Методы очистки, улучшения и обеззараживания питьевой воды
Стандартизация качества воды, используемой для поения сельскохозяйственных животных и нужд животноводства, – одно из важнейших мероприятий.
Вода для поения животных по составу и качеству должна отвечать требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».
Очистка воды направлена на улучшение ее органолептических, физических, химических и биологических свойств. Для этого оборудуют соответствующие сооружения. Очистка включает осветление и обесцвечивание воды с помощью коагулирования, отстаивания и фильтрации.
Коагулирование – процесс укрупнения мельчайших коллоидных частиц, происходящий под действием сил молекулярного сцепления. В результате коагуляции образуются хлопья. Коагулирование воды при ее осветлении и обесцвечивании осуществляют для интенсификации процессов осаждения и фильтрования. В качестве коагулянта применяют серно-кислый глинозем, который содержит около 33% обезвоженного сульфата алюминия, а также оксихлорид алюминия и алюминат натрия. Доза коагулянта может быть различной (от 30 до 200-300 мг/л воды) в зависимости от рН воды, наличия бикарбонатов, гуминовых веществ, характера взвеси, мутности. Коагулянт добавляют в воду в виде порошка или 2-5%-го водного раствора.
Отстаивание – процесс осветления воды осаждением присутствующих в ней взвешенных примесей. Для осаждения взвеси осветляемую воду пропускают с малой скоростью через специальные отстойники, которые могут быть естественными (озера) и искусственными (горизонтальными, вертикальными и радиальными).
Горизонтальные отстойники – прямоугольные железобетонные резервуары, в которых вода движется в горизонтальном направлении от одного торца к другому.
Вертикальные отстойники – круглые или квадратные железобетонные резервуары, в которых вода движется сверху вниз. Осадок из вертикальных отстойников удаляют, не выключая их из работы.
Радиальные отстойники – круглые железобетонные неглубокие резервуары. Вода в них движется от центра к периферии, проходя через специальные распределительные устройства в радиальном направлении к периферийному сборному желобу, из которого отводится по трубам.
Осадок удаляется при помощи вращающейся фермы со скребками, которые сгребают осадок к приямку в центре отстойника, откуда он удаляется по трубе для сбора.
Фильтрация. После коагуляции, отстаивания и осветления в воде могут оставаться мелкие хлопья, не осевшие в отстойниках, и мелкие частицы, взвешенные в воде. Для дальнейшей очистки воды применяют фильтрацию в специальных установках – фильтрах, в которых основным фильтрующим материалом является песок.
При местном водоснабжении для обеспечения ферм водой чаще применяют медленные фильтры, представляющие собой открытые или подземные резервуары из водонепроницаемого материала. На дно резервуара последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий и слой крупного песка. Толщина подстилающего слоя (булыжник, гравий) составляет 0,6-0,9 м, а фильтрующего слоя – 0,8-1,2 м. Для стока профильтрованной воды на дне резервуара прокладывают каналы из кирпича или гончарных труб. В процессе фильтрации на поверхности фильтра образуется так называемая биологическая пленка, состоящая из мелких частиц, взвешенных в фильтрующейся воде, планктона и бактерий, благодаря чему на поверхности фильтра задерживается мелкая взвесь, за счет чего значительно повышается плотность фильтрации.
С течением времени биологическая пленка уплотняется, увеличивается сопротивление фильтра, поэтому фильтры периодически очищают. Один раз в 1,5-2 месяца вручную (скребками) снимают 2-3 см верхнего слоя песка и на некоторое время фильтр выключают из работы, затем после образования новой пленки фильтрат направляют в сборник для чистой воды.
В практике хозяйственно-питьевого водоснабжения применяют специальные методы обработки воды с целью коррекции ее солевого состава и улучшения вкусовых и биологических качеств. При помощи реагентного и термического методов проводят смягчение воды – полное или частичное удаление из воды катионов кальция и магния.
Реагентные методы основаны на обработке воды веществами, образующими с ионами кальция и магния практически нерастворимые соединения, выпадающие в осадок: CaCO3, Mg(PO4)2, Ca(PO4)2 и др.
Чаще всего для смягчения воды с высокой карбонатной жесткостью применяют известкование (в воду добавляют гашеную известь).
Фторирование воды применяют в зонах, где отмечается недостаток микроэлемента фтора. При обработке воды добиваются содержания фтора в пределах 0,7-1,5 мг/л.
Обеззараживание воды можно проводить одним из методов: термическим, сильными окислителями, физическим (безреагентным).
Хлорирование воды на крупных водопроводных станциях проводят жидким (газообразным) хлором, а на малых – хлорной известью. Газообразный хлор поступает в стальных специальных баллонах под давлением до 0,8 МПа. Из баллона хлор подают в хлораторы, в которых его смешивают с некоторым количеством воды. Полученная хлорная вода поступает для обработки воды.
При использовании хлорной извести для обеззараживания воды содержание в ней активного хлора должно составлять не менее 25%. Раствор хлорной извести применяют в концентрации 1-2%. Время контакта воды и раствора должно составлять не менее 45-60 минут. В воде, используемой для поения животных, свободного остаточного хлора должно быть не менее 0,3 и не более 0,5 мг/л.
Хлорировать воду в колодцах, цистернах и других емкостях можно с помощью дозирующих патронов, изготовленных из пористой керамики. Емкость патрона 0,25; 0,5 и 1 л. Внутрь патрона помещают соответственно 150, 300 и 600 г хлорной извести и добавляют 100-300 мл воды. Содержимое патрона перемешивают до образования однородной кашицы, затем его закрывают пробкой и на проволоке погружают в воду на расстоянии 20-50 см от дна. Длительность действия патрона 20-30 суток. Патроны используют многократно.
Кипячение – наиболее простой и надежный способ обеззараживания небольшого количества воды.
Для обеззараживания воды с помощью УФ-лучей используют ртутно-кварцевые лампы высокого давления марок типа ПРК, БУВ-60, установки погружного и непогружного источника бактерицидного облучения. Бактерицидное облучение во много раз эффективнее, чем хлорирование. При этом не изменяются вкусовые и химические свойства воды. Наибольшим бактерицидным действием обладают УФ-лучи при длине волны 200-250 мкм.
Озонирование. Озон (О3) является сильным окислителем, успешно применяемым для уничтожения бактерий, спор и вирусов. Одновременно озон обесцвечивает воду и устраняет неприятные запахи и привкусы. Обеззараживающее действие озона обусловлено мягкостью отдачи им активного атома кислорода. Озон действует быстрее, чем хлор. Для обеззараживания фильтрованной воды доза озона составляет 1-3 мг/л, для подземных вод – 0,75-1,0 мг/л. Для обесцвечивания воды дозу увеличивают до 4 мг/л. Время контакта воды с озоном 5-10 минут. Эффект обеззараживания озоном составляет в среднем 99,8%
ПРИЛОЖЕНИЯ