Методы подготовки питьевой воды

Рекомендуемые методы подготовки воды питьевого качества зависят от классов ис­точников водоснабжения:

• 1 класса - вода не требует подготовки;
• 2 класса - отстаивание, фильтрование, обеззараживание;
• 3 класса - фильтрование с реагентной обработкой, обеззараживанием.

В приведенной выше таблице не нашли отражения такие показатели, влияющие на компоновку технологической схемы очистки подземных вод, как температура, щелоч­ность, жесткость и другие, а также стабилизационные критерии и коррозионные пока­затели подземной воды. Кроме того, предложенные классификации источников водо­снабжения не учитывают в полной мере наличие в природных водах антропогенных за­грязнений и не позволяют определять максимально-расчетные концентрации основных ингредиентов, на которые должны быть запроектированы водопроводные очистные со­оружения.

Существует ряд ориентировочно сложившихся в практике водоподготовки детали­зованных классификаций природных вод по физико-химическим показателям качества и химическому составу растворенных примесей.

В ряде случаев для процессов очистки воды представляет интерес определение ги­потетического состава солей, последовательно образующих малорастворимые соедине­ния при повышении pH, и построение соответствующей диаграммы.

Классификация С.А. Щукарева, представленная в виде табл. 9.4, предусматривает 49 классов природных вод (например, хлоридно-натриевые воды, карбонатно-сульфатно- магниевые и т.д.). В качестве классификационного признака принято наличие в воде кон­центраций ионов свыше 12,5% от общего их содержания, выражаемого в мг-экв.

В соответствии с классификацией О. А. Алекина, природ­ные воды подразделяются на три класса по преобладающему аниону (С^- ; S^- ; С1^-) и три группы по преобладающему катиону (Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺). Каждая группа, в свою очередь, характеризуется тремя типами вод, определяемых соотношением между ионами.

Классификация природных вод

Диаграмма гипотетического состава солей

Классы природных вод по С.А.Щукареву

Н.И. Толстихиным и С.А. Дуровым для сравнения химического состава различных природных вод были предложены соответственно график-квадрат и сдвоенная треу­гольная диаграмма. На графике-квадрате анионы и катионы приведены в процентах к общему их содержанию в мг-экв. Стороны графика-квадрата представляют собой коор­динаты содержания ионов: Na⁺+ К⁺; Са²⁺ + Mg²⁺; Cl^- + S0₄^2-; НС0₃- + С0₃^-. На сдвоен­ной треугольной диаграмме, состоящей из двух треугольников и квадрата, откладывает­ся катионный (Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺) и анионный (Сl^-, HC0₃^-, S0₄^2-) состав природных вод, а в квадрате - их сочетание.

Рассмотренные выше классификации имеют ограниченную область приложения и учи­тывают состав только растворенных в воде примесей, относимых к гомогенным системам.

Широкую известность приобрела классификация примесей воды на основании фа­зово-дисперсного состояния, предложенная JI.A. Кульским. В основу ее положено поня­тие о фазовом состоянии вещества в водной среде, определяемом в основном дисперс­ностью, агрегативной и кинетической устойчивостью частиц. Этот принцип позволил автору объединить широкий спектр разнообразных по физической, химической и био­логической характеристике примесей, имеющихся в природных и сточных водах, в че­тыре обобщающие группы

Классификация примесей по их фазово-дисперсному состоянию

Классы природных вод по О.А.Алекину

I - НСО3^- > Са²⁺ + Mg²⁺; II - НС0₃^- < Са²⁺ + Mg²⁺< НС0₃^- + S0₄^2-; III- НСО₃- + S0₄^2- < Са²⁺ + Mg²⁺; IV - НСО₃^- = О

Две из них относятся к гетерогенным системам, представленным в воде взвесями, коллоидами, эмульсиями и пенами. Обязательным признаком гетерогенных систем яв­ляется существование поверхностей раздела. Две другие относятся к гомогенным сис­темам - веществам, образующим с водой молекулярные и ионные растворы. Чем мень­ше размер частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде, тем больше величина их удельной межфазной поверхности и тем сильнее влияние поверхностных явлений на свойства системы.

По Л. А. Кульскому, водные дисперсии, содержащие крупные частицы размером бо­лее 10^-3 см, обладают, как правило, полной кинетической неустойчивостью; содержащие частицы - размером 10^-4—10^-5 см (суспензии, эмульсии, пены) обладают слабой интен­сивностью теплового движения и невысокой кинетической устойчивостью; содержащие частицы - размером 10^-5—10^-6 см (коллоиды) обладают сильно развитой межфазной по­верхностью и высокой кинетической устойчивостью. Растворы высокомолекулярных соединений представляют собой обычно однофазные термодинамически устойчивые обратимые системы. Гомогенные системы, представляющие собой истинные растворы различных веществ, являются термодинамически устойчивыми и могут существовать без изменения сколь угодно долго. Для большинства из них характерны такие общие свойства, как электропроводность, направленное диффузионное движение молекул и ионов, гидратация ионов, химический потенциал. Как правило, суммарное содержание примесей в воде, используемой на хозяйственно-бытовые нужды, не превышает 0,01 моль/л.

В таблице приведена классификация взвешенных веществ по гидравлической крупно­сти - скорости осаждения частиц взвеси в неподвижной воде при температуре 10 °С.

По мнению специалистов фирмы «Дегремон», в случае растворения макромолекулярных веществ в воде подобного точного равновесия, которое существует между кри­сталлическим веществом и насыщенным раствором, не создается. Кроме того, раствор макромолекул обычно содержит молекулярные частицы различных веществ. Поэтому при очистке воды необходимо учитывать размер растворенных частиц и их электричес­кий заряд (электрокинетический или потенциал поверхности - φ-потенциал). В связи с этим предложено различать следующие суспензии и растворенные вещества.

Раствор и суспензии

Принцип деления растворенных веществ на группы в зависимости от размера час­тиц широко используется при оценке области применения мембранных методов разде­ления жидких систем.

Рассмотренные в данном разделе примеры классификаций природных вод пред­ставляют собой интерес для общей оценки качества вод природных водоисточников и в отдельных случаях могут быть применимы для обоснования того или иного технологи­ческого процесса и метода очистки. Однако они не дают возможности в должной мере решать задачу по выбору комплексной технологии водоподготовки. Последняя базиру­ется на анализе данных по качеству очищаемой воды, оцениваемого по ряду определя­ющих ингредиентов, фазово-дисперсному состоянию примесей, временному фактору присутствия основных ингредиентов в заданном интервале концентраций и известных, апробированных в практике водоподготовки, методов очистки.

Вернуться к списку