Разговоры юного энергетика. Часть1.2 Питьевая вода, как это сделано⁠⁠

Ссылка на первый пост: https://pikabu.ru/story/razgovoryi_yunogo_yenergetika_chast1...

Добрый день всем читателям, возникла идея опубликовать некоторую серию статей, посвященных охране окружающей среды, экологии и описанию процессов переработки продуктов жизнедеятельности и.т.д . Надеюсь, что данная тема будет интересна большинству читателей, не обладающих «специальными знаниями» в данной сфере.

Вступление : Все, что будет написано в статье, есть ни что иное как отражение моих мыслей и опыта работы. Я ни в коем случае не хочу навязывать свою точку зрения. Спасибо за понимание.

Часть 1.2


После водозабора происходит отстаивание в отстойниках. В классическом понимании отстойник представляет собой длинный глубокий бассейн, но есть множество вариаций, все зависит от  исходных данных качества воды в источнике водоснабжения (отстойники могут быть также вертикальными, радиальными, могут улучшаться тонкослойными элементами, для повышения качества очистки, также к отстойникам иногда относят и осветлители). Проходя через такой коридор, загрязненные частицы с определенной крупностью успевают осесть, те  что меньше осесть не успевают и попадают уже на вторую ступень очистки. Метод чаще всего апгрейдится добавлением специй реагентов.  Реагентная обработка заключается в том, чтобы с помощью электромагнитных сил связать частичку «грязи»( на самом деле коллоидной системы), которая чаще всего имеет заряд «-» А реагент собственно «+». Кто немного знаком с химией по достоинству оценят реагенты на основе алюминия или железа (в жизни они и используются чаще всего и любят их за пресловутый заряд Fe3+ и Al3+ и дешевизну; но можно и повыпендриваться реагентами на основе титана). Данный тип реагента называют коагулянтом. А метод  обработки – коагуляцией. Если очень упрощено, то заряд 3+ с легкостью «поглотит» и свяжет заряд «1-», вся эта связанная масса будет иметь более тяжелый вес, следственно ей легче будет осесть на дно отстойника за более короткий промежуток времени. В настоящий момент метод коагуляции используется совместно  с методом флокуляции.  Суть флокуляции следующая- в водный раствор дополнительно водится высокомолекулярное соединение [одна и та же молекула соединенная в длинную цепочку, если посмотреть на нее, то можно увидеть как (-ЭЛЕМЕНТ-ЭЛЕМЕНТ-ЭЛЕМЕНТ-)n-раз ] (например полиакриламид; а вообще и флокулянт может иметь свой заряд (он может быть катионным анионным или неионогенным)), флокулянт ввиду развитой цепной структуры цепляет на себя (агломерирует) связанную массу молекулы коагулянта с частицей загрязнения и происходит  этакое взаимное утяжеление частиц. Вся эта масса называется хлопьями (ввиду визуального сходства), которые легко осаживаются на дно отстойника, а затем откачиваются на шламовые отстойники. Но если еще проще, то коагулянт создает мелкие хлопья, а флокулянт объединяет эти мелкие хлопья в одно большое.

Небольшая ремарка: метод был описан только для легкого понимания процесса. На самом деле частичка загрязнителей (коллоидная система) не имеет ярко выраженного заряда, а трудность отстаивания коллоидной системы связана с силами взаимного отталкивания частиц вследствие чего частицы «держат друг друга и не дают осесть ни себе не соседу». Частица обладает ДЭС( двойным электрическим слоем) И роль коагулянта такова, чтобы электромагнитные силы преодолели этот самый двойной слой и атом алюминия/железа слипается с молекулой загрязнителя. Кого вдруг очень глубоко заинтересовал процесс гуглить по очереди: коагуялция,  коллоидные системы, двойной электрический слой коллоидной частицы.

Тут может возникнуть вопрос про дозировки. Дозу обычно проверяют в лаборатории. То есть на натуральной воде используют те или иные вариации дозировок реагентов, где хлопья образуются крупнее и быстрее осядут, там и есть наиболее подходящая доза реагентов в воде. Этакий эмпирический метод. Опытные технологи по набору анализов уже примерно представляют будущую дозировку, они подобны профессиональным продавцам колбасы, которые точно знают где отрезать чтобы вышло 357гр=). Но как и у всех бывают  косяки с передозировкой или недостаточным дозированием . В них нет ничего страшного. Читай дальше.

Еще одной сложностью является «зимний» подбор реагентов и работа в условиях паводка.

С наступлением зимы, температура воды может достигать 4 градусов. Движение атомов замедлены по сравнению с  теплыми температурами и довершает сложность малая мутность воды в зимний период. По факту вода зимой намного чище чем обычно. Многие скажут, что чистую воду и очистить легче. Но это далеко не так. Все дело в том, что в зимний период за некоторую единицу объема приходится меньше частичек загрязнителей, следовательно, друг от друга они находятся на более далеком расстоянии. Абзацем выше, вы уже усвоили, что реагентная обработка есть не что иное как принудительное электромагнитное притяжение частиц , но что делать, если при введении частицы разнополярного коагулянта к загрязнителю ничего не происходит?! Ввиду недостаточности силы электромагнитного притяжения. На помощь в данном случае приходит метод искусственного замутнения, метод служит для того, чтобы добавить той самой мути для более качественного слипания реагентов с  загрязнителями ну и конечно с агентом-замутнителем. В роли дешевого агента можно использовать известковое молоко (гашеную известь).  

