Теоретические сведения

1. Характеристика природных вод

Природная вода всегда содержит некоторое количество растворенных и взвешенных веществ органического и минерального происхождения. Эти вещества попадают в воду из атмосферы при выпадении осадков; из почв и грунтов, с которыми соприкасаются заполняющая их поры или движущаяся по ним подземная вода; из почв и грунтов, составляющих дно или русло поверхностных водоемов, а также за счет жизнедеятельности и отмирания населяющих воду растительных и животных организмов.

Совокупность растительных и животных организмов, которые находятся в воде во взвешенном состоянии, составляет планктон. А организмы, обитающие на дне водоема, составляют бентос. Оба эти сообщества организмов оказывают большое влияние на состав природных вод.

Грунтовые воды содержат преимущественно растворенные вещества, а поверхностные воды обогащены взвешенными веществами. Природные воды делятся на следующие группы:

1. По происхождению различают: атмосферные воды (осадочные), подземные воды (ключевые и колодезные) и поверхностные воды (речные, озерные, морские и болотные).

2. По количеству и характеру примесей воды подразделяют на пресные, соленые, мягкие, жесткие, прозрачные, бесцветные, опалесцирующие, мутные, окрашенные, пахнущие и др.

3. По принципу использования воды делят на питьевые, хозяйственные, технические, охлаждающие, лечебные и тд.

Состав природных вод обычно меняется во времени. Минеральные и органические вещества, находящиеся во взвешенном состоянии, под влиянием силы тяжести постепенно осаждаются. Часть органических веществ используется живыми организмами, населяющими водоемы, в качестве питательного материала. Протекающие в природных водах химические и биологические процессы приводят к разрушению легко окисляющихся органических примесей. Образование гидроокисей железа, марганца, алюминия и связывание ими коллоидных примесей воды также меняет ее состав.

Основную часть органических примесей в природных водах составляют гуминовые вещества. Наряду с ними встречаются белковые, жировые, углеводородные вещества, органические кислоты и витамины, однако они составляют лишь незначительную долю от общего количества органических соединений, находящихся в воде.

Минеральный состав воды чрезвычайно разнообразен. Речная вода обычно содержит от 0,05 до 1,6 г/л солей (чаще от 0,1 до 1,2 г/л), морская вода - от 7,5 (Балтийское море) до 43,0 (Красное море) г/л.

2. Примеси в природных и сточных водах

Все вещества, содержащиеся в воде, различаются по своему фазодисперсному состоянию и делятся на четыре группы.

Примеси 1 группы - грубодисперсные примеси, образующие с водой суспензии, эмульсии, пены, которые эффективно удаляются из воды под действием сил гравитации, прилипания, сопряженного осаждения. К таким примесям относятся частицы песка, глины, руды, шлака, мела, минеральные масла, различный органический материал и т.п. Отличительной чертой таких примесей является их способность осаждаться при продолжительном отстаивании. Бумажными фильтрами они задерживаются, задерживаются частично и песчаными фильтрами.

Примеси II группы – примеси коллоидной степени дисперсности: неорганические и органические вещества, высокомолекулярные соединения, некоторые бактерии – удаляются главным образом коагуляцией, сорбцией, окислением. Частички этих примесей состоят из целого ряда слипшихся молекул. Например, мыло в воде дает частицу, состоящую примерно из 50 молекул. В воде могут находиться в коллоидном состоянии вещества минерального происхождения- SiO₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₃, и органического происхождения – гуминовые вещества, фульвокислоты и др.

Примеси III группы – примеси, образующие молекулярные растворы (растворимые в воде газы и органические вещества), способные взаимодействовать друг с другом и водой. В природной и сточной воде могут присутствовать в растворенном виде многие газы – O₂, CO₂, N₂, H₂S и др., многочисленные органические загрязнения – фенолы, формальдегид, метанол и др. Растворенные примеси не задерживаются ни песчаными, ни бумажными, ни другими видами фильтров. Газообразные вещества удаляют аэрированием, органические вещества – сорбцией, экстракцией, а также биологическим окислением.

Примеси IV группы – примеси ионной степени дисперсности, образующиеся в результате диссоциации в воде солей, кислот, оснований, удаляют, переводом их из ионного в малорастворимое (осадок) и малодиссоциируемое состояние, а также неионообменной сорбцией, электродиализом, обратным осмосом. Среди этих примесей наиболее опасны, содержащиеся в производственных сточных водах ионы тяжелых металлов – медь, свинец, железо, марганец и др.

Биологическое загрязнение воды

Природные воды обильно загрязнены бактериями, водорослями, прoстейшими, червями и другими организмами. Биологические загрязнители развиваются тем интенсивнее, чем больше в воде питательных веществ. Самыми распространенными из микроорганизмов являются бактерии, которые принимают активное участие в образовании всех водных сообществ. В бытовых сточных водах содержатся различные бактерии, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, яйца гельминтов, вирусы и др. Эти воды являются эпидемиологически опасными для человека и животных, так как в своем составе наряду с сапрофитным, содержат патогенные организмы. Промышленные сточные воды целого ряда производств (пищевых, переработки сельскохозяйственного сырья, химико-фармацевтических, микробиологических и др.) также характеризуются высоким микробиологическим загрязнением.