Методи очищення природних вод
Основними методами очищення води для господарсько-питного водопостачання є освітлення, знебарвлення і знезаражування.
Освітлення води шляхом осадження зважених речовин
Цю функцію виконують освітлювачі, відстійники і фільтри. В освітлювачах і відстійниках вода рухається із сповільненою швидкістю, внаслідок чого відбувається випадання в осад зважених часток. З метою осадження найдрібніших колоїдних частинок, які можуть перебувати в підвішеному стані невизначено довгий час, до води додають розчин коагулянту (зазвичай сірчанокислий алюміній, залізний купорос або хлорне залізо). В результаті реакції коагулянту з солями багатовалентних металів, що містяться у воді, утворюються пластівці, захопливі при осадженні суспензії і колоїдні речовини.
Коагуляцією домішок води називають процес укрупнення дрібних колоїдних і зважених часток, що відбувається внаслідок їх взаємного злипання під дією сил молекулярного тяжіння.
Фільтрування - найпоширеніший метод відділення твердих частинок від рідини. При цьому з розчину можуть бути виділені не тільки дисперговані частинки, але і колоїди.
У процесі фільтрування відбувається затримання зважених речовин в порах фільтруючого середовища і в біологічній плівці, навколишнього частки фільтруючого матеріалу. Вода звільняється від зважених часток, пластівців коагулянту і більшої частини бактерій.
Знебарвлення води, тобто усунення або знебарвлення різних забарвлених колоїдів або повністю розчинених речовин може бути досягнуто коагулированием, застосуванням різних окислювачів (хлор і його похідні, озон, перманганат калію) і сорбентів (активоване вугілля, штучні смоли).
Знезараження води або її дезінфекція, полягає в повному звільнення води від хвороботворних бактерій. Так як повного звільнення ні відстоювання, ні фільтрування не дають, дезінфекція води може бути досягнута: введенням в воду сильних окислювачів, здатних вбивати ферменти бактеріальних клітин; нагріванням води до температури 80 ° С (пастеризація) - 100 ° С (стерилізація); опроміненням води ультрафіолетовими променями; озонуванням (найбільш ефективний метод знезараження води, проте він дуже дорогий); впливом ультразвуком; введенням в воду срібла або інших металів, що володіють олігодінаміческім дією на мікроорганізми.
Установка для дезодорації води проектується перед фільтрами. Присмаки і запахи природних вод бувають природного і штучного походження, що обумовлює відмінність їх хімічного складу і різноманіття методів обробки води для їх локалізації.
Для видалення з води речовин, що викликають небажані присмаки і запахи, застосовують такі методи її обробки: аерацію, окислення хлором, озоном, перманганатом калію та іншими окислювачами; сорбцію активним вугіллям. Аерація води є найбільш простим способом її дезодорації, заснованим на летючості більшості речовин, які обумовлюють присмаки і запахи.
Для видалення з води запахів, обумовлених життєдіяльністю мікроорганізмів і водоростей, успішно застосовують хлор і озон. З метою запобігання появи хлорфенольного запаху при хлоруванні води рекомендується застосовувати: перхлорірованіе води (для окислення фенолів), преаммонізаціей (введення солей аміаку для зв'язування хлору) і комбіновану обробку води спільно з марганцевокислим калієм.
Активний вугілля є найбільш універсальним засобом для дезодорації води.
Озонування питної води
У деяких випадках озонування може бути використано з головною метою - усунення неприємних присмаків і запахів води забруднених поверхневих джерел, які іноді доводиться застосовувати для господарсько-питного споживання. Води незабруднених, але мають значну кольоровість, можуть бути обесцвечени за допомогою озону, дія якого в цьому відношенні є досить ефективним.
Озонування також дозволяє видаляти з води залізо і марганець в тих випадках, коли деферизації і детонганація за допомогою загальновідомих методів не дають достатньо задовільних результатів.
