Методи і засоби очищення, знезаражування води при централізованому і децентралізованому водопостачанні



Дата конвертації08.04.2020
Розмір64.5 Kb.
ЗАНЯТТЯ № 11

Тема: Методи і засоби очищення, знезаражування води при централізованому і децентралізованому водопостачанні.

Контрольні питання:

  1. Методи покращення якості питної води, гігієнічне значення.

Для покращення якості питної води часто застосовують наступні методи:

Пом´якшення води – зниження кількості солей Мg та Са шляхом кип’ятіння (для карбонатів та гідрокарбонатів) або хімічним (для нерозчинних сульфатів і т. д.) методом. Також існує й іонний метод очищення води (пропускання води через аніонітні і катіонітні фільтри).

Опріснення – зниження концентрації всіх солей, розчинених у воді. Для цього застосовують термічні (випаровування, виморожування), хімічні та електрохімічні методи.

Дегазація – видалення із води їй газів. Досягають цього за допомогою фізичних, хімічних і біохімічних методів.

Відстоювання – проводять у спеціальних резервуарах – відстійниках, яких на шляху водогону може бути декілька. В них осідає до 70% неосаджених частинок.

Коагуляція – це процес адсорбції зваженних колоїдних частинок (розмір 1-100 нм) у воді під дією молекулярних сил зчеплення, які створюються за допомогою спеціальних хімічних сполук (коагулянтів): Al2(SO4)3 (глиноземи), калієво-алюмінієві галуни, FeSO4 та ін.

Фільтрація – воду фільтрують через зернисто-пористі матеріали (кварцовий пісок, подрібнене вугілля – антрацит, мармурова крошка тощо). При цьому застосовують методи як повільної, так швидкої фільтрації.

Кип´ятіння – найпростіший і найнадійніший метод знезараження, але тільки невеликих об’ємів води.

Опромінення води ультрафіолетом – перспективний метод, однак він ще не набрав значного поширення.

Хлорування – найпростіший, найдоступнійший і найдешевший метод знезараження води. Бактирицидний ефект при хлоруванні ґрунтується на дії Cl-, Н3О+, О2-, що виділяється за рахунок гідролізу. При взаємодії Cl- з НОН утворюється нестійка хлорнуватиста кислота, яка швидко розкладається з вивільненням Cl- і атому О2- – сильні окисники органічних речовин і мікроорганізмів.

Епідеміологічне значення води полягає в тому, що через воду можуть передаватися такі інфекційні захворювання, як черевний тиф, холера, дизентерія, гепатит тощо. Збудники цих захворювань потрапляють у воду з виділеннями хворих і бактеріоносів. Це може відбуватися під час масових купань у водоймищах, у разі за­бруднення нечистотами території, що оточує водоймище, прання білизни у водоймищі, скидання нечистот у водоймище. Збудники інфекційних захворювань можуть потрапляти у підземні води з вигрібної ями, яка неправильно зроблена, а в колодязну воду — у разі користування забрудненими відрами. Багато збудників інфекційних захворювань, що потрапля­ють у воду, тривалий час можуть зберігати свою життєздатність.

При виборі методу знезараження треба враховувати вплив на здоров'я залишкових кількостей біологічно активних речовин, які застосовуються для знезараження чи які виникають у процесі знезараження, а також можливість зміни фізико-хімічних властивостей води. Важливими характеристиками методу знезараження є також його ефективність у відношенні до різних видів мікрофлори води, а також залежність ефекту від умов навколишнього середовища.


  1. Спеціальні методи очистки (кондиціонування) води - знезалізнення, опріснення, дезодорація, пом’якшення, фторування, дефторування.

Знезалізнення – це метод очистки води, за допомогою якого зменшують у воді вміст сполук заліза з метою покращення якості води. Існує кілька методів знезалізнення, зокрема: реагентний, каталітичний, іонообмінний та біохімічний.

