Фильтрационный колодец

Фильтрационный колодец состоит из донного фильтра, стен и перекрытия. Его внутренний объем (на 0,5-1 м) и наружные боковые пазухи (на ширину около 30 см) заполняют гравием, щебнем или спекшимся шлаком с размером частиц 15-30 мм. По высоте фильтра в стенках колодца необходимо равномерно распределить отверстия диаметром 40-60 мм и общей площадью около 10 % поверхности конструкции. Лоток подводящего сточные воды трубопровода размещают на 0,1-0,2 м выше слоя донного фильтра, причем открытый конец трубы должен располагаться в центре колодца.

Фильтрующую поверхность колодца рассчитывают исходя из нагрузки на площадь донного фильтра и отверстий в стенках, которая составляет 100 л/сут. на м2 в песчаных грунтах и 50 л/сут. на м2 — в супесчаных. Фильтрационный колодец компактен, дешев и для установки требуется сравнительно небольшой объем земляных работ. Однако его применение отчасти ограничено типом грунтов и уровнем подземных вод.

Фильтрационное поле

Этот вариант приемлем при большом расходе сточных вод, но когда нет возможности построить фильтрационный колодец. Поле представляет собой несколько горизонтальных траншей, заполненных шлаком, гравием или щебнем. Вода, подлежащая очистке, подается в траншеи через систему трубопроводов. По сути, это тот же фильтрационный колодец, но горизонтальный.

Поля подземной фильтрации состоят из сети оросительных труб, укладываемых на глубину 0,8-1,2 м от поверхности земли (в зависимости от глубины промерзания грунта). Причем расстояние до уровня грунтовых вод должно быть не менее 1 м. Распределительный трубопровод диаметром 10 см (основной) прокладывается с уклоном 0,5 см на 1 м. На нем в местах ответвлений труб устраивают смотровые колодцы. Оросительные и распределительные системы монтируют из асбестоцементных безнапорных или пластмассовых труб. Оросительные прокладывают в виде ответвлений длиной до 20 м. от распределительного трубопровода. Под трубами укладывают слой из щебня или гравия высотой около 20 см и шириной 25 см. Для притока воздуха на концах оросительных труб на 2 м выше планировочных отметок выводят стояки диаметром 10 см. Такие системы имеют более широкую область применения, чем фильтрующие колодцы, и могут принять большее количество стоков.

Биологические системы очистки

Этот метод очистки стоков происходит благодаря жизнедеятельности микроорганизмов, присутствующих в сточных водах. Такие системы бывают двух видов. Самонесущие просто закапывают в землю, а на поверхность выводят люки для обслуживания. В местах их установки запрещен проезд транспорта. Ненесущие системы монтируют внутри железобетонных колодцев в местах проезда транспорта или с высоким уровнем грунтовых вод. Все они не нуждаются в бактериальной «закваске».

С помощью аэрации биологическая переработка стоков ускоряется, а вредные органические вещества окисляются. Основное оборудование разделено на отсеки: первичный отстойник, активатор и вторичный отстойник. Сточные воды поступают в септик, где происходит отделение плавучих загрязнений и тяжелых составляющих. Затем полуочищенная жидкость направляется в активатор, на дно которого при помощи компрессора подается воздух. В кислородной среде микроорганизмы окисляют органические вещества. После переработки порции этих веществ от очищенной воды отделяется активный ил и возвращается в загрязненные стоки. Чистая вода уходит в землю через дренажные канавы или колодцы.

В таких установках отсутствуют неприятные запахи, а степень очистки сточных вод на выходе составляет 98 %. Сами сооружения небольшие, плюс благодаря высокой степени очистки поступающей воды, дренажным устройствам не грозит скорое заиливание, а хозяину, соответственно — значительный объем «грязных» работ. Однако такая система энергозависима, если электричество пропадает, очистное сооружение становится обычным септиком.

30

Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.

Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.

Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂), и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂).

Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В то же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, хотя есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Вкус природной питьевой воды, например, воды родников, обусловлен именно присутствием солей жёсткости.

Жёсткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жёсткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.

При кипячении состав реальной (например, водопроводной воды)воды меняется существенно. Двухвалентное железо переходит в трехвалентное, окисляясь кислородом воздуха. Гидрокарбонаты кальция и магния под действием углекислого газа переходят в карбонаты и выпадают в осадок в виде накипи. Уменьшается концентрация растворенных в воде газов. После кипячения и отстаивания вода становится чище, т.е. на здоровье отражается скорее положительно, если исходная вода "не очень". Если вода хорошая, то практически никак не скажется.

31

Процесс, используемый для удаления из воды всех минеральных веществ, называют деминерализацией.

