Способы улучшения качества воды

Обработка воды преследует следующие цели:

- устранение твердых частиц;

- обезжелезивание;

- умягчение;

- улучшение вкуса и обесцвечивание;

- обеззараживание и устранение органических примесей.

Для устранения твердых частиц предусматривают ОТСТАИВАНИЕ, ФИЛЬТРАЦИЮ или КОАГУЛЯЦИЮ.

Если вода содержит суспендированные неорг-е и орг-е примеси, то перед последующей обр-й ее отстаивают в течение 6-12 ч. Отстаивание основано на всплывании или осаждении твердых ч-ц. Оно проводится в спец-х емкостях-отстойниках, оборудованных конусным днищем. Вода подается в нижнюю часть чана. Процеживается через слой ее собственного отстоя и удаляется из верхней части емкости. Скорость процесса зависит от разности относительной плотности воды и взвешенных ч-ц, от их формы и размеров. Грубые примеси, например, песок, легко удаляются отстаиванием

Ч-цы размером менее 0,1 мкм не оседают, они способны образовывать коллоидные растворы и провоцировать нарушения товарного вида.

Ч-цы размером менее 0,001 образуют кристаллическите растворы.

Для их удаления применяется КОАГУЛЯЦИЯ.

Физическая сущность этого процесса заключается в нейтрализации заряженных частиц воды с помощью коагулянтов – сульфата алюминия или железа, полифосфатов, карбонатов, аммонийфосфатов, дисперсных минералов. (Немного рассказать об этом). Наиболее широко распространен сульфат алюминия. Это малорастворимый порошок с большой удельной поверхностью, имеющий положительный заряд поверерхности частиц. При попадании в воду они взаимодействуют с отрицательно заряженнымми частицами с образованием крупных агрегатов, седиментация которых приводит к очистке воды.

При коагуляции ионы Н⁺ реагируют с ионами гидрокарбоната с образ-м воды и СО₂, серная кислота, появляющаяся при гидролизе сульфата алюминия, разлагает бикарбонаты с образованием сульфатов, воды и СО₂, т.е при коагуляции часть временной Ж переходит в постоянную. В этом большой недостаток сульфатов алюминия и железа.

Процесс коагуляции продолжается 1,5 – 4 ч в зависимости от типа коагул-та. Его дозу определяют в лаборатории.

ФИЛЬТРАЦИЯ способсвует устранению содержащихся в воде примесей. Обычно воду фильтруют дважды – сразу после поступления ее из природного источника и непосредственно перед смешиванием с компонентами купажа.

1-я фильтрация осуществляется в вертикальных фильтрах, заполненных песком и гравием, мраморной крошкой или антрацитом. Фильтры представляют собой бетонные или цилиндрическо-конические металлические емкости, на дне которых уложен слой фильтрующих материалов. Вода процеживается через них сверху вниз самотеком или под давлением.

В зависимости от скорости фильтрации такие фильтры подразделяют на медленные 0,1-0,2м/ч, скоростные 3-15 м/ч, сверхскоростные – 25-100 м/ч. Чем медленнее фильтрация, тем меньшие по размеру частицы и в большем объеме удаляются при фильтрации. Фильтрация значительно облегчается, ускоряется и становится качественнее, если вода подвергалась коагуляции.

Обезжелезивание основывается на аэрации – окислении кислородом_я 2-хвалентного железа в 3-хвалентное с образованием нерастворимого осадка. При этой обработке концентрация железа снижается до 0,1-0,3 мг/л. Удаляются также коллоидные нерастворимые соединения железа, меди и др. катионов Процесс протекает интенсивнее при рН 5,7-7,5.

Обезжелезывание можно проводить ч/з песочный фильтр, который предварительно модифицируют. Сущность модиф-ции заключ в том, что на повер-ть песка наносят слой из гидроксида железа и диоксида марганца. Для этого кварцевый песок обрабрабатывают 1%-м р-ром сульфата железа (2-хвалентного) в течение 2-3 ч. Затем р-р сульфата сливают и на 4-5 ч песок заливают 0,5%-м р-ром перманганата К. Затем песок отмывают водой до прозрачного р-ра.

Умягчение осуществляют с целью удаления солей жесткости (Са и Мг) путем их превращения в нерастворимые соединения.

Это достигается тремя способами – термическим, известью, содово-известковым и ионообменным.

Термический (кипячение) примен редко, в лабор условиях, т.к. энергоемок.

Декарбонатация известью - обраб-ку воды провод известковым молоком, которое получ из свежеобожженной извести путем ее гашения. Для опред-я расхода извести необходимо знать величину временной Ж, сод-е магниевых солей и СО₂, а в известковом молоке – ко-во активного Са, котр опред-ся в лабор-х улов-х путем титрования.

