Водоснабжение населённого пункта

Стандарт  допускает 7 мг-экв/л.

• Активная реакция воды (водородный показатель рН): характеризует кислотность или щёлочность воды, по нему судят об агрессивности водной среды.

Стандарт  допускает рН = 6,5 - 7,5.

     Баланс  химических элементов очень важен для потребителя. Из-за избытка или недостатка тех или иных включений в воде, могут проявляться те или иные последствия, как положительные, так и отрицательные. Рассмотрим основные их виды. Фтор. Избыток его в воде может вызвать заболевание и разрушение эмали зубов, а недостаток - кариес. Стандарт допускает 0,7 - 1,5 мг/л. Йод. Элемент содержится в воде обычно в небольших количествах, а иногда вообще отсутствует. Его отсутствие или малое содержание в воде может вызвать заболевание щитовидной железы. Стандарт допускает 0,0001 мг/л. Соединения азота: аммиак, соли азотистой кислоты (нитриты) и азотной кислоты (нитраты) чаще всего образуются в воде при разложении белковых и других органических веществ. Стандарт допускает 10 мг/л.

     Бактериологическая  заражённость воды характеризуется общим числом бактерий, содержащихся в 1 мл воды, а также содержанием в 1 л воды кишечных палочек (коли-бактерий). Большинство бактерий, встречающихся в природной воде, безвредно для человека. Тем не менее, в воде также могут находиться и болезнетворные (патогенные) бактерии и микроорганизмы, вызывающие инфекционные заболевания, такие как холера, дизентерия, туляремия, брюшной тиф и др. Патогенные бактерии появляются в воде главным образом при попадании в неё экскрементов человека и животных. При бактериологических анализах определяют содержание в воде кишечных палочек, постоянно живущих в кишечнике человека и животных. Кишечная палочка сама по себе не является болезнетворной бактерией, но обнаружение её в воде свидетельствует о загрязнении её фекальными водами, а, следовательно, и о возможности попадания болезнетворных бактерий.

     Пробы воды для бактериологического  анализа берут  в чистую стерильную посуду и доставляют в бактериологическую лабораторию немедленно (не позднее чем через 12 часов). При анализах воды определяют общее число бактерий в 1 мл воды; число кишечных палочек в 1 л воды (такой показатель называется коли-индекс); объём воды в мл, в котором содержится одна кишечная палочка (такой показатель называется коли-титр). 

     Стандарт  по бактериологической загрязнённости воды допускает общее количество бактерий в 1 мл - 100, коли-индекс – 3 и коли-титр - 300.

     Если  качество воды не соответствует  вышеуказанным стандартам, то она подвергается очистке.

     Очистка воды заключается в её осветлении, обесцвечивании, дезодорации (устранении запахов и привкусов) и обеззараживании. Воду осветляют, то есть устраняют её мутность, удаляя из неё взвешенные вещества и коллоиды. Осветление воды включает в себя два процесса:

• отстаивание: осаждение из неё взвешенных веществ;
• фильтрование: пропуск её через слой фильтрующего материала.

     Отстаивание воды производится в специальных бассейнах - отстойниках, фильтрование - на фильтрах. Отстойники (горизонтальные, вертикальные) - сооружения, предназначенные для осаждения под силой тяжести в основном крупных по размеру и массе частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Время отстаивания воды зависит от крупности содержащихся в ней взвешенных частиц. Чем меньше частицы, тем больше времени требуется для их осаждения. Для интенсификации процесса очищения применяют коагулирование взвесей. Коагуляцией называется процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонкодиспергированных примесей воды, происходящий вследствие взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения. Процесс коагуляции завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов - хлопьев. Различают коагуляцию в свободном объеме (в камерах хлопьеобразования) и контактную коагуляцию, протекающую в толще зернистой загрузки или в массе взвешенного осадка. Если говорить подробнее, то процесс происходит при помощи добавления в воду химических веществ - коагулянтов. Последние, распадаясь на катионы и анионы, нейтрализуют отрицательно заряженные частички взвесей, что позволяет им слипнуться в более крупные объёмы и быстрее выпасть в осадок. В то же время коагулянты, вступая в реакцию с растворёнными в воде солями, образуют хлопья, которые собирают частицы взвесей и увлекают их в осадок.

     Самым распространённым коагулянтом  в России является сернокислый алюминий (химическая формула Al₂(S0₄)₃), или как его ещё называют - глинозём. В среднем для осветления 1 л воды требуется 40 - 150 мг глинозёма, в зависимости от качества природной воды.

     После осаждения взвесей  вода поступает на фильтр, где, проходя  через слой фильтрующего материала, она освобождается  от не успевших выпасть  в осадок взвесей  и где завершается  процесс полного  осветления воды.

     Для фильтрования воды на водопроводных очистных станциях устраивают водоочистные фильтры. Фильтрация - это следующий после коагуляции и отстаивания процесс для освобождения воды от взвешенных веществ, оставшихся после первых этапов очистки. Сущность фильтрации заключается в пропуске воды через мелкопористый материал (с зернистой загрузкой), на поверхности, в верхнем слое (или в толще) которого задерживаются взвешенные частицы. Фильтр - ёмкость, в которую загружают слой зернистого фильтрующего материала (песка, дробленого антрацита, керамзита, мраморной крошки и др.). Поданная на фильтр вода проходит через фильтрующий слой, оставляя в нём взвеси, собирается дренажным устройством и отводится в резервуар чистой воды. Фильтрующая среда постепенно загрязняется задержанными ей взвесями и требует периодической очистки или промывки водой.

