Способы очистки и обеззараживания воды. Коагулирование

Открытые водоемы, используемые для централизованного водоснабжения, в большей или меньшей степени загрязнены различными сточными водами, что, естественно, обусловливает необходимость очистки и обеззараживания воды.
Задачей очистки воды является полное освобождение ее от взвешенных веществ, сделать ее прозрачной и бесцветной. Обеззараживание освобождает воду от микроорганизмов, в том числе патогенных.
В результате очистки улучшаются физические (прозрачность, цветность, запах, вкус) и химические свойства воды (уменьшается содержание соединений железа, марганца, кальция, магния), отдельные ее показатели приближаются к нормируемым.
Существует несколько способов очистки воды: осветление — устранение мутности, и обесцвечивание — устранение цветности воды. Каждый из этих способов состоит из нескольких этапов: подготовка взвешенных веществ к выпадению путем укрупнения (коагулирование); осаждение взвеси в медленно текущей воде (отстаивание); задерживание взвешенных частиц на поверхности песка (фильтрование).
Коагулирование. Сущность процесса коагуляции заключается в укрупнении взвешенных частиц, находящихся в воде в коллоидном состоянии (гидрозоли), с помощью коагулянтов. Образующиеся при этом гидроксиды выпадают с образованием быстро оседающих хлопьев (гидрогели, гели).
В качестве коагулянтов применяют химические вещества, которые имеют электрический заряд, противоположный заряду коллоидных частиц, находящихся в воде и способных коагулировать. Этим требованиям отвечают соли алюминия (А 1 2 ( 5 04)з-18 Н20) и железа (Ре 5 04-7 Н20 и РеСЬ). При введении этих веществ в воду заряд коллоидных частиц воды нейтрализуется, они объединяются (агломерируют) и выпадают в осадок. При этом сам коагулянт диссоциирует на ионы алюминия и железа, которые затем превращаются в гидроксиды, образующие хлопья. Последние адсорбируют коллоидные и мелковзвешенные частицы и, опускаясь на дно, механически увлекают за собой крупную взвесь.
В процессе коагулирования происходит быстрое осветление воды, повышается ее прозрачность и одновременно снижается цветность. Хлопья коагулянта адсорбируют на своей поверхности гумииовые вещества.
Эффективность коагулирования зависит ‘от многих причин: химического состава, температуры, реакции (рН) воды, количества и характера взвеси и т. д. Так, влияние химического состава воды обусловлено в основном содержанием в ней гидрокарбонатов. Коагулирование может пройти успешно тогда, когда концентрация гидрокарбонатов в воде будет эквивалентна концентрации добавляемого реагента (например, сульфата алюминия). В противном случае полный гидролиз затрудняется, ионы алюминия не коагулируют. При низкой температуре процесс коагуляции также затрудняется.
Коагулянт вводят в воду в виде 5 % раствора. Для этого вначале определяют количество раствора коагулянта или коагулянта в сухом виде, вносят его в воду, находящуюся в специальных баках (камерах смешения), где происходит быстрое и полное распределение коагулянта по всей массе воды. Затем воду направляют в камеру реакции, где в течение 20 мин происходит процесс хлопьеобразования, и далее в отстойники, в которых образовавшиеся хлопья вместе со взвешенными частицами выпадают в осадок. Хлопья коагулянта при этом осаждают и большое количество микроорганизмов (бактерий и вирусов).
Чтобы ускорить процесс коагуляции, вводят флокку-лянты, в качестве которых наиболее широкое применение нашел полиакриламид — синтетическое высокомолекулярное вещество, добавляемое в воду в количестве от 0,1 до 2 мг/л.