Очищення міської води. Принцип роботи та етапи очищення питної води на станції водопідготовки. Очисні споруди для приватного будинку

У зв'язку зі зростанням обсягів водоспоживання та недостатністю джерел підземних вод для цілей водопостачання використовуються джерела поверхневих вод, що забираються з річок і водойм.

До якості питної води висуваються вимоги відповідно до норм чинного стандарту. Високі вимоги пред'являються також і до якості води, що йде на технологічні цілі промислових підприємств, так як від цьогобагато в чомузалежить нормальне функціонування промислових агрегатів та устаткування цехів.

Якість води вджерел водопостачання часто не відповідає вимогам, тому виникає завдання його поліпшення. Поліпшення якості природної води для господарсько-питних потреб і технологічних цілей досягається різними спеціальними методами її обробки (очищення). З метою покращення якості питної води та її очищення у складі сучасних водопроводів зводяться спеціальнікомплекси очисних споруд , що об'єднуються вводоочисні станції .

Стічні води також вимагають очищення з метою усунення шкідливого їх впливу на зовнішнє середовище (водойми, грунт, підземні води, повітря) і через неї на людей, тварин, риб, рослини.Очищення стічних вод є одним з найважливіших заходів щодо охорони природи, річок та водойм від забруднення. Вона проводиться на спеціальних комплексахканалізаційних очисних споруд . Ці споруди не тільки очищають води від забруднень, а й уловлюють корисні речовини для використання їх на основному виробництві (у промисловості) або для використання як сировини в інших виробництвах.

Необхідна ступінь очищення відвідних стічних вод, скиданих у водойми РФ, регламентується «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» і «Основами водного законодавства РФ».

У практиці будівництва зводяться комплексиочисних споруд двох основних типів -водопровідні іканалізаційні . Кожен із зазначених типів очисних споруд має свої різновиди, а також специфічні особливості як за складом і облаштування окремих споруд, так і за технологічними процесами, що відбуваються в них.

Метод обробки води та склад водопровідних очисних споруд залежать від якості вихідної води, вимог, пред'являємо їх до якості питної води, та прийнятої технологічної схеми її очищення.

Технологічні процеси очищення води включають їїосвітлення , знебарвлення ізнезараження . Вода коагулюється, відстоюється і фільтрується, а також проходить обробку хлором. Якщо якість вихідної води дозволяє відмовитися від деяких технологічних процесів її обробки, відповідно скорочується комплекс споруд.

Вивченнятехнологічних схем очищення питної води показує, що основними методами освітлення та знебарвлення води наводопровідних очисних спорудах є відстоювання та фільтрування з попередньою обробкоюводи реагентами (коагулянтами). Для відстоювання води використовуються в основному горизонтальні (рідше вертикальні) відстійники або освітлювачі зі зваженим осадом, а для фільтрування - фільтри з різними видамифільтруючого завантаження або контактні освітлювачі.

У практиці водопровідного будівництва в нашій країні найбільшого поширення набуливодоочисні споруди , Запроектовані, але технологічної схемою, що передбачає в якості основних очисних споруд горизонтальні відстійники та швидкі фільтри.

Прийнята єдинатехнологічна схемаочищення питної води визначила практично однаковий склад основних та допоміжних споруд. Так, наприклад, у всі комплексиводоочисних станцій , Незалежно від їх продуктивності і типу, входять наступні споруди:реагентне господарство зі змішувачем , камери реакції ( пластівництво ), горизональні відстійники абоосвітлювачі фільтри,резер-вуари для чистої води , насосна станція II підйому з електропідстанцією, а також об'єкти підсобно-допоміжного (виробничого), адміністративно-технічного та культурно-побутового призначення.

. , Як і водопроводу, - це складні комплекси інженерних споруд, взаємопов'язаних технологічним процесом очищення стічних вод. На очисних спорудах стічні води піддаються механічному, хімічному та біохімічному (біологічному) очищенню.

В процесімеханічного очищення з рідкої фази стічних вод відокремлюються зважені речовини і грубі механічні домішки шляхом проціджування, відстоювання і фільтрування. У деяких випадках механічне очищення є остаточним. Але найчастіше вона є лише підготовкою для подальшої, наприклад, біохімічної очистки.

У комплекс очисних споруд, призначених длямеханічного очищення побутових стічних вод , входять: решітки, призначені для затримання великих речовин органічного і мінерального походження; пісколовки для виділення важких мінеральних забруднень (головним чином волосінь); відстійники для виділення речовин, що осаджуються (в основному органічних); хлораторна установка з контактними резервуарами, в яких відбувається контакт освітленої стічної води з хлором з метою знищення хвороботворних бактерій. В результаті обробки стічних вод, що надходять, на зазначених спорудах вони післяїхдезінфекції можуть бути відведені у водойму.

Схема хімічного очищення стічних вод відрізняється від механічної введенням перед відстійниками змішувача та реагентного господарства. При цьому оброблена стічна вода після решіток і пісколовки надходить у змішувач, де до неї додається реагент для коагулювання, а потім у відстійник для освітлення. Стічна вода з відстійника випускається або прямо у водойму, або спочатку на фільтр для додаткового освітлення, а потімвводоймище. Споруди для обробки осаду при хімічному очищенні такі самі. як і при механічній.