Процесс, используемый для удаления из воды всех минеральных веществ, называют деминерализацией

Деминерализацию, проводимую с помощью ионного обмена называют деионизацией. В ходе этого процесса вода обрабатывается в двух слоях ионообменного материала для того, чтобы удаление всех растворенных солей было более эффективным. Используется одновременно или последовательно катионообменная смола, «заряженная» ионами водорода H + , и анионообменная смола, «заряженная» ионами гидроксила ОH - . Поскольку все соли, растворимые в воде, состоят из катионов и анионов, смесь катионообменной и анионообменной смолы полностью заменяет их в очищаемой воде на ионы водорода H + , и гидроксила ОH -. Затем в результате химической реакции эти ионы (положительные и отрицательные) объединяются и создают молекулы воды. Фактически происходит полное обессоливание воды.

Деионизированная вода имеет широкий спектр применения в промышленности. Она используется в химической и фармацевтической отраслях, при производстве телевизионных электронно-лучевых трубок, при промышленной обработке кож и во многих других случаях.

Дистилляция основана на выпаривании обрабатываемой воды с последующей концентрацией пара. Технология является очень энергоемкой, кроме того, в процессе работы дистиллятора на стенках испарителя образуется накипь.

Электродиализ основан на способности ионов перемещаться в объеме воды под действием напряженности электрического поля. Ионоселективные мембраны пропускают через себя либо катионы, либо анионы. В объеме, ограниченном ионообменными мембранами, происходит снижение концентрации солей.

Обратный осмос представляет собой очень важный процесс, являющийся составной частью высокопрофессиональной очистки воды. Первоначально обратный осмос был предложен для опреснения морской воды. Вместе с фильтрацией и ионным обменом обратный осмос значительно расширяет возможности очистки воды.

Постоянная жесткость (или некарбонатная) возникает, если в растворе присутствуют сульфатные, хлоридные, нитратные и другие анионы, соли кальция и магния которых хорошо растворимы и так просто не удаляются. Общая жесткость определяется как суммарное содержание всех солей кальция и магния в растворе.

Наличие в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния обусловливают постоянную жёсткость воды. Эти соли не выделяются в осадок при кипячении.

Различают кальциевую жёсткость воды, обуславливаемую наличием наличием кальциевых солей и магниевую жёсткость, связанную с наличием магниевых солей. Суммарная кальциевая и магниевая жёсткость называется общей жёсткостью.

Для осаждения кальция и магния наиболее широко применяют соду, известь, фосфат натрия.

32

Умягчение воды катионированием – один из методов умягчения (обессоливания) воды.

Катионирование - процесс обработки воды методом ионного обмена, в результате которого происходит обмен катионов. В зависимости от вида ионов (Н+ или Na+), находящихся в объеме катионита, различают два вида катионирования: Н-катионирование и Na-катионирование.

Натрий-катионитовый метод

Натрий-катионитовый метод применяют для умягчения воды с содержанием взвешенных веществ в воде не более 8 мг/л и цветностью воды не более 30 град. Жесткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до значений 0,05 - 0,1 мг-экв/л, при двухступенчатом - до 0,01 мг-экв/л. Процесс Nа-катионирования описывается следующими реакциями обмена:

Регенерация Na-катионита достигается фильтрованием через него со скоростью 3-4 м/ч 5-8% раствора NaCl

Катиониты.

Иониты, в зернах которых при ионообменном процессе происходит обмен катионов, называют катионитами. Энергия вхождения различных катионов в катионит по величине их динамической активности может быть охарактеризована для одинаковых условий следующим рядом: Na+<Мg2+<Са2+<А13+

Каждый катионит обладает определенной обменной емкостью выражающейся количеством катионов, которые катионит может обменять в течение фильтроцикла. Обменную емкость катионита измеряют в грамм-эквивалентных задержанных катионов на 1 м3 катионита, находящегося в набухшем (рабочем) состоянии после пребывания в воде, т. е. в таком состоянии, в котором катионит находится в фильтре. Различают полную и рабочую обменную емкость катионита.

Полной обменной емкостью называют то количество катионов, которое может задержать 1 м3 катионита, находящегося в рабочем состоянии, до того момента, когда жесткость фильтрата сравнивается с жесткостью исходной воды.

Рабочей обменной емкостью катионита называют то количество катионов, которое задерживает 1 м3 катионита до момента «проскока» в фильтрат катионов. Рабочая обменная емкость катионита зависит от вида извлекаемых из воды катионов, cоотношения солей в умягчаемой воде, значения рН, высоты слоя катионита, скорости фильтрования, режима эксплуатации катионитовых фильтров, удельного расхода регенерирующего реагента и от других факторов.

Обменную емкость, отнесенную ко всему объему катионита, загруженного в фильтр, называют емкостью поглощения.