При взаимодействии в воде ионов алюминия с гидрокарбонат – ионами образуется малорастворимая гидроокись алюминия, которая является ядром коллоидной частицы:
Al3+ + 3 HCO 3- ® Al(OH)3 ¯ + 3 CO2
{m Al(OH)3 * n Al3+ * 3 (n-x) HCO3- } 3x+ * 3xHCO3-
__________ ________
ядро диффузный слой
________________________________
коллоидная частица
Если продувкой воздуха удалять СО2 (угольная кислота), то процесс коллоидообразования улучшается.
Флокуляция – укрупнение частиц. Глобулы – крупные частицы.
При обработке мутных вод дозу (Dk) Al2(SO4)3, FeCl3 или FeSO4 можно определить по табл. 4. Меньшие значения принимаются при обработке вод, содержащих грубодисперсные загрязнения.
Таблица 4 – Доза коагулянта для обработки воды [5].
| Мутность, мг/л | 100 | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1400 | 1800 | 2000 |
| Dk, мг/л | 25-35 | 30-45 | 40-60 | 45-70 | 55-80 | 60-90 | 65-105 | 75-115 | 80-124 |
| Dk, мг/л | 10 | 15 | 20 | 25 | 25 | 30 | 40 | 40 | 44 |
2. Обесцвечивание воды - это извлечение из воды окрашенных коллоидов или истинно растворенных примесей. Достигается обесцвечивание воды за счёт использования методов коагуляции, флотации, применения окислителей или сорбентов.
В качестве коагулянтов для обесцвечивания воды в неё добавляются Al2(SO4)3, Fe(OH)3,, H2SiO3. В табл. 5 приведены условия обесцвечивания природных вод коагуляцией Al2(SO4)3.
Таблица 5 – Условия коагуляции природных вод Al2(SO4)3 [6]
| Состав вод | Цветность, градус цв. | Щелочность, мг-экв / л | рН, ед. рН | Жесткость, мг-экв / л | Минерализация г / л |
| мягкие цветные | Цветные | До 1,6 | 5 – 6 | - | - |
| малоцветные | Более 50 градусов | 3 – 4 | 6 - 7,2 | 4,5 | - |
| малоцветные | До 40 градусов | Более 5 | 6,5 – 7,5 | 6 – 8 | 0,8 – 1 |
Доза коагулянта (Dk) зависит от цветности воды по уравнению [5]:
Dk = 4 Ц , мг/л.
Флотация – это процесс, при котором в воду добавляются поверхностно активные вещества (п.а.в.), которые не смачиваются водой. Через полученный раствор продувают воздух, и все прилипшие к п.а.в. примеси воды выносятся наверх и смываются. Напорная флотация – это метод подачи воздуха в очищаемую воду под давлением.
Для окисления окрашенных коллоидов или истинно растворенных примесей воды используют хлорирование воды или озонирование воды.
Прекрасным сорбентом окрашенных компонентов воды является активированный уголь.
3. Дезодорация – это удаление нежелательных привкусов, запахов воды, обусловленных присутствием в воде примесей. Для дезодорации воды используют дегазацию, окислители и сорбенты.
Дегазация – метод удаления из воды газов (СО2, H2S), легко летучей органики. Для дегазации используются аэраторы: вакуумно – эжекционный, барботажного типа, разбрызгивающего типа, каскадного типа.
В качестве окислителей компонентов воды, придающих нежелательные привкусы и запахи, используют хлор, хлор с аммонием, озон.
Активированный уголь является прекрасным сорбентом, обеспечивающим дезодорацию воды.
Приложение 2
Метод использования Н, Na-катионирования воды
Рекомендации по подготовке (умягчению) природной гидрокарбонатной подземной воды без существенного увеличения в ней содержания натрия.
Вода подается в водород-катионитовый фильтр, загруженный сильноосновным катионитом КУ-2-8, который служит для извлечения из воды катионов:
2(R – H) + Ca2+ = 2R – Ca + 2H+
H+ + HCO3- = H2 O + CO2 .
Образующийся в процессе водород-катионирования диоксид углерода в результате распада бикарбонатов удаляется в дегазаторе.
Технологическая схема заканчивается буферным натрий-катионитовым фильтром, который сглаживает возможные проскоки на предыдущих ступенях обработки и поддерживает постоянное значение величины рН в фильтрате.
