2.1. Основні технологічні процеси очистки води.

Необхідність обробки води виникає тоді, коли якість води природних джерел не задовольняє необхідних вимог. Така невідповідність може бути тимчасовою чи постійною. Характер і ступінь невідповідності якості води джерела вимогам користувача зумовлює вибір методів обробки. Якщо при цьому може бути використано різні методи очистки, то вибір їх проводиться на основі техніко-економічних розрахунків.

Розрізняють такі поняття: більш широке - водоочистка і вужче - водопідготовка.

Водоочистка - це комплекс технологічних процесів, які спрямовані на доведення якості води, що надходить у водопровід з джерела водопостачання, до встановлених показників.

Водопідготовка - це обробка води, яка надходить з природного джерела постачання для живлення парових котлів та інших технологічних цілей. Водопідготовка проводиться на ТЕС, транспорті, у комунальному господарстві, на промислових підприємствах.

Технологія кондиціювання води передбачає процеси, пов'язані з коригуванням її фізичних і хімічних властивостей, а також процеси знезараження (звільнення від патогенних бактерій і мікроорганізмів).

Класифікація домішок за Фазовим станом Л.А. Кульського, найбільш загальними і характерними ознаками забруднюючих воду речовин є форми знаходження їх у воді. Тому в основу принципу групування домішок і технологічних прийомів водоочистки цим автором запропоновано поняття про фізико-хімічний стан домішок у воді. Цей стан значною мірою характеризується дисперсністю речовин і визначає закономірності процесів, що протікають у водному середовищі.

Усі домішки, які забруднюють водойми, охоплюються повністю цими чотирма групами даної класифікації.

До І групи домішок води належать завислі у воді речовини. Сюди слід віднести також бактеріальні завислі речовини та інші біологічні утворення. Вилучення цих домішок, тобто освітлення води, може бути досягнуто шляхом використання безагрегатних методів.

ІІ група домішок води - різні типи гідрофільних і гідрофобних систем, високомолекулярні речовини й детергенти - може вилучатися з води за допомогою різних методів і технологічних прийомів. Так, використовується обробка води хлором, озоном та іншими окисниками. При цьому знижується колірність води, знищуються мікроорганізми, руйнуються гідрофільні колоїди, що створює сприятливі умови для наступного коагулювання, прискорюється процес утворення пластівців та осаду.

Для ІІІ групи домішок, які є молекулярними розчинами, найбільш ефективними є такі процеси їх вилучення з води, як:

· керування;

· окиснення;

· адсорбція.

До IV групи домішок, які є електролітами, технологія очистки води зводиться до зв'язування іонів у мало розчинні і мало дисоційовані сполуки за допомогою доданих у воду реагентів.[3]

Хімічні, фізичні та фізико-хімічні процеси, які використовуються для підготовки води, можна поділити на дві групи.

· До першої - відносяться процеси, пов'язані з коригуванням її фізичних і хімічних властивостей.

· Друга група об'єднує процеси, які забезпечують знезараження води, тобто звільнення від шкідливих бактерій та мікроорганізмів.

До першої групи (коригування властивостей) відносяться процеси, які дозволяють провести освітлення, усунути з води небажані присмаки і запахи, агресивні гази, залізо, марганець, кремнієву кислоту тощо.

Знезараження води є обов'язковим за умови санітарної ненадійності джерела, що використовується для господарських цілей.

Коригування властивостей води є найважливішими, як за поширенням, так і за питомою вагою. Є процеси освітлення та усунення колірності. Для освітлення та усунення колірності використовують безреагентні та реагентні методи.

2.2. Знезараження води хлором, озоном, сріблом та йодом

Знезараження води є обов'язковим за умови санітарної ненадійності джерела, що використовується для господарських цілей, як правило, перед знезараженням проводять освітлення й усунення колірності води, в результаті чого вода звільняється від завислих часток, які затруднюють проведення знезараження, і від частини бактерій (при фільтруванні затримується 98-99% всіх бактерій). Але знезараження можна розглядати як самостійний і часто єдиний процес обробки води. У такому вигляді він використовується на водопроводах, джерелом яких є підземні води. Знезараження води може здійснюватися двома способами - за допомогою спеціальних реагентів і без них.[5]

Реагентними методами називаються такі, за яких для знезараження води використовуються хімічні речовини, що викликають загибель мікроорганізмів. Такими речовинами є багато окисників ( Cl, N2), а також солі деяких важких металів (в основному Ag і Cu).

За безреагентних методів знезаражена вода підлягає впливу ультрафіолетових променів, які мають бактерицидні властивості (короткі хвилі в межах 2000-2950 А), чи високої температури (кип'ятіння).

