ПРЕЧИСТВАНЕ НА ПРИРОДНИ ВОДИ ЗА ПИТЕЙНО ВОДОСНАБДЯВАНЕ.

Природните води биват атмосферни, повърхностни и подземни. При своето движение те влизат в контакт с атмосферата, почвата и скалите, от които поглъщат, разтварят и отнасят различни примеси – вещества от минерален или органичен произход. Тяхното количество е различно и се променя от процеси протичащи във водата от физичен, химичен и биологичен характер. В зависимост от степента на дисперсност те образуват с водата или хомогенна система /истински разтвори/ или хетерогенна система, която е колоидно или грубо дисперсна. В хомогенната система разтворените примеси са: газовете – кислород, въглероден диоксид, сероводород, хлор; солите на неорганичните и органични киселини – бикарбонати (калциев, магнезиев, натриев), сулфати (калциев, магнезиев); силикати, нитрати и редица органични съединения. В хетерогенната система колоидните и грубо дисперсните примеси са съставени от хумусни, глинести и пясъчни частици, както и от различни животински и растителни микроорганизми, масла и мазнини.

Всички тези примеси определят пригодността на природните води за питейно водоснабдяване в зависимост от химическия състав, цвят, прозрачност, мътност, вкус и мирис.

Химически състав.

Солите на различните киселини и основи във водата са под формата на катиони и аниони. Основната част от общото съдържание на соли във водата се дължи на катионите /калциев Са2+, магнезиев Mg2+, натриев Na+, калиев K+, железен Fe2+ и Fe3+ и манганов Mn2+ и Mn3+/ и на анионите /бикарбонатен НСО3-, сулфатен SO42- и хлорен Cl-/. Останалите йони, макар съдържащи се в незначителни количества, също в някои случаи оказват значително влияние върху качествата на водата. Водата като електролит е електрически неутрална – сумата на съдържащите се в нея катиоти е равна на сумата на концентрацията на анионите.

Цвят.

Дължи се главно на наличието на хумусни вещества, на колоидни съединения на желязото и мангана, на масовото развитие на планктон. Хумусните вещества имат сложен химичен състав. Образуват се вследствие на разлагането на неустойчиви органични вещества и превръщането им в по-прости химични съединения, от които се получават устойчиви високомолекулярни съединения. Хумусните вещества оцветяват водата от жълто до жълтокафяво, колоидните съединения на желязото и мангана придават жълто, зелено или черно оцветяване, а различните видове планктон и водорасли – светлозелен, зеленосив или изумруднозелен. Цветът на водата се определя в градуси като се сравнява изследваната вода със стандартен разтвор на калиев бихромат (К2CrO7) и кобалтов сулфад (CoSO4) в солна киселина. Скалата се получава чрез кратно разреждане на разтвора с дестилирана вода. Природните води имат оцветяване обикновенно 10 -500. Водата за питейни нужди не бива да е оцветена повече от 150.

Прозрачност и мътност.

Съдържащите се във водата неразтворени примеси имат различна степен на дисперсност. Те се характеризират с понятието хидравлична едрина, която представлява скоростта на утаяване на диспергираните частици в неподвижна вода при температура 10 0С. Степента на дисперсност определя прозрачността и мътността. Това са показатели с противоположни качества, които се дължат на съдържащите се във водата неразтворени органични и неорганични примеси. Концентрацията на различните вещества във водата се изменя в широки граници – от няколко mg/dm3 до 5000 mg/dm3 и повече. Водата за питейни нужди не трябва да има мътност по-голяма от 2 mg/dm3. Приложим надежден начин за бързо определяне на мътността и оцветяването на водата е чрез прибори действащи на основата на използване на различни фотоелементи – фотоколориметри /нифелометри/

Вкус и мирис.

