Реферат: Дезодорация воды. Умягчение воды Окислительно-сорбционный метод обработки воды

Фторирование - это контролируемое добавление в водопроводную воду фтора для предотвращения кариеса. Фторированная вода оказывает действие через поверхность зуба, сообщая слюне невысокую концентрацию фтора, который снижает вымывание минеральных солей из зубной эмали, и повышает насыщение минералами стенок полостей распада зуба в самом начале их образования.

Дефторирование - способ обработки питьевой воды при содержании в ней фтора более 1,5 мг/л в целях предотвращения заболевания флюорозом. Дефторирование воды можно осуществлять методом сорбции фтора взвешенным осадком гидроксида алюминия, магния или фосфата кальция. Сорбцию целесообразно применять при обработке поверхностных вод, когда кроме дефторирования воды необходимы ее осветление и обесцвечивание.

Дезодорация - устранение из нее нежелательных запахов и привкусов, ухудшающих органолептические (вкусовые) качества природных вод. Дезодорация воды в некоторых частных случаях достигается путем коагулирования примесей воды и их флокулированием с последующим отстаиванием и фильтрованием. Для дезодорации широко применяется фильтрование через сорбенты, в т.ч. БАУ.

Дезактивация (деконтаминация) - удаление радиоактивных веществ с поверхностей или из массы различных объектов внешней среды (зданий, одежды, техники; воды, пищевых продуктов и т. п.). Основная задача дезактивации - снижение уровней загрязнения радиоактивными веществами до допустимых уровней или концентраций. Существенное значение при этом имеет собирание и удаление радиоактивных отходов.

Основные методы дезактивации : 1) механические (смывание водой, протирание ветошью или подобными материалами, соскабливание, чистка щетками, обработка пылесосами и пескоструйными аппаратами и др.); 2) физические (разбавление водой и др.); 3) химические (обработка кислотами, щелочами и т. п.); 4) физико-химические (моющие средства, ионообменные смолы и т. п.); 5) биологические (активированный ил и др.).

Методы обезжелезивания воды

Подход к очистке таких вод от железа различен. Если в воде присутствует только трехвалентное железо в виде взвеси, что бывает в системах, питающихся подземной водой через водонапорные башни, достаточно простого отстаивания или механической фильтрации, например на фильтрах серии FE(T).

Для извлечения растворенных двухвалентного железа и марганца сначала необходимо их окислить и перевести в нерастворимую форму. Для окисления используют различные окислители.

Частица окисленных железа и марганца в виде гидроокисей отфильтровываются на гранулированной засыпке. Эта операция обычно сопряжена с механической фильтрацией.

Опреснение воды - удаление из воды растворённых в ней солей с целью сделать её пригодной для питья или для выполнения определённых технических задач.

Для питьевого водоснабжения пригодна вода с содержанием растворимых солей не более 1 г/л. Поэтому практической задачей при опреснении воды (главным образом, морской) является уменьшение её избыточной солёности.

Характеристика антропогенного загрязнения водоемов. Зоны санитарной охраны водоисточников. Санитарная охрана водоемов и прибрежных морских вод, используемых для рекреационных, оздоровительных и лечебных целей.

Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

· сточные воды промышленных предприятий;

· сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

· стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

· атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизованный сток осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами.

В целях охраны от загрязнения прибрежных вод морей, используемых для питьевого и бытового водоснабжения, лечебных, курортных и оздоровительных нужд населения, устанавливаются районы водопользования населения и два пояса зоны их санитарной охраны. В эти районы морей включаются: районы, используемые в настоящее время и предусматриваемые на перспективу для купания, водного спорта и культурного отдыха с устройством пляжей и водных станций в границах населенных мест, пригородов, курортов (санаториев, домов отдыха, пансионатов), пионерских лагерей, туристских баз, кемпингов, палаточных городков и других баз длительного и кратковременного отдыха населения, а также районы водозаборов опреснительных установок хозяйственно-питьевого водоснабжения, плавательных бассейнов, водолечебниц, ванн и других бальнеологических сооружений.

I-ый пояс зоны санитарной охраны предназначается для предотвращения превышения установленных нормативных показателей микробного и химического загрязнения воды в пределах района фактического и перспективного водопользования от организованных выпусков сточных вод. Граница этого пояса должна проходить на расстоянии от 2 до 7 морских миль от ближайшего берега.

II-ой пояс зоны санитарной охраны предназначается для предотвращения загрязнения воды района водопользования и I-го пояса зоны санитарной охраны со стороны моря от морских судов и промышленных объектов по добыче полезных ископаемых. Граница этого пояса должна проходить на расстоянии от 7 до 12 морских миль от ближайшего берега.

33 Эпидемиологич.знач.почвы

Гигиенические требования к местам захоронения трупов

1. Размещения мест захоронения различного типа, в зависимости от вероисповедания и обычаев, целесообразно производить на обособленных специализированных участках кладбища.

4.2. Захоронение не кремированных останков должно производиться в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации. Погребение может осуществляться в могилах, склепах в соответствии с вероисповеданием и национальными традициями.

4.3. Захоронение останков после кремации (праха) в урнах допускается производить в колумбарных стенах, колумбариях и в могилах.

4.4. При захоронении гроба с телом глубину могилы следует устанавливать в зависимости от местных условий (характера грунтов и уровня стояния грунтовых вод), но не менее 1,5 м.

4.5. Захоронение в склепах производится в гробах, саркофагах или урнах с прахом после кремации. Склеп оборудуется вентиляционной шахтой и полом с дренирующим слоем.

4.6. Захоронение в братских могилах допускается при наличии санитарно-эпидемиологического заключения органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы при соблюдении следующих условий:

Количество гробов, глубина и количество уровней захоронения устанавливается от местных климатических условий и высоты стояния грунтовых вод;

Расстояние между гробами по горизонтали должно быть не менее 0,5 м и заполняться слоем земли с укладкой поверху хвороста или хвойных веток;

При размещении гробов в несколько уровней расстояние между ними по вертикали должно быть не менее 0,5 м. Гробы верхнего ряда размещаются над промежутками между гробами нижнего ряда;

Глубина при захоронении в два уровня должна быть не менее 2,5 м;

Дно могилы должно быть выше уровня грунтовых вод не менее, чем на 0,5 м;

Толщина земли от верхнего ряда гробов до поверхности должна быть не менее 1 м;

Надмогильный холм устраивается высотой не менее 0,5 м;

Для ускорения минерализации трупов на дне братских могил устраиваются канавки и поглощающий колодец, а также закладывается вентиляционный канал от дна до верха могилы.

4.8. В целях предотвращения распространения особо опасных инфекционных заболеваний процесс погребения умерших от инфекции неясной этиологии, а также от особо опасных инфекций (умерших в лечебных учреждениях или поступивших в паталого-анатомические отделения для вскрытия) совершается в оцинкованных, герметически запаянных гробах непосредственно из паталого-анатомического отделения.

К специальным методам улучшения качества питьевой воды относятся ко­ндиционирование минерального состава, удаление привкусов, запахов, дезак­тивация и т. д. Все виды кондиционирования минерального состава воды мо­гут быть разделены на 2 группы: 1) удаление из воды излишка солей или газов (умягчение, опреснение, обезжелезивание, дезодорация, дезактивация, дефто-ривание и пр.); 2) добавление к воде тех или иных солей с целью улучшения ее органолептических свойства или повышения содержания микроэлементов, ко­торых недостаточно в воде и пищевых продуктах (фторирование). После спец­обработки на водопроводе вода подлежит обязательному обеззараживанию.

Дезодорация - устранение привкусов и запахов воды. Достигается аэри­рованием воды, обработкой окислителями (озонированием, хлора диоксидом, высокими дозами хлора, калия перманганатом), фильтрованием через слой ак­тивированного угля. Выбор метода дезодорации зависит от происхождения привкусов и запахов.

Обезжелезивание производится путем разбрызгивания воды с целью аэра­ции в специальных устройствах - градирнях. При этом двухвалентное железо окисляется в железа (III) гидроксид (см. с. 121), осаждающийся в отстойнике или задерживаемый на фильтре. Если концентрация солей железа превышает 5 мг/л, необходимо предварительное осаждение его солей.

Умягчение - снижение природной жесткости воды. К методам умягче­ния воды относятся: 1) реагентные; 2) ионного обмена; 3) термический.

Из реагентных методов наиболее распространенный содово-известковый, с помощью которого кальций и магний осаждаются в отстойнике в виде нерас­творимых солей (кальция, магния карбонатов и др.). Известь (кальция гидрок­сид), внесенная в воду в большем количестве, чем это необходимо для связы­вания углекислоты (углерода диоксида), взаимодействует с кальция гидрокар­бонатом, образуя кальция карбонат, который выпадает в осадок: Са(НС0 3) 2 + Са(ОН) 2 = 2СаС0 3 1 + 2Н 2 0, Mg (НС0 3) 2 + Са(ОН) 2 = Mg C0 3 >L + СаС0 3 >1 + 2Н 2 0.

Для удаления кальция и магния сульфатов в воду добавляют раствор нат­рия карбоната:

CaS0 4 + Na 2 C0 3 = Na 2 S0 4 + CaC0 3 >k

Mg S0 4 + Na 2 C0 3 = Na 2 S0 4 + MgC0 3 i.

Более современным методом является фильтрация воды через фильтры, заполненные ионитами, - катионитовое смягчение.

Иониты могут быть естественного или искусственного (минерального или органического) происхождения, практически нерастворимые в воде и орга­нических растворителях. Способны обменивать свои ионы на ионы раствора. Большинство ионитов - высокомолекулярные соединения сетчатой или прост-

ранственной структуры. Иониты делят на катиониты (способны обменивать катионы) и аниониты (способны обменивать анионы).

С целью умягчения воду фильтруют через слой естественных (глаукони-товый песок) или искусственных катионитов толщиной 2-4 м. При этом ионы кальция и магния (Са 2+ , Mg 2+) воды обмениваются на Na + или Н + катионита. В практике водоподготовки могут быть использованы лишь те катиониты, ко­торые получили гигиеническую оценку и разрешены для использования Ми­нистерством здравоохранения.

Умягчение воды кипячением дает возможность избавить воду только от устранимой жесткости за счет разложения кальция и магния гидрокарбонатов до нерастворимых карбонатов, которые выпадают в осадок (уравнения хими­ческих реакций приведены на с. 158).

Выбор того или иного способа определяется необходимой степенью умяг­чения (наилучший результат, приближенный к 100%, дает использование ка­тионитов), зависит от количества воды, которую необходимо обработать, тех­нических и экономических расчетов.

Опреснение воды - это удаление растворенных в ней минеральных со­лей до величин, рекомендованных госстандартом, при которых вода становит­ся пригодной для питья или технических нужд. Наиболее распространенными методами опреснения воды на водопроводах являются дистилляция, химичес­кие (ионный обмен, реагентные), с применением селективных мембран (элект­родиализ, гиперфильтрация) и др. Опресненную воду обрабатывают, оптими­зируя для питья: фильтруют через активированный уголь (удаляют привкусы и запахи), фторируют и обогащают минеральными солями, пропуская через фильтры с мраморной крошкой и добавляя часть неопресненной воды.

Опреснение высокоминерализованных (солоноватых и соленых, в том чи­сле морских и океанических) вод является перспективным способом пополне­ния дефицита пресных вод в маловодных и аридных районах. Опреснение дос­тигают или удалением из воды излишков солей, или сепарацией молекул Н 2 0. Сепарация связана в большинстве случаев (кроме метода экстракции и обрат­ного осмоса) с переходом воды в парообразное или твердое (лед) состояние, то есть с изменением ее агрегатного состояния.

В промышленном масштабе используют 5 основных методов опреснения воды: дистилляции, вымораживания, обратного осмоса, электродиализа, ион­ного обмена.

Дистилляционный процесс является одним из наиболее дешевых, поэто­му сегодня как по количеству опреснительных установок, так и, особенно, по их суммарной продуктивности методы дистилляции занимают доминирую­щее положение.

Производительность испарительных опреснительных установок сущест­венно зависит от максимальной температуры нагревания опресняющейся во­ды и степени рекуперации тепла. По характеру использования тепловой энер­гии и степени ее рекуперации дистилляционные установки разделяют на од­но-, многоступенчатые и парокомпрессионные.

____ ____

Стоимость тепловой энергии составляет 30-40% стоимости опреснения воды методом дистилляции. В связи с этим в районах с высокой интенсивнос­тью солнечной радиации нашли применение солнечные опреснители парнико­вого типа или с концентрацией солнечного тепла зеркальными отражателями. Обычно максимальная температура нагревания воды в гелиоустановках не пре­вышает 65-70 °С, а их производительность зависит от испаряющей поверхнос­ти и колеблется в пределах до 4-5 л/м 2 в сутки. Гелиоустановки применяют преимущественно для получения небольшого количества пресной воды.

