Методы доведение воды до питьевого качества

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава I. Влияние, которое оказывает питьевая вода на состояние здоровья человека.

1.1 Факторы, влияющие на состояние водного объекта

1.2 Показатели качества питьевой воды

1.3 Влияние качества питьевой воды на состояние здоровья человека

Глава II. Методы доведения воды до питьевого качества

2.1 Качество питьевой воды в Тюменской области

2.2 Водоочистные сооружения

2.3 Методы, этапы очистки воды

2.4 Общее описание технологии очистки и подачи воды со стороны Метелевского водозабора

2.5 Общее описание технологии очистки и подачи воды со стороны Велижанского водозабора

2.6 Онкологическая безопасность электрообработки воды

Глава III. Способы доочистки воды в домашних условиях

3.1 Проточные фильтры

3.2 Обратный осмос

3.3 Мембранные фильтры

Заключение

Введение

вода питьевая фильтр онкологическая безопасность

Один из важнейших вопросов, который интересует потребителя, - качество потребляемого продукта, в том числе и воды. Казалось бы, потребителя в принципе должно интересовать только качество воды на выходе из крана. Однако при более серьезном подходе необходимо ответить и на несколько сопутствующих вопросов: а что же такое качество вообще? каким должно быть качество воды в водном источнике и при подаче ее потребителю? что происходит с водой в процессе подготовки для питья?

Как известно, водные объекты используются для удовлетворения различных отраслей человеческой деятельности: для коммунально-хозяйственных нужд, для нужд сельского хозяйства и энергетик рыболовства, водного транспорта. И в каждом случае необходимы водные объекты разного качества. Что же такое качество воды водного объекта и от чего оно зависит? Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, определяющая пригодность воды для конкретных видов использования. При этом основными характеристиками водопользования являются:- объекты водопользования - поверхностные и подземные воды, моря; - цели водопользования-нужды населения, промышленности, сельского и рыбного хозяйства, транспорта и т.д.; - характер использования воды; и способ использования водных объектов. Таким образом, водный объект используется в интересах потребителя-водопользователя. Факторы, влияющие на состояние водного объекта, могут иметь как естественную природу, так и антропогенную, вызванную хозяйственной деятельностью человека.

Цель данной работы: определить факторы, влияющие на состояние водного объекта, влияние качества воды на состояние здоровья человека. Рассмотрение на примере Тюменской области качества употребляемой воды, сооружения, которые доводят воду до питьевого качества.

Глава I. Влияние, которое оказывает питьевая вода на состояние здоровья человека

1.1 Факторы, влияющие на состояние водного объекта

Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта, можно регулировать качество воды. Водный объект характеризуется определенным природным составом и свойствами воды, а потребитель формирует свои требования к составу и свойствам потребляемой воды (рис. 1.1). На основании данных о составе и свойствах воды, а также требований потребителя формируются показатели (критерии) качества воды. Таким образом, водный объект характеризуется значениями показателей качества, а вид водопользования - нормами качества воды. Контроль качества воды заключается в проверке соответствия значений показателей качества воды, установленным нормам и требованиям. Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта, можно регулировать качество воды.



Рис. 1.2. Структура категории «качество воды» водного объекта

Как видно из рис. 1.2, качество воды водного объекта и необходимость его регулирования определяются целью водоиспользования, т.е. потребителем. При централизованном водоснабжении законодательно определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в органолептическом отношении и безопасной для здоровья; при этом подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно превышать предельно допустимых концентраций. Для питья и хозяйственно-бытовых целей, в промышленности и сельском хозяйстве в основном используются пресные поверхностные и подземные воды. Номенклатура показателей качества и нормы качества питьевой воды периодически изменяются. В основе этих изменений лежат значительные изменения качества водных источников в результате их загрязнения. В то же время основное требование к качеству питьевой воды остается неизменным: питьевая вода должна быть безопасной для здоровья независимо от степени загрязнения источников водоснабжения сбросными водами.

1.2 Показатели качества питьевой воды

Традиционно для оценки качества воды в водном объекте или в источнике водоснабжения, если речь идет о получении воды для питья, используются физические, химические и санитарно-бактериологические показатели. К физическим показателям качества воды относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность. Химические показатели характеризуют химический состав воды. Обычно к числу химических показателей относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), а также содержание главных ионов. К санитарно-бактериологическим показателям относят общую бактериальную загрязненность воды и загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных и радиоактивных микрокомпонентов. В зависимости от загрязненности водного объекта и назначения воды предъявляются и дополнительные требования к ее качеству. Остановимся подробнее на таких терминах, как качество, показатели качества и нормы качества воды. Качество - это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Показатели качества - это перечень свойств воды, численные значения которых сравнивают с нормами качества воды. Нормы качества - это установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования. Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей среды в результате ее загрязнения, установлением причинно-следственной связи между количественной и качественной характеристиками загрязнения и негативными изменениями изменяются показатели и нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими. В то же время на эти показатели и нормы непосредственное влияние оказывает экономическая целесообразность. Можно научно обосновать высокие нормы качества питьевой воды, но высокая стоимость производства воды такого качества не позволит обеспечить массовый ее сбыт.В нашей стране до последнего времени гигиенические требования к качеству воды определялись ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». В соответствии с этим документом, показатели качества воды подразделялись на микробиологические, токсикологические и органолептические. С 1996 г. гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем водоснабжения определяются санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». В этом документе показатели качества воды подразделяются на:

· эпидемические;

· органолептические;

· радиологические;

· химические.