Вкусът на водата се дължи на разтворените в нея соли и газове. В зависимост от техния вид водата бива солена, горчива, сладка и кисела. За вкус се говори и при наличие на желязо /мастилен/, на калциев сулфат /лугав/. Химическата чистата вода е безвкусна. По показателя вкус водата не се нормира, но питейната вода не трябва да притежава вкус. Мирисът е по-осезаем от вкуса. Той се дължи на летливи вещества, които обикновено се срещат в много малки концентрации. Качествено мирисът на водата се определя чрез обонянието – приятен, сероводороден, блатен, аптечен, хлорен. Количествено се приценя по петобална скала: 0 – няма мирис; 1 – много слаб мирис /открива се само в лабораторни условия; 2 – слаб мирис /открива се само ако се обърне внимание на експериментатора/; 3 – „забележителен” мирис /открива се лесно и предизвиква неохота при пиене на водата/; 4 – силен мирис /водата е неприятна за пиене/; 5 – много силен мирис /водата е негодна за пиене/. За питейни нужди се допускат води с мирис под 2 бала.

Във връзка с пречистването на природни води за питейни водоснабдяване са приложими следните групи методи.

v Непосредствено отделяне на примесите.

Методите за непосредствено отделяне на примесите са приложими когато примесите образуват с водата хетерогенни системи. Базират се на следните принципи:

· различие в относителната плътност /утаяване и центруфугиране/;

· различие в степента на дисперсност /филтриране/;

· различие в повърхностната енергия /флотация и електрофореза/.

v Фазово отделяне на примесите.

При методите за фазово отделяне хамогенната система вода – примеси се превръща в

хетерогенна система, без да се изменя химическия състав на примесите. Тези методи са спомагателни – чрез тях се създават хетерогенни системи които могат да бъдат разделени чрез методи за непосредствено отделяне на примесите. Базират се на следните принципи:

· образуване на система газ – течност: дегазация /отделяне на разтворените газове

поради промяна в разтворимостта им/; дестилация /отделяне на примесите като пара поради кипене под температурата на кипене на водата; евапорация /увличане на примесите от водни пари, които се прекарват през водата

· образуване на система газ – твърдо тяло /водата се изпарява и втечнява, а примесите

остават като твърдо тяло/.

· образуване на система течност – течност: коалесценция /сливане на дребни

капчици от емулгирани примеси в едри капки върху твърдо тяло поради по-силното му мокрене от примесите/; екстракция /извличане на примесите чрез разтворител, който не се смесва с водата; електроосмоза /разделяне чрез електрически ток на разтвори с различна концентрация/

· образуване на система течност – твърдо тяло: замразяване / водата се превръща в твърдо тяло, а примесите остават като концентриран разтвор/; кристализация /примесите образуват твърдо тяло/; сорбция /поглъщане на примесите върху твърдо тяло/; коагулация /образуване на малко разтворими продути от прибавени вещества поради хидролизата им, при която се образуват допълнителни колоидни разтвори с електрически заряд, противоположен на заряда на примесите/.

v Отделяне чрез превръщане на примесите.

Тези методите за отделяне на примесите се характеризират с това, че примесите се превръщат в други по химичен характер съединения, които са безвредни или вредни, но по-лесни за отстраняване в сравнение с изходните примеси.

Основават се на следните принципи:

· образуване на малко разтворими електролити: утаяване на йони на примесите чрез

прибавяне на разтворим електролит; хетерогенен обмен на йони /утаяване на йони на примесите чрез прибавяне на малко разтворими електролити;

· образуване на слабо дисоцирани съединения: неутрализация на водородните йони;

неутрализация на хидроксилните йони;

· образуване на комплексни съединения, които остават във водата като безвредни или

се отделят като малко разтворими съединения;

· синтез и разлагане на органичните примеси;

· окисление;

· редукция.

Във водопречиствателната практика на ЕлфиТех методите за превръщане на примесите в други по химичен състав съединения посредством окисление /озониране/ и редукция /електролитна дисоциация / са водещи.