Опреснение воды методом вымораживания основано на том, что тем­пература замерзания соленой воды ниже температуры замерзания пресной. Методы вымораживания экономичнее дистилляции. Оптимальным является охлаждение воды при 0 °С. Важным условием является медленное течение тер­модинамических процессов. Технологией этой группы методов предусмотрена двухэтапность процесса: I этап - частичное опреснение льда при медленном замерзании воды ниже 0 °С (образование агрегатов из кристаллов пресного льда, между которыми имеются пустоты, заполненные замерзшым рассолом); II этап - получение пресной воды при медленном растапливании льда (сна­чала тает и стекает с первыми порциями воды рассол, лед опресняется и при дальнейшем таянии образуется пресная вода).

Мембранные методы являются самыми простыми, однако они рентабель­ны лишь при обработке воды с невысоким содержанием солей.

Электродиализный метод опреснения воды основан на принципе разделе­ния солей в электрическом поле через селективные полупроницаемые ионито-вые мембраны: катионы солей, двигаясь под воздействием электрического тока к катоду, свободно проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми, анионы солей - наоборот. Попеременное размещение мемб­ран в электродиализном аппарате обусловливает образование камер опреснен­ной воды, чередующихся с камерами концентрата.

Метод обратного осмоса (гиперфильтрация) основан на опреснении во­ды путем фильтрации ее под высоким давлением (50-100 атм) через полупро­ницаемые мембраны, которые пропускают молекулы воды, но задерживают более крупные гидратированные ионы растворенных в воде солей. Сегодня ши­рокое применение получили мембраны из ацетатов целлюлозы, полиамидных соединений, полиакриловой кислоты, нейлона.

Метод ионного обмена широко применяют для опреснения вод с содер­жанием соли до 2-3 г/л, умягчения и глубокого обессоливания пресных вод. Основан он на применении практически нерастворимых в воде ионообменных зернистых материалов - катионитов и анионитов.

Для опреснения воды обычно используют катеониты в водородной и ани-ониты в гидроксильной формах, то есть, предварительно заряженные соответ­ственно обменными катионами водорода (Н-катионит) или гидроксильными анионами (ОН-анионит). Реакции ионного обмена подчиняются закону дейст­вия масс, поэтому регенерация катионитов и анионитов при их истощении со-

____

ответственно осуществляется концентрированными в достаточной мере раст­ворами кислот и оснований.

Опресненные воды обычно не совсем пригодны для питья, что обуслов­ливает потребность в соответственном их кондиционировании: улучшении ор-ганолептических свойств, доочистке, коррекции макро- и микроэлементного состава, обеззараживании. Санитарно-технические требования к качеству на­чальных и опресненных вод, а также к применению различных методов опрес­нения высокоминерализованных вод для питьевых целей отражены в документе ВОЗ "Гигиенические аспекты опреснения воды", 1980 г. ("Guideliness on Health Aspects of Water Desalination", Sidorenko G.I., Rachmanin Y.A. WHO, Geneva, ETS/80.4. - 60 p.).

Дезактивация. Коагуляция, отстаивание и фильтрация воды на водопро­водах снижает содержание радиоактивных веществ в ней на 70-80%. С целью более глубокой дезактивации воду фильтруют через катионо- и анионообмен-ные смолы.

Дефторирование воды. Показания к использованию этого метода - по­вышенное (свыше 1,5 мг/л) содержание фтора в воде и большое количество среди населения больных флюорозом зубов II и выше степеней. Дефторирова­ние воды показано лишь тогда, когда для оздоровления эндемического очага флюороза невозможно изменить источник водоснабжения или разбавлять его воду водой с низкой концентрацией фтора.

При дефторировании концентрацию фтора в воде доводят до оптимальной для определенной местности. Для удаления из воды избытка фтора предложено множество методов, которые можно разделить на реагентные (методы осажде­ния) и фильтрационные. Реагентные методы основываются на сорбции фтора свежеосажденными алюминия или магния гидроксидами. Этот метод рекоме­ндуется для обработки поверхностных вод, так как, кроме фторирования, до­стигается еще и осветление, и обесцвечивание.

Очищение воды от излишка фтора можно проводить при помощи ее фильт­рования через анионообменные смолы:

В качестве ионообменного материала часто используют активированный и гранулированный алюминия оксид. Иногда уменьшить содержание фтора в воде можно за счет разведения ее водой из источника с минимальным количест­вом фтора.

Фторирование воды. Выбор дозы фтора должен обеспечить противо-кариозный эффект. Однако, если содержание фтор-иона в воде превышает 1,5-2,0 мг/л, это приведет к поражению населения флюорозом. Вот почему во время фторирования воды содержание в ней фтор-иона должно быть в преде­лах 70-80% от максимальных уровней в соответствии с разными климатичес­кими районами - в пределах 0,7-1,5 мг/л.

Для фторирования питьевой воды можно использовать фторсодержащие соединения, в частности кремниефтористый натрий (Na 2 SiF 6), кремниефто-

____ ____

ристую кислоту H 2 SiF 6 , натрия фторид (NaF), кремниефтористый аммоний (NH 4) 2 SiF 6 , кальция фторид (CaF 2), фтористоводородную кислоту (HF) и т. п. 1 Есть два способа фторирования воды: на протяжении года одной дозой и посезонно зимней и летней дозами. В первом случае на протяжении года доба­вляют одинаковую дозу фтора, которая отвечает климатическим условиям на­селенного пункта. Если доза изменяется в зависимости от сезона года, то в хо­лодный период, когда среднемесячная температура воздуха (в 13.00) не превы­шает 17-18 °С, воду можно фторировать на уровне 1 мг/л, а в теплый период (например, в июне - августе) - на более низком уровне. Это зависит от сред­ней максимальной температуры (в 13.00) в эти месяцы. Например, при тем­пературе 22-26 °С используют дозу 0,8 мг/л фтор-иона, при 26-30 °С и вы­ше - 0,7 мг/л.

Обеззараживание питьевой воды

Обеззараживание питьевой воды служит для создания надежного барьера на пути передачи водным путем возбудителей инфекционных болезней. Мето­ды обеззараживания воды направлены на уничтожение патогенных и услов­но-патогенных микроорганизмов, чем обеспечивается эпидемическая безопас­ность воды.

Воду обеззараживают на конечном этапе очистки после осветления и обе­сцвечивания перед поступлением в резервуары чистой воды, которые одновре­менно выполняют функции контактных камер. Для обеззараживания воды применяют реагентные (химические) и безреагентные (физические) методы. Реагентные методы основаны на введении в воду сильных окислителей (хло­рирование, озонирование, манганирование, обработка воды йодом), ионов тя­желых металлов и ионов серебра. К безреагентным относятся термическая об­работка, ультрафиолетовое облучение, обработка ультразвуком, у-облучение, обработка током сверхвысокой частоты. Метод выбирают в зависимости от количества и качества исходной воды, методов ее предварительной очистки, требований к надежности обеззараживания, с учетом технико-экономических показателей, условий поставки реагентов, наличия транспорта, возможности автоматизации процесса.

Обеззараживание воды хлором и его соединениями. На сегодняшний день наиболее распространенным методом обеззараживания воды на водопро­водных станциях остается хлорирование. Среди хлорсодержащих соединений, учитывая определенные гигиенические и технические преимущества, чаще все­го используют жидкий хлор. Возможно также применение хлорной извести, кальция и натрия гипохлорита, хлора диоксида, хлораминов и др.

Для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения допускаются лишь фторсодержащие соединения, прошедшие гигиеническую апробацию и включенные в "Перечень материалов и реагентов, разрешенных Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР для применения в практике хозяйственно-питьевого во­доснабжения (№ 3235-85)".

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Впервые в практике водоподготовки хлор был применен задолго до открытия Л. Пастером микробов, доказательства Р. Кохом этиологического значения па­тогенных микроорганизмов в развитии инфекционных болезней, окончательного осознания Т. Эшерихом микробиологической сущности водных эпидемий и бакте­рицидных свойств хлора. Применяли его с целью дезодорации воды, которая имела неприятный "септический"запах. Хлор оказался очень эффективным дезодоран­том и, кроме того, после обработки воды хлором у людей значительно реже диаг­ностировали кишечные инфекции. С началом хлорирования воды во многих стра­нах Европы прекратились эпидемии брюшного тифа и холеры. Было высказано предположение, что причиной болезней были плохой запах и вкус воды, которые эффективно устранял хлор. Лишь со временем доказали микробную этиологию водных эпидемий кишечных инфекций и признали роль хлора в качестве обеззара­живающего агента.

Для хлорирования воды применяют жидкий хлор, который хранится под давлением в специальной таре (баллонах), или вещества, содержащие актив­ный хлор.

Хлорирование воды жидким хлором. Хлор (С1 2) при нормальном атмо­сферном давлении является газом зеленовато-желтого цвета, который в 1,5-

2,5 раза тяжелее воздуха, с резким и неприятным запахом, хорошо раство­ряется в воде, при повышении давле­ния легко сжижается. Атомный вес хло­ра - 35,453, молекулярная масса - 70,906 г/моль. Хлор может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Хлор на водопроводные станции для обеззараживания воды доставля­ют жидким в баллонах под давлением. Хлорирование осуществляют при по­мощи хлораторов. В них готовят раст­вор хлора, который вводят непосред­ственно в трубопровод, по которому вода поступает в РЧВ. Используют хло­раторы Л.А. Кульского (рис. 20), ва­куумные хлораторы ЛОНИИ-100, Ж-10, ЛК-12, ХВ-11. Принципиальная схема хлоратора ЛОНИИ-100 изображена на рис. 21.

При подключении баллона к хло­ратору жидкий хлор испаряется. Газо­образный хлор очищается в баллоне и на фильтре, и после снижения его дав­ления с помощью редуктора до 0,001- 0,02 МПа его смешивают в смесителе с водой. Из смесителя концентрирован-

Рис. 21. Технологическая схема типичной хлораторной на 3 кг/ч: 1 - весы платформные; 2 - стояки с баллонами; 3 - улавливатель загрязнений; 4 - хлораторы

ЛОНИИ-100; 5 - эжекторы

ный раствор всасывается эжектором и подается в трубопровод. Хлораторы ти­па ЛК, конструкция которых проще, а точность ниже используют для станций больших мощностей. Эти хлораторы не требуют предварительной очистки хлора, не так точны в дозировании, но могут подавать хлорную воду на высоту 20- 30 м. После же эжектора от ЛОНИИ-100 напор составляет лишь 1-2 м. Во время растворения хлора в воде происходит его гидролиз с образова­нием хлоридной (соляной) и гипохлоритной (или хлорноватистой) кислот:

С1 2 + Н 2 0 ^ HCl + НС10.

Хлорноватистая кислота НС10 является слабой одноосновной нестойкой кислотой, которая легко диссоциирует, образуя гипохлорит-ион (СЮ~):

НСЮ ^ Н + + СЮ".

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH воды. При pH < 5 (по Л. Кульскому) почти весь свободный хлор остается в виде неиони-зированной хлорноватистой кислоты (НСЮ). При повышении pH возрастает степень диссоциации хлорноватистой кислоты. При pH свыше 9,2 (по Л. Куль­скому) почти весь свободный хлор находится в виде иона гипохлорита (СЮ -). Окислительное действие (окислительный потенциал) имеет как гипохлоритная кислота, так и гипохлорит-ион. Именно поэтому обе эти формы способны ока­зывать бактерицидное влияние. Их называют свободным активным хлором. Окислителем является и молекулярный хлор (С1 2), который также рассматри­вается как одна из форм свободного активного хлора 1 .

Кроме того, хлорноватистая кислота распадается с образованием атомар­ного кислорода, который также является сильным окислителем:

НСЮ It HCl + О".

Активным хлором называется такой, который способен при pH 4 выделять эквивалент­ное количество йода из водных растворов калия йодида. Различают свободный (молекулярный хлор, хлорноватистая кислота, гипохлорит-ион) и связанный (хлор, входящий в состав органи­ческих и неорганических моно- и дихлораминов) активный хлор.

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Раньше считали, что именно этот атомарный кислород оказывает бактери­цидное действие. Сегодня доказано, что обеззараживающий эффект жидкого хлора, а также хлорной извести, кальция и натрия гипохлоритов, двухтретиос-новной соли кальция гипохлорита обусловлен окислителями, которые образу­ются в воде при растворении хлорсодержащих соединений, причем прежде всего - действием гипохлоритной кислоты, а затем - гипохлоритного анио­на и наконец атомарного кислорода.

Хлорирование воды гипохлоритами (солями хлорноватистой кислоты) проводят на водопроводных станциях низкой мощности. Гипохлориты также используют для длительного обеззараживания воды в шахтных колодцах при помощи керамических патронов, для обеззараживания воды в полевых усло­виях, в том числе с использованием тканево-угольных фильтров и др.