Біохімічне очищення стічних вод, Залежно від місцевих умов, зазвичай здійснюється на трьох основних схемах споруд: на полях зрошення або полях фільтрації, на біофільтрах і в аеротенках. При першій схемі стічна водя, пройшовши через грати, надходить у пісковловлювачі і потім у відстійники для освітлення та дегельмінтизації, звідки вона прямує на поля зрошення або поля фільтрації і потім у водойму. При другій схемі стічна вода спочатку проходить через спорудження механічного очищення і попередньої аерації (преаератори), далі вона надходить на біофільтри, а потім у вторинний відстійник для виділення з очищеної води речовин, що виносяться мулу біофіль-трів. Очищення закінчується дезінфекцією стічних вод перед спуском у водойму. При третій схемі попередня очищення стічної води проводиться на решітках, песколовках, преаераторах і в відстійниках. Наступна їх очищення проводиться в аеротенках, потім у вторинних відстійниках і закінчується дезінфекцією, після чого вода скидається у водойму. Вибір типу споруд для біохімічного очищення стічних вод проводиться залежно від низки факторів, у тому числі; необхідного ступеня очищення стічних вод, розміру площі під очисні споруди (велика площа потрібна для влаштування полів зрошення і набагато менша для аеротенків), характеру грунтів, рельєфу площі та ін. Схему очисних споруд вибирають з урахуванням економічних показників- будівельної та експлуатаційної вартості споруд.

Перед тим як потрапити в міські водопровідні мережі та в крани споживачів, вода проходить ретельне попереднє очищення. Для приведення її в стан питної встановлюються станції водопідготовки, які дозволяють усунути всі шкідливі домішки, сміття, небезпечні для здоров'я хімічні елементи. Однак навіть найвищі технологічні установки не є гарантією чистоти, тому нерідко використовуються додаткові домашні фільтри.

Особливості пристрою та види

Більшість міських жителів не задоволені якістю води, яка подається через водні магістралі у крани. Причому в різних регіонах хімічний складрідини та наявність у ній домішок різняться. Хтось наголошує на підвищеній жорсткості, хтось - білий осад через крейду, а іноді відчувається добре вловимий запах плісняви ​​або інших незрозумілих речовин. Вирішенням проблеми в більшості випадків стає монтаж накопичувальних або проточних фільтрів.

Насправді перед тим, як потрапити до безпосередніх споживачів, жителів населених пунктів, на промислові та інші об'єкти, вода проходить ретельне очищення. Процедура, в ході якої вона приводиться у відповідність до санітарними нормами, називається водопідготовка. Питна вода на станції подається з природних водойм, сховищ, каналів. Процес її обробки залежить від подальшого використання: питво, побутове використання, полив чи технічні потреби.

В окремих населених пунктах чи регіонах функціонують муніципальні станції хімводоочищення. Це великі об'єкти стаціонарного типу чи мобільні комплекси, представлені контейнерними, модульними та блочними системами.

Конструктивний пристрій для кожної установки залежить від того, від чого необхідно очистити воду. За методом фільтрації розрізняють такі види станцій:

• хімічні - передбачають обробку реагентами (хлор або озон), щоб нейтралізувати всі неорганічні домішки (у такий спосіб видаляються сульфати, ціаністі речовини, залізо, нітрати, марганець);
• механічні (фізичні) - пропускають потоки через фільтруючі системи мембранного або сітчастого типу для утримання та відсіювання сторонніх частинок (бактерії, суспензії, солі важких металів);
• біологічні - передбачають введення в рідину спеціальних мікроорганізмів, які знищують шкідливу та небезпечну органіку (спосіб актуальний для знезараження стічних вод);
• фізико-хімічні - застосовуються на промислових об'єктах та великих станціях підготовки води;
• ультрафіолетові - призначені для знищення патогенної мікрофлори та бактерій.

Всі системи класифікуються також на побутові та промислові, різняться за продуктивністю та принципом роботи. На багатьох міських об'єктах встановлюються кілька фільтруючих систем, виконують різні функції одночасно.

Принцип дії

По дорозі з водойми до квартири потоки води проходять кілька етапів очищення. Однак не варто бути впевненим у тому, що вона стає ідеально чистою і безпечною. У літню спеку кількість шкідливих бактерій та мікроорганізмів суттєво збільшується. Саме через вживання води з-під крана відзначається сплеск кишкових захворювань та отруєнь. У морозну погоду кількість патогенної мікрофлори значно скорочується, але не можна списувати з рахунків людський фактор та недбалість співробітників водоочисних підприємств, зношеність обладнання та інші проблеми.

Стандартна процедура на станції водоочищення відбувається у кілька етапів:

• механічна обробка - спочатку з рідини потрібно прибрати тверді, нерозчинні частинки, домішки у вигляді мулу, піску, трави та водоростей, а також сміття та залишків життєдіяльності людини;
• аерація - процес розчинення газів, що містяться, окислення заліза (здійснюється аераційною колоною і спеціальним компресором);
• знезалізнення - найбільш складний і тривалий етап, де використовується дренажно-розподільний пристрій з блоком автоматичного керування (в корпус засипається зернистий матеріал, на якому і окислюється залізо спочатку з двовалентного в тривалентне, а після випадає в осад);
• пом'якшення - видалення з води солей магній та кальцію, які роблять її жорсткою (використовується регенеруючий розчин солі та іонообмінні смоли).

