Введение.

Вода-одно из самых распространенных и в то же время одно из самых необыкновенных веществ на Земле, без нее немыслимо существование не только человека, но и всего живого. Она жизненно необходима; нужна везде – в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени, чем все остальное, за исключением кислорода. Взрослый человек примерно на 65% состоит из воды. Вода имеет отношение к долголетию человека. Без еды человек может прожить больше недели, а без воды лишь несколько дней. При резком сокращении употребления воды человек заболевает, и организм начинает хуже функционировать.

Ученые же утверждают, что человеческая жизнь, функции нашего организма — это в некотором смысле «борьба за воду». 80%¹ всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды. В процессе старения организм как бы усыхает. И первейшая задача человека — активизировать приспособительные системы, применяя различные средства повышения жизненного тонуса, например закаливание и водолечение.

Актуальность нашей темы состоит в том, что, несмотря на то, что в Санкт-Петербурге применяются новейшие методы, очисти воды жители города все равно, в большинстве своем, используют дополнительные методы очистки воды.

Целью работы является знакомство с проблемой водоочистки и путями ее решения.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

1. Литературный обзор

2. Проведение социологического опроса

3. Проведение исследований: способов фильтровой и нефильтровой очистки воды

4. Моделирование фильтров бытового назначения

5. Ознакомление с результатами исследований

1.Этапы работы

1.1 Этапы работы по проекту.

Знакомство с литературой по проблеме	Сентябрь-октябрь	Список литературы2
Проведение социологических опросов	Октябрь	По методике из журнала: «выпускаем экологическую газету». Вопросы: какие методы дополнительной очистки водопроводной воды вы используете дома; какими фильтрами для воды вы пользуетесь.
Проведение практических исследований фильтров на основе: А) фильтровальной бумаги; Б) ткани; В) активированного угля; Г) речного песка.	Ноябрь. Учитель химии: Бельская Н.П.	Методики из книги «экологический практикум школьника»
Моделирование фильтров	Ноябрь	Методики: из книги «экологический практикум школьника»; сайта http://www.youtube.com
Ознакомление с результатами проведенной работы: А) на уроках физики и химии; Б) в рамках секции «Социологические проекты» купчинских чтений (март); В) в рамках районной конференции «….» (15 декабря).	Ноябрь-март	Создание презентации

1.2. Методики и материалы

Методика	Материалы и оборудование
Моделирование процессов очистки водопроводных вод: 1) фильтрование с помощью: фильтровальной бумаги; речного песка; ткани. 2) адсорбция 3) отстаивание	1)модельный раствор, фильтр бумажный, воронка стеклянная, 2 воронки, стакан на 100мл., штатив лабораторный, воронка делительная; 2) активированный уголь, вата, колба коническая, бюретка с краном, штатив лабораторный; 3) модельный раствор, стакан на 100мл.

2. Литературный обзор

2.1. История водоочистки, водопровода и канализации.

История фильтрования воды началась еще в Древнем Египте, тогда же и стали появляться первые канализации. Там для механической очистки воды применяли песок, толченую пемзу, губки, шерсть, хлопок-сырец, ткани, кору. Первое время стоял разве что вопрос придания питьевой воде дополнительных качеств. Мутную воду отстаивали, а в некоторых случаях даже приправляли ягодами, орехами, лепестками цветов, что ароматизировало ее и давало приятный вкус. Со временем люди научились и стали применять простые химические препараты для очистки воды. Примером первых систем очистки воды является использование китайцами, пропитанной коагулянтом, тростинки камыша, помешивая которую, они добивались того, что различные примеси, например, глиняная муть, слеплялись и выпадали в осадок, а вода благодаря такой системе очистки становилась пригодной для питья. В античном мире также были свои системы очистки воды. Фильтрование воды с помощью тканевых мешочков (рукавов) широко применялось в этот период. Один из таких приборов очистки воды вошел в историю медицины под названием «рукав Гиппократа». Эта система очистки воды документально зафиксирована историческими источниками и историей медицины, которые датируются V-VI веками до н.э. С давних времен дошли свидетельства об использовании систем очистки воды с применением кипячения воды (дезинфекции), воздействия солнечных лучей, металлов с бактерицидными свойствами. Интересно, что подобные технологии в системах очистки воды применяли в давние времена и народы, которые жили на территории Украины.  Интересные факты дошли до нас из Средневековья, когда увеличение населения и потребности в чистой питьевой воде подтолкнули европейских изобретателей к созданию фильтров по очистке воды. В этих фильтрах вода очищалась, проходя через слои песка, щебня и древесного угля. Такого типа фильтрование применил венецианский изобретатель в одной из первых действующих систем очистки воды, о чем оставил письменные свидетельства. Он указал, что пытался лишь воспроизвести в системе очистительные процессы, которых испытывает вода в природе. Подобные очистные системы применяли и инки. Со временем, когда губительное антропогенное воздействие на водные источники возросло, этого уже стало мало, и человечество стало искать решения, которые усовершенствовали бы системы очистки воды и улучшили бы качество питьевой воды.  В разных частях мира началось строительство специальных сооружений, предназначенных для накопления, хранения и очистки воды.

