Методы очистки воды: физические, химические и биологические. Основные принципы и аппаратное оформление. Очистка питьевой воды: процессы водоподготовки и химические реакции, лежащие в их основе. Стандарты на воду

Общемировое водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды составляет примерно 9% суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление гидроресурсов вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах земного шара, а их качественное истощение.

 За последние десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые нужды потребляется около 600-700 куб.км воды в год. Из этого объема безвозвратно расходуется
130-150 куб. км, а около 500 куб. км отработанных, так называемых сточных вод сбрасывается в реки, озера и моря. Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного истощения принадлежит очистным сооружениям. Очистные сооружения бывают разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания нечистот.

При механическом методенерастворимые примеси удаляют из сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом этот способ находил самое широкое применение для очистки промышленных стоков.

Сущность химического методазаключается в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты. Они вступают в реакцию с растворенными и нерастворенными загрязняющими веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков, содержащих большое количество разнородных загрязнителей.

Для очистки промышленных стоков сложного состава применяют электролитический (физический) метод. При этом способе электрический ток пропускают через промстоки, что приводит к выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. Электролитический способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на сооружение очистных станций.

При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический метод. В этом случае для минерализации органических загрязнений используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью микроорганизмов. Биологический метод применяют как в условиях, приближенных к естественным, так и в специальных биоочистных сооружениях. В первом случае хозяйственно-бытовые стоки подаются на поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при этом проходят бактериальную очистку. На полях орошения скапливается огромное количество органических удобрений, что позволяет выращивать на них высокие урожаи.

Сложную систему биологической очистки загрязненных рейнских вод для целей водоснабжения ряда городов страны разработали и применяют голландцы. На Рейне построены насосные станции с фильтрами частичной очистки. Из реки вода закачивается в неглубокие канавы на поверхность речных террас. Через толщу алмовиальных отложений она фильтруется, пополняя грунтовые воды. Грунтовые воды подаются по скважинам на дополнительную очистку и затем поступают в водопровод. Очистные сооружения решают проблему сохранения качества пресных вод лишь до определенной стадии развития экономики конкретных географических регионов. Затем наступает момент, когда местных гидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего количества очищенных стоков. Тогда начинается прогрессирующее загрязнение гидроресурсов, наступает их качественное истощение. Кроме того, на всех станциях очистки по мере роста стоков встает проблема размещения значительных объемов отфильтрованных загрязняющих веществ. Таким образом, очистка промышленных и коммунальных стоков дает лишь временное решение местных задач охраны вод от загрязнения.

Кардинальные пути защиты от загрязнения и разрушения природноаквальных и сопряженных с ними природных территориальных комплексов заключается в уменьшении или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе и очищенных сточных вод. Совершенствование технологических процессов постепенно решает эти задачи. На все большем числе предприятий применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные воды проходят лишь частичную очистку, после которой они снова могут быть использованы в ряде отраслей промышленности. Полное осуществление всех мер, направленных на прекращение сбросов нечистот в реки, озера и водохранилища, возможно только в условиях сложившихся территориально-производственных комплексов. В пределах производственных комплексов для организации замкнутого цикла водоснабжения можно использовать сложные технологические связи между различными предприятиями.

В будущем очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а станут одним из технологических звеньев цепи замкнутого водообеспечения. Прогресс техники, тщательный учет местных гидрологических, физико- и экономико-географических условий при планировании и формировании территориально-производственных комплексов позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественное сохранение всех звеньев круговорота пресной воды, превратить ресурсы пресных вод в неисчерпаемые. Все чаще для пополнения ресурсов пресных вод используются другие части гидросферы. Так, разработана достаточно эффективная технология опреснения морских вод. Технически проблема опреснения морской воды решена. Однако для этого требуется много энергии, и поэтому опресненная вода еще очень дорога. Значительно дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощью гелиоустановок эти воды опресняют на юге США, на территории Калмыкии, в Краснодарском крае, Волгоградской области. На международных конференциях по проблемам водных ресурсов обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной в виде айсбергов.

Впервые предложил использовать айсберги для водоснабжения засушливых районов земного шара американский географ и инженер Джон Айзекс. По его проекту от берегов Антарктиды айсберги должны транспортироваться судами в холодное Перуанское течение и далее по системе течений к берегам Калифорнии. Здесь они прикрепляются к берегу, и пресная вода, образующаяся при таянии, будет подаваться по трубам на материк. Причём за счёт конденсации на холодной поверхности айсбергов количество пресной воды окажется на 25% большим, чем содержится в них самих.

При обнаружении в питьевой воде нескольких химиче­ских веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируе­мых по санитарно-токсикологическому признаку вредности, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них в воде к ве­личине его ПДК не должна быть больше 1. Расчет ведется по формуле:

,

где С1, С2, Сn - концентрации индивидуальных химических веществ 1 и 2 класса опасности: факт, (фактическая) и доп. (допустимая).

Благоприятные органолептические свойства воды опреде­ляются ее соответствием нормативам, указанным в табл. 1.6.1.

Таблица 1.6.1

Показатели

Единицы измерения

Нормативы,

не более

Запах

баллы

2

Привкус

-"-

2

Цветность

градусы

20 (35) *

Мутность

ЕМФ (единицы мутности по формазину) или мг/л (по каолину)

2,6 (3,5) *

1,5 (2)*

Примечание.*Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению Главного государственного санитарного врача по соот­ветствующей территории для конкретной системы водоснабжения на осно­вании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.

Не допускается присутствие в питьевой воде различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностной пленки.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей б- и в- активно­сти, представленным в табл. 1.6.2.

Таблица 1.6.2

Нормативы безопасности питьевой воды

Показатели

Единицы измерения

Нормативы

Показатель вредности

Общая б-радиоактивность

Б к/л

0,1

радиац.

Общая в-радиоактивность

Б к/л

1,0

-"-

Идентификация присутствующих в воде радионуклидов и измерение их индивидуальных концентраций проводится при превыше­нии нормативов общей активности. Оценка обнаруженных концентра­ций проводится в соответствии с гигиеническими нормативами.

В соответствии с Федеральным законом «О санитарно-эпи­демиологическом благополучии населения» за качеством питьевой воды должен осуществляться государственный санитарно-эпидемио­логический надзор и производственный контроль.

Производственный контроль качества питьевой воды обес­печивается индивидуальным предпринимателем или юридическим лицом, осуществляющим эксплуатацию системы водоснабжения, по рабочей программе.

Индивидуальный предприниматель или юридическое лицо, осуществляющее эксплуатацию системы водоснабжения, в соответ­ствии с рабочей программой постоянно контролирует качество во­ды в местах водозабора, перед поступлением в распределительную сеть, а также в точках водоразбора наружной и внутренней водо­проводной сети.

Производственный контроль качества питьевой воды в распределительной водопроводной сети проводится по микробио­логическим и органолептическим показателям с частотой, указан­ной в табл. 1.6.3.

Таблица 1.6.3

Контроль качества питьевой воды

Количество обслуживаемого населения,

тыс. человек

Количество проб в месяц

до 10

2

10-20

10

20-50

30

50-100

100

более 100

100+1 проба на каждые 5 тыс. человек, свыше 100 тыс. населения

Примечание.В число проб не входят обязательные контрольные пробы после ремонта и иных технических работ на распределительной сети.

Отбор проб в распределительной сети проводят из уличных водоразборных устройств на наиболее возвышенных и тупиковых ее участках, а также из кранов внутренних водопроводных сетей всех домов, имеющих подкачку и местные водонапорные баки.

Производственный контроль качества питьевой воды в со­ответствии с рабочей программой осуществляется лабораториями индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, эксплуати­рующих системы водоснабжения, или по договорам с ними лабора­ториями других организаций, аккредитованными в установленном порядке на право выполнения исследований (испытаний) качества питьевой воды.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за качеством питьевой воды осуществляют органы и учреждения госу­дарственной санитарно-эпидемиологической службы в соответствии с нормативными и методическими документами госсанэпидслужбы России в плановом порядке и по санитарно-эпидемиологическим показаниям.

Для проведения лабораторных исследований (измерений) качества питьевой воды допускаются метрологически аттестован­ные методики, утвержденные Госстандартом России или Минздра­вом России. Отбор проб воды для анализа проводят в соответствии с требованиями государственных стандартов (рис. 1.6.1).

Рис. 1.6.1. Виды стандартов по охране водных ресурсов

Будет полезно почитать по теме: