Химическая очистка воды

Качество воды из природных источников определяют по наличию в ней веществ органического и неорганического происхождения, микроорганизмов, и характеризуют различными физическими, химическими, бактериологическими и биологическими показателями. Ощутимое превышение даже одного показателя может стать причиной недомогания и даже серьезного расстройства здоровья человека. Для водоочистки применяют различные методы или их комбинацию. Выбор способа зависит от состава водного раствора, целей водоподготовки и конечного назначения воды. Химическая очистка воды позволяет удалить растворенные химические соединения из пресной воды путем образования труднорастворимых комплексов с электролитами.

Какие методы очистки воды существуют

Несоответствие качества воды источника требованиям потребителя определяет выбор методов обработки воды. Загрязняющие вещества присутствуют в воде в разных формах, принцип удаления каждой из которых имеет особенности.

Методы водоподготовки делят на основные четыре группы.

1. Химический способ очистки воды введением реагентов.
2. Физические фильтрация, отстаивание, процеживание или обработка ультрафиолетом.
3. Физико-химическое комплексное устранение загрязнителей.
4. Использование биоорганизмов для нейтрализации примесей.

В основу всех химических методов очистки воды положены процессы перевода растворенных и взвешенных примесей в нерастворимую форму либо их разрушение до безопасных составляющих с помощью вводимых веществ. Выпадающий в ходе химической реакции осадок загрязнителей удаляют фильтрованием или другим физическим способом.

Очистка воды физическими методами проводится на предварительных стадиях водоподготовки и предполагает освобождение водного раствора от крупных взвешенных включений, которые могут нарушить правильную работу фильтров тонкой очистки. Применение физических способов подготовки для более глубокой водоочистки возможно, но нецелесообразно ввиду малой производительности процессов.

Физико-химические методы являются самой большой группой способов водоочистки. Они совмещают процессы химической очистки воды с последующим удалением загрязнителей применением физических явлений. Множество технологий и комплексный подход позволяет удалять самые разные примеси в любом агрегатном состоянии, растворенные газы, коллоидные частицы органики, ионы тяжелых металлов.

Использование для очистки воды отдельных микроорганизмов - перспективное направление избавления водных растворов от примесей разной природы. Главной особенностью биологического варианта очистки можно указать возможность подбора бактерий, микроорганизмов и простейших под имеющийся химический состав водного раствора. Среда, в которой происходит эффективная очистка воды биоматериалом, носит название активный ил. Процессы биоочистки могут протекать аэробно и анаэробно. Все зависит от особенностей жизнедеятельности микроорганизмов.

В чем заключается химическая очистка воды

Химическая водоочистка основана на химических реакциях реагентов с загрязняющими веществами в водном растворе и их обезвреживании путем перевода в неопасные формы или связывании в нерастворимые комплексы. Химические процессы при очистке воды идут с одинаковой скоростью в любом объеме жидкости, потому этот метод считается эффективным и производительным. Химическая очистка воды на предприятиях лежит в основе обеспечения оборотного водоснабжения и обезвреживания промышленных вод.

Несмотря на великое разнообразие загрязняющих элементов, их соединений и формы присутствия в водном растворе очистка воды от химических загрязнений проводится на основании трех видов химических реакций с удаляемыми элементами:

• Нейтрализация кислотной или щелочной реакции водного раствора.
• Окисление загрязнителей и патогенных микроорганизмов.
• Восстановление ионов металлов и токсичных веществ.

Нейтрализация, как метод очистки воды

Нейтрализация основана на оптимизации кислотно-щелочного баланса за счет реакции нейтрализации между кислой и щелочной средой с образованием солей. Этот метод чаще всего находит применение при химической очистке отработанной воды на производстве, так как вода из скважины или природных источников обычно имеет нейтральную среду и корректировки рН не требует. После очистки воды химическими реакциями нейтрализации она становится пригодной для повторного запуска в технологическую схему и безопасной для природы.

Технологии метода применяют смешение сточных промышленных вод разных сред для взаимной нейтрализации либо введение реагентов для создания кислотной или щелочной реакции. В качестве химических агентов при нейтрализации кислотности среды применяют гидроокиси щелочных металлов K и Na, гидроксид аммония NH4OH, карбонат натрия или соду Na2CO3, известковое молоко или гидроксид кальция Ca(OH)2. Выбор реагента зависит от концентрации и кислотного состава отработанной воды: преобладания сильных или слабых кислот. Химические компоненты для очистки щелочных стоков представляют собой растворы кислот или газы с кислой реакцией NO2, SO2, CO2. Технология пропускания отработанных кислых газов через промышленные стоки выполняет сразу две функции: нейтрализацию воды и очистку газов.