Завершальним етапом є пропуск через вугільні фільтри. Вони дозволяють покращити колір і запах води, роблять смак приємнішим.

Обов'язковою процедурою на будь-якій станції водопідготовки є знезараження - знищення бактеріологічних забруднювачів . Як реагенти застосовуються хлорабо ультрафіолетові установки, що стерилізують. Однак у першому випадку потрібна додаткова процедура з позбавлення від залишків хлору, які вкрай небезпечні для здоров'я.

Ультрафіолетові промені вважаються безпечнішими. Вони здатні проникати у кожну клітину мікроорганізмів, руйнувати їх і повністю знищувати. Таким чином, досягається максимальний знезаражуючий ефект. У більшості міст все ж таки перевага віддається промиванню внутрішньоміських мереж хлором. Про це свідчить характерний запах, що періодично з'являється, протягом декількох днів з періодичністю 2 рази на рік.

Технічне оснащення міських мереж

Стаціонарні станції є величезними майданчиками з численними вузлами та механізмами. Сучасне обладнання функціонує повністю в автоматичному режимі, тому присутність людини в робочому процесі зведена до мінімуму. Стандартна комплектація пристроїв включає:

• основний резервуар для прийому рідини - сюди вона надходить через комунальні канали для первинного накопичення та грубого первинного очищення;
• насоси – агрегати, що забезпечують подальше переміщення води на робочі підстанції;
• змішувачі - інтегровані в систему вихрові установки, які відповідають за рівномірний розподілкоагулянтів, що додаються по всій масі (швидкість в межах 1,2 м/с);
• фільтри – спеціальні пристрої у вигляді сорбційних мембран;
• знезаражуючий вузол - сучасні системи, що на 95% змінюють якісний склад.

Існує кілька різновидів станцій. Найбільш примітивні є конструкції блочного типу із замкнутими системами, які функціонують за принципом насосного обладнання.

Найсучасніші установки - це комплексні, модульні, багатоступінчасті споруди, які включають і знезараження, і фільтрацію, інші стадії, і оснащені розподільчими каналами висновки. Важливою особливістю таких систем є можливість їхньої інтеграції у великі індустріальні об'єкти, а також зміна набору модулів та комплектуючих.

Ще один різновид – спеціалізовані, вузькоспрямовані станції, які виконують лише знищення бактерій, грибків, водоростей.

При виборі обладнання необхідно орієнтуватися на різні критерії . Наприклад, в домашніх умовах достатніми є установки з пропускною здатністю 2-3 м3/годину. Для промислових об'єктів цей показник повинен розраховуватися із добової потреби та складати до 1 тис. м3/год. Оптимальним тиском вважається діапазон від 6 до 10 бар для великих гідрологічних вузлів, для побутових потреб – визначається індивідуально.

Необхідність застосування

Після використання водопровідної води, яка пройшла очищення у міських стаціонарних спорудах, нерідко спостерігається наліт, наприклад, у чайнику, на раковинах чи у пральній машині. Це легкий вапняний наліт, який необхідно регулярно чистити, щоб він не перетворився на вапняний камінь. Вживати воду такої якості небезпечно для здоров'я, оскільки рано чи пізно це призводить до утворення каменів у нирках. Страждає від такого складу рідини та побутова техніка. Пральні та посудомийні машини швидко виходять з ладу, коли на нагрівальних елементахрегулярно утворюється накип.

Це далеко не всі проблеми, які виникають внаслідок використання води низької якості у побутових умовах. Тому виникають додаткові витрати, пов'язані із встановленням очисних міні-станцій у своєму будинку чи квартирі.

Одна із сфер застосування установок водопідготовки – підприємства з виробництва пива. Тут до рідини пред'являються дуже суворі вимоги, вона є основною сировиною. Для отримання 1 літра хмільного напою потрібно 20 літрів води. Саме від її якості залежить смак готового продукту, його стійкість, м'якість та процес бродіння.

Показники якості води.

Основним джерелом централізованого господарсько-питного водопостачання у більшості регіонів Російської Федераціїє поверхневі води річок, водосховищ та озер. Кількість забруднень, що потрапляє в поверхневі джерела водопостачання різноманітна і залежить від профілю та обсягу промислових та сільськогосподарських підприємств, розташованих у районі водозбору.

При одноступінчастій схемі очищення води її освітлення здійснюється на фільтрах або контактних освітлювачах. При очищенні маломутних кольорових вод застосовується одноступенева схема.

Розглянемо докладніше сутність основних процесів водоочищення. Коагулювання домішок називають процес укрупнення дрібних колоїдних частинок, що відбуваються внаслідок їхнього взаємного злипання під дією молекулярного тяжіння.

Колоїдні частинки, що містяться у воді, мають негативні заряди і знаходяться у взаємному відштовхуванні, тому не осідають. Доданий коагулянт утворює позитивно заряджені іони, що сприяє взаємному тяжінню протилежно заряджених колоїдів і призводить до утворення укрупнених частинок (пластівців) в камерах хлопьеобразования.

