Особливі види очистки питної води

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ,МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені М.П. ДРАГОМАНОВА

Інститут природничо – географічної освіти та екології

Кафедра екології

Реферат

на тему:

«Особливі види очистки питної води»

Студента 5 курсу

денної форми навчання

Спеціальності «Екологія і охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

Гуляя Юрія Павловича

                                                             Київ - 2012

Зміст

Зміст
Вступ
1.Поняття цементації. Очищення води від металів.
2.Способи видалення з води силіцієвої кислоти,фенолів та радіонуклідів.
3.Фторування та знешкодження фтору в воді.
4.Стабілізація води. Дегазація води. Види дегазаторів.
5.Аерація води. Дезодорація води.
Висновок
Список Використаних Джерел

Вступ

На Землі водою покрито 75% поверхні. Незважаючи на це, чиста вода незабаром стане дефіцитною речовиною на планеті, тому що для вживання придатно не більше 1% її обсягу й тільки лише 0,3% можна віднести до легкодоступного (це ріки, струмки). Якість води з підземних джерел не відповідає санітарним вимогам і ГОСТУ пропонованих до води. Вода повинна бути нешкідливої й безпечної, тому для початку її варто очищати. Методи очищення води від забруднення відрізняються розмаїтістю.

Всі наявні способи очищення води умовно можна розділити на 3 групи: фізико-хімічна, біологічна, механічна.
Методи фізико-хімічного очищення застосовуються для таких цілей: очищення води від дисперсійних часток, розчинених у ній з"єднань, для виділення з води неорганічних домішок, не розчинних у ній. В установках для очищення використають різні реагенти, які взаємодіють зі шкідливими речовинами. Відбувається нейтралізація шкідливих речовин, знезаражування, а також і знебарвлення.

Хімічні ж процеси очищення води полягають у її озонуванні або ж хлоруванні. Такий метод очищення води, як хлорування вже зжив себе й тому йде в минуле.

Найпростіша технологія водоочищення – кип"ятіння й відстоювання. Сама безпечна вода — кип"ячена. Кип"ятінням можна повністю позбавити воду від хвороботворних мікроорганізмів, але такий метод очищення не дозволяє позбутися від хімічних забруднень і вода губить корисні елементи. Зменшити вплив шкідливих речовин допомагає заморожування води з наступним відтаванням (потала вода).

Один з актуальних методів очищення води – опромінення її ультрафіолетом. Метод досить сучасний. Його використання виправдане на великих водоочистных об"єктах. У процесі такого очищення води знищуються практично всі хвороботворні мікроорганізми, а от сама вода при цьому не піддається хімічній обробці.

Метод механічного очищення гарний для виділення суспензій. Основні способи тут: проціджування, а також відстоювання й, крім того, фільтрування. Дані методи по суті – підготовка. Механічні технології очищення води припускають у своєму составі використання різноманітних фільтрів, що видаляють сміття (як великий, так і дрібний), а деякі з них здатні видалити хімічні домішки й навіть мікроорганізми

У домашніх умовах найбільш ефективний метод очищення — використання побутових очисників. Мікропористий фільтруючий елемент побутового очисника затримує й звільняє воду від домішок; рятує воду від хлору, пестицидів, фенолів, заліза, важких і радіоактивних металів; запобігає розмноження відфільтрованих бактерій. У высокотехнологичных пристроях очищення води робота фільтрів може базуватися на хімічних, біологічних або механічних принципах роботи. Також може зустрічатися сполучення цих принципів роботи.
Проте ми поговоримо про особливі методи очистки води,ті які мають велику перспективу ,які мають невелику собівартість .

1.Поняття цементації.

Цементація – це один з найефективніших електрохімічних методів очистки води від іонів металів,вона полягає у витісненні металу із розчину його солі електронегативнішим металом.

Але вилучення міді (ІІ) цим методом проводять переважно для очищення розчинів сульфату цинку,з якого потім електролітично вилучають металевий цинк,а тому як метал-цементатор використовують цинк. Однак для вилучення міді (ІІ) із стічних вод застосування цинку є небажаним,через те що його вартість доволі висока, крім того, виникає вторинне забруднення води.

Можна використовувати як метал-цементатор залізо у вигляді відходів металооброблення. Електрохімічний потенціал заліза є більшим, ніж цинку (-0,44 і -0,763 В, відповідно), але воно є у вигляді дешевих відходів (стружка) і, що дуже важливо, іони заліза (ІІ) не є токсичними, до того ж у природних водоймах вони окиснюються киснем повітря до заліза (ІІІ), яке утворює нерозчинний заліза (ІІІ) гідроксид — відбувається самоочищення водойми.

2.Способи видалення з води силіцієвої кислоти,фенолів та радіонуклідів

Проблема повного очищення виробничих стоків розчинених у воді органічних речовин, зокрема фенолів, є одним із найбільш важливих і водночас важко розв"язуваних.

Попри величезну число вітчизняних і зарубіжних розробок, цю проблему не вважається розв"язаною. Причин цього кілька.

По-перше, розмаїття систем по хімічним складом та технічним умовам освіти і існування вимагає проведення індивідуальних досліджень кожному за конкретного випадку, що який завжди можливо.

По-друге, технологія повної очищення води, зазвичай, диктує дотримання особливих умов, які важко здійсненні на практиці.

 По-третє, багато ефективні засоби глибокої очищення поєднані з більшими на економічними і ресурсними витратами, використанням дефіцитних реагентів із наступним регенерацією, утилізацією чи захороненням відходів; й у підприємств усе це виконати дуже складно. Тому пошуку нових ефективних способів очищення промислових стічних вод мовби є як і актуальным.

У багатьох фундаментальних досліджень з цієї проблеми розглядаються модельні системи, які з води та основний домішки - фенолів; у своїй всієї сукупності супутніх речовин не приділяється достатньої уваги. Методи очищення води часто розглядають окремо для різних класів домішок: мінеральних речовин, цих продуктів, розчинених газів і колоїдних растворов.

Для зниження концентрацій нафтопродуктів на воді рівня ГДК застосовують методи глибокої очищення, зазвичай, на заключних стадіях водоочистки.

Парофазное окисление

Термічне парофазное окислювання протікає за температур 800,,,1000°С й у випаровуванні стічної води в печі при надлишку повітря [6]. Сутність цього методу залежить від окислюванні фенолів киснем повітря за підвищеної температурі. Застосування каталізаторів дозволяє знизити температуру процесу до 350,,,450°С. Як каталізаторів використовують алюмосиликатные носії з нанесеними з їхньої поверхню платиною чи палладієм. Можна застосовувати медно-оксидные і мідно- хромоксидные каталізатори [6,7], але де вони менш активні проти платиновими і палладиевыми.

Ступінь окислення становить 96-100%. При температурі 350-400°С очищення здійснюється повністю. Зниження температури приводить до зменшення глибини окислення. Процес протікає при невеличкому надлишку повітря (1.3 раза).

Процес глибокого окислення чутливий до дії низки сполук, містять сірку, миш"як, свинець, хлор і фосфор, що є дезактивирующими отрутою й знижують термін їхньої служби катализатора.

Суттєвим недоліком процесу вважають великі енерговитрати, пов"язані з переведенням на стічні води в парообразное стан. Тому доцільно використовувати цей процес на наступних случаях:

- де водяну пару, забруднені вуглеводнями, має необхідну температуру;

- чи тому випадку, коли потрібно отримувати высокочистую воду (без домішок органічних речовин і тяжких металів) потроху й у спеціальних целей;

- для невеликої кількості стічних вод мовби містять високотоксичні органічні домішки, вилучення і знешкодження яких іншими методами невозможно;

- при добуванні цінних мінеральних примесей;

- у разі горючих виробничих відходів, які можна використані замість топлива.

Жидкофазное окисление.

Потрапляючі в природні води радіоактивні речовини бувають природного і штучного походження. Наявність у воді природних радіоактивних речовин обумовлено її зіткненням з мінералами, що містять радіоактивні ізотопи 238U, 226Ra, 232Th, а також взаємодією з атмосферою, з якої у воду потрапляють продукти «космічного синтезу» елементів (14С, 10Ве, 3Н). Ступінь радіоактивного забруднення води в цьому випадку звичайно невеликий. Розвиток ядерної енергетики і розширення області застосування радіоактивних ізотопів в різних галузях промисловості, науки, техніки, медицини пов"язаний з вірогідністю забруднення природних вод радіоактивними відходами. Найбільш небезпечними для людини і тварин є ізотопи: стронцій-90, цезій-137, йод-131. Потрапляючи в організм, вони викликають важкі захворювання. Активність радіоактивних відходів зменшується тільки в результаті природного розпаду, що у разі ізотопів, що володіють тривалим періодом напіврозпаду, пов"язано з необхідністю здійснення контролю над радіоактивними відходами іноді протягом декількох сотень років. Радіоактивно забруднені води відрізняються великою різноманітністю радіоактивних елементів, що містяться в них. Кожний з цих елементів характеризується двома основними величинами: енергією радіоактивного випромінювання -променів і періодом напіврозпаду, тобто проміжком часу, протягом якого розпадається половина початкової кількості атомів. Гранично допустимі концентрації деяких ізотопів у воді відкритих водоймищ.Ну методами знешкодження радіонуклідів є відстоювання ,коагуляція,фільтрування і в тому числі сорбентами,флотація,пінна флотація,дистиляція ,зворотний осмос,електродіаліз.

3. Фторування та знешкодження фтору в воді

Необхідність фторування води на водопровідних станціях в кожному конкретному випадку установлюється відповідними органами санітарно-епідемічної служби.

Цей метод регулювання складу господарських питних вод рекомендується при концентрації фтору в ісходній воді менше 0,5 мг/л і враження карієсом людей більше 25-30 % населення.

Для фторування води використовують різні фтороскладаючі з’єднання :кремнетофит натрия Na 2Si F6 ,кремнофлорид амония,фторид натрію,фторсульфат алюмінію,фтороводню кислоту,гексафторокремнієву кислоту.

При виготовленні робочих розчинів треба розраховувати ,що при їх розчиненні в жорсткій воді утворюються осадки кремнійофторидів і фторидів кальцію і магнію.

Знешкодження фтору в воді може відбуватись за допомогою різних методів
шляхом відстоювання. В побутових умовах це різноманітні види фільтрів.
Які в наш час є необхідністю а не розкішшю.

4. Стабілізація води.

Стабілізація води - процес водопідготовки, спрямований на запобігання корозії і відкладень карбонату кальцію в трубопроводах, обладнанні та апаратах. Вода вважається стабільною, якщо вона не викликає розчинення карбонату кальцію і не виділяє його. Здатність води утворювати карбонатні відклади або, навпаки, розчиняти їх визначається добутком активностей Са + і СО3. При концентрації розчиненого у воді СО2 нижче рівноважної відбувається зсув рівноваги в бік накопичення у воді іонів СО3 супроводжується утворенням і виділенням в тверду фазу СаСО3.При оцінці стану рівноваг часто використовують два показники: 1) ставлення твори активностей кальцій-іона і карбонат-іона до термодинамічної твору розчинності карбонату кальцію, іноді називають ступенем насичення води карбонатом кальцію, і 2) індекс насичення карбонатом кальцію. Останній являє собою різницю між фактичним значенням рН води і його гіпотетичним значенням, які відповідають стану насичення води карбонатом кальцію. В агресивній воді ступінь насичення 1, а індекс насичення - негативна величина. Навпаки, у водах, здатних утворювати відкладення карбонату кальцію, ступінь насичення 1, і індекс насичення позитивний, а вода перенасичена карбонатом кальцію. Найбільш надійні значення індексу насичення і ступеня насичення води карбонатом кальцію отримують в ході експериментального визначення шляхом тривалої обробки води порошком вуглекислого кальцію (карбонатні випробування). Застосовуються й інші, в основному розрахункові, оціночні показники, що враховують поряд з параметрами карбонатно-кальцієвої системи концентрації у воді хлоридів, сульфатів, іонних пар, розчиненого кисню, кремнію, нітратів, магнію і органічного вуглецю, але володіють органічної універсальністю. М"які природні, опріснені, зм"якшування Для стабілізації агресивної води застосовують обробку її реагентами, фільтрацію, а також декарбонізації. В якості реагентів використовують вапно, соду і сполуки органічного та неорганічного фосфору. Стабілізаційні фільтри завантажують подрібненими природними карбонатами - мармуром, вапняком, крейдою, доломітом, коралами, силікатами та штучними - магномассой, шотралайтом, а також аніонообмінних смол.  Сполуки фосфору - гексаметафосфат або триполіфосфат натрію, а також оксіетілідендіфосфоновая кислота (ОЕДФК) - застосовують у складі інгібіторних протикорозійним композицій у поєднанні з солями цинку або хрому. Реагенти дозують в оброблювану воду у вигляді розчинів. При використанні негашеного вапна вапняні розчини готують в гасителя і сатураторах. Завантаження карбонатних фільтрів приймають з великим надлишком по відношенню до стехіометрично необхідному її витраті при мінімізації розмірів її зерен. Аніоніт в стабілізаційних фільтрах переводять в двокарбонатний форму і виробляють при фільтруванні обмін частини розчинених у воді сульфатів і хлоридів на бікарбонати. Глибина заміни залежить від кількості вуглекислого натрію, що витрачається на регенерацію завантаження. Фільтри з подрібненим силікатом застосовують для гарячої води, коли розчинність кремнію підвищується. Основною областю використання найбільш зручних в експлуатації фільтраційних установок стабілізації є м"які і опріснені води. У жорстких водах реакційна здатність стабілізаційних установок різко падає, тому їх замінюють реагентами, які необхідно точно дозувати. Введення їх при значному надлишку може привести до пом"якшення води в результаті взаємодії з солями жорсткості. Використання їдкого натру і соди обмежується їх дефіцитністю і високою вартістю Практично всі відомі методи пом"якшення (реагентами, катіонуванням і нагріванням) застосовні для запобігання карбонатних відкладень у водах будь-якого складу.Підкислення води досягається зазвичай введенням сірчаної або соляної кислоти. Метод підкислення не вимагає громіздкого реагентного господарства, але передбачає ретельний контроль за добавкою кислоти. При карбонізації СО2 вводять у воду в складі або димових газів, або атмосферного повітря, або вводять чистий СО2 часто харчового якості. У сильно пересичених водах присадка СО2 сприяє зародженню кристалів СаСО3, які можуть бути виділені з води до її використання. У помірно пересичених водах попередніх введення СО2 компенсує втрату вуглекислоти, наприклад при нагріванні води, і тим самим попереджає розпад бікарбонатів. У питному водопостачанні спільної обробкою м"яких вод вапном і СО2 досягається підвищення в них карбонатної жорсткості до рівня, зумовленими санітарно-гігієнічними вимогамиФосфатування проводиться при температурі нагріву води не більше 60-70 С. При більш високих температурах відбувається утворення і виділення в осад ортофосфатов кальцію і магнію. Дія електричного, магнітного та ультразвукового полів змінює умови кристалізації СаСО3, який випадає у вигляді тонкодисперсних кристалів в об"ємі води.При цьому антінакіпний ефект пояснюється або впливом полів на домішки води, або зміною її структури. Однак обробка води цими полями не завжди дає стійкий протинакипних ефект.