Водопровод, сработанный еще рабами Рима, сегодня известен всем. Но дело не в простой подачи воды из пункта А в пункт Б, а в разветвленной и продуманной системе ее распределения в огромном городе. Не только Древний Рим, но и Междуречье, Древний Египет, не говоря уже о Греции или Китае, были знакомы с канализацией. Их туалеты отличались от наших лишь материалом, из которого изготавливались сидения(тогда это был мрамор и известняк) http://www.pumpsinfo.ru/2005_3/41_2005_3_b.html

В Древнем Риме археологами был найден общественный туалет со сливом, который вел в резервуар-клоаку, который очищали по мере надобности. Эпоха античности закончилась нашествиями варваров - кровопролитными войнами и огромными разрушениями, в том числе и канализаций. Результат не заставил себя долго ждать: бичом средневековья стали эпидемии, уносившие с собой сотни тысяч жизней. И причиной этому являлся поток нечистот, который лился прями в питьевую воду. К тому же мудрецы утверждали, что думать нужно, в первую очередь о душе, а соблюдение гигиены - это пустое. Из-за люди толпами умирали от чумы. Позже, в эпоху просвещения люди стали задумываться о собственной гигиене, и думали бы, наверное, еще пару веков, если бы не эпидемия холеры 1830-го года. Вследствие чего власти стали серьезно задумываться об установлении централизованной системы канализации. На Руси система немного отличалась от европейской -было больше деревянных деталей, но в целом, она очень напоминала римскую. Впервые система канализации появилась в Киеве и Великом Новгороде, а система водоснабжения в 15-том веке в монастыре на Соловках. По документам соловецкого монастыря в 15-том веке упоминаются так же такие устройства, как трубопровод с насосом для разливки кваса; машина на водяной тяге, которая сама загружалась рожью и отвозила ее на сушку. Все это было придумано ради того, чтобы во время осады в крепости не заканчивалась питьевая вода(раньше сперва атакующие перекрывали проход питьевой воды, тем самым вынуждая крепость сдаться). В отличие от Европы воины не разрушили «культуру канализаций», поскольку татаро-манголы были прекрасно осведомлены, что чистота-залог здоровья. Но вот в эпоху Ивана Грозного, в смутное время, все позабыли о поддержании достойного состояния «отхожего места» (как туалет называли в народе), и сразу, как в Европе начался мор. И уже лишь при Петре Великом возобновились канализации, но лишь в Санкт-Петербурге и то не слишком успешно. При Екатерине II: вдоль центральных улиц прокапывались широкие траншеи, в которых выкладывались кирпичные трубы для стока дождевых вод.  В течение всего XIX в. город продолжал строить под улицами взамен открытых канав закрытую деревянную (она была дешевле кирпичной) сточную сеть для отвода дождевых вод. Мало-помалу домовладельцы, чтобы сэкономить на вывозе нечистот, стали подсоединять домовые сточные трубы к уличным и спускать туда содержимое выгребных и помойных ям. Деревянные трубы местами прогнивали - и почва пропитывалась помоями и фекалиями. Реки и каналы, куда все это в итоге попадало, превращались в открытые коллекторы своеобразной петербургской канализации. Позже Государственная Дума наняла английского инженера Линдея, которому поручила разработать систему. Он затратил на нее 4года, а потом проект переводили 3 года и 15 лет проходил экспертизу. А в итоге был просто отвергнут. В годы Первой мировой войны доработка проекта современной канализации в Петрограде продолжалась. К этому времени создание сети уже началось: строились кирпичные и бетонные резервуары-коллекторы, бетонные трубы. Работу над созданием современного фекалепровода в Петрограде прервала Октябрьская революция. Лишь к 1930-1931 гг. Ленинград в основном завершил восстановительные работы в своем городском хозяйстве. На тот момент около 530 улиц протяженностью свыше 300 км вовсе не имели никакой канализации - только канавы. Существующая же канализация (700 км) была рассчитана на прием дождевых вод, но не фекалий. И постоянно засорялась последними. Трудно поверить, но до конца 70-х годов минувшего века Ленинград, не имел очистных сооружений. И ежедневно миллионы кубов мутных стоков со всем естественным содержимым шуровали в Неву, канал Грибоедова, Обводный, реки Черную, Ждановку и т.д. и т.п. Затем все это концентрировалось в Невской губе, часть оседала на дно, а часть через Финский залив мигрировала в открытую Балтику. Вот почему финнов и шведов так волнует состояние питерской канализации. Только в 1978 году на намытом из донного песка острове Белом была пущена в эксплуатацию Центральная станция аэрации городского Водоканала. http://spb300.osis.ru/vek20/F20/1971-1980/1978.shtml