Як коагулянти застосовують сірчанокислий алюміній, сірчанокисле закисне залізо, поліоксихлорид алюмінію.

Процес коагуляції описується наступними хімічними реакціями

Al 2 (SO 4) 3 →2Al 3+ +3SO 4 2- .

Після введення у воду коагулянту катіони алюмінію взаємодіють із нею

Al 3+ +3H 2 O=Al(OH) 3 ↓+3H + .

Катіони водню зв'язуються присутніми у воді бікарбонатами:

H + + HCO 3 - → CO 2 + H 2 O.

2H + +CO 3 -2 →H 2 O+CO 2.

Процес освітлення можна інтенсифікувати за допомогою високомолекулярних флокулянтів (праестола, ВПК – 402), які вводяться у воду після змішувача.

Ретельне перемішування води, що очищається, з реагентами здійснюється в змішувачах різних конструкцій. Змішування реагентів з водою має бути швидким і здійснюватись протягом 1 - 2 хв. Застосовуються такі види змішувачів: дірчасті (рис. 1.8.2), перегородчасті (рис. 1.8.3) та вертикальні (вихрові) змішувачі.

Змішувач дірчастого типу застосовується на станціях обробки води продуктивністю до 1000 м3/год. Він виконується у вигляді залізобетонного лотка з вертикальними перегородками, встановленими перпендикулярно до руху води і забезпеченими отворами, розташованими в кілька рядів.

Мал. 1.8.2. Дірчастий змішувач

Перегородчастий змішувач застосовується на водоочисних станціях продуктивністю трохи більше 500 - 600 м3/ч. Змішувач складається з лотка із трьома поперечними вертикальними перегородками. У першій та третій перегородках влаштовують проходи для води, розміщені в центральній частині перегородок. У середній перегородці передбачені два бічні проходи для води, що примикають до стінок лотка. Завдяки такій конструкції змішувача виникає турбулентність потоку води, що рухається, що забезпечує повне змішання реагенту з водою.

Мал. 1.8.3. Перегородчастий змішувач

На станціях, де вода обробляється вапняним молоком, застосування дірчастих і перегородчастих змішувачів не рекомендується, оскільки швидкість руху води в цих змішувачах не забезпечує підтримки частинок вапна у зваженому стані, що призводить до їх осадження перед перегородками.

На водоочисних станціях найбільше застосуваннязнайшли вертикальні змішувачі (рис. 1.8.4). Змішувач цього типу може бути квадратного або круглого перерізу в плані з пірамідальною або конічною нижньою частиною.

Мал. 1.8.4. Вертикальний (вихровий) змішувач:

1 − подача вихідної води; 2 − відведення води із змішувача

У перегородчастих камерах хлопьеобразования влаштовують ряд перегородок, які змушують воду змінювати напрямок свого руху або у вертикальній, або в горизонтальній площині, що забезпечує необхідне перемішування води.

Для перемішування води і забезпечення повнішої агломерації дрібних пластівців коагулянту у великі служать камери пластів'я. Їх установка необхідна перед горизонтальними та вертикальними відстійниками. При горизонтальних відстійниках слід влаштовувати такі типи камер хлопьеобразования: перегородчасті, вихрові, вбудовані із шаром зваженого осаду і лопатеві; при вертикальних відстійниках - вир.

Видалення зважених речовин із води (освітлення) здійснюється шляхом відстоювання її у відстійниках. У напрямку руху води відстійники бувають горизонтальні, радіальні та вертикальні.

Горизонтальний відстійник (рис. 1.8.5) є прямокутний у плані залізобетонний резервуар. У нижній частині є обсяг для накопичення осаду, який видаляється по каналу. Для ефективнішого видалення осаду дно відстійника виконують з ухилом. Вода, що обробляється, надходить через розподільний лоток (або затоплений водозлив). Пройшовши через відстійник, вода збирається лотком або перфорованою (дірчастою) трубою. У Останнім часомзастосовують відстійники з розосередженим збором освітленої води, влаштовуючи спеціальні жолоби або перфоровані труби у верхній частині, що дозволяє збільшити продуктивність відстійників. Горизонтальні відстійники застосовують на очисних станціях продуктивністю понад 30 000 м 3 на добу.

Рис.1.8.5. Горизонтальний відстійник:

1 − подача вихідної води; 2 − відведення очищеної води; 3 − відведення осаду; 4 − розподільні кишені; 5 − розподільні грати; 6 − зона накопичення осаду; 7 − зона відстоювання

Різновидом горизонтальних відстійників є радіальні відстійники, що мають механізм для згрібання осаду в приямок, розташований у центрі споруди. З приямка осад відкачується насосами. Конструкція радіальних відстійників складніша, ніж горизонтальних. Застосовують їх для освітлення вод з великим вмістом завислих речовин (більше 2 г/л) та в системах оборотного водопостачання.

Вертикальні відстійники (рис. 1.8.6) круглої або квадратної формиу плані мають конічне або пірамідальне днище для накопичення осаду. Ці відстійники застосовують за умови попереднього коагулювання води. Камера хлопьеобразования, переважно вир, розташовується у центрі споруди. Освітлення води відбувається при висхідному її русі. Освітлена вода збирається кільцевими та радіальними лотками. Осад із вертикальних відстійників випускають під гідростатичним напором води без вимкнення споруди з роботи. Вертикальні відстійники застосовують переважно при витратах 3000 м 3 /сут.

