Лекция №8. Методы улучшения качества воды при централизованном водоснабжении

Централизованное водоснабжение – это комплекс инженерных сооружений, осуществляющих добычу воды, улучшение ее качества, транспортировку и подачу потребителям.

Виды водопроводов:

1. по назначению

- хозяйственно-питьевые

- производственные

- система сельскохозяйственного использования.

2. По способу подачи воды:

- самотечные

Источник по рельефу выше, а населенный пункт – ниже.

- насосный водопровод

3. По характеру использованных природных вод

- подающие воду из поверхностных источников (река)

- основанные из подземных источников

- смешанного питания

Элементы водопровода:

1. Водоприемные сооружения

2. Насосная станция I подъема

3. Сооружения для обработки воды

4. Резервуары для очистки воды

5. Насосная станция II подъема

6. Водонапорная башня

7. Водопроводная сеть

Преимущества централизованного водоснабжения:

1. Населению подается высококачественная вода

2. Вода подается в неограниченных количествах

3. Имеется возможность выбора лучших источников водоснабжения и существует возможность их охраны

Выбор источника централизованного водоснабжения.

Проводится согласно ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения».

Место водозабора выбирают выше по течению, чем населенный пункт, выше места сброса сточных вод, выше устья ближайших притоков.

Выбирают лишь те, для которых возможна организация зон санитарной охраны и соблюдение соответствующего режима в пределах ее поясов.

ГОСТ регламентирует качество воды подземных и поверхностных источников.

Воды выбранного источника доводят на водопроводной станции до показателей, регламентирующихся СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

В зависимости от качества воды источников и требуемой степени обработки для доведения ее до показателей СанПиН-01 водные объекты условно делятся на 3 класса. Класс определяет степень обработки воды.

1 класс. Качество воды удовлетворяет требованиям СанПиН-01 (артезианская вода). Обработка воды не требуется.

2 класс. Имеются отклонения по отдельным показателям. Необходимо применить основные методы улучшения качества воды.

3 класс. Имеются значительные отклонения по многим показателям. Вода должна быть обработана основными и специальными методами улучшения качества воды.

Методы улучшения качества воды:

1 Основные методы

- очистка воды

- обеззараживание воды

2. специальные методы обработки (по кондиционированию ионного состава).

Очистка воды.

Цель – улучшение органолептических свойств воды (+уменьшение количества микроорганизмов)

Методы очистки:

1. Отстаивание

2. Коагуляция с отстаиванием

3. Фильтрация

Отстаивание воды производится в отстойниках. Они бывают горизонтальные и вертикальные (глубина 5-6м, неэффективный метод, не >15%, скорость движения воды 1-4 мм/с, нахождение 4-8ч, в маленьких населенных пунктах используются).

Коагуляция с отстаиванием. В воду сначала вводят специальные вещества – коагулянты (сернокислый алюминий, хлорное или сернокислое железо). При их добавлении получается гидрат окиси алюминия:

Al (HSO₄)₃ +H₂O = Al (OH)₃↓

Хлопья, заряженные «+» притягивают все вещества, содержащие «-» заряд, хлопья увеличиваются и быстрее осаждаются на дно.

Реакция длится 15-20 мин. Далее вода поступает в отстойники. Время отстаивания сокращается до 2-4 ч.

Доза коагулянта устанавливается опытным путем и зависит от:

1. Мутность

2. Цветность

3. pH

4. Температуры

Для снижения дозы коагулянта и для ускорения коагуляции в воду добавляют флокулянты (полиакриламид, например).

Фильтрация воды осуществляется в специальных сооружениях – фильтрах.

Виды фильтров:

1. Медленный (английский)

Скорость 20-30 см/ч

Задержка 99%

Особенность: наличие биологической пленки.

Плюсы: плавная фильтрация, близкая к естественной; высокий процент задержки; простота устройства

Минусы: малая производительность

2. Скорый (американский)

Скорость 5-8 м/ч

Задержка до 80%

Особенность: наличие механической пленки.

3. Фильтр АКХ (академии коммунального хозяйства)

Особенность: двухпоточный.

Скорость 12-15 м/ч.

Задержка 80-90%

4. Контактный осветитель

Скорость до 5 м/ч

Задержка до 99%

Особенность: осуществляется полная очистка воды (коагуляция, отстаивание и фильтрация)

Обеззараживание.

Цель – уничтожение микробов.

I. Химические методы обеззараживания.

1. Хлорирование

2. Озонирование

3. Обеззараживание серебром – олигодинамическое действие металлов.

II. Физические методы

1. Ультрафиолетовые лучи.

2. Кипячение

3. Ультразвук

4. Гамма-лучи.

Хлорирование.