Нарешті, озонування є майже незамінним способом знезараження мінеральних вод ( «Нарзан», «Боржомі» і т.д.), а також при виробництві фруктових вод (наприклад, лимонаду і т.д.).
З гігієнічної точки зору метод озонування води має суттєві переваги завдяки високому окислювально-відновного потенціалу бактерицидного дії.
Доза озону, необхідна для знезараження води, варіюється в залежності від вмісту у воді органічних речовин, від температури води і від величини активної реакції води (рН).
Прозора й чиста джерельна вода і води гірських річок, малозагрязнённие сторонніми домішками, вимагають приблизно 0,5 мг / л озону. Вода, що надходить з відкритих водоймищ, може викликати витрата озону до 2 мг / л. Середня доза озону становить 1 мг / л.
Експериментальні дослідження показали, що з підвищенням температури води необхідно також збільшувати дозу озону.
При вивченні впливу активної реакції води на знезаражувальне дію озону було встановлено, що збільшення рН більше 7,1 супроводжувалося значним зменшенням коефіцієнта використання озону водою.
Тривалість контакту озоно-повітряної суміші з оброблюваної водою коливається від 5 до 15 хвилин за тими типами установок і їх продуктивністю, (при підвищенні температури час контакту збільшується).
Хлор і озон на бактерії впливають не однаково. При збільшенні інтенсивності хлорування відбувається прогресивне відмирання бактерій. Тим часом, при озонування виявляється раптове бактерицидну дію озону, відповідне певної критичної дозі, яка дорівнює 0,4-0,5 мг / л. Для менших доз озону його бактерицидність незначна, але і як тільки досягається критична доза, відмирання бактерій стає відразу різким і повним. Останні дослідження механізму озонування показали, що дія його відбувається швидко за умови підтримки потрібної концентрації протягом певного часу. Це дія обумовлена озонуванням маси бактеріальних протеїнів в процесі каталітичного окислення. Тим часом, хлор виробляє тільки вибіркове отруєння життєвих центрів бактерій, причому досить повільне через необхідність тривалого часу для дифузії в цитоплазмі.
На знезаражувальне дію озону впливає кольоровість води, так озонування неосвітлений води неекономічно і неефективно, тому що великі кількості озону витрачаються на окислення речовин, які можуть бути затримані звичайними очисними спорудами. Обробка води озоном доцільна лише після її освітлення, а так само фільтрування (доза озону зменшується в 2-2,5 рази, ніж для нефільтрованої води).
Дослідження показали, що з бактерій, кишкова паличка виявилася найбільш стійкою до дії окислювачів з усієї групи кишкових бактерій, швидко гине при озонування. Також ефективним є використання озонування в боротьбі зі збудниками черевного тифу і бактеріальної дизентерії.
Озон має високу ефективність у знищенні суперечка, цист і багатьох інших патогенних мікробів. Дослідження показали, що дія озону на зазначені організми є завжди найбільш швидким і результативним. Зокрема суперечки знищуються в воді озоном в 3000 разів швидше, ніж хлором.
Досліди показали, що озон має високий споріцідним ефектом. Озон пропускали протягом певного часу через воду дистильовану, водопровідну, колодязну, річкову та ставкову, заражену спорами антропоїда. Повний знезараження забруднених природних вод, що містять до 10000 суперечка антропоїда в 1 мл, досягалося після пропуску озону через воду протягом 1 години. Також була встановлена пряма залежність величини озонопоглощаемості води від ступеня її забруднення, ніж чистіше вода, тим менше озонопоглощаемость. Знищення суперечка озонуванням відбувається значно швидше, ніж при хлоруванні.
Озон надає різко виражене, швидке і радикальне вплив на багато вірусів. Механізм цього явища пояснюється повним окисленням вірусної матерії.
За даними досліджень відомо, що збудники поліомієліту знищуються озоном за 2 хвилини при концентрації 0,45 мг / л, тоді як під час хлорування дозою 1 мг / л для цього буде потрібно 3 години.