Экология СПРАВОЧНИК

Книга представляет собой второе, переработанное и дополненное издание монографии «Основы технологии кондиционирования воды», выпущенной в 1963 г.За это время возникли еще большие трудности в практике подготовки воды для питьевого и технического водоснабжения. Состояние водоемов нашей страны, как и вообще водных ресурсов всей планеты, вызывает естественную тревогу в связи с прогрессирующим загрязнением их промышленными и бытовыми стоками, химизацией сельского хозяйства, а также в связи со значительным ростом водопотребления, приводящим к необходимости использования все менее пригодных по качественным показателям водоисточников.

Далее

Вода — самое распространенное вещество на Земле: 3/4 поверхности земного шара покрыты морями, океанами, озерами, реками, ледниками. Кроме того, вода в больших количествах пропитывает земную кору и концентрируется в ней в виде подземных озер и водоносных слоев, от которых берут начало многочисленные источники и ключи. Общее количество воды на земле составляет примерно 1500 млн. км3 (1, 45-1018 м3).

Далее

Источниками природных вод на земной поверхности являются подземные и поверхностные воды, а также атмосферные осадки. К подземным водам относятся: верховодка, грунтовые, межпластовые, артезианские, трещинные, карстовые [13]. Состав подземных вод определяется главным образом условиями их формирования. Так, различают подземные воды, минеральный состав которых сформировался в процессе выщелачивания горных пород, воды, попавшие в осадочные породы в процессе образования последних на дне морей и океанов и близкие по составу к водам океана, и, наконец, воды, образовавшиеся при переходе воды из связанного состояния в свободное под влиянием высокой температуры и давления.

Далее

При оценке качества воды источника прежде всего необходимо ознакомиться с ее физическими показателями, их стабильностью и сезонными колебаниями.Физическими показателями воды являются ее температура, запах, вкус, прозрачность, мутность и цветность.

Далее

Химический анализ природной воды имеет большое значение в практике водоснабжения. Результаты анализа позволяют установить пригодность данного источника для питьевого и технического водоснабжения, наличие в воде вредных для организма загрязнений или соединений, способствующих ее коррозийной активности, вспениванию, образованию накипи и т. д.

Далее

В воде находится огромное количество макро- и микроорганизмов животного и растительного происхождения. Это объясняется присущими ей, благоприятными для поддержания жизни физическими и химическими свойствами (медленное изменение температуры, уменьшение плотности при замерзании, что предохраняет водоем от полного промерзания зимой, высокая растворяющая способность и т. д.).

Далее

Природные воды почти всегда содержат разнообразные микроорганизмы. Количество их определяется содержанием в воде питательных веществ, температурой, насыщенностью водоемов кислородом, действием бактериофагов и т. д. [951.

Далее

Гетерогенные системы, образующиеся в природных водоемах, обусловлены наличием нерастворимых в воде соединений. Фазовая гетерогенность в данном случае возникает в результате того, что частицы, состоящие из большого числа атомов или молекул, в зависимости от их химического строения и взаимодействия со средой, образуют трех- или двухмерные структуры, для которых характерно наличие поверхностей раздела с водой.

Далее

Все примеси природных вод, независимо от их свойств и концентрации, по их фазово-дисперсному состоянию, как уже отмечалось, могут быть разделены на четыре группы: взвеси и коллоиды, представляющие собой гетерогенные системы, и молекулярные и ионные растворы, образующие гомогенные системы (табл. 7).

Далее

Вода необходима населению для питьевых и хозяйственных нужд, а также всем отраслям народного хозяйства. Основным показателем, определяющим пригодность воды в каждом конкретном случае, является состав и концентрация содержащихся в ней примесей.

Далее

Хозяйственно-питьевая вода. Основные требования, предъявляемые к воде: безвредность для организма человека, хорошие органолептические показатели и пригодность для хозяйственно-бытовых нужд II—41 Нормы качества, которым должна удовлетворять хозяйственно-питьевая вода, указаны в ГОСТе 2874—54 «Вода питьевая» и ГОСТе 2761—57 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения».

Далее

В современных условиях водоподготовки при решении многих технологических задач остро ощущается отсутствие теоретических предпосылок, позволяющих рационально использовать накопленный десятилетиями экспериментальный и практический материал, систематизировать его и рекомендовать обоснованные и обобщенные методы очистки воды.

