ОСАДКИ ПРИРОДНЫХ ВОД

Осадки природных вод - вещества, выделяющиеся из природных вод в процессе их очистки, а также взвешенные примеси, поступающие в источники водоснабжения с дождевыми и сточными водами, при размыве русел рек и развитии в воде водоисточников планктона. Состав, концентрация и количество осадков природных вод определяются качеством исходной воды, которое характеризуется мутностью, цветностью, качеством химических реагентов, используемых в процессе очистки воды, а также составом очистных сооружений приводит к образованию осадка с большой концентрацией взвешенных веществ и меньшим содержанием связание воды и гидроксида алюминия или железа. По мере снижения мутности и увеличения цветности воды повышаются влажность осадка и содержание в нем гидроксидов. В среднем концентрация исходного осадка колеблется от 0,1 до 0,3 % — для осадков маломутных цветных и высокоцветных вод, от 1 до 3% — мутных и высокомутных. Количество осадка изменяется обычно от 0,1 до 1 %, а в отдельных случаях до 5% объема очищаемой на станции воды.
В равнинных реках со спокойным течением и в водохранилищах преобладают мелкие взвешенные вещества, содержание которых колеблется от 0,01—0,02 до 0,25—0,3 кг/м3. В горных реках резко увеличивается количество крупных частиц, отличающихся по составу значительной полидисперсностью. На гранулометрии, состав осадка существенно влияет соотношение различных форм гуминовых веществ, находящихся в воде в коллоидном и истинно растворенном состоянии. Зависит он также от технологической схемы очистки воды и конструктивных особенностей сооружений. При двухступенчатой очистке (отстойники — скорые фильтры, осветлители — скорые фильтры) наиболее крупные частицы размером 10 м задерживаются в отстойниках и осветлителях со взвешенным слоем осадка. Осадки промывных вод фильтров более высокодисперсны. При одноступенчатой очистке (отстойник, осветлители) гранулометрии, состав осадка промывных водосветлшпелей контактных характеризуется большой полидисперсностью.
Содержание сухого вещества в свежих осадках после 45—60 минут отстаивания составляет, %: для высокоцветных маломутных вод — 0,3—0,4, вод средней цветности и мутности — 0,4—0,8, мутных — 0,8—2 и более. Нерастворимый в соляной кислоте остаток в осадке мутных вод составляет 40—50%, цветных вод — 2—15%. Потери при прокаливании в осадках цветных маломутных вод составляют — 70% и более, мутных малоцветных — 20—15%. В сухом осадке наличие органического углерода колеблется для цветных маломутных вод от 5 до 20% и более, для мутных вод — до 5%. Оксида кремния SiO2 в осадке цветных маломутных вод обычно содержится 1—10% массы сухих веществ, в осадке мутных вод — нередко 50% и более. Количество алюминия и железа невелико, что объясняется незначительным содержанием их в поверхностных источниках.
Плотность осадков маломутных высокоцветных вод мало отличается от плотности осадка из хлопьев чистого гидроксида железа и немного превышает плотность осадка из хлопьев чистого гидроксида алюминия. Возрастание мутности исходной воды приводит к увеличению плотности образовавшегося осадка. При этом снижается процентное содержание гидроксида в осадке. Введение высокомолекулярных флокулянтов совместно с минеральными коагулянтами позволяет получить более плотный осадок.
Угол скольжения — важный технологический показатель, характеризующий способность осадка перемещаться под действием силы тяжести по наклонной поверхности. Обычно для осадков, содержащих гидроксид алюминия, он изменяется в пределах 50—70°.
Влажность — один из основных показателей, определяющих количество и качество осадка, а соответственно объемы и стоимость сооружений для его обработки. Обычно влажность осадков, образующихся в процессе реагентной очистки вод поверхностных источников, колеблется в широких пределах — от 92—94 до 99,5— 99,8 % в зависимости от качества исходной воды и технологической схемы ее очистки. Водоотдающая способность характеризуется удельным сопротивлением осадка фильтрации. Его значение тем ниже, чем выше водоотдача осадка, и, наоборот, снижение водоотдачи осадка характеризуется повышением значения. Для большинства гидроксидных осадков природных вод значение г колеблется в широких пределах в зависимости от качества исходной воды, из которой получен конкретный осадок, а также от дозы и вида реагентов, используемых при очистке воды. Значения г для осадков вод повышенной мутности изменяются от 1000-1010 до 60001010 м/кг, а для осадков маломутных цветных вод — от 6000-Ю10 до 30 000-1010 м/кг, при этом большие значения соответствуют осадкам, полученным из более цветных и менее мутных вод. При обезвоживании осадков, удельное сопротивление филирации которых превышает 500101 м/кг, необходимо осуществлять их предварительную подготовку, которая осуществляется с помощью химических реагентов (минерал, соли, органические флокулянты) или термической обработкой (замораживание — оттаивание или нагрев).
Сжимаемость осадков природных вод проявляется в результате деформации самих частиц и при разрушении агрегированных хлопьев и сольватных оболочек. Увеличение сжимаемости осадка при обезвоживании обусловливает увеличение его удельного сопротивления фильтрации и, соответственно, снижение водоотдающей способности. Удельное сопротивление фильтрации сжимаемых осадков зависит от перепада давления и возрастает с увеличением давления тем больше, чем больше их сжимаемость. Показатель сжимаемости S для гидроксидных осадков природных вод различного исходного качества изменяется в пределах 0,6—1,2, но в отдельных случаях может выходить за эти пределы. Значение показателя сжимаемости 5 позволяет судить о возможности применения тех или иных механических обезвоживающих аппаратов.
Механическое обезвоживание сильно-сжимаемых гидроксидных осадков связано со значительными трудностями и затратами. В то же время при обработке осадков, сжимаемость которых не превышает 0,8, применение механических аппаратов, работающих в условиях высоких перепадов давления, обеспечивает получение хороших результатов.
При оценке качества природных вод маломутными считают воды при мутности до 10 мг/л, пониженной мутности — 10— 50 мг/л, средней мутности — 50— 100 мг/л, повышенной мутности — 100—250 мг/л, мутными — 250—1500 мг/л, высокомутными — более 1500 мг/л; малоцветными считаются воды цветностью до 35 , цветными — 35—120 и высокоцветными — более 120 .
В осадках содержатся те же бактериальные загрязнения, что и в поверхностных водах, но в более концентрированном виде. Однако бактериальная загрязненность осадка, полученного с использованием обычной технологии очистки природных вод, даже при влажности 70—75% обычно не превышает аналогичные показатели загрязненности почвы.