Освітлення води можна досягти при тривалому відстоюванні. Однак природне відстоювання відбувається повільно, а ефективність його невелика. Тому воду очищають за однією із двох схем: 1) шляхом відстоювання з подальшою повільною фільтрацією або 2) шляхом коагуляції, відстоювання і швидкої фільтрації.
Рис. 4.6, Схема господарсько-питного водогону з відкритої водойми;
1 - водойма; 2- водозабірна труба; 3 - береговий приймач води: 4 - насосна станція першого підйому; 5 - установка для дозування коагуляту; 6 - камера реакції; 7 - вертикальний відстійник; 8 - швидкий фільтр; 9 - хлоратор; 10 - резервуар для чистої води; 11 - насосна станція другого підйому; 12 - розподільна водогоіша сітка; 13 - водонапірна башта.
Тривалість перебування дрібних часток мулу в завислому стані в товщі води й випадання їх в осад залежить від швидкості руху води, питомої ваги і діаметра завислих речовин. Найбільш сприятлива умова для звільнення води від різних механічних домішок зменшення швидкості потоку води, що досягається у відстійниках. Вода, потрапляючи з труб в басейн, зменшує швидкість від 1м/с до декількох м/с І стає практично нерухомою.
Залежно від напрямку руху води, відстійники бувають горизонтальними і вертикальними. Відстійники - це великі резервуари глибиною декілька метрів, в яких вода протягом 4-8 годин з дуже малою швидкістю рухається від входу до виходу. За цей час найбільші частинки встигають осісти на дно.
Після відстоювання воду фільтрують. Фільтра - це залізобетонні резервуари з подвійним дном: нижнім суцільним і верхнім дірчастим. Між ними утворюється дренажний простір, в який потрапляє профільтрована вода. На верхнє дно спочатку вкладають підтримувальний шар щебеню і гравію, на нього — фільтрувальний шар піску, на який подається вода. Профільтрована вода збирається на нижньому дні фільтра (рис. 4.7). Швидкість фільтрації - 0,25-0,35 см/год.
Фільтри добре очищають воду лише після дозрівання так званої біологічної плівки. Біологічна плівка утворюється на поверхні піску із затриманих завислих частинок, водного планктону (водоростей,
Рис. 4.7. Схема піщаного фільтра:
а - шар води; 5 - пісок; в - гравій; г - дренаж.
живих організмів), в тому числі бактерій. При цьому розміри пор між піщинками настільки зменшуються, що на поверхні фільтра затримуються не тільки найдрібніші частинки, а навіть яйця гельмінтів і до 90-92 % бактерій. Через кожних 30-60 діб фільтри очищають. При цьому видаляють 2-3 см верхнього, найбільш забрудненого шару піску. Повільні фільтри можна використовувати наневеликих (сільських) водогонах.
На потужних станціях воду очищають за іншою схемою. Для прискорення процесу осідання змулених частинок і гумінових речовин, які надають воді каламутності й забарвлення, проводять коагуляцію води. Коагуляція води досягається завдяки внесенню у воду хімічних реагентів - коагулянтів (А12(504)3 РеС13, Ре30, тощо). Маючи позитивний електричний заряд, коагулянти адсорбують негативно заряджену суспензію мікробів і дрібні частки органічних та неорганічних речовин, що знаходяться у воді. При цьому утворюються пластівці, що осідають. У процесі осідання вони захоплюють із собою найдрібніші частинки мулу, мікроби і колоїдні гумінові речовини. Внаслідок коагуляції та відстоювання з води осідає також понад 95 % яєць гельмінтів. Значно полегшують і прискорюють процеси коагуляції флокулянти, такі як поліакриламід, активована кремнієва кислота,
Після коагуляції значно швидше очищається вода на швидких фільтрах. Вони пропускають шар води 5-8 м за годину (в 50 разів більше, ніж повільні), але забиваються швидше. Тому їх необхідно 1-2 рази на добу очищати від осаду. Промивають фільтр під тиском, пускаючи воду в зворотному напрямку, тим самим змиваючи осад з поверхні фільтра.
Зараз у водопровідній практиці використовують освітлювач, в якому вода проходить через шар завислого осаду коагулянта. Урезультаті цього пластівці коагулянту збільшуються і затримують частинки, що створюють каламуть. Таким чином, шар завислих пластівців є свого роду фільтром, через який проходить вода. Процес очистки води при цьому відбувається набагато інтенсивніше і з меншими витратами коагулянта, ніж звичайно.
При необхідності воду піддають спеціальним методам обробки. Якщо у воді є гази, які надають їй вираженого неприємного запаху, наприклад сірководень, воду дегазують, тобто звільняють від розчиненого газу. Є випадки, коли вода містить підвищену кількість солей, які надають їй неприємного присмаку і роблять непридатною до вживання. Високомінералїзовані води необхідно демінералізувати. Це проводять шляхом дистилювання, електролізу, зворотного осмосу, екстракції, іонного обміну з використанням різного типу опріснювального устаткування.
Якщо вода містить підвищену кількість радіоактивних речовин - її дезактивують, пропускаючи через іонообмінні фільтри. При необхідності воду дефторують або фторують, зменшуючи чи збільшуючи кількість фтору у воді. Спеціальні методи обробки покращують якість води і тим самим роблять її придатною для вживання людьми.
ВищеперерахованІ способи очистки води ніколи повністю не звільняють воду від мікроорганізмів. Цього можна досягти лише за рахунок реагентних, безреагентних і термічних методів знезаражування води. До реагентних методів відносять хлорування, озонування й обробку води іонами срібла. До другої групи — обробку води ультрафіолетовим, гамма-промінням і ультразвуком. До термічних — кип'ятіння і стерилізацію води.
