболее эффективные и экологически чисты по сравнению с традиционными методами водоочистки и водоподготовки. Но имеют те или иные недостатки: сложность установок, высокая стоимость, необходимость в расходных материалах, сложности в обслуживании, необходимы значительные площади для установки систем водоочистки; недостаточная эффективность, и кроме этого ограничения по применению (ограничения по температуре, жесткости, pH воды и пр.).

Методы бесконтактной активации жидкости (БОЖ). Резонансные технологии.

Обработка жидкости осуществляется бесконтактным путем. Одно из преимуществ данных методов - структурирование (или активация) жидких сред, обеспечивающее все вышеперечисленные задачи активацией природных свойств воды без потребления электроэнергии.

Наиболее эффективная технология в этой области - Технология NORMAQUA (резонансная волновая обработка на основе пьезокристаллов ), бесконтактная, экологически чиста, без потребления электроэнергии, не магнитная, не обслуживаемая, срок эксплуатации - не менее 25 лет. Технология создана на основе пьезокерамических активаторов жидких и газообразных сред, представляющих собой резонаторы-инверторы, испускающие волны сверхмалой интенсивности. Как и при воздействии электромагнитных и ультразвуковых волн, под влиянием резонансных колебаний рвутся неустойчивые межмолекулярные связи, а молекулы воды выстраиваются в естественную природную физико-химическую структуру в кластеры.

Применение технологии позволяет полностью отказаться от химводоподготовки и дорогостоящих систем и расходных материалов водоподготовки, и добиться идеального баланса между поддержанием высочайшего качества воды и экономией расходов на эксплуатацию оборудования.

Снизить кислотность воды (повысить уровень рН);
- экономить до 30% электроэнергии на перекачивающих насосах и размывать ранее образовавшиеся отложения накипи за счет снижения коэффициента трения воды (повышения времени капиллярного всасывания);
- изменить окислительно-восстановительный потенциал воды Eh;
- снизить общую жесткость;
- повысить качество воды: ее биологическую активность, безопасность (обеззараживание до 100%) и органолептику.

Оценка статьи:

(Пока оценок нет)

Загрузка...