Эпидемические показатели

Вода является идеальной средой для развития многочисленных форм бактерий, простейших и высших организмов. Некоторые из развивающихся в воде микробов являются распространителями «водных инфекций», к числу которых относят возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, дизентерии и т. д. Вода может быть переносчиком различного рода зародышей глистов (аскарид, карликового цепня и др.) и простейших (амеб, лямблий и др.).В связи с обилием форм патогенных организмов, а также сложностью и длительностью их определения прибегают к анализу воды на наличие в ней «показательных» микробов, что указывает на возможность загрязнения воды патогенной микрофлорой.

Органолептические показатели

К числу органолептических показателей относятся запах, привкус (вкус), цветность и мутность воды. Наличие запахов и привкусов обусловлено присутствием растворенных в воде газов, минеральных солей, органических веществ, жизнедеятельностью микроорганизмов.

Радиологические показатели

Источниками поступления радиоактивных веществ в водные объекты являются минеральные и геотермальные воды, которые формируются в непосредственной близости от природных залежей радиоактивных руд, жидкие и твердые радиоактивные отходы, радиоактивные материалы, нарушения условий их переработки и хранения, а также выбросы и аварии на радиационных объектах. В водных объектах могут присутствовать изотопы трития, натрия, фосфора, хрома, кобальта, цезия и др. Эти радиоактивные элементы могут находиться как в форме катионов и анионов, так и в виде комплексных соединений. Измеряются радиометрические показатели дозиметрическими приборами. Альфа- и бета-радиактивность.

Химические показатели

К химическим показателям воды относятся водородный показатель рН, общая минерализация (сухой остаток), жесткость, щелочность, окисляемость - так называемые обобщенные, а также концентрация растворенных органических и неорганических веществ - нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАУ) и др.

1.3 Влияние качества воды на состояние здоровья человека

Треть населения РФ потребляют воду из нецентрализованных источников, 32% воды которых сверхнормативно микробиологически загрязнено. Нефть, нерастворимые соединения, фосфор, железо сбрасываются в водные объекты тоннами в год. Добавляются хлорорганические соединения, пятая часть которых из 3000видов - сильнейшие канцерогены.

За последние 10-15 лет в печати все чаще стали появляться публикации о влиянии отдельных ингредиентов химического состава питьевой воды на деятельность центральной нервной системы человека и на сердечно - сосудистые заболевания.

При опреснении воды дистилляцией, вследствие недостающего количества в воде бикарбонатов кальция, определяющих в основном вкусовые качества воды, и попадания части органических соединений, возгоняемых из соленой воды, опресненная вода считается как очень пресная со сладковатым или вяжущим привкусом.

Как показали токсикологические исследования, систематическое использование необработанного дистиллята для питьевых целей недопустимо. Нарушение водносолевого баланса наблюдается даже при шестимесячном потреблении дистиллята. В такой воде содержится незначительное количество ионов кальция, бикарбонатов и фтора, имеющих большое значение в физиологических и патологических процессах организма. Причем главной причиной отрицательного воздействия воды на человека принято считать ее общую солевую недостаточность.

В водах с малым содержанием солей снижается бактерицидный эффект от хлора, брома, йода, что усложняет процесс обеззараживания воды, причем при уменьшении бикарбонатной жесткости растворенная медь приобретает токсическую для живых организмов форму.

Во многих странах считается, что только минералы растительного происхождения необходимы и усваиваются организмом, внесенные же искусственно откладываются в костной системе, заизвестковывают сосуды мозга и органы.

Если ткани и клетки тела получают необходимое количество воды, они способны отразить атаки вирусов на организм. Доброкачественное состояние потребляемой воды - наилучшая защита от любых видов вирусной инфекции, включая те, которые вызывают простудные заболевания, воспаление легких, сильный кашель, корь и др.

Существует прямая связь антропогенного процесса на водные экосистемы с ухудшением условий жизнедеятельности и состоянием здоровья населения. В серьезную проблему обратились воднозависимые функциональные отклонения: физического развития, воспроизводства, адаптации, заболеваний. В процессе адаптации человек приспосабливается не только к температуре среды, смене времен года и другим факторам, но и к смене физико-химических характеристик потребляемой воды.

Через воду передаются такие кишечные инфекции, как брюшной тиф, дизентерия, холера, вирусный гепатит, сальмонеллез и др. Влияние на состояние здоровья химического состава питьевой воды приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.

Влияние на состояние здоровья некоторых компонентов химического состава питьевой воды

Компоненты состава воды	Необходимая Суточная потребность	ПДК, мг/л	Влияние на состояние здоровья населения при избыточном или недостаточном поступлении в организм и при превышении ПДК
Кальций	0,4-0,7 г. Беременные женщины и груд. дети: 1-1,2 г.	3,5 Для кальция фосфата	При недостатке в воде - увеличение числа смертельных исходов при кардиоваскулярных заболеваниях - увеличение тяжести течения рахита. При избытке - мочекаменная болезнь, нарушение состояния водно-солевого обмена, замедление роста скелета у детей.
Магний	0,2 -0,3 г.	20,0 (магния хлората)	При недостатке - внезапная смерть младенца, повышение тяжести течения и числа неблагоприятных исходов КВЗ, психиатрические симптомы, тахикардия. При избытке - возможность развития синдромов дыхательных параличей и сердечной блокады, раздражение желудочно-кишечного тракта в присутствии сульфатов.
Медь	2 -3 г.	1,0	При недостатке - атеросклеротические заболевания кровеносных сосудов и сердца, анемия, гиперхолестеринемия. При избытке - наличие врожденных заболеваний, изменение водно-солевого и белкового обменов, окислительно-восстановительных реакций крови, нарушение овариальноменструального цикла, течение родов и лактации.
Цинк	Для взрослых 2-3 мг, для детей и беременных 5-6 мг.	1,0	При недостатке - наличие врожденных заболеваний, изменение активности ферментов окислительно-восстановительных реакций, снижение чувства вкуса и обоняния. При избытке - анемия, изменение функции ЦНС, увеличение заболеваний печени и КВЗ.
Фтор	1,3 - 1,9 мг	0,7-1,5	При недостатке - кариес. При избытке - флюороз, полиневриты, гепатит, остео-склеоротические изменения костей, артериальная гипотония.
Марганец	1,5 мг	0,1	При недостатке - снижение скорости роста, нарушение липидного обмена. При избытке - анемия, нарушение функционального состояния.
Алюминий	-	0,5	Нейротоксическое действие
Общее солесодержание	Определяется в г (мг) натрия, калия, хлоридов кальция, магния и других солей и микроэлементов		В зависимости от содержания основных солевых компонентов отмечена (в %) связь со смертностью от кардиоваскулярных заболеваний (КВЗ); связь с заболеваниями сердечно - сосудистых, желудочно-кишечных и выделительных систем организма.
Селен	Потребность не установлена, предполагается на уровне мкг, зависит от уровня витамина Е в пище		При недостатке - повышение детской смертности. При избытке - ускорение кариеса зубов у детей, злокачественные новообразования.

Глава II. Методы доведение воды до питьевого качества

Вода оказывает огромное влияние на здоровье человека. Для того, чтобы хорошо себя чувствовать, человек должен употреблять только чистую качественную питьевую воду, чему в полной мере служат водоочистные сооружения.

Учёными давно установлена прямая связь между качеством питьевой воды и продолжительностью жизни. По данным Всемирной организации здравоохранения около 90% болезней человека вызывается употреблением для питьевых нужд некачественной воды, а также использование неподготовленной воды в бытовых целях (душ, ванна, бассейн, мытье посуды, стирка белья и т.д.). В настоящее время вопросы качества питьевой воды и необходимой оснащенности ВОС не утратили своей актуальности.

Качественная питьевая вода - это вода, не содержащая примесей, вредных для здоровья человека. Она должна быть без запаха и цвета и безопасна при длительном ее употреблении. Здесь огромную роль играет водоочистка.

В то время как многие регионы достаточно обеспечены питьевой водой и водоочистка отвечает необходимому минимуму требований, каждые четверо из 10 человек живут в бассейнах рек с дефицитом воды, пригодной для питья. Предполагается, что к 2025 году по меньшей мере 3,5 миллиарда человек - примерно половина населения земного шара - будут испытывать недостаток питьевой воды и недостаток достойных ВОС.

Сейчас люди используют 54% доступной пресной воды, две трети уходит на нужды сельского хозяйства, где остро необходимы очистные сооружения. По прогнозам специалистов, к 2025 году потребление воды возрастёт до 75% от нынешнего уровня только за счёт увеличения населения. Уже сейчас более миллиарда землян не имеют доступа к чистой воде и достойной системы водоочистки. Проблема ещё и в том, что в развивающихся странах 95% канализационных стоков и 70% промышленных отходов сбрасываются в водоёмы без водоочистки.

В окружающих города водоёмах, откуда идет водоснабжение, в среднем обнаруживают 2000 патогенных веществ и микроорганизмов. Часть из них (крайне малая) обеззараживается, проходя через очистные сооружения, путем хлорирования. Хотя и уничтожает много опасных микробов, хлор является одной из причин возникновения атеросклероза. Соединяясь с присутствующими в воде органическими веществами, хлор также образует канцерогенные вещества и - диоксин.

Использование родниковой воды - не панацея. Качество её практически не подлежит контролю и особенно ухудшается в весенний период таяния снегов. В такой воде при лабораторном анализе обнаруживаются пестициды, фосфаты, тяжёлые металлы. Очень высока загрязненность нитратами, их концентрация в среднем в 2-10 раз превышает допустимое для питьевых вод количество.

По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения частота заболеваний, переносимых водой является самой высокой. Воздействие водного фактора на здоровье населения постоянно подтверждается более чем столетней практикой водоснабжения и водоочистки.

Питьевая вода должна быть не только чиста на бактериологическом уровне и не иметь вредных для человека веществ, но и содержать полезные минералы (из воды они лучше усваиваются организмом, чем из пищи). В последнее время, как для питья, так и для приготовления пищи всё чаще стала использоваться питьевая бутылированная вода, которая не подвергается обработкам и водоочистке, сохраняя свои натуральные природные свойства.

Наиболее полезна для организма натуральная подземная вода, которая добывается из источника и разливается непосредственно в месте добычи с применением современных технологий, исключающих влияние наружной среды и контакт с человеком. Расположенные глубоко в земле такие источники имеют естественную природную защиту в виде пластов глины и кварцевого песка, что исключает попадание в воду загрязнений из внешней среды. Эта вода не только утоляет жажду, но и способствует оздоровлению организма.

2.1 Качество питьевой воды в Тюменской области

Вода - важнейший элемент среды обитания человека, без которой само существование высокоорганизованных форм жизни невозможно. Не имея пищевой ценности, вода обеспечивает прохождение всех жизненных процессов в организме. Вопросы обеспечения населения юга Тюменской области питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве стали одними из приоритетных в работе Управления Роспотребнадзора по Тюменской области.

В основе гигиенических требований к качеству воды для питьевых и бытовых целей лежит принцип, ставящий в центр внимания те качества воды, от которых зависит здоровье человека и условия его жизни: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Большое значение для вкусового восприятия питьевой воды имеет минеральный состав: 15 микроэлементов признаны жизненнонеобходимыми и должны поступать с водой: железо, иод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий. Кроме иод и фтора, четкое значение для организма остальных микроэлементов недостаточно известно.

Как сообщает Nashgorod.ru пресс-служба Роспотребнадзора по Тюменской области, для подземных источников Тюменского региона характерны превышения предельно-допустимых концентраций по железу, кремнию, марганцу, аммонийному азоту.

Следует отметить, что состав воды после водоподготовки и у потребителя будет разный. Как правило, вода после водоочистных сооружений соответствует требованиям СанПиН «Питьевая вода…». Проходя по разводящей сети водопровода, вода может подвергаться как химическому, так и бактериальному загрязнению. В Тюменской области 78% населения обеспечены доброкачественной питьевой водой, основная часть которого (95%) проживает в городах.

В последнее время в области активно строятся водоочистные сооружения в районных центрах, заменяются инженерные коммуникации, в небольших сельских населенных пунктах устанавливаются павильоны по доочистке воды, локальными установками по доочистке воды обеспечены практически все образовательные и лечебно-профилактические учреждения.

Вспышек острых кишечных инфекций, связанных с водным фактором передачи, в области не регистрируется несколько лет.

2.2 Водоочистные сооружения

Водоочистные сооружения используются для очистки питьевой воды, обеспечения требуемых эпидемических и радиационных показателей, химического состава. Находятся на водопроводных станциях. Кроме того существуют технические системы для очистки сточных вод.

Водопроводные ВОС представляют собой оборудование, обеспечивающее ввод и смешение реагентов с обрабатываемой водой, хлопьеобразование, удаление примесей из воды и ее обеззараживание; сооружения для обработки промывных вод фильтров и контактных осветлителей; сооружения для обработки осадка; сооружения и оборудование реагентных хозяйств.

Сооружения ВОС для извлечения из воды примесей бывают одно-, двух- и многоступенчатые.

Одноступенчатые представляют собой фильтровальные водоочистные сооружения, предназначенные для осветления и обесцвечивания вод (напр., схемы с медленными фильтрами, контактными фильтрами и контактными осветлителями).

ВОС, работающие по двухступенчатой схеме, используются для получения воды питьевого качества при значительном колебании состава исходной воды. На первой ступени применяют грязеемкие сооружение (отстойники, осветлители со взвешенным осадком или флотаторы), на второй - скорые фильтры для полного осветления воды. Водоочистные сооружения, работающие по многоступенчатой схеме, состоят из нескольких ступеней фильтровальных сооружений.

2.3 Методы, этапы очистки воды

Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и биологических ее изменений в процессе обработки с целью сделать ее пригодной для питья, т. е. очистки и улучшения ее природных свойств.

Основными методами очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

- Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры, представляющие собой наиболее распространенные водоочистные сооружения. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции в емкостях ВОС коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Фильтрование -- самый распространенный метод отделения твердых частиц от жидкости. При этом из раствора могут быть выделены не только диспергированные частицы, но и коллоиды.

В процессе фильтрования происходит задержание взвешенных веществ в порах фильтрующей среды и в биологической пленке, окружающей частицы фильтрующего материала. Вода освобождается от взвешенных частиц, хлопьев коагулянта и большей части бактерий.

- Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

- Обеззараживание воды, или ее дезинфекция, заключается в полном освобождении воды от болезнетворных бактерий. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы, описанные ниже.

Чтобы очистка была полной, водоочистные сооружения должны устранить все категории загрязнителей.

Мусор и песок удаляются на этапе предочистки.

Сочетание первичной и вторичной очистки, проводимое на ВОС, позволяет избавиться от коллоидного материала. Растворенные биогены устраняются при помощи доочистки.

Необходимо также иметь в виду, что обработка стоков, проходящих через водоочистные сооружения, в каждом конкретном случае не обязательно должна включать в себя все четыре этапа. Чаще всего они дополняют друг друга в зависимости от обстоятельств. Следовательно, в некоторых местах в водоемы все еще сбрасывают просто исходные стоки, в других - осуществляют только первичную их очистку, кое-где проводят вторичную, и лишь немного городов осуществляет доочистку водостоков.

Предочистка. Мусор и песок обычно засоряют систему и тормозят дальнейшую очистку стоков. Поэтому их устранение считается ее предварительным этапом. От мусора избавляются, пропуская исходные стоки через стержневую решетку, присутствующую на любых ВОС, т.е. ряда стержней, расположенных на расстоянии около 2,5 см. друг от руга. Затем мусор механически собирают с решетки и отправляют в специальную печь для сжигания. Очищенная от мусора вода попадает в песколовку, или пескоотстойник, - емкость, напоминающую плавательный бассейн, где движение воды замедляется настолько, что песок оседает; затем он механически извлекается оттуда и вывозится на свалку.

