Как осветлить речную воду

Какими способами может осуществляться осветление воды

Осветление воды — это процесс удаления взвешенных и коллоидных веществ, состоящих из глинистых, песчаных или илистых частиц. Их наличие ухудшает качество воды, делает ее мутной и непригодной для употребления как для питьевых, так и для технических целей.

Способы осветления воды

Осветление воды осуществляют механическим или химическими методами. Очистка, как правило, многоступенчатая

В технологической схеме очистки осветление происходит в первую очередь. Его суть заключается в удалении загрязнений под действием силы тяжести либо с помощью принудительной фильтрации.

Методы осветления воды:

• отстаивание в отстойниках;
• осветление в гидроциклонах;
• коагуляция и флотация;
• фильтрование через слой взвешенного осадка или фильтрующий материал;
• использование окислителей в полевых условиях.

Выбор метода осветления – один из главных пунктов при разработке технологии очистки, так как он скажется в дальнейшем на всём процессе водоподготовки. Нужно внимательно подходить к этой задаче и изучать нюансы каждого варианта.

Метод отстаивания

Метод заключается в удалении взвешенных и коллоидных частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения зависит от их формы, размеров, плотности, шероховатости и от температуры жидкости. Оптимальные значения для этого процесса – 8-12°С.

Одним из условий эффективной очистки является скорость движения воды в отстойнике, которая напрямую влияет на выпадение частиц в осадок. Она должна быть в пределах 0,12-0,6 мм/с, в зависимости от конструкции сооружения.

Применяются отстойники: горизонтальные, вертикальные и радиальные. Каждый из них предназначен для определённых значений объёма и количества загрязнений.

Способ отстаивания является самым простым, эффективность составляет 60-70%. Основной минус – большой объём сооружений.

Осветление в гидроциклонах

Принцип работы гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. За счёт тангенциальной скорости крупные примеси прижимаются к стенке сооружения и под действием силы тяжести удаляются.

Коагуляция и флотация

Коагуляция – процесс укрупнения загрязнений в результате их слипания. Минеральные вещества и коллоидный гумус имеют отрицательный заряд, а коллоидное вещество – положительный. Разноимённые заряды притягиваются, вследствие чего происходит их коагулирование.

Эффективность зависит не только от количества загрязнений, но и от дозы коагулянта, быстроты смешивания, щёлочности. Для интенсификации данного процесса необходимо использовать флокулянты, которые ускоряют агломерацию хлопьев.

При осветлении с использованием коагулянтов, как правило, происходит процесс обесцвечивания – удаление гумусовых веществ, которые придают воде желтоватый, коричневый или зелёный цвет. Зачастую это происходит на застойных участках, таких как бассейны.

Фильтрование через слой взвешенного осадка

Метод является сочетанием фильтрования и использования реагентов для ускорения процесса очистки. Хлопья коагулянтов, взаимодействуя с коллоидными веществами, задерживаются слоем взвешенного осадка, за счёт чего и происходит осветление.

Данный способ подходит для сильнозагрязнённых вод, так как можно получить высокий эффект очистки, затратив минимальное количество реагентов.

Фильтрование через слой загрузки

Вода проходит через зернистый материал, задерживающий коллоидные загрязнения. В качестве слоя загрузки применяют кварцевый песок, гравий, дроблённый антрацит и другие. Они должны обладать надлежащим гранулометрическим составом и необходимой механической прочностью, так как происходит их периодическое истирание.

По скорости движения и времени очистки различают скорые и медленные фильтры. Медленные подходят для очистки некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую примесь. Так как данный метод – безреагентный, то максимальные значения исходной мутности должны быть до 50 мг/л, цветности до 50 градусов. Скорость движения в таком фильтре составляет 0,1-0,3 м/ч.

Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод. В технологической схеме очистки скорые фильтры предусматривают после сооружений коагуляции и отстаивания, так как невозможно получить необходимый эффект одной ступенью. Важно проводить периодическую обратную промывку загрузки для предотвращения последующего загрязнения. Скорость движения в скором фильтре составляет 5,5-15 м/ч.

