Тема 3. Класифікація домішок природних і стічних вод та методів їх видалення

3.1. Домішки природних і стічних вод

Різноманіття домішок у воді ускладнює їх класифікацію. До недавнього часу домішки систематизували за такими ознаками.

За своєю природою домішки води діляться на мінеральні, органічні, бактеріальні й біологічні.

Мінеральні - частинки піску, глини, руд, шлаків, мінеральні масла, солі, кислоти, основи і т.д.

Органічні забруднення бувають рослинного, тваринного і штучного походження. Рослинні - залишки рослин, овочів, водоростей і продукти їх розкладу, папір (целюлоза) і т.п. До забруднень тваринного походження відносяться фізіологічні виділення людини і тварин, залишки тканин тварин, клейові речовини і т.п. Штучне походження мають домішки з продукції підприємств органічної хімії.

Бактеріальні домішки представлені бактеріями і вірусами, біологічні - мікроорганізмами. Останні в свою чергу поділяються на мікрофлору (водорості, гриби) і мікрофауна (інфузорії, джгутикові, черв'яки, рачки).

За ступенем розчинності домішки діляться на нерозчинні і розчинні. Нерозчинні називаються також зваженими, до них відносяться частинки піску, глини, мулу.

Розчинні домішки можуть бути у вигляді колоїдів (займають проміжне положення між зваженими і розчиненими речовинами) або істинно розчинних молекул та іонів.

За фазовому стану домішки можуть бути твердими (наприклад, глинисті частинки, водорості), рідкими (емульсії, нафтопродукти, жири), газоподібними (гази в нерозчинному стані).

Можна також класифікувати домішки води за їх походженням (природні і штучні), по щільності щодо води (плаваючі, що тонуть і зависає), іншими ознаками.

Особливий вид забруднень представляє теплове, що характеризується підвищеною температурою після відведення води від охолодженого обладнання. Підвищену температуру мають також природні термальні води (до 50°С і вище).

3.2. Класифікація домішок води з їх фазово-дисперсного стану

Різноманіття домішок і ознак для їх класифікації ускладнюють цілісне сприйняття і вибір способів для видалення забруднень з води.

Академік Академії наук України Л. А. Кульський створив свою таблицю-класифікацію, побачивши за різноманіттям порядок і логіку.

В основу своєї класифікації домішок води він поклав два головні чинники: дисперсність та їх фазовий стан.

Мірою дисперсності (подрібненості) частинок домішок служить їх розмір d або ступінь дисперсності D=1/d. У міру дроблення частинок зменшується їх розмір, збільшується ступінь дисперсності і питома поверхня (сумарна поверхня частинок певного об'єму) - див. табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Характеристики дисперсності часток домішок

Розмір одиничної частки, d, м	0,01	0,001	0,0001	10-7
Ступінь дисперсності, D, м-1	100	1000	10000	107
Кількість частинок в 1см3	1	1000	106	1015
Питома поверхня частинок в 1см3, см2	6	60	600	6105

Питома поверхня частинок можна визначити за формулою

S_УД = KD, (3.1)

де К - коефіцієнт, що залежить від форми частинок.

Вода з домішками представляє собою фізико-хімічну систему (ФХС). Дисперсійним середовищем в ній є вода, а домішки становлять дисперсну фазу - окрему складову частину ФХС, відокремлену від інших частинок системи поверхнею розділу. ФХС, що складаються з двох і більше фаз, називаються гетерофазними (різнофазними). Якщо середовище і домішка представлені однією фазою, ФХС називається гомофазною (однофазною, однорідною).

Гетерофазні ФХС на основі води називаються суспензії (якщо домішка - тверде тіло), емульсії (домішка - рідина) і піни (домішка - газ).

Л.А. Кульський розділив всі домішки води на два класи: гетерогенні (відповідні гетерофазним ФХС) і гомогенні (у гомофазних ФХС), кожен з яких по крупності частинок підрозділяється на дві групи. Класифікація домішок за Л. А. Кульському наведена в табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - Класифікація домішок за Л. А. Кульському

Клас домішок	ГЕТЕРОГЕНІ (різнорідні)		ГОМОГЕНІ (однорідні)
Група домішок	І	ІІ	ІІІ			ІV
Найменування групи	ЗАВІСІ	КОЛОЇДИ	МОЛЕКУЛЯРНІ РОЗЧИНИ			ІОНІ РОЗЧИНИ
Крупність частинок, м	10-3 10-5 10-7 10-8 10-9 10-10
Характерні представники	ВЕЛИКА ТОНКА ЗАВИСЬ ЗАВИСЬ	О РГАНОМІНЕРАЛЬНІ КОМПЛЕКСИ	О РГАНІКА
					КАТІОНИ
	ПЛАНКТОН	ГУМУС НЕРОЗЧИННИЙ РОЗЧИННИЙ			АНІОНИ
	БАКТЕРІЇ	ВІРУСИ	РОЗЧИННІ ГАЗИ
Показники якості води, відповідно домішкам	Каламутність Колі-тітр Колі-індекс	Окіслюємость Кольоровість Бакпоказники	Окіслюємость Запахи, привкуси БПК, ХПК	Мінералізація Жорсткість Лужність рН