Водород-катионитовый фильтр регенерируется раствором соляной кислоты. Натрий - катионитовый фильтр регенерируется раствором соды.
Приложение 3
Метод использования Н-катионирования и ОН- анионирования воды
Вода подается в водород-катионитовый фильтр, загруженный сильноосновным катионитом КУ-2-8, который служит для извлечения из воды катионов:
2(R – H) + Ca2+ = 2R – Ca + 2H+.
После прохождения водород- катионитового фильтра вода подается на ОН- анионитовый фильтр, загруженный анионитом Леватит в ОН-форме, который служит для извлечения из воды анионов:
R –О H + Cl- = R – Cl + OH-.
При этом Н+-ион, выделившийся в воду после прохождения её водород-катионитового фильтра, реагирует с ОН- - ионом, выделяющимся в воду после прохождения её ОН-- анионитового фильтра, с образованием чистейшей воды:
Н+ + ОН- = Н2О.
Водород-катионитовый фильтр регенерируется раствором соляной кислоты. ОН- - анионитовый фильтр регенерируется раствором щелочи.
Список использованных источников
1. Зарубина Р.Ф., Копылова Ю.Г., Зарубин А.Г. Анализ и улучшение качества природных вод. Часть 1. Анализ и оценка качества природных вод. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 168 с.
2. ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа. – М.: Изд-во стандартов.
3. НСАМ. Подземные воды. Внутри лабораторный контроль качества результатов анализа природных вод. – М.: Изд-во министерства геологии СССР, 1998.
4. СанПиН 2.1.4.1074−01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Минздрав России, 2002.
5. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоёмов. − Изд. ТОО «Мединор», 1995.
6. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология – М.: Наука,1996. –С. 188.
7. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора. – М.: Изд-во стандартов., 1985. – 12 с.
8. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. – М.: Изд-во стандартов. –29 с.
9. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 7 с.
10. Шварцев С.Л. «Гидрогеохимия зоны гипергенеза». – М.: ОАО «Недра», 1998. – С. 197–198.
11. ГОСТ 27065–86. Качество вод. Термины и определения.
12. Сан ПиН 2.1.4.1175-02. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников.
13. СанПиН 2.1.4.1116–02. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в ёмкости. Контроль качества.
14. Иванов В.В., Невраев Г.А. Классификация минеральных вод. – М.: Недра, 1967.
15. ГОСТ 13273-88 Воды минеральные питьевые, лечебные и лечебно-столовые. – М.: Изд-во стандартов, 1994. – 29 с.
16. МУ МРФ № 2000/34. Классификация минеральных вод и лечебных грязей для целей их сертификации. Под редакцией Адилова В.Б. – М.: Москва, 2000. – 75 с.
17. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
18. Сан ПиН № 4630-88. Охрана поверхностных вод от загрязнения.
19. Моисеенко Т.И. Экотоксикологичекий подход к нормированию антропогенных нагрузок на водоёмы Севера //Экология, 1998, № 6. – С. 452–461.
20. ГОСТ 17.1.2.03–90 «Критерии и показатели качества воды для орошения» Охрана природы. Гидросфера. – Межгосударственный стандарт. – 6 с.
21. Костяков А.Н. Основы мелиораций. − Сельхозгиз, 1960.
22. Кац Д. .М., Шестаков В. М. Мелиоративная гидрогеология. − М.: Недра, 1981.
23. Методическое руководство по гидрогеологическим и инженерно-геологическим исследованиям для мелиоративного строительства. В. 1−3. − М.: Недра, 1972.
24. Мелиорация за рубежом. Экспресс информация. Серия 7, в. 5. − М., 1976.
25. Сударина А.А. и др. Химия в сельском хозяйстве. − М.: Просвещение, 1976.
26. Воробьев С.А. и др. Земледелие − М.: Колос, 1968.
27. Зарубина Р.Ф., Копылова Ю.Г. Оценка качества природных вод. Методические указания к выполнению лабораторных работ. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 115 с.
28. Молчанова Я.П., Заика Е.А., Бабкина Э.И., Сурнин В.А. Гидохимические показатели состояния окружающей среды. – М.: ФОРУМ ИНФРА-М, 2007. – 192 с.