Далее

В технике водообработки есть много различных технологических приемов и методов улучшения качества воды. Выбор рациональной схемы обработки воды представляет значительные трудности. Иногда действующие водоочистные сооружения не дают должных результатов. Это объясняется не только недостаточно продуманной технологической схемой, но и изменением состава воды водоема за время, прошедшее до осуществления проекта, в результате спуска стоков новых промышленных предприятий или нарушением условий эксплуатации водоема, связанных, например, с развитием водного транспорта, работ по осушению болог (расположенных выше по течению), развитию торфяных разработок и т. п. Такие нарушения осложняют условия эксплуатации не только новых, но и находящихся уже в длительной работе очистных сооружений.

Далее

Технологические схемы улучшения качества воды разрабатываются на основании многих данных. Прежде всего устанавливается целевое назначение воды, т. е. требования потребителя к ее физическим, химическим и бактериологическим показателям, учитывается качество воды самого источника водоснабжения в разные времена года, степень и возможность загрязнения его бытовыми и промышленными стоками и др.

Далее

В городах во всех перечисленных случаях вода, как правило, подается централизованным водопроводом, очистные сооружения которого очищают природную воду до норм, устанавливаемых ГОСТом 2874—54.Предприятия, потребляющие небольшие количества воды, но требующие специальных методов ее очистки, оборудуются установками местного значения, на которых производится необходимая дополнительная обработка воды, поступающей из централизованного водопровода.

Далее

Осветление воды происходит в основном за счет осаждения взвешенных примесей и определяется, в первую очередь, их степенью дисперсности и формой, а также вязкостью воды и разностью плотностей твердой и жидкой фаз.

Далее

Наличие в природных водах больших количеств планктона и взвесей, имеющих плотность, близкую к плотности воды, вызывает необходимость их предварительной обработки для удаления этих загрязнений и облегчения дальнейших процессов очистки. Так, в периоды цветения водоемов количество клеток фитопланктона достигает 150—200 млн. в 1 мл воды. Попадая на сооружения, предназначенные для отстаивания и осветления воды, эта масса планктона нарушает их нормальную работу, резко снижает производительность и увеличивает расходы воды на собственные нужды очистных сооружений.

Далее

Условные обозначения: (- -) применяется, (—) не применяется.Для осадительных центрифуг с короткими роторами А = 9,0; х = 0,1; у = —0,1; г= 2,04; при шнековой выгрузке осадка А — 9,52; х = 0,16; у — —0,151; г= 0,286.

Далее

Многие вещества, обусловливающие мутность и цветность природных вод, относятся к числу коллоидных примесей. Кроме того, коллоиды образуются и в процессе очистки воды вследствие гидролиза вводимых в нее коагулянтов.

Далее

В настоящее время на наших водопроводах используют несколько видов коагулянтов, однако наибольшее распространение получили сернокислый алюминий и хлорное железо. В 1950 г. был предложен алюможелезный коагулянт, получаемый смешением раствора сернокислого алюминия и хлорного железа непосредственно на водопроводе.

Далее

В современной технологии осветления и обесцвечивания воды все чаще используются вещества, ускоряющие и облегчающие процесс коагулирования, которые называются флокулянтами. К ним относится коллоидная кремнекислота, а также природные и синтетические органические высокомолекулярные препараты.

Далее

Вес флотируемых частиц не должен превышать их силы прилипания к газовым пузырькам и подъемной силы последних. Оптимальная крупность извлекаемых частиц находится в пределах 10—3—Ю-1 см. Высокодисперсные примеси (величина частиц менее 5—10 мк) флотируются очень плохо и ухудшают извлечение крупных частиц. В случае флотационной очистки поверхностное натяжение обрабатываемой воды не должно превышать 60—65 Мн/м, а размер пузырьков воздуха 15—30 мк.

Далее

Осветление и обесцвечивание воды коагулированием обычно включает следующие процессы: приготовление раствора коагулянта и его дозирование, смешение отдозированного раствора с водой, гидролиз коагулянта с образованием золя и адсорбцией на нем примесей воды, коагуляция золя, отстаивание и фильтрование воды.

Далее

Основное требование, предъявляемое к процессу смешения реагента с водой, заключается в быстроте его проведения. Смешение должно заканчиваться в течение 1—2 мин в случае применения растворов коагулянтов или в течение 2—3 лшн при подаче сухих реагентов.

Далее

Для интенсивного осветления и обесцвечивания воды обычно стремятся получать легкооседающие крупные хлопья с сильно развитой поверхностью. Одновременно стараются сократить время формирования хлопьев. Механизм процесса хлопьеобразования определяется вероятностью столкновения коллоидных частиц, что зависит-от их концентрации, подвижности и упорядоченности движения, а также их сцепления.

