20.2.3.3. Очистка и водоподготовка природных вод

Для использования воды из рек, ручьев, озер и других источников в питьевых и промышленных целях ее сначала необходимо подвергнуть очистке. Подготовка воды осуществляется с помощью целого ряда физических и химических процессов.

Физические процессы очистки и подготовки воды

Первая стадия называется решечение и заключается в в удалении из воды больших предметов, плавающего мусора. На последующих стадиях используются более тонкие решета.

Следующий этап – аэрирование. Он осуществляется, например, в водопадных каскадах и необходим для удаления углекислого газа, сероводорода других примесей, которые могут придавать воде неприятный запах. Кроме того, при аэрировании происходит окисление ионов железа и марганца.

Этап флоккуляции заключается в осторожном взбалтывании воды, что приводит к образованию более крупных частиц из плавающих мелких.

Взвешенные в воде частицы оседают на дно. Этот процесс называется седиментацией.

Заключительный процесс – фильтрование. Вода проходит через слой песка, часто смешанного с активированным углем для окончательной очистки.

Химические процессы очистки и подготовки воды

Химическая подготовка воды зависит от качества воды и может включать в себя различные стадии.

Добавкой специальных веществ – коагулянтов – осуществляется процесс коагуляции коллоидных частиц. В результате образуются взвеси, которые можно отделить седиментацией.

Дезинфекция воды осуществляется различными реагентами. Часто используют хлор. В отдельных случаях воду озонируют. Дезинфекция является часто последним этапов обработки воды.

Устранение жесткости воды называется умягчением воды. Для этого к воде добавляют соду и гидроксид кальция. Иногда использую ионообменные смолы.

В процессе подготовки воды для удаления органических примесей и некоторых других веществ проводят процесс адсорбции их на активированном угле.

Некоторые ядовитые вещества превращают в менее вредные формы путем окисления. Окислителем часто бывает озон.

Кислород, растворенный в воде, вызывает коррозию металла парогенераторов электростанций и тепловых сетей, поэтому вода, используемая на этих объектах, должна быть свободна от кислорода. Удаление кислорода обеспечивают деаэрацией и химическим восстановлением.

Деаэрация обеспечивается снижением парциального давления кислорода над жидкостью. Для этого воду продувают обычным водяным паром, тем самым снижая концентрацию кислорода.

Для более полного удаления кислорода используют химические реакции. Сначала для этих целей применялся сульфит натрия, который при окислении переходил в сульфат натрия:

2Na₂SO₃ + O₂  2Na₂SO₄

Однако при этом методе повышается содержание солей, что в ряде случаев недопустимо. В настоящее время используется восстановление кислорода гидразином:

N₂H₄ + O₂  N₂ + 2H₂O.

Недостаток гидразина – его токсичность.

В ряде случаев необходимо обессоливание (опреснение) воды.

21.2.3.4. Очистка бытовых и промышленных вод

Очистка бытовых и промышленных сточных вод осуществляется в три основных стадии.

1. Первичная очистка представляет собой отфильтровывание твердых примесей, песка, ила, крупного мусора и хлорирование воды для обезвреживания находящихся в ней инфекционных бактерий.

2. На втором этапе осуществляется разложение органических веществ, содержащихся в сточных водах с помощью микроорганизмов. Вторичная очистка осуществляется помощью аэрации и медленной фильтрации. Сточные воды просачиваются через слой мелкого гравия, в котором находятся бактерии, разлагающие 75 % содержащихся в воде органических веществ.

В результате первичной и вторичной очистки образуется ил, богатый азотом и фосфором. Его используют в сельском хозяйстве, а также для получения биогаза (метана) и как дешевое топливо.

3. Третичная очистка доводит воду до такого уровня чистоты, что она удовлетворяет стандартам на питьевую воду. Из воды удаляются растворимые ионные вещества, остатки органических веществ. Для этого используются различные методы, физические и химические, описанные выше.