Одна из основных задач предприятия – эффективная очистка воды, полученной из природных поверхностных источников, с целью обеспечения жителей качественной питьевой водой. Классическая технологическая схема , применяемая на московских станциях водоподготовки, позволяет выполнить эту задачу. Однако сохраняющиеся тенденции ухудшения качества воды водоисточников из-за антропогенного воздействия и ужесточение нормативов качества питьевой воды диктуют необходимость повышения степени очистки.
С началом нового тысячелетия в Москве, впервые в России, в дополнение к классической схеме применяются высокоэффективные инновационные технологии подготовки питьевой воды нового поколения. Проектами XXI века являются современные очистные сооружения, на которых классическая технология дополнена процессами озонирования и сорбции на активированном угле. Благодаря озоносорбции вода лучше очищается от химических загрязнений, устраняются неприятные запахи и привкусы, происходит дополнительная дезинфекция.
Применение инновационных технологий исключает влияние сезонных изменений качества природной воды, обеспечивает надежную дезодорацию питьевой воды, ее гарантированную эпидемическую безопасность даже в случаях аварийного загрязнения источника водоснабжения. Всего с использованием новых технологий подготавливается около 50% всей обрабатываемой воды.
Наряду с внедрением новых методов очистки воды совершенствуются процессы обеззараживания. С целью повышения надежности и безопасности производства питьевой воды за счет исключения из обращения жидкого хлора в 2012 году завершен перевод всех станциях водоподготовки на новый реагент – гипохлорит натрия В связи с ужесточением государственного норматива на содержание в питьевой воде хлороформа проведена целенаправленная отработка режимов дезинфекции, в результате чего концентрация хлороформа в московской водопроводной воде по средним данным за 2018 год не превысила 5 – 13 мкг/л при нормативе 60 мкг/л.
Технологические схемы очистки артезианских вод индивидуальны для каждого объекта с учетом особенностей качества воды эксплуатируемых водоносных горизонтов и содержат следующие ступени: обезжелезивание; умягчение; кондиционирование воды на угольных сорбционных фильтрах; удаление примесей тяжелых металлов; обеззараживание гипохлоритом натрия либо с использованием ультрафиолетовых ламп.
На сегодняшний день на территории Троицкого и Новомосковского административных округов города Москвы около половины водозаборных узлов подают воду, прошедшую технологическую обработку.
Поэтапное внедрение новых технологий выполняется в соответствии с Генеральной схемой развития системы водоснабжения, которой предусматривается, что полная реконструкция всех сооружений водоподготовки позволит подавать воду высочайшего качества всем жителям московского мегаполиса.
Введение…………………………………………………………………………..3
1. Гигиенические требования к питьевой воде………………………………....4
2. Основные источники загрязнения питьевой воды…………………..……….5
3. Способы очистки и фильтрации водопроводной воды………………………7
Заключение ……………………………………………………………………….11
Список литературы ………………………………………………………………12
Введение
Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека. Практически все ее источники подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Санитарное состояние большей части открытых водоемов России в последние годы улучшилось из-за уменьшения сброса стоков промышленных предприятий, но все еще остается тревожным.
Проблема качества питьевой воды затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества в течение всей истории его существования. В настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, экологическая, а также инженерная и экономическая. Понятие " питьевая вода " сформировалось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.
Питьевая вода - вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции. Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции.
1. Гигиенические требования к питьевой воде
Вода, используемая населением для хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:
1) обладать хорошими органолиптическими свойствами и освежающим
действием, быть позрачной, бесцветной, без неприятного привкуса или запаха.
2) не содержать избытка солей и токсичных веществ, способных оказать вредное воздействие на организм человека;
3) не содержать патогенных возбудителей, яиц и личинок гельминтов.
Эти требования нашли отражение в действующем в нашей стране стандарте на качество питьевой воды, подаваемой населению водопроводами (ГОСТ 2874- 82). Соответствие качества питьевой воды нормативам, установленным стандартом, определяют путем санитарного химико-бактериологического анализа воды. Водопроводная вода должна удовлетворять следующим требованиям.
Физические свойства воды:
Прозрачность воды зависит от наличия в ней взвешенных частиц. Питьевая вода должна быть такой, чтобы через слой ее в 30 см можно было прочесть печатный шрифт определенного размера.
