Глава 5 улучшение качества питьевой воды

5.1. Свойства и качество природных вод

Природные воды, как подземные, так и поверхностные, не яв-ляются абсолютно чистыми. В большинстве своем они представ­ляют мало концентрированные дисперсные системы. Примеси, со- держащиеся в воде, могут быть разделены на группы, которые оп­ределяют физические, химические, бактериологические и радиоак­тивные свойства воды.

Качество воды определяется совокупностью свойств, характе­ризующих ее пригодность для тех или иных целей потребления. Ка­чество воды зависит от концентрации содержащихся в ней приме­сей, их физических и химических свойств, температуры и давления. Превышение концентраций некоторых примесей в исходной воде свыше известного предела ухудшает ее качество и делает непригод­ной для потребления.

К физическим показателям воды относятся:

• мутность, характеризующая содержание в воде твердых взвешенных частиц органического и минерального происхождения, в соответствии с ГОСТом на питьевую воду мутность не должна превышать 1,5 мг/л:

• цветность - условный комплексный показатель, имеющий физическую, химическую или биологическую природу и измеряемый в градусах платиново-кобальтовой шкалы (не более 20°С);

• привкусы и запахи - показатель, характеризующий органи-­ ческие свойства воды и измеряемый в баллах (не более двух баллов);

• температура, которая для подземных вод составляет 8-12°С, а для поверхностных - от 0,1 до 30°С.

Химическими показателями, характеризующими качество питьевой воды, являются:

• общее количество растворимых веществ, или сухой осадок (не более 1000 мг/л);

• водородный показатель рН, характеризующий кислотность природных вод, если рН < 7, вода имеет кислую реакцию, если рН > 7, - щелочную, оптимальная величина водородного показате-­ ля равна 6-9;

• жесткость воды, обусловленная наличием в воде ионов Са и Mg (не более 7 мг-экв/л);

• содержание хлоридов (соединения хлора с другими элемен­- тами) не более 350 мг/л, сульфатов (соли серной кислоты) не более 500 мг/л, железа (Fе⁺²⁺³) не более 0,3 мг/л, марганца (Мn⁺²) не более 0,1 мг/л, меди (Cu⁺²) не более 1 мг/л, цинка (Zn⁺²) не более 5 мг/л, алюминия (Al⁺³) не более 0,5 мг/л, фосфатов (соли фосфорных ки­ слот) не более 3,5 мг/л, нитратов (соли азотной кислоты) не более 10 мг/л, свинца (Рb⁺²) не более 0,1 мг/л, фтора (F) не более 1,5 мг/л и других веществ.

Биологические показатели характеризуют общее количество бактерии (не более 100 мг/л) и содержание в воде кишечной палоч­ки - бактерий сой (не более 3 шт./л). Кроме того, вода не должна содержать различимых невооруженным глазом водных организмов и не должна иметь на поверхности пленки.

5.2. Технологические схемы водоочистных станций

Отклонение качества воды в природных источниках от требова­ний, предъявляемых к ней потребителям, определяет выбор методов и технологии ее обработки. В практике водоснабжения городов при­меняют следующие основные способы улучшения качества воды:

• осветление - удаление взвешенных частиц;

• обесцвечивание - удаление веществ, обеспечивающих цвет-­ ность воды;

• обеззараживание - уничтожение содержащихся в воде мик­- роорганизмов (бактерий);

• опреснение - частичное удаление растворимых солей до предельно-допустимых концентраций для питьевой воды;

• кипячение - удаление солей кальция и магния;

• обезжелезивание - удаление из воды растворимых солей железа;

• фторирование - добавление в воду фтора;

• обезфторивание - удаление из воды соединений фтора;

• дегазация - удаление из воды растворимых газов (СO₂, S₂O₃);

• дезактивация - удаление из воды радиоактивных элементов.

Методы обработки воды, состав и расчетные параметры соору­жений водоподготовки устанавливаются в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, назначения водопровода, требова­ний потребителей, производительности станции и местных условий. В целом система водоподготовки представляют собой комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, основного и вспомога­тельного оборудования, коммуникаций, контрольно-измерительных приборов, автоматики, обеспечивающих выполнение всех технологи­ческих операций и получения воды требуемого качества (рис. 5.1).

Для подготовки воды питьевого качества могут быть приняты только те методы обработки, по которым получены положительные гигиенические заключения. Станции водоподготовки должны рас­считываться на равномерную работу в течение суток максимально­го водопотребления. При этом предусматривается возможность от­ключения отдельных сооружений для профилактического осмотра, чистки, текущего и капитального ремонта. Коммуникации станций рассчитывают на возможность пропуска расхода воды на 20-30% больше расчетного.

Состав основных сооружений водоочистки станции выбирается в зависимости от качества исходной воды. Согласно СНиП 2.04.02-84 для предварительного выбора технологических сооружений освет­ления и обесцвечивания воды рекомендуется пользоваться данны­ми, приведенными в табл. 5.1.

Для удаления из воды взвешенных и коллоидных частиц, т. е. для осветления и обесцвечивания воды, применяют главным обра­зом два процесса - осаждения и фильтрования. Эти процессы могут быть как самостоятельные, с добавлением в исходную воду химиче­ских реагентов, так и без них. Для осаждения взвешенных частиц применяют горизонтальные, вертикальные, радиальные и другие от­стойники, а для фильтрования - медленные, скорые и сверхскорые фильтры, а также контактные осветители и другое оборудование. Для ускорения и повышения эффективности процессов осаждения и фильтрования широко используются химические реагенты, тип ко­торых изменяется в зависимости от качества исходной воды. В связи с этим схемы подготовки воды дополняются специальным оборудо­ванием для приготовления, фильтрования и смешивания реагентов с водой, а также специальными сооружениями и устройствами

хлопьеобразования и удаления образовавшегося осадка. После очи­стки вода направляется в резервуары чистой воды, откуда насосной станцией II подъема она подается в систему водоснабжения.

Рис. 5.1. Высотная схема водоочистных станций:

а - с вертикальными отстойниками и скорыми фильтрами; б - с осветлителями

и фильтрами; я - с горизонтальными отстойниками и фильтрами; г - с контактными

осветителями: д-с префильтрами и медленными фильтрами; 1 - насосная станция