Для очистки воды в полевых условиях можно прибегнуть к бытовым окислителям: перекись водорода, зелёнка или белизна. Их принцип действия ничем не отличается от специальных коагулянтов, они отлично справляются с загрязнёнными водами рек и озёр.

Источник

Осветление воды в бассейне

Бассейн с прозрачной чистой водой — идеальное место для отдыха и активного времяпрепровождения. Но без комплекса мероприятий по очистке и профилактике, искусственный водоем быстро потеряет привлекательный внешний вид в связи с помутнением воды, появлением на стенках и дне налета. Как выполнить осветление воды в бассейне, какие средства используются для этих целей, что необходимо для профилактики помутнения — читайте далее.

Когда требуется осветление воды в бассейне

Вода мутной становится по нескольким причинам. Перед началом мероприятий по ее осветлению необходимо точно определить, что именно привело к загрязнению, поскольку от этого во многом зависят используемые методы очистки.

Наиболее распространенные причины того, почему мутнеет вода:

• Водоросли — придают зеленоватый оттенок, становятся причиной появления зеленого налета на стенках и пленки на поверхности;
• Размножение микроорганизмов — жидкость становится бурой, а на стенках появляется коричневый или черный налет;
• Попадание грязи — пыли, песка, листьев деревьев.

Самая частая и распространенная причина — это недостаточный или неправильно выбранный уход, отсутствие профилактики.

Методы осветления воды

Существует два основных способа осветления — физическая и химическая чистка. В зависимости от степени загрязнения, используется один из них, но при значительном помутнении для получения оптимального результата применяются оба метода.

Химическая очистка

Использование химии позволяет сделать мутную воду снова прозрачной и чистой, избавиться от водорослей и микроорганизмов. Чтобы осветление было эффективным, перед его проведением необходимо привести уровень pH к показателям нормы, которые находятся в диапазоне 7,2-7,6. Если этого не сделать, действие препаратов будет значительно снижено и желаемого эффекта добиться не удастся.

Самые популярные — препараты на основе хлора. Они хорошо обеззараживают и эффективно борются с различного рода микроорганизмами. Также для борьбы с бактериями и грибками применяются составы, содержащие бром или активный кислород. В качестве помощника в воду дополнительно добавляются альгициды, которые эффективно разрушают оболочку бактерий и помогают хлору, брому или активному кислороду быстрее уничтожать их.

Еще одно средство, используемое на стыке проведения химической и физической чистки — коагулянты. Они помогают избавить осветленную воду от мельчайшего мусора, который не способен улавливать фильтр. В результате использования коагулянтов мелкие частички как бы склеиваются между собой, а затем оседают на дне или всплывают на поверхности. После этого убрать их при помощи сачка или водного пылесоса не составит труда.

При использовании любых химических составов важно грамотно выбрать дозировку в зависимости от объема чаши и состояния водоема. При наличии значительной мути рекомендуется шоковая очистка, при которой используется повышенная доза препарата. В любом случае перед использованием необходимо внимательно прочесть аннотацию к препарату.

Физическая очистка

К методам физической чистки бассейна относятся использование фильтров, водного пылесоса, а также удаление мусора при помощи специальных сачков. Непосредственно осветлить воду эти способы вряд ли помогут, но в комплексной чистке они используются обязательно.

Водный пылесос — многофункциональный прибор, позволяющий чистить стенки и дно бассейна, собирать частицы мусора. Сейчас в продаже представлен большой выбор моделей, среди которых есть как совсем недорогие ручные варианты, так и пылесосы-роботы, работающие по специально заданным программам практически без контроля со стороны хозяина.

Если говорить о системе фильтрации, то она должна работать в бассейне постоянно. Два-три дня простоя и водоем станет непригодным для купания.

Народные средства для борьбы с помутнением воды

Перечисляя методы осветления воды, нельзя не упомянуть о том, что в случае с небольшими надувными и каркасными бассейнами избавиться от мути можно простыми домашними средствами. Эффективность у них не 100%, но многие способны неплохо справиться с проблемой.

Перекись водорода

Одно из веществ, которое поможет избавиться от зелени и мути — перекись водорода. Она безопасна, стоит недорого, дает результат в течение суток.