Цветность питьевой воды, получаемой из поверхностных и неглубоких подземных источников, как правило, вызвана наличием вымываемых из почвы гуминовых веществ. Окраска питьевой воды может также обусловливаться размножением водорослей в водоеме (цветение), из которого осуществляют забор воды, а также загрязнением его сточными водами. После очистки воды на водопроводных станциях цветность ее уменьшается. При лабораторных исследованиях сравнивают интенсивность цветности питьевой воды с условной шкалой стандартных растворов и результат выражают в градусах цветности. В водопроводной воде цветность не должна превышать 20°.
Вкус и запах питьевой воды обусловлены наличием в воде органических веществ растительного происхождения, сообщающих воде землистый, травянистый, болотистый запах и привкус. Причиной запаха и привкуса питьевой воды может быть загрязнение и промышленными сточными водами. Привкус и запахи некоторых подземных вод объясняются наличием большого количества растворенных в них минеральных солей и газов, например хлоридов, сероводорода. При обработке воды на водопроводных станциях интенсивность запаха уменьшается, но незначительно.
Во время исследования питьевой воды определяют характер запаха (ароматический, аптечный и т. д.) или привкуса (горький, соленый и т. д.), а также их интенсивность в баллах: 0 - отсутствие, 1 балл - очень слабый, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 баллов - очень сильный. Допустима интенсивность запаха или привкуса не выше 2 баллов. При обнаружении несвойственных природной воде цвета, вкуса и запаха необходимо выяснить их происхождение.
2. Основные источники загрязнения питьевой воды
Коммунальные стоки - содержат как химические, так и микробиологические загрязнения и представляют серьезную опасность. Содержащиеся в них бактерии и вирусы являются причиной опасных заболеваний: сыпного тифа и паратифа, сальмонеллеза, бактериальной краснухи, эмбрионов холеры, вирусов вызывающих воспаления околомозговой оболочки и кишечных заболеваний. Такая вода может быть переносчиком яиц глистов (солитеры, аскариды и власоглавы). В коммунальных стоках присутствуют также токсичные детергенты (моющие вещества), сложные ароматические углеводороды (САУ), нитраты и нитриты.
Промышленные стоки. В зависимости от отрасли промышленности могут содержать практически все существующие химические вещества: тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, органические растворители (ксилол, бензол, толуол), упомянутые выше (САУ) и т.н. особо токсичные стоки. Последняя разновидность вызывает мутагенные (генетические), тератогенные (повреждающие плод) и канцерогенные (раковые новообразования) изменения. Главные источники особо токсичных стоков: металлургическая промышленность и машиностроение, производство удобрений, целлюлозно-бумажная промышленность, цементно-асбестовое производство и лако-красочая промышленность. Парадоксально, но источником загрязнения является также сам процесс очистки и водоподготовки.
Коммунальные отходы. В большинстве случаев, там, где нет сети водоснабжения нет и канализации, а если и есть, то она (канализация) не может полностью предотвратить проникновению отходов в грунт и, следовательно, в грунтовые воды. Поскольку верхний горизонт грунтовых вод расположен на глубине от 3 до 20 м (глубина обычных колодцев),то именно на этой глубине скапливаются "продукты" человеческой деятельности в гораздо более серьезных концентрациях, чем в поверхностных водах: детергенты из наших стиральных машин и ванн, кухонные отходы (остатки пищи), фекалии людей и животных. Конечно же, все перечисленные компоненты профильтрованы сквозь верхний слой грунта, но некоторые из них (вирусы, водо-растворимые и текучие субстанции) способны проникать в грунтовые воды практически без потерь. То, что выгребные ямы и местная канализация располагаются на некотором удалении от колодцев ничего не значит. Доказано, что грунтовые воды могут при соблюдении некоторых условий (н.п. легкий уклон) перемещаться в горизонтальной плоскости на несколько километров!