Первичная очистка. После предочистки вода проходит первичную очистку - медленно пропускается на водоочистных сооружениях через крупные баки, называемые первичными отстойниками. Здесь она в течение нескольких часов остается почти неподвижной. Это позволяет самым тяжелым частицам органического вещества, составляющим 30-50% его общего количества, осесть на дно, откуда их собирают. В то же самое время жирные и маслянистые вещества всплывают к поверхности, и их снимают как сливки. Весь этот материал называется ил-сырец.

При первичной очистке всего-навсего «заливают грязную воду в сосуд, дают отстояться и сливают». Тем не менее это позволяет устранить значительную часть органического вещества при минимальных затратах. Вода, покидающая первичные отстойники, преходящая к другим водоочистным сооружениям, все еще содержит 50-70% не осевших органических коллоидов и почти все растворенные биогены.

Вторичная очистка предусматривает устранение оставшегося органического вещества, но не растворенных питательных элементов.

Вторичная очистка. Эту очистку называют также биологической, так как в ней участвуют живые естественные редуценты и детритофаги, потребляющие органическое вещество и в процессе дыхания превращающие его в воду и углекислый газ. Обычно применяются два типа систем: капельные биофильтры и активный ил, придающие разные черты водоочистным сооружениям.

В системах с капельным биофильтром вода разбрызгивается и стекает струйками по слою камней величиной с кулак, толщина которого 2-3 м. Как и в естественных ручьях, в этих условиях функционирует сложная экосистема, включающая бактерии, простейших коловраток, различных мелких червей и других прикрепленных к камням детритофагов. Они буквально выедают из протекающей воды все органическое вещество, включая патогенов.

Организмы, случайно смытые с биофильтров, позднее устраняются из воды, когда она попадает во вторичные отстойники-емкости, аналогичные первичным отстойникам, находящимс в общей структуре ВОС. С отстоявшимся в них материалом поступают, как и с илом-сырцом. Пройдя первичную очистку и капельные биофильтры, сточные воды теряют 85-90% органического вещества.

Все более широкое распространение получает еще один метод вторичной очистки - система активного ила. В этом случае вода после первичной очистки поступает в резервуар ВОС, где могли бы разместиться несколько припаркованных друг за другом трейлеров. Смесь детритофагов, называемая активным илом, добавляется в воду, когда та поступает в резервуар из предыдущих водоочистных сооружений. По мере движения по нему она интенсивно аэрируется, т.е. создается богатая кислородом среда, идеальная для развития этих организмов. В ходе их питания количество органического вещества, включая патогенные микроорганизмы, уменьшается.

Покидая аэрационный резервуар, стремясь в следующие водоочистные сооружения, вода содержит множество детритофагов, поэтому ее направляют во вторичные отстойники. Так как организмы обычно собираются в кусочках детрита, осадить их относительно несложно; осадок представляет собой тот же самый активный ил, который снова закачивают в аэрационный резервуар. Таким образом, детритофаги рециклизуются, а вода очищается от органического вещества, проходя через указанные водоочистные сооружения, на 90-95%. Излишки активного ила, накапливающиеся в процессе размножения организмов, обычно объединяют с илом-сырцом и в дальнейшем обрабатывают их вместе.

Системы вторичной очистки не устраняют растворенных биогенов. До двух последних десятилетий не ощущалось на водоочистных сооружениях острой необходимости осуществлять дополнительную очистку воды уже после вторичной. Воду после нее просто дезинфицировали хлоркой и сбрасывали в естественные водоемы. Такая ситуация преобладает и сейчас. Однако по мере обострения проблемы эвтрофизации все больше городов вводят еще один этап - доочистку, устраняющую биогены.

Доочистка. После вторичной очистки вода поступает на доочистку, устраняющую один или более биогенов. Для этого существует множество способов. На 100% воду можно очистить дистилляцией или микрофильтрованием. Однако это требует больших затрат. Суммарный объем стоков - около 150 галлонов в день на человека. Очистка такого количества воды названными методами на водоочистных сооружениях слишком расточительна, поэтому в настоящее время разрабатываются и внедряются более доступные способы. Например, фосфаты можно устранить, добавив в воду известь (ионы кальция). Кальций вступает в химическую реакцию с фосфатом, образуя при этом нерастворимый фосфат кальция, который можно удалить фильтрованием. Если избыток фосфата - основная причина эвтрофизации, этого уже достаточно.

При соответствующей доочистке, при качественной аппаратуре ВОС можно добиться того, что в конечном итоге получится вода, пригодная для питья. Многие люди бледнеют при мысли о вторичном использовании канализационных стоков, но стоит вспомнить о том, что в природе в любом случае вся вода совершает круговорот. Фактически соответствующая доочистка может обеспечить воду лучшего качества, нежели получаемая из рек и озер, не редко принимающих неочищенные канализационные стоки.

2.4 Общее описание технологии очистки и подачи воды со стороны Метелевского водозабора

Источником водоснабжения города Тюмени со стороны Метелевского водозабора является река Тура, вода которой не соответствует ГОСТ 2761-84 «Правила выбора и оценка качества источника централизованного хозяйственно0питьевого водоснабжения».

