АУЫЗ СУ ТАЗАРТУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ

Табиғи су құрамына шынайы ерітілген, коллоидты және қалқымалы күйіндегі минералды және органикалық заттар, газдар және де микроағзалар кіретін, көпкомпонентті динамикалық жүйе. Диссоциациялық емес бөлшектер табиғи су құрамында иондар күйінде 50 элементтен жоғары, бірақ та олардың кейбіреулері ғана едәуір мөлшерде кездеседі [1, б. 9].

Кондициялық ауыз суды алу мен қоғамға беру үрдісі бірқатар факторлардан тұрады. Ең негізгі факторлары: сумен жабдықтау көздерінің күйі, ауыз судың орталықтандырылған жүйесінің жағдайы, су жеткізу желісінің санитарлы-техникалық жағдайы, су дайындау мен қоғамға беру кезеңдеріндегі су сапасын лабораториялық бақылау деңгейі.

Кейбір су тазалау қондырғылары 50 жыл бұрын салынған және де қазіргі уақытта тұтынушыларды қауіпсіз сумен қамтамасыз ете алмайды, себебі, олардың ауыр металл иондарына, хлорорганикалық қосылыстарына, фенолдарға, мұнай өнімдеріне, ішек протоздарына және басқа да қарапайым ластаушыларға қарсы кедергісі өте аз. Бұндай жағдай көптеген су тазарту қондырғыларының гидравликалық жүктемесі, су тазарту қондырғыларының толық жиынтығының жетіспеушілігімен қиындатылады [2, б. 445].

Су тазарту ауыз су, тұрмыстық және өнеркәсіптік қажеттіліктерге дайындау мақсатында оның бастапқы құрамын өзгертуге арналған физикалық, химиялық және биологиялық әдістердің жиынтығы болып табылады.

Суды тазарту әдісін қолданылуға жоспарланған су көзінің құрамын және қасиеттерін алдын ала зерттеу негізінде таңдап алынады және оны тұтынушыға қойылатын талаптармен салыстырады.

Заттардың дисперсиясы арқылы сипатталатын фазалық күйі, олардың құрамында болуы су қоспаларының ең тән және ортақ белгілері болып табылады. Су қоспаларының фазалық-дисперсті күйі су тазарту үрдісінде олардың мінез-құлқын анықтайды. Су қоспаларының әрбір фазалық-дисперстік күйі, судың қажетті сапалық көрсеткіштеріне қол жеткізуге мүмкіндік беретін, әсер ету әдістерінің жиынтығына сай келеді.

Суды қоспалардан тазарту технологиясына дисперсті жүйеге ең тиімді әсер ететін күштердің әсерінен болатын үрдістер негізделген. Осылайша, кинетикалық тұрақсыз жүйелер болып табылатын жүзгіндерді алып тастау үшін гравитациялық және адгезивтік күштер қолданылады, сондай-ақ су ерітінділерінде агрегативтік тұрақсыз болып табылатын коллоидтық және жоғары молекулалық заттарды жою үшін адгезивтік және адсорбциялық күштер қолданылады. Молекулалық ерітінділер түріндегі қоспалар молекулалар ассоциациясы арқылы молекулааралық өзара әрекеттесу күштерінің әсерінен жойылады. Соңында, электролиттерді судан жою үшін олар иондық үрдістерге тән химиялық байланыс күштерін пайдаланады.

Тиісті технологиялық үрдістер мен қондырғылардың үйлесуі су сапасын жақсартудың технологиялық схемасын құрайды. Суды тазарту тәжірибесінде пайдаланылатын технологиялық сызбалар мынадай түрде жіктелуі мүмкін: реагентті және реагентті емес; мөлдірлеу әсері арқылы; технологиялық үрдістер саны мен әрқайсысының сатыларының санына қарай; арынды және арынсыз.

