Очистка воды

редактировать
Процесс, улучшающий качество воды Водоочистная станция Далекарлия, Вашингтон, округ Колумбия

Очистка воды любой процесс, который улучшает качество воды , чтобы сделать ее подходящей для конкретного конечного использования. Конечное использование может быть питьем, промышленным водоснабжением, ирригацией, поддержанием речного стока, отдыхом на воде или многими другими целями, включая безопасное возвращение в окружающую среду. Обработка воды удаляет загрязнители и нежелательные компоненты или снижает их концентрацию, так что вода становится пригодной для ее желаемого конечного использования. Это лечение имеет решающее значение для здоровья человека и позволяет людям получать пользу как от питья, так и от орошения.

Содержание

  • 1 Очистка питьевой воды
    • 1.1 Процессы
      • 1.1.1 Химические
      • 1.1.2 Физические
      • 1.1.3 Физико-химические
      • 1.1.4 Биологические
    • 1,2 Технологии
      • 1.2.1 Опреснение
      • 1.2.2 Очистка портативной воды
  • 2 Стандарты
  • 3 Промышленная очистка воды
    • 3.1 Процессы
      • 3.1.1 Очистка котловой воды
      • 3.1.2 Охлаждение водоподготовка
    • 3.2 Технологии
      • 3.2.1 Химическая обработка
      • 3.2.2 Физическая обработка
      • 3.2.3 Биологическая обработка
      • 3.2.4 Физиохимическая обработка
  • 4 Развивающиеся страны
  • 5 Регламент
    • 5.1 США
    • 5.2 Великобритания
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Дополнительная литература
  • 9 Внешние ссылки

Очистка питьевой воды

Стандартная очистка питьевой воды процессы

Обработка питьевой воды для производства включает удаление загрязняющих веществ из сырой воды для производства чистой воды, достаточной для потребления человеком без какого-либо краткосрочного или долгосрочного риска возникновения каких-либо неблагоприятных последствий. эффект здоровья. В целом, наибольший микробный риск связан с употреблением воды, загрязненной фекалиями человека или животных (включая птицы). Фекалии могут быть источником патогенных бактерий, вирусов, простейших и гельминтов. Уничтожение микробных патогенов имеет важное значение и обычно включает использование реактивных химических агентов, таких как взвешенные твердые частицы, для удаления бактерий, водорослей, вирусов., грибки и минералы, включая железо и марганец. Эти вещества продолжают наносить большой вред нескольким менее развитым странам, не имеющим доступа к очистке воды.

Меры, принимаемые для обеспечения качества воды, связаны не только с обработкой воды, но и с ее транспортировкой и распределением после очистки. Поэтому обычной практикой является сохранение остаточных дезинфицирующих средств в очищенной воде для уничтожения бактериологического загрязнения во время раздачи.

Вода, подаваемая на бытовые объекты, водопроводная вода или для других целей, может быть дополнительно очищена перед использованием, часто с использованием поточного процесса очистки. Такие обработки могут включать умягчение воды или ионный обмен. Многие запатентованные системы также утверждают, что удаляют остаточные дезинфицирующие средства и ионы тяжелых металлов.

Процессы

Пустой аэротенк для осаждения железа

Процессы, связанные с удалением загрязняющих веществ, включают физические процессы, такие как как отстаивание и фильтрация, например дезинфекция и коагуляция, и биологические процессы, такие как медленная фильтрация через песок.

A Комбинация, выбранная из следующих процессов, используется во всем мире для муниципальной очистки питьевой воды.

Химия

Емкости с песочными фильтрами для удаления осажденного железа (в настоящее время не работают)
  • Предварительное хлорирование для борьбы с водорослями и остановки биологического роста.
  • Аэрация наряду с предварительным хлорированием для удаления растворенного железа, если оно присутствует с небольшими количествами относительно марганца.
  • Дезинфекция для уничтожения бактерий, вирусов и других патогенов с использованием хлора, озона и ультрафиолетового света.