Для дезинфекции питьевой воды используют кальция гипохлорит Са(ОС1) 2 . В процессе его растворения в воде происходит гидролиз с образованием хлор­новатистой кислоты и дальнейшей ее диссоциацией:

Са(ОС1) 2 + 2Н 2 0 = Са(ОН) 2 + 2НСЮ,

нею -£. н + + cicr.

В зависимости от способа производства кальция гипохлорит может содер­жать от 57-60% до 75-85% активного хлора. Вместе с чистым гипохлоритом для обеззараживания воды используют смесь кальция гипохлорита с другими солями (NaCl, СаС1 2). Такие смеси содержат до 60-75% чистого гипохлорита.

На станциях с расходом активного хлора до 50 кг/сут можно использовать для обеззараживания воды натрия гипохлорит (NaCIO 5Н 2 0). Этот крис­таллогидрат получают из раствора натрия хлорида (NaCl) электролитическим способом.

Натрия хлорид в воде диссоциирует с образованием катиона натрия и ани­она хлора:

NaCl ^ Na + + СГ

Во время электролиза на аноде происходит разряжение ионов хлора и обра­зуется молекулярный хлор:

2СГ -» С1 2 + 2е.

Образовавшийся хлор растворяется в электролите:

С1 2 +Н 2 О^НС1 + НСЮ,

С1 2 +ОН-^СІ+НСЮ.

На катоде происходит разряд молекул воды:

Н 2 0 + е -> ОН- + Н + .

Атомы водорода после рекомбинации в молекулярный водород выделяю­тся из раствора в виде газа. Гидроксильные анионы ОН", оставшиеся в воде, реагируют с катионами натрия Na + , вследствие чего образуется NaOH. Натрия гидроксид взаимодействует с хлорноватистой кислотой с образованием натрия гипохлорита:

NaOH + НС10 -> NaOCI + Н 2 0.

Рис. 22. Технологическая схема электролитического получения натрия гипохлорита: 1 - растворный бак; 2 - насос; 3 - распределительный тройник; 4 - рабочий бак; 5 - дозатор; 6 - электролизер с графитовыми электродами; 7 - бак-накопитель натрия гипохлорита; 8 - зонт

вытяжной вентиляции

Натрия гипохлорит в значительной мере диссоциирует с образованием СЮ", который обладает высокой антимикробной активностью:

NaCIO ^ Na + + СЮ",

сю- + н + ;^нсю.

Электролизерные установки разделяют на проточные и порционные. В их состав входят электролизеры, разнотипные баки. Принципиальная схема пор­ционной установки изображена на рис. 22. Раствор натрия хлорида 10% кон­центрации подают в бак постоянного уровня, откуда он вытекает с постоян­ным расходом. После заполнения бачка-дозатора срабатывает сифон и сливает определенный объем раствора в электролизер. Под воздействием электричес­кого тока в электролизере образуется натрия гипохлорит. Новые порции раст­вора соли выталкивают натрия гипохлорит в расходный бак, из которого он дозируется насосом-дозатором. Бак-накопитель должен вмещать объем натрия гипохлорита не менее чем на 12 ч.

Преимуществом получения натрия гипохлорита электролитическим мето­дом в месте употребления является то, что отпадает необходимость в транспор­тировке и хранении токсического сжиженного хлора. Среди недостатков мож­но назвать значительные энергозатраты.

Обеззараживание воды прямым электролизом. Метод состоит в прямом электролизе пресной воды, в которой природное содержание хлоридов не ни-

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

же 20 мг/л, а жесткость - не выше 7 мг-экв/л. Применяют на водопроводных станциях мощностью до 5000 м 3 /сут. Вследствие прямого электролиза на ано­де происходит разряжение находящихся в воде хлорид-ионов и образуется мо­лекулярный хлор, который гидролизуется с образованием хлорноватистой кис­лоты:

2СГ ^ С1 2 + 2е, С1 2 + Н 2 О^НС1 + НСЮ.

Во время обработки электролизом воды с pH в пределах 6-9 главными дезинфекционными агентами являются хлорноватистая (гипохлоритная) кис­лота НСЮ, гипохлорит-анион С10~ и монохлорамины NH 2 C1, которые образу­ются вследствие реакции между НСЮ и аммонийными солями, содержащими­ся в природной воде. Одновременно во время обработки воды электролитичес­ким методом на микроорганизмы действует электрическое поле, в котором они находятся, что усиливает бактерицидный эффект.

Обеззараживание воды хлорной известью применяют на малых водоп­роводных станциях (производительностью до 3000 м 3 /сут), предварительно приготовив раствор. Хлорной известью также заполняют керамические патро­ны для обеззараживания воды в шахтных колодцах или на локальных водопро­водах.

Хлорная известь - белый порошок с резким запахом хлора и сильными окисляющими свойствами. Это смесь кальция гипохлорита и кальция хлорида. Получают хлорную известь из известняков. Кальция карбонат при температу­ре 700 °С распадается с образованием негашеной извести (кальция оксид), ко­торая после взаимодействия с водой превращается в гашеную известь (кальция гидроксид). При взаимодействии хлора с гашеной известью образуется хлор­ная известь:

СаСОз ^ СаО + С0 2 ,

СаО + Н 2 0 = Са(ОН) 2 ,

2Са(ОН) 2 + 2С1 2 = Са(ОС1) 2 + СаС1 2 + 2Н 2 0 или

2Са(ОН) 2 + 2С1 2 = 2СаОС1 2 + 2Н 2 0.

Основную составную часть хлорной извести выражают формулой:

Технический продукт содержит не более 35% активного хлора. В процессе хранении хлорная известь частично разлагается. То же происходит с кальция гипохлоритом. Свет, влажность и высокая температура ускоряют потерю ак­тивного хлора. Хлорная известь теряет приблизительно 3-4% активного хло­ра в месяц вследствие реакций гидролиза и разложения на свету. Во влажном помещении хлорная известь разлагается, образуя хлорноватистую кислоту:

2СаОС1 2 + С0 2 + Н 2 0 = СаС0 3 + СаС1 2 + 2НСЮ.

____ РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ ____

Поэтому перед использованием хлорной извести и кальция гипохлорита проверяют их активность - выраженное в процентах содержание активного хлора в хлорсодержащем препарате.

Бактерицидным действием хлорная известь, так же, как и гипохлориты, обя­зана группе (ОСГ), которая в водной среде образует хлорноватистую кислоту:

2СаОС1 2 + 2Н 2 0 -> СаС1 2 + Са(ОН) 2 + 2НС10.

Хлора диоксид (ClOJ - газ желто-зеленого цвета, легко растворяется в воде (при температуре 4 °С в 1 объеме воды растворяется 20 объемов газооб­разного СЮ 2). Не гидролизует. Его целесообразно применять в случае, если особенности природной воды являются неблагоприятными для эффективного обеззараживания хлором, например, при высоких значениях pH или в присут­ствии аммиака. Однако получение хлора диоксида является сложным процес­сом, который требует специального оборудования, квалифицированного пер­сонала, дополнительных финансовых затрат. Кроме того, хлора диоксид взры­воопасен, что требует строгого соблюдения требований техники безопасности. Указанное ограничивает использование хлора диоксида для обеззараживания воды на хозяйственно-питьевых водопроводах.

К хлорсодержащим препаратам относятся и хлорамины (неорганические и органические), которые в практике водоподготовки используют ограничено, но применяют как обеззараживающие агенты во время проведения мероприя­тий по дезинфекции, в частности в лечебно-профилактических учреждениях. Неорганические хлорамины (монохлорамины NH 2 C1 и дихлорамины NHC1 2) образуются при взаимодействии хлора с аммиаком или аммонийными солями:

NH 3 + CI 2 = NH 2 CI + HCI,

NH 2 CI + CI 2 = NHCI 2 + HCl.

Вместе с неорганическими соединениями хлора для обеззараживания ис­пользуют и органические хлорамины (RNHC1, RNC1 2). Их получают в процес­се взаимодействия хлорной извести с аминами или их солями. При этом один или два атома водорода аминной группы замещаются хлором. Разные хлора­мины содержат 25-30% активного хлора.

Процесс обеззараживания воды хлорсодержащими препаратами прои­сходит в несколько стадий:

1. Гидролиз хлора и хлорсодержащих препаратов:

С1 2 + Н 2 0 = HCl + НС10;

Са(ОС1) 2 +2Н 2 0 = Са(ОН) 2 + 2НС10;

2СаОС1 2 + 2Н 2 0 = Са(ОН) 2 + СаС1 2 + 2НС10.

2. Диссоциация хлорноватистой кислоты.

При pH ~ 7,0 НС10 диссоциирует: НС10 <± Н + + СЮ".

3. Диффузия в бактериальную клетку молекулы НС10 и иона СЮ".

4. Взаимодействие обеззараживающего агента с энзимами микроорганиз­мов, которые окисляются хлорноватистой кислотой и гипохлорит-ионом.

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Активный хлор (НСЮ и СЮ") сначала диффундирует внутрь бактериаль­ной клетки, а затем вступает в реакцию с ферментами. Наибольшее бактери­цидное и вирулицидное действие оказывает недиссоциированная хлорноватис­тая кислота (НСЮ). Скорость процесса обеззараживания воды определяется кинетикой диффузии хлора внутрь бактериальной клетки и кинетикой отмира­ния клеток в результате нарушения метаболизма. С повышением концентра­ции хлора в воде, ее температуры и с переходом хлора в недиссоциированную форму легко диффундируемой хлорноватистой кислоты общая скорость про­цесса дезинфекции повышается.

Механизм бактерицидного действия хлора состоит в окислении органи­ческих соединений бактериальной клетки: коагуляции и повреждении ее обо­лочки, угнетении и денатурации ферментов, обеспечивающих обмен веществ и энергии. Наиболее всего повреждаются тиоловые ферменты, содержащие SH-группы, которые окисляются хлорноватистой кислотой и ионом гипохло-рита. Среди тиоловых ферментов активнее всего угнетается группа дегидроге-наз, которые обеспечивают дыхание и энергетический обмен бактериальной клетки 1 . Под влиянием хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона угнетают­ся дегидрогеназы глюкозы, этилового спирта, глицерина, янтарной, глютами-новой, молочной, пировиноградной кислот, формальдегида и др. Угнетение де-гидрогеназ приводит к торможению процессов окисления на начальных эта­пах. Последствием этого является как торможение процессов размножения бак­терий (бактериостатическое действие), так и их гибель (бактерицидное действие).

Механизм действия активного хлора на вирусы состоит из двух фаз. Сна­чала происходят адсорбция хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона на обо­лочке вируса и проникновение через нее, а затем - инактивация ими РНК или ДНК вируса.

С повышением значения pH бактерицидность хлора в воде снижается. На­пример, для уменьшения количества бактерий в воде на 99% при дозе свобод­ного хлора 0,1 мг/л продолжительность контакта увеличивается с 6 до 180 мин при повышении pH соответственно с 6 до 11. Следовательно воду целесообраз­но обеззараживать хлором при низких значениях pH, то есть до введения ще­лочных реагентов.

Наличие в воде органических соединений, способных к окислению, неор­ганических восстановителей, а также коллоидных и взвешенных веществ, об­волакивающих микроорганизмы, приводит к замедлению процесса обеззара­живания воды.

Взаимодействие хлора с компонентами воды - сложный и многостадий­ный процесс. Небольшие дозы хлора полностью связываются органическими веществами, неорганическими восстановителями, взвешенными частицами, гуминовыми веществами и микроорганизмами воды. Для надежного обеззара­живающего эффекта воды после ее хлорирования необходимо определять оста­точные концентрации свободного или связанного активного хлора.

Энергетический метаболизм у бактерий происходит в мезосомах - аналогах митохондрий.

Рис. 23. График зависимости величины и вида остаточного хлора от введенной дозы хлора

На рис. 23 приведена зависимость между дозой введенного хлора и оста­точным хлором при наличии в воде аммиака или аммонийных солей. При хло­рировании воды, не содержащей аммиака или других азотсодержащих соеди­нений", с увеличением количества внесенного в воду хлора возрастает содер­жание в ней остаточного свободного хлора. Но картина меняется при наличии в воде аммиака, аммонийных солей и других азотсодержащих соединений, ко­торые являются составной частью природной воды или искусственно вносятся в нее. При этом хлор и хлорные агенты взаимодействуют с присутствующим в воде аммиаком, аммонийными и органическими солями, содержащими амино­группы. Это приводит к образованию моно- и дихлораминов, а также чрезвы­чайно нестойких трихлораминов:

NH 3 + Н 2 0 = NH 4 OH;

С1 2 + Н 2 0 = НС10 + HCl;

НСЮ + NH 4 OH = NH 2 C1 + Н 2 0;

НСЮ + NH 2 C1 = NHC1 2 + H 2 0;

НСЮ + NHC1 2 = NC1 3 + Н 2 0.