Найбільшого поширення набув реагентний метод - окиснення розчиненого заліза. Із всіх окиснювачів найбільш безпечним і дешевим є атмосферний кисень, що подають у воду різними способами в складі повітря. При цьому відбувається така реакція:

4Fe(НСО3)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓ + 8CO2↑.

Також використовують каталітичний метод, який заснований на каталітичному окисненні заліза (II) до заліза (III) у товщі фільтрувального завантаження. Часто застосовується разом з додатковою подачею повітря. Як каталізатор процесу часто виступає діоксид марганцю, що у вигляді плівки наноситься на поверхню зерен фільтрувального завантаження, наприклад піску, природного цеоліту, штучних алюмосилікатів і т. д.

Знезалізнення катіонуванням застосовують при одночасному знезалізненні й пом'якшенні води, а також у тих випадках, коли не застосовується збагачення води киснем при надходженні її на катіонітні фільтри, і низькому pH 6,2 і менше. На катіонітовому фільтрі може бути затримано тільки залізо, що перебуває в йонній формі, при цьому відбувається заміщення йонів заліза на йони натрію.

Також застосовують біохімічний метод. Він полягає у висіванні й нарощуванні на зернах завантаження фільтра залізо-марганцеспоживальних бактерій типу Metallogenium personatum, Caulococeus manganifer, Bacteria manganicus і наступному фільтруванні оброблюваної води. Ці бактерії поглинають залізо і марганець із води в процесі життєдіяльності, а відмираючи, утворюють на зернах піску або іншого носія пористу масу, що містить велику кількість оксидів марганцю, який є додатковим каталізатором окиснення заліза (II) і марганцю (II).



Опріснення води — видалення з води розчинених в ній солей до концентрації, яка є допустимою під час використання води для господарсько-питних або технічних потреб.

Для питного водопостачання придатна вода з вмістом розчинних солей не більше 0,5 г/л. Опріснення води практично може бути досягнуте випаровуванням (дистиляцією), виморожуванням, іонним обміном або електродіалізом.

Окрім зазначених способів існує ще зворотний осмос. За кордоном все частіше використовується процес зворотного осмосу. Це процес в якому вода проходить через напівпроникну мембрану із більш концентрованого в менш концентрований розчин. Але найпоширеніші для опріснення води в Україні є дистиляційні установки. Найбільші обсяги опріснення води характерні для країн Близького Сходу.

Дезодорація – звільнення від неприємного запаху шляхом нейтралізації його певними хімічними речовинами або іншим шляхом. Дезодорацію води здійснюють активованим вугіллям, озоном, двоокисом хлору або перманганатом калію. Проте універсальних методів дезодорації води на сьогодні не існує, але використання деяких з них в поєднанні забезпечує потрібний ступінь очищення. Якщо речовини, що викликають неприємні присмаки і запахи, знаходяться в підвішеному і колоїдному стані, то хороші результати дає їх коагуляція. Від присмакі і запахів, зумовлених неорганічними речовинами, що знаходяться в розчиненому стані, позбуваються дегазацією, знезалізненням, та ін. Запахи і присмаки, що викликаються органічними речовинами, відрізняються великою стійкістю. Зазвичай їх позбуваються шляхом оксидації і сорбції.

Пом'якшення води — обробка води, що надходить із природного джерела у різні технологічні процеси. Метою пом'якшення води є видалення з неї іонів кальцію та магнію, що зумовлюють головним чином твердість води, яка може бути усунена методами осадження та катіонування. Осадження базується на переведенні кальцію та магнію в важкорозчинні сполуки, які випадають в осад, що може бути здійснено термічним або хімічним шляхом.

Термічне пом'якшення води базується на розпаді гідрокарбонатів кальцію та магнію при підігріванні води з утворенням важкорозчинних речовин СаСО3 та Mg(ОН)2.