Хлорування води - один із поширених методів знезараження води на водопроводах. Ця процедура виконується в усіх випадках забору води з поверхневих водойм, а також при отриманні води з підземних джерел, бактеріальні показники яких не відповідають вимогам стандарту. Хлорування води відбувається газоподібним Cl, або ж речовинами, що містять активний Cl: хлорне вапно, хлорит, діоксид хлору.

Збудники тифу, дизентерії, холери й бруцельозу є дуже чутливими до дії хлору. Навіть сильно заражена бактеріями вода значною мірою дезінфікується порівняно невеликими дозами хлору. Але все одно - при хлоруванні повної стерилізації води не відбувається.

Бактерицидний ефект хлору значною мірою залежить від його початкової дози і тривалості контакту з водою. Частіше за все на руйнування клітин витрачається лише незначна частина хлору. Більша частина хлору йде на реакцію з різноманітними органічними і мінеральними домішками, які містяться у воді.

Хлорування є заходом, який постійно здійснюється на комунальних водопроводах та станціях з очистки господарсько-побутових і деяких категорій промислових стічних вод. Крім того, хлорування проводиться як короткочасний чи періодичний захід, необхідний для дезінфекції ділянок водопроводу, що вводяться в експлуатацію, фільтрів, резервуарів чистої води.

Постхлорування - це процес знезараження води, який проводиться після всіх інших способів її обробки і є завершальним етапом очистки води. Постхлорування може здійснюватися як невеликими дозами (нормальне хлорування), так і підвищеними (перехлорування). Використовується воно і спільно з іншими речовинами для знешкодження мікроорганізмів (комбіноване хлорування).

Практичне використання процесу хлорування в основному зводиться до пре- та постхлорування. Застосовується також подвійне хлорування (пре- та постхлорування). Подвійне хлорування використовується за високої колірності води та за підвищеного вмісту в ній органічних речовин.

Озонування води - один із ефективних методів знезараження води. Озон, як відомо, є алотропічною модифікацією кисню, і молекула його на відміну від молекули кисню O2 складається не з двох, а з трьох атомів О3. Озонування води ґрунтується на властивості озону розкладатися у воді з утворенням атомарного кисню:

О3 О2 + О ,

який руйнує ферментні системи мікробних клітин, окиснює деякі сполуки, що надають воді неприємного запаху (наприклад, гумінові основи). З позиції гігієни озонування є одним з найкращих способів знезараження води. Вода при цьому не збагачується додатковими домішками. Залишковий невикористаний озон через короткий проміжок часу розпадається і перетворюється на кисень.

Треба зазначити, що озонування води є відповідальним технологічним процесом, який вимагає великих витрат електроенергії, застосування складних приладів і висококваліфікованого технагляду, оскільки концентрований озон - отруйний газ. Це до певної міри є стримуючим фактором для його широкого застосування.

Знезараження води іонами срібла навіть у малих концентраціях має властивість знищувати мікроорганізми, що пояснюється властивістю його іонів руйнувати протоплазму мікроорганізмів.

Ступінь активності срібла тим більший, чим вища концентрація його іонів у розчині. Збагачення води іонами Ag досягається кількома способами: методом контактування води з розвинутою поверхнею металу (посріблені кільця Рашига, пісок Краузе тощо),

- методом безпосереднього розчинення у воді препаратів срібла електролітичними способами (метод А.Л. Кульського).

«Срібна вода», яка готується електролітичним розчиненням, має високі бактерицидні властивості і з успіхом може бути використана для очистки води від шкідливих мікроорганізмів, дезинфекції та консервування продуктів харчування, для лікувальних цілей тощо. Завдяки мізерним дозам срібла вона є зовсім не шкідливою.

Йодування води. З галогенів, окрім Cl, для знезараження води використовуються також I і Br. Але в практиці водопостачання знайшло застосування лише йодуванням води. Йодування має ряд суттєвих переваг порівняно з хлоруванням:

– менша тривалість контакту з водою;

– більший бактерицидний ефект;

– розширення діапазону бактерицидної дії;

– йод не є елементом, чужим для людського організму;

– концентрація йоду в обробленій воді нерідко не перевищує фонових значень вихідної води.

В нашій країні йодування у виробничих масштабах було здійснено на водному транспорті.

2.3. Безагрегатні методи знезараження води.

Безагрегатні методи знезараження води:

– Знезараження води ультрафіолетовим промінням. Ультрафіолетове проміння впливає на білкові молекули і ферменти цитоплазми клітин. Знезараженню ультрафіолетовим промінням краще за все піддається очищена прозора вода, колірність якої не перевищує 20°, оскільки завислі та колоїдні частинки розсіюють світло і заважають проникненню ультрафіолетового проміння.