Хлорамины представляют собой связанный активный хлор, обладающий бактерицидным действием, которое в 25-100 раз меньше, чем у свободного хлора. Кроме того, в зависимости от pH воды изменяется соотношение между моно- и дихлораминами (рис. 24). При низких значениях pH (5-6,5) преиму­щественно образуются дихлорамины, а при больших значениях pH (больше 7,5) - монохлорамины, бактерицидное действие которых в 3-5 раз слабее, чем дихлораминов. Бактерицидность неорганических хлораминов в 8-10 раз выше, чем хлорпроизводных органических аминов и иминов. При добавлении к воде невысоких доз хлора при молярном соотношении С1 2: NH* < 1 образу­ются моно- и дихлорамины. Поэтому на отрезке II кривой (см. рис. 23) в воде

Безаммиачной воды в природе нет. Ее можно приготовить лишь в лабораторных условиях из дистиллированной воды.

накапливается остаточный свя­занный с аминами хлор. При увеличении дозы хлора обра­зуется больше хлораминов и концентрация остаточного свя­занного хлора повышается до максимума (точка А).

При дальнейшем увеличе­нии дозы хлора молярное со­отношение введенного хлора и иона NH * , содержащего в во­де, становится больше едини­цы. При этом моно-, ди- и, осо­бенно, трихлорамины окис­ляются избыточным хлором в соответствии с приведенными реакциями:

NHC1 2 + NH 2 C1 + НСЮ -> N 2 0 + 4НС1;

NHC1 2 + Н 2 0 -> NH(OH)Cl + HCl;

NH(OH)Cl + 2HC10 -> HN0 3 + ЗНС1;

NHC1 2 + HCIO -> NC1 3 + H 2 0;

4NH 2 C1 + 3C1 2 + H 2 0 = N 2 + N 2 0 + 10HC1;

IONCI3 + CI 2 + 16H 2 0= N 2 + 8N0 2 + 32HCI.

При молярном соотношения Cl 2: NH \ до 2 (10 мг Cl 2 на 1 мг N 2 в виде NH \ ) вследствие окисления хлораминов избыточным хлором количество остаточно­го связанного хлора в воде резко снижается (отрезок III) до минимальной точ­ки (точки В), которая называется точкой перелома. Графически она имеет вид глубокого провала на кривой остаточного хлора (см. рис. 23).

При дальнейшем увеличении дозы хлора после точки перелома концент­рация остаточного хлора в воде вновь начинает постепенно возрастать (отре­зок IV на кривой). Этот хлор не связан с хлораминами, носит название свобод­ного остаточного (активного) хлора и имеет наивысшую бактерицидную ак­тивность. Действует на бактерии и вирусы подобно активному хлору при отсутствии в воде аммиака и аммонийных соединений.

Как свидетельствуют данные исследований, воду можно обеззараживать двумя дозами хлора: до- и послепереломной. Однако при хлорировании допе-реломной дозой вода обеззараживается за счет действия хлораминов, а при хло­рировании послепереломной - свободного хлора.

Во время обеззараживания воды добавляемый хлор расходуется как на взаимодействие с микробными клетками и вирусами, так и на окисление орга­нических и минеральных соединений (мочевины, мочевой кислоты, креатини-на, аммиака, гуминовых веществ, солей двухвалентного железа, аммонийных солей, карбаматов и др.), которые содержатся в воде во взвешенном и раство-

____ РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ ____

ренном состоянии. Количество хлора, поглощенное примесями воды (органи­ческими веществами, неорганическими восстановителями, взвешенными час­тицами, гуминовыми веществами и микроорганизмами), называется хлорпог-лощаемостью воды (отрезок I на кривой). Поскольку природные воды имеют различный состав, то и величина хлорпоглощаемости у них неодинакова. Та­ким образом, хлорпоглощаемость - это количество активного хлора, которое поглощается взвешенными частицами и расходуется на окисление бактерий, органических и неорганических соединений, содержащихся в 1 л воды.

Рассчитывать на успешное обеззараживание воды можно лишь при нали­чии некоторого избытка хлора по отношению к количеству, которое поглоща­ется бактериями и различными соединениями, содержащимися в воде. Эффек­тивной является доза активного хлора, равная суммарному количеству погло­щенного и остаточного хлора. С присутствием в воде остаточного хлора (или, как его еще называют, избыточного) связано представление об эффективности обеззараживания воды.

При хлорировании воды жидким хлором, кальция и натрия гипохлорита-ми, хлорной известью 30-минутный контакт обеспечивает надежный обеззара­живающий эффект при концентрации остаточного хлора не меньше 0,3 мг/л. Но при хлорировании с преаммонизацией контакт должен быть на протяжении 1-2 ч, а эффективность обеззараживания будет гарантированной при наличии остаточного связанного хлора в концентрации не менее 0,8 мг/л.

Хлор и хлорсодержащие соединения в значительной мере влияют на орга-нолептические свойства питьевой воды (запах, привкус), а в определенных кон­центрациях раздражают слизистые оболочки ротовой полости и желудка. Пре­дельная концентрация остаточного хлора, при которой питьевая вода не при­обретает хлорного запаха и привкуса, установлена для свободного хлора на уровне 0,5 мг/л, а для связанного - 1,2 мг/л. По токсикологическим призна­кам предельной концентрацией активного хлора в питьевой воде является 2,5 мг/л".

Следовательно, для обеззараживания воды необходимо добавить такое ко­личество хлорсодержащего препарата, чтобы после обработки вода содержала 0,3-0,5 мг/л остаточного свободного или 0,8-1,2 мг/л остаточного связанно­го хлора. Такой избыток активного хлора не ухудшает вкуса воды, не вредит здоровью, но гарантирует ее надежное обеззараживание.

Таким образом, для эффективного обеззараживания к воде добавляют до­зу активного хлора, равную сумме хлорпоглощаемости и остаточного активно­го хлора. Эта доза называется хлорпотребностью воды.

Хлорпотребностъ воды - это количество активного хлора (в миллиграм­мах), необходимое для эффективного обеззараживания 1 л воды и обеспечива­ющее содержание остаточного свободного хлора в пределах 0,3-0,5 мг/л после 30-минутного контакта с водой, или количество остаточного связанного хлора в пределах 0,8-1,2 мг после 60-минутного контакта. Содержание остаточного

Предельная концентрация хлора диоксида в питьевой воде - не выше 0,5 мг/л, лимити­рующий показатель водного действия - органолептический.

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

активного хлора контролируют после резервуаров чистой воды перед подачей в водопроводную сеть. Поскольку хлорпоглощаемость воды зависит от ее со­става и является неодинаковой для воды из разных источников, то в каждом случае хлорпотребность определяют экспериментально путем пробного хло­рирования. Ориентировочно хлорпотребность осветленной и обесцвеченной коагуляцией, отстаиванием и фильтрацией речной воды колеблется в пределах 2-3 мг/л (иногда - до 5 мг/л), воды подземных межпластовых вод - в преде­лах 0,7-1 мг/л.

Факторы, влияющие на процесс хлорирования воды, связаны с: 1) био­логическими особенностями микроорганизмов; 2) бактерицидными свойства­ми хлорсодержащих препаратов; 3) состоянием водной среды; 4) с условиями, в которых осуществляется обеззараживание.

Известно, что споровые культуры во много раз более устойчивы, чем веге­тативные формы к действию дезинфицирующих средств. Энтеровирусы более стойкие, чем кишечные бактерии. Сапрофитные микроорганизмы более резис­тентны, чем патогенные. При этом среди патогенных микроорганизмов наибо­лее чувствительными к хлору являются возбудители брюшного тифа, дизенте­рии, холеры. Возбудитель паратифа В более стойкий к действию хлора. Кроме того, чем выше инициальная контаминация воды микроорганизмами, тем ни­же при одинаковых условиях эффективность обеззараживания.

Бактерицидная активность хлора и его соединений связана с величиной его окислительно-восстановительного потенциала. Окислительно-восстанови­тельный потенциал возрастает при одинаковых концентрациях в ряду: хлор­амин -> хлорная известь -> хлор -» хлора диоксид.

Эффективность хлорирования зависит от свойств и состава водной среды, а именно: от содержания взвешенных веществ и коллоидных соединений, кон­центрации растворенных органических соединений и неорганических восста­новителей, pH воды, ее температуры.

Взвешенные вещества и коллоиды препятствуют воздействию дезинфици­рующего агента на микроорганизмы, находящиеся в толще частицы, поглоща­ют активный хлор вследствие адсорбции и химического связывания. Влияние на эффективность хлорирования органических соединений, растворенных в воде, зависит как от их состава, так и от свойств хлорсодержащих препаратов. Так, азотсодержащие соединения животного происхождения (белки, аминоки­слоты, амины, мочевина) активно связывают хлор. Соединения, не содержа­щие азота (жиры, углеводы), слабее реагируют с хлором. Поскольку наличие в воде взвешенных веществ, гуминовых и других органических соединений сни­жает эффект хлорирования, для надежного обеззараживания мутные и повы­шенной цветности воды предварительно осветляют и обесцвечивают.

При снижении температуры воды до 0-4 °С уменьшается бактерицидный эффект хлора. Эта зависимость особенно заметна в опытах с высокой иници­альной контаминацией воды и в случае хлорирования ее невысокоми дозами хлора. В практике работы водопроводных станций, если загрязнение воды ис­точника отвечает требованиям Госстандарта 2761-84 "Источники централизо­ванного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

требования и контроль за качеством", снижение температуры заметно не влия­ет на эффективность обеззараживания.

Механизм влияния pH воды на ее обеззараживание хлором связан с осо­бенностями диссоциации хлорноватистой кислоты: в кислой среде равновесие смещается в сторону молекулярной формы, в щелочной - ионной. Хлорно­ватистая кислота в недиссоциированной молекулярной форме лучше прони­кает через оболочки в середину бактериальной клетки, чем гидратированные ионы гипохлорита. Поэтому в кислой среде процесс обеззараживания воды ускоряется.

На бактерицидный эффект хлорирования значительно воздействуют доза реагента и продолжительность контакта: бактерицидный эффект возрастает при повышении дозы и увеличении продолжительности действия активного хлора.

Способы хлорирования воды. Существует несколько способов хлориро-. вания воды с учетом характера остаточного хлора, выбор которых определяет­ся особенностями состава обрабатываемой воды. Среди них: 1) хлорирование послепереломными дозами; 2) обычное хлорирование или хлорирование по хлорпотребности; 3) суперхлорирование; 4) хлорирование с преаммонизацией. В первых трех вариантах воду обеззараживают свободным активным хлором. При хлорировании с преаммонизацией бактерицидный эффект обусловлен действием хлораминов, т. е. связанного активного хлора. Кроме того, приме­няются комбинированные способы хлорирования.

Хлорирование послепереломными дозами предусматривает, что после 30 мин контакта в воде будет присутствовать свободный активный хлор. Дозу хлора подбирают таким образом, чтобы она была несколько выше той дозы, при которой образуется перелом на кривой остаточного хлора, т. е. в диапазо­не IV (см. рис. 23). Подобранная таким способом доза обусловливает появле­ние в воде остаточного свободного хлора в наименьшем количестве. Этот ме­тод отличается тщательным подбором дозы. Он дает стойкий и надежный бак­терицидный эффект, препятствует появлению запахов в воде.

Обычное хлорирование (хлорирование по хлорпотребности) является наиболее распространенным способом обеззараживания питьевой воды при централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении. Хлорирование по хлорпотребности проводится такой послепереломной дозой, которая через 30 мин контакта обеспечивает присутствие в воде остаточного свободного хлора в пределах 0,3-0,5 мг/л.

Поскольку природные воды существенно отличаются по составу и поэто­му имеют различную хлорпоглощаемость, хлорпотребность определяют экс­периментально путем опытного хлорирования воды, подлежащей обеззаражи­ванию. Помимо правильного выбора дозы хлора, обязательным условием эф­фективного обеззараживания воды является тщательное смешивание и время экспозиции, т. е. время контакта хлора с водой (не менее 30 мин).

Как правило, на водопроводных станциях хлорирование по хлорпотребно­сти проводят после осветления и обесцвечивания воды. Хлорпотребность та­кой воды колеблется в пределах 1-5 мг/л. Оптимальную дозу хлора вводят в воду сразу после фильтрации перед РЧВ.

____ ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ _______________________________

Исходя из хлорпотребности, можно проводить и двойное хлорирование, при котором первый раз хлор подают в смеситель перед камерой реакции, а второй - после фильтров. При этом экспериментально определенную оптима­льную дозу хлора не изменяют. Хлор при введении в смеситель перед камерой реакции улучшает коагуляцию и обесцвечивание воды, чем дает возможность снизить дозу коагулянта. Кроме того, он угнетает рост микрофлоры, которая загрязняет песок на фильтрах. Общие расходы хлора при двойном хлорирова­нии практически не увеличиваются и остаются почти такими же, как и при од­норазовом.

Двойное хлорирование заслуживает широкого применения. К нему следу­ет обращаться в тех случаях, когда загрязнение речной воды сравнительно вы­сокое или подвержено частым колебаниям. Двойное хлорирование повышает санитарную надежность обеззараживания воды.

Суперхлорирование (перехлорирование) является способом обеззаражи­вания воды, при котором используются повышенные дозы активного хлора (5-20 мг/л). Эти дозы фактически являются послепереломными. К тому же они значительно превышают хлорпотребность природной воды и обусловли­вают наличие в ней высоких (свыше 0,5 мг/л) концентраций остаточного сво­бодного хлора. Поэтому метод суперхлорирования не требует предваритель­ного определения хлорпотребности воды и тщательного подбора дозы актив­ного хлора, однако после обеззараживания необходимо удалить избыточный свободный хлор.

Суперхлорирование используют при особой эпидемиологической обста­новке, при невозможности определить хлорпотребность воды и обеспечить до­статочное время контакта хлора с водой, а также с целью предупреждения поя­вления запахов воды и борьбы с ними. Этот метод удобен в военно-полевых условиях, при чрезвычайных ситуациях.

Суперхлорирование эффективно обеспечивает надежное обеззараживание даже мутной воды. От высоких доз активного хлора гибнут устойчивые к дейст­вию дезинфектантов возбудители, такие, как риккетсии Бернетта, цисты дизен­терийной амебы, микобактерии туберкулеза и вирусы. Но даже такие дозы хлора не могут надежно обеззаразить воду от спор сибирской язвы и яиц гельминтов.

При суперхлорировании остаточный свободный хлор в обеззараженной воде значительно превышает 0,5 мг/л, что делает воду непригодной для упот­ребления вследствие ухудшения ее органолептических свойств (резкий запах хлора). Поэтому возникает необходимость в освобождении ее от избытка хлора. Такой процесс называется дехлорированием. Если избыток остаточного хлора невелик, его можно удалить путем аэрации. В остальных случаях воду очища­ют, фильтруя через слой активированного угля или с помощью химических методов, таких, как обработка натрия гипосульфитом (тиосульфатом), нат­рия бисульфитом, сернистым ангидридом (серы диоксидом), железа суль­фатом. На практике применяют преимущественно натрия гипосульфит (тио­сульфат) - Na 2 S 2 0 3 5Н 2 0. Количество его рассчитывают в зависимости от количества избыточного хлора, исходя из следующей реакции:

Na 2 S 2 0 3 + С1 2 + Н 2 0 = Na 2 S0 4 + 2HCI + si.

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

Согласно приведенной реакции связывания между активным хлором и на­трия гипосульфитом при мольном соотношении 1:1, на 0,001 г хлора исполь­зуется 0,0035 г кристаллогидрата натрия гипосульфита, или на 1 мг хлора - 3,5MrNa 2 S 2 0 3 -5H 2 0.

Хлорирование с преаммонизацией. Метод хлорирования в преаммониза-цией используется: 1) с целью предотвращения появления неприятных специ­фических запахов, которые возникают после хлорирования воды, содержащей фенол, бензол и этилбензол; 2) для предотвращения образования канцероген­ных веществ (хлороформ и др.) при хлорировании питьевой воды, содержащей гуминовые кислоты, углеводороды метанового ряда; 3) для снижения интенси­вности запаха и привкуса хлора, особенно ощутимого в летнее время; 4) для экономии хлора при высокой хлорпоглощаемости воды и отсутствии запахов, привкусов и высокого бактериального загрязнения. Если природная вода со­держит фенолы (например, вследствие загрязнения водоемов сточными вода­ми промышленных предприятий) даже в незначительных количествах 1 , то при обеззараживании хлорсодержащими соединениями, которые гидролизуются с образованием хлорноватистой кислоты, свободный активный хлор сразу же взаимодействует с фенолом, образуя хлорфенолы, которые даже в небольших концентрациях придают воде аптечный привкус и запах. В то же время связан­ный активный хлор - хлораминный, имея более низкий окислительно-восстано­вительный потенциал, не взаимодействует с фенолом с образованием хлорфе-нолов, и поэтому во время обеззараживания не ухудшаются органолептические свойства воды. Аналогично свободный активный хлор способен взаимодейство­вать с углеводородами метанового ряда с образованием тригалометанов (хло­роформа, дибромхлорметана, дихлорбромметана), являющихся канцерогенами. Предотвратить их образование можно, обеззараживая воду связанным актив­ным хлором.

При хлорировании с преаммонизацией в воду, которую обеззараживают, сначала добавляют раствор аммиака 2 или его солей, а через 1-2 мин вводят хлор. Вследствие этого в воде образуются хлорамины (монохлорамины NH 2 C1 и дихлорамины NHC1 2), которые обладают бактерицидным действием. Хими­ческие реакции образования хлораминов приведены на с. 170.

Соотношение образующихся веществ зависит от pH, температуры и коли­чества реагирующих соединений. Эффективность хлорирования с преаммони­зацией зависит от соотношения NH 3 и С1 2 , причем используют дозы этих реа­гентов в пропорциях 1:2, 1:4, 1:6, 1:8. Для воды каждого источника водоснаб­жения необходимо подбирать наиболее эффективное соотношения. Скорость обеззараживания воды хлораминами ниже, чем скорость дезинфекции свобод­ным хлором, поэтому продолжительность дезинфекции воды в случае хлори­рования с преаммонизацией должна быть не меньше 2 ч. Особенности бак­терицидного действия хлораминов, а также их способность не образовывать хлорпроизводных, имеющих специфические запахи, объясняется их значитель-

ПДК фенола в воде 0,001 мг/л, лимитирующий показатель - органолептический (запах), 4-й класс опасности.

Для введения аммиака в воду удобнее всего использовать вакуумные хлораторы.

ВОДОПРОВОД ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

но меньшей окислительной активностью, поскольку окислительно-восстанови­тельный потенциал хлораминов значительно ниже, чем у хлора.

Кроме преаммонизации (введение аммиака за 1-2 мин до введения хло­ра), иногда применяют постаммонизацию, когда аммиак вводят после хлора непосредственно в резервуары с чистой водой. Благодаря этому хлор фиксиру­ется дольше, чем достигается увеличение продолжительности его действия.

Комбинированные способы хлорирования воды. Кроме рассмотренных методов хлорирования воды, предложен ряд комбинированных, когда вместе с хлорсодержащими соединениями используют еще один химический или фи­зический дезинфицирующий агент, что повышает эффект обеззараживания. Хлорирование можно комбинировать с обработкой воды солями серебра (хлор-серебряный метод), калия перманганатом (хлорирование с манганированием), озоном или ультрафиолетом, ультразвуком и т. п.

Хлорирование с манганированием (с добавлением раствора КМп0 4) ис­пользуют при необходимости усиления окислительного и бактерицидного дей­ствия хлора, так как калия перманганат более сильный окислитель. Способ сле­дует применять при наличии в воде запахов и привкусов, которые обусловле­ны органическими веществами, водорослями. При этом калия перманганат вво­дят до хлорирования. Добавлять КМп0 4 следует перед отстойниками в дозах 1-5 мг/л или перед фильтрами в дозе 0,08 мг/л. Восстанавливаясь до нераство­римого в воде Мп0 2 , он полностью задерживается в отстойниках и на фильтрах.

Хлорсеребряный метод используют на судах речного флота (на установ­ках КВУ-2 и УКВ-0,5). Он обеспечивает усиленное обеззараживание воды и ее консервацию на длительный срок (до 6 мес) при добавлении ионов серебра в количестве 0,05-0,1 мг/л.

Кроме того, хлорсеребряный метод используют для обеззараживания во­ды в плавательных бассейнах, где необходимо по мере возможности снизить дозу хлора. Это возможно потому, что бактерицидное действие обеспечивает­ся в пределах суммарного эффекта доз хлора и серебра.

Бактерицидное, вирулицидное и окислительное действие хлора может быть усилено за счет одновременного воздействия ультразвуком, ультрафио­летовым излучением, постоянным электрическим током.

Пробы воды отбирают после резервуаров чистой воды перед подачей в во­допроводную сеть. Контроль эффективности хлорирования по остаточному активному хлору осуществляют ежечасно, то есть 24 раза в сутки. Хлорирова­ние считается эффективным, если содержание остаточного свободного хлора находится в пределах 0,3-0,5 мг/л через 30 мин контакта, или содержание оста­точного связанного хлора составляет 0,8-1,2 мг/л через 60 мин контакта.

По микробиологическим показателям эпидемической безопасности воду после РЧВ исследуют дважды в сутки, то есть 1 раз в 12 ч. В воде после обезза-

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

раживания определяют общее микробное число и индекс БГКП (коли-индекс). Обеззараживание воды считается эффективным, если коли-индекс не превы­шает 3, а общее микробное число - не более 100.

Отрицательные последствия хлорирования воды для здоровья насе­ления. В результате реакции хлора с гуминовыми соединениями, продуктами жизнедеятельности гидробионтов и некоторыми веществами промышленного происхождения образуются десятки новых чрезвычайно опасных галоформ-ных соединений, в том числе канцерогены, мутагены и высокотоксичные ве­щества с ПДК на уровне сотых и тысячных миллиграмма на 1 л. В табл. 3 и 5 (см. с. 66, 67, 101) приведены некоторые галогенсодержащие соединения, осо­бенности их действия на организм человека, гигиенические нормативы в питье­вой воде. Индикаторами этой группы являются тригалометаны: хлоро- и бро-моформ, дибромхлорметан, бромдихлорметан. В обеззараженной питьевой воде и воде горячего водоснабжения чаще всего и в более высоких концентрациях выявляют хлороформ - канцероген группы 2Б, по классификации МАИР.

Галоформные соединения поступают в организм с водой не только энте-рально. Некоторые вещества проникают через неповрежденную кожу во время контакта с водой, в частности при плавании в бассейне. Во время приема ван­ны или душа галоформные соединения попадают в воздух. Аналогичный про­цесс происходит в процессе кипячения воды, белья, приготовления пищи.

С учетом чрезвычайной опасности для здоровья человека галоформных со­единений разработан комплекс мероприятий по снижению их уровней в воде. Он предусматривает:

Охрану источника водоснабжения от загрязнения сточными водами, ко­торые содержат предшественники галоформных соединений;

Снижение эвтрификации поверхностных водоемов;

Отказ от перехлорирования (первичного хлорирования) или его замену ультрафиолетовым облучением или добавление меди сульфата;

Оптимизацию коагуляции для снижения цветности воды, то есть удале­ние гуминовых веществ (предшественников галоформных соединений);

Использование дезинфектантов, имеющих меньшую способность к об­разованию галоформных соединений, в частности хлора диоксида, хлораминов;

Использование хлорирования с преаммонизацией;

Аэрацию воды или использование гранулированного активированного угля в качестве наиболее эффективного способа удаления галоформных соеди­нений из воды.

Кардинальным решением проблемы является замена хлорирования озони­рованием и обеззараживанием воды УФ-лучами.

Озонирование воды и его преимущества перед хлорированием. Озони­рование является одним из перспективных методов обработки воды с целью ее обеззараживания и улучшения органолептических свойств. Сегодня почти 1000 водопроводных станций в Европе, преимущественно во Франции, Герма­нии и Швейцарии, используют озонирование в технологической схеме обрабо­тки воды. В последнее время озонирование начали широко внедрять в США и Японии. В Украине озонирование используют на Днепровской водопроводной

Рис. 25. Технологическая схема озонаторной установки:

1 - воздухоприемник; 2 - воздушный фильтр; 3 - предупредительный клапан; 4 - пять приточных вентиляторов; 5 - воздушный вантуз; 6 - два охлаждаемых сушителя; 7 - четыре адсорбционные суш­ки; 8 - активированный глинозем; 9 - охлаждение нагревателей вентилятора; 10 - пятьдесят генера­торов озона (изображено 2); 11 - сухой воздух; 12 - впуск охлаждающей воды; 13 - выпуск охлажда­ющей воды; 14 - озонированный воздух; 15 - три резервуара для диффузии озона; 16 - уровень воды

станции Киева, в странах СНГ - на водопроводных станциях Москвы (Рос­сийская Федерация) и Минска (Беларусь).

Озон (Os) - газ бледно-фиолетового цвета, обладающий специфическим запахом, сильный окислитель. Молекула его весьма неустойчива, легко распа­дается (диссоциирует) на атом и молекулу кислорода. В промышленных усло­виях озоно-воздушную смесь получают в озонаторе с помощью "медленного" электрического разряда при напряжении 8000-10 000 В.