2.2. ГУП «Водоканал»

Первой водоочистительной станцией водоканала стала ЦСА, затем, в 1986году, началось строительство Юго-Западных очистных сооружений, а позже была построена Северная Станция Аэрации (ССА). Они являются крупнейшими очистными сооружениями Санк-Петербурга.

В систему канализования Санкт-Петербурга входят: 

• канализационная сеть – 8099,4 км

• тоннельные коллекторы – 229,12 км

• канализационные насосные станции (КНС) – 134

• очистные сооружения различной производительности – 14

• заводы по сжиганию осадка – 3

Водоснабжение Санкт-Петербурга осуществляется из поверхностных и подземных источников.  Основным источником водоснабжения является река Нева.  Из Невы забирается более 96% воды, которая проходит обработку на 5 наиболее крупных водопроводных станциях: 

• Главная водопроводная станция (ГВС)

• Северная водопроводная станция (СВС)

• Южная водопроводная станция (ЮВС)

• Волковская водопроводная станция (ВВС) 

• Водопроводные очистные сооружений (ВОС) г.Колпино 

Система водоснабжения Санкт-Петербурга – это комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу потребителям питьевой воды. В состав комплекса входят 4 водопроводных станции в городе, 5 водопроводных станций в пригородах, 200 повысительных насосных станций, сеть трубопроводов протяженностью 6 518,4 км. 

По данным Водоканала, в 2008 году в городе на Неве было очищено 821,7 миллионов кубических метров сточных вод. А протяженность канализационной сети составила 7936,4 километров, водопроводной - 6391,4. Помимо централизованного водоснабжения, водоподготовки, водоотведения и очистки стоков, петербургский Водоканал занимается и работами по эксплуатации фонтанов и фонтанных комплексов; реконструкцией, капитальным ремонтом и эксплуатацией общественных туалетов.

Среднесуточная подача питьевой воды в Петербург в 2008 году составила 2168,9 тысяч кубических метров, а потери при транспортировке воды составили 10,4%.

В ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» используют новейшие методы очистки и обеззараживания воды. Вся питьевая вода, поступающая в город, проходит обработку ультрафиолетом, что обеспечивает ее эпидемиологическую безопасность; в процессе обеззараживания воды не используется жидкий хлор, он заменен безопасным и нетоксичным в производстве гипохлоритом натрия. Еще одна технология, вот уже более двух лет используемая Водоканалом, – это система дозирования порошкообразного активированного угля (ПАУ), обеспечивающая удаление запаха и нефтепродуктов. К этому можно добавить озонирование, взаимодействуя озон с химическими и микробиологическими веществами превращается в обычный кислород. Так же существует биомониторинг, который осуществляют раки, а с недавнего времени и улитки.