Джерелами ультрафіолетового проміння є ртутні лампи, виготовлені з кварцового скла (оскільки звичайне скло не пропускає ультрафіолетову радіацію). Під дією електричного струму ртутні пари дають яскраве зеленувато-біле світло, багате на ультрафіолетове проміння. Існують два основні види апаратів для опромінення: апарати із зануреними і незануреними джерелами ультрафіолетових променів.

Знезараження опроміненням не вимагає додавання у воду хімічних реагентів, не змінює фізико-хімічних властивостей домішок і не впливає на смакові якості води.

Але використання методу обмежується високою вартістю обробки води й відсутністю післядії. Короткочасність знезаражуючого ефекту виключає застосування методу, якщо існує небезпека повторного зараження води.

- Знезараження води ультразвуковими хвилями. Єдиної теорії, яка б пояснювала досконалу бактерицидну дію ультразвуку, на даний час немає. Найбільш вірогідною є гіпотеза, що пояснює дію ультразвуку на бактерії у воді явищем кавітації, тобто утворенням у рідині порожнини та бульбашок, миттєве «закривання» яких підвищує тиск до десятків тисяч атмосфер. До сьогоднішнього часу дослідження ультразвукових хвиль з метою використання їх в практиці на вітчизняних водопроводах не вийшло із стадії експериментів. За кордоном існують промислові установки.

- Термічне знезараження. Термічний метод знезараження застосовується для невеликих об'ємів води. Цим методом користуються в побутових умовах, в санаторіях, в лікарнях, на суднах, у потягах. Знезараження досягається 5-10 хвилинним кип'ятінням. Термічний метод знезараження води не знайшов застосування навіть на малих водопроводах через його високу вартість, пов'язану з великими витратами палива, та через малу продуктивність установок.

Утворення токсичних хлорорганічних сполук при хлоруванні води. За певних умов при обробці води активним хлором можуть утворюватися небезпечні для здоров'я людини речовини, зокрема:

– хлороформ (має канцерогенну активність);

– дихлорбромметан, хлоридбромметан, трибромметан (мають мутагенні властивості);

– 2,4,6-трихлорфенол, 2-хлорфенол, дихлорацетонітрил, хлорпіридин, поліхлоровані біфеніли (є імунотоксичними та канцерогенними).

Гранично-допустимі концентрації таких токсичних сполук, як тригалогенметани (ТГМ), у національних і міжнародних стандартах якості питної води коливаються в широких межах (від 1 до 100 мкг/л), оскільки це питання ще мало вивчено. Так, стандарти ЄЕС вимагають вилучення ТГМ до 1 мкг/л, рекомендації ВООЗ - до 10-30 мкг/л, стандарт США - до 100 мкг/л, а рекомендації нашого Міністерства охорони здоров'я - до 60 мкг/л.

В результаті проведених за останні 10 років досліджень було встановлено, що у воді можуть бути присутніми токсичні леткі галогенорганічні сполуки (ЛГС). Це в основному сполуки, що відносяться до групи ТГМ: хлороформ, дихлорбромметан, дибромхлорметан, бромоформ та інші, які мають канцерогенну і мутагенну активність.

Медиками виявлено взаємозв'язок між кількістю онкологічних захворювань і споживанням населенням хлорованої води, яка містила галогенорганічні сполуки.

У концепції поліпшення якості питної води в Україні, яку було створено згідно з прийнятою Урядом в 1991 р. науково-соціальною програмою «Питна вода», передбачено розробку і впровадження сучасних технологій отримання якісної питної води з використанням N2, H2O2, що виключає застосування хлору в технології очистки і запобігає утворенню високотоксичних хлорорганічних сполук.

Але в найближчий час, як вважає ряд учених (зокрема, О.В. Сліпченко, Л.А. Кульський, Є.С. Мацкевич, 1990), за умов масового централізованого водопостачання відмовитися від знезараження води методом хлорування буде складно з економічних і технологічних причин.

Висновки

1. Однією екологічних проблем області є стан питних вод. Саме цей фактор серйозно впливає на здоров'я населення області, зокрема, на сольовий баланс системи травлення, появу злоякісних пухлин, порушує діяльність кровотворної, сечостатевої й інших систем організму людини.

Нераціональна експлуатація свердловин та тотальне зрошення Херсонської області привело до того, що ці горизонти насичуються водами інших водоносних горизонтів. Головним наслідком такого процесу є збільшення мінералізації питних вод.