Промышленные отходы. В грунтовых водах присутствуют в несколько меньших количествах, чем в поверхностных водах. Большинство этих отходов направляются прямо в реки. Кроме того, промышленные пыль и газы, оседают непосредственно или в соединении с атмосферными осадками и накапливаются на поверхности почвы. растениях, растворяются и проникают вглубь. Поэтому никого, кто профессионально занимается очисткой воды, не удивит содержание тяжелых металлов и радиоактивных соединений в колодцах, расположенных вдали от металлургических центров - в Карпатах. Промышленные пыль и газы переносится воздушными потоками на сотни километров от источника эмиссии. К промышленным загрязнениям почвы относятся также органические соединения образующиеся при переработке овощей и фруктов, мяса и молока, отходы пив заводов, животноводческих комплексов.
Металлы и их соединения проникают в ткани организма в виде водного раствора. Проникающая способность очень высока: поражаются все внутренние органы и плод. Удаление из организма через кишечник, легкие и почки приводит к нарушению деятельности этих органов. Накапливание в организме следующих элементов приводит к:
· поражению почек - ртуть, свинец, медь.
· поражению печени - цинк, кобальт, никель.
· поражению капилляров -- мышьяк, висмут, железо, марганец.
· поражению сердечной мышцы - медь, свинец, цинк, кадмий, ртуть, таллий.
· возникновению раковых заболеваний - кадмий, кобальт, никель, мышьяк, радиоактивные изотопы.
3. Способы очистки и фильтрации водопроводной воды
По сведениям НИИ "Экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина" РАМН:
в среднем по стране гигиеническим требованиям не соответствует практически каждая третья проба "водопроводной" воды по санитарно-химическим показателям и каждая десятая - по санитарно-бактериологическим;
в отдельных городских водоемах содержится от 2 до 14 тысяч синтезированных химических веществ;
только 1 процент поверхностных водоисточников отвечает требованиям первого класса, на которые рассчитаны используемые у нас традиционные технологии водоочистки;
Подбирая систему водоочистки для своего жилища, надо отдавать себе отчет в том, что вода будет использоваться как в хозяйственно-бытовых целях, так и для питья и приготовления пищи. Задачу доведения качества воды до уровня, оптимального для каждого из ее применений, решают с помощью соответствующих систем водоочистки. Такие системы подразделяют на те, которые устанавливаются там, где вода поступает в дом, и на те, которые ставятся в точке пользования, например, на кухне. Первые делают воду "хозяйственно-бытовой": с ней нормально работает стиральная машина, можно помыть посуду, ополоснуться под душем. Вторые - готовят питьевую воду. Требования к чистоте воды в первом и втором случаях должны быть разные. Иначе либо питьевая вода расточается на хозяйственные надобности, либо для питья используется вода, не прошедшая должной очистки.
На входе в систему водоснабжения квартиры желательно поставить фильтр грубой очистки, с сеткой из нержавеющей стали или полимерными картриджами, которые могут задержать взвесь и ржавчину. Это нужно для того, чтобы продлить жизнь сантехники. Вы уменьшите внутреннюю коррозию смесителей, которые очень плохо реагируют на попадание частиц, керамика сантехники будет менее подвержена налетам ржавчины и солей жесткости. Иногда для фильтра нет места у водопроводного стояка. Тогда можно поставить совсем небольшое устройство из латуни, называемое "грязевиком" и избавляющее от грязи и ржавчины. Однако фильтры грубой очистки не могут помочь в устранении неприятных привкусов.
По большому счету, хороший прибор должен с минимальной громоздкостью давать максимальную очистку. Желательно выбрать фильтр, работающий постоянно, чтобы избежать размножения бактерий в самом фильтре. Рекомендуется пользоваться теми фильтрами, которые прошли тесты на соответствие государственным стандартам. Хороший фильтр не меняет естественный минеральный состав воды, которая поступает в организм человека. Цель установки домашнего фильтра состоит в том, чтобы вернуть нашей питьевой воде ее первоначальное качество.
Виды фильтрации воды:
Очистные системы насыпного типа.
Сетчатые и дисковые фильтры механической очистки, удаляющие нерастворенные механические частицы, песок, ржавчину, взвеси и коллоиды.
Ультрафиолетовые стерилизаторы, удаляющие микробы, бактерии и другие микроорганизмы.
Окислительные фильтры, удаляющие железо, марганец, сероводород.
