Очистка природных вод
Качество природных вод и требования к степени их очистки
Состав примесей природных вод
Природная вода представляет собой многокомпонентную динамичную систему, в состав которой входят газы, соли, минеральные и органические вещества, находящиеся в растворенном или взвешенном состоянии, а также различные микроорганизмы. Из растворенных газов в воде в основном присутствуют кислород, углекислый газ, азот, реже - метан, сероводород.
Количество и содержание газов в природной воде зависит от многих факторов, таких как природа, температура, давление, состав водной среды и т.д.
Находящийся в воде растворенный кислород, поступает из атмосферного воздуха, а также образуется в результате фотосинтеза органических веществ из неорганических. Содержание кислорода в воде может уменьшаться из-за процессов окисления органических веществ, а также в результате потребления кислорода при дыхании живыми организмами.
Сероводород в воде может встречаться в основном в подземных источниках. Он образуется в результате процессов разложения и восстановления различных минеральных солей. В поверхностных водах сероводород почти не встречается, так как он легко окисляется. Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах, а также способствует коррозии трубопроводов и развитию серобактерий. Присутствие в воде углекислого газа обусловлено процессом окисления органических веществ в водоемах, а также дыханием водных организмов.
Различные взвешенные вещества попадают в воду в результате смыва частиц c покрова земли талыми водами или дождями, а также во время паводков. Метан, в основном, встречается в подземных водах. Его появление связано с процессом разложения микробами клетчатки растительных остатков. В поверхностные воды метан чаще всего попадает в результате сброса неочищенных сточных вод.
Сточные воды представляют особую опасность для водоемов, поскольку в их состав входят жиры, углеводы, эфиры, органические кислоты, спирты, фенолы, нефть и т.п. В зимний период количество органических веществ в сточных водах минимально, оно повышается весной - в период половодья и паводков, а также летом - в период цветения. Наличие в воде органических веществ резко ухудшает ее показатели и отрицательно действует на организм животных и человека.
Классификации природных вод и их примесей
Состав природных вод, концентрации и физико-химические свойства содержащихся в них примесей, являются основополагающими при оценке пригодности воды для использования ее различными категориями потребителей. По целевому назначению воду классифицируют как используемую для: хозяйственно-питьевых целей; пищевой промышленности; орошения полей; сельскохозяйственных нужд; паросилового хозяйства; охлаждения производственного оборудования; технологических целей предприятий; заводнения нефтяных пластов и др.
Традиционно природные источники, используемые для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения, подразделяются на две основные группы:
• поверхностные источники: реки, озера, водохранилища, каналы, моря, ледники;
• подземные источники: различные типы подземных вод (артезианские, грунтовые, верховодка, подрусловые и родники).
Источниками промышленного водоснабжения чаще всего являются поверхностные воды.
Примером, иллюстрирующим попытку дифференцировать водные объекты, пригодные в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения по ряду показателей с целью определения необходимой технологии водоподготовки, может служить санитарная классификация поверхностных и подземных источников, принятая в ГОСТ 2761-84. Согласно ей, выделяются три класса источников в зависимости от качества исходной воды по совокупности основных показателей, определяющей степень ее подготовки. На стадии проектирования водоочистной станции класс источника до настоящего времени определялся проектной организацией на основании ежемесячных данных анализов качества воды в местах предполагаемых водозаборов, полученных не менее чем за последние три года - для поверхностных и год - для подземных источников.
Указанным выше ГОСТ рекомендуются следующие методы подготовки воды из источников для целей хозпитьевого водоснабжения: 1 класса - фильтрование с реагентной обработкой или без нее, обеззараживание; 1 класса - коагулирование, отстаивание, фильтрование, обеззараживание; при наличии фитопланктона - микрофильтрование; класса - основные методы-то же что и для 2-го класса, а также дополнительно: вторая ступень осветления, окислительные и сорбционные методы и более эффективные методы обеззараживания. В технической литературе приводится ряд детализованных классификаций природных вод по физико-химическим показателям, одна из которых в качестве примера приведена в табл.
Классификация природных вод
| Наименование показателей | Типы природных вод | Значение |
| Поверхностные воды | ||
| Мутность, мг/л | маломутные | до 50 |
| средней мутности | 50-250 | |
| мутные | 250-1500 | |
| высокомутные | свыше 1500 | |
| Цветность, град. | малоцветные | до 35 |
| средней цветности | 35-120 | |
| высокой цветности | свыше 120 | |
| Подземные воды | ||
| Степень минерализации, г/л | пресные | до 1 |
| солоноватые | 1-3 | |
| засоленные | 3-10 | |
| соленые | 10-50 | |
| рН | щелочные | 11-14 |
| слабощелочные | 8-10 | |
| нейтральные | ||
| слабокислые | 4-6 | |
| кислые | 1-3 | |
| Жесткость общая, ммоль/л | очень мягкие | до 1,5 |
| мягкие | 1,5-3 | |
| умеренно жесткие | 3-6 | |
| жесткие | 6-9 | |
| очень жесткие | свыше 9 |
Классификация по фазоводисперсному состоянию
| Группа | Характер примесей | Размер частиц, см | Структурные системы |
| I. Взвеси | суспензии, эмульсии, микроорганизмы, планктон | 10-2-10-5 | гетерогенные |
| II. Коллоидные растворы | коллоиды, высокомолекулярные соединения, вирусы | 10-5 -10-6 | гетерогенные |
| | III. Молекулярные растворы | газы, растворимые в воде, органические вещества, придающие запах и привкус | 10-6-10-7 | гомогенные |
| IV. Ионные растворы | соли, кислоты, основания | 10-7-10-8 | гомогенные |
Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
| Характеристика вод | Значения ИЗВ | Классы качества вод |
| Очень чистые | до 0,2 | |
| | Чистые | 0,2-1,0 | |
| Умеренно загрязненные | 1,0-2,0 | |
| Загрязненные | 2,0-4,0 | |
| IГрязные | 4,0-6,0 | |
| Очень грязные | 6,0-10,0 | |
| Чрезвычайно грязные | > 10,0 |
Классы качества вод в зависимости от индексов
| Уровень | Зоны | Индексы | Классы |
| загрязненности | сапробности S | качества вод | |
| Очень чистые | ксеносапробная | до 0,50 | |
| Чистые | олигосапробная | 0,50-1,50 | |
| Умеренно загрязненные | а-мезосапробная | 1,51-2,50 | |
| Тяжело загрязненные | В-мезосапробная | 2,51-3,50 | |
| Очень тяжело загрязненные | полисапробная | 3,51-4,00 | |
| Очень грязные | полисапробная | >4,00 |