Реагентті және реагенттсіз тазартудың технологиялық сызбаларын ауыз су дайындау кезінде және өнеркәсіптік қажеттіліктерге қолданады. Мұндай технологиялық сызбалар қолданылу мен пайдаланылу шарттарымен айтарлықтай ерекшеленеді. Реагенттерді пайдаланып су тазарту үрдісі қарқынды және едәуір тиімдірек жүреді. Осылайша, реагенттердің көмегімен жүзгін заттардың негізгі массасын тұндыру үшін 2–4 сағат қажет, ал реагентсіз бірнеше тәулік қажет. Реагенттерді қолданыу барысында сүзгілеу 5–12 м/сағ және одан да көп жылдамдықпен жүзеге асырылса, ал реагентсіз 0,1–0,3 м/сағ жүреді (баяу сүзгілеу) [2, б. 451].

Судың белгілі көлемін реагенттердің көмегімен тазарту үшін арналған су тазарту қондырғылары, реагентсіз тазарту қондырғыларынан көлемі бойынша айтарлықтай кіші, ықшамды және арзан, бірақ пайдалану жағынан қиындау. Сондықтан, реагентсіз тазарту (гидроциклондармен, акустикалық, салынды және баяу сүзгілермен) қондырғыларының технологиялық сызбаларын, ереже бойынша, өңделмеген су түсінің 50 градусына дейін болатын шағын су жабдықтау жүйелерінде, өнеркәсіп нысандарының су жабдықтау жүйелерінде суды мөлдірлеу кезінде қолданылады.

Бұл мақсатта қалың түйіршікті сүзгілерде немесе микросүзгілерде кейде тек тұндыру немесе тек сүзгілеу қолданылады.

Қоспаларды жою үшін бірнеше әдістер қолданылуы мүмкін. Шындығында, тазартудың кез-келген тәсілдері бірнеше үрдістерді біріктіреді және макро- мен микродеңгейлерде қоршаған ортаға әсер етудің жиынтығы болып табылады.

Макробөлшектер өздігінен тұндырыла алады. Сондықтан, оларды жоюдың тәсілдерінің бірі ретінде өздігінен тұндырылу әдісі қолданыла алады. Бірақ та бұл әдістің нәтижесі аз болғандықтан, сирек қолданылады.

Микробөлшектер өздігінен тұнбайды. Оларды тұндыру үшін, коагуляция немесе флоакуляция әдістерінің көмегімен үлкейту керек.

Ерітілген бейорганикалық заттардың иондары кешенді немесе іріктеу реагент әдісімен, сүзу-нанофильтрация және кері осмоспен немесе ион алмасу арқылы алынуы мүмкін.

Органикалық және биологиялық ластану күшті тотықтырғыш заттармен бұзылуы немесе жойылуы мүмкін.

Биологиялық ластану ультрадыбыс, электрлік разрядтар және ультра күлгін сәулесі сияқты физикалық әсерлер арқылы әсерсіздендіріледі [2, б. 290].

Қалалық су қоймаларында суды тазарту үшін ең көп қолданылатын сызбаға мыналар кіреді: алдын ала хлорлау, айналдыру торларында механикалық тазалау, коагуляция және әкпен тұндыру, сүзу, екіншілей хлорлау және аммиакпен өңдеу. Бұл сызба кейде белсенді көміртекті көмірмен суды тазартумен толықтырылады.

Су құбыр станциясының қондырғыларының тиімділігі мен өнімділігін арттыру үшін суды алдын-ала өңдеу жүргізіледі. Алдын ала хлорлау әдісі кеңінен қолданылады.

Жүзгін заттарының мөлшерін азайтудың ең кең қолданылатын әдістерінің бірі – бөлшектердің ауырлық күшінің ықпалымен тұндырылып бөлінуі, яғни коагуляция [2, c 290].

Коагуляция – су жүйелерінен қатты заттар мен коллоидтерді тиімді түрде алу процесі. Бүгінгі күні бұл ауыз суды тазартудың ең кең таралған әдістерінің бірі.

