МІНІСТЕРСТВО освіти і науки УКРАЇНИ

Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет

Кафедра хімії

Токар А.В.

Технологія водоочистки

Методичні рекомендації для самостійної роботи

студентів денного відділення спеціальності

«Гідротехніка (водні ресурси)»

Дніпропетровськ

2015

Токар А.В.

Технологія водоочистки. Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів денного відділення спеціальності «Гідротехніка (водні ресурси)» / Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет. – Дніпропетровськ, 2015. – 52 с.

Друкується за рішенням науково-методичної ради еколого-меліоративного факультету Дніпропетровського державного аграрно-економічного університету (протокол № 5 від 22 грудня 2014 р.).

Рецензенти:

Г.О. ПЕТРУШИНА, кандидат хімічних наук, старший викладач

(Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет).

Я.С. БОНДАРЕНКО, кандидат хімічних наук, доцент

(Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара).

Методичні рекомендації складено відповідно до програми з дисципліни «Технологія водоочистки» за напрямом підготовки 6.060103 «Гідротехніка (водні ресурси)» для самостійної роботи студентів денної форми навчання. У посібнику наведено теоретичний матеріал за темами, перелік запитань для самоконтролю, а також приклади орієнтовних завдань для виконання розрахунково-графічної роботи (із розв’язками).

ВСТУП

Питна вода є необхідним елементом життєзабезпечення населення. Від її якості залежить стан здоров’я людей, рівень їх санітарно-епідеміологічного благополуччя, ступінь комфортності та, як результат, соціальна стабільність суспільства. Тому забезпечення населення якісною питною водою є однією з найважливіших задач сьогодення.

Джерелами централізованого водопостачання, як правило, є поверхневі води, частка яких у загальному об’ємі водозабору становить 68%, тоді як на підземні води припадає лише 32%. Практично усі поверхневі джерела в останні роки зазнали суттєвого впливу шкідливих антропогенних факторів, тому якість води в них не відповідає вимогам держстандарту. В окремих областях України через інтенсивне забруднення водних джерел, зменшення водності, засолення води, забруднення та виснаження підземних вод склалася вкрай тяжка ситуація із забезпеченням населення питною водою. На сучасному етапі близько 90% води, що забирається з поверхневих та менше 30% – із підземних джерел підлягає обробітку для видалення надлишкових речовин та знезаражування. Через підвищену забрудненість джерел традиційні технології обробки води стали малоефективними, тому водопровідні системи не завжди забезпечують надійну водопідготовку та подачу населенню питної води гарантованої якості. За даними лабораторних досліджень, близько 21% проб питної води у водопровідних мережах не відповідають гігієнічним вимогам за санітарно-хімічними та близько 20% – за мікробіологічними показниками.

Мета вивчення дисципліни «Технологія водоочистки» – це забезпечення студентів основами знань з методів очистки природних та стічних вод, а також розуміння хімічних аспектів, спрямованих на поліпшення якості води. Завдання вивчення дисципліни полягає у засвоєнні основних методів очищення поверхневих вод, які найбільш часто застосовуються на практиці, з можливістю вибору необхідного технологічного обладнання. В результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти розраховувати основні процеси, а також визначати загальну технологічну схему споруд очисної станції води.

Тема 1 Склад природних вод та методи оцінки якості води джерел водопостачання

Одним з найбільш цінних природних багатств є вода. Її загальна кількість на нашій планеті складає близько 1,4·10¹⁸ т. З них 1,35·10¹⁸ т знаходяться у морях у вигляді солоної води, і лише 3,5% водних запасів безпосередньо придатні до споживання в якості прісної води:

• 3·10¹⁶ т – знаходяться у вигляді льоду;

• 1·10¹⁶ т – ґрунтові води;

• 1,25·10¹⁴ т – поверхневі (наземні) води.

При цьому вода знаходиться в стані безперервного кругообігу. Під дією сонячної енергії вона випаровується з поверхні світового океану та суші, а потім випадає у вигляді атмосферних опадів. У природі не існує абсолютно чистої води. Навіть атмосферні опади можуть містити до 100 мг/л різноманітних домішок. Природні води містять також колоїдні, дрібнодисперсні та грубодисперсні частки. Слід відмітити й біологічне забруднення водойм мікроорганізмами, водоростями та ін. Природні води обов’язково містять розчинні гази – кисень та вуглекислий газ. При цьому величина рН води річок та озер, як правило, складає 6,5–8,5. У воді озер зазвичай міститься мало зважених часток. Морська вода в середньому вміщує до 35 г/л різноманітних солей, хоча у різних морях їх вміст сильно коливається: 27,2 г – NaCl; 3,8 г – MgCl₂; 1,7 г – MgSO₄; 1,3 г – K₂SO₄; 1 г – CaSO₄.

Підготовка питної води

Кожен житель розвинутих країн Європи щоденно споживає до 145 л питної води, з яких досить значну частину складає вода для миття та чищення, і лише 3 л – для пиття та приготування їжі. Її джерелами слугують, перш за все, ґрунтові води та водосховища. Очищення питної води здійснюється через ступені грубої очистки (видалення грубодисперсних домішок, осадження катіонів важких металів та речовин, що обумовлюють твердість води, газообмін за допомогою кисню), тонкої очистки (фільтрування зважених речовин), адсорбції (видалення мікрозабруднень та речовин, що надають воді запаху та присмаку), а також дезінфекції (окиснення мікроорганізмів).

Для шкідливих домішок у питній воді встановлено граничнодопустимі концентрації (ГДК): наприклад, для Pb²⁺ – 0,04 мг/л, Hg²⁺ – 0,001 мг/л, NO₃^– – 50 мг/л, ССl₄ (тетрахлорметан) – 0,003 мг/л, пестициди – 0,0005 мг/л та ін. При цьому виділяють певні класи небезпеки води в залежності від її токсичності по відношенню до ссавців, риб та бактерій, а також ступеня їх розкладу (табл. 1.1).

Таблиця 1.1. Класи небезпеки води за вмістом токсичних речовин

Клас	Ознака	Речовини
0	Безпечна вода	Ацетон, бутан, кальцій хлорид, етанол, гідроген пероксид
1	Слабко небезпечна вода	Бензин, кальцій гідроксид, сполуки Феруму (ІІІ), оцтова кислота, метанол, нітратна кислота, гідроген хлорид, сульфатна кислота
2	Небезпечна вода	Амоніак, хлор, сполуки Купруму (ІІ), сірководень
3	Сильно небезпечна вода	Бензен, сполуки Плюмбуму (ІІ), Кадмію (ІІ), Меркурію (ІІ), тетрахлорметан, трихлорметан

Деякі стічні води являють собою досить складні системи, що містять суміші різноманітних забруднювачів в залежності від характеру виробництва.