Мал. 1.8.6. Вертикальний відстійник:

1 − камера пластіветворення; 2 − сегнерове колесо з насадками; 3 − гасник; 4 − подача вихідної води (із змішувача); 5 − збірний жолоб вертикального відстійника; 6 − труба для відведення осаду з вертикального відстійника; 7 − відведення води з відстійника

Освітлювачі зі зваженим шаром осаду призначені для попереднього освітлення води перед фільтруванням і лише за умови попереднього коагулювання.

Освітлювачі зі зваженим шаром осаду можуть бути різних типів. Одним з найбільш поширених є освітлювач коридорного типу (рис. 1.8.7), який є прямокутним у плані резервуаром, розділеним на три секції. Дві крайні секції є робочими камерами освітлювачами, а середня секція служить осадоущільнювачем. Вода, що освітлюється, подається біля дна освітлювача по дірчастих трубах і рівномірно розподіляється по площі освітлювача. Потім вона проходить через зважений шар осаду, освітлюється і по дірчастому лотку або трубі, розташованому на деякій відстані над поверхнею зваженого шару, відводиться на фільтри.

Рис.1.8.7. Коридорний освітлювач зі зваженим осадом з вертикальним осадоущільнювачем:

1 − коридори-освітлювачі; 2 − осадоущільнювач; 3 −− подача вихідної води; 4 − збірні кишені для відведення освітленої води; 5 − відведення осаду з осадоущільнювача; 6 − відведення освітленої води з осадоущільнювача; 7 − осадоприймальні вікна з козирками

Для глибокого освітлення води застосовують фільтри, які здатні вловлювати з неї практично всі суспензії. Існують також фільтри і для часткового очищення води. Залежно від природи та типу фільтруючого матеріалу розрізняють такі типи фільтрів: зернисті (фільтруючий шар – кварцовий пісок, антрацит, керамзит, горілі породи, гранодіарит, пінополістирол та ін.); сітчасті (фільтруючий шар - сітка з розміром осередків 20 - 60 мкм); тканинні (фільтруючий шар - бавовняні, лляні, сукняні, скляні або капронові тканини); намивальні (фільтруючий шар – деревне борошно, діатоміт, азбестова крихта та інші матеріали, що намиваються у вигляді тонкого шару на каркас із пористої кераміки, металевої сітки або синтетичної тканини).

Зернисті фільтри застосовують для очищення господарсько-питної та технічної води від тонкодисперсної суспензії та колоїдів; сітчасті – для затримання грубодисперсних зважених та плаваючих частинок; тканинні – для очищення маломутних вод на станціях невеликої продуктивності.

Для очищення води у комунальному водопостачанні застосовуються зернисті фільтри. Найважливішою характеристикою роботи фільтрів є швидкість фільтрування, залежно від якої фільтри поділяють на повільні (0,1 – 0,2), швидкі (5,5 – 12) та надшвидкісні (25 – 100м/год). Повільні фільтри застосовують за невеликих витрат води без попереднього коагулювання; надшвидкісні – під час підготовки води для промислових цілей, для часткового освітлення води.

Найбільшого поширення набули швидкі фільтри, у яких освітлюється попередньо коагульована вода (рис. 1.8.8).

Вода, що надходить на швидкі фільтри після відстійника або освітлювача, не повинна містити завислих речовин більше 12 - 25 мг/л, а після фільтрування каламутність води не повинна перевищувати 1,5 мг/л

Мал. 1.8.8. Схема швидкого фільтру:

1 − корпус; 2 − фільтруюче завантаження; 3 − відведення фільтрату; 4 − подача вихідної води; 5 − відведення вихідної води; 6 − нижня дренажна система; 7 − підтримуючий шар; 8 − жолоб для збору промивної води; 9 − подача води на промивання

Контактні освітлювачі пристрою аналогічні швидким фільтрам і є їх різновидом. Освітлення води, засноване на явищі контактної коагуляції, відбувається під час руху її знизу нагору. Коагулянт вводять у воду, що обробляється безпосередньо перед її фільтруванням через піщане завантаження. За короткий часна початок фільтрування утворюються лише дрібні пластівці суспензій. Подальший процес коагуляції відбувається на зернах завантаження, до яких прилипають дрібні пластівці, що раніше утворилися. Цей процес, званий контактною коагуляцією, відбувається швидше, ніж звичайна коагуляція обсягом, і вимагає меншої кількості коагулянта. Контактні освітлювачі промивають шляхом подачі води знизу через розподільну систему (як у швидких звичайних фільтрах).

Знезараження води.У сучасних очисних спорудах знезараження води проводиться у всіх випадках, коли джерело водопостачання ненадійне з санітарної точки зору. Знезараження може бути здійснено

• хлоруванням,
• озонуванням
• бактерицидним опроміненням.

Хлорування води.

Спосіб хлорування є найпоширенішим способом знезараження води. Зазвичай для хлорування використовують рідкий чи газоподібний хлор. Хлор має високу дезінфікуючу здатність, відносно стійок і тривалий час зберігає активність. Він легко дозується та контролюється. Хлор діє на органічні речовини, окислюючи їх, та на бактерії, які гинуть внаслідок окислень речовин, що входять до складу протоплазми клітин. Недоліком знезараження води хлором є утворення токсичних летких галогенорганічних сполук.