В воде реки Тура повышенное содержание аммиака, фенолов, мышьяка, марганца, микроорганизмов, которая требует дополнительной очистки, что не предусмотрено технологией очистки воды. Содержание этих веществ увеличивается особенно в зимний холодный период. За водой реки ведется ежедневный лабораторный контроль согласно графика, утвержденного городской СЭС.

Согласно рекомендаций АКХ на Метелевском водозаборе принята следующая схема очистки воды (рис. 2.1).

Забор воды с р. Тура осуществляется насосной станцией I-го подземного руслового типа. Помещение насосной станции выполнено из бетона и кирпича, подземная часть здания выполнена из жнлезобетона с водонепроницаемой изоляцией и разведена на две части: аванкамеру, в которой установлены вращающиеся стенки, и насосную, где установлены насосы, с насосной станции первого подъема. Речная вода. По двум водоводам поступает на очистную станцию.

В основу очистной станции положен принцип секционирования и блокирования. Очистная станция состоит из двух блоков (очередей), разделенных проходным коридором. Каждая очередь включает в себя секцию барабанных сеток, смеситель, 4 отстойника и 4 фильтра. Производительность блоков и станции зависит от скорости фильтрации, количества промывок, загрузки и составляет 75 тыс. м. куб. в сутки на каждый блок.

Вода с реки Тура насосами первого подъема постоянно подается в приемный карман, из которого распределяется на 3 барабанные сетки (микрофильтры). Барабанные сетки предназначены для удаления крупных механических примесей и планктона.

2.5 Общее описание технологии очистки и подачи воды со стороны Велижанского водозабора

Источником водоснабжения г. Тюмени со стороны Велижанского водозабора, являются подземные воды. Для забора, которых осуществляют специальные скважины, которые расположены кустами (участками) на расстоянии от одного до сорока километров от очистных сооружений. Глубина скважин 60 - 80 метров. Вода из скважин забирактся глубинными насосами и по водоводам подается на очистную станцию. Учет подаваемой воды осуществляется с помощью четырех расходомеров типа «ЭРИС-ВЛ». Обезжелезивание подземных вод осуществляется с помощью аэрации с последующей фильтрацией. Аэрация происходит за счет свободного излива воды. Вода поступающая на очистку распределяется на 16 скорых фильтров. При фильтрации воды железо выделяется на фильтрующем материале, в качестве которого используется кварцевый песок.

Фильтры представляют собой прямоугольные резервуары открытые сверху и заполненные песком. На дне фильтра уложена специальная дренажная система из полиэтиленовых труб с нерезаными щелями. Над основным дренажем уложен воздушный дренаж. С фильтров вода по специальному коллектору поступает в два резервуара чистой воды.

В процессе работы фильтрующая загрузка загрязняется и теряет свои свойства. Для восстановления фильтрующей способности загрузки производится ее промывка обратным потоком воды, которая забирается из резервуара чистой воды специальным насосом. Насос установлен в насосной станции второго подъема. Для улучшения промывки предварительно проводится воздушная продувка фильтра. Расход воды на промывку учитывается расходомером «ЭРИС-ВЛ».

Для обеспечения необходимой бактериологической чистоты, воды подвергаются обеззараживанию хлорированием. Для этой цели предусмотрена хлораторная. Основным оборудованием хлораторной являются 4 аппарата «ЛОНИИ-100К» или «ЛОНИИ-100МК» предназначенные для дозирования хлора, приготовления хлорной воды и ее транспортировки.

На водозабор хлор поступает в сжиженном виде (жидкий хлор ГОСТ 6718-93), в контейнерах с центрального склада, находящегося в г. Тюмень. Хлорирование воды осуществляется вводом хлора в резервуар и перед насосами второго подъема. Из резервуара по двум водоводам вода направляется в городскую сеть (насосами второго подъема). Насосная второго подъема выполнена в полузаглубленном варианте с однорядным расположением насосных агрегатов. Учет воды подаваемой в город осуществляется с помощью расходомеров «ЭРИС-ВЛ».

2.5 Онкологическая безопасность электрообработки воды

Согласно заключению экспертов Всемирной организации здравоохранения не менее 75% всех случаев возникновения злокачественных опухолей обусловлено факторами окружающей среды и, прежде всего, широким внедрением химии в сферу производственной и хозяйственно - бытовой деятельности человека. Этот факт требует проверки на канцерогенность химических веществ, но эта проверка трудно выполнима как из-за огромного их числа (ежегодно синтезируется более 250000 новых веществ), так и сложности, длительности, дороговизны проведения классических опытов на животных. Так, эксперименты по определению канцерогенности только одного какого-либо вещества требуют участия многих специалистов, использования многочисленных методик, длительности опыта не менее 2-3 лет. По данным США, оценка канцерогенности лишь одного химического вещества обходится в 300 - 500000 долларов.

Проводилось исследование с использованием в качестве микроорганизмов - тестеров сальмонеллы тифимуриум линий ТА-98 и 100. на первом этапе исследовалась мутагенность воды, подвергнутой различным электрическим воздействиям: постоянное электрическое поле, электрический разряд малой мощности и их сочетание - комплекс электрических воздействий. Число мутантов обоих штаммов (линий) сальмонеллы тифимуриум в воде после использования различных методов электрообработки примерно такое же, что и в контроле ( дехлорированной водопроводной воде). При этом стоит подчеркнуть, что достоверным считается увеличение числа мутантов в 3 и более раза.

