4.8 Методы улучшения качества воды

Для улучшения качества воды применяются следующие методы:

1. отчистка – удаление взвешенных частиц;

2. обеззараживание-уничтожение микроорганизмов;

3. специальные методы улучшения качества воды.

4.8.1 Очистка водыосуществляется путем отстаивания, коагуляции и фильтрации.

Отстаивание можно проводить как в небольших емкостях, так и в специальных бассейнах – отстойниках. Принцип их действия состоит в том, что благодаря замедленному протеканию воды в отстойниках основная масса взвешенных частиц оседает на дно. Отстаивание продолжается в течение 2-8 часов.

Коагуляция – это физико-химический метод очистки в результате прибавления к воде химических веществ – коагулянтов. В качестве коагулянта обычно применяют сернокислый алюминий, который реагирует с бикарбонатами, находящимися в воде. В результате этой реакции образуются крупные хлопья гидроокиси, несущие положительный заряд. Оседая, они увлекают за собой частицы загрязнений, заряженные отрицательно, и тем самым способствуют очистке воды. В воде происходит следующая реакция:

Al₂ (SO₄)₃ +3Ca (HCO₃)₂ = 2 Al (ОН)₃+3СаSО₄+6СО₂.

Сернокислый алюминий добавляют в воду в виде порошка или 2 – 5 %-ного водного раствора в различных дозах от 30 до 300 мг на 1 л воды в зависимости от температуры воды, ее мутности, цветности, наличия бикарбонатов и т.д. Дозу коагулянта определяют опытным путем, для ускорения процесса коагуляции применяют высокомолекулярные вещества – флокулянты, например полиакриломид.

Фильтрация воды осуществляется через медленные и быстрые фильтры, представляющие собой резервуары, на дне которых уложены фильтрующие материалы, чаще всего гравий и песок с разным размером частиц. Фильтрацию воды применяют после отстаивания и коагуляции. В сельской местности для фильтрации воды можно применять колодцы-фильтры, состоящие из водоприемника, фильтровальной и водозаборной шахт.

После очистки вода не полностью освобождается от микроорганизмов, особенно патогенных, поэтому воду необходимо обеззараживать.

4.8.2 Обеззараживание водыможет проводиться физическими, химическими и биологическими (сине-зеленные водоросли) методами.

К физическим методамотносятся:

1. Кипячение - способно убивать патогенную микрофлору в течение 5-10 минут. Это наиболее испытанный и надежный метод.

2. Ультрофиалетовое облучение - вызывает ослабление, а затем прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, не ухудшает вкусовые качества воды, в 2-3 раза дешевле, чем хлорирование. Для обеззараживания сконструированы специальные УФ-установки.

3. Обеззараживание ультразвуком - основано на том, что ультразвуковые колебания вызывают большие перепады давления в воде, что приводит к разрыву клеточных оболочек бактерий. Под действием ультразвука за 1 мин погибает до 90% микробов кишечной палочки.

4.8.3 Химические (реагентные) способы обеззараживания

1. Хлорирование, то есть обработка воды газообразным или жидким хлором - широко распространенный метод.

2. Озонирование воды. Озон (О₃) – сильный окислитель с выраженным бактерицидным действием. Сущность озонирования состоит в контакте озона с водой в специальной камере. Кроме бактерицидного действия озон обесцвечивает, освежает воду, устраняет привкус и запахи, делает ее принятой для питья.

3. Обеззараживание воды ионами серебра используют в условиях водоснабжения морских и речных судов, где с помощью специальных установок (ионаторов) получают серебреную воду. Предельно допустимое количество серебра в воде 0,05 мг/л.

Можно обеззараживать воду также иодом, перманганатом калия, другими средствами.

Специальные методы улучшения качества воды, направленные на улучшение ее органолептических свойств:

• умягчение воды полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния путем добавления содово-известкового раствора;

• обезжелезивание воды - удаление железа аэрацией, известкованием, коагуляцией;

• дегазация - удаление из воды растворенных газов (сероводорода и других дурнопахнующих) методом аэрации;

• дезодорация - удаление привкусов и запахов достигается аэрацией, озонированием, фильтрацией через слой активированного угля, перекисью водорода.

Выбор метода зависит от происхождения привкуса и запаха.

- дезактивация - удаление радиоактивных веществ;

• опреснение воды - снижение содержания солей до тех величин, при которых ее можно использовать для питья. Опресняют воду дистилляцией в различных опреснителях, электрохимическим методом и методом вымораживания.

4.9Контрольные вопросы

1. Основные источники микробного загрязнения водоисточников.

2. Инфекционные и глистные заболевания животных, передающиеся через воду.

3. Что такое коли-титр и коли-индекс?

4. Оценка воды по ее биологическим свойствам.

5. Сущность очистки воды методом отстаивания, фильтрации, коагуляции.

6. Безреагентные – физические методы обеззараживания воды, их сущность.

7. Реагентные – химические методы обеззараживания воды, их сущность.

3. ХЛОРИРОВАНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

5.1 Цель занятия: Освоить приёмы обеззараживания воды хлорированием.

2. Задачи занятия:

- определить содержание активного хлора в хлорной извести;

• определить хлорпотребность воды;

• определить остаточный хлор в хлорированной воде.

Хлорирование - широко распространенный, надежный, доступный и дешевый способ обеззараживания воды. Для хлорирования используют хлорную известь или газообразный хлор. Хлорную известь получают путем воздействия хлора на сухую гашеную известь: Са(ОН) ₂+ Сl₂= СаСl₂ + Н₂О.

