В технике водоочистки еще недавно считали необходимым вести борьбу главным образом с мутностью, цветностью, солями жесткости и в особых случаях с примесями, придающими воде привкус и запах, а также с болезнетворными микроорганизмами. Развитие промышленности, сельского хозяйства и создание водохранилищ вызывает попадание в воду рек, озер и морей веществ, которые подчас трудно определить при помощи анализа.
Все новые аналитические методы разрабатываются для контроля за содержанием загрязненной воды, изыскиваются все более совершенные и разнообразные методы удаления их, однако в то время, когда все усилия специалистов направлены на борьбу с известными загрязнениями, появляется все больше новых примесей, степень ядовитости которых не установлена. В результате вода очищается не всегда полноценно.
Поэтому первоочередной задачей является создание научно обоснованной системы, которая раскрыла бы зависимость процессов и методов удаления примесей от их состояния и физико-химических свойств. Другими словами, необходимо опираться на обобщающие, закономерные связи между физико-химической характеристикой примесей воды и технологическими приемами ее обработки.
Однако в существующих гидрохимических системах классификации природных вод до сих пор учитывался только химический состав примесей. Поэтому при прогрессирующем загрязнении водоемов промышленными стоками и при увеличении числа примесей с различными свойствами эти классификации не отражали действительного состояния вопроса и не содействовали изысканию приемлемых практических решений.
Итогом многих научных поисков явилось создание нового теоретического направления. Оно обосновывает процессы удаления целых классов органических и неорганических соединений, которые составляют основную массу загрязнений природных и сточных вод. Новая теория вооружила исследователей и практиков падежными методами борьбы не только с различными загрязнениями водоемов, но и с развивающимися в водной среде опасными для человека микроорганизмами, с сине-зелеными водорослями и продуктами их жизнедеятельности. Она дала простой и качественно новый подход к технологическим решениям и разработке методов очистки воды. В основу этой теории была положена связь между физико-химическим состоянием примесей, находящихся в воде, и технологическими процессами их удаления.
Таблица 1.1. | ||||
Классификация примесей воды и методы их контроля и удаления | ||||
Фазовая характеристика | Гетерогенные системы | Гомогенные системы | ||
Группа | I | II | III | IV |
Формы нахождения веществвводоемах | Взвеси | Золи и высокомолекулярные соединения | Молекулярно-растворимые вещества | Вещества, диссоциированные на ионы |
Размер, мкм | 1...10 | 10-1...10-2 | 10-2...10-3 | 10-3.. .10-4 |
Характерные представители загрязнений | Крупная взвесь Тонкая взвесь Планктон Бактерии | Органо-минеральные комплексы Гумусовые вещества Вирусы | Летучие вещества и газы Органические вещества Вещества, продуцируемые микроорганизмами | Катионы и анионы минеральных и органических соединений |
Методы удаления примесей из воды | Механическое разделение | Ультрафильтрация Коагуляция Флотация | Гиперфильтрация | |
Десорбция газов и летучих веществ, эвапорация труднолетучих веществ | Перевод ионов в малорастворимые соединения | |||
Окисление хлором, озоном, перманганатом | ||||
Адгезия на гидроксидах, зернистых и высокодисперсных материалах | Адсорбция на гидроксидах и дисперсных минералах | Адсорбция на активированных углях и других материалах | Фиксация на твердой фазе ионитов | |
Агрегация при помощи флокулянтов (анионных и катионных) | Ассоциация молекул | Моляризация и комплексообразование | ||
Флотация | Экстракция органическими растворителями | Сепарация ионов при различном фазовом состоянии воды | ||
Электролиз синезеленых водорослей | Электрофоретические методы | Использование подвижности ионов в электрическом поле | ||
Бактерицидное воздействие | Вирулицидное воздействие | Биохимический распад | ||
Методы группового контроля | Микроскоп Ультрамикроскоп | Электронный микроскоп | Электропроводность | |
Раздельные на фильтрах | Диализ | Гиперфильтрационные мембраны | ||
Седиментационный анализ | Релеевское рассеяние | Поглощение света в ультрафиолетовой и видимой областях |