На следующем этапе работы изучалась мутагенность воды, обработанной комплексом электрических воздействий. В этой серии опытов проводилось предварительное концентрирование воды в 500 раз с помощью хлористого метилена на специальной установке. С помощью физико-химических методов одновременно проводилось количественное определение основных групп канцерогенных веществ полициклических ароматических углеводородов. Увеличение числа мутантов в пробах обратной воды не превышало допустимого предела.

Таким образом, проведенные исследования не установили опухолеродной активности воды, подвергнутой электрообработке. Электрообработка является безвредной для организма и растений и позволяет снижать количество онкогенных заболеваний.

Глава III. Способы доочистки воды в домашних условиях

Наибольшее распространенный тип сорбционных фильтров являются фильтры периодического действия, или, как их еще называют, фильтры-кувшины. Они самые простые в эксплуатации: воду наливают в воронку фильтра-кувшина, потом она под действием силы тяжести проходит через фильтрующий модуль и попадает в приемную емкость.

Фильтры-кувшины не нужно устанавливать, они не требуют места под раковиной, дешево стоят и обеспечивают достаточно высокую степень очистки. Применение таких фильтров возможно даже в тех местах, где нет водопровода, поэтому вы без труда сможете пользоваться им на даче или в офисе. Кроме того, такой фильтр можно использовать для хранения чистой воды. Несмотря на простоту, такие фильтры очень хорошо очищают воду: от хлора и фенола - на 95-99%, от хлороформа и токсичных металлов - на 80-90%.

Кувшины отличаются объемом воды, которая может в них поместиться (обычно 1-2 л, но может быть и 4-5 л), и ресурсом сменных модулей (от 100 до 400 л). Столь малый, по сравнению с другими разновидностями фильтров, ресурс объясняется очень просто. Через фильтры, подключающиеся к водопроводу, вода проходит под достаточно большим давлением, которое обеспечивает водопровод. Через кувшин же - лишь под собственным весом (действием силы тяжести). Следовательно, в модуль "напорного" фильтра можно положить больше сорбента (отсюда и больше ресурс), вода все равно "продавится" через него. Плотность же засыпки модулей для кувшина гораздо меньше, т. к. иначе вода не сможет протечь через модуль (отсюда и маленькие ресурсы).

Первые фильтры-кувшины российского производства появились около десяти лет назад. Сменные кассеты фильтров имеют много модификаций. Есть кассеты для жесткой воды, для мягкой воды, бактерицидные и даже для фторирования.

Основным минусом фильтров-кувшинов является достаточно низкая скорость фильтрации. Чтобы наполнить водой, к примеру, чайник, надо подождать 3-5 мин.Покупка такого фильтра обойдется в 10-40$. Но не стоит забывать, что в течении всего срока эксплуатации вы будете периодически покупать сменные картриджи, что несколько увеличивает общие затраты по использованию такого фильтра.

3.1 Проточные фильтры

Проточные фильтры делятся на три класса: насадки на кран; фильтры, подсоединяемые к крану во время фильтрации, и стационарные фильтры, встраиваемые в водопровод.

Насадки на кран имеют небольшую скорость фильтрации (примерно стакан в минуту). Принцип их действия практически не отличается от фильтров периодического действия. Разница лишь в том, что из-за малых размеров в таких моделях невозможно установить несколько фильтрующих модулей последовательно, поэтому, как правило, применяется комбинированный картридж. При этом менять его приходится чаще, да и качество воды несколько отличается.

Стоимость таких моделей составляет 10-30$, но и в этом случае не обойтись без дополнительных затрат на покупку картриджа. Да плюс некоторое неудобство, в связи с необходимостью часто снимать и одевать на кран, зато в остальное время фильтр может храниться где угодно.

Фильтры, подсоединяемые к крану на время фильтрации, крепятся к крану только на время фильтрации (как и насадки), но одеваются не на кран, а подсоединяются к нему (к примеру, гибким шлангом). Они имеют заметно больший ресурс (несколько тысяч литров) и более высокую скорость фильтрации (около полутора литров в минуту), стоят дороже, чем насадки на кран и фильтры-кувшины.

Кроме сорбционной технологии в таких моделях может использоваться метод электрохимической очистки воды. Вода подвергается воздействию электрического поля напряженностью несколько миллионов вольт на сантиметр, в котором микроорганизмы и вредные органические вещества подвергаются окислительно-восстановительной деструкции, а ионы тяжелых металлов нейтрализуются и выводятся в слив вместе с небольшим количеством воды. Органические вещества практически полностью окисляются, уничтожаются микроорганизмы (обеззараживание на 99,9%) и удаляются ионы тяжелых металлов (на 70-78%) и нитраты (на 75-90%). При этом происходит ослабление водородных связей между молекулами воды, что придает воде биологическую активность.

Одни из самых сложных систем - это стационарные проточные фильтры. Их "врезают" непосредственно в водопровод и располагают чаще всего под мойкой. Стационарные фильтры могут быть оснащены сразу несколькими картриджами, имеют на выходе собственный кран, который находится рядом с обычным. Из одного крана вы набираете воду для питья и готовки, а из другого - для хозяйственных нужд.