Системы контроля водоочистки на ГУП «Водоканал»

В системы контроля водоочистки в нашем городе входят:

• биомониторинг 

• лабораторный контроль

• приборный контроль  

• контроль со стороны независимой организации – Центра исследования и контроля воды (пробы берутся ежедневно) 

• контроль со стороны Роспотребнадзора³  

• Водный патруль (Гринпис, по данным 2009года сайта «http://www.nevariver.ru/)

Биомониторинг

Раки «работают» в Водоканале с декабря 2005 года.

Системы биомониторинга качества воды есть на всех водопроводных станциях города и ближайших пригородов. Их главная задача - следить за уровнем токсичности источника питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга - невской воды. Некоторые представители аборигенных узкопалых раков, обитающих в Неве и Невской губе, живут в аквариумах на каждом водозаборе петербургского Водоканала. 

К панцирю рака, сидящего в аквариуме, приклеивается волоконно-оптический датчик, который позволяет незаметно для животного в течение длительного времени регистрировать его сердцебиение. На экран компьютера диспетчера смены непрерывно выводятся уже обработанные результаты показателей сердечного ритма и стресс-индекса раков в виде системы «светофор»: красный, желтый или зеленый световые сигналы. Нормальный сердечный ритм ничем не обеспокоенного рака (соответствующий зеленому сигналу), колеблется, в зависимости от температуры воды от 30 до 60 ударов в минуту, а стресс-индекс обычно близок к нулю. В случае опасности частота сердечных сокращений резко повышается не менее чем на 50%, а стресс-индекс возрастает до нескольких тысяч. При попадании в воду токсичных веществ раки реагируют в течение 1,5-2 минут (это время с учетом обработки данных). Их кардиоритм учащается, приборы дают сигнал тревоги (красный сигнал на мониторе диспетчера смены), по которому автоматически отбираются пробы воды для последующего подробного лабораторного анализа воды химическими и биологическими методами, и оповещаются все службы водопроводной станции. К счастью, за все время работы раков в Водоканале нештатных ситуаций не возникало, а столь «высокие стрессовые показатели» специалисты Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности Российской академии наук, разработавшие этот метод биомониторинга качества воды, получают только при еженедельных профилактических тест- обследованиях раков.

Так же в ГУП «Водоканал» на службе гигантские африканские улитки.  Для контроля хронической токсичности воздуха ученые Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН предложили использовать моллюсков. В качестве интегрирующего индикатора на все, что имеет универсальную токсичность по отношению к животным, на работу «пригласили» улиток, которые имеют легкие и, как и люди дышат воздухом. К тому же у них есть раковина, к которой можно прикреплять датчики, не влияя на процесс их жизнедеятельности. Большой плюс заключается и в том, что эти животные в меру подвижны. Они работают на Юго-Западных очистных сооружениях с начала 2011 года. Задача улиток - «следить» за состоянием воздуха в районе завода по сжиганию осадка сточных вод на Юго-Западных очистных сооружениях (ЮЗОС). Улитки дышат воздухом с примесью дыма, выходящего из трубы завода. К их раковинам прикреплены оптоволоконные датчики сердцебиения и поведения (двигательной активности), благодаря которым с помощью специального программного обеспечения система в автоматическом режиме оценивает функциональное состояние животных, то есть их «самочувствие». Сотрудникам НИЦЭБ РАН и ООО «НИЦ «ЭКОКОНТУР» (г. Санкт-Петербург) пришлось постараться, чтобы создать улиткам максимально благоприятные условия. Во-первых, было важно так закрепить датчик на раковине, чтобы улитки не ощущали никакого давления и дискомфорта. Созданный механизм крепления напоминает механизм дверной петли – отклонение влево–вправо жестко фиксируется, а вертикальных усилий, которые удерживают раковину, нет никаких. Во-вторых, благодаря мячику нет сопротивления качению, и улитка может ползти. Еще одно из важных условий существования улитки в природе, которое пришлось обеспечить ученым здесь, – это интенсивное увлажнение. Пока увлажняют животных по системе капельницы – вода капает на них сверху.