Принципиальная схема озонаторной установки приведена на рис. 25. Ком­прессор забирает воздух, очищает от пыли, охлаждает, сушит на адсорберах с силикагелем или активным алюминия оксидом (которые регенерируют про­дуванием горячим воздухом). Далее воздух проходит через озонатор, где обра­зуется озон, который через распределительную систему подается в воду кон­тактного резервуара. Доза озона, необходимая для обеззараживания, для боль­шинства типов воды составляет 0,5-6,0 мг/л. Чаще всего для подземных водоисточников дозу озона принимают в пределах 0,75-1,0 мг/л, для поверх­ностных вод - 1-3 мг/л. Иногда для обесцвечивания и улучшения органо-лептических свойств воды необходимы высокие дозы. Продолжительность кон­такта озона с водой должна быть не менее 4 мин 1 . Косвенным показателем

В соответствии с ГОСТом 2874-82 продолжительность обеззараживания воды с помощью озона составляла не менее 12 мин. Такая же продолжительность регламентируется и утвержден­ным МЗ России СанПиНом 2.1.4.559-96 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". В соответствии с СанПиН "Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованного хо­зяйственно-питьевого водоснабжения", утвержденным МЗ Украины, продолжительность обра­ботки озоном должна быть не менее 4 мин.

РАЗДЕЛ I. ГИГИЕНА ВОДЫ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

эффективности озонирования является наличие остаточных количеств озона на уровне 0,1-0,3 мг/л после камеры смешения.

Озон в воде распадается, образуя атомарный кислород: 0 3 -> 0 2 + О". До­казано, что механизм распада озона в воде сложен. При этом происходит ряд промежуточных реакций с образованием свободных радикалов (например, НО*), которые также являются окислителями. Более сильное окислительное и бактерицидное действие озона по сравнению с хлором объясняется тем, что его окислительный потенциал больше, чем у хлора.

С гигиенической точки зрения, озонирование является одним из наилуч­ших методов обеззараживания воды. Вследствие озонирования достигается надежный обеззараживающий эффект, разрушаются органические примеси, а органолептические свойства воды не только не ухудшаются, как при хлори­ровании или кипячении, но и улучшаются: уменьшается цветность, исчезают лишние привкус и запах, вода приобретает голубой оттенок. Избыток озона быстро разлагается, образуя кислород.

Озонирование воды имеет следующие определенные преимущества пе­ред хлорированием:

1) озон является одним из самых сильных окислителей, его окислительно-восстановительный потенциал выше, чем у хлора и даже хлора диоксида;

2)при озонировании в воду не вносится ничего постороннего и не проис­ходит сколько-нибудь заметных изменений минерального состава воды и pH;

3)избыток озона через несколько минут превращается в кислород, и по­этому не влияет на организм и не ухудшает органолептические свойства воды;

4)озон, вступая во взаимодействие с соединениями, содержащимися в во­де, не вызывает появления неприятных привкусов и запахов;

5) озон обесцвечивает и дезодорирует воду, содержащую органические ве­щества природного и промышленного происхождения, придающие ей запах, привкус и окраску;

6) по сравнению с хлором озон эффективнее обеззараживает воду от спо­ровых форм и вирусов;

7) процесс озонирования в меньшей степени подвержен влиянию перемен­ных факторов (pH, температуры и т. п.), что облегчает технологическую эксп­луатацию водоочистных сооружений, а контроль за эффективностью не слож­ней, чем при хлорировании воды;

8) озонирование воды обеспечивает бесперебойность процесса обработк

Вода не только источник жизни на земле, но и источник больших хлопот. Слава Богу, что в России достаточно воды. И речь может идти не о дефиците, а о качественных показателях жидкости. На сегодняшний день централизованным водоснабжением пользуются 108 млн. человек или чуть более 2/3 населения РФ. Удельный вес городов, имеющих водопровод, составляет 99%, поселков городского типа - 92%, сельских населенных пунктов - 31% (т.е. 69% сельских населенных пунктов не имеют централизованного водоснабжения). И если за централизованное водоснабжение отвечают лица, его осуществляющие, то за качество нецентрализованной - родниковой или колодезной - воды несут ответственность сами потребители. Таким образом, безопасность граждан страны находится под угрозой, так как качество воды в значительной мере определяет характер и уровень инфекционных и неинфекционных заболеваний, генетических болезней, особенности развития организма человека.

Значительное, порой необратимое, воздействие человека на окружающую среду приводит к непоправимым последствиям. Талые воды смывают с полей удобрения и пестициды, промышленные предприятия сбрасывают в водоемы неочищенные или плохо очищенные стоки, вредные вещества, попавшие в атмосферу, учитывая круговорот воды в природе, в итоге оказываются в водоеме. Сегодня речь не идет о тотальной очистке воды по всей стране, но постоянный санитарно-эпидемиологический контроль просто необходим.

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется соответствием нормативам.

Во-первых, по органолептическим показателям: запах, привкус, цветность, мутность.

Во-вторых, по обобщенным показателям: водородный показатель - в пределах 6-9 для питьевой воды в обеих системах водоснабжения, жесткость, сухой остаток.

В-третьих, по содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах: нитраты, сульфаты, хлориды и другие вещества.

Ознакомиться с показателями можно в таблице N1, созданной на основании СанПиН 2.1.4.1074-01.

Для очистки воды существует достаточное количество методов и оборудования. Наиболее распространенными среди них являются способы: осветления, дезодорации, обезжелезивания, деманганации, умягчения, обеззараживания, очистки с помощью мембран.

Очищение воды: метод осветления

Осветление призвано бороться с мутностью воды, то есть убрать из жидкости: взвешенные частицы песка, глины, илистые органические частицы и т.д. Промышленное осветление противоборствует вредному осадку путем осаждения взвеси с применением силы тяжести, центробежных сил; слоем уже взвешенного осадка, фильтрованием через зернистые материалы. На бытовом уровне это происходит обычным пропуском через фильтр (кварцевый песок, антрацит, алюмосиликат и др.).

Очищение воды: метод дезодорация

Дезодорация удаляет нежелательные привкусы и запахи, которые возникают из-за жизнедеятельности микроорганизмов, присутствия в воде неорганических и органических соединений. Обычно неприятные явления удаляют с помощью оксидации (соединение с кислородом), сорбиции (гранулированный активированный уголь) и аэрирования (насыщение воздухом).

Очищение воды: метод обезжелезивания

Обезжелезивание устраняет растворенное в воде железо с помощью реагентов-окислителей (хлора, гипохлорита натрия, озона, перманганата калия и перекиси водорода) либо без них (безреагентный) с использованием воздуха (душирование, то есть применяется душ либо специальный водовоздушный инжектор), затем вода поступает в зернистый фильтр.

Очищение воды: метод деманганации

Деманганация очищает воду от иона марганца Мn +2 до Мn +3 и Мn +4 с образованием малорастворимых гидроксидов. Для этого в воду добавляют перманганат калия, озон, хлор и его производные, кислород воздуха.
Умягчение выводит из воды катионы жесткости (кальций Са +2 и магний Мg+2). Катионы могут нанести вред, так как, преодолев рубеж в 4, 5 мг-экв/л, активно начинают оседать на стенках труб, посуды в конструкциях бытовой техники.
Обеззараживание бывает термической и физической. Физическое включает применение ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей, олигодинамию (воздействие ионами благородных металлов) и окисление - самый распространенный и известный метод. Он включает использование таких окислителей, как хлор, озон, гипохлорит натрия. Хлор является центральным средством против патогенных бактерий (брюшного тифа, дизентерии, туберкулеза, холеры, полиомиелита, энцефалита), но не справляется со спорообразующими бактериями. Их с успехом побеждает озон, который также обесцвечивает воду и проводит дезодорацию.
Последнее время популярным методом борьбы с микробами стало УФ-радиация, тем более она не изменяет вкуса и химических свойств воды, быстрее и эффективнее хлора расправляется со всеми известными бактериями, но, к сожалению, не устраняет мутности воды и не очищает от железа. Поэтому всегда рекомендуется для последующей водообработки.

Очистка воды с помощью мембран

- одна из самых инновационных технологий, где находят применение баромембранные процессы. Используется как в пищевой, электронной, фармацевтической, медицинской, химической промышленности, так и в быту. Принцип работы основан на разнице давлений на стороны мембраны. Мембраны классифицируют по размерам разделяемых частиц.
Баромембранные процессы включают: микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и обратный осмос. Микро работают с частицами до 0, 1 мкм, состоящими из механических примесей, каллоидных частиц, бактерий и вирусов. Ультра соответственно противодействуют наночастицам размером до 1 нм, а это белки, пептиды, органические соединения, большинство бактерий и вирусов. Обратный осмос и нанофильтрация - также до 1 нм, но отличаются от ультра электростатическим взаимодействием материалов мембраны с компонентами воды. При обратном осмосе и нанофильтрации сквозь мембрану могут просочиться только молекулы воды.

Все эти методики в той или иной мере сегодня используются для получения высококачественной воды. Так что же выбрать? Специалисты считают, что каждый конкретный случай должен рассматриваться профессионалами, хорошо ориентирующимися на рынке водоочистительного оборудования, так как каждый проект требует детальной проработки. Он предполагает несколько фундаментальных этапов. Первый и, наверное, самый важный - это получение, уточнение и согласование технического задания. Второй - сбор исходных данных и также согласование полученной информации. Третий - выбор технологической цепи, опять согласование и, наконец, приобретение оборудования и монтаж системы.
Главным на первом этапе является уточнение позиций по требованиям заказчика к цикличности (непрерывности), объемам поставок и качественным показателям воды.

Так как последствия такого шага могут быть весьма проблематичными и ведут к большим финансовым потерям. Например, неучтенное сезонное изменение химического состава воды, или неверный расчет нагрузок на оборудование в зависимости от времени суток, или не точные габариты приборов водоочистки при монтаже, превысившие размеры рабочего помещения и т.д., - все эти ошибки ведут к дополнительным инвестициям в проект.
Сбор исходных данных проводится подрядчиком и предполагает технические замеры, расчеты и проектирование. Начинать следует с источника, который бывает трех типов: артезианский, поверхностный и централизованное водоснабжение. Артезианский характеризуется как наименее хлопотный по химическому составу, но беспокойство могут вызвать изменение со временем цвета воды ("железное покраснение"), мутность (глина, песок) и неприятный привкус. Поверхностная вода имеет полный букет неприятных последствий для организма потребителя (механические примеси, органические вещества, минеральные взвеси, микробиологическое заражение), поэтому требует максимальной очистки. Водопроводная вода проходит очистку в зависимости от возможностей поставщика, но по дороге к потребителю способна приобрести добавки от трубы, особенно изготовленной из черного металла. Лабораторные анализы бесхозных источников необходимо производить регулярно, поскольку химические и биологические свойства воды подвержены различным изменениям.

Замеры проходят по принципу: семь раз замерь - один раз отрежь, особенно с оглядкой на оборудование. Хотя и существует простой расчет для чайников по 5 л воды в сутки на человека, но, учитывая важность соотношения объемов потребления с производительностью оборудования, лучше обратиться к профессионалам. Отметим, что данные работы регламентирует СНиП 2.04.01 - 85 "Внутренний водопровод и канализация зданий".

Выбор системы очистки и формирование набора необходимых фильтров четко привязаны к техническому заданию, полученному от заказчика, с целью максимального исполнения его требований по качеству воды. Сегодня оборудование водоочистки представляет собой сложные технические устройства.Для их успешной работы необходима полная совместимость. Выбор такого оборудования следует доверить профессионалу. Лишь специалист, хорошо разбирающийся в современных тенденциях водоочистки и оборудовании, способен решить сложные задачи по получению необходимых результатов.

Тем более на рынке предоставлено большое количество водоочистительного оборудования. Условно его можно разделить по назначению на основное, дополнительное и вспомогательное. К первому типу относятся фильтры различных методов очистки воды; ко второму - ультрафиолетовые стерилизаторы, счетчики потока, бустерные насосы, входные электромагнитные клапаны; к третьему - дозирующие насосы, насосное оборудование, компрессорное оборудование. Установка по очистке воды обычно формируется из целого комплекса устройств, при этом следует придерживаться одного производителя, так как можно совершить ошибку в расчетах и получить производственно-технологическую несовместимость приборов.

Фильтры механической очистки

Фильтры механической очистки защищают системы водоснабжения, ее отдельные узлы и оборудование от засорения. Они обычно располагаются на входе и служат для предварительного удаления механических частиц, песка, взвесей, ржавчины и т.п. Фильтры бывают двух видов: сетчатые (обыкновенная металлическая сетка) и фильтры тонкой очистки со съемными картриджами (состоят из одного или нескольких разборных корпусов и фильтрующих картриджей).

Фильтры для удаления железа

Фильтры для удаления железа - безреагентные и реагентные. Безреагентные удаляют железо общее до 5 мг/л, марганец - до 1, 5 мг/л. Состоят из напорного бака, фильтрующей среды, автоматического управляющего клапана, дренажно-распределительной системы. Действуют на основе каталитических материалов, ускоряющих окисление с помощью кислорода. Очистка автоматическая.

Реагентные фильтры способны очистить воду от железа общего до 15 мг/л, марганца до 12 мг/л, сероводорода до 5 мг/л. Состоят из напорного и реагентного баков, фильтрующей среды, автоматического управляющего клапана, дренажно-распределительной системы. Принцип действия основан на окислении реагентами растворенных в воде металлов и их удержании в слое зернистой загрузки.

