Описание методов улучшения качества воды

Использование вод из открытых природных водоемов в целях питьевого и хозяйственного водоснабжения немыслимо без предварительного улучшения характеристик воды. Для этого проводится предварительная обработка, в результате которой вода избавляется от запаха, привкуса, твердых взвешенных частиц, микроорганизмов и всевозможных примесей.

Чтобы вода соответствовала требованиям гигиены, ее обязательно осветляют и обесцвечивают. К основным техникам, повышающим органолептические характеристики воды, относятся отстаивание, фильтрация и коагуляция.

Самый простой способ предварительного очищения воды – отстаивание. Это механический метод очистки, основанный на том, что под действием гравитационных сил плотные частицы металлов и других загрязняющих веществ оседают на дне емкости с водой, а летучие компоненты, такие как хлор, улетучиваются. Неслучайно отстойники являются самым первым местом, куда вода попадает на предприятиях водоочистки. Впрочем, в наши дни данная техника в промышленности используется все реже, в основном ограничиваясь бытовым применением. Если в доме отсутствуют современные установки для очистки, то необходимо набрать воду в любую ёмкость, при этом чем шире будет горлышко резервуара — тем активнее будет проходить испарение летучих компонентов. Спустя 7-8 часов содержимое кастрюли примерно на 2⁄3 переливают в чайник, стараясь не взбалтывать. Оставшуюся снизу жидкость, где скопились загрязнения, выливают.

Такой способ очистки занимает много сил и времени, к тому же требует постоянного пополнения запасов воды. Кроме того, он не может гарантировать 100% избавления от всех примесей, он только снижает их концентрацию. В этом плане отстаивание существенно проигрывает остальным способам очистки.

Для осуществления предварительной фильтрации поток воды пропускают через микрофибру. В результате весь зоо- и фитопланктон задерживается мембраной, а очищенная вода поступает в систему водоснабжения.

Более эффективным методом очистки считается коагуляция. Преимущество этой техники заключается в том, что она позволяет очистить воду от тех взвешенных частиц, которые не могут быть удалены при помощи фильтрации и отстаивания. Сущность процесса сводится к добавлению в воду коагулянтов, которые вступают в реакцию с присутствующими в воде с солями жесткости. В результате образуются твердые, положительно заряженные частицы в виде тяжелых хлопьев. Под действием собственной тяжести они оседают на дно и увлекают за собой присутствующие взвешенные частицы с отрицательным зарядом. Коагуляционная очистка воды производится быстро, на выходе вода получается прозрачной, а ее вкусовые характеристики и запах существенно улучшаются.

При очистке сточных вод используют способ флотации. Техника базируется на том, что крупные частички всегда оседают на дно, а те, что легче воды, всплывают на поверхность. Последние при наполнении емкости пузырьками воздуха, скапливаются в виде пены и снимаются. Флотационный метод позволяет очистить воду от смол, продуктов нефтепереработки, полимерных материалов и донного ила. Он позволяет обеспечить непрерывность процесса очистки со стабильно высоким результатам.

Важным этапом обработки воды является уничтожение микроорганизмов, направленное на обеспечение эпидемиологической безопасности. Обычно для этого используют химические реагенты, которые вызывают гибель патогенной микрофлоры, находящейся в воде. Чаще всего используют соединения хлора, реже – йод, перманганат калия, серебро и некоторые соли тяжёлых металлов. Хлорирование на крупных водопроводных станциях выполняется при помощи растворов хлорной извести либо газообразного хлора. Кроме них, могут использоваться такие соединения, как двуокись хлора, гипохлорит натрия или гипохлорит кальция. Бактерицидное действие этих реагентов объясняется особенностями хлорноватистой кислоты. Её молекулы проходят через оболочки бактериальной клетки и воздействуют на клеточные ферменты – таким образом метаболизм микробных клеток нарушается, подавляется их способность к размножению.

Этого недостатка лишено озонирование. Являясь по своей природе сильным окислителем, озон действует как протоплазматический яд, он поражает жизненно важные ферменты бактерий и приводит к их гибели. Основное преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что в этом случае существенно улучшаются цветовые и вкусовые параметры воды. Озон не оказывает никакого негативного воздействия на кислотность воды и её минеральный состав. Избыток компонента трансформируется в кислород, поэтому остаточный озон не несет никакой опасности для человеческого организма.

В современных условиях разработаны безреагентные физические способы дезинфекции – ультразвуковое и ионообменное, большое распространение получила техника воздействия ультрафиолетом. Для обработки загрязненной жидкости используют аргоно-ртутные лампы низкого давления, а также ртутно-кварцевые лампы. Обеззараживание жидкости происходит довольно быстро – на это уходит не более 2-х минут. В результате воздействия УФ-излучения погибают вегетативные и споровые формы микробов, а также уничтожаются яйца гельминтов и вирусы, стойкие к действию хлорирования. Однако на практике использование бактерицидных ламп не всегда возможно, поскольку эффективность обеззараживания воды снижается при высокой концентрации железа в воде.

В полевых условиях для очистки используют табельные средства и кипячение. Вода закипает при температуре 100 градусов, через 3-5 минут обработки все имеющиеся в ней микроорганизмы погибают, а через полчаса вода становится абсолютно стерильной.

В ситуации, когда вода в том или ином регионе имеет выраженные химические особенности, используются специальные методы улучшения ее качества. Они предназначены для профилактики патологии серьезных заболеваний от её использования.

• Дезодорирование. Эта техника включает мероприятия по аэрации, в результате которой она полностью освобождается от запаха. Обычно используется в комплекте с другими техниками очистки.
• Обезжелезивание. К обезжелезиванию прибегают в регионах, где присутствует повышенное содержание солей железа и отсутствует возможность использования влаги из альтернативных источников. Принцип действия основан на реакции с природным окислителем – кислородом. При смешивании атмосферного воздуха с распыленной водной массой запускается химическая реакция, в результате которой примеси трансформируются в мелкодисперсный твердый осадок. Посредством фильтрации осадок удаляется. Из недостатков подобной системы отмечают необходимость дополнительного обеззараживания и дезинфекции.
• Фторирование. Фторирование распространено в тех регионах, где в природных источниках содержатся малые концентрации фтора.
• Обесфторивание. Эти мероприятия, напротив, актуальны для регионов, где в природных водных источниках содержится слишком много фтора. Его избыток, как и дефицит, представляет собой большую опасность для здоровья человека.
• Дезактивация. Предполагает нейтрализацию радиоактивных компонентов.
• Дегазация. Эта техника сводится к освобождению жидкости и связыванию отравляющих веществ. Принцип дегазации тот же самый, что и при очистке. Обычно используются специальные реагенты, которые связывают отравляющие компоненты или вызывают их трансформацию.