Одним із перспективних способів хлорування води є використання гіпохлориту натрію(NaClO), одержуваного електролізом 2 - 4% розчину кухонної солі.

Діоксид хлору(ClO 2) дозволяє зменшити можливість утворення побічних хлорорганічних сполук. Бактерицидність діоксиду хлору вища ніж хлору. Особливо ефективний діоксид хлору при знезараженні води з високим вмістом органічних речовинта амонійних солей.

Залишкова концентрація хлору у питній воді не повинна перевищувати 0,3 - 0,5 мг/л

Взаємодія хлору з водою здійснюється у контактних резервуарах. Тривалість контакту хлору з водою до надходження її до споживачів має бути не менше ніж 0,5 год.

Бактерицидне опромінення.

Бактерицидна властивість ультрафіолетових променів (УФ) обумовлена ​​дією на клітинний обмін і особливо на ферментні системи бактеріальної клітини, крім того, під дією УФ-випромінювання відбуваються фотохімічні реакції в структурі молекул ДНК і РНК, що призводять до їх незворотних ушкоджень. УФ – промені знищують не тільки вегетативні, а й спорові бактерії, тоді як хлор діє лише на вегетативні. До переваг УФ-випромінювання слід віднести відсутність будь-якого впливу на хімічний склад води.

Для знезараження води у такий спосіб її пропускають через установку, що складається з низки спеціальних камер, усередині яких розміщені ртутно - кварцові лампи, укладені в кварцові кожухи. Ртутно – кварцові лампи виділяють ультрафіолетове випромінювання. Продуктивність такої установки в залежності від кількості камер становить 30...150 м3/год.

Експлуатаційні витрати на знезараження води опроміненням та хлоруванням приблизно однакові.

Однак слід зазначити, що при бактерицидному опроміненні води утруднений контроль ефекту знезараження, тоді як при хлоруванні цей контроль здійснюється просто за наявності залишкового хлору у воді. Крім цього цей спосіб неможливо використовувати для знезараження води з підвищеною каламутністю та кольоровістю.

Озонування води.

Озон застосовується з метою глибокого очищення води та окислення специфічних органічних забруднень антропогенного походження (фенолів, нафтопродуктів, СПАР, амінів та ін.). Озон дозволяє покращити перебіг процесів коагуляції, скоротити дозу хлору та коагулянту, зменшити концентрацію ЛМР, підвищити якість питної води за мікробіологічними та органічними показниками.

Озон найбільш доцільно застосовувати спільно з сорбційним очищенням на активному вугіллі. Без озону в багатьох випадках неможливо одержати воду, що відповідає СанПіН. Як основні продукти реакції озону з органічними речовинами називають такі сполуки, як формальдегід і ацетальдегід, вміст яких нормується в питній воді на рівні 0,05 і 0,25 мг/л відповідно.

Озонування засноване на властивості озону розкладатися у воді з утворенням атомарного кисню, що руйнує ферментні системи мікробних клітин та окислює деякі сполуки. Кількість озону, яка потрібна для знезараження питної води, залежить від ступеня забруднення води і становить не більше 0,3 - 0,5 мг/л. Озон токсичний. Гранично допустиме утримання цього газу повітря виробничих приміщень 0,1 г/м 3 .

Знезараження води озонуванням за санітарними та технічними нормами є найкращим, але порівняно дорогим. Установка для озонування води є складним і дорогим комплексом механізмів і обладнання. Істотним недоліком озонаторної установки є значне споживання електроенергії для отримання з повітря очищеного озону та подачі його в воду, що обробляється.

Озон, будучи найсильнішим окислювачем, може застосовуватися як для знезараження води, але й її знебарвлення, і навіть усунення присмаків і запахів.

Доза озону необхідна для знезараження чистої води не перевищує 1 мг/л, для окислення органічних речовин при знебарвленні води - 4 мг/л.

Тривалість контакту знезаражуваної води з озоном становить приблизно 5 хв.

Сучасна екологія, на жаль, залишає бажати кращого – усі забруднення біологічного, хімічного, механічного, органічного походження рано чи пізно проникають у ґрунт, водойми. Запаси «здорової» чистої води з кожним роком стають дедалі меншими, у чому відіграє певну роль постійне використання побутової хімії, активний розвиток виробництв. У стоках міститься безліч токсичних домішок, видалення яких має бути комплексним, багаторівневим.

Для водоочищення використовуються різні методи - вибір оптимального здійснюється з урахуванням типу забруднень, бажаних результатів, можливостей.

Найпростіший варіант -. Вона спрямована на виведення нерозчинних компонентів, які забруднюють воду – жири, тверді включення. Спочатку стоки проходять через ґрати, потім сита і потрапляють у резервуари-відстійники. Дрібні компоненти беруть в облогу пісковловлювачі, нафтопродукти – бензомаслоуловлювачі, жироловки.

Найдосконаліший спосіб очищення – мембранний. Він гарантує якнайточніше видалення забруднень. передбачає застосування відповідних організмів, що окислюють органічні включення. У снові методики лежить природне очищення водойм та річок за рахунок їх населення корисною мікрофлорою, що видаляє фосфор, азот та інші зайві домішки. Біологічний метод очищення може бути анаеробним та аеробним. Для аеробної потрібні бактерії, життєдіяльність яких неможлива без кисню – встановлюються біофільтри, аеротенки, заповнені активним мулом. Ступінь очищення, ефективність вище, ніж для біофільтр очищення стоків. Анаеробне очищення доступу кисню не вимагає.

Передбачає застосування електролізу, коагуляції, також осадження фосфору металевими солями. Дезінфекцію проводять шляхом ультрафіолетового опромінення, обробкою хлором, озонуванням. Дезінфекція ультрафіолетовим опроміненням – набагато безпечніший і ефективніший метод, ніж хлорування, оскільки він проводиться без утворення токсичних речовин. УФ-випромінювання є згубним для всіх організмів, тому знищує всіх небезпечних збудників. Хлорування ґрунтується на здатності активного хлору впливати на мікроорганізми та знищувати їх. Істотний недолік методу - утворення токсинів, що містять хлор, канцерогенних речовин.

Озонування передбачає знезараження стічних вод озоном. Озон – це газ із триатомною молекулярною структурою, сильний окислювач, який вбиває бактерії. Методика дорога, застосовується із виділенням кетонів, альдегідів.

Термічна утилізація оптимально підходить для обробки технологічних стічних вод, якщо інші методики не є ефективними. На сучасних очисних комплексах стічні води проходять багатоскладове поетапне очищення.

Очисні споруди стічних вод: вимоги до систем очищення, види очисних споруд

Завжди рекомендовано первинне механічне очищення, потім біологічна обробка, доочищення та дезінфекція стоків.

• Для проведення механічного очищення застосовуються стрижні, грати, пісковловлювачі, усреднители, відстійники, септики, гідроциклони, центрифуги, флотаційні установки, дегазатори.
• Ялосос – спеціальний пристрій для очищення води активним мулом. Інші складові системи біоочищення – біокоагулятори, илососи, аеротенки, фільтри, вторинні відстійники, илоотделители, поля фільтрації, біологічні ставки.
• В рамках доочищення використовується нейтралізація, фільтрація стоків.
• Дезінфекція, знезараження виробляються хлором, електролізом.

Що мається на увазі під стічними водами?

Стічні води є забруднені виробничими відходами водні маси, видалення яких із площ населених пунктів, підприємств промисловості застосовуються відповідні каналізаційні системи. Також до стоків належать води, що утворилися внаслідок випадання опадів. Органічні включення починають масово гнити, що спричиняє погіршення стану водойм, повітря, призводить до масового поширення бактеріальної флори. Важливими завданнями водоочищення з цієї причини є організація водовідведення, очищення стоків, запобігання заподіянню активної шкоди екології, здоров'ю людей.

Показники ступеня очищення

Рівень забруднення стоків розраховувати треба з урахуванням показника концентрації домішок, що виражається як маса на одиницю об'єму (г/м3 чи мг/л). Стоки побутового типу– одноманітна щодо складу формула, концентрація забруднюючих речовин залежить від обсягу водних мас, що витрачається, а також нормативів споживання.

Ступені та типи забруднення побутових стоків:

• нерозчинні, у них утворюються великі суспензії, одна частка не може бути більше 0.1 мм у діаметрі;
• суспензії, емульсії, піни, розміри частинок яких можуть становити від 0,1 мкм до 0,1 мм;
• колоїди – розміри частинок у діапазоні 1 нм-0.1 мкм;
• розчинні з молекулярно-дисперсними частинками, розміри яких становлять трохи більше 1 нм.

Також забруднювачі поділяються на органічні, мінеральні, біологічні. Мінеральні – це шлаки, глина, пісок, солі, луги, кислоти, ін. Органіка – рослинна або тваринна, а саме залишки рослин, овочів, плодів, олії, папір, фекалії, частинки тканин, клейковина. Біологічні домішки мікроорганізми, грибки, бактерії, водорості.

Зразкові пропорції забруднюючих речовин у побутових стоках:

• мінеральні – 42%;
• органічні – 58%;
• суспензії – 20%;
• колоїдні домішки – 10%;
• розчиняються – 50%.

Склад промислових стоків, рівень їх забруднення – показники, що варіюються з урахуванням характеру конкретного виробництва, умов використання стоків у процесі.

На атмосферні стоки впливають клімат, рельєф території, характер забудов, тип покриття дорожнього полотна.

Принцип дії систем очищення, правила їх встановлення та обслуговування. Вимоги до систем очищення

Водоочисні споруди повинні забезпечувати задані епідемічні та радіаційні показники, мати збалансований хімічний склад. Вода після попадання на споруди водоочищення проходить комплексне біологічне, механічне очищення. Для видалення сміття стоки пропускають через решітку зі стрижнями. Очищення є автоматичним, також щогодини оператори перевіряють якість видалення забруднень. Є нові решітки, що самоочищаються, але коштують вони дорожче.