Дані Південноукраїнської гідрогеологічної партії показують, що особливо гостро стоїть проблема мінералізації питної води на території північних та південно-східних районів.

Найкращі підземні води розповсюджені на обмеженій території Цюрупинського, Голопристанського, а також на більшості територій Садовського та Каланчацького районів, в місті Нова Каховка.

Найбільш тяжке становище з водопостачанням склалось у Бериславському, Високопільському, Горностаївському, Генічеському районах, де забруднена бактеріями кожна 5-10 проба води. Стабільне погіршення якості води відмічається на території Іванівського, Генічеського (території, що примикають до Запорізької області), східної частини Каховського, Горностаївського і Білозерського районів.

2. Більшість свердловин Херсону об'єднані у загальну мережу. Очищення води проводиться методом хлорування: газоподібним Cl, або ж речовинами, що містять активний Cl: хлорне вапно, хлорит, діоксид хлору.

Для зменшення агресивності дії Cl можна запропонувати хлорування з амонізацією, що знижує окислювально-відновлювальний потенціал системи «природна вода-хлор». Зв'язаний хлор (хлораміни), що при цьому утворюється, має менші властивості, ніж вільний хлор, внаслідок чого концентрація хлорорганічних сполук у воді значно зменшується. Через це поліпшуються органолептичні властивості води.

Вміст хлору в воді при хлоруванні з амонізацією знижується від 0,33-0,36 мг/дм3 до 0,02-0,05 мг/дм3.

При застосуванні амонізації зменшились дози хлору, наприклад, уже в червні 2000р. доза хлору на первинному хлоруванні знизилась від 6,5 мг/дм3 до 4 мг/дм3 .

Можна також використовувати метод флокуляції води. У холодний період року, коли коагуляція ускладнена, для досягнення відповідності показників якості потрібно значно збільшувати дози коагулянту, що призводить до зростання залишкового алюмінію у питній воді, який токсичним елементом.

Для вирішення цієї проблеми використовують флокулянти, які посилюють процес коагуляції при зниженні доз коагулянту. Цей процес веде до зменшення кольоровості води питної води від 20-18 до 15-10 градусів, а залишкового алюмінію, в середньому, від 0,24 мг/дм3 до 0,09 мг/дм3

Тому використання такої води супроводжується захворюваннями.

Список використаної літератури:

1. Общая химия .М.К.Стругацкий и Б.П.Надеинский// 2-е изд. М: - 1959. - 340с.

2. Общая химия./ Н.Л.Глинка.// Изд. „Химия” - 1978. - 718с.

3.Посібник для вступників ло вищих навчальних закладів./Хомченко Г.Л.// Пер. З рос. - К.: Видавництво А.С.К., 2003. - 480с.

4. Наукова стаття Волкової С.А.

5. Науково-практичний журнал « Вода та водоочисні технології».// № 3, К:. - вересень 2003.--120 с.

6. Наддніпрянська правда./ № 21 за 20.05.04.

7. Використання і охорона підземних вод// Яковенко П.І./ К.: Урожай 1986. 104с.

8. Экспедиция по исследованию качества воды в Украине. Грант № ОС-003695-127000. Киев. 2000. - 41с.

9. Экологическая геология Украины. Справочное пособие. - К.: Наукова думка, 1993. - 408 с.

10. Інформаційний звіт по режиму підземних вод, оцінці їх стану, Державного обліку вод по Херсонській області за станом на 1.01.2001р., Херсон,2001.

11. Гідрохімія України./ Горев Л.М., Пелешенко В.К.,Хільчевський В.К.// К.: Вища школа, 1995. - 307с.

12. Гигиеничечкая оценка современних способов обеззараживания питьевой води / Авчинников А.В.// Гигиена и санитария. - 2001.-- № 2. - С.11-20.

13. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения/ Бахир В.М. // Питьевая вода. - 2003.- №1 С.13-20

14. Современное состояние проблемы обеззараживания води/ Гончарук В.В.// Химия и технология воды. - 1998. - Т.20, № 2 - С.190-213.

15. Хлорирование воды как фактор повышенной опасности для здоровья населения/ Красовский Г. Н., Егорова Н.А.// Гигиена и анитария. - 2003. № 1. - С.17-21.

16. Технология обеззараживания води./ Малышев С.А.// Вода і очисні технології. - 2002. № !. - С.47-49.

17. Екологія Херсонської області/ Бойко М.Ф./ 2003 - 17-21, 88-91.

18. Популярная медицинская енциклопедия. БМЭ, -- 1963.- С.14-16.

19. Концерн «Природа»// Вода і водоочисні технології. - 2001. - № 2.-45с.

Страницы: 1, 2, 3