1.5.5. Класифікація вод

Природні води розподіляються на три види, що різняться за наявністю домішок: атмосферні, поверхневі та підземні.

Атмосферна вода – це вода дощових і снігових опадів, вона характеризується порівняно невеличким вмістом домішок, головним чином розчинених газів: кисню, вуглекислого газу, сірководню, оксидів азоту, кисневих з’єднань сірки, органічних речовин, що визначають атмосферу в промислових районах. Атмосферна вода майже не містить розчинених солей, зокрема, солей кальцію і магнію.

Поверхневі води – річкові, озерні, морські містять, крім домішок, наявних в атмосферній воді, різноманітні речовини. В них є двовуглекислі солі кальцію, магнію, натрію і калію, а також сірчанокислі й хлорні солі. Якщо вода містить солей менше 1 грама на літр, вона називається прісною, а якщо більше одного грама – солоною.

Підземні води – артезіанських свердловин, криниць, ключів, гейзерів – характеризуються різноманітним вмістом солей, склад яких залежить від виду і структури грунтів і гірських порід, через які просочуються атмосферні води і води поверхневих водойм, створюючи водойми підземні. Фільтруюча спроможність грунтів і гірських порід обумовлює високу прозорість підземних вод і відсутність у них домішок органічного походження. Унікальною сировиною для хімічної промисловості є інеральні води, насичені різноманітними солями. Так, води насичені хлористим натрієм, служать сировиною для виробництва соди, їдкого натру і хлору. З підземних роп одержують також йодисті, бромисті з’єднання й інші солі.

Залежно від призначення вода умовно підрозділяється на промислову і питну. Питна вода в першу чергу звільняється від бактерій; до неї висуваються особливі вимоги стосовно смаку, кольору, запаху. Промислові води не можуть містити домішок більше припустимої норми, що встановлюється залежно від виду виробництва.

Вода для прямоточних парових котлів не має містити окисів вуглецю і кисню, що спричиняють корозійну руйнацію труб, і може містити сухий залишок не більш 0,2...0,3 мг/л. Солі в парових котлах відкладаються на внутрішніх поверхнях труб у виді накипу, знижують теплопровідність їхніх стінок, призводять до перегріву і передчас­ного їхнього зносу. Підвищених вимог стосовно чистоти води дотримуються при виробництві напівпровідників, люмінофорів і деяких інших матеріалів.

1.5.6. Очищення і знезараження води

Очищення води від домішок, тобто підготовка, складається з таких операцій: освітлення, знебарвлення, знезараження, зм’якшення, дегазація.

Освітлення і знебарвлення природної води провадиться з метою видалення з неї механічних домішок. Це досягається відстоюванням її в бетонованих резервуарах великої місткості (відстійниках) із наступним пропусканням через пісчані фільтри з зернистим фільтруючим прошарком. Для осадження колоїдних домішок у відстійники вводять коагу­лянти – сульфати заліза або алюмінію, в результаті чого вода знебарвлюється. Осадки видаляються з води при відстоюванні і фільтруванні.

Знезараження води – обов’язковий процес її очищення, що використовується для побутових потреб. Знищення хвороботворних мікробів і окислювання органічних домішок досягається хлоруванням – введенням газоподібного хлору, хлорного вапна, гіпохлориду кальцію, а також озонуванням і кип’ятінням. При обробці води хлором вода насичується його запахом, при озонуванні запах відсутній, що є перевагою даного методу. Вода знезаражується також обробкою іонами срібла і під впливом ультрафіолетових променів і ультразвукових коливань.

Для того, щоб після обробки у воді не залишався надлишок хлору, її дехлорують. При цьому надлишок хлору або хімічно зв’язується, або видаляється при пропусканні води через вугільні фільтри. Зм’якшення і знесолення води – основні процеси її підготов­ки. Видалення з води всіх солей (усіх катіонів і аніонів) називається знесоленням, але тільки солей кальцію і магнію – зм’якшенням. Повне знесолення води (дистиляція) застосовується порівняно рідко. Засоби зм’якшення води розділяються на фізичні, хімічні та фізико-хімічні.

До фізичних засобів належать – кип’ятіння, дистиляція і виморожування.

Дистильовану (цілком знесолену) воду одержують перегонкою на спеціальних дистиляційних установках.

Сутність хімічних методів зм’якшення полягає в зв’язуванні іонів кальцію і магнію за допомогою реагентів у нерозчинні осадки, що легко виводяться. Залежно від застосовуваних реагентів розрізняють засоби: а) вапняний – обробка гашеним вапном; б) содовий – діють кальцинованою содою; г) натровий – обробка їдким натром; д) фос-фатний – впливають тринатрійфосфатом.

Сутність іонообмінного (фізико-хімічного) засобу полягає у видаленні з води іонів кальцію і магнію за допомогою іонітів (іонообмінних солей), спроможних обмінювати свої іони на іони, що утримуються у воді.

Сучасним фізико-хімічним методом зм’якшення води є електрохімічний, зокрема електрокоагуляція, що провадиться в електролізерах із розчинними електродами.

Дегазація води – видалення з неї розчинених газів – здійснюється хімічним і фізичним засобами.

Фізичні засоби видалення газів полягають в аерації або нагріванні води у вакуумі.

Виробничі й побутові стічні води звичайно містять різноманітні органічні та неорганічні домішки, які при зливі у водойми забруднюють їх. Спуск промислових стічних вод у водойми провадиться відповідно до санітарних правил, якими визначене гранично припустиме утримання речовин у стічних водах.

Засоби очищення і знешкодження стічних вод підрозділяються на механічні, фізико-хімічні, хімічні та біологічні.

Механічні засоби очищення стічних вод від домішок полягають у їхньому відстоюванні і фільтруванні, зокрема, через полупроникаючі мембрани під тиском.

Фізико-хімічні методи засновані на застосуванні флотації, екстракції й адсорбції шкідливих домішок, відгонки їх із водяною парою. Різновидом фізико-хімічних методів є термічні, наприклад, випар води при нагріванні й спалюванні органічної частини сухого залишку.

Хімічні методи очищення стічних вод засновані на використанні окислювально-поновлюючих, електрохімічних процесів, реакцій нейтралізації і переводу шкідливих речовин у неактивну нешкідливу форму. Біологічний метод полягає у розкладанні й окислюванні шкід­ливих домішок за допомогою мікроорганізмів. Серед мікроорганізмів, що зустрічаються у грунті, найбільш численними є гриби, водорості й бактерії. Вони “атакують” органічні речовини, що утримуються у стічних водах, які являють собою прекрасне живильне середовище для мікробів, і розкладають вуглеводи, жири й інші з’єднання на двоокис вуглецю, воду і мінеральні солі. Розрізняють процеси біологічного очищення, що протікають у природних і штучно створених умовах, які здійснюються на спеціальних очисних станціях.