Для очистки воды необходимо залить в нее перекись водорода в нескольких точках по периметру бассейне для получения нужной концентрации. Затем поверхность водоема рекомендуется накрыть защитной пленкой и выждать 24 часа. За это время вещество распадется на активный кислород, водоем станет чистым и безопасным. Важно, чтобы во время чистки температура была не более 28 градусов, иначе ожидаемый эффект получен не будет.

Использовать рекомендуется перекись с концентрацией 30-40% в количестве 700 мл на 1 м 3 .

После применения перекиси на поверхностях бассейна образуется коричневый налет. Его удаляют вручную или при помощи пылесоса.

Единственный недостаток использования перекиси — необходимо равномерное распределение вещества, в идеале состав перемешивается, что не всегда доступно. Использовать перекись водорода удобно в небольших надувных бассейнах или каркасных чашах.

Средство «Белизна»

Еще один осветлитель воды — содержащий хлор раствор «Белизна». Относительно его использования для очистки бассейнов ходит немало споров, но чаще звучат мнения о том, что по сути и принципу действия «Белизна» мало отличается от профильных составов с содержанием хлора.

Очистка «Белизной» должна выполнять в строгом соответствии с рекомендуемым содержанием хлора в воде — 0,3-0,6 грамма на 1 кубический метр. Добавлять средство просто «на глаз» нельзя. Также важно предварительно проверить уровень pH и привести его в норму.

Концентрация хлора в «Белизне» бывает 2-10%. Чаще продается 4% раствор. Чтобы подсчитать, сколько грамм хлора содержится в бутылке объемом 500 миллилитров, умножаем 500 на 0,04, получаем 20 граммов.

Далее рассчитываем, сколько «Белизны» понадобится для конкретного объема. Для этого рекомендуемый показатель концентрации хлора (0,3—0,6 грамм на м 3 ) умножаем на объем чаши и делим на содержание хлора в бутылке. Для объема 5 м 3 расчет выглядит так — 0,6*5:20 =0,15. Это значит, что для обеззараживания водоема понадобится 15% содержимого бутылки.

Другие способы

Помимо указанных средств, для очищения искусственного водоема от мути могут использоваться сода, соль, а также продаваемая в аптеках зеленка. Последней на 10 м 3 понадобится всего 3 маленьких флакона.

Источник

Осветление и обесцвечивание воды

Осветление воды. Осветление воды как уже отмечалось, проводится для удаления из воды взвешенных частиц (устранение мутности воды) при непрерывном движении ее при малых скоростях через специальные сооружения (отстойники, фильтры).

Мутность воды обусловлена наличием в ней механических взвешенных частиц: глинистых, песчаных, илистых и др. Мутность свойственна, в основном, поверхностным водам (как правило, речным). Чем мельче механические частицы, тем больше мутность воды; кроме того, чем больше скорость движения воды в реке, тем все более крупные частицы увлекаются водой. При определенных скоростях движения воды частицы грунта могут находиться во взвешенном состоянии. В этом случае возникает необходимость избавления от мутности воды с целью ее осветления.

Осветление воды может быть осуществлено путем ее отстаивания и последующего пропуска через специальные фильтры.

Отстаивание воды заключается в пропускании ее через отстойники при весьма малых скоростях. Заметим, что одним из простых способов отстаивания воды являются ковши; однако, полного избавления от механических взвесей в них, как правило, не достигается. При большой крупности механических частиц осветление воды может быть достигнуто прямым отстаиванием ее в специальных отстойниках довольно быстро (в течение нескольких часов). Если же в воде содержатся тонкодисперсные частицы (например, пылеватые или глинистые), то удаление их путем отстаивания в приемлемые сроки практически невозможно (время отстаивания воды может составить несколько месяцев). А санитарные требования весьма жестки: в воде не должно содержаться взвешенных частиц более 1мг/л.

Для ускорения осветления воды широко привлекается коагулирование отстаиваемой воды. Коллоидные глинистые частицы естественной мути имеют отрицательный электрический заряд и взаимно отталкиваются. При введении коагулянта в воде искусственно создается коллоидное вещество с положительно заряженными частицами. При взаимодействии с отрицательно заряженными частицами мути происходит нейтрализация их зарядов — частицы взаимно притягиваются, укрупняются и относительно быстро выпадают из воды в осадок.

