Подземные и поверхностные воды, атмосферные осадки - источник водообеспечения централизованных систем водоснабжения. Свойства подземных вод. Состав природных вод. Влияние примесей воды на ее качество. Процессы формирования качества воды и ее самоочищения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Природные воды и требования, предъявляемые к их качеству

Содержание

• Характеристика источников водоснабжения
• Влияние примесей воды на ее качество
• Литература

Характеристика источников водоснабжения

Источниками водообеспечения централизованных систем водоснабжения являются подземные и поверхностные воды и атмосферные осадки. К подземным водам относят: подрусловые, грунтовые, межпластовые, артезианские, карстовые, шахтные. Шахтными называют подземные воды, проникающие в выработанное при добыче полезных ископаемых подземное пространство и проходящие через водоотлив шахты. Состав подземных вод определяется условиями их образования и залегания.

К поверхностным относят воды рек, озер, водохранилищ, прудов, каналов, морей. Их состав определяют почвенно-геологические условия; климатические, геоморфологические и антропогенные факторы.

К атмосферным водам относят осадки, выпадающие в виде дождя и снега, аккумулирующиеся в естественных или искусственных емкостях. Их состав определяется чистотой атмосферы, количеством; гидрогеологическими свойствами грунтов бассейна водосбора, способом их накопления и хранения; условиями, сопутствующими их выпадению.

Для технического водоснабжения промышленных предприятий возможно использование дочищенных сточных вод.

Подземные воды характеризуются обычно постоянством состава и температуры, значительной минерализацией, отсутствием минеральных взвесей, низким содержанием органических веществ, присутствием растворенных газов, значительной жесткостью, повышенным содержанием железа и марганца, высокой санитарной надежностью. Часто подземные воды имеют гидравлическую связь с поверхностными, что влечет за собой изменение их химического состава: повышается концентрация органических веществ, кремниевой кислоты; изменяется минерализация, появляется растворенный кислород. С возрастанием глубины залегания увеличивается степень минерализации воды. По О.А. Алекину подземные воды подразделяют:

по степени минерализации: пресные - до 1 г/л; солоноватые - 1-3 г/л; засоленные - 3-10 г/л; соленые - 10 - 50 г/л;

по величине рН: щелочные - 11-14; слабощелочные - 8-10; нейтральные - 7; слабокислые - 4-6; кислые - 1-3;

очень мягкие до 1,5

по общей жесткости

мягкие - 1,5-3; умеренно жесткие - 3-6; жесткие - 6-9; очень жесткие - свыше 9.

Пресные поверхностные воды отличаются значительными колебаниями их состава и температуры в течение года, что объясняется характером их питания (поверхностное и подземное). Они характеризуются наличием диспергированных минеральных, коллоидных и растворенных веществ. СНиП 2.04.02-84 дает следующие классификации поверхностных вод:

по минерализации: очень малой - до 100 мг/л; малой - 100-200 мг/л; средней - 200-500 мг/л; повышенной - 500 - 1000 мг/л и высокой - свыше 1000 мг/л;

по наличию гумусовых (в т. ч. фульвокислот): малоцветные - до 35 град; средней цветности - 35-120 град; высокой цветности - свыше 120 град;

по количеству взвешенных веществ: маломутные - до 50 мг/л; средней мутности - 50-250 мг/л; мутные - 250 - 1500 мг/л; высокомутные - свыше 1500 мг/л;

по степени бактериальной загрязненности (коли-индекс): сильно загрязненные - свыше 10000; загрязненные - более 1000; слабо загрязненные - свыше 100; удовлетворительные - более 10; хорошие - до 3.

В зависимости от категории системы централизованного водоснабжения обеспеченность минимальных среднемесячных расходов воды поверхностных источников должна быть: 1 категория - 95%; 2 категория - 90% и 3 категория - 85%.

Наблюдается определенная закономерность: воды рек Севера характеризуются малой или средней мутностью, высокой цветностью и малым солесодержанием, а реки Юга - высокой мутностью и минерализацией, бесцветностью. Воды поверхностных источников, как правило, имеют значительную бактериальную загрязненность.

Состав природных вод постоянно изменяется в результате протекающих в них процессов оксидации и восстановления, седиментации диспергированных и коллоидных примесей и солей, как следствие изменения давления и температуры; ионообмена между водой и донными отложениями; обогащения вод микроэлементами вследствие биохимических процессов; смешения вод различного питания. В поверхностных водотоках наблюдается самоочищение воды за счет физических, химических и биологических процессов, чему способствует аэрация, перемешивание, декантация взвесей, разбавление загрязнений в большой массе воды. Под действием простейших водных организмов, микробов-антагонистов, бактериофагов и антибиотиков биологического происхождения, под влиянием биохимических и оксидационных процессов - погибают патогенные бактерии и вирусы. Самоочищение воды, как правило, не обеспечивает необходимого ее качества для производственных и хозяйственно-питьевых целей. Поэтому практически всегда поверхностная вода нуждается в кондиционировании ее свойств с их доведением до требований потребителя.

Хозяйственная деятельность человека существенно влияет на состояние водоисточников как в качественном, так и в количественном отношении. Одним из ее факторов является смыв с сельскохозяйственных угодий химических удобрений и сброс в водоемы недостаточно очищенных сточных вод и вод тепловых и атомных электростанций. Вследствие этого интенсивно развиваются планктон и макрофиты, вызывающие зарастание водоемов, повышение цветности воды, возникновение привкусов и запахов, что ухудшает санитарное состояние водоисточников.

Таким образом, при выборе технологии водоподготовки необходимо определить качество воды источника, т.е. состав и концентрацию содержащихся в ней примесей, а затем сопоставить с предъявляемыми требованиями.

Влияние примесей воды на ее качество

Природные воды представляют собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят: соли (преимущественно в виде ионов, молекул и комплексов), органические вещества (в молекулярных соединениях и в коллоидном состоянии), газы (в виде молекул и гидратированных соединений), диспергированные примеси, гидробионты (планктон, бентос, нейстон, пагон); бактерии и вирусы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном состоянии - различные вещества органического происхождения, кремнекислота, гидроксид железа (III), фульвокислоты, гуматы, в истинно растворенном состоянии - в основном минеральные соли, обогащающие воду ионами.

По О.А. Алекину, химический состав Природных вод, под которым понимается сложный комплекс минеральных и органических веществ в разных формах ионо-молекулярного и коллоидного состояния, подразделяется на пять групп: главные ионы, содержащиеся в наибольшем количестве (натрий Na⁺, калий К⁺, кальций Са²⁺, магний Mg²⁺, сульфаты S0₄^2-, карбонаты С0₃^2-, хлориды С1^-, гидрокарбонаты НС0₃^-); растворенные газы (азот N₂, кислород О₂, оксид углерода СО₂, сероводород H₂S и др.); биогенные элементы (соединения фосфора, азота, кремния); микроэлементы - соединения всех остальных химических элементов; органические вещества.

Размеры взвешенных веществ варьируются от коллоидных до грубодисперсных частиц (табл.1.1).

Таблица 1.1

Взвешенные вещества	Размер	Гидравлическая крупность, мм/с	Время осаждения частиц на глубину 1 м
Коллоидные частицы	2*10-4-1* 10-6	7*10-6	4 года
Тонкая глина	1*10-3 - 5*10-4	7*10-5-17*10-5	0,5 - 2 мес.
Глина	27*10-4	5*10-3	2 сут.
Ил	5*10-2-27*10-3	1,7-0,5	10 - 30 мин.
Песок:
мелкий	0,1	7	2,5 мин.
средний	0,5	50	20 с
крупный	1,0	100	10 с

Л.А. Кульским предложена классификац...