МЕТОДИ І ТЕХНОЛОГІЧНІ СХЕМИ ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ВОДИ
Зміст
1) Методи, технологічні процеси і споруди
2) Класифікація основних технологічних схем
3) Основні критерії для вибору технологічної схеми і складу споруд для підготовки питної води
Література
1. Методи, технологічні процеси і споруди
Обробка води з метою підготовки її для пиття, господарських та виробничих цілей являє собою комплекс фізичних, хімічних та біологічних методів зміни її первісного складу. Під обробкою води розуміють не тільки очищення її від ряду небажаних і шкідливих домішок, але і поліпшення природних властивостей шляхом збагачення її відсутніми інгредієнтами. Все різноманіття методів обробки води можна підрозділити на наступні основні групи: поліпшення органолептичних властивостей води (освітлення й знебарвлення, дезодорація та ін); забезпечення епідеміологічної безпеки (хлорування, озонування, ультрафіолетова радіація і ін); кондиціювання мінерального складу (фторування і знефторювання, витяг іонів важких металів, знезалізнення, деманганація, зм'якшування або знесолення тощо). Метод обробки води вибирають на основі попереднього вивчення складу і властивостей води джерела, наміченого до використання, і їх зіставлення з вимогами споживача.
Найбільш характерними і загальними ознаками домішок води є форми їх знаходження в ній, тобто фазовий стан, що характеризується дисперсністю речовин. За Л.А. Кульський фазово-дисперсний стан домішок води зумовлює їх поведінку в процесі водообробки. Кожному фазово-дисперсному станом домішок відповідає сукупність методів впливу, що дозволяє досягти необхідних якісних показників води зміною цього стану або без зміни його.
На цій основі все різноманіття забруднень (домішок) природних і промислових вод поділено на чотири групи із загальним для кожної групи набором методів водоочищення, визначають форму знаходження домішок у воді.
В основу технології очищення води від домішок кожної групи покладені процеси, що протікають під впливом сил, найбільш ефективно впливають на дану дисперсну систему. Так, для видалення суспензій, що є кінетично нестійкими системами, використовують гравітаційні і адгезійні сили, для видалення колоїдних і високомолекулярних речовин, агрегативно нестійких у водних розчинах, - адгезійні та адсорбційні. Домішки, що знаходяться у вигляді молекулярних розчинів, видаляють шляхом асоціації молекул, під впливом сил міжмолекулярної взаємодії. І, нарешті, для видалення з води електролітів використовують сили хімічних зв'язків, характерні для іонних процесів.
Технологія кондиціонування води припускає процеси, пов'язані з коригуванням її фізичних і хімічних властивостей, а також процеси знезараження. Однак, незважаючи на принципове розходження завдань цих методів обробки, вони можуть бути загальними залежно від фазово-дисперсного стану мінеральних, органічних і біологічних домішок води.
До першої групі домішок води відносяться зважені в воді речовини (від високодисперсних суспензій до великих частинок), а також бактеріальні зависі та інші біологічні забруднення. Видаляти ці домішки можна як безреагентної, так і реагентними методами.
Другу групу домішок води представляють різні типи гідрофільних і гідрофобних колоїдних систем, високомолекулярні речовини і детергенти, здатні в залежності, від умов змінювати свою агрегативно. Їх можна видаляти з води різними методами і технологічними прийомами. Наприклад, обробкою води коагулянтами, флокулянтами, вапном, а також хлором, озоном та іншими окислювачами.
При цьому знижується кольоровість води, знищуються мікроорганізми, руйнуються гідрофільні колоїди, що проявляють захисні властивості по відношенню до гідрофобним домішкам води, тим самим створюючи сприятливі умови для подальшого коагулювання, прискорюється процес утворення та осадження пластівців.
Для третьої групи домішок, є молекулярними розчинами, найбільш ефективні процеси, що забезпечують їх видалення з води, - аерування, окислення, адсорбція.
Для четвертої групи домішок , представляють собою електроліти, технологія очистки води зводиться до зв'язування реагентами іонів, підлягають усуненню, в малорозчинні і малодисоційованих з'єднання. При виборі реагентів доцільно виходити з твору розчинності утворюються з'єднань. (Твором розчинності (ПР) називається добуток концентрацій іонів в насиченому розчині малорастворимого з'єднання, характеризує здатність його розчинятися.) У випадку малих значень ПР повнота очищення води зростає, особливо при надлишку іона-осаджувача. Присутність у воді сторонніх солей обумовлює збільшення іонної сили розчину (іонна сила є мірою напруженості електричного поля, створюваного присутніми в розчині іонами), внаслідок чого зменшуються ' коефіцієнти активності реагуючих іонів і розчинність опадів зростає. (Активність - ефективна концентрація речовини, що враховує ступінь пов'язаності його молекул або іонів у розчині. Вона дозволяє судити про відхиленні властивостей даної речовини в складному розчині від властивостей в чистому його розчині при цій же молярній концентрації речовини. Активність речовини залежить від виду і концентрації інших компонентів розчину, а також від температури і тиску.)
Всі домішки, що забруднюють водойми, повністю охоплюються чотирма групами пропонованої класифікації. Використовуючи особливості, що характеризують кожну групу домішок, можна знаходити ефективні методи видалення всього комплексу знаходяться у воді домішок невеликим числом відповідним чином скомпонованих елементів очисних споруд.
При проектуванні водоочисних комплексів використання цього принципу класифікації допомагає визначати головні елементи очисних споруд, компонувати їх, а також підбирати реагенти та процеси, які повинні в них протікати. Це найбільш складна частина проектування, яке слід розвивати в напрямку уточнення параметрів споруд і режиму роботи з урахуванням індивідуальних особливостей і складу домішок природних вод.
При складанні схеми водообробки слід вибирати методи і режими, найбільш ефективні для видалення домішок кожної з груп. Бажана попередня лабораторна перевірка і порівняльна техніко-економічна оцінка декількох варіантів.
Для видалення з води гетерофазних домішок 1 групи рекомендуються наступні процеси: механічне розділення в гравітаційному полі або під дією відцентрових сил, а також фільтрування через пористі завантаження і дрібні сітки; адгезія на високодисперсних і зернистих матеріалах, а також гідроксид алюмінію або заліза і глинистих мінералах; агрегація флокулянтами; флотація домішок та ін; для патогенних мікроорганізмів - бактерицидний вплив. Комплекс очисних споруд, що забезпечує протікання більшості перерахованих процесів, включає всі необхідні типові елементи, а саме: змішувачі, камери хлопьеобразования, відстійники (освітлювачі), фільтри - при двоступеневою схемою очищення, контактні освітлювачі або контактні фільтри - при одноступеневою схемою.
Для усунення мікрогетерофазних домішок II групи більш ефективні процеси окислення органічних колоїдних речовин і високомолекулярних сполук, адгезія і адсорбція їх на гідроксиду алюмінію і заліза, агрегація флокулянтами катіонного типу та ін; для вірусів - віруліцидну дію.
Як в випадку домішок I групи, комплекс очисних споруд, необхідних для здійснення цих процесів, складається з типових елементів, використовуваних в двох-або одноступінчастої схемах очищення води.
Для видалення молекулярно розчинених речовин, що входять до III групи, застосовують наступні процеси: десорбцію летючих сполук; окислення органічних речовин; адсорбцію на активованому вугіллі та інших сорбентах; екстракцію органічними розчинниками; відгін паром - евапорацію та ін Методи видалення таких домішок специфічні і то...
