Тема 3. Поліпшення якості природної води

Показники якості води.

Вимоги до якості води.

Основні технологічні процеси поліпшення якості природної води.

Основні схеми поліпшення якості природної води.

 

Показники якості води

Домішки, що містяться у воді, можна бути класифікувати за різними кри­теріями, зокрема за фізичним станом забруднення вони можуть бути розчине­ні, нерозчинені (у вигляді окремих частинок) і колоїдні, а за походженням - ор­ганічні, мінеральні й мікроорганізми.

Якість природної води характеризується фізико-хімічними властивостями і бактерійними забрудненнями.

До фізичних властивостей (органолептичних, тобто таких, які можуть бу­ти визначені одним з органів чуття людини) відносяться: температура води, каламутність (або прозорість), кольоровість, смак і запах.

Завислі (нерозчинені) речовини завжди містяться у воді поверхневих дже­рел. Вміст їх у воді відкритих джерел коливається в дуже широких межах і ви­ражається в мг/дм³ (каламутність) або в см (прозорість). В одному і тому ж джерелі в різний час роки він різний і особливе великий під час паводків.

Кольоровістю називають забарвлення, яке може мати природна вода. Ко­льоровість виражають у градусах платиново-кобальтової шкали.

Смак і запах у воді природних джерел може мати різні відтінки й інтенси­вність. Так, на смак вода може бути гіркуватою, солоною, кислою, солодкува­тою. Решта видів смакових відчуттів (наприклад, металевий) називають прис­маками. Запах води може бути природного і штучного походження. Природні запахи (болотяний, гнильний, землистий, сірководневий, трав'янистий та ін.) обумовлюються живими і відмерлими організмами, продуктами розмиву русел. Запахи штучного походження (феноловий, нафтовий, хлорфеноловий, хлорний та ін.) з'являються в результаті скидання у водоймище недостатньо очищених стічних вод і обробки води реагентами. Запах і смак оцінюють за п'ятибальною системою.

Температура води неоднакова в природних джерелах. У відкритих водой­мищах вона залежить, головним чином, від температури повітря і коливається в дуже широких межах. Температура води в поверхневому джерелі неоднакова за глибиною. Вода підземних джерел, особливо артезіанських, має досить постій­ну температуру (звичайно 5-12°С) протягом усього року.

Хімічний склад природної води вельми різноманітний. Хімічні властивості обумовлюються вмістом в ній розчинених хімічних речовин. Для оцінки води з огляду її використання для водопостачання мають значення наступні хімічні властивості: сухий залишок, жорсткість, окислюваність, активна реакція, вміст заліза, марганцю, сполук кремнію, хлоридів, сульфатів, фтору, йоду та ін.

Сухий залишок виражається в мг/дм³ і характеризує загальний вміст у воді органічних і неорганічних речовин (окрім газів). Він визначається як залишок від випаровування відомого об'єму нефільтрованої проби води, висушений при 110°С до постійної маси. Розрізняють також прожарений залишок, який хара­ктеризує вміст у воді неорганічних речовин, окрім газів.

Жорсткість води (виражається в мг-екв/дм³) обумовлена вмістом в ній розчинених солей кальцію і магнію. Розрізняють жорсткість карбонатну і не-карбонатну. Суму карбонатної і некарбонатної жорсткості називають загаль­ною жорсткістю. Карбонатною називають жорсткість, обумовлену наявністю бікарбонатних солей кальцію і магнію. Некарбонатною називають жорсткість, обумовлену вмістом некарбонатних солей кальцію і магнію - сульфатів, хлори­дів, нітратів і силікатів.

Лужність води характеризується присутністю в ній бікарбонатів, карбо­натів, гідратів і солей інших слабких кислот, тому розрізняють лужність бікар-бонатну, карбонатну, гідратну, гуматну, силікатну та ін. Лужність природної води звичайно рівна її карбонатній жорсткості і виражається в мг-екв/л.

Окислюваність указує на вміст у воді розчинених органічних і деяких не­органічних речовин, які легко окислюються, і виражається в мгО₂/л.

Активна реакція води виражається ступенем лужності й кислотності води і характеризується концентрацією в ній водневих іонів. Концентрацію водневих іонів позначають через рН (потенціал водню) і умовно виражають логарифмом її величини із зворотним знаком. Інакше кажучи, для нейтральної реакції - рН = 7, для кислої реакції - рН нижче 7, для лужної реакції - рН вище 7.

Залізо (мг/дм³) міститься у воді у вигляді двовалентного (закисного) і три­валентного (окисного). У підземних водах воно міститься найчастіше у вигляді розчиненого двовалентного заліза, а в поверхневих водах - у вигляді колоїдних комплексних сполук. У річках з болотяним живленням присутнє гуміновокисле залізо, що обумовлює підвищену кольоровість такої води.

Марганець (мг/дм³) в підземних водах найчастіше супроводить залізо у ви­гляді бікарбонату закису марганцю.

Хлориди і сульфати (мг/дм³) зустрічаються майже у всіх природних во­дах, найчастіше у вигляді кальцієвих, магнієвих і натрієвих солей.

Кремнекислота (мг/дм³) присутня у воді як поверхневих, так і підземних джерел в колоїдній, іонодисперсній та інших формах.

Азотисті сполуки (мг/дм³) присутні у вигляді нітратів, нітриту, аміаку і служать звичайно індикатором забрудненості вододжерела стічними водами.

Йод і фтор (мг/дм³) найчастіше присутні в природних водах в чистій фор­мі. Вони мають важливе гігієнічне значення для здоров'я людей.

Бактерійне і вірусне забруднення води характеризується числом бакте­рій групи кишкової палички, що містяться в 1 л води - колі-індексом, або його зворотною величиною - колі-титром (той мінімальний об'єм води, в якому ще виявляється кишкова паличка).

Небезпечними для здоров'я людей є бактерії, які служать збудниками хво­роб, переданих через воду, до яких відносяться інфекційний гепатит, черевний тиф, дизентерія, холера, туляремія, поліомієліт та ін. Такі бактерії називають хвороботворними, або патогенними. Присутність їх не завжди можна визначи­ти навіть в сильно забрудненій воді. Тому для оцінки якості води в санітарно-епідеміологічному відношенні визначають вміст у воді бактерій, названих киш­ковою паличкою (бактерії коли). Сама по собі вона нешкідлива, але наявність у кишкової палички свідчить про забруднення води виділеннями людей і тварин і, отже, про можливість попадання серед інших і патогенних бактерій.

Загальна бактерійна забрудненість води характеризується кількістю всіх мікроорганізмів, які містяться в 1 мл води - загальне мікробне число.

Розчинені гази (кисень, вуглекислота, сірководень, метан) містяться у при­родних водах від доль до сотень мг/дм³. Присутність у воді сірководня надає їй неприємний запах і сприяє, як і присутність кисню і вуглекислоти, корозії ме­талу. У відкритих водоймищах містяться також різноманітні дрібні рослинні і тваринні організми, що знаходяться в завислому стані (планктон) або прикріп­лені до дна водоймища (бентос). Рослинний планктон називається фітопланк­тоном, тваринний - зоопланктоном; бентос же називають відповідно фітобентосом і зообентосом.

Вимоги до якості води

Характер і обсяг заходів щодо очищення води повинні вибиратися в ре­зультаті зіставлення якісних характеристик води даного джерела з тими вимо­гами, які ставлять споживачі до якості води.

Вимоги до якості господарсько-питної води диктуються турботою про охорону здоров'я людей і лімітуються ГОСТ 2874-82. «Вода питна» і Держав­ними санітарними правилами і нормами (ДержСанПіН) «Вода питна, гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачан­ня».

Вимоги до якості виробничої води різноманітні, оскільки залежать від виду виробництва і його технології. Найчастіше вода на промпідприємствах витра­чається для охолоджування всякого роду устаткування, де процеси протікають при високих температурах. Основні вимоги, що ставляться до якості охолоджуючої води, полягають в тому, що вода повинна мати невелику карбонатну жорсткість, містити якомога менше завислих речовин і не давати біообростань.

Додаткова (свіжа) вода, що подається в оборотні системи водопостачання, на заповнення втрат, також повинна мати можливо меншу карбонатну жорст­кість. Заліза в додатковій воді повинно міститися не більше 0,5 мг/дм³, оскільки внаслідок аерації в охолоджуючих пристроях відбувається його окислення і утворення пластівців гідроокису заліза, що відкладається на стінках труб і уста­ткування. Крім того, залізистий осад у трубах утворює гальванічні мікроелеме­нти з металом труб і апаратів, що може викликати корозію. До якості живиль­ної води для котельних установок пред'являють строгі вимоги. Жорсткість жи­вильної води для водотрубних котлів з тиском 1,6-3 МПа не повинна переви­щувати 0,02 мг-екв/дм³, а для котлів з тиском 3-10 МПа - 0,01 мг-екв/дм³. У жи­вильній воді неприпустимою є наявність завислих речовин. Дуже строгі вимоги ставлять до вмісту у воді сульфатів, хлоридів, кремнієвої кислоти, вуглекисло­ти, розчиненого кисню, окислюваності.

Для забезпечення потреб у пожежогасінні придатна вода практично будь-якої якості. У більшості випадків подача води для потреб пожежогасінні в міс­тах покладається на ті ж системи міського водопостачання, які здійснюють по­дачу води для звичайних господарсько-питних потреб. В окремих випадках влаштовують також спеціальні протипожежні водопроводи.

Можливість об'єднання протипожежного водопроводу з господарсько-питним або виробничим водопроводом вирішують техніко-економічними роз­рахунками. На території підприємства найчастіше як протипожежний викорис­товують господарсько-питний водопровід, що має велику розгалуженість. Іноді для цієї мети служить система виробничого водопроводу, а на підприємствах з підвищеною небезпекою влаштовують окремі протипожежні водопроводи.