Очистка производится автоматически.
Фильтры для умягчения (умягчители) освобождают воду от солей и бывают периодического и непрерывных действий. Состоят из напорных и солевых баков, фильтрующей среды, автоматического управляющего клапана, дренажно-распределительной системы. Оба умягчителя функционируют на основе удаления солей жесткости методом ионного обмена с использованием катионо-обменных смол и отличаются друг от друга наличием дополнительных резервных баков. Очистка производится автоматически.

Фильтры-осветлители способны очистить воду от механических взвесей (20-40 мкм): ржавчины, песка, глины, водорослей и т.д. Состоят из напорного бака, фильтрующей среды, автоматического управляющего клапана, дренажно-распределительной системы. Принцип действия основан на пропускании воды через слой фильтрующего материала. Очистка производится автоматически.

Фильтры-адсорбенты

Фильтры-адсорбенты служат для удаления хлорорганических и органических соединений. Состоят из напорного бака, фильтрующей среды, автоматического управляющего клапана, дренажно-распределительной системы. Принцип действия основан на сорбции (извлечении) из воды органических веществ. В нем происходит химическая реакция, и поверхность сорбента окисляется (уголь). Требуется промывка.
УФ-стерилизаторы уничтожают микроорганизмы, повреждая их ДНК, что приводит к гибели животных. В приборах используются газоразрядные ртутно-кварцевые лампы низкого давления. Принцип действия основан на фотохимических реакциях.

Мембранные фильтры самые надежные устройства по очистке воды, поскольку функционируют на основе прохождения молекул воды через тончайшую пленку. Принцип действия основан на свойствах воды
- растворять органические и неорганические соединения. Практически идеальный, фильтр очищает воду на более чем 90%. Мембранные фильтры представляют собой рулон многослойной полимерной пленки и работают в реальных условиях в технологической связке с другим водоочистительным оборудованием.

И дополнительное и вспомогательное оборудование включают: счетчики потока - устанавливаются для отслеживания объемов воды; бустерные насосы - служат для повышения и поддержания давления в системе; входные электромагнитные клапаны - регулируют потоки воды в мембранных фильтрах; насосы-дозаторы - отмеряют необходимые объемы химических реактивов и воды; насосы для наполнения баков; компрессоры для подачи кислорода в систему.

В заключение следует отметить, что современные технологии позволяют гарантировать высокое качество питьевой воды. При этом важно учесть, что при выборе норм качества необходимо ориентироваться на СанПиН 2.1.4.1074-01, а не на индивидуальные потребительские вкусы. И еще один совет, прежде чем решиться на приобретение либо установку фильтра, следует для себя уяснить - от каких вредных органических и неорганических соединений или микроорганизмов надлежит избавиться, то есть провести лабораторный анализ воды из-под крана.

ДЕЗОДОРАЦИЯ ВОДЫ, УДАЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ МИКРОЗАГРЯЗНЕНИИ

Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы и запахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения.

Присутствие в природной воде растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом процессов разложения и последующей трансформации отмерших высших водных растений, планктонных и бентосных организмов, различных бактерий и грибов. При этом в воду выделяется большое количество низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом.

Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов. В продуктах распада водорослей содержание фенола в 20-30 раз превышает ПДК (0,001 мг/л).

Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др.

Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящихся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное дей с твие на органолептические свойства воды. Токсичность пестицидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработай ее хлором или перманганатом калия.

Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цветность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются.

Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др.

Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей фенолы, образуются диоксины - чрезвычайно ядовитые вещества (смертельные дозы: стрихнин 1,5-10~ 6 ; ботулин - 3,3-Ю -17 , нервнопаралитический газ - 1,6 10~ 5 моль/кг). Доза диоксинов - 3,1-10~ 9 - смертельна, а доза 6",5-10~ 15 моль/кг для людей в возрасте до 70 лет - риск заболевания раком. В сто раз меньшая доза влияет на иммунную систему («химический СПИД») и репродуктивные функции организма. Самым ядовитым веществом являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Основным ядовитым веществом в выбросах целлюлозно-бумажных комбинатов являются полихлорированные дибензфураны (ПХРД) и сильнейшим канцерогеном - продукты сгорания мазута, бензина, угля и т. п. является бенз(а)пирен (синергизм проявляется в паре диоксин-бенз(а)пирен).

Получение пестицида 2,4-дихлорфенола хлорированием фенола сопровождается образованием 2,4,6-трихлорфенола, который самоконденсируется в диоксины, попадающие с питьевой водой к людям, так как современные водоочистные технологии не обладают барьерными функциями в отношении последних. Установлено, что полихлорированный дибензо-я-диоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензфуран (ПХДФ) образуйся непосредственно при хлорировании воды, т. е. образование диксинов при предварительном хлорировании воды - неизбежно.

Присутствующее в воде железо является катализатором до- хлорирования фенолов, переводя малотоксичные диоксины высокотоксичные при хлорировании воды. Органические вещества, присутствующие в воде, практически беспрепятственно проходят через загрузку скорых фильтров, в том числе и их токсичная диоксинсодержащая часть.

Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи.

Установлено, что традиционные приемы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в. воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). По отношению к таким загрязнениям барьерная роль очистных сооружений может быть повышена путем соответствующего подбора реагентов на высокой степени осветления воды.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последующим фильтрованием, однако часто для устранения нежелательных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и состоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истинные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды на сегодня - не существует, однако, использование некоторых из них в сочетании обеспечивает требуемую степень очистки. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взвешенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоянии, извлекают дегазацией, обезжелезиванием, обессоливанием. и др. Запахи и привкусы, вызываемые органическими веществами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают < путем оксидации и сорбции.

Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные веще с тва, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы 0 т. п.) хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции, либо к образованию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений.

Недостатком окислительного метода является также необходимость дозирования окислителя в исключительно точном соответствии с уровнем и видом загрязнения воды, что крайне затруднительно, принимая во внимание сложность и длительность многих химических анализов.

Более надежным и экономичным является применение фильтров с гранулированным активным углем, используемым в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем независимо от колебания уровня загрязнения воды, являются постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым веществам. Однако, серьезным затруднением для применения этого метода очистки воды является сравнительно малая поглощающая способность угля, что вызывает необходимость частой его замены или регенерации.

Кроме того, установлено, что из воды хорошо сорбируется активным углем гидрофобные вещества, т. е. плохо растворимые в ней и слабо гидратирующиеся в растворах (слабые органические электролиты, фенолы и др.). Менее эффективно сорбируются активным углем более сильные органические электролиты и многие органические ациклические соединения (карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, спирты).

В условиях повышенного антропогенного загрязнения водоемов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагрязнений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэрации.

Дезодорация воды аэрацией

Для удаления из природных вод летучих органических соединений биологического происхождения, вызывающих запахи и привкусы, широко применяют их аэрирование.

На практике аэрирование проводят в специальных установках - аэраторах барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов.

В аэраторах барботажного типа воздух, подаваемый воздуходувками, распределяется в воде дырчатыми трубами, подвешенными в резервуаре (рис. 15.1), распылительными устройствами, расположенными на его дне. Преимущество первого способа заключается в простоте демонтажа установки.

Распределение воздуха распылительными устройствами часто применяется в аэраторах со спиральным движением воды, которые применяются на крупных установках.

Глубина слоя воды в аэраторах такого типа колеблется от 2,7 до 4,5 м. Исследования показывают, что поскольку равновесие между концентрациями веществ, имеющих запах, в жидкой и газообразной фазах достигается мгновенно, высота слоя воды при барботировании не играет существенной роли и может быть уменьшена до 1-1,5 м. Максимальная ширина резервуара обычно в два раза больше, чем глубина. Площадь

Рис. 15.1. Аэратор барботажного типа (а) и инка-аэратор (б)

6 - магистральный воздухопровод; 2 - ввод воды в барботажную камеру 5; 3 - дырчатые пластины; 4 - воздухораспределитель; 7,1 - отвод аэрированной и подача исходной воды; 8 - водослив; 9 - стабилизацинная перегородка; 10 - слой пены; 11 - вентилятор; 12 - дырчатое дно; б - барботажная камера поверхности выбирают произвольно. Длительность продувация воздуха, как правило, не превышает 15 мин. Расход воздуха составляет 0,37-0,75 м 3 /мин на 1 м 3 воды.

Барботажные установки открытого типа могут работать при температуре ниже 0°С. Степень аэрирования легко регулируется изменением количества подаваемого воздуха. Стоимость установок и их эксплуатации невысока.

В разбрызгивающих аэраторах вода распыляется соплами н а мелкие капли, при этом увеличивается поверхность ее контакта с воздухом. Основным фактором, определяющим работу аэратора, является форма сопла и его размеры. Продолжительность соприкосновения воды с воздухом, определяемая начальной скоростью струи и ее траекторией, обычно составляет 2 с "(Д ля вертикальной струи, которая выбрасывается под напором 6 м).

В аэраторах каскадного типа обрабатываемая вода падает струями через несколько последовательно расположенных водосливов. Длительность контакта в этих аэраторах может быть изменена за счет увеличения количества ступеней. Потеря напора на аэраторах каскадного типа колеблется от 0,9 до 3 м.

В аэраторах смешанного типа вода одновременно разбрызгивается и стекает тонкой струей с одной ступени на другую. Для увеличения площади соприкосновения воды с воздухом применяют керамические шары или кокс.

Общим недостатком аэраторов, построенных на принципе контакта пленки воды с воздухом, является их неэкономичность из-за большой площади, невозможность использования зимнее время, потребность в мощной вентиляции при установке их в помещениях, и, наконец, склонность к обрастанию.

Аэрирование воды в пенном слое осуществляется в инка аэраторе (рис. 15.1,6) представляющем собой бетонный резервуар, на дне которого находится перфорированная пластина из нержавеющей стали. Вода равномерно распределяется по пластине распределительной трубой. Для стабилизации слоя пены применяется специальная перегородка. Аэрируют воду воздухом, подаваемым вентилятором. Вода, пройдя инкааэратор, выпускается через водослив.

Образование огромной пограничной поверхности между жидкой и газообразной фазами обеспечивает высокую интенсивность процесса дезодорации. Нормальное соотношение воздуха и воды в инкааэраторах колеблется в пределах 30: 1 - 300: 1. Несмотря на большой расход воздуха, интенсивное аэрирование экономически оправдано (благодаря незначительной потере напора воздух подается вентилятором).

Однако, аэрированием невозможно устранить стойкие запахи и привкусы, обусловленные наличием примесей, имеющих незначительную летучесть.

Список используемой работы

Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в.водоёмы, М.: Стройиздат, Абрамов Н.Н. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1974

Фрог Б.Н. Левченко А.П. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1996

ДЕЗОДОРАЦИЯ ВОДЫ, УДАЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ МИКРОЗАГРЯЗНЕНИИ Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природн

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ДЕЗОДОРАЦИЯ ВОДЫ, УДАЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ МИКРОЗАГРЯЗНЕНИИ

Одной из актуальных проблем последних десятилетий в области водоподготовки является необходимость дезодорации питьевой воды. Ухудшение вкусовых качеств природных вод обусловлено их минеральным и органическим составом. Нежелательные привкусы и запахи вызываются неорганическими соединениями и органическими веществами естественного и искусственного происхождения.

Присутствие в природной воде растворенных органических веществ биологического происхождения является результатом процессов разложения и последующей трансформации отмерших высших водных растений, планктонных и бентосных организмов, различных бактерий и грибов. При этом в воду выделяется большое количество низкомолекулярных спиртов, карбоновых кислот, оксикислот, кетонов, альдегидов, фенолсодержащих веществ обладающих сильным запахом.

Органические вещества способствуют развитию микроорганизмов, выделяющих во внешнюю среду сероводород, аммиак, органические сульфиды, дурно пахнущие меркаптаны. Интенсивное развитие и отмирание водорослей способствует появлению в воде полисахаридов; щавелевой, винной и лимонной кислот; веществ типа фитонцидов. В продуктах распада водорослей содержание фенола в 20--30 раз превышает ПДК (0,001 мг/л).

Несмотря на принятые законодательные меры все еще наблюдается сброс промышленных сточных вод в поверхностные водоемы, что приводит к их загрязнению минеральными и органическими соединениями. Среди них соли тяжелых металлов, нефть и нефтепродукты, синтетические алифатические спирты, полифенолы, кислоты, пестициды, СПАВ и др.

Особую опасность представляют пестициды, относящиеся к разным классам органических соединений и находящихся в воде в различных состояниях. Они оказывают отрицательное дей с твие на органолептические свойства воды. Токсичность пестицидов, присутствующих в воде, возрастает в процессе обработай ее хлором или перманганатом калия.

Нефть и нефтепродукты плохо растворимы в воде и очень устойчивы к биохимическому окислению. Большие концентрации нефти придают воде сильный запах, повышают ее цветность и окисляемость, снижают содержание растворенного кислорода. При небольшом содержании нефти в воде ее органолептические показатели заметно ухудшаются.