Лабораторный контроль

Качества и безопасности воды производится в полном соответствии с нормативными требованиями санитарных правил. Контроль осуществляется ежедневно по всем приоритетным показателям микробиологической безопасности и органолептическим свойствам. Лабораторные анализы выполняются в лабораториях системы государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Водный патруль «Гринпис»

Проект Гринпис «Чистая Нева» стартовал в июне 2007 года. Его цель – улучшить качество воды в Неве и предотвратить ее дальнейшее загрязнение. В августе 2007 года начал работу водный патруль Гринпис на Неве. Вся информация, полученная в результате работы водного патруля, размещается на сайте проекта «Чистая Нева». О выявленных превышениях норм концентраций загрязняющих веществ Гринпис сообщает в Прокуратуру Санкт-Петербурга и Ленинградской области, Росприроднадзор, а также городским и областным властям.

За время работы водного патруля Гринпис выявлено множество случаев залповых сбросов загрязняющих веществ, информация о которых передавалась в контролирующие органы и публиковалась на сайте проекта «Чистая Нева». Результатами работы в прошлом году явились неоднократные привлечения предприятий-загрязнителей к ответственности.

http://www.nevariver.ru/eco.php

2.3.Современные способы водоочистки.

Один из самых простых и современных способов – это фильтры, очищающие воду механической фильтрацией. Благодаря новым технологиям возможно производство таких фильтров, которые задерживают мельчайшие частицы в воде, такие как бактерии. Конечно, этот метод очень хорош, но при некоторых видах производства вода проходит не такую тщательную очистку, например, мобильные бетонные заводы используют другие методы водоочистки.      Другой способ водоочистки основан на процессе, называемом обратный осмос. В этом типе очистки фильтрующим элементом является мембрана с мельчайшими порами. Очищение идет почти на молекулярном уровне, в результате задерживаются все частицы, кроме молекул воды. А вода на выходе из фильтра получается почти дистиллированная. В процессе очистки удаляется 95 % всех примесей. Но в такой воде кроме чистых молекул воды ничего нет: нет полезных для человека микроэлементов (кальций, йод, магний, калий, серебро и т.д.).

2.4. Методы очистки воды в домашних условиях и промышленности.

2.4.1. Методы очистки водопроводной воды в домашних условиях.

Способы водоочистки можно условно разделить на две группы: очистка без использования фильтров и очистка с использованием фильтров.

Очистка без использования фильтров

К такому способу очистки можно отнести

• Кипячение

• Отстаивание

• Вымораживание

Кипячение – одна из разновидностей такого способа очистки воды как стерилизация. Кипячение используют для уничтожения вирусов, бактерий и микроорганизмов, удаления хлора и других низкотемпературных газов. Кипячение помогает в некоторой степени очистить воду, однако данный процесс имеет ряд побочных эффектов.

Отстаивание-это такой вид очищения воды, когда водопроводную воду наливают в большой сосуд и оставляют в нем на несколько часов. Без перемешивания воды в сосуде происходит удаление газообразного хлора примерно с 1/3 глубины от поверхности воды.

Вымораживание-это довольно сложный и трудоемкий метод, который применяют для эффективной очистки воды с помощью ее перекристаллизации. Данный способ основывается на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а уж в последнюю очередь в наименее холодном месте затвердевает все, что было растворено в основном веществе. 

Очистка воды с использованием фильтров

Фильтры для воды бывают нескольких видов:

• Фильтр-кувшин

• Фильтр под мойку

• Фильтр рядом с мойкой

• Фильтр с обратным осмосом

Механическая фильтрация воды-это самый простой способ очистки воды. Механическая очистка воды обеспечивается улавливанием частиц нерастворенных веществ за счет разницы размеров самих частиц и каналов фильтра, по которым протекает очищаемая вода. Размер частиц, задержанных фильтром, определяется диаметром каналов в материале водоочистителя, по которым протекает вода (т.е. размерами отверстий в сите). Например, колонки, заполненные гранулированным активированным углем с диаметром гранул 0,1 – 1 мм (100 – 1000 микрон), способны эффективно задерживать частицы примерно такого же размера. Большая часть нерастворенных в воде частиц имеет гораздо меньший – 0,1-20 микрон – размер. Правда, микроорганизмы не задерживаются при механической фильтрации, так как их размер – 0,4 – 3 микрона.