При содово-извест способе воду сначала обраб-т гашенной известью (извест молоком), которая осаждает в-ва, обусловливающие карбонатную жесткость, и связывают свобод СО₂, а затем кальцинированной содой, которая связывает соли, обусловливающие остаточную жесткость (магниевые соли) и некарбонатную жесткость, а также излишнюю известь.

Электродиализный способ умягчения представляет собой перенос ионов ч/з ионитовые мембраны (полиэтилен, полистирол и т.п.) под действием прилож-го электрического поля. Такие мембраны обладают выраж-й селективностью. Ионогенные группы основного хар-ра позволяют рассматривать мембрану как неподвижный катионаит, диффуз-й слой которого насыщен подвижными ионами. Така мамбрана анионопроницаема. И, наоборот, если группы кислотного хар-ра, то мембрана представляет собой полианион и явл-ся катионопроницаемой.

Обычно в электродиализном аппарате мембраны чередуют, образуя обессоливающие (дилюатные) и концентрирующие (рассольные) камеры.

Этот способ применяют для обраб-ки воды с Ж не более1,5. Он позволяет снизить величину Ж в 2-3 раза.

Ионообменный способ основывается на св-вах или способности некоторых твердых синтетич. Материалов обменивать свои ионы на ионы воды. Они бывают анионитами и катионитами (натрий, Н-, К и т.п.). Ионообмен происх при фильт-и воды ч/з слой ионита.

При натрий-катионировании воду пропус ч/з натрий-катионит. При этом натрий замещает Са и Мг в их солях. При этом повышается щелочность воды, что явл недостатком способа. Ионит восстан-ся, когда ч\з него пропускают 5-10% р-р поваренной соли.

При Н-катионировании Н-ионы замещают Са и Мг в их солях, при этом карбонаты превращ в углекислоту и воду, а за счет хлоридов и сульфатов образ-ся соотве-е к-ты. Ионит восстан-ся, когда ч\з него пропускают 1-1,5% р-р соляной или серной к-т.

Применяют также смешанный Н-Натрий катионированное умягчение воды. Воды в этом случае ф-ся ч/з двухслойный ионит, состоящ их двух видов катионитов, наслоенных один на другой (первый –Н). Регенерация ионитов проводится последовательно. Способ применим при щелочности до 1,4-!.8 мг-экв/л.

Первые иониты были природными. Это глаукониты. Применяют также цеолиты (рассказать).

Обработка воды активным углем или дезодорация (БАУ, КАД) В этом случае водя ф-ся ч/з слой АУ, причем освобождается от привкусов и постор запаха.

Деаэрация (удаление воздуха) проводится для удаления из воды кислорода которым она обогащ в технол процессах. Эти процессы зависит от атмосферного дав-я и температуры. При опред условиях может р-риться лишь опред-я часть О_я. Пониж темп-ры, равно как и повышение Р способ увеличению р-римости к-да.

Кислород не нужен в напитках – способ разв-ю микрофлоры, окисл-ю компонентов, появ-ю постор окисл-х тонов и т.п. О₂ удаляют с помощью вакуума на аппартах-деаэраторах.

Обеззараживание проводят с помощью хим-х (хлорирование), физ-х (УФ облучение) и коминир-х методов.

При хлор-нии вода обеззараж-ся путем растворения в ней жидкого хлора (под давлением) или хлорной жидкости. Доза реагентов опр-ся лабор-м путем. Обеззар-е имеет ряд недостат: удаляются только жизнедеят м.о., а их споры остаются. Кроме того, требуется тщательное удаление остатков хлора, что явл-ся сложной операцией.

При УФ-облучении исп-ся бактерицидное действ УФ лучей. Истоником УФЛ явл аргонно-ртутные лампы, которые дают макс-е кол-во лучей с длиной волны от 2000 - 2950 Å. При этом способе обеззар-я вода не приобретает постор-х тонов и привкусов, уничтож-ся все формы м.о. Однако плесневые и спорообр-е грибы могут сохранить жизнедеятельность.

Комбин-е способы – хлор-е и УФ: хлор-е и ультразвук.

В последнее время широко применяют мембранную фильтрацию ч\з микропористые или асептические мембраны, диатомитовые или кизельгуровые фильтры тонкой ф-ции, керамические и многорамные фильтры, обработку серебром, смесью керамических насадок, включающих смолотый асбест и целлюлозу, полирующую фильтрацию. На западе распространены станции очистки воды.