В качестве коагулянтов наиболее часто используют сернокислый алюминий Al(SO₄)₃, иногда железный купорос FeSO₄ и хлорное железо FeCl₃. Так, при введении в воду Al(SO₄)₃ происходит ее диссоциация:

Далее происходит катионный обмен между Al 3+ и катионами на глинистых частицах. Избыток же ионов Al 3+ в результате гидролиза приводит к образованию выпадающего в осадок Al(OH)₃:

Образовавшееся положительно заряженное коллоидное вещество Al(OH)₃ и обусловливает процесс коагулирования. Процесс коагуляции требует определенной щелочности воды; если она мала, то воду специально подщелачивают путем добавления в нее извести или соды.

Из опыта осветления воды доза Al(SO₄)₃ для рек России составляет от 60мг/л (для северных рек) до 100-120 мг/л (для южных рек с большей мутностью).

Привлечение коагулирования требует устройства на очистной станции специальных отстойников.

Горизонтальныйотстойник используется на водозаборах с большой производительностью (более 50-60 тыс. м 3 /сут). Эти отстойники устраивают в виде заглубленных в землю железобетонных бассейнов (из 2-3 параллельных камер) с уклоном, обратным ходу воды; при этом скорость движения воды в них должна обеспечивать выпадение в пределах отстойника взвешенных частиц.

Обычно скорость выпадения частиц при коагулировании составляет = 0.5-0.6 мм/сек, а скорость движения воды в отстойнике принимается равной v = 5-6 мм/сек, т.е. примерно в 10 раз больше.

По заданной производительности отстойника и принятой величине v определяют габариты отстойника: площадь, ширину, длину. В практике подобных сооружений высоту зоны осаждения отстойника принимают равной H = 3-5 м [1].

Длину отстойника можно определить по формуле:

, (38)

С учетом соотношения скоростей потока v и осаждения , можно принять, что L/H

Площадь отстойника в плане:

(39)

Принимая во внимание, что площадь поперечного сечения отстойника будет , получим:

(40)

Нижняя часть отстойника — зона накопления и уплотнения осадка рассчитывается на прием осадка, выпадающего за период между чистками отстойника.

Вертикальные отстойники обычно применяют на водопроводах с производительностью менее 40 тыс.м 3 /сут и представляют собой резервуары цилиндрической формы; в них очищаемая вода движется вертикально снизу-вверх. Высота отстойника H принимается равной 4-5 м, отношение диаметра отстойника к его высоте составляет 1.5-2.

В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения на базе речных вод после отстаивания воды обычно применяется ее фильтрование. Основная задача этого процесса заключается в доводке осветления воды до степени, соответствующей требованиям ГОСТа.

При фильтровании воду пропускают через слой фильтрующего материала, задерживающего взвешенные в ней вещества. В качестве фильтрующего материала чаще всего привлекают мелкий кварцевый (речной) песок, иногда — дробленый антрацит.

Обесцвечивание воды.Цветность воды обусловлена присутствием в ней гумусовых веществ, находящихся в коллоидном состоянии и придающих воде желтоватый, коричневый или зеленый цвета. Цветностью обладают воды рек, вытекающих из болот и торфяников, а также воды ряда водохранилищ. Цветность питьевой воды (по ГОСТу) не должна превышать 20 градусов (по платинокобальтовой шкале).

В процессе осветления, как правило, достигается и обесцвечивание воды; если этого нет, то из положения выходят путем увеличения дозы того же коагулянта, который привлекается и для осветления воды.

Обеззараживание воды

Этот метод очистки проводится с целью уничтожения в воде болезнетворных бактерий, вызывающих такие опасные заболевания, как холера, паратиф, брюшной тиф, дизентерия и др. Обеззараживание воды осуществляется на всех очистных станциях, если имеется вероятность загрязнения природных вод поверхностными стоками. Проблема эта весьма актуальна для г. Санкт-Петербурга. Основной водозабор города находится ниже впадения в реку Неву ее притока Охты, которая весьма загрязнена химическими и органическими стоками.