Фильтры-кувшины предназначены для доочистки питьевой водопроводной воды в бытовых условиях. В особенности фильтры такого типа эффективны для финишной очистки или финишного умягчения питьевой воды, уже прошедшей предварительную очистку с помощью магистральных фильтров или фильтров "под мойку".

Фильтры под мойку бывают, как с одной ступенью очистки (одним корпусом), так и с несколькими последовательными ступенями (несколько корпусов, соединенных между собой). Каждая из которых выполняет свою функцию в процессе фильтрации воды. Чем больше ступеней - тем тоньше и качественней очистка воды. Все фильтры под мойку очищают воду от хлора, органических примесей (фенол, бензол, пестициды, нефтепродукты...), тяжелых металлов (в том числе железо). Многие работают по радиоактивным веществам. Непременно, все работают по бактериям.

Фильтр рядом с мойкой предназначен для очистки холодной воды от механических частиц (ржавчины, песка, ила и т.п.), а также хлорорганических соединений, нефтепродуктов, пестицидов, тяжелых металлов, растворенного железа и иных органических и неорганических веществ. Устраняет неприятные запахи, улучшает вкус воды.

Фильтр с обратным осмосом обеспечивают универсальную очистку водопроводной воды от механических примесей (ржавчины, ила, песка и т.п.), а также растворенных примесей, таких как свободного хлора, хлорорганических соединений, пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей жесткости, растворенного железа и иных органических и неорганических веществ. Устраняет неприятные запахи, улучшает вкус воды и уменьшает отложения на посуде.

2.4.2. Очистка воды на предприятиях Санкт-Петербурга.

Очистка промышленных сточных вод производится посредством снижения  в них концентраций нефтепродуктов, жиров, взвешенных веществ, масел,  нерастворимых в воде солей до таких концентраций, которые не превышают предельно допустимых значений. Требования таковы, что промышленные стоки должны предварительно быть очищены перед их сбросом на рельеф местности или в городскую канализационную сеть. Такая очистка промышленных стоков осуществляется при помощи локальных очистных сооружений.

Очистка сточных вод предприятиях бывает:

• Биологическая ( перколяционные фильтры, биодиски)

• Механическая

• Химическая

• Физическая (с помощью ультрафиолетовых лучей, мембранных технологий)

• Физико-химическая

• Обезжелезивание (реагентное (гипохлорит) и безреагентное (аэрация воздухом), озонирование, обратный осмос)

• Сорбация

Биологическая очистка

Биологическая очистка сточных вод-основывается на способности специально культивированных микроорганизмов поглощать вещества, образующиеся в стоках. Это и биофильтры с пленкой населенной микроорганизмами, и пруды, в которых внедряются культурные бактерии и аэротенки со специально выращенным активным илом.

Способность микроорганизмов к использованию содержащихся в сточной воде органических и неорганических элементов в качестве питательного субстрата - именно на этом основан биологический метод очистки сточных вод. Биологическая очистка производится в анаэробных и аэробных условиях (то есть, как без поступления воздуха, так и при его участии): одна часть веществ, окисляемых микроорганизмами, применяется для образования биомассы (биоплёнки или же активного ила), другая - превращается в безопасные соединения (углекислый газ, воду). Получившийся активный ил улучшает и ускоряет процесс очистки сточных вод, собирая загрязнения или же преобразуя их в активные агенты.

Перколяционные фильтры

При использовании этого метода микроорганизмы находятся в сточной воде не в виде суспензии, а сцеплены с поверхностью наполнителя, поверх которого распыляется сточная вода. Воздух циркулирует через материал, что обеспечивает необходимое количество кислорода без энергетических затрат. В зависимости от типа сточной воды и для повышения эффективности часть обработанной воды возвращается на поверхность фильтрирующего слоя. Эффективность фильтрации загрязняющих веществ может достигать от 30 до 90 %. Подобный метод прост и не требует больших затрат энергии, поэтому он широко распространен.