Химиялық коагуляция табиғи және ағынды сулардан жүзгін бөлшектерді (диаметрі 10 нм-ден астам) шығарудың ең тиімді және сенімді әдісі болып табылады. Ол сондай-ақ кейбір компоненттердің ерітілген фракцияларын жояды, мысалы, бастапқы судың түсін азайтады [3, б. 100].

Коагуляциялы дәстүрлі тазарту қондырғылары тұндыру камерасын, содан кейін дезинфекция кезеңін, кейде рН реттеу кезеңін өзіне енгізеді (сурет 1). Бұл тұжырымдама жер үсті суларын тазарту жүйелерінде жиі кездеседі, дегенмен, тұндыру әрдайым бөлек ажыратудың жақсы әдісі бола алмайды.

Сурет 1. Коагуляция және тұндыру арқылы тазарту үрдісі

Коагулянттар ретінде алюминий және темір тұздары (II, III) жиі қолданылады: сульфаттар, хлоридтер, гидроксосульфаттар және гидроксохлоридтер, сондай-ақ алюминаттар. Кейде аралас коагулянттар қолданылады.

Коагулянттардың оң зарядтары олардың жұмыс қағадасына әсер етеді. Егер ол ластанған сұйықтыққа кірсе, бұл зат зиянды микроорганизмдер мен басқа да ұқсас заттарды өзіне белсенді түрде тарта бастайды. Әрбір коагулянт молекуласы өзіне басқа заттардың бірнеше молекуласын тартуға қабілетті.

Сондықтан оның мөлшерін дәл мөлшерлеу маңызды. Ең бастысы, коагулянттың мөлшері шамалы болмауы керек, әйтпесе реакция босаңдау жүреді. Тұнба баяу және қажет мөлшерде емес түседі. Ал бұл сұйықтықтың зиянды қоспалардан дұрыс тазаланбауына әкеледі.

Өзіне тартып алғаннан кейін, коагулят молекулалары реакцияға кіріп, арнайы қосылыстарға айналады.

Реакциядан кейін олар ақ үлпектерге ұқсайды. Бұл үлпектер резервуардың түбіне сұйықтықпен тұндырылады. Тұнбаларды кез-келген фильтрация арқылы алып тастау қажет [1, б. 245].

Коагулянттар саласындағы соңғы жетістіктерді екі бағытқа бөлуге болады. Ең алдымен – жоғары валенттілігі бар тиімді коагулянттар қолдану. Осылайша, титан мен цирконий негізіндегі коагулянттар алюминий мен темір негізіндегі коагулянттармен салыстырғанда үлкен артықшылықтарға ие және олардың өзіндік құны жоғары болады. Басқа бағыты бұл коагулянттардың кемшіліктерімен байланысты – ағынды сулардан ерітілген органикалық заттардың жойылуы. Дәстүрлі коагулянттар, құрамында ұзын тізбекті молекулалары бар гумус болатын, табиғи органикалық заттарды жоя алады, бірақ органикалық заттардың нағыз ерітінділерін жоя алмайды. Адсорбциялық қасиеттері бар коагулянттардың жаңа буыны ғылыми қызығушылықты тудырды. Дегенмен, бұл коагулянттар коммерциялық тұрғыдан тиімді реагенттер ретінде ұсынылмағанымен, олардың қосарлы пайдалану мүмкіндігі, бөлшектер мен ерітілген фосфаттарды, сондай-ақ органикалық заттарды жоятын, сапасы бірігей болатын өнімге әкелуі мүмкін.

Қазіргі заманғы жаңа коагулянттар мен бүгінгі күнге аты шулы коагулянттар (оның ішінде прототипі) арасындағы негізгі айырмашылық, жаңа коагулянттарды алудың айтарлықтай өзгеше тәсілі болып табылады. Өз қызметтерін орындайтын жаңа коагулянттар, шын мәнінде, адсорбент болып табылады және суспензия бөлшектерінің бетінде ауыр металл иондарының және олардың гидроксидтерінің және суда ерітілген негізгі тұздардың адсорбциясы орын алады [2, б. 353].