Хімічне пом'якшення води базується на введені в неї реагентів, що збагачують її СО32– та ОН–, у результаті чого утворюються важкорозчинні речовини СаСО3 та Mg(ОН)2: вода обробляється гідроксидом кальцію (вапном) та карбонатом натрію (содою) при температурі 80—90°С, а також або гідроксидом натрію, або розчином фосфатів. Катіонування основане на фільтрації води через шар катіонітів, при якому проходить заміщення іонів кальцію та магнію на іони натрію, водню або амонію, що містяться в твердій фазі катіоніту. Як катіоніти в основному застосовують, катіонообмінні смоли на основі кополімерів стиролу та дивінілбензолу, які оброблені сірчаною та хлор сульфоновою кислотами і підлягають потім окисному гідролізу.

Фторування води здійснюється шляхом обробки її фторвмісними реагентами: кремнефториста кислота H2SiF6, кремнефтористий натрій Na2SiF6, кремнефтористий калій К2SiF6, кремнефтористий амоній (NН4)2SiF6, кремнефтористий магній МgSiF6, кремнефтористий алюміній Аl2(SiF6)3, фтористоводнева кислота НF, фторид натрію NaF, фторид кальцію СаF2, фторид алюмінію АlF3. Застосовують два способи фторування води: цілорічний однією дозою та посезонний, тобто зимовою і літньою дозою.

У першому випадку у воду протягом року додають постійну дозу фтору, відповідну кліматичному району, в якому розташований населений пункт. При змінній за сезонами дозі в теплий час можна фторувати воду меншою дозою, ніж в холодний. Посезонний метод фторування води прийнятніший.

Тривале вживання населенням питної води із вмістом іонів фториду, що перевищує 1,5 мг/дм3, викликає флюороз. При вмісті у воді іонів фториду більше 3-5 мг/дм3, окрім флюорозу, спостерігаються зміни в кістках скелета, а у дітей – недокрів'я і рахіт. Є дані про несприятливий вплив підвищених концентрацій іонів фториду на функціональний стан серцево-судинної системи і загальний фізичний стан.

Основні методи дефторування можна об'єднати в дві групи: метод сорбції (осадження) фтору осадом гідроксиду алюмінію або магнію, а також фосфату кальцію. Цей метод доцільно застосовувати при обробці поверхневих вод, коли окрім знефторення потрібні ще освітлення і знебварвлення. Разом з цим даний метод може знайти застосування і для обробки підземних вод при необхідності їх одночасного пом’якшення (реагентним методом) і знефторення. Також використовують метод фільтрування (іонообмінний) води через фторселективні матеріали. Заснований на обмінній адсорбції іонів, при якій фтор видаляється в процесі пропуску оброблюваної води через сорбент (активований оксид алюмінію, гідроксилапатит, сильноосновні аніоніти, а також магнезійні реагенти і активоване вугілля). Цей метод найбільш ефективний при знефторенні підземних вод, що, як правило, не потребують інших видів кондиціонування, або в тих випадках, коли одночасно зі знефторенням проводять ще і опріснення.



Задача

1. Необхідно прохлорувати 5 т води взятої з річки. Хлорпоглинання води дорівнює 10 мг/дм3. Розрахувати необхідну кількість хлорного вапна, що містить 20 % активного хлору.

5 т ~ 5000 дм3

Для хлорування води необхідно (активного хлору): 10 мг/дм3 × 5000 дм3 = 50 000 мг = 50 г

Хлорного вапна необхідно: 50 ÷ 0,2 = 250 г


  1. При пробному хлоруванні на титрування 200 см3 води в 2-му стакані (добавлено 0,1 см3 1 % розчину хлорного вапна) витрачено 0,2 см3 0,01 н. розчину тіосульфата натрію. Скільки потрібно 1 % розчину хлорного вапна для знезаражування 1000 дм3 води?



200 см3 =0,2 дм3

Для знезаражування необхідно хлорного вапна: 1000 × 0,1 ÷ 0,2 = 500 см3 = 0,5 л


Оцінка тестування в системі Moodle – 21/24 (10.5)

Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©res.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка