Водоподготовка. Начало⁠⁠

Как и обещал, за новогодние написал первую часть.
Начать следует с источников получения воды потребителем, так как от этого зависит с чем предстоит бороться. Выделить можно три группы:
1)Подземные источники(колодцы, скважины)
• Чем глубже скважина, тем более стабильный состав воды.
• Кислорода в воде обычно нет, ОВП<0.
• Качество подземных вод формируется под влиянием ряда природных и
техногенных факторов, которые часто сложно отделить друг от друга.
Основные загрязнения: железо, жесткость, часто марганец, сероводород.
Встречаются также самые разные загрязнения природного и
антропогенного происхождения.
• Если подземные водозаборы эксплуатируются с перегрузкой, это приводит
к ухудшению качества воды в результате перетекания подземных вод из
смежных водоносных горизонтов и привлечения поверхностных водотоков.
Неправильно оборудованная или эксплуатируемая скважина может
загрязнять весь водоносный горизонт.

2)Поверхностные источники(реки, озера, ручьи)
Характерной особенностью состава речных вод равнинных районов РФ
является наличие широтной зональности. В направлении с севера на юг:
- Увеличивается минерализация и жесткость, снижается содержание
органики.
- Класс изменяется от гидрокарбонатного к сульфатному и далее к
хлоридному.
К гидрокарбонатному классу относятся 96% рек РФ; 3% рек - к сульфатному
классу; 1% рек - к хлоридному классу.
• Реки гидрокарбонатного класса обычно имеют малую минерализацию
(суммарное содержание солей до 200 мг/л) с преобладанием кальция.
• Реки сульфатного класса встречаются в степях Приазовья, Северного
Кавказа, а также в бассейнах рек Онеги, Камы, Белой, Бирюсы, Верхней
Колымы. По минерализации значительно превосходят воды гидрокарбонатного
класса. Речные сульфатные воды с малой (общее количество солей до 200
мг/л) и средней (общее количество солей с 200 до 500 мг/л) минерализацией
встречаются сравнительно редко. Наиболее характерна для этих рек
повышенная (общее количество солей с 500 до 1000 мг/л), а иногда и высокая
(общее количество солей более 1000 мг/л) минерализация воды.
Преобладающий катион – кальций, но встречаются реки с преобладанием
натрия.
• Реки хлоридного класса встречаются в полупустынях Прикаспия, степях
Западной Сибири. Отличаются высокой минерализацией – свыше 1000 мг/л,
реже от 500 до 1000 мг/л. Преобладающий катион – натрий.
• Состав сильно меняется по сезонам и даже в течение суток. В паводок и
при сильных дождях мутность воды резко и быстро увеличивается, а
солесодержание и щелочность падают.
• Температура воды сильно колеблется по сезонам.
• Вода насыщена кислородом. ОВП>+ (100 - 150) мВ.
• Основные загрязнения: органика, придающая воде цветность,
окисляемость, запах и привкус; взвеси; водоросли и продукты их
жизнедеятельности (фенолы); микроорганизмы; часто нефтепродукты;
во время паводков и дождей – пестициды, навоз и пр.
• Изменение солесодержания по сезонам примерно такое:
- максимум – зимой;
- с конца марта да середины апреля резко падает (в 2-3 раза);
- после этого начинает плавно увеличиваться.
• Летом происходит цветение водорослей. При этом в воду выделяются
фенолы, которые при хлорировании дают хлорфенолы, в т.ч. диоксины.
• Все поверхностные водоисточники, особенно в регионах с развитой
промышленностью и сельским хозяйством, подвержены антропогенному
загрязнению в значительно большей степени, чем подземные
водоисточники.
• В целом поверхностные воды содержат значительно больше загрязнений,
чем подземные, а технология их очистки значительно сложнее.
• Самый сложный период – весенний паводок, когда накладываются
различные отрицательные факторы:
- резкое ухудшение состава воды (увеличение мутности, смыв с полей
пестицидов и т.п.);
- резкое изменение состава воды (снижение щелочности), приводящее к
нарушению коагуляции;
-низкая температура, ухудшающая коагуляцию.
• Сложнее всего удалить органику, обусловливающую цветность воды.
В некоторых поверхностных водоисточниках, имеющих практическое
значение, вода имеет цветность 400º и выше при норме 20º.

3)Городской водопровод
Состав воды зависит от первичного водоисточника, технологии централизованной
очистки и местных условий.
• Если источник поверхностный, то вода, как правило, хлорированная и более-менее
чистая, но может содержать остаточный алюминий (коагулянт) и хлорорганику.
• Вода из подземных источников часто подается без очистки. Часто не хлорируется, из-за
чего наблюдается коррозия труб.
• В любом водопроводе на участках с низким водоразбором (застойных) вода может
иметь ОВП<0 и быть загрязнена растворенным железом (по практике – до 15 мг/л) и
сероводородом из-за коррозии стальных труб и жизнедеятельности бактерий.
• Из-за изношенности сетей могут происходить подсосы грунтовых вод.
• В РФ 30% проб водопроводной воды не соответствует нормам. Причины:
- Принятая схема водоочистки не всегда соответствует качеству водоисточника.
- Многие станции построены 50-60 лет назад, износ сооружений и сетей часто
превышает 50%.
- Эксплуатация не всегда производится квалифицированно (человеческий фактор).
- Часто отсутствуют системы автоматики (человеческий фактор).

А так же виды примесей, от этого зависит чем будем бороться, а именно :
1) Нерастворимые в воде примеси, образующие так называемые взвеси. Это грубодисперсные примеси: суспензии, эмульсии, планктон, микроорганизмы. Они попадают в водоемы в результате размывания окружающих пород и смыва почв. В состоянии покоя они оседают, образуя осадки различной плотности. Интенсивность оседания примесей зависит от свойств системы.
2) примеси коллоидной степени дисперсности: органические и неорганические вещества, вирусы, бактерии. Эти примеси практически не оседают, время седиментации измеряется годами.
3) примеси молекулярной степени дисперсности: растворенные газы, неэлектролиты или слабые электролиты, не перешедшие в растворе в ионное состояние. Это могут быть как вещества биологического происхождения (например, гуминовые кислоты), так и вносимые со стоками промышленных предприятий и населенных пунктов (различные продукты жизнедеятельности и отмирания плесневых грибов, бактерий, водорослей, а также органические соединения, например, фенол).
4) примеси ионной степени дисперсности: диссоциированные соли, кислоты, основания.


Теперь когда разобрались с типами загрязнений и источников воды перейдем к описанию возможных вариантов отчистки:

1) Стандартная технологическая схема отчистки подземных вод предусматривает удаление крупных частиц (песка), обезжелезивание, умягчение или обессоливание (при высокой жесткости) и обеззараживание. Скорость осветлительного фильтрования зависит от содержания в воде железа и марганца и может составлять от 5 до 12 м/ч. В зависимости от состава воды и наличия специфических загрязнений, технологическая схема может быть
значительно более сложной.

2) Стандартная технологическая схема отчистки вод из поверхностных источников предусматривает удаление крупных частиц и водорослей, первичное
хлорирование с целью обеззараживания и дестабилизации коллоидов, коагуляцию, осветлительное фильтрование и финишное обеззараживание. При высокой жесткости схема может быть дополнена умягчением или обратноосмотическим обессоливанием.
Скорость осветлительного фильтрования составляет 7-10 м/ч при коагуляции в отстойнике и 4-5 м/ч при контактной коагуляции; при увеличении высоты слоя до 2-2,5 м скорость фильтрования при контактной коагуляции может быть повышена до 7 м/ч.
В зависимости от состава вод и наличия специфических загрязнений, технологическая схема может быть более сложной.

3) Самый простой случай – очистка нехлорированной водопроводной воды из подземного водоисточника, прошедшей централизованную очистку на муниципальной станции.
Стандартная технологическая схема в этом случае включает удаление крупных частиц ржавчины, окалины и т.п., осветлительное фильтрование, умягчение или обессоливание (при высокой жесткости) и обеззараживание. Если в сеть подается подземная вода без очистки, что случается нередко, то к ней применяется стандартная технология
очистки подземной воды.

Стандартная технологическая схема очистки хлорированной водопроводной
воды, прошедшей централизованную очистку на муниципальной станции,
аналогична приведенной выше с добавлением стадии дехлорирования на
активированном угле. Если дальнейшая очистка не предусматривает применение обратного осмоса, то дехлорирование можно не делать.Можно также не делать финишное обеззараживание, т.к. исходная хлорированная вода обычно удовлетворяет питьевым нормам по микробиологии.

Если водопроводная вода содержит вторичные загрязнения, а обычно это
растворенное железо, сероводород* и микроорганизмы, то самым надежным
способом ее очистки до питьевого качества является дополнительное хлорирование и очистка по стандартной схеме. Каталитическая загрузка в этом случае имеет преимущество перед инертной.
* Примечание. Сероводород выделяется в воду в результате жизнедеятельности
сульфатредуцирующих бактерий, живущих в симбиозе с железобактериями, которые в свою очередь вызывают коррозию труб.

И хочу обратить Ваше внимание , что это не руководство к действию, а набор стандартных инструментов и при проектировании систем водоочистки необходимо:
1) основываться на достаточно подробном анализе воды
в месте водоразбора;
2) учитывать первичный водоисточник; если источник
поверхностный – учитывать сезонные колебания состава
воды;
3) учитывать состояние сетей и условия в месте
водоразбора (возможность застоя воды).

За основу взята статья с