Вот так, чтобы получить идеально чистую воду, из просто чистой, ее предварительно нужно загрязнить. Другая сложность, все из-за тех же низких температур, реагент работает несколько вяло и процессы идут неохотно.

Во времена паводков, вода наоборот становится настолько грязной и мутной, что ОС принимают на себя повышенный «удар». Паводок обычно длится от 2 недель до месяца. При таком течении событий, технологам и лаборантам приходится чаще брать лабораторные анализы, добавлять «конские» дозы реагентов, часто промывать фильтры. Паводок для ОС сравним с подготовкой к встречи генерала в армии.

Второй ступенью очистки чаще всего является фильтрование и чаще всего через слой песка. Тут, как и в случае отстаивания в отстойниках могут быть вариации. Суть метода ясна как день, вода распределяясь по фильтру( в случае ОС по подготовке питьевой воды открытые прямоугольные емкости наполненные песком, вода подается в верхнюю часть фильтра и под силой гравитационных сил фильтруется) проходит слой песка, который задерживает неосажденные в отстойнике частицы загрязнений. Тем самым и происходит фильтрация. По прошествии некоторого времени (цикла) фильтр выводят на обратную промывку(поток воды подается наоборот в данном случае снизу вверх и с повышенным расходом), тем самым вымывая из него всю грязь. (восстанавливая первоначальные свойства). Также со временем песок истирается и раз в n –ое количество лет требуется его полная перегрузка. В случае передозировки реагентами остатки реагентов контактируют и с песком на электрическом уровне, поэтому передозировка реагентами менее страшна чем недостаточное добавление реагента.

Все реагенты и песок обязательно должны иметь эпидемиологическое заключение. Поэтому в умелых руках яд превращается в лекарство и бояться этого не стоит.


После всех манипуляций с водой вода попадает в контактную камеру. Для ее обеззараживания, чаще всего используют хлор. Хочу сразу утешить Ваш пытливый ум, хлор используют совсем не тот, которым травили людей. А используют специально приготовленный раствор на основе хлорпроизводных элементов,  с наименьшими токсичными свойствами, который добавляют в воду и выстаивают ее(  минимальное время контакта с хлором 30 мин, это нужно для того чтобы убить все бактерии и закончить реакции по окислению, хлор в данном случае выступает своего рода окислителем и все оставшиеся загрязнения падают в осадок уже в контактной камере), после чего берут анализ на остаточный хлор( на остаточный хлор есть свой ПДК, доза -которую можно получать не боясь за свое здоровье) и только после этого направляют Вам в водопровод.

Тут я хочу подробно остановиться на методе обеззараживания, т.к споров возникает порой очень много. Методов много, а любимый один –Хлорирование. Вообще, если бы вы спросили меня, что лучше хлор, ультрафиолет или озонирование. То мой ответ будет однозначен - только хлорирование, только хардкор.  Избыточное хлорирование позволяет «оставлять» в воде некоторое количество обеззараживающего агента, которая идет к Вам по трубопроводам, длинна которых исчисляется тысячами километров( Екатеринбург 1670км). Это делается из-за того, что из всех методов именно хлор обладает так называемым пролонгированным действием. То есть  если на полпути в воду начнут попадать или накапливаться бактериальные загрязнения, то остаточный хлор в воде будет их убивать. Убивая бактерии, обеззараживающий агент «умирает» и превращается в осадок.(теряя свою активность). Также производные хлора сейчас менее токсичны для человека, среди рабочего персонала собирают ДГСД(добровольная газоспасательная дружина) [для пром. предприятий актуально точно, а вот для МУПов не знаю, но что-то такое точно должно быть], которые в случае чего будут заниматься локализацией аварийной ситуации связанной с хлором. Хлор поставляется в больших баллонах, из которых он и расходуется, так вот в случае возникновения утечек доблестные члены ДГСД должны будут надеть защитные костюмы, противогазы  зайти вбежать в помещение хлорного хозяйства и погрузить неисправный баллон в герметичный короб, который закрывается болтами с помощью нескольких пневмогайковертов. Учения проводятся часто и конечно, с секундомером. Поэтому в этом отношении хлор на мой взгляд более безопасен нежели озон (читай далее).  

Ультрафиолет как метод очень хорош, однако имеет большие проблемы с производительностью, дороговизной. Ну и самое главное для меня, ультрафиолетовое обеззараживание крайне чувствительно к  взвешенным веществам в воде. То есть при прохождении через лампу бактерия может «прятаться» за частичкой взвеси и обеззараживание пройдет не в полной мере,  после окончания такого неполного обеззараживания нет никаких препятствий для размножения бактерий (той же кишечной палочки). Поэтому в условиях паводка или просто недостаточно хорошей очистки ультрафиолет серьезно проигрывает хлорированию. Ультрафиолет не дает права на ошибку.

Озонирование. Отличный метод, довольно эффективный, однако тоже имеет ряд недостатков.  Сам по себе озон высокотоксичный газ.  Для сравнения класс опасности хлора 2, а озона 1.  Ну и вроде как ВОЗ признала озон безпороговым токсичным веществом, т.е любая концентрация в воздухе опасна для вдыхания человеком. Более того он взрывоопасен. Проецируя ситуацию на тех состояние ОС, на финансирование для ремонтных нужд. С такими веществами лучше дело не иметь. А для потребителя ситуация ровно такая же как и с ультрафиолетом. Озон со временем распадается на кислород и не имеет пролонгированного действия. Поэтому если питьевая вода не течет по стерильным трубам, такой метод безопасным для человека назвать нельзя.

А еще в СанПиНе питьевая вода должна фторироваться, необходимо это для здоровья зубов и предотвращения кариеса, соответственно снижая вымывание минеральных солей.  Но т.к большая часть питьевой  воды пользуется населением ради утоления своих естественных гигиенических потребностей, ну никак не для питья, то на законодательном уровне разрешено фторирование не проводить, однако, в этом случае город должен быть обеспечен зубной пастой с добавлением фтора. Да, можете не искать, мировые бренды не заморачиваются с добавлением фтора в зубную пасту. Такие дела. Кариес может быть не только из-за сладостей. Особенно актуально для тех, у кого в семьях живут маленькие детишки, было бы неплохо покупать зубную пасту с фтором для них.

Подводя итог вышесказанному хочется отметить, что подготовленная вода на ОС полностью пригодна для питья( в случае адекватного их функционирования и пригодного источника водозабора), да СаНПиНом допускается некоторое количество отклонений в год, как раз на случай паводков или иных сбойных ситуаций, но это скорее исключение нежели правило. Самые большие вопросы у потребителей касаются органолептического комплекса ( запах, цветность, мутность) этот комплекс как раз самый безобидный (бойся не то чего видишь, а то что скрыто). В случае питья спасут фильтры или кипячение, а в случае похода в душ и т.д моя статья)))) Вода безопасна, т.к вода абсолютно идентична той, что течет в реке, в реке же вы с удовольствием плаваете) а в водопроводе течет речная вода с адекватным комплексом очистки, поэтому хуже она быть не должна.

Однако чаще всего, вода по своим свойствам соответствует СанПиНу, люди которые работают на ОС не делают плохой работы намеренно, да и собственно каждодневные анализы и проверки добавляют некоторую «мотивацию». А самый больной вопрос абсолютно всех городов это изношенные сети, именно из-за плохого состояния сетей потребитель получает на его взгляд некачественную воду.    

Лично мой опыт использования питьевой воды следующий. Я знаю, что источник водоснабжения у меня хороший, вода преимущественно мягковата, относительно ОС я нахожусь ближе к концу сети. Покупаю обычный трехступенчатый фильтр и пью воду без кипячения, накипь минимальна, вкусовые качества приличные. ВАЖНО! Т.к фильтры данного типа невозможно подвергнуть промывке, то очень важно следить за временем их работы, так к примеру на забитом фильтре, при открытии вентиля «полную» может происходить вымывание из фильтра накопленных загрязняющих веществ. Фильтр же аккумулятор грязи.  Насчет обратного осмоса отношение следующее: это в принципе хорошо, только вот мягкой водой напиться тяжеловато, ну и после обратного осмоса обязательно использование комплекса минерализации.( надеясь на то, что производитель не юлит и хорошо наполнит минералами свой комплекс «от замены до замены», иначе смотри пример со фторированием . Думаю, люди, которые были в таких странах как Тунис, Египет и т.д ощущали на себе странный вкус воды в бутылках, вода слишком мягкая и судя по всему слабо разбавляется солями, но благо мы с Вами бываем там редко, значит негативных последствия никаких.

Что касается привозной бутылированной воды. Тут мне сказать нечего, т.к это чаще всего находится в руках у частника и тех.состояние доочистки , если таковая имеется полностью зависит от «настроения» директора. Конечно, не все гонятся за быстрой прибылью, кто-то честно пытается предоставить качественный продукт, но вот как проверить?! Однозначного решения  лично у меня нет.

Если вдруг у Вас уважаемые читатели возникнут вопросы по поводу скважин, то пожалуйста, наберитесь терпения. Часть 2 по замыслам будет посвящена обработке хоз.бытовых сточных вод(читай канализация), где я ненароком буду вынужден обсудить тему скважин для частных домов. Но, нужно будет набраться некоторой доли терпения. Очистка хоз.бытовых не мой конек, поэтому я, возможно, схожу на очистные( в лучшем случае, т.к мне нужно будет оформить стажировку и спец пропуск). В обычном случае возьму технологическую схему очистки  инструкцию и опишу подробно ее.


Вроде бы все.

Я действительно надеюсь, что данная информация многим показалась интересной. Спасибо за Ваше уделенное время.