Физические

  • Седиментация для отделения твердых частиц, то есть удаление взвешенных твердых частиц, захваченных флоком.
  • Фильтрация для удаления частиц из воды либо путем прохождения через песчаный слой, который можно промывать и повторно использовать, либо путем проход через специально разработанный фильтр, который можно мыть.
  • Флотация растворенного воздуха для удаления взвешенных твердых частиц.

Физиохимия

Также называется «традиционной» обработкой

  • Коагуляция для флокуляция.
  • Коагулянты, также известные как полиэлектролиты - для улучшения коагуляции и мо устойчивое образование хлопьев.
  • полиэлектролиты или также известные в данной области как полимеры, обычно состоят либо из положительного, либо из отрицательного заряда, который используется исключительно на основе характеристик исходной воды очистные сооружения.
  • Обычно они используются в сочетании с первичным коагулянтом, таким как хлорид железа, сульфат железа или квасцы.

Биологические

Технологии

Технологии для питьевой воды и других целей хорошо разработаны, и доступны обобщенные проекты, из которых можно выбрать процессы очистки для пилотных испытаний на конкретной исходной воде. Кроме того, ряд частных компаний предоставляют запатентованные технологические решения для обработки конкретных загрязнителей. Автоматизация водоподготовки широко распространена в развитых странах. Качество исходной воды в зависимости от времени года, масштаба и воздействия на окружающую среду может определять капитальные и эксплуатационные расходы. Конечное использование очищенной воды диктует необходимые технологии мониторинга качества, а имеющиеся на местах навыки обычно диктуют принятый уровень автоматизации.

Опреснение

Соленая вода может быть обработана для получения пресной воды. Используются два основных процесса: обратный осмос или дистилляция. Оба метода требуют больше энергии, чем водоподготовка местных поверхностных вод, и обычно используются только в прибрежных районах или там, где вода, такая как грунтовые воды, имеет высокую соленость.

Очистка портативной воды

Жизнь вдали от питья водоснабжение часто требует некоторой формы процесса очистки питьевой воды. Они могут различаться по сложности: от простого добавления дезинфицирующей таблетки в бутылку с водой туриста до сложных многоступенчатых процессов, переносимых лодкой или самолетом в районы бедствия.

СоставляющаяЕдиничные процессы
Мутность и частицыКоагуляция / флокуляция, осаждение, гранулированная фильтрация
Основные растворенные неорганические веществаУмягчение, аэрация, мембраны
Незначительное растворенные неорганические веществаМембраны
ПатогеныСедиментация, фильтрация, дезинфекция
Основные растворенные органические веществаМембраны, адсорбция

Стандарты

Многие развитые страны определяют стандарты, которые должны применяться в их собственной стране. В Европе это включает Европейскую директиву по питьевой воде, а в США Агентство по охране окружающей среды США (EPA) устанавливает стандарты в соответствии с требованиями Закона о безопасной питьевой воде. Для стран, не имеющих законодательной или административной базы для таких стандартов, Всемирная организация здравоохранения публикует рекомендации по стандартам, которые должны быть достигнуты. Китай принял собственный стандарт питьевой воды GB3838-2002 (тип II), принятый Министерством охраны окружающей среды в 2002 году.

Там, где стандарты качества питьевой воды действительно существуют, большинство из них выражено в виде руководящих указаний или целей а не требования, и очень немногие стандарты воды имеют какую-либо правовую основу или подлежат исполнению. Двумя исключениями являются Европейская директива о питьевой воде и Закон о безопасной питьевой воде в Соединенных Штатах, которые требуют юридического соответствия определенным стандартам.

Промышленная водоподготовка

Процессы

Двумя основными процессами промышленной водоподготовки являются очистка котловой воды и обработка охлаждающей воды. Правильная очистка большого количества воды может привести к реакции твердых частиц и бактерий в трубопроводах и корпусе котла. Паровые котлы могут пострадать от накипи или коррозии, если их не обработать. Накипные отложения могут привести к слабому и опасному оборудованию, а для нагрева того же уровня воды требуется дополнительное топливо из-за повышения теплового сопротивления. Грязная вода плохого качества может стать питательной средой для таких бактерий, как Legionella, что создает опасность для здоровья населения.

Коррозия в котлах низкого давления может быть вызвана растворенным кислородом, кислотностью и чрезмерной щелочностью. Поэтому водоподготовка должна удалять растворенный кислород и поддерживать котловую воду на соответствующих уровнях pH и щелочности. Без эффективной обработки воды система охлаждающей воды может страдать от образования накипи, коррозии и загрязнения и может стать питательной средой для вредных бактерий. Это снижает эффективность, сокращает срок службы установки и делает работу ненадежной и небезопасной.

Очистка котловой воды

Очистка котловой воды - это тип промышленной очистки воды, направленной на удаление или химическую очистку. модификация веществ, потенциально опасных для котла. В разных местах используются различные типы обработки, чтобы избежать накипи, коррозии или вспенивания. Внешняя обработка исходной воды, предназначенной для использования в котле, направлена ​​на удаление примесей до того, как они достигнут котла. Внутренняя обработка внутри котла направлена ​​на ограничение способности воды растворять котел и поддержание примесей в формах, которые с наименьшей вероятностью вызовут проблемы, прежде чем они могут быть удалены из котла при продувке котла.

Обработка охлаждающей воды

Водяное охлаждение - это метод отвода тепла от компонентов и промышленного оборудования. Вода может быть более эффективным теплоносителем, если воздушное охлаждение неэффективно. В большинстве климатических зон вода обладает преимуществами теплопроводности по сравнению с жидкостью с необычно высокой удельной теплоемкостью и возможностью испарительного охлаждения. Низкая стоимость часто позволяет утилизировать как отходы после однократного использования, но в контурах рециркуляции охлаждающей жидкости может быть повышено давление, чтобы исключить потери на испарение и обеспечить большую мобильность и улучшенную чистоту. В контурах рециркуляции охлаждающей жидкости без давления с испарительным охлаждением требуется продувка отработанного потока для удаления примесей, концентрированных за счет испарения. К недостаткам систем водяного охлаждения относятся ускоренная коррозия и требования к техническому обслуживанию для предотвращения снижения теплопередачи от биообрастания или образования накипи. Химические добавки для уменьшения этих недостатков могут привести к токсичности сточных вод. Водяное охлаждение обычно используется для охлаждения автомобилей двигателей внутреннего сгорания и крупных промышленных объектов, таких как атомные и паровые электростанции, гидроэлектростанции генераторы, нефтеперерабатывающие заводы и химические заводы.

Технологии

Химическая обработка

Химическая обработка - это принятые методы сделать техническую воду пригодной для использования или слива. К ним относятся химическое осаждение, химическая дезинфекция, химическое окисление, предварительное окисление, ионный обмен и химическая нейтрализация.

Физическая обработка

Фильтрация удаляет частицы из воды либо путем прохождения через слой песка, например в качестве фильтра быстрой гравитации или в механическом фильтре.

Флотация растворенного воздуха удаляет взвешенные твердые частицы из воды. Это достигается растворением воздуха в воде под давлением и последующим выпуском воды / воздуха при атмосферном давлении во флотационный резервуар. Выпущенный воздух образует маленькие пузырьки, которые прилипают к взвешенным веществам, заставляя их всплывать на поверхность воды, откуда они могут быть удалены с помощью скиммеров или перелива.