Отстаивание и фильтрование воды не дают гарантий удаления микроорганизмов. Для окончательной очистки воды используют обеззараживание. Как правило, обеззараживанию подвергаются воды, уже прошедшие отстаивание и фильтрование. Для обеззараживания воды используют следующие методы: кипячение, обработка ультрафиолетовыми лучами, хлорирование и озонирование.

Кипячение воды (термическая обработка). Используется для обеззараживания малых количеств воды (обычно для индивидуального водоснабжения).

Ультрафиолетовые лучи. Бактерицидные лучи с длиной волны 2000-2950 А 0 «убивают» болезнетворные бактерии. Источником бактерицидных лучей являются ртутно-кварцевые лампы высокого давления или ртутно-аргоновые лампы низкого давления.

Хлорирование воды. Хлорирование воды для обеззараживания получило наибольшее распространение. В большинстве случаев оно осуществляется жидким хлором или хлорной известью. При введении хлора в воду в результате гидролиза в ней образуется хлорноватистая и соляная кислоты:

Хлороватистая кислота HOCl – вещество неустойчивое и диссоциирует с образованием гипохлоритного иона и водорода:

Образующиеся гипохлоритные ионы, наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты, оказывают окислительные (бактерицидные) действия на микроорганизмы.

Необходимую дозу активного хлора устанавливают опытным путем на основе лабораторных данных о хлоропоглощаемости воды. Ориентировочно ее принимают для профильтрованной воды 0.5–1 мг/л, а для исходной неочищенной воды из поверхностных источников – до 5 мг/л.

Продолжительность контакта хлора с водой должна быть не менее 30 минут при условии интенсивного предварительного перемешивания; после 30-ти минутного контакта такая вода может быть направлена потребителю.

Более правильно назначать дозу хлора по «остаточному» хлору, количество которого должно быть в пределах 0.3–0.5 мг/л. При такой величине «остаточного» хлора может быть гарантирована полная дезинфекция воды. Дозу хлора определяют из такого расчета, чтобы в 1 литре очищенной воды оставалось еще 0.3–0.5 мг хлора, не вступившего в реакцию. Это и является контролем над качеством дезинфекции воды.

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от pH воды, чем меньше pH – тем лучше результаты хлорирования.

Хлорирование воды хлорной известью (3 CaOCl₂CaO×4H₂O) используется на водопроводах небольшой производительности (до 3 тыс. м 3 /сут). Известь распадается на гипохлорит кальция Ca(OCl)₂ и хлористый кальций. В результате реакции гипохлорита кальция с находящейся в воде углекислотой или бикарбонатом кальция образуется, как и при хлорировании воды жидким хлором, хлорноватистая кислота HOCl, которая диссоциирует с образованием гипохлоритного иона OСl — .

Озонирование воды. В последнее все более широкое распространение приобретает обеззараживания воды путем ее озонирования. Озонирование заключается в пропускании через воду озонированного воздуха, в котором кислород частично переведен в трехатомную форму (О₃).

Озон является сильным окислителем и обладает прекрасными бактерицидными свойствами и обеспечивает надежную дезинфекцию воды.

Преимущество озонирования воды перед хлорированием заключается в том, что озон получается непосредственно на станции очистки воды, он не ухудшает видовых качеств воды, не ведет к появлению в воде запахов.

Кроме того, под действием озона одновременно с обеззараживанием происходит и обесцвечивание воды, а также устраняются нежелательные запахи и привкусы. Недостатком озонирования является то обстоятельство, что озон действует на воду мгновенно, и быстро из нее уходит, не обеспечивая обеззараживающего эффекта на всем пути от водопроводной станции до потребителя. Озон получают из атмосферного воздуха в специальных аппаратах, называемых озонаторами. Воздух предварительно охлаждается, пропускается через фильтры и обезвоживается.

При прохождении переменного электрического тока (напряжением 8000-10000 вольт) через разрядное пространство, заполненное воздухом, происходит разряд коронного типа, в результате которого и образуется озон.

Доза озона для обеззараживания фильтрованной воды составляет 1-3 мг/л, для очистки подземных вод — 0.75-1.0 мг/л. Если требуется еще и обесцвечивание воды, то доза озона увеличивается до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном составляет 5-10 минут.