При добавлении хлора в любом его виде к воде происходит гидролиз, в результате которого образуется хлорноватистая (НОСl) кислота, которая диссоциирует (НОСl↔ ОСl^-+Н⁺), образуя гипохлорит ион (ОСl^-).

Поступающий в воду хлор при хлорировании вначале взаимодействует с органическими и легкоокисляющимися неорганическими веществами, затем оказывает губительное действие на микробные клетки.

Существует несколько вариантов хлорирования питьевой воды:

• обычное (нормальное) хлорирование, когда хлор добавляют к воде после коагуляции, отстаивания и фильтрации, применяют для обеззараживания воды с хорошими физико-химическими показателями;

• двойное хлорирование используется при высокой цветности воды, при повышенном содержании в ней органических веществ;

• хлорирование и суперхлорирование (обработка воды высокими дозами хлора) применяют в тех случаях, когда вода сильно загрязнена и заражена;

• хлорирование с добавлением аммиака или аммонийных солей - аммонизация удлиняет время сохранения остаточного хлора и предотвращает привкусы и запахи, возникающие в результате хлорирования.

На водопроводных станциях воду обеззараживают газообразным хлором в специальных установках-хлораторах.

Хлор, находящийся в воде в виде хлорноватистой кислоты и гипохлорит иона, и называют свободным активным хлором.Содержание активного хлора в хлорной извести непостоянно, под влиянием света, влаги, температуры его количество постепенно уменьшается. Поэтому хлорную известь перед употреблением необходимо исследовать на содержание активного хлора в пределах 25-35%.

5.3 Определение активного хлора в хлорной извести. К 1 мл отстоявшегося 1%-ного раствора хлорной извести добавляют 50 мл дистиллированной воды, к ней приливают 1 мл 5%-ного раствора серной кислоты, 2 мл 10%-ного йодистого калия и 1 мл 1%-ного раствора крахмального клейстера. Хлор в кислой среде вытесняет из йодистого калия эквивалентное количество йода, который с крахмалом дает синюю окраску. Содержание колбы титруют 0,01nраствором гипосульфита до исчезновения окраски. Процентное содержание хлора в хлорной извести вычисляют по следующей формуле:

Х = А∙ 0,355∙10,

где Х –содержание активного хлора в хлорной извести, %;

А – объём раствора гипосульфита, пошедший на титрование, мл;

0,355 - количество мг хлора, которое связывает 1 мл 0,01nраствора гипосульфита;

10 - множитель.

Доза активного хлора для обеззараживания воды зависит от степени загрязненности воды и от количества в ней микроорганизмов, она колеблется в пределах 0,5-25 мг на 1 литр, иногда и выше, а время воздействия его на воду от 15 минут до 2 часов.

5.4 Определение хлорпотребности воды. Исследуемую воду разливают по 200 мл в три колбы, затем в 1-ю колбу добавляют 1 каплю, во вторую – 2 капли, в третью –3 капли 1%-ного раствора хлорной извести. Содержимое каждой колбы размешивают отдельной палочкой и оставляют стоять на 30 минут.

По истечении 30 минут, в каждую колбу добавляют по 5 капель соляной кислоты, разведенной 1:2, 1мл 10%-ного раствора йодистого калия и 1 мл 1%-ного крахмального клейстера.

При наличии в воде свободного хлора, оставшегося после окисления имевшихся в воде органических веществ и микроорганизмов, вода окрашивается в синий цвет. Для хлорирования берут дозу той колбы, в которой вода окрашена вслабо-синий цвет.

Расчет необходимого количества раствора хлорной извести для обеззараживания 1 литра данной воды производят по формуле:

Х = А·5 / Б,

где А - количество капель 1%-ного раствора хлорной извести, внесенных в колбу, шт.;

Б - число капель раствора хлорной извести в 1 мл, шт.;

5 - приведение взятого объема воды к 1 л.

Зная дозу 1%-ного раствора хлорной извести, необходимую для обеззараживания 1 л исследуемой воды, подсчитывают общее количество раствора, необходимого для обработки всего объема воды, подлежащей хлорированию. Об эффективности хлорирования судят по остаточному активному хлору, который обязательно должен присутствовать в воде после контакта ее с хлором в количестве 0,3-0,5 мг/л.

5.5 Определение остаточного хлора в хлорированной воде. В колбу наливают 200 мл хлорированной воды, добавляют 2 мл разведенной (1:2) соляной кислоты, 2 мл раствора йодистого калия и 1 мл раствора крахмального клейстера. Посиневшую жидкость титруют 0,01nраствором гипосульфита до полного обесцвечивания. Расчет количества мг остаточного хлора в 1 л хлорированной воды производят по формуле:

Х = А·5· 0,355,

где Х - количество остаточного хлора в 1 л хлорированной воды, мг/л;

А – объём гипосульфита, пошедшего на титрование, мл;

5 – приведение объема воды к 1 литру;

0,355 – количество мг хлора, которое связывает 1 мл гипосульфита.

При перехлорирование воды, когда остаточного хлора в воде содержится больше допустимых количеств, избыток хлора необходимо нейтрализовать, т.е. провести дехлорирование.

Дехлорирование делают чаще всего сухим гипосульфитом, количество которого в мг на 1 л хлорированной воды устанавливают по формуле:

Х = (А·5·0,355) - 0,5/ 0,355 ·2,48,

где Х – масса гипосульфита, необходимого для дехлорирования 1 л воды, мг;

А·5·0,355 – количество остаточного хлора в 1 л хлорированной воды, мг/л;

0,5 – допустимое количество остаточного хлора в 1 л питьевой воды, мг/л;

2,48 - количество сухого гипосульфита, содержащегося в 1 мл 0,01nраствора его, мг.