3.2 Обратный осмос

Все более популярными становятся стационарные фильтры, работающие по принципу обратного осмоса. В таких фильтрах имеется специальная мембрана, а движение воды через нее из более концентрированного раствора в направление менее концентрированного. В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае если давление возрастает, поток воды через мембрану также возрастает. Повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить. Однако в процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов: давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы системы обратного осмоса. Степень очистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Однако производители утверждают, что большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану. В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. Получаемая таким образом вода близка к талой воде ледников - эталону экологической чистоты и безопасности для человека.

Несмотря на свои достоинства, осмотические фильтры нравятся не всем. Главный аргумент: "Что хорошего, когда вода идеально чистая? Ведь в ней нет микроэлементов". Отвечая на этот вопрос, одни производители говорят о том, что необходимые микроэлементы человек получает не из воды, а вместе с продуктами питания, ведь, чтобы удовлетворить ежедневную потребность, к примеру, в калии, нужно выпить 150 л воды, а в фосфоре - 1000 л; другие разрабатывают специальный минерализаторы, чтобы вода после очистки фильтром становилась не только чистой, но и «живой», т. е. полноценной для употребления. Такие установки имеют большой ресурс (4000 - 15000 л) и высокую скорость фильтрации (1,5-3 л/мин). Эти фильтры дорого стоят - от150 до 900$, а также требуют достаточно много места под раковиной.

Существуют фильтры, предназначенные для очистки воды в походных или экстремальных условиях. Их основное достоинство - универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность воспользоваться фильтром в любой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обычную авторучку. Несмотря на миниатюрность, подобные аппараты способны надежно очистить 10 л воды от бактерий, вирусов, хлора, фенола и токсичных металлов.

3.3 Мембранные фильтры

На российском рынке представлены и другие разновидности фильтров мембранно-сорбционного класса. Они состоят из мембранного блока и одного-двух блоков (в зависимости от производительности и ресурса) дополнительной очистки. Кроме того, уже очищенная и стабилизированная по солевому составу питьевая вода проходит финишное 6-12-кратное осветление на специальных волокнах и сорбентах. Подобное сочетание многочисленных методов очистки и осветления жидкой среды, известное среди специалистов под названием «шлифовка воды», позволило довести ресурс данных водоочистителей до 50000-75000 л. В связи с тем что в таких приборах используется ультрафильтрационная мембрана (размер пор 0,002-0,1 мкм), т.е. удаление загрязнений с поверхности мембраны производится обратным током воды, а не с помощью химических промывок, как в нанофильтрационных установках, что вредно и для потребителя и для мембраны, достигается достаточно большой ресурс работы мембранного элемента водоочистителя - до шести лет непрерывной эксплуатации.

Заключение

Водоподготовка предполагает ряд технологических процессов обработки природной воды с целью улучшения ее качества и доведения ее до состояния, удовлетворяющего требованиям, установленным ГОСТом Р51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к методам контроля качества». Правила выбора источников водоснабжения регламентированы ГОСТом 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора». Во всех случаях выбор необходимых методов очистки, включенных в технологическую схему, производится на основе сопоставления качества исходной воды и требований к степени ее очистки по различным показателям, определенным ГОСТом Р51871-2002 «Устройства водоочистные. Общие требования к эффективности и методы ее определения». В документе также даются ссылки на ГОСТы, устанавливающие методы определения содержания в воде химических примесей.

Как правило, надежную и экономически выгодную технологию подготовки воды можно выбрать только на основании технологического моделирования процессов водоочистки, проведенного непосредственно у водоисточника.

В выборе системы водоподготовки исходят из того, каким образом осуществляется снабжение населения питьевой водой: из центральных систем водоснабжения на хозяйственно-питьевые нужды; из автономных систем, производящих очистку природной воды до санитарно-эпидемиологических норм; из автономных систем, ведущих доочистку водопроводной воды и приготовления питьевой (третий кран на кухне-для домов, предприятий, больниц, учебных заведений, учреждений и т.д.); из индивидуальных устройств доочистки водопроводной воды (в квартире, в домашних бытовых условиях) или через торговую сеть бутилированной питьевой водой.

Обычно процесс водоподготовки включает следующие стадии:

1. осветление - удаление из воды коагуляцией коллоидных и взвешенных частиц;

2. обеззараживание - удаление болезнетворных микроорганизмов;

3. умягчение - удаление труднорастворимых солей кальция и магния;

4. деминирализация - удаление легкорастворимых солей;

5. дегазация - удаление растворенных в воде газов;

6. добавление некоторых компонентов (к примеру фторирование и пр.).

7. Качественная питьевая вода - это вода, не содержащая примесей, вредных для здоровья человека. Она должна быть без запаха и цвета и безопасна при длительном ее употреблении. Здесь огромную роль играет водоочистка.

Список литературы

1. Воробьева С.В. Электроочистка питьевых и сточных вод: Учебное пособие. - Тюмень: Изд-во «Поиск», 2004

2. Документация ООО «ТюменьВодоканал» Технология очистки и подачи воды, 2007

3. http://www.water.ru/bz/param/vod_podg.shtml

4. http://www.o8ode.ru/article/purewater/membrannye_filtry.htm

5. http://www.spinoks.ru/article_kachestvo.html

6. http://ecoflash.narod.ru/likbez_6.htm

Размещено на Allbest.ru