Попадая в воду с бытовыми и промышленными стоками СПАВ резко ухудшают ее качество, появляются устойчивые запахи (мыльный, керосиновый, канифольный) и горьковатые привкусы. Как правило, СПАВ усиливают стабильность запахов других примесей, катализируют токсичность находящихся в воде канцерогенных веществ, пестицидов, анилина и др.

Присутствующие в природных водах Севера и средней полосы России гуминовые кислоты и фульвокислоты, лигнины и многие другие органические соединения естественного происхождения служат одним из источников образования фенолов, которые ухудшают их органолептические свойства. При хлорировании воды, содержащей фенолы, образуются диоксины -- чрезвычайно ядовитые вещества (смертельные дозы: стрихнин 1,5-10~ 6 ; ботулин -- 3,3-Ю -17 , нервнопаралитический газ -- 1,6* 10~ 5 моль/кг). Доза диоксинов -- 3,1-10~ 9 -- смертельна, а доза 6",5-10~ 15 моль/кг для людей в возрасте до 70 лет -- риск заболевания раком. В сто раз меньшая доза влияет на иммунную систему («химический СПИД») и репродуктивные функции организма. Самым ядовитым веществом являются 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (ТХДД). Основным ядовитым веществом в выбросах целлюлозно-бумажных комбинатов являются полихлорированные дибензфураны (ПХРД) и сильнейшим канцерогеном -- продукты сгорания мазута, бензина, угля и т. п. является бенз(а)пирен (синергизм проявляется в паре диоксин-бенз(а)пирен).

Получение пестицида 2,4-дихлорфенола хлорированием фенола сопровождается образованием 2,4,6-трихлорфенола, который самоконденсируется в диоксины, попадающие с питьевой водой к людям, так как современные водоочистные технологии не обладают барьерными функциями в отношении последних. Установлено, что полихлорированный дибензо-я-диоксин (ПХДД) и полихлорированный дибензфуран (ПХДФ) образуйся непосредственно при хлорировании воды, т. е. образование диксинов при предварительном хлорировании воды -- неизбежно.

Присутствующее в воде железо является катализатором до- хлорирования фенолов, переводя малотоксичные диоксины высокотоксичные при хлорировании воды. Органические веще ства, присутствующие в воде, практически беспрепятственно проходят через загрузку скорых фильтров, в том числе и их токсичная диоксинсодержащая часть.

Иногда органолептические свойства воды ухудшаются при передозировке реагентов или в результате неправильной эксплуатации водоочистных сооружений. Так, при обесцвечивании воды коагулированием без последующей стабилизации возрастает коррозионная активность воды и вследствие этого ухудшаются ее органолептические показатели. При хлорировании воды наблюдается ухудшение ее органолептических показателей как при нарушении режима процесса, так и в результате образования хлорорганических соединений, вызывающих неприятные привкусы и запахи.

Установлено, что традиционные приемы очистки воды обладают слабо выраженным барьерным действием в основном по отношению к тем химическим загрязнениям, которые находятся в. воде в виде взвесей и коллоидов или переходят в нерастворимую форму в процессе очистки и предварительной обработки хлором (например, эмульгированные фракции нефти, плохо растворимые пестициды, некоторые металлы). По отношению к таким загрязнениям барьерная роль очистных сооружений может быть повышена путем соответствующего подбора реагентов на высокой степени осветления воды.

Дезодорация воды в некоторых случаях достигается при коагулировании примесей и их флокулировании с последующим фильтрованием, однако часто для устранения нежелательных запахов и привкусов требуется применение специальных технологий. Их выбор диктуется характером примесей и состоянием, в котором они находятся (взвеси, коллоиды, истинные растворы, газы).

Универсальных методов дезодорации воды на сегодня -- не существует, однако, использование некоторых из них в сочетании обеспечивает требуемую степень очистки. Если вещества, вызывающие неприятные привкусы и запахи, находятся во взвешенном и коллоидном состоянии, то хорошие результаты дает их коагулирование. Привкусы и запахи, обусловленные неорганическими веществами, находящимися в растворенном состоянии, извлекают дегазацией, обезжелезиванием, обессоливанием. и др. Запахи и привкусы, вызываемые органическими веществами, отличаются большой стойкостью. Обычно их извлекают < путем оксидации и сорбции.

Вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами (гумусовые кислоты, соли железа (II), дубильные веще с тва, сероводород, нитриты, поли- и одноатомные фенолы 0 т. п.) хорошо извлекаются из воды путем оксидации. Более устойчивые соединения (карбоновые кислоты, алифатические спирты, углеводороды нефти и нефтепродукты и т. п.) в условиях обработки хлором и его производными, а иногда и озоном окисляются плохо. Иногда сильные окислители, воздействуя на эти вещества, значительно усиливают первоначальные привкусы и запахи (например, фосфороорганические пестициды). Вместе с тем действие окислителей на легкоокисляемые соединения приводит к их полной деструкции, либо к образованию веществ, не влияющих на органолептические показатели воды. Таким образом, действие окислителей эффективно лишь по отношению к ограниченному числу загрязнений.

Недостатком окислительного метода является также необходимость дозирования окислителя в исключительно точном соответствии с уровнем и видом загрязнения воды, что крайне затруднительно, принимая во внимание сложность и длительность многих химических анализов.

Более надежным и экономичным является применение фильтров с гранулированным активным углем, используемым в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем независимо от колебания уровня загрязнения воды, являются постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым веществам. Однако, серьезным затруднением для применения этого метода очистки воды является сравнительно малая поглощающая способность угля, что вызывает необходимость частой его замены или регенерации.

Кроме того, установлено, что из воды хорошо сорбируется активным углем гидрофобные вещества, т. е. плохо растворимые в ней и слабо гидратирующиеся в растворах (слабые органические электролиты, фенолы и др.). Менее эффективно сорбируются активным углем более сильные органические электролиты и многие органические ациклические соединения (карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, спирты).

В условиях повышенного антропогенного загрязнения водоемов для дезодорации воды, удаления токсичных микрозагрязнений необходимо сочетать методы оксидации, сорбции и аэрации.

Дезодорация воды аэрацией

Для удаления из природных вод летучих органических соединений биологического происхождения, вызывающих запахи и привкусы, широко применяют их аэрирование.

На практике аэрирование проводят в специальных установках -- аэраторах барботажного, разбрызгивающего и каскадного типов.

В аэраторах барботажного типа воздух, подаваемый воздуходувками, распределяется в воде дырчатыми трубами, подвешенными в резервуаре (рис. 15.1), распылительными устройствами, расположенными на его дне. Преимущество первого способа заключается в простоте демонтажа установки.

Распределение воздуха распылительными устройствами часто применяется в аэраторах со спиральным движением воды, которые применяются на крупных установках.

Глубина слоя воды в аэраторах такого типа колеблется от 2,7 до 4,5 м. Исследования показывают, что поскольку равновесие между концентрациями веществ, имеющих запах, в жидкой и газообразной фазах достигается мгновенно, высота слоя воды при барботировании не играет существенной роли и может быть уменьшена до 1--1,5 м. Максимальная ширина резервуара обычно в два раза больше, чем глубина. Площадь

Рис. 15.1. Аэратор барботажного типа (а) и инка-аэратор (б)

6 -- магистральный воздухопровод; 2 -- ввод воды в барботажную камеру 5; 3 -- дырчатые пластины; 4 -- воздухораспределитель; 7,1 -- отвод аэрированной и подача исходной воды; 8 -- водослив; 9 -- стабилизацинная перегородка; 10 -- слой пены; 11 -- вентилятор; 12 -- дырчатое дно; б -- барботажная камера поверхности выбирают произвольно. Длительность продувация воздуха, как правило, не превышает 15 мин. Расход воздуха составляет 0,37--0,75 м 3 /мин на 1 м 3 воды.

Барботажные установки открытого типа могут работать при температуре ниже 0°С. Степень аэрирования легко регулируется изменением количества подаваемого воздуха. Стоимость установок и их эксплуатации невысока.

В разбрызгивающих аэраторах вода распыляется соплами н а мелкие капли, при этом увеличивается поверхность ее контакта с воздухом. Основным фактором, определяющим работу аэратора, является форма сопла и его размеры. Продолжительность соприкосновения воды с воздухом, определяемая начальной скоростью струи и ее траекторией, обычно составляет 2 с "(Д ля вертикальной струи, которая выбрасывается под напором 6 м).

В аэраторах каскадного типа обрабатываемая вода падает струями через несколько последовательно расположенных водосливов. Длительность контакта в этих аэраторах может быть изменена за счет увеличения количества ступеней. Потеря напора на аэраторах каскадного типа колеблется от 0,9 до 3 м.

В аэраторах смешанного типа вода одновременно разбрызгивается и стекает тонкой струей с одной ступени на другую. Для увеличения площади соприкосновения воды с воздухом применяют керамические шары или кокс.

Общим недостатком аэраторов, построенных на принципе контакта пленки воды с воздухом, является их неэкономичность из-за большой площади, невозможность использования зимнее время, потребность в мощной вентиляции при установке их в помещениях, и, наконец, склонность к обрастанию.

Аэрирование воды в пенном слое осуществляется в инка аэраторе (рис. 15.1,6) представляющем собой бетонный резервуар, на дне которого находится перфорированная пластина из нержавеющей стали. Вода равномерно распределяется по пластине распределительной трубой. Для стабилизации слоя пены применяется специальная перегородка. Аэрируют воду воздухом, подаваемым вентилятором. Вода, пройдя инкааэратор, выпускается через водослив.

Образование огромной пограничной поверхности между жидкой и газообразной фазами обеспечивает высокую интенсивность процесса дезодорации. Нормальное соотношение воздуха и воды в инкааэраторах колеблется в пределах 30: 1 -- 300: 1. Несмотря на большой расход воздуха, интенсивное аэрирование экономически оправдано (благодаря незначительной потере напора воздух подается вентилятором).

Однако, аэрированием невозможно устранить стойкие запахи и привкусы, обусловленные наличием примесей, имеющих незначительную летучесть.

Список используемой работы

Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в.водоёмы, М.: Стройиздат, Абрамов Н.Н. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1974

Фрог Б.Н. Левченко А.П. Водоподготовка, М.:Стройиздат 1996

Подобные документы

Строение молекулы воды. Водородные связи между молекулами воды. Физические свойства воды. Жесткость как одно из свойств воды. Процесс очистки воды. Использованием воды, способы ее восстановления. Значимость воды для человека на сегодняшний день.

презентация , добавлен 24.04.2012


Условные показатели качества питьевой воды. Определение органических веществ в воде, ионов меди и свинца. Методы устранения жёсткости воды. Способы очистки воды. Приготовление рабочего раствора сернокислого калия. Очистка воды частичным замораживанием.

практическая работа , добавлен 03.12.2010


Распределение воды в природе, ее биологическая роль и строение молекулы. Химические и физические свойства воды. Исследования способности воды к структурированию и влияния информации на форму ее кристаллов. Перспективы использования структурированной воды.

реферат , добавлен 29.10.2013


Классификация методов умягчения воды. Термический метод умягчения воды. Технологические схемы, конструктивные элементы установок реагентного умягчения воды. Термохимический метод умягчения воды. Особенности умягчения воды диализом, ее магнитная обработка.

реферат , добавлен 09.03.2011


Исследование основных загрязнителей оборотных вод и факторов, влияющих на качество воды. Характеристика методов удаления грубодисперсных примесей из воды, классификации очистных фильтров. Описания обессоливания воды в установках с неподвижным слоем.

реферат , добавлен 11.10.2011


Распространение воды на планете Земля. Изотопный состав воды. Строение молекулы воды. Физические свойства воды, их аномальность. Аномалия плотности. Переохлажденная вода. Аномалия сжимаемости. Поверхностное натяжение. Аномалия теплоемкости.

курсовая работа , добавлен 16.05.2005


Подземные и поверхностные воды, атмосферные осадки - источник водообеспечения централизованных систем водоснабжения. Свойства подземных вод. Состав природных вод. Влияние примесей воды на ее качество. Процессы формирования качества воды и ее самоочищения.

реферат , добавлен 09.03.2011


Очистка воды от марганца. Безреагентные и реагентные методы деманганации воды. Глубокая аэрация с последующим фильтрованием. Использование катализаторов окисления марганца. Удаление марганца из подземных вод. Технология применения перманганата калия.

реферат , добавлен 09.03.2011


Процесс и схематическое изображение умягчения воды методом натрий-хлор-ионирования. Сущность и условия применения способа умягчения воды аммоний-ионированием. Методы глубокого умягчения воды. Катионирование в фильтрах с гидравлически зажатой загрузкой.

реферат , добавлен 09.03.2011


Свойства воды как наиболее распространенного химического соединения. Структура молекулы воды и атома водорода. Анализ изменения свойств воды под воздействием различных факторов. Схема модели гидроксила, иона гидроксония и молекул перекиси водорода.