     Интенсивность процесса фильтрации измеряется количеством  воды в кубических метрах, прошедшей за 1 час через 1 м² площади фильтра. Следовательно, величина, характеризующая интенсивность фильтрации, имеет размерность скорости (м³/час·м² = м/час), поэтому её принято называть скоростью фильтрации.

     По  скорости фильтрации все фильтры можно  разделить на такие типы:

• медленные, в которых V_Ф от 0,1 до 0,5 м/час;
• скорые, в которых V_Ф от 5 до 50 м/час.

     Медленные фильтры впервые  начали применяться  в Англии в 1829 г. В  этих фильтрах осветление воды достигают в  основном за счёт плёночного фильтрования. Мелкозернистая фильтрующая загрузка, имея мелкие поры, вначале задерживает на своей поверхности наиболее крупные частицы. Последние, заклиниваясь в порах, сужают их сечение, благодаря чему начинает задерживаться более мелкая взвесь. Этот процесс быстро прогрессирует, в порах задерживаются всё более и более мелкие частицы, а затем коллоиды и даже бактерии. Так на поверхности фильтра образуется фильтрующая плёнка с очень мелкими порами. После этого качество профильтрованной воды становится очень высоким. Задержанные плёнкой бактерии и органические вещества обусловливают возникновение в ней биологических процессов, включая развитие низших организмов, поглощающих бактерий. В результате биологических процессов большинство (до 99 %) бактерий, находящихся в воде, задерживается плёнкой и погибает. Созревшую фильтрующую плёнку медленных фильтров называют биологической. Для созревания биологической плёнки медленного фильтра необходимо 2-3 суток. Очистка медленного фильтра заключается в снятии верхнего слоя (3-5 см) фильтрующего материала вместе с биологической плёнкой и промывки всего слоя фильтрующего материала. Работает фильтр циклично. Период его работы между двумя чистками называют филътроциклом. Фильтроцикл медленного фильтра составляет 40 - 60 суток. Но самое главное, воду на медленных фильтрах можно очищать, не применяя реагенты.

     Скорые  фильтры появились  в 1884 году и почти  вытеснили медленные, так как, имея большую  производительность, требовали меньшей  площади и были экономичнее в эксплуатации. В этих фильтрах осветление воды достигается в основном за счёт объёмного фильтрования. В них применяют относительно крупнозернистую фильтрующую загрузку, обладающую повышенной грязеёмкостью. Биологическая плёнка на скорых фильтрах не успевает образовываться, так как их фильтроцикл длится всего 8-12 часов. На скорые фильтры подают воду, предварительно обработанную реагентами. Многие бактерии - возбудители опасных инфекционных заболеваний могут распространяться через воду. В результате отстаивания и фильтрования из воды удаляется до 95 % бактерий. Для уничтожения оставшихся микроорганизмов - воду обеззараживают. С этой целью используют жидкий хлор, гипохлорит натрия, полученные электролитическим путём озон, двуокись хлора и бактерицидное облучение.

     Хлорирование. Хлорирование является наиболее распространённым методом обеззараживания воды. Для хлорирования используют хлорную известь или газообразный хлор. Обычно применяют двойное хлорирование, добавляя хлор перед отстаиванием и после фильтрации.

     Хлор  доставляют на станцию  в сжиженном виде в баллонах. Из них  хлор переливают в  промежуточный баллон, где он переходит  в газообразное состояние. Газ поступает в хлоратор. Здесь он растворяется в водопроводной воде, образуя хлорную воду, которая вводится в трубопровод, транспортирующий воду, предназначенную для хлорирования.

     Озонирование. Озонирование заключается в окислении бактерий атомарным кислородом, образующимся при распаде озона. Озон одновременно уменьшает цветность, вкусы и запахи воды. Озон в виде озоно-воздушной смеси получают в электрических озонаторах из кислорода воздуха. Перемешивание озоно-воздушной смеси с водой происходит в специальных колоннах и резервуарах с помощью механических мешалок, эжекторов-смесителей и других приспособлений.

     Бактерицидное облучение. Способ очистки воды, который осуществляется с использованием ультрафиолетовых лучей, под действием которых находящиеся в воде бактерии погибают. Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется возникающими при облучении фотохимическими процессами в веществе бактерий. Источником ультрафиолетовых лучей служат электрические кварцевые ртутные или аргоно-ртутные лампы. Эти лампы располагаются в специальных камерах, через которые пропускается вода.

     В случае организации  централизованной подачи питьевой воды и небольшие объекты (поселки, пансионаты,  дома отдыха и т.д.) при использовании в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов для очистки воды могут применяться компактные сооружения небольшой производительности. Примером такой установки служит компактные «Струя», производительность которой ранжируется от 25 до 800 м³/сут. В её состав входят: трубчатый отстойник, фильтр с зернистой загрузкой, оборудование для приготовления и дозирования реагентов и бак для промывной воды.

Список  использованной литературы. 

     1. Карамбиров Н.А.  Сельскохозяйственное  водоснабжение. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - 352 с; ил. - (Учебники и учеб. пособия для с.-х. техникумов).

     2. Оводов B.C. Сельскохозяйственное  водоснабжение и  обводнение. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1984. - 480 с, ил. - (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

     3. Абрамов Н.Н. Водоснабжение:  Учебник для вузов.  - 3-е изд., перераб. и доп. - М: Стройиздат, 1982. - 440 с, ил.