Биодиски

Несколько параллельных плоских пластмассовых дисков, установленных на горизонтально вращающимся валу, частично погружают в сточную воду, содержащуюся в баке. При вращении биологический слой, покрывающий диски, контактирует с потоками и атмосферным кислородом. Биологический шлам, образующийся на биодисках, остается в суспензии в сточной воде, и эта система действует одновременно как ускоренная очистка и седиментационный бак⁴. Биодиски удобны для применения на небольших или средних промышленных предприятиях и в населенных пунктах, поскольку они занимают немного места, просты в управлении, требуют мало энергии и их производительность достигает 90 %.

Механическая очистка

Механическая очистка состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы, в зависимости от размеров, улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций; поверхностные загрязнения - нефтеловушками⁵, бензомаслоуловителями, жироловками⁶, отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из промышленных сточных вод до 95% нерастворимых примесей, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Для отстаивания сооружают преимущественно горизонтальные и радиальные отстойники с механизированным   удалением осадка. В сточных водах коксохимических заводов и газогенераторных станциях содержатся смолы и различные смолообразователи. Грубодиспергированные⁷ смолы выделяют из вод путем простого отстаивания; тонкодиспергированные⁸ же смолы — отстаиванием с коагулированием⁹ и фильтрованием. http://ws-54.ru

Способом фильтрования задерживают нерастворенные примеси, не осевшие при отстаивании. Для этой цели используют песчаные, диатомитовые¹⁰ и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем. Песчаные фильтры применяют при очистке производственных сточных вод в тех случаях, когда отстаивание не дает нужного эффекта. Иногда используют двухслойные фильтры: в нижнем слое загружается песок, в верхнем — антрацитовая крошка. На предприятиях бумажной промышленности для улавливания волокон применяют сетчатые и вакуумные фильтры.

Центрифуги и гидроциклоны используют для осветления производственных сточных вод и сгущения осадка. Гидроциклон представляет собой металлический сосуд конической формы. Под влиянием центробежной силы при вращательном движении частицы взвешенных веществ скапливаются у стенок и сползают вниз. Гидроциклоны бывают двух видов: напорные и безнапорные.

Химическая очистка

Химическая промышленная очистка сточных вод основана на нейтрализации растворенных примесей реагентами с образованием нерастворимого осадка и его фильтрацией. Промышленные системы химической очистки воды требуют постоянных расходов на реагенты. Физико-химическая промышленная очистка воды включает в себя следующие методы: коагуляция, ионообменная очистка, экстракция, электролиз, обратный осмос. Промышленные системы биологической очистки воды основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, взаимодействующих с органическими соединениями, являющимися загрязнителями. Выбор установок систем очистки воды требует индивидуального подхода.

Физико-Химическая очистка

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и других областях промышленности.

Сорбация

Сорбация- поглощение примесей из газа или жидкости твердыми телами (сорбентами). Процесс очистки состоит в пропускании газа или жидкости через сосуд, заполненный сорбентом – сорбционный фильтр( в первую очередь угольные фильтры).

Мембранные технологии

Мембранные фильтры

Мембрана в отличие от "накопительных" систем очистки воды (активированный уголь, ионообменные смолы и др.) не накапливает примеси внутри себя, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду.

Размер задерживаемых частиц определяется структурой мембраны, то есть размером ее пор. Мембранные процессы можно классифицировать по размерам задерживаемых частиц на следующие типы:

• микрофильтрационные мембраны;

• ультрафильтрационные мембраны;

• нанофильтрационные мембраны;

• обратноосмотические мембраны.

При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку, и тем большее давление требуется обеспечить для процесса фильтрации.

УФ-излучение — электромагнитное излучение ультрафиолетового диапазона длин волн в интервале от 205 до 315 нм. Этот вид излучения обладает энергией, достаточной для воздействия на химические связи, в том числе и в живых клетках. Наибольшим бактерицидным действием обладает электромагнитное излучение на длине волны 240-280 нм. Высокая эффективность обеззараживания без изменения химического состава воды; время обеззараживающего контакта 0,5-5 секунд; простота и малая периодичность обслуживания.

2.5. Требование к качеству воды.

Требования к качеству питьевой воды описаны в ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»¹¹; а качества воды, попадающей с предприятий, сведены в таблицу¹².