Биологическая очистка

Медленные песочные фильтры используйте биологический процесс для очистки сырой воды для производства питьевой воды. Они работают с использованием сложной биологической пленки, которая естественным образом растет на поверхности песка. Эта студенистая биопленка, называемая гипогеальным слоем или Schmutzdecke, расположена в верхних нескольких миллиметрах слоя песка. Поверхность биопленки очищает воду, как она течет через слой, лежащий в основе песка обеспечивает опорную среду для биологического слоя обработки. Schmutzdecke состоит из бактерий, грибов, простейших, коловраток и ряда личинок водных насекомых. По мере старения биопленки может развиваться больше водорослей и могут присутствовать более крупные водные организмы, включая мшанок, улиток и кольчатых червей. Когда вода проходит через гипогеальный слой, частицы вещества задерживаются в слизистой матрице, а растворимый органический материал адсорбируется. Загрязняющие вещества метаболизируются бактериями, грибами и простейшими.

Медленные песочные фильтры обычно имеют глубину 1-2 метра и имеют скорость гидравлической нагрузки 0,2-0,4 кубических метра на квадратный метр в час. Фильтры теряют свою эффективность, поскольку биопленка утолщается и снижает скорость потока. Фильтр восстанавливается путем удаления биопленки и тонкого верхнего слоя песка. Вода сливается обратно в фильтр и рециркулирует, чтобы дать возможность развиться новой биопленке. В качестве альтернативы влажное боронование включает в себя перемешивание песка и промывку биослоя для утилизации .

Физиохимическая обработка

(также называемая обычной обработкой)

Химические флокулянты. используется для образования хлопьев в воде, которые улавливают взвешенные твердые частицы. Химические полиэлектролиты используются для увеличения коагуляции взвешенных твердых частиц и улучшения их удаления.

- Состоит из первичного коагулянта, такого как сульфат железа, и вспомогательного коагулянта катионный полимер подвергается мгновенному перемешиванию перед его поступлением в резервуар для флокуляции. -После мгновенного смешивания исходной воды с первичным коагулянтом и полимером их помещают в какой-либо тип резервуара для флокуляции, где медленное вращение или перемешивание воды приводит к смешиванию химикатов. и они затем могут образовывать то, что называется «флок», который затем оседает на дно резервуара флок. -После смешивания воды и образования хлопьев он переходит на следующую ступень, которой будет отстойник. Здесь процесс будет либо, либо. Вода будет течь вверх по этим трубам или пластинам, позволяя чистой воде перетекать в желоб для сточных вод, который затем переносит «отстоявшуюся» воду к фильтрам для дальнейшей обработки. -Трубки / тарелки на стадии осаждения позволяют большей площади поверхности для оседания хлопьев. Эти пластины обычно расположены под углом 30-45 °, что позволяет частицам хлопьевидного волокна собираться в трубках или пластинах и в конечном итоге попадать на дно отстойника . - Обычно существует какая-то система сбора осадка, которая затем собирает весь осевший флок, также известный как ил, и перекачивает его или перемещает отходы в резервуар или бассейн деканта, где позже он утилизируется. -Как только отстоявшаяся вода попала в фильтры и прошла через фильтры, она затем хранится в прозрачной колодце, где вся отфильтрованная вода собирается для дополнительного добавления химикатов: pH регулятор, хлор и т. Д. -После подходящего или времени уничтожения вода покидает чистую колодец и направляется в резервуары для хранения или в распределительную сеть, вплоть до крана клиента для использования

Развивающиеся страны

Подходящие технологии для очистки воды включают конструкции как в масштабе сообщества, так и в масштабе домашнего хозяйства точки использования (POU) или самообеспечение. В таких конструкциях могут использоваться методы дезинфекции воды с помощью солнечной энергии с использованием солнечного излучения для прямой инактивации вредных водных микроорганизмов, в основном за счет УФ-А компонента солнечного спектра, или косвенно через присутствие оксидного фотокатализатора, обычно поддерживаемый TiO 2 в его фазах анатаза или рутила. Несмотря на прогресс в технологии SODIS, военные установки для очистки излишков воды, такие как ERDLator, по-прежнему часто используются в развивающихся странах. Новый военный стиль Установки очистки воды обратным осмосом (ROWPU) - это портативные автономные водоочистные установки, которые становятся все более доступными для общественного использования.