Принцип: добавление препарата хлора в воду, получается HOCl (хлорноватистая кислота). Она диссоциирует на H⁺ и OCl^- (гипохлорид ион)

Вместе HOCl^- и OCl^- обозначаются как «активный хлор».

Бактерицидный эффект связан с угнетением ферментов в бактериальной клетке, катализирующих окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие бактериальную клетку энергией.

Показатель хлорпоглощаемости:

1. Бактерицидное действие – 1-2% активного хлора

2. Окисление органических веществ

3. Соединение со взвешенными веществами.

Остаточный хлор – показатель надежности обеззараживания. Он должен содержаться в любой воде в количестве 0,3-0,5мг.

Хлорпоглощаемость и остаточный хлор составляют хлорпотребность. Хлорпотребность это количество (в мг) активного хлора, необходимого для обеззараживания 1 литра воды.

Время: летом 30 мин, зимой - 1 ч.

Способы хлорирования воды:

1. Обычное хлорирование.

По хлорпотребности, определяемой лабораторным путем.

2. Двойное хлорирование.

Доза соответствует хлорпотребности, но делится на 2 части:

- до очистки

- после очистки.

Для того, чтобы не было роста колоний на очистительных сооружениях.

3. Перехлорирование (суперхлорирование, гиперхлорирование).

Нет возможности определить хлорпотребность, поэтому изначально вводятся большие дозы.

4. Хлорирование с преаммонизацией.

Сначала вводят аммиак. Обеззараживание ведется хлораминами. Используют для воды, содержащей фенол.

5. Метод верденизации.

Хлорирование малыми дозами, но вода тщательно и постоянно перемешивается. Эффект – через 15 мин.

Плюсы: надежность обеззараживания. Доступный метод. Дешевый метод.

Минусы: изменение органолептических свойств, не погибают яйца гельминтов, споровые формы сибирской язвы, цисты дизентерийной амебы, вирус инфекционного гепатита. В воде происходит вторичное и третичное хлорирование, обладающее канцерогенным и мутагенным свойствами.

Озонирование.

Наилучший метод с гигиенических позиций. Может использоваться как самостоятельный метод или после хлорирования.

O₃ +H₂O = O₂ + O^- +HO₂ +OH^-

Быстро протекают и интенсивнее.

Плюсы:

- Надежный метод. Погибают вирусы полиомиелита и д.р.

- Быстрота (3-5 мин)

- Улучшение органолептических свойств.

- Доза О₃ = 0,5-6 мг.

Минусы:

- Дорогой метод.

- Мешают соли Fe и Cu.

- Отсутствие долговременного бактерицидного действия.

Обеззараживание серебром.

Способы введения Ag в воду:

1. Добавление солей серебра

2. Фильтрование через посеребряный песок

3. Электролитический метод

Доза серебра = 0,1 -1 мг/л

Продолжительность = 2 ч.

Плюсы:

- Вода может долго храниться (хорошо при экспедициях и т.п.)

Минусы:

- Дорогой метод

- Может быть ненадежным, если в воде много органических веществ.

Ультрафиолетовое облучение.

Бактерицидные лампы.

250-260 нм

Плюсы:

- Широкий спектр бактерицидного действия

- Не изменяет органолептические свойства

- Происходит быстро (1-2 мин)

Минусы:

- Затрудняется очистка при изменении органолептических свойств (например, мутность). Лампы располагают над водой в слой 30 см и прозрачной.

- Возможность повторного заражения воды в водопроводной сети.

Кипячение.

Плюсы:

- Простой метод

- Надежный (вегетативные формы погибают при температуре 80°С за 40 сек., при 30 мин погибают большинство спор).

Минусы:

- Невозможность использования для больших объемов воды

- Ухудшение вкуса воды

- Необходимость охлаждения

- Быстрое развитие микробов в кипяченой воде.

Специальные методы обработки.

1. Фторирование воды и дефторирование воды.

2. Обезжелезивание

3. Омягчение воды.

4. Опреснение (когда много минеральных солей)

6. Дезодорация. Дезактивация. Дегазация.

Требование к воде: СанПиН – 01.

Зоны санитарной охраны:

1. Зона строгого режима

Место забора воды и водопроводная станция: территории огораживаются и охраняются. Жилые постройки запрещаются. Территория асфальтируется.

2. Зона ограничения

Вверх по течению от места забора: до 60 и > км (в зависимости от самоочищения водоема).

Вниз по течению: несколько сотен метров.

Регламентируется размещение населенных пунктов, промышленных предприятий, устанавливаются места для купания.

В прибрежной полосе 100-200 м от реки не должны использоваться ядохимикаты и навоз.

3. Зона наблюдения

Может охватывать весь бассейн реки.

В этой зоне: санитарно - эпидемический контроль над эпидемиологической обстановкой (заболеваемость населения, домашних и диких животных болезнями, имеющих водный путь передачи).