Дегазації води- Видалення з води розчинених газів. Дегазація води необхідна при використанні води на госп.-питні та пром. мети, т. к. розчинені гази кисень, вільна вуглекислота та сірководень - обумовлюють або підсилюють корозійні властивості води. Дегазація води застосовується в системах гарячого водопостачання, при підготовці живильної води для котлів середнього та високого тисків, при іонітових умягчении і знесолюванні води, при знезалізненні води за допомогою аерації та у випадках використання підземних вод, що містять розчинений сірководень.Розрізняють хімічні та фізичні способи дегазації води. Сутність першого полягає в додаванні реагентів, к-рие пов"язують розчинені у воді гази, напр. знекиснення води шляхом добавки в неї гідразин-гідрату або шляхом фільтрації води через фільтри, завантажені сталевими стружками. В обох випадках відбувається зв"язування розчиненого кисню, к-рий при цьому втрачає корозійні властивості. Частіше застосовуються економічніші физич. способи дегазації води: аерація води, що містить видаляється газ; створення умов, при яких брало розчинність газу у воді стає близькою до нуля. Аерацією з води можуть бути видалені вільна вуглекислота та сірководень. Парціальний тиск цих газів в атмосферному повітрі близько до нуля, тому створюються сприятливі умови для дифузії видаляється газу з води в пропускається через неї повітря. Вода аерується в спец. дегазатор, в окремих випадках використовуються бризкальні басейни (при знезалізненні води). Найбільш споживані плівкові Дегазатори, що представляють собою колони, завантажені тієї чи іншої насадкою (кільця Рашига, дощаті щити, подрібнений кокс, щебінь та ін.) Дегазіруемая вода стікає тонкою плівкою по насадці і омивається зустрічним потоком повітря, що подається вентилятором. Повітря з віддаленим з води газом відводиться з верхньої частини дегазатора в атмосферу, а вода стікає в приймальний резервуар.Физич. дегазацію застосовують також при знекиснення води. Для видалення кисню воду доводять до кипіння, при к-ром розчинність всіх газів близька до нуля. Вода доводиться до кипіння шляхом нагрівання (терміч. деаератори) або за допомогою зниження тиску до такого, при к-ром вода кипить при даній її темп-ре (вакуумні дегазатори).

Види дегазаторів

Залежно від конструктивного оформлення застосовують різні типи дегазаторів: пінні, балотувальні, плівкові з різними насадками, термічні, вакуумні, вакуумно-ежекційні. Плівкові дегазатори з насадкою з кілець Рашига застосовують для глибокого видалення з води вуглекислого газу і сірководню. Барботувальні дегазатори використовують для глибокого видалення вуглекислого газу на установках продуктивністю не більш як 20 м3/год. У разі глибокого (за залишкової концентрації 0,01—0,05 мг/дм3 або часткового (0,3—0,5 мг/дм3) знекиснення води, а також спільного видалення кисню і вуглекислого газу застосовують вакуумні дегазатори з насадкою з кілець Рашига. Характеристика плівкового дегазатора. Плівковий дегазатор з насадкою з кілець Рашига являє собою циліндричний апарат, у нижню частину якого вентилятором подають повітря. Вода надходить у верхню частину дегазатора і рівномірно розподіляється по перерізу плитою з ковпачками. Насадка розміщується на проміжному днищі з дірчастого листа або у вигляді зварної рами з кутової сталі. В таких дегазаторах залишковий вміст вуглекислого газу у воді становить 1—2 мг/дм3. У разі видалення сірководню воду спочатку підкислюють до рн = 5, а потім дегазовану воду підлужують до необхідних значень рн. Щільність зрошення насадки водою становить 60 м3/м2 • год) при глибокому видаленні оксиду карбону (IV) або сірководню; при частковому видаленні СО2 в процесі знезалізнення води. Витрати повітря на 1 м3 дегазованої води становлять 15 м3 при глибокому, 4 м3 при частковому видаленні вуглекислого газу і 12 м3 при глибокому видаленні сірководню.

5.Аерація води. Очистка води повітрям.

Аерація - досить довгий процес. Адже для окислення киснем металів, розчинених у воді, потрібна значна кількість часу. У цьому плані аерація поступаєтьсяАерування поділяється на два типи:1) напірна аерація. У такому випадку говорять про аераційної колоні, статичному міксері, спрощеної аерації і інСуть цього виду аерації полягає в тому, що аераційна колона або статичний міксер виконують роль контактної камери. Це означає, що насичена повітряна суміш вводиться всередину колони через оголовок аераційної колони по спеціальній подаючої трубі, яка доходить приблизно до середини колони. Далі в товщі води завдяки барботування води бульбашками повітря інтенсивно окислюються домішки. Але крім різних окислювальних реакцій при даному способі додатково відбувається видалення з оброблюваної води зайвого повітря і розчинених газів (вуглекислий газ, метан, сірководень та ін.) Справа в тому, що всі ці розчинені гази надають воді неприємний присмак і запах, що негативно відбивається на її якості. Приміром, сірководень видаляється з води за допомогою двох механізмів. Перший полягає в тому, що сірководень одночасно з іншими газами виділяється через оголовок. Другий же механізм передбачає, що залишився сірководень окислюється з розчиненим киснем в шарі спеціального каталітичного фільтруючого матеріалу. В результаті він окислюється до сірки, яка потім застряє в фільтруючому шарі обезалізування