Для долговременного сокращения передаваемых через воду заболеваний, программы очистки воды то, что группы исследований и разработок начинаются в развивающихся странах, должно быть устойчивым для граждан этих стран. Это может обеспечить эффективность таких программ после отъезда исследовательской группы, поскольку мониторинг затруднен из-за удаленности многих мест.

Энергопотребление: водоочистные сооружения могут быть значительными потребителями энергии. В Калифорнии более 4% электроэнергии штата расходуется на транспортировку воды среднего качества на большие расстояния с ее обработкой в ​​соответствии с высокими стандартами. В районах с источниками высококачественной воды, которые самотеком поступают к месту потребления, затраты будут намного ниже. Большая часть энергии требуется для перекачки. Процессы, исключающие необходимость перекачивания, как правило, требуют низких энергозатрат. Технологии очистки воды, требующие очень низких энергозатрат, включая капельные фильтры, песочные фильтры медленного действия, гравитационные акведуки.

Постановление

США

Закон о безопасной питьевой воде требует США Агентство по охране окружающей среды (EPA) устанавливает стандарты качества питьевой воды в общественных системах водоснабжения (предприятиях, которые обеспечивают водой для потребления людьми не менее 25 человек в течение как минимум 60 дней в году). Обеспечение соблюдения стандартов в основном осуществляется государственными органами здравоохранения. Штаты могут устанавливать стандарты, более строгие, чем федеральные стандарты.

EPA установило стандарты для более чем 90 загрязнителей, разделенных на шесть групп: микроорганизмы, дезинфицирующие средства, побочные продукты дезинфекции, неорганические химические вещества, органические химические вещества и радионуклиды.

EPA также определяет и перечисляет нерегулируемые загрязнители, которые могут потребовать регулирования. Список кандидатов на загрязняющие вещества публикуется каждые пять лет, и Агентство по охране окружающей среды должно решить, следует ли регулировать не менее пяти или более перечисленных загрязняющих веществ.

Местные коммунальные предприятия питьевого водоснабжения могут подавать заявки на получение ссуд под низкие проценты, для улучшения оборудования с помощью Оборотного фонда штата питьевой воды.

Соединенное Королевство

В Соединенном Королевстве регулирование водоснабжения является переданным делом валлийскому языку и Парламенты Шотландии и Ассамблея Северной Ирландии.

В Англии и Уэльсе есть два регулирующих органа в сфере водоснабжения.

  • Управление по регулированию водных услуг (Офват) является экономическим регулятором водного сектора; он защищает интересы потребителей, способствуя эффективной конкуренции и обеспечивая выполнение компаниями водоснабжения своих уставных функций. Правление Ofwat состоит из председателя, главного исполнительного директора, исполнительных и неисполнительных членов. Штат сотрудников составляет около 240 человек.
  • Инспекция питьевой воды (DWI) обеспечивает независимую гарантию того, что приватизированная водная промышленность поставляет потребителям безопасную и чистую питьевую воду. DWI был основан в 1990 году и состоит из главного инспектора питьевой воды и команды из 40 человек. Текущие стандарты качества воды определены в нормативном акте 2016 г. № 614 «Правила водоснабжения (качества воды) 2016 г.».

Функции и обязанности органов официально определены в Законе о водном хозяйстве 1991 г. (1991 c. 56). с поправками, внесенными Законом о воде 2003 г. (2003 c. 37) и Законом о воде 2014 г. (2014 c. 21).

В Шотландии за качество воды отвечает независимый Регулятор качества питьевой воды (DWQR).

В Северной Ирландии Инспекция питьевой воды (DWI) регулирует качество питьевой воды в государственных и частных источниках. Текущие стандарты качества воды определены в Правилах водоснабжения (качества воды) (Северная Ирландия) 2017 года.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Водоподготовкой.
Последняя правка сделана 2021-06-20 09:32:29
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте