Жесткость воды

Более подробно остановимся на такой важной характеристике как жёсткость воды.

!!! Жёсткостью называется свойство воды, обусловленное присутствием в ней солей кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺).

В зависимости от природы анионов различают:

а) временную жёсткость или карбонатную жёсткость, зависящую от наличия карбонат-ионов (HCO₃^-);

б) постоянную или некарбонатную жёсткость, обусловленную наличием хлорид-, нитрат-, сульфат-ионов;

в) общую жёсткость.

1) Временная жёсткость воды удаляется кипячением, в результате чего растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в виде плотного осадка:

100ºC

Ca(HCO₃)₂ == CaCO₃↓ + H₂O + CO₂

100ºC

2Mg(HCO₃)₂ == MgCO₃↓ + Mg(OH)₂ + H₂O + 3CO₂

2) Постоянная жёсткость обусловлена присутствием других солей кальция и магния, не удаляемых из воды при кипячении.

3) Сумма временной и постоянной жёсткости называется общей жёсткостью, измеряемой в миллиграмм-эквивалентах ионов кальция или магния в литре воды.

Жёсткость воды равна 1 мг-экв, если в 1 л воды содержится:

- 20,04 мг Ca²⁺

или

- 12,16 мг Mg²⁺

По жёсткости природные воды классифицируют в зависимости от содержания Ca²⁺ или Mg²⁺ в 1 л воды (в мг-экв):

Очень мягкая 0 - 1,5

Мягкая 1,5 - 3

Умеренно жёсткая 3 - 6

Жёсткая 6 - 10

Очень жёсткая > 10

Для очистки воды применяют следующие методы:

- отстаивание,

- коагуляцию,

- фильтрование,

- обеззараживание,

- умягчение,

- обессоливание,

- деаэрацию или дегазацию.

2.3.1. Очистка питьевой воды

Очистка или водоподготовка питьевой воды, производимая на очистительных станциях, включает четыре стадии: отстаивание, коагуляцию, фильтрацию и обеззараживание (Рис. 2.3):

Рис. 2.3. Очистка питьевой воды: 1 - смеситель; 2 - осветлитель; 3 - взвешенный осадок; 4 - скорый двухслойный фильтр; 5 -желоба для отвода промывных вод; 6 - слой кусочков (диаметром- 1-2 мм) антрацита; 7 - слой песка; 8 - слой поддерживающего гравия; 9 - трубы с отверстиями для отвода профильтрованной воды и подвода промывной воды.

Основными операциями являются: очистка от взвешенных примесей отстаиванием и фильтрацией, умягчение и обессоливание воды, дегазация, обеззараживание.

Осветление воды проводится для очистки от взвешенных примесей, в несколько стадий:

– отстаивание,

– фильтация,

– коагуляция

Отстаивание крупных частиц осуществляется в прерывнодействующих отстойниках большой емкости. От мелких частиц освобождаются фильтрацией. Для осаждения коллоидных частиц (мельчайших глинистых частиц и белковых веществ) их подвергают коагуляции путем добавки в воду коагулянтов - сульфатов или двойных солей алюминия (алюминиевые квасцы). Ион-коагулянт должен иметь заряд, противоположный заряду коллоидной частицы, чтобы он мог адсорбироваться на поверхности заряженной частицы; это приводит к коагуляции (слипанию) отдельных частиц и образованию осадка.

Умягчение и обессоливание воды относятся к основным процессам водоподготовки, которые состоят в удалении солей кальция, магния и других материалов. Различают физические способы (термический, дистилляция, вымораживание) и физико-химические методы (обратный осмос и ультрафильтрация, ионообмен) обессоливания и умягчения воды.