Далее

Удаление взвешенных в воде примесей и скоагулированных хлопьев достигается отстаиванием и фильтрованием. При отстаивании воды из нее удаляется основная масса взвешенных веществ, а фильтрование является лишь завершающим процессом, который используется для полного освобождения воды от взвесей.

Далее

Одним из методов освобождения воды от взвешенных и коллоидных примесей — фильтрование ее через пористую среду. Фильтровальные сооружения могут применятьбя в качестве второй ступени осветления в схемах с отстойниками или осветлителями, и как самостоятельные сооружения в схемах безотстойного фильтрования.

Далее

Для удаления из воды гетерофазных примесей биологического происхождения широко используется обработка ее хлором и другими окислителями. В отличие от процесса коагуляции, обеспечивающего выделение микроорганизмов в осадок, окислительные методы лишь прекращают их жизнедеятельность и дальнейшее развитие Наряду с этим протекает также окисление гумусовых веществ, молекулярных органических соединений, ионов металлов с переменной валентностью и др. Таким образом, окислительные методы могут использоваться при удалении из воды веществ, входящих в состав всех четырех групп описанной ранее классификации.

Далее

Как известно, вода, сильно зараженная бактериями, хорошо обеззараживается даже малыми дозами хлора (табл. 29) [27]. Однако при хлорировании полной стерилизации воды не происходит, в ней остаются единичные, хлоррезистентные особи, сохраняющие жизнеспособность [28, 29].

Далее

Для хлорирования воды используется либо чистый сжиженный хлор, сохраняемый под давлением в специальной таре, либо вещества, содержащие активный хлор (хлорная известь, гипохлориты, двуокись хлора и др.).

Далее

Хлорирование воды является постоянным мероприятием, осуществляемым на коммунальных водопроводах и станциях по обработке технических и сточных вод. Кроме того, хлорирование проводится и как кратковременное или периодическое мероприятие, необходимое при дезинфекции вводимых в эксплуатацию участков водопроводной сети, фильтров, резервуаров чистой воды и т. п. При уточнении методики хлорирования необходимо учитывать назначение этого процесса, наличие и характер загрязнений, имеющихся в воде, возможные колебания в составе примесей воды и специфические особенности водоочистных сооружений.

Далее

К первому типу относятся установки по хлорированию воды хлорной известью или другими солями, содержащими активный хлор (типовые установки для хлорной извести, установки И. В. Новопашенного и др.). Принцип действия их сводится к приготовлению раствора требуемой концентрации и последующей подаче его в воду в виде отдозированной струи. Эти установки чрезвычайно просты, но громоздки, эксплуатация их трудоемка, поскольку требуется частая загрузка реагентов, растворение их в воде и длительное отстаивание растворов перед введением их в обрабатываемую воду. В случае обеззараживания воды ранее приготовленным раствором определенной концентрации работа установки сводится лишь к его дозированию (установки системы В. В. Лебедева и А. И. Мягкого, Н. Н. Богданова, Л. А. Кульского и др.).

Далее

Один из наиболее перспективных методов обеззараживания воды состоит в обработке ее озоном. Последний является аллотропической модификацией кислорода (его молекула состоит из трех атомов кислорода). При нормальных температуре и давлении озон представляет собой газ слабо-голубого цвета с плотностью 1,678 (по воздуху). Он обладает характерным запахом, который вызывает головную боль и ощутим уже при разбавлении 1 : 500 000. Озон конденсируется в темно-синюю жидкость, обладающую парамагнитными свойствами. Температура кипения озона составляет— 112,3° С. Растворимость его в воде большая, чем у кислорода: одна часть воды при температуре 0° С и давлении 760 мм рт. ст. растворяет 0,49 части озона по объему (980 мг!л). Растворимость озона зависит от веществ, находящихся в растворе; наличие небольших количеств кислоты и нейтральных солей повышает растворимость, в присутствии щелочей она уменьшается. В воде озон быстро разлагается. Так, концентрация озона 2,5 мг/л через 20 мин падает до 1,5 мг!л, а через 45 мин понижается до 1 мг!л [88].

Далее

Окислительное действие озона обусловливается термодинамической неустойчивостью ею молекул. Благодаря высокому окислительному потенциалу озон энергично вступает во взаимодействие со многими минеральными и органическими веществами, в том числе и с плазмой бактериальных клеток [100].

