Загрязнение воды и способы отчистки

Загрязнение воды и способы отчистки  

Загрязнение воды рек, озер, подземных вод происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие адекватных мер по очистке и удалению вредных веществ.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций. Паводки вымывают из почвы лугов соединения магния, которые наносят огромный ущерб рыбным запасам.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимыми человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВЫ), лекарственные препараты. Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определенный вклад в повышение концентрации тяжелых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжелых металлов. С атомных электростанций в круговорот воды в природе попадают радиоактивные отходы.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро — около 90 % всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.

Отчистка воды – это обработка, поступающей из природного водоисточника, для приведения её качества в соответствие с требованиями технологических потребителей воды. Она может производиться на сооружениях или установках водоподготовки для нужд коммунального хозяйства, практически во всех отраслях промышленности (напр. теплогенерирующих предприятий). Качество подготавливаемой воды для пищевых целей описывается СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

Водоподготовка заключается в освобождении воды от грубодисперсных и коллоидных примесей и содержащихся в ней солей, тем самым предотвращаются, отложение накипи, унос солей паром, коррозия металлов, а также загрязнение обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах.

Водоподготовка включает следующие основные методы обработки:

• осветление (удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных загрязнений);
• умягчение (устранение жёсткости воды осаждением солей кальция и магния, известью и содой или удаление их из воды катионированием);
• обессоливание и обескремнивание (ионный обмен или дистилляцией в испарителях);
• удаление растворённых газов (термическим или химическим методом) и окислов железа и меди (фильтрованием).
• биологическая очистка воды от бактерий, вирусов и других микроорганизмов. В настоящее время в основном используется хлор, озон и УФ-стерилизация.
• улучшение органолептических свойств воды (удаление из воды веществ, придающих воде запах (сероводород, хлор), и ряда органических веществ).

Качество воды

Состав природных вод весьма разнообразен и представляет собой сложную, непрерывно изменяющуюся систему, которая содержит минеральные и органические вещества во взвешенном, коллоидном и истинно растворенном состоянии. 
 
Показатели качества воды подразделяются на: физические (температура, содержание взвешенных веществ, цветность, запах, вкус и др.); химические (жесткость, щелочность, активная реакция, окисляемость, сухой остаток и др.); биологические и бактериологические (общее количество бактерий, коли-индекс и др.). 
 
Качество воды для хозяйственно-питьевых нужд определяется целым рядом показателей (физических, химических и санитарно-бактериологических), предельно допустимые значения которых, задаются соответствующими нормативными документами. 
 
При этом, хорошо изучено вредное влияние предельно допустимых концентраций (ПДК) примесей химических элементов в воде, но недостаточно (или вообще не изучено) недостаточная концентрация таких примесей для нормальной жизнедеятельности живого организма.  
 
Так, минерализация воды (количество растворенных в воде солей) является неоднозначным параметром. Исследования, проведенные в последние годы, показали неблагоприятное воздействие на организм человека питьевой воды с минерализацией свыше 1500 мг/л и ниже 30-50 мг/л.

Опреснение воды

Опреснение воды – это удаление из воды растворённых в ней солей с целью сделать её пригодной для питья или для выполнения определённых технических задач.

Для питьевого водоснабжения пригодна вода с содержанием растворимых солей не более 1 г/л. Поэтому практической задачей при опреснении воды (главным образом, морской) является уменьшение её избыточной солёности. Достигается это различными способами:

• испарение (дистилляция), в том числе:
• обычная дистилляция,
• многостадийная флеш-дистилляция,
• дистилляция под низким давлением (вакуумная дистилляция),
• термокомпрессионная дистилляция,
• замораживание (вымораживание), в том числе:
• посредством газовых гидратов,
• ионный обмен,
• электродиализ,
• обратный осмос,
• прямой осмос,
• гидродинамическое разделение (сепарация).

В стадии исследований:

• электрохимический способ (англ. Electrochemically Mediated Seawater Desalination), в котором специальная микросхема разделяет поток солёной воды на два потока с повышенным и пониженным содержанием солей, соответственно.

Опреснение воды для промышленных и бытовых нужд осуществляется на опреснительных установках. В зависимости от используемого метода, энергозатраты на кубический метр составляют от 0,7 кВт∙ч до 20 кВт∙ч (2,5-72 МДж).

В 1972 году в городе Шевченко (ныне город Актау), Казахстан, была введена в строй и действовала почти 30 лет единственная в мире атомная опреснительная установка, работавшая от реактора на быстрых нейтронах БН-350.