Мутность воды. Методы устранения

Фильтры для дома и коттеджа

Журнал "Бани и Бассейны". 
№5, 1999 г.

Владимир Баглай

Спросите любого: станет ли он мыться в бане или плавать в бассейне с мутной водой? Наверняка он ответит, что предпочитает чистую, прозрачную воду. Так что же такое мутность воды? Насколько мутная вода пригодна для использования и не вредна ли она для нашего здоровья? Стоит ли бороться с этим явлением и как это делается? Мутность воды характеризуется содержанием в ней механических примесей (нерастворимых частиц) и коллоидов (взвесей). Согласно действующему в настоящее время в Российской Федерации гигиеническому нормативу для питьевой воды допускается величина мутности 2,6 (3,5) ЕМФ (единиц мутности по формазину) или 1,5 (2,0) мг/л (по каолину) (Water.ru: подробнее см. наш материал "Мутность").

Величины, указанные в скобках, могут быть установлены по постановлению главного санитарного врача на соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.

Определяется мутность специальным прибором - фотоэлектрическим колориметром - путем просвечивания пробы воды и сравнения интенсивности прохождения света со стандартными образцами воды, замутненными инфузорной землей (в первом случае) или каолином (во втором случае).

Как же устранить мутность воды, подаваемой для бань и бассейнов?Существует два основных способа:

  • безреагентный;
  • реагентный.

При безреагентном способе воду фильтруют с малой скоростью (0,1 - 0,2 м/час) через зернистую загрузку фильтра крупностью 0,3 - 2,0 мм. Заметим, что при такой скорости фильтрации из воды удаляются не только механические примеси, но и коллоиды, в том числе до 99% микробиологических загрязнений.

При реагентном способе устранения мутности используют химический реагент (коагулянт): водные взвеси превращают в крупные хлопья, которые потом можно отфильтровать на скоростных и сверхскоростных фильтрах. Кстати, этот способ устранения мутности воды, благодаря высокой производительности скоростных и сверхскоростных фильтров, вытеснил на водопроводных станциях безреагентный способ, начало применения которому было положено примерно 140 лет назад. Однако было бы большим заблуждением считать, что высокая скорость фильтрации полностью решила все проблемы, связанные с устранением мутности воды.

В настоящее время для малых водоочистных станций снова стали применять медленные (безреагентные) фильтры. Это объясняется прежде всего важными преимуществами медленных фильтров, то есть достижением высокого качества осветления воды без применения реагентов и относительно простой эксплуатацией таких фильтров.

Кроме того, важно заметить, что при реагентном способе устранения мутности воды в качестве коагулянтов используют либо вещество, содержащее высокоопасный алюминий (белый порошок глинозема, сернокислого алюминия), либо соединения, содержащие железо - хлорное железо или сернокислое железо. Железо относится к тяжелым металлам, имеет, как и все тяжелые металлы, плотность более 5000 кг/м3. О железе мы писали в предыдущем номере в статье "Ржавая вода. Проблема и решения". Немного скажем о вреде алюминия, сернокислое соединение которого широко используется при коагулировании взвесей в воде, и, следовательно, остаточные количества его содержатся в осветляемой воде.

Согласно действующему в нашей стране гигиеническому нормативу алюминий по санитарно-токсикологическому признаку вредности относится к высокоопасным веществам так же, как, например, свинец и мышьяк Известно, что в питьевой воде допускается содержание алюминия 0,5 мг/л, а Всемирная организация здравоохранения в настоящее время рекомендует норму, в пять раз более жесткую -0,1 мг/л (W.ru: Это, к сожалению, не совсем точно. ВОЗ установила для алюминия показатель на уровне 0,2 мг/л, причем не по токсикологическому признаку (т.е. по вредности), а по органолептическому, т.е. по влиянию на качество воды, в частности, на ее цвет - см. "Параметры качества. Неорганические примеси"). И это не случайно. Что будет с людьми, если они станут использовать для приготовления пищи алюминиевую посуду? Сейчас уже точно установлено, что такие люди с большой долей вероятности могут получить болезнь Паркинсона. (W.ru: В большей степени в научных кругах дискутируется причинная роль алюминия в связи с болезнью Альцгеймера - одной из разновидностей старческого слабоумия - см. "Алюминий". Некоторыми исследователями высказывается предположение о возможной роли алюминия также и в развитии болезни Паркинсона, но здесь еще больше неясности, чем с болезнью Альцгеймера. По последним данным, болезнь Альцгеймера имеет скорее генетическую природу). Чем раньше будет прекращено использование алюминиевой посуды для приготовления пищи, тем лучше, поскольку алюминий можно лишь частично вывести из организма человека, хотя это не тяжелый металл. Алюминий - высокопористый металл, и он не так легко покрывается оксидной пленкой. Именно из-за высокой пористости алюминия в такой посуде нередко пригорает пища. Обратим внимание еще на один факт. В процессе коагулирования требуется постоянно контролировать содержание в воде остаточного алюминия и железа, что еще более усложняет эксплуатацию системы водоснабжения при использовании реагентного способа осветления воды.

Хотелось бы заметить, что недостатки существующих медленных фильтров прежде всего состоят в их большой рабочей площади. Так, чтобы отфильтровать (очистить) медленным фильтром за сутки 30 м3воды, необходимо иметь фильтр площадью 12,5 м2, то есть медленный фильтр площадью 1 м2 позволяет отфильтровать за сутки 2,4 м3 воды, в то время как скоростной фильтр позволяет отфильтровать коагулированную смесь в количестве минимум в 50 раз больше. Не секрет также, что недостатком медленного фильтра является необходимость иметь запасной фильтр на период очистки и подготовки к работе основного. Однако указанные недостатки не снижают отмеченные выше положительные качества медленных фильтров, связанные, в основном, с отсутствием необходимости в реагентах для устранения мутности воды.

Медленные фильтры применимы для бассейнов. Для бань используется очищенная вода из водопровода или из подземного источника, которая уже имеет малую мутность.

Как правило, технологическая схема осветления воды на водоочистных станциях включает следующие процессы:

1. Необработанная вода поступает в смеситель, где в нее вводится раствор коагулянта, то есть вещества, ускоряющего процесс отстаивания.

2. После перемешивания с раствором коагулянта вода поступает в камеру реакции, где в течение некоторого времени идет процесс химической реакции коагулянта с солями жесткости, в результате чего образуются хлопья коагулята.

3. Из камеры реакции вода поступает в отстойник, в котором происходит осаждение взвеси и хлопьев коагулята.

4. Отстоянная вода направляется на фильтр, где она фильтруется, обеззараживается и поступает в резервуар чистой воды.

Известно, что взвешенные в воде примеси обладают различной степенью дисперсности: от грубых механических примесей, быстро оседающих частиц, до мельчайших, образующих коллоидные системы частичек, практически не оседающих.

Тонкодисперсные коллоидные частицы, обладая одноименным (отрицательным) электрическим зарядом, взаимно отталкиваются и вследствие этого не могут укрупняться и выпадать в осадок. Если в воду ввести положительно заряженные электролиты, то электрическое равновесие коллоидной системы нарушится, частицы начнут слипаться, укрупняться и выпадать в осадок. Образующиеся в ходе реакции гидроокись алюминия или гидроокись железа, имеющие положительный заряд, нейтрализуют отрицательный заряд природных коллоидов воды. Оседающие хлопья коагулята при своем движении механически захватывают взвешенные частицы, чем усиливают эффект осветления воды.

Доза коагулянта зависит от кислотности воды, количества и характера взвешенных веществ, от времени отстаивания. Она подбирается опытным путем, чаще всего она составляет от 60 до 120 мг/л.

Завершающим этапом процесса осветления воды является ее фильтрация через кварцевый песок с скатанными зернами или дробленый антрацит (диатомит, перлит) той же крупности. Фильтрующая толща состоит из мелкозернистого материала в верхней части и все более укрупняющегося и грубодисперсного в нижней части. Нижний слой укладывается на дренаж той или иной конструкции.

Проектирование и эксплуатация малых оздоровительных бассейнов отличается от проектирования и эксплуатации больших бассейнов оздоровительного, учебного или спортивного назначения.

В малых бассейнах объемом 10 - 30 м3 можно принять систему водообмена проточного типа, а оборотные системы, рассмотренные в настоящей статье, могут оказаться экономически нецелесообразными.Основными требованиями к системам предотвращения повышенной мутности воды для таких бассейнов являются следующие:

  • источником водоснабжения может быть водопровод или подземная вода;

  • система подачи воды в ванну бассейна должна быть герметична, чтобы полностью исключить возможность вторичного загрязнения. При выполнении профилактических работ и последующем возобновлении подачи воды должен быть предусмотрен сброс из трубопроводов засоренной воды в водосток или канализацию;

  • проточная система водообмена должна работать непрерывно. В процессе эксплуатации бассейна в него подается свежая подогретая вода из водопровода, расход которой в час определяют в зависимости от числа одновременно купающихся;

  • на качество водообмена существенно влияет система подачи и удаления воды. Для обеспечения равномерного смешения вода в бассейн должна подаваться через впускные отверстия, расположенные по длине продольных стен в шахматном порядке в плане, так чтобы струи не перекрещивались, диаметр впускных отверстий дол жен быть 32 мм. Число впускных отверстий определяют по скорости впуска воды. Эти же впускные отверстия могут служить для наполнения ванны водой после ее очистки и дезинфекции;

  • слив воды так же, как и подача свежей воды, производятся непрерывно в процессе эксплуатации, Слив воды (водоотведение) должен быть организован сверху через переливные желоба, расположенные вдоль продольных стен или по периметру ванны. Водоотведение сверху обеспечивает удаление поверхностных загрязнений в виде пленки и других плавающих примесей. Для опорожнения ванны в ее дне должен быть установлен трап диаметром 100-150 мм. Сброс воды проектируют в систему водостока или канализации;

  • при наличии перерыва в купании и остановке циркуляции (с ночным перерывом особенно) до начала купания должно быть предусмотрено удаление придонного слоя воды и осадка путем сброса 10-15% общего объема воды через донные выпуски - трапы -и добавление через верхние желоба свежей подогретой воды до ее перелива. При этом надо предусмотреть обеззараживание воды - ввод дезифектанта;

  • ввод дезинфектанта, например, раствора гипохлорита натрия, или при комбинированном методе ввод одновременно двух реагентов, например, медного купороса и поваренной соли в соотношении 1:3, то есть 0,9 и 2,7 г/м3, осуществляется во всасывающую линию насоса или в эжекционный смеситель, установленный на напорном трубопроводе подачи воды в ванну бассейна.

Вверх