Дезодорація води.

Дезодорация води деяких випадках характеризуєтьсякоагулировании домішок та йогофлокулировании з наступним фільтруванням, проте часто усунення небажаних запахів і присмаків потрібно застосування спеціальних технологій. Їх вибір диктується характером домішок і станом, де вони перебувають (суспензії, колоїди, істинні розчини, гази).

Універсальних методів дезодорації води сьогодні — немає, проте, використання декого з тих у поєднанні забезпечує необхідну ступінь очищення. Якщо речовини, викликають неприємні присмаки і запахи, перебувають в підвішеному і колоїдному стані, то хороші результати дає їхкоагулирование.Привкуси і запахи, зумовлені неорганічними речовинами, які у розчиненому стані, витягаютьдегазацией,обезжелезиванием,обессоливанием . та інших.Запахи і присмаки, викликані органічними речовинами, вирізняються великою стійкістю. Зазвичай їх витягають < шляхомоксидации і сорбції.

Речовини, які мають сильними відбудовними властивостями (>гумусовие кислоти, солі заліза (II), дубильнівещез>тва, сірководень, нітрити, поли- іодноатомние феноли 0 т. п.) добре беруться із води шляхомоксидации. Більше стійкі сполуки (карбонові кислоти,алифатические спирти, вуглеводні нафти і нафтопродукти й т. п.) за умов обробки хлором та її похідними, котрий іноді озоном окислюються погано. Іноді сильні окислювачі, впливаючи для цієї речовини, значно посилюють початкові присмаки і запахи (наприклад,фосфороорганические пестициди). Разом про те дію окислювачів налегкоокисляемие сполуки призводить до їхнього повної деструкції, або до утворення речовин, які впливають на органолептичні показники води. Отже, дію окислювачів ефективно лише з відношення до обмеженої кількості забруднень.

Недоліком окисного методу є й необхідність дозування окислювача у власність виключно точному відповідність до рівнем і виглядом забруднення води, що дуже важко, приймаючи до уваги складність і тривалість багатьох хімічних аналізів.

Більше надійним і економічним є застосування фільтрів згранулированним активним вугіллям, які у ролі фільтруючій завантаження. Фільтри, завантаженігранулированним активним вугіллям незалежно від коливання рівня забруднення води, є постійно чинним бар"єром стосовносорбируемим речовин. Проте, серйозним труднощами до застосування цього очищення води є порівняно мала поглинаюча здатність вугілля, що зумовлює необхідність частої його заміни чи регенерації.

Висновки

Отже особливими джерелами знезараженнями води можна дуже багато що нейтралізувати чи знешкодити ,і в деякому розумінні вони мають майбутнє.
Головним фактором є таке прислів’я :перефразовуючи автора «Ми те що ми п’ємо» тож задумайтесь над цим. Бо ваше здоровя і життя у ваших руках.

Список Використаних Джерел

1.З А К О Н  У К Р А Ї Н И Про питну воду та питне водопостачання  від 10_01_2002 № 2918-III

2. Запольский-Основы экологии 2001

3.Беліков – водопроводка справочник для професионалов _2007.

4. Водний кодекс України  від 06_06_1995 № 213-95-ВР .

5. Флог ,. Левченко Водопідготовка_1996.

6. degremont_tehnicheskiy_spravochnik_po_obrabotke_vody_v_2_t_t_2007.

7. Чинні норм-правові акти у водопровідно-каналіз госп-ву.