Відносна дешевизна, нескладне обладнання і надійність дії зробили хлорування води визнаним методом знезаражування води на водогонах усього світу. Хлорування води - найбільше відкриття в медицині XXстоліття. Воно врятувало життя багатьом мільйонам людей, зупинило розповсюдження кишкових інфекцій у містах. З цією метою використовують різні хлоровмісні реагенти.
Газоподібний хлор зберігають у зрідженому стані в сталевих балонах по 25-30 кг. Хлор знаходиться під тиском 6-7 кПа (зтм).
Хлорування газоподібним хлором проводять переважно на потужних водогінних станціях з використанням різного типу хлораторів.
Широко використовують хлорне вапно. Його можна застосовувати для знезаражування невеликої кількості води та на невеликих водогонах. Свіже заводське хлорне вапно містить близько 36 % активного хлору. При зберіганні воно втрачає хлор. Щоб цей процес відбувався якомога повільніше, хлорне вапно необхідно зберігати в герметично закритому посуді чи в поліетиленових мішках у прохолодному, сухому і темному приміщенні. У такому випадку вміст активного хлору складає приблизно 25 %. Для хлорування води використовують вапно з вмістом хлору не менше 20 %. Якщо вміст хлору менший, то таке хлорне вапно можна застосовувати тільки для обробки убиралень, помийних ям, місць зберігання сміття та інших покидьків.
Гіпохлорит кальцію - білий порошок, який містить до 60 % активного хлору. Він більш стійкий до впливу факторів довкілля, ніж хлорне вапно.
Хлораміни - органічні сполуки (хлорамін Т, дихлорамін Т, хлорамін В), похідні аміаку (МН3), в якого один атом водню замінений на органічний радикал, а один чи два - на хлор. Вони містять приблизно .20 % активного хлору і використовуються для знезаражування індивідуальних запасів води. Неорганічні хлораміни можуть утворюватися безпосередньо у воді після введення аміаку чи солей амонію і хлору.
Бактерицидна дія хлору полягає в тому, що у воді при наявності хлору утворюється досить нестійка хлорнуватиста кислота (НОСІ), яка швидко розкладається на гіпохлоритний іон (ОСІ)" і водень (Н+). Гіпохлоритний іон, у свою чергу, розкладається на атомарний кисень і хлор. Бактерицидна дія визначається в основному концентрацією хлорнуватистої кислоти і трохи менше - гіпо-хлорит-іоном. Невеликий розрив молекули та електрична нейтральність дозволяють хлорнуватистій кислоті перейти через бактеріальну оболонку клітини й окислити ферменти, що регулюють процеси розмноження клітини.
Організація хлорування води на водопроводах складається з таких етапів: а) управління апаратурою для рідкого хлору або устаткуванням для розчинення хлорного вапна; б) дозування хлору;
в) змішування хлору з водою; г) витримування контакту хлору з водою протягом певного часу.
Для успішного знезаражування води хлором необхідні: а) максимальне звільнення води від завислих часток, що захищають мікроорганізми від поверхневої дії хлору; б) введення достатньої кількості хлору; в) повне і швидке перемішування хлору із всією масою води;
г) для прояву бактерицидної дії препарату повинен бути контакт води з хлором не менше 30 хвилин.
У процесі знезаражування води хлор взаємодіє не тільки з мікробами, а й з органічними речовинами І деякими недоокислени-ми неорганічними солями, що містяться у воді. Тому під час хлорування води дуже важливо правильно вибирати дозу хлору, необхідну для надійного знезаражування. Доза хлору повинна бути такою, щоб після знезаражування у воді залишилося 0,3-0,5 мт/дм3 залишкового хлору. Ця кількість хлору, з одного боку, свідчить про надійність знезаражування, а з іншого — не погіршує органолептичних властивостей води і не є шкідливою для здоров'я.
Орієнтовно дозу хлору для різних джерел води можна вибрати, користуючись даними, наведеними у таблиці 4.3.
Щоб прохлорувати певний об'єм води, спочатку встановлюють хлоропотребу води, як показано вище, потім розраховують необхідну кількість хлорного вапна. З цією метою готують 1 % розчин хлорного вапна. Після Таблиця 4.3 Хлоропотреба води різної якості
| Вид джерела води та її якість | Необхідна для знезаражування кількість | ||
| активного хлору (мг/дм3) | сухого хлорного вапна (25 % активного хлору) (мг/дм3) | 1 % розчину хлорного вапна (мл/дм ) | |
| Міжпластова (артезіанська) вода. Освітлена і знебарвлена вода поверхневих водойм | 1,0-, 5 | 4,0-6,0 | 0,4-0,6 |
| Колодязна (ґрунтова) прозора і безбарвна вода | 1 ,5-2,0 | 6,0-8,0 | 0,6- 1,0 |
| Вода з великих озер і рік | 2,0-3,0 | 8,0-12,0 | 0,8-1,2 |
| Каламутна І кольорова вода з відкритих водойм (колодязів) | 3,0-5,0 | 12,0-20,0 | 1,2-2,0 |
відстоювання освітлений розчин вапна за допомогою дозуючих пристроїв (рис. 4.8) додають у потрібній кількості до знезаражуваної води і старанно все перемішують. Для надійного знезаражування контакт води з хлором повинен тривати влітку не менше 30 хвилин, а взимку - не менше години. Після знезаражування перевіряють наявність у воді залишкового хлору. Кількість його не повинна перевищувати 0,3-0,5 мг/дм3 та надавати воді неприємного запаху і присмаку.