Далее

Тихий разряд происходит в устройстве, состоящем из двух цилиндрических стеклянных трубок (рис. 165, а), вставленных одна в другую. Электродами являются растворы электролитов, заполняющие внутреннюю трубку 3 и рубашку наружной трубки 4, в которые погружают проволоки 1 и 2, соединенные с источником тока. Иногда вместо электролитов применяют фольгу или посеребренные стеклянные трубки. В случае полукоронного разряда внутренним электродом служит проволока 3, вставленная в стеклянную трубку (рис. 165, б). В разрядных трубках коронного разряда диэлектрики отсутствуют, и в качестве внутреннего электрода применяют проволоку 3, наружным электродом служит металлическая трубка 4 (рис. 165, в).

Далее

Озонаторы промышленного типа в основном аналогичны, но отличаются друг от друга конструктивным оформлением, средствами охлаждения электродов и диэлектрика, а также используемым напряжением и частотой тока.

Далее

О влиянии ионного серебра непосредственно на бактерии единого мнения не существует. Известно, что бактерии, протоплазма которых имеет отрицательный электрический заряд, притягивают к себе положительно заряженные ионы серебра. При соприкосновении ионов серебра с бактериями последние в результате физиологического воздействия на них ионов металла гибнут.

Далее

Вода, используемая для хозяйственно-питьевых нужд, должна иметь высокие органолептические показатели (отсутствие окраски, мутности, привкусов и запахов, вредных минеральных и органических примесей и пр.). Для получения воды с такими свойствами применяются различные способы очистки. Однако, в отличие от процессов обесцвечивания и осветления воды, которые хорошо разработаны и широко внедрены в практику удаления гете-рофазных примесей, методы дезодорации воды, т. е. улучшения ее вкусовых показателей, до настоящего времени применяются недостаточно.

Далее

Интенсивный рост химической промышленности в годы первой мировой войны привел к значительному ухудшению вкусовых качеств воды, забираемой из поверхностных источников водоснабжения. В связи с этим в начале XX ст. значительно большее внимание начало уделяться вопросу дезодорации. В результате многочисленных исследований были предложены реагенты, обладающие окислительными свойствами и эффективно устраняющие появление в воде некоторых привкусов и запахов.

Далее

При использовании адсорбционных процессов для удаления из воды молекулярных примесей, обусловливающих ухудшение органолептических показателей, одним из наиболее перспективных реагентов является активированный уголь, что находится в полном соответствии с предложенной классификацией загрязнений по фазово-дисперсному состоянию.

Далее

Умягчением воды называется процесс, приводящий к понижению ее жесткости (уменьшению концентрации кальциевых и магниевых солей). Существует несколько методов снижения жесткости воды. Выбор того или иного из них определяется, главным образом, необходимой глубиной умягчения, т. е. предельной величиной остаточной жесткости, качеством исходной воды и экономическими соображениями.

Далее

В последнее время в отечественной и зарубежной литературе появляются сообщения об успешном применении магнитной обработки с целью интенсификации процессов очистки воды, главным образом, для борьбы с накипеобразованием и инкрустацией. Эффект воздействия магнитного поля на диамагнитные жидкие системы типа природных вод обычно наблюдается лишь тогда, когда в них происходят процессы фазовых превращений — кристаллизация, коагуляция и др.

Далее

Экстрагирование — процесс разделения смеси жидких или твердых веществ при помощи избирательных (селективных) растворителей (экстрагентов). Физическая сущность его состоит в переходе извлекаемого вещества из обрабатываемой фазы в фазу жидкого экстрагента при их взаимном контакте.

Далее

Вода от растворенных солей может отделяться переводом ее в твердую фазу вымораживанием или образованием газогидратов.Вымораживание основано на использовании явления разделения кристаллов пресного льда и рассола при замерзании соленой воды. Температура замерзания рассола ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации солей. Поэтому в твердое состояние вначале переходит чистая вода, а рассол в виде вакуолей оказывается включенным в массу пресного льда.

Далее

Подбирая материал диафрагмы Д (рис. 284) таким, чтобы поток воды имел направление только в среднюю камеру, удается получить из пресной воды с удельным сопротивлением 1 ■ 103—5 • 103 ом ■ см (минерализация 100—300 мг/л) воду с удельным сопротивлением 0,7 • 103 ом ■ см (5— 7 мг/л сухого остатка). Расход электроэнергии на 1 м3 воды, очищенной этим способом, составляет от 6 до 30 квт-ч/м3.

Далее

Систематическая и точная проверка основных показателей качества воды источника является основанием для правильной оценки и подбора эффективных методов обработки воды в соответствии с требованиями потребителей. Кроме того, необходимо систематически осуществлять контроль за протеканием технологических процессов очистки воды на очистных сооружениях городских и промышленных водопроводов.

Далее