Подготовка питьевой воды
Долговременное обеспечение населенного пункта чистой водой можно гарантировать только при строгом контроле за состоянием леса, верхних болот и подземных вод; при исключении химических средств защиты растений и вредных технологических процессов. На земле, осталось уже не так много таких мест, где можно пить сырую воду.
Обычные добавки, используемые для очистки питьевой воды в системе водоснабжения, сами являются загрязнителями, изменяют свойства воды и иногда вызывают аллергии и расстройства. Это своеобразная эпитафия индустриальной эры: очистка воды достигается ее избирательным загрязнением.
Ниже мы рассмотрим естественные биологические методы очистки воды. Тысячи лет человек потреблял воду, в которой жили полезные растения и рыбы. Если мы позаботимся о защите природной воды от загрязнений бытовыми и промышленными стоками, то она не потребует никакой специальной очистки. Для питья при
годна и дождевая вода (рис. 1).
Загрязнение питьевой воды включает следующие составляющие: мутность (соли и тончайшие частицы, взвешенные в воде); бактерии и Микроорганизмы (загрязнение вредными вирусами, микробами, микроорганизмами, личинками и яйцами червей); металлы (хром, кадмий, ртуть, свинец и др.); диоксиды (пестициды, ядохимикаты, элементы агрохимии); усилители роста (особенно нитраты, фосфаты); кислоты (кислотообразующие вещества); продукты нефтехимии и синтетические органические соединения (особенно синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), образующие поверхностные пленки и пену, цветность и изменяющие свойства воды).
Ливневые и сточные воды городов и поселков попадают в реки, которые служат источниками питьевой воды для других населенных пунктов, расположенных ниже по течению. По современному состоянию количество загрязняющих веществ, выносимых поверхностным стоком, значительно превышает количество, поступающее с хозяйственно-бытовыми и производственными сточными водами, поскольку последние, как правило, проходят механическую и биологическую очистку. Для сохранения источников водоснабжения чистыми необходимо обеспечить сток только предварительно очищенных вод, пригодных для дальнейшего использования.
Кислотные дожди помимо прямого вреда, наносимого животным, растениям, оборудованию и др., усиливают отрицательное воздействие других загрязняющих факторов. Они способствуют размыванию почвы и горных пород, усиливают приток в воду вредных соединений алюминия, свинца, ртути, разрушают емкости для воды и этим увеличивают загрязнение воды металлами.
Пестициды составляют особую группу веществ, загрязняющих окружающую среду. В больших количествах пестициды накапливаются в почве, откуда через корневую систему проникают в растения, смываются дождями, просачиваются в подпочвенные водоносные горизонты, накапливаются в пищевых цепях наземных и особенно водных организмов. Для получения высоких и устойчивых урожаев рекомендуется к применению более 200 наименований ядохимикатов. По данным ВНИИВО, вынос пестицидов с неорошаемых земель составляет около 1%, а с орошаемых 4% общего количества применяемых препаратов. Загрязнение водоемов пестицидами очень опасно. Некоторые соединения, например ДДТ, очень стабильны и прекрасно растворяются в воде. Однажды попав в реку, этот яд скорее всего окажется и в питьевой воде.
Химические удобрения, попадая в водоемы, ускоряют рост простейших водорослей, что, помимо уменьшения запасов кислорода в воде и угнетения других форм растений и рыб, приводит к усилению коррозии и еще большему загрязнению воды металлами.
Обычные способы очистки воды включают: – аэрацию (окисление кислородом воздуха) при помощи ветра, продувкой воздуха, механическим путем; для аэрации используют также капельные колонны (фильтры), растительность и фитопланктон; – осаждение взвешенных частиц в прудах-отстойниках с медленным движением воды и в водотоках с рифленой поверхностью дна; – процеживание и сепарирование для удаления крупных включений; – фильтрацию через слой песка или активированного угля, почву, корни водных растений; – коагуляцию с помощью неорганических добавок, извести, соли, сульфатов или бактериологических коктейлей; – биологическое удаление с помощью бактерий, фитопланктона и высших растений; – выравнивание кислотно-щелочного баланса (рН) с помощью добавок кальция (в виде извести) или соединений серы (при необходимости).
Как видно из обзора, методы очистки воды имеют свои аналоги в естественной природе, при этом используя биологические способы очистки, мы затрачиваем намного меньше энергии и материалов.
Песчаные фильтры — самые распространенные. Стационарные установки представляют собой плоские ванны, наполненные крупным щебнем и битым кирпичом снизу и мелким песком сверху. Вода просачивается снизу вверх. Верхний слой песка периодически удаляют и прокаливают для очистки от органических соединений. Толщину песчаного фильтра принимают около 1 м (рис. 2).
Активированный уголь, полученный из костей или растений (например, ивы), применяют для тонкой очистки воды в домашних условиях. В бытовых фильтрах и очистителях используют также пористый камень.
Капельные колонны из песка или гравия основаны на свойстве бактерий отбирать излишки нитратов из воды и воздуха (рис. 3). В естественных условиях эту функцию выполняют пресноводные молюски. Для активной деятельности бактерий, извлекающих азот из воды, необходим углерод, который добавляют в воду в ничтожных количествах в виде растворов метанола, этанола, уксусной кислоты. Эти соединения легко могут быть получены путем переработки растительных остатков. Излишки азота выделяются в воздух.
Осаждение взвешенных частиц в прудах, из которых ведут забор питьевой воды, осуществляется с помощью затенения и стабилизации поверхности. Затенение (предотвращает цветение и турбулентность воды) и стабилизация поверхности могут быть достигнуты за счет водяных лилий, азалии и водяных гиацинтов, а также береговых растений.
Присутствие извести или белого камня еще более осветляет воду (если рН<0,6). Для этого достаточно положить обломки мрамора или известняка на дно емкости или насыпать на дно гашеной извести (до заполнения водой). Битые или целые ракушки обладают тем же действием. Известь способствует выпадению взвешенных частиц и осветлению воды в резервуарах.
Очистка питьевой воды с использованием природных процессов включает серию фильтров, расположенных по склону между верхним водоемом (накопитель и отстойник) и нижним резервуаром (распределитель чистой воды).
В верхнем резервуаре для изъятия сульфатов и мути используют известь и белый крошеный камень. Далее вода поступает в капельные фильтры, где для активной работы бактерий необходимы углеводы. Если в верхнем пруду-накопителе происходят нормальные процессы жизнедеятельности насекомых, растений, рыб, то спе циального добавления углеводов в капельные колонны не потребуется. Поэтому верхний пруд может иметь вид естественного водоема. Водозабор осуществляют из верхних слоев воды (но не с поверхности) из центральной части пруда. Живые молюски в пруду или отстойнике могут служить индикаторами кислотности воды (погибают при рН<5,5) и, кроме того, сами являются отличными естественными фильтрами, пропускающими через себя до 100 л/сут воды. Живые ракушки очищают воду от бактерий и микроорганизмов и осаждают отходы в виде тяжелого ила. Ракушки и ракообразные живут только в холодной чистой воде и очень чувствительны к химическому загрязнению. Их присутствие в резервуаре говорит о пригодности воды для питья.
Капельные фильтры устраивают из естественных камней диаметром 2,5…10 см, на которых образуется активный слой бактерий, абсорбирующих азот.
После капельного фильтра вода пропускается через песчаный фильтр для очистки от бактерий.
Окончательный этап очистки состоит в фильтрации через колонну с активированным углем (на практике это может быть бетонная труба с фильтром из жженого риса и соломы).
В результате должна получиться чистая, прозрачная, безопасная вода для питья. Никакие машины не используются, никакие искусственные реагенты; работают только растения, бактерии, гравитация (рис. 4).
Товарищества - Подготовка питьевой воды
Остались вопросы по теме - "Подготовка питьевой воды", задайте их на