Компактные бытовые смягчители и ионообменные фильтры, умягчающие, а также удаляющие железо, марганец, нитраты, нитриты, сульфаты, соли тяжелых металлов, органические соединения
Адсорбционные фильтры, улучшающие органолептические показатели (вкус, цвет, запах) и удаляющие остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения
Комбинированные фильтры - комплексные многоступенчатые системы.
Мембранные системы - обратноосмотические системы подготовки питьевой воды, высшая степень очистки.
Бытует мнение, что вода очень высокой степени очистки "не полезна". Кто-то считает, что в воде должно содержаться оптимальное количество микроэлементов. Другие утверждают, что человеческий организм усваивает только вещества органического происхождения, то есть из пищи животного и растительного происхождения, а вода служит растворителем и должна быть максимально чистой. Истина лежит где-то посередине. Говоря о питьевой воде, правильно, видимо, оперировать не категориями "опасно - безопасно".
Очистить воду до состояния, близкого к дистиллированной, проще и дешевле, чем обеспечить наличие в ней ряда веществ в определенной "оптимальной" концентрации. Так, за рубежом при производстве пива, воду чистят именно до такой стадии, а затем в нее добавляют строго дозированное количество веществ, делающих ее оптимальной для дальнейшего использования. Кроме того, элементарный расчет показывает, что для того, чтобы получать из воды оптимальный набор макро- и микроэлементов человек должен выпивать в день как минимум 30-50 литров воды. Иными словами, даже если мы и получаем из воды полезные вещества, они составляют не более 10-15% суточной дозы. Решая для себя проблему "чистить или не чистить", люди стоят перед дилеммой: либо заведомо удалить из воды вредные составляющие, пожертвовав 10-15% полезных веществ, либо оставить в воде вместе с полезными и часть вредных примесей. Каждый делает свой выбор.
Заключение
Вода необходима для нормального обмена веществ в организме. Физиологическая потребность человека в воде составляет около 3 л в сутки. Кроме того, значительное количество воды необходимо человеку для удовлетворения хозяйственно-бытовых и производственных нужд. Поэтому вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении и безвредна по химическому составу.
При нарушении гигиенических требований к водоснабжению питьевая вода может быть причиной инфекционных заболеваний и гельминтозов, связанных с загрязнением водоёмов хозяйственно-фекальными сточными водами; заболеваний неинфекционной природы, связанных с необычным природным составом воды либо с загрязнением водоёмов химическими веществами за счет поступления промышленных сточных вод или питьевой воды с остаточным количеством реагентов, добавляемых в процессе её обработки.
Без всякого преувеличения можно сказать, что высококачественная вода, отвечающая санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим требованиям, является одним из непременных условий сохранения здоровья людей. Но чтобы она приносила пользу, ее необходимо очистить от всяких вредных примесей и доставить чистой человеку.
За последние годы взгляд на воду изменился. О ней все чаще стали говорить не только врачи-гигиенисты, но и биологи, инженеры, строители, экономисты, политические деятели. Да и понятно – бурное развитие общественного производства и градостроительства, рост материального благосостояния, культурного уровня населения постоянно увеличивают потребность в воде, заставляют более рационально ее использовать.
Список литературы
1 . СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
2. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.
4. Усольцев В.А., Соколов В.Ф., Алексеева Л.П., Драгинский В.Л. Подготовка воды питьевого качества в г. Кемерове. М.: ВИМИ, 2 006.
Вода из скважин и природных источников имеет ряд растворенных компонентов и взвесей. Чтобы получить жидкость, которую можно использовать в промышленности, для бытовых целей и для питья, ее следует качественно очистить. Современные способы очистки воды очень разнообразны. Они делятся на несколько групп по характеру происходящих процессов. С использованием методов создаются приборы, которые обеспечивают оптимальную очистку. Этот процесс требует комплексного подхода, поэтому применяется сразу несколько подходящих методов.
Рис. 1 Некоторые методы водоочистки
Физические способы основаны на соответствующих физических процессах, воздействующих на воду и присутствующие загрязнения. Обычно такие методы используют для устранения нерастворимых, крупных включений. Иногда они воздействуют и на растворенные вещества и биологические объекты. Основными физическими способами очистки являются кипячение, отстаивание, фильтрование и обработка ультрафиолетом.