Умягчение воды

Процесс умягчения связан с понижением жесткости воды, обусловленной присутствием в ней солей кальция и магния. Обычно повышенная жесткость воды характерна для подземных вод; поверхностные же воды, как правило, характеризуются малой жесткостью. Различают карбонатную жесткость (соли Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂) и некарбонатную жесткость ( соли CaCl₂, MgCl₂, CaSO₄ и MgSO₄). Суммарная жесткость называется общей жесткостью. По ГОСТу общая жесткость воды, используемой для хозпитьевого водоснабжения, не должна превышать 7 мг-экв/л [7]. В то же время для некоторых производственных нужд требуется очень мягкая вода; например, вода для питания паровых котлов не должна превышать 0.1-0.07 мг-экв/л.

На водопроводных станциях используются различные способы уменьшения жесткости воды; привлечение их диктуется требованиями к мягкости воды и экономическими соображениями. Наиболее распространенными являются реагентные методы и метод катионного умягчения воды.

Реагентные методы (методы осаждения) Суть этих методов заключается в том, что в воду вводятся определенные химические вещества, которые переводят ионы кальция и магния в малорастворимые и легко удаляемые соединения (например, в карбонат кальция (СаСО₃) или гидроксид магния (MgO)).

Из реагентных методов наиболее широко используется известково-содовый способ умягчения воды. Суть его заключается в том, что первоначально в воду вводится известь, которая вызывает протекание следующих реакций:

т.е происходит перевод солей из магниевой жесткости в кальциевую. Заметим, что на этой стадии очистки воды величина жесткости практически не меняется. Поэтому для окончательного снижения жесткости воды на втором этапе в воду вводится сода и химическая реакция протекает уже по схеме:

Известково-содовым способом жесткость воды может быть снижена до величины 1 мг-экв/л. Заметим, что скорость процесса умягчения воды заметно возрастает при попутном ее подогреве.

Катионное умягчение воды. Метод основан на способности некоторых веществ (катионитов) обменивать катионы, содержащиеся в них (Na + и Н + ) на катионы солей жесткости, находящихся в воде (Са 2+ и Мg 2+ ). Процесс управляется законами диффузии и действия масс (эквивалентный обмен).

В качестве катионитов на станциях очистки воды используются только искусственно полученные материалы – сульфоуголь и ионнообменные смолы. Хотя, в принципе, могут быть и природные материалы, такие, как глауконитовые пески.

Сульфоуголь получается путем обработки концентрированной серной кислотой коксующихся плавких углей. По виду сульфоуголь — гранулы неправильной формы размером 0.25 – 1.25 мм. Обменная способность сульфоугля составляет до 200 – 300 мг-экв/л.

Синтетические ионнообменные смолы – иониты — представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из молекул-гигантов с огромной молекулярной массой. Ионит – твердое, практически нерастворимое в воде вещество, прочное и химически устойчивое. Обменная способность их составляет 800 — 900 мг-экв/л. С помощью смол жесткость может быть снижена до 0.01 мг-экв/л.

Так как в процессе своей работы ионит постепенно расходует содержащиеся в нем катионы Na + (или Н + ) и теряет способность умягчать воду, то требуется периодически проводить регенерацию катионного фильтра. Для восстановления катионов натрия через фильтр (сульфоуголь или ионит) пропускают раствор поваренной соли, а для восстановления ионов водорода – раствор серной кислоты.

Длительность операций по регенерации некоторых катионных фильтров приблизительно 1.5 – 2 часа. Скорость фильтрования при катионном умягчении воды зависит от ее жесткости и определяется расчетом (обычно 5 – 15 м/час).

6. ОСУШИТЕЛЬНАЯ МЕЛИОРАЦИЯ

Слово «мелиорация» происходит от латинского слова melioratiо, что в переводе на русский язык означает улучшение. Мелиорация — это комплекс инженерных мероприятий, направленных на улучшение водно-солевого режима почв и пород территорий, на которых проводятся сельскохозяйственные или строительные работ. Различают осушительную и оросительную мелиорацию

В рамках осушительной мелиорации рассмотрим вопросы, связанные с дренажем городских и промышленных территорий, а также с осушением заболоченных и избыточно увлажненных сельскохозяйственных территорий.

Источник