Для реализации технологических схем водоочистки методом нейтрализации применяют специальное оборудование для химической водоподготовки: накопители, осветители, отстойники. Выбор схемы химической очистки воды нейтрализацией зависит от климатических условий, природной рН среды водоемов, длительности хранения отработанных вод.

Способ водоподготовки - окисление

Окисление занимает главенствующую позицию среди технологий химической очистки воды. Под действием сильных окислителей - хлора и его соединений, перманганата и бихромата калия, озона, перекиси водорода - меняется форма целевых веществ на неопасную, токсичные формы переходят в безвредные, погибает патогенная микрофлора. С помощью химической очистки воды окислением можно связать те соединения, которые проблематично извлечь любыми другими способами.

Обработка воды хлорсодержащими соединениями чаще всего встречается в технологических схемах химической водоподготовки на производстве и в потребительском водоснабжении. Бактерицидные свойства хлора гарантируют, что на качество воды не повлияет сложный транспортный путь доставки воды по трубопроводам от насосной станции до конечного потребителя. Хлорреагенты дешевы и всегда в наличии. Вместе с хлорирующими веществами часто вводят аммиак и аммонийные соли для предотвращения образования хлорфенольных соединений с неприятным запахом и привкусом.

Добавление перманганата калия способствует разрушению органических веществ, образующих хлорпроизводные с резким неприятным запахом. Однако химическая очистка питьевой воды хлором должна осуществлять под строгим контролем дозирования реагента, так как хлор ядовит и может образовывать токсичные соединения при взаимодействии с растворенными в воде веществами. Перед подачей такой воды потребителю ее дехлорируют SO2, гипосульфитом, сульфитом натрия или адсорбцией на активированном угле.

В последнее время на передовые позиции выходит озонирование, в несколько раз превышающее по эффективности химическую обработку воды хлорирующими веществами. Благодаря высокому окислительному потенциалу озон окисляет даже те вещества, которые обычно не окисляются другими реагентами. Длительность контакта озона с водой не превышает 10 - 15 минут, а дополнительные соединения при этом не образуются. Так как озон поступает в воду с большим количеством воздуха, одновременно происходит аэрирование воды. В результате очистки от химических загрязнений озонированием вода приобретает свежий привкус и запах, характерный для поверхностных или ключевых вод наилучшего качества. Взрывоопасность и сложность получения в необходимом количестве тормозят процесс повсеместного внедрения озона как химического реагента очистки воды. При озонировании необходимо строго соблюдать технику безопасности на очистных сооружениях во избежание негативных последствий.

Метод восстановления

На практике часто применяют комбинированные методы химической водоподготовки, сочетающие хлорирование воды на первичных стадиях очистки и обработку озоном при подаче потребителю.

Метод восстановления при химической очистке воды используют реже окисления, но он позволяет провести подготовительные процессы перевода окисленных форм токсичных хрома, ртути, мышьяка, переходных и тяжелых металлов никеля, свинца в молекулярное состояние для последующего отделения с помощью физико-химических методов флотации, коагуляции, отстаивания и связывания на фильтрах для химической очистки воды. Этот метод эффективен при высокой концентрации легко восстанавливаемых элементов в природном источнике или промышленной отработанной воде.

Универсален ли химический метод очистки воды

Химическая очистка воды не является универсальным и санитарно надежным методом водоподготовки. Устранение с помощью реагентов загрязнителей и выравнивание рН среды наиболее применимо в системах оборотного водоснабжения на промышленных производствах. Окислители не устраняют загрязнения, а переводят их в другие соединения, требующие применения физических или физико-химических методов для удаления осадков из водного раствора. Применяя химические реагенты для очистки воды нужно быть уверенным, что их действие не приведет к образованию новых нежелательных загрязнений, ухудшающих органолептические показатели воды. Только комплексный подход при выборе методов водоочистки, основанный на химическом анализе загрязнителей дает полноценную очистку воды от всех видов примесей и растворенных веществ.