Кипячение
В процессе кипячения на воду воздействует высокая температура. В результате такого воздействия устраняются микроорганизмы, некоторые растворенные соли выпадают в осадок, образуя накипь. При длительном кипячении могут распадаться более устойчивые вещества, например, соединения хлора. Метод простой и оптимальный для использования в быту, но очищающий только относительно небольшие объемы воды.
Отстаивание
В этом случае используется воздействие естественной силы тяжести на относительно большие механические включения. Под воздействием собственной тяжести они опускаются на дно емкости, образуя слой осадка. Выполняют отстаивание воды в специальных отстойниках. Эти емкости снабжаются устройствами для сбора и удаления получающегося осадка.
Фильтрование
При прохождении воды материал с порами или другими отверстиями, часть загрязнений задерживается. Остаются на поверхности частицы, которые крупнее пор или ячеек. По степени очищения выделяют фильтрацию грубую и тонкую. При грубой очистке задерживаются только крупные частицы. В процессе тонкой удерживаются включения, размер которых составляет всего несколько микрон.
Рис. 2 Уровни фильтрования
Обработка ультрафиолетом
Использование ультрафиолетового излучения позволяет устранить биологические загрязнения. Свет этого спектра воздействует на основные молекулы, что приводит к гибели микроорганизмов. Стоит учитывать, что обрабатывают ультрафиолетом воду, которая очищена от взвеси, т.е. произведена предварительная очистка воды. Твердые включения создают тень, которая защищает бактерии от ультрафиолетового света.
Химические методы водоочистки
Химические способы очистки воды основаны на реакциях окисления-восстановления и нейтрализации. В результате взаимодействия специальных реагентов с загрязняющими веществами происходит реакция, итогом которой становится нерастворимый осадок, разложение на газообразные составляющие или появление безвредных компонентов.
Нейтрализация
Применение этого метода обеспечивает устранение кислой или щелочной среды и приближение ее показателей к нейтральным. В воду с определенным показателем кислотности добавляют реагенты, обеспечивающие создание кислой или щелочной среды. Чтобы нейтрализовать кислую среду, применяют щелочные составы: кальцинированную соду, гидроксид натрия и некоторые другие. Для устранения щелочной среды выбирают растворы некоторых кислот или оксиды углерода, серы и азота. Последние при растворении в воде образуют слабые кислоты. Реакции нейтрализации обычно представляют собой химические методы очистки сточных вод. При подготовке питьевой воды из природных источников изменение реакции не требуется, она изначально близка к нейтральной.
Процессы окисления и восстановления
При очистке воды чаще всего используется окисление. В процессе реакции с окислителями загрязняющие соединения превращаются в безвредные компоненты. Они могут быть твердыми, газообразными или растворимыми. В качестве сильных окислителей выступают соединения хлора, озон и некоторые другие вещества.
Рис. 3 Установка для окисления озоном
Очистка воды физико-химическими методами
Методы очистки воды, относящиеся к этой группе, включают одновременно физические и химические способы воздействия. Они весьма разнообразны и помогают удалить значительную часть загрязнений.
Флотация
В процессе очистки воды методом флотации через жидкость пропускают газ, например, воздух. Создаются пузырьки, на поверхность которых прилипают гидрофобные частицы загрязнений. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену. Этот слой пены с загрязнениями легко удаляется. Дополнительно могут использоваться реагенты повышающие гидрофобность или сцепляющие и укрупняющие частицы загрязнений.
Рис. 4 Принцип флотации
Сорбция
Очищение воды методом сорбции основывается на избирательном удерживании веществ. Чаще всего используют адсорбцию, когда удержание происходит на поверхности сорбента. Сорбция бывает физической и химической. В первом случае используются силы межмолекулярного взаимодействия, а во втором – химических связей. В качестве сорбентов обычно выступают активированный уголь, силикагель, цеолит и прочие. Некоторые виды адсорбентов могут восстанавливаться, а другие утилизируются после загрязнения.
Экстракция
Процесс экстрации выполняется с использованием растворителя, который плохо смешивается с водой, но лучше растворяет загрязняющие вещества. При контакте с очищаемой жидкостью загрязнители переходят в растворитель и концентрируются в нем. Таким способом из воды устраняют органические кислоты, и фенолы.