Көп жағдайларда жерасты сулары мен жер үсті суларын ішу дезинфекциясыз мүмкін емес. Суды дезинфекциялау (бактерияларды, спорларды, микробтарды және вирустарды жою) ішу жағдайына арналған суды дайындаудың соңғы кезеңі болып табылады. Суды залалсыздандырудың жалпы әдістері:

- Хлор, хлор диоксиді, натрий немесе кальций гипохлориті қосу арқылы хлорлау.

- Озондау. Ауыз суды дайындау үшін, озонды пайдаланған кезде, озонның тотығу және дезинфекциялық қасиеттері қолданылады.

- Ультракүлгін сәулелену. Ультракүлгін сәуле шығару энергиясы микробиологиялық ластануды жою үшін пайдаланылады.

Жер үсті суларын толықтай тазарту кезінде залалсыздандыру әрдайым қажет, ал жер асты суларын пайдалану кезінде – тек өңделмеген судың микробиологиялық қасиеттеріне ғана байланысты қолданылады. Бірақ іс жүзінде жер үсті және жер асты суларын ауыз су ретінде пайдалану кезінде, суды әрдайым залалсыздандырады.

Залалсыздандыру әдісін таңдау кезінде, залалсыздандыруға қолданылатын биологиялық белсенді затардың қалдық мөлшерінің адам денсаулығына қаупін немесе залалсыздандыру үрдісі кезінде пайда болатын заттардың судың физикалық-химиялық қасиеттерін өзгерту мүмкіндігін (мысалы, еркін радикалдардың пайда болу қаупін) қарастыру қажет. Залалсыздандыру әдісінің маңызды сипаттамалары оның су микроқұрамының әртүрлі түрлеріне қатысты тиімділігі және нәтиженің қоршаған ортадан тәуелділігі болып табылады.

Сөйтіп,суды ауыз суға, тұрмыстық және өндірістік қажеттіліктерге өңдеу, оның бастапқы құрамын өзгертуге арналған физикалық, химиялық және биологиялық әдістердің жиынтығы болып табылады.

Суды тазартудың барлық әдістерін келесі негізгі топтарға бөлуге болады:

а) органолептикалық қасиеттерді жақсарту (мөлдірлеу, дезодоризациялау, түссіздендіру және т.б.);

б) эпидемиологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету (хлорлау, озонация, ультракүлгін сәулеленуді қолданып залалсыздандыру);

в) минералды құрамның кондинциялануы (фторлау, фторсыздандыру, деффиризациялау, жұмсарту және т.б.)

Суды тазарту әдісі су көзінің құрамын және қасиеттерін алдын ала зерттеу негізінде таңдап алынады және оны тұтынушыға қойылатын талаптармен салыстырады [3, б. 38].

Тазалау үрдісі келесі негізгі қадамдарды қамтиды:

- бастапқы тұндыру және хлорлау;

- коагуляция;

- тұндыру (тұндырғыштарда мөлдірлеу);

- сүзгілеу;

- залалсыздандыру.

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

1. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод: 2-е изд., перераб. и доп. К. : Вища школа. Головное изд-во, 1986. – 352 с.
2. Астрелин И. М., Ратнавира Х. Физико-химические методы очистки воды: управление водными ресурсами: учебник. Норвегия: Проект "Waterharmony", 2015. – 614 с.
3. Айтуганова С.Г., Адырова Г.М. Водоснабжение и технология водоподготовки: учебное пособие. – 2014. – 154 с. [электронный ресурс] – Режим доступа. — URL: https://www.water.ru/bz/param/metod_treat.php (дата обращения 10.10.2018)