Обеззараживание воды

При осветлении и обесцвечивании воды коагулированием с последующим отстаиванием и фильтрованием из нее удаляется бо́льшая часть бактерий и вирусов. Среди оставшейся части (до 5...10%) могут оказаться патогенные бактерии и вирусы, поэтому фильтрованную воду, используемую для хозяйственно-питьевых целей, подвергают обеззараживанию. При использовании подземной воды в большинстве случаев можно отказаться от ее обеззараживания.

Известно много методов обеззараживания воды, которые можно подразделить на четыре основные группы: термический, с помощью сильных окислителей, олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов), физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных методов наиболее широко применяют методы второй группы. В качестве окислителей используют хлор, двуокись хлора, озон, иод, перманганат калия, перекись водорода, гипохлорит натрия или кальция. Из окислительных агентов на практике отдают предпочтение хлору, озону, гипохлориту натрия.

Хлорирование является надежным методом обеззараживания воды. Под действием хлора большинство бактерий и вирусов, находящихся в воде, погибают в результате окисления веществ, входящих в состав протоплазмы клеток.

При хлорировании в результате гидролиза хлора образуются хлорноватистая и соляная кислоты:

С12 + Н3О → НОСl + НС1

Хлорноватистая кислота – соединение нестойкое, диссоциирующее с образованием гипохлоритного иона ОС1-. При этом окислительное действие проявляют как хлорноватистая кислота, так и гипохлоритный ион.

Дозу хлора определяют по результатам пробного хлорирования. За расчетную принимают наибольшую дозу хлора, при которой после получасового контакта с водой величина остаточного хлора составляет 0,3...0,5 мг/л. Практически доза вводимого хлора должна обеспечивать в первой водоразборной точке после насосной станции II подъема ОГЛАВЛЕНИЕ остаточного хлора в пределах 0,3...0,5 мг/л. После введения хлора в обрабатываемую воду необходимо обеспечить не менее 30-минутный их контакт, что достигается в резервуаре чистой воды или в коммуникациях при передаче воды потребителю.

Доза хлора при хлорировании отфильтрованной воды принимается равной 2...3 мг/л в зависимости от так называемой хлорпоглощающей способности воды, а при хлорировании неотфильтрованной речной воды может достигать 8 мг/л и более.

Хлорирование воды производят жидким (газообразным) хлором, а на малых водопроводных станциях разрешается использовать хлорную известь.

Хлорирование воды производят с помощью хлораторов (рис. 7.16), представляющих собой комплекс приборов, смонтированных на одном щите. Хлораторы могут быть напорными или ваукуумными. В настоящее время применяют только ваукуумные хлораторы ЛОНИИ-ЮО, ЛК-10, ЛК-11, ХВ-11, в которых с помощью редукционного клапана давление газа снижается до 0,01...0,02 МПа, а с помощью эжектора создается вакуум, благодаря чему газ не может проникать из хлоратора в помещение. Газообразный хлор при повышении давления или при понижении температуры переходит в жидкое состояние, и в таком виде его перевозят и хранят в стальных баллонах или бочках (при давлении свыше 0,6...1,0 МПа).

Рис. 7.16. Вакуумный хлоратор ЛОНИИ-100:

1 – подача хлор-газа из баллона; 2 – фильтр из стекловаты; 3 – редукционный клапан для снижения давления; 4 – манометры; 5 – измерительная диафрагма; 6 – ротаметр; 7 – смеситель; 8 – сброс в водосток; 9 – водопровод; 10 – эжектор, создающий вакуум в хлораторе; 11 – отвод хлорной воды

В хлораторной должны быть установлены резервные хлораторы: один – при наличии двух рабочих хлораторов и два, если их более двух. Из одного баллона можно получить 0,5...0,7 кг/ч хлора (съем хлора). Если баллоны подогреть, то съем хлора из одного баллона увеличится до 3 кг/ч. Съем хлора из бочек составляет до 3 кг/ч на 1 м2 площади боковой поверхности бочки.

Опасность утечки хлора из базисных складов на водоочистных комплексах, расположенных вблизи населенных пунктов, во многих случаях является препятствием для обеззараживания воды хлорированием. В связи с этим хлорирование воды производят гипохлоритом натрия, получаемым на месте применения электрическим способом, т.е. путем разложения раствора поваренной соли постоянным током. При обеззараживании воды гипохлоритом натрия исключаются трудности, связанные с транспортированием и хранением токсичного хлора.

Хлорная известь дозируется в воду в виде раствора крепостью 1...1,5%, приготовляемого таким же способом, как и раствор коагулянта. В качестве дозаторов используют аналогичные устройства, служащие и для дозирования раствора коагулянта.

Бактерицидное облучение заключается в воздействии на воду ультрафиолетовых лучей, обладающих бактерицидными свойствами. Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи длиной волны 200...295 нм (нанометров), причем максимум бактерицидного действия соответствует длине волны 254 нм.

Источником бактерицидного облучения служат аргоно-ртутные лампы низкого давления и ртутно-кварцевые лампы высокого давления.

Расход электроэнергии на обеззараживание бактерицидными лучами подземной воды составляет не более 10... 15 Вт • ч на 1 м3, а воды поверхностных источников, прошедшей предварительную обработку на очистных сооружения, – до 340 Вт • ч на 1 м3.

Озонирование воды основано на применении озона, который легко разлагается с образованием атомарного кислорода, являющегося одним из наиболее сильных окислителей. Достоинством методы является то, что озон не изменяет природных свойств воды, избыток озона не ухудшает ее качество.

Озон получают в озонаторах непосредственно на водоочистных станциях при пропуске через осушенный воздух электрического разряда.

Расход озона для обеззараживания воды составляет 1...2 мг/л при условии ее надежного предварительного осветления и обесцвечивания. Расход озона при обесцвечивании составляет 3...5 мг/л. Озонированную смесь вводят в трубопровод с помощью эжектора или в специальный контактный резервуар. Время контакта воды с озоном 5...7 мин.