Метод ионного обмена применяется в основном для удаления из воды солей жесткости. В некоторых случаях его используют для устранения растворенного железа. Процесс заключается в обмене ионами меду водой и специальным материалом. В качестве такого материала выступают специальные синтетические ионообменные смолы. Этот способ очистки воды получил распространение не только в промышленности, но и в быту. Сейчас не затруднит приобрести фильтр, имеющий ионообменный картридж.
Рис. 5 Ионный обмен
Еще один способ, с помощью которого выполняется очистка питьевой воды, это обратный осмос. Для очистки требуется специальная мембрана с очень мелкими порами. Через поры проходят только небольшие молекулы. Загрязняющие вещества отличаются большим размером, чем молекулы воды, поэтому не проходят сквозь мембрану. Такая фильтрация выполняется под давлением. Получающийся раствор из загрязняющих веществ утилизируется.
Рис. 6 Обратный осмос
Методы, используемые в бытовых фильтрах
Все эти методы используются для очищения жидкостей, в том числе и сточных вод. Но в большинстве случаев людей интересует, как очистить воду дома для употребления в пищу и бытовых целей. Очистка воды в домашних условиях не предполагает использования всех названных способов. Только часть из них реализуется в современных приборах. Есть возможность очистить воду из-под крана и без фильтра. Этот метод – кипячение. Однако гораздо чаще воду чистят специализированными фильтрующими устройствами.
В фильтрах задействованы такие методы очистки питьевой воды как механическая фильтрация, ионный обмен, сорбция, обратный осмос. Иногда применяются и некоторые другие, но гораздо реже.
Все эти современные методы очистки воды реализуются в картриджных проточных фильтрах. В таких приборах очищают водопроводную воду в несколько этапов. На первом этапе осуществляется механическая фильтрация, затем устраняются растворенные вещества методами сорбции и ионного обмена, а в завершении вода может пропускаться через обратноосмотическую мембрану.
Благодаря воде на нашей планете есть жизнь. Еще лет двести назад можно было пить воду из любых водоемов без опасения для здоровья. Но сегодня, набранную в реках или озерах воду без обработки употреблять нельзя, потому как воды Мирового океана сильно загрязнены. Перед использованием воды нужно вывести из нее вредные вещества.
Очистка воды в домашних условиях
Вода, которая течет у нас дома из водопровода проходит несколько этапов очистки. Для бытовых целей она вполне пригодна, но для приготовления пищи и питья воду следует очищать. Традиционные способы – это кипячение, отстаивание, вымораживание. Это самые доступные методы, которые может осуществить каждый человек у себя дома.
В лаборатории исследуя кипяченую воду, было обнаружено, что из нее испаряется кислород, она становится «мертвой» и почти бесполезной для организма. Также из ее состава уходят полезные вещества, а некоторые бактерии и вирусы могут остаться в воде даже после кипячения. Длительное употребление кипяченой воды может привести к развитию серьезных недугов.
Вымораживание осуществляет перекристаллизацию воды. Это самый действенный вариант очистки воды, поскольку выводятся из ее состава хлоросодержащие соединения. Но данный способ весьма сложный и нужно соблюдать определенные нюансы. Наименьшую эффективность проявил способ отстаивания воды. В результате этого из нее выходит часть хлора, а другие вредные вещества остаются.
Очистка воды с применением дополнительных устройств
Существует ряд вариантов очистки воды с применением фильтров и различных очистительных систем:
- 1.Биологическое очищение происходит с использованием бактерий, которые питаются органическими отходами, снижают уровень загрязнения вод
- 2.Механическое. Для очистки используются фильтрующие элементы, такие как стекло и песок, шлаки и др. Таким способом можно очистить около 70% воды
- 3.Физико-химическое. Применяется окисление и выпаривание, коагуляция и электролиз, вследствие чего удаляются токсичные вещества
- 4.Химическая очистка происходит в результате добавления реагентов, таких как сода, серная кислота, аммиак. Выводится около 95% вредных примесей
- 5.Фильтрация. Используются очистительные фильтры с активированным углем. Ионный обмен удаляет тяжелые металлы. Ультрафиолетовая фильтрация выводит бактерии и вирусы
Также имеются и другие способы очистки воды. Это серебрение и обратный осмос, а также смягчение воды. В современных условиях дома чаще всего люди используют фильтры для очищения и смягчения воды.
