Водоснабжение. Часть 2. Водоподготовка

А. М. СИБАГАТУЛЛИНА  

 
 
 
 

ВОДОСНАБЖЕНИЕ 

 
 

Часть 2  

ВОДОПОДГОТОВКА 

 
 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2018 

 
 

УДК 628.1(075.8) 
ББК  38.761.1я7 

С 34 

 

Рецензенты: 

профессор кафедры СКиВ ИСА ПГТУ  
доктор технических наук В. П. Сапцин; 

начальник Верхне-Волжского бассейнового ВУ по РМЭ  

кандидат технических наук А. Г. Обухов 

 

 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
Сибагатуллина, А. М.  

С 34    Водоснабжение. Ч. 2: Водоподготовка: учебное пособие /  

А. М. Сибагатуллина. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2018. – 152 с. 

ISBN 978-5-8158-1635-0 
ISBN 978-5-8158-1972-6 (Ч. 2) 

 

Рассмотрены вопросы подготовки воды для питьевого и промышлен
ного водоснабжения: нормативные документы, регламентирующие качество используемой воды, методы водоподготовки, применяемые технологии, материалы, оборудование, принципы расчетов их использования. 

Издание предназначено для студентов, обучающихся по направле
нию 20.03.02 «Природообустройство и водопользование» и изучающих 
дисциплины «Водоснабжение и водоотведение» и «Инженерные системы 
водоснабжения и водоотведения». 

 

УДК 628.1(075.8) 

ББК  38.761.1я7 

 
ISBN 978-5-8158-1972-6 (Ч. 2)  
© Сибагатуллина А. М., 2018 

ISBN 978-5-8158-1635-0 
© Поволжский государственный  

 
технологический университет, 2018 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

Введение ........................................................................................................ 5 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД ............................................. 6 

Контрольные вопросы .......................................................................... 12 

2. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИРОДНОЙ ВОДЫ .... 13 

2.1. Органолептические показатели .................................................... 13 

2.2. Обобщенные показатели качества природных вод ..................... 19 

2.3. Неорганические соединения природных вод ............................... 27 

2.4. Органические вещества природных вод ...................................... 37 

Контрольные вопросы .......................................................................... 39 

3. НОРМАТИВЫ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ............................... 40 

Контрольные вопросы .......................................................................... 50 

4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ .................................... 52 

Контрольные вопросы .......................................................................... 54 

5. ВОДОПОДГОТОВКА ............................................................................ 55 

5.1. Определение производительности станции водоподготовки..... 57 

5.2. Основные технологические схемы водоподготовки ................... 58 

5.3. Осветление и обесцвечивание воды ............................................. 59 

5.4. Сооружения предварительной очистки воды. Сетчатые  
барабанные фильтры ............................................................................. 62 

5.5. Реагентное хозяйство ..................................................................... 64 

5.6. Аппаратура для приготовления реагентов ................................... 69 

5.7. Смешение реагентов с водой......................................................... 72 

5.7.1. Вертикальный (вихревой) смеситель ................................ 73 
5.7.2. Лотковый смеситель дырчатого типа................................ 76 
5.7.3. Смеситель гидравлического типа с разделением потока 78 

 

5.8. Камеры хлопьеобразования ........................................................... 81 

5.8.1. Перегородчатая камера хлопьеобразования ..................... 82 
5.8.2. Вихревые камеры хлопьеобразования .............................. 83 
5.8.3. Пути повышения эффективности хлопьеобразования .... 84 

5.9. Отстаивание воды .......................................................................... 87 

5.9.1. Типы отстойников и область их применения ................... 87 
5.9.2. Осветлители со взвешенным слоем осадков .................... 95 

5.10. Фильтровальные сооружения. Классификация фильтров. 

Подбор фильтрующих материалов ...................................................... 99 

5.10.1. Скорые фильтры ............................................................ 103 
5.10.2. Напорные фильтры ........................................................ 108 
5.10.3. Контактные осветлители ............................................... 112 

5.11. Обеззараживание воды.  
Ультрафиолетовое облучение воды ................................................. 116 

5.12. Обезжелезивание природных вод.  
Методы обезжелезивания .................................................................. 124 

Контрольные вопросы ....................................................................... 134 

6. КОМПОНОВКА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ  
ВОДОПРОВОДА ..................................................................................... 135 

6.1. Технологические трубопроводы станции водоподготовки ..... 136 

6.2. Высотное расположение сооружений на станции  
водоподготовки .................................................................................. 137 

Контрольные вопросы ....................................................................... 139 

Заключение ............................................................................................... 140 

Библиографический список .................................................................... 141 

Глоссарий ................................................................................................. 146 

Приложения .............................................................................................. 142 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Природная 
вода, 
предназначенная 
для 
хозяйственно
питьевых или для различных технологических целей, до поступления к потребителю проходит определенные этапы подготовки, 
в результате которых качество воды доводится до установленных 
показателей. 

Для использования природной воды из источников водо
снабжения в качестве питьевой ее предварительно очищают, при 
этом удаляются как болезнетворные организмы, так и вредные 
химические вещества. Кроме того, водоочистка предназначена 
для того, чтобы сделать ее приятной на вкус. 

Неприятный вкус и запах могут быть удалены с помощью 

аэрации – насыщения воды кислородом воздуха. 

Вода рек, водохранилищ и озер обычно бывает мутной, так как 

в ней содержится большое количество взвешенных частиц. Чтобы 
их удалить (осветлить воду), к ней добавляют реагенты – соли 
алюминия или железа. Образующаяся хлопьевидная масса гидроксида алюминия или железа захватывает частицы примесей. После 
отстаивания воду фильтруют через слой песка и сетчатые фильтры. 

Наличие в воде болезнетворных микроорганизмов и вирусов 

делает ее непригодной для питья, поэтому воду дезинфицируют. 
Для обеззараживания воды используют озонирование и ультрафиолетовое облучение.  

Пресная природная вода может быть жесткой или мягкой. 

При нагревании жесткой воды на стенках сосуда образуется 
накипь, представляющая собой смесь малорастворимых карбонатов. Это приводит, в частности, к нарушению работы водяных 
котлов и теплосетей. Существующие различные способы позволяют устранить жесткость воды. 

Содержание этапов подготовки воды для питьевого и про
мышленного водоснабжения и их последовательность подробно 
рассмотрены в данном учебном пособии. 
 

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД 

 

Природная вода – сложная дисперсная система, содержащая 

множество разнообразных минеральных и органических примесей. Она состоит из мелких частиц вещества, распределенного в 
другом веществе (среде). Система называется гомогенной, если 
внутри нее нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга 
части системы, различающиеся по свойствам. Гетерогенные системы – системы, внутри которых есть такие поверхности раздела.  

Гомогенная система – однофазная, гетерогенная состоит не 

менее чем из двух фаз. При размере частиц примесей воды меньше 10-3 мкм – это гомогенная система (однофазная из двух или 
более индивидуальных веществ). Если размер частиц ≥10-3 мкм, 
то примеси образуют с водой гетерогенную (неоднородную многофазную) систему. 

Истинные растворы, где примеси находятся в молекулярно
растворенном виде или в виде ионов, – это гомогенные системы. 
Гетерогенные системы – коллоиды (размер частиц 10-2 – 10-1 мкм) 
или суспензии (частицы >10-1 мкм). Суспензии могут быть 
представлены взвесями, эмульсиями, пенами (частный случай 
эмульсий). 

Вода – один из лучших растворителей. Изначально в Миро
вом океане были – в той или иной степени – растворены все вещества Земли. И это растворение продолжается: количество поровых вод илов и горных пород составляет около 19 % всей гидросферы. Уже несколько столетий разрабатываются системы 
классификации природных вод и способы как можно более краткой характеристики качества воды (индекс качества воды). Выделено 625 и даже более классов, групп, типов и разновидностей 
вод. В.И. Вернадский считал, что число видов природных вод 
больше 1500 единиц. Оказалось невозможным оценить пригод