Для освітлення використовуються освітлювачі, фільтри, відстійники. У відстійниках, освітлювачах вода переміщається дуже повільно, у результаті зважені частки починають випадати з утворенням осаду. З пісковловлювачів рідина прямує до первинних відстійників – тут також осідає мінеральні домішки, легкі суспензії піднімаються на поверхню. Опад виходить на дні, фермою зі скребком він згрібається в приямки. Спливлі речовини прямують у жироловку, звідти в колодязь і відкочуються.

Освітлені водні маси прямують у латки, потім у аеротенки. На цьому механічне видалення домішок можна вважати завершеним - приходить черга біологічного. До складу аеротенків входить 4 коридори, в перший по трубках подається мул, і вода набуває коричневого відтінку, продовжуючи активно насичуватися киснем. У мулі живуть мікроорганізми, які теж очищають воду. Потім вода подається на вторинний відстійник, де відокремлюється від мулу. Трубами мул йде в колодязі, звідти насоси перекачують його в аеротенки. Вода заливається в резервуари контактного типу, де раніше проходила хлорування, але вже транзитом.

Виходить, що при первинному очищенні вода просто заливається в посудину, настоюється і зливається. Але саме це дозволяє видаляти більшу частину органічних домішок за мінімальних фінансових витрат. Вода після того, як залишає первинні відстійники, переходить на інші споруди водоочищення. Вторинне очищення передбачає усунення залишків органіки. Це біологічний етап. Основні типи систем – активний мул, крапельні біологічні фільтри.

Принцип роботи комплексу очищення стічних вод (загальна характеристика водоочисних споруд)

За трьома колекторами з міста брудна вода подається на механічні грати ( оптимальний зазор становить 16 мм), проходить через них, найбільші забруднюючі частинки при цьому осідають на ґратах. Очищення автоматичне. По гідроелеваторів слідують мінеральні домішки, що мають значну масу в порівнянні з водою, після гідроелеватори відкочуються на пускові майданчики.

Після виходу з пісковловлювачів вода надходить у первинний відстійник (всього їх 4). Спливлі речовини подаються в жироловку, від жироловки вже в колодязь і відкочуються. Усі описані у цьому розділі принципи роботи справедливі для очисних систем різних типів, але може мати певні варіації з урахуванням особливостей конкретного комплексу.

Важливо: види стічних вод

Щоб правильно вибрати систему очищення, обов'язково враховуйте тип стічних вод. Доступні варіанти:

1. Господарсько-фекальні чи побутові – вони видаляються з туалетів, ванних кімнат, кухонь, лазень, їдалень, лікарень.
2. Промислові, виробничі, задіяні в ході виконання різноманітних технологічних процесівна кшталт промивання сировини, продукції, охолодження устаткування, відкачаних при видобутку з корисними копалинами.
3. Атмосферні стічні води, включаючи дощові, талі, ті, що залишилися після поливу вулиць, зелених посадок. Основні забруднюючі речовини – мінеральні.

Одне з основних завдань підприємства – ефективне очищення води, одержаної з природних поверхневих джерел, з метою забезпечення мешканців якісної питною водою. Класична технологічна схема, що застосовується на московських станціях водопідготовки, дозволяє виконати це завдання. Однак тенденції погіршення якості води вододжерел, що зберігаються, через антропогенний вплив і посилення нормативів якості питної води диктують необхідність підвищення ступеня очищення.

З початком нового тисячоліття в Москві, вперше в Росії, на додаток до класичної схеми, застосовуються високоефективні інноваційні технології підготовки питної води нового покоління. Проектами XXI століття є сучасні очисні споруди, на яких класичну технологію доповнено процесами озонування та сорбції на активованому вугіллі. Завдяки озоносорбції вода краще очищається від хімічних забруднень, усуваються неприємні запахи та присмаки, відбувається додаткова дезінфекція.

Застосування інноваційних технологійунеможливлює вплив сезонних змін якості природної води, забезпечує надійну дезодорацію питної води, її гарантовану епідемічну безпеку навіть у випадках аварійного забруднення джерела водопостачання. Усього з використанням нових технологій готується близько 50% усієї оброблюваної води.

Поряд із впровадженням нових методів очищення води удосконалюються процеси знезараження. З метою підвищення надійності та безпеки виробництва питної води за рахунок виключення з обігу рідкого хлору в 2012 році завершено переведення всіх станціях водопідготовки на новий реагент – гіпохлорит натрію. концентрація хлороформу в московській водопровідній воді за середніми даними за 2018 рік не перевищила 5 – 13 мкг/л при нормативі 60 мкг/л.

Технологічні схеми очищення артезіанських водіндивідуальні для кожного об'єкта з урахуванням особливостей якості води водоносних горизонтів, що експлуатуються, і містять наступні ступені: знезалізнення; пом'якшення; кондиціювання води на вугільних сорбційних фільтрах; видалення домішок важких металів; знезараження гіпохлоритом натрію або з використанням ультрафіолетових ламп.

На сьогоднішній день на території Троїцького та Новомосковського адміністративних округівміста Москви близько половини водозабірних вузлів подають воду, що пройшла технологічну обробку.

Поетапне впровадження нових технологій виконується відповідно до Генеральної схеми розвитку системи водопостачання, якою передбачається, що повна реконструкція всіх споруд водопідготовки дозволить подавати воду найвищої якості всім мешканцям московського мегаполісу.