Изобретение относится к реагентным способам обработки подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения и, в частности, предназначено для очистки воды от железа и марганца при их совместном присутствии. Способ очистки питьевой воды включает последовательную обработку очищаемой воды перманганатом калия и пероксидом водорода с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах, причем пероксид водорода подают в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1. Кроме того, перманганат калия дозируют в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца. Способ обеспечивает повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, низкой щелочности и пониженной жесткости воды. 2 з.п.ф-лы.
Изобретение относится к реагентной очистке подземных вод, используемых для питьевого водоснабжения, и, в частности, способ предназначен для очистки подземных вод от железа и марганца при их совместном присутствии в условиях низких температур, низких значений щелочности и жесткости воды.
Как известно (Г.И.Николадзе. “Улучшение качества подземных вод”. М., Стройиздат, 1987), очистка подземных вод от железа и марганца при температуре очищаемой воды >4... 5 С, щелочности и жесткости более 2 мг-экв/л не представляет затруднений и при воздействии реагентов-окислителей, каковым, например, является в известных технологиях перманганат калия, проходит в штатном режиме: двухвалентные ионы железа и марганца окисляются соответственно до трехвалентного и четырехвалентного состояния, образуя нерастворимые в воде продукты реакции. Этот процесс описывается следующими уравнениями реакций:
3Fе 2+ +МnO - 4 +8Н 2 O 3Fе(ОН) 3 +MnO(OH) 2 +5H + ;
3Мn 2+ +2MnO - 4 +3H 2 O 5MnO(OH) 2 +4H + .
Продукты реакции в виде взвешенных веществ обычно отделяются фильтрованием на песчаных фильтрах.
При пониженных температурах, низкой щелочности и жесткости эти процессы протекают медленно, образуя мелкодисперсные продукты реакции, которые не могут быть задержаны фильтрованием через песок. Следствием этого является просачивание загрязнений в фильтрат, то есть качество очищенной воды не соответствует предъявляемым требованиям.
Известен способ очистки подземных вод от железа и марганца, заключающийся в дозировании в проточную воду раствора перманганата калия с последующим задержанием продуктов реакции на фильтрах (см. “Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий”, М., Стройиздат, 1977, стр.192-193).
Данный способ позволяет достичь остаточных концентраций по железу и марганцу соответственно 0,3 и 0,1 мг/л. Это удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 “Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества”.
Однако эта технология не позволяет обеспечить необходимое качество очищенной воды по железу и марганцу при их совместном присутствии в условиях низких температур (менее С), низкой щелочности (не более 1,2 мг-экв/л) и низкой жесткости воды (не более 1,0 мг-экв/л).
Известен способ очистки воды от железа, заключающийся в обработке воды раствором пероксида водорода с последующим отделением продуктов реакции (см., например, В.С.Алексеев и др. “Обезжелезивание подземных вод в пласте с помощью перекиси водорода”, журнал “Водоснабжение и сантехника”, 1981, №6, стр.25).
Этот способ позволяет окислить двухвалентное железо до трехвалентного состояния и отделить его от воды
2Fe 2+ +Н 2 O 2 +2H + 2Fe 3+ +2Н 2 O;
Fe 3+ +3Н 2 O Fе(ОН) 3 +3H + .
Но этот способ обеспечивает очистку воды при наличии в ней достаточного щелочного резерва (щелочность воды не менее 2 мг-экв/л).
Кроме того, этот способ не позволяет очистить воду от марганца.
Задачей настоящего изобретения является повышение степени очистки питьевой воды от железа и марганца при их совместном присутствии, включая коллоидные формы соединений этих металлов, в условиях низких температур, щелочности и жесткости.
Поставленная задача решается тем, что очистка питьевой воды, включающая ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, дополнительно содержит обработку пероксидом водорода.
Особенностью способа является то, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода.
Другой особенностью способа является то, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентных ионов железа и марганца, а пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия.
Еще одной особенностью способа является то, что соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода, подаваемых в очищаемую воду, составляет соответственно от 15:1 до 6:1.
Очистка воды по данному способу осуществляется следующим образом.
Подземные воды, содержащие двух- и трехвалентное железо, а также марганец в концентрациях 5-30 ПДК при естественных температуре (1,5-2,5 С), щелочности (не более 1,2 мг-экв/л) и жесткости (не более 1,0 мг-экв/л) подают в первую камеру смешения - реакции, перед которой в поток дозируют раствор перманганата калия.
Первая камера смешения выполнена в виде вертикального перегородчатого смесителя.
Введение в поток очищаемой воды раствора перманганата калия осуществляют через, например, штуцер, вмонтированный в трубопровод перед первой камерой смешения.
Устройство ввода раствора перманганата калия содержит также дозатор, выполненный, например, в виде мембранного насоса с электромагнитным приводом, и расходный бак раствора реагента. Затем, после первой камеры смешения, в воду дозируют раствор пероксида водорода. После чего очищаемую воду подают во вторую камеру смешения-реакции, где происходит процесс восстановления избыточного количества перманганата калия.
После второй камеры смешения очищаемую воду пропускают через засыпной, например, песчаный фильтр, после которого определяют остаточные концентрации железа и марганца в воде.
Один из вариантов осуществления изобретения.
Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 2 С, щелочности до 1,0 мг-экв/л и жесткости до 1,0 мг-экв/л подают протоком на очистную установку, содержащую две камеры смешения и оборудование для ввода в проходящий поток очищаемой воды растворов реагентов.
Перед первой камерой смешения в очищаемую воду дозируют перманганат калия дозой 5,0-7,0 г/м 3 .
Перед второй камерой смешения в проходящий поток дозируют пероксид водорода дозой 0,3-0,8 г/м 3 .
Затем очищаемую воду фильтруют через известные песчаные фильтры.
В результате очистки получают воду с содержанием железа общего не более 0,2мг/л, марганца не более 0,1 мг/л. Железо двухвалентное отсутствует. Цветность очищенной воды не более 5 БКШ (бихромат-кобальтовой шкалы), мутность не более 0,5 мг/л, запахи и привкусы отсутствуют.
Другим вариантом осуществления изобретения является следующий.
Подземную воду с содержанием железа трехвалентного до 2,0 мг/л в коллоидной форме, железа двухвалентного до 2,5 мг/л, марганца 0,5 мг/л при температуре 1,8 С пропускают через описанную установку, где в очищаемую воду последовательно дозируют и смешивают с ней перманганат калия дозой 6-8 г/м 3 и пероксид водорода дозой 0,5-1,0 г/м 3 . Затем воду фильтруют через песчаные фильтры.
В фильтрованной воде содержится железа общего не более 0,1 мг/л, железа двухвалентного - не обнаружено, марганца не более 0,05 мг/л. Цветность очищенной воды не более 3°БКШ, мутность не более 0,3 мг/л, запахи и привкусы отсутствуют.
При проведении процесса очистки воды происходит окисление перманганатом калия двухвалентного железа и двухвалентного марганца.
Избыток дозы перманганата калия восстанавливается пероксидом водорода согласно уравнению
2КМnO 4 +3Н 2 O 2 2МnО(ОН) 2 +3O 2 +2КОН.
Образующийся гидрат диоксида марганца - Mn(OH) 2 - является мощным сорбентом-соосадителем и переводит в твердую фазу коллоидные формы окисленных железа и марганца, а также соединения, придающие очищаемой воде цветность, привкусы и запахи.
Изобретение обеспечивает высокую степень очистки от всех форм железа и марганца в условиях низких температур, низкой щелочности и жесткости воды.
Формула изобретения
1. Способ очистки питьевой воды, включающий ее обработку перманганатом калия и последующее фильтрование, отличающийся тем, что воду дополнительно обрабатывают пероксидом водорода, причем пероксид водорода подается в соотношении 1:3 к избытку перманганата калия, а соотношение доз перманганата калия и пероксида водорода при обработке воды составляет соответственно от 15:1 до 6:1.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку воды проводят последовательно, сначала перманганатом калия, а затем пероксидом водорода.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перманганат калия дозируется в избытке по отношению к его стехиометрическому количеству, необходимому для окисления двухвалентного железа и марганца.
Похожие патенты:
Изобретение относится к химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки воды и водных растворов хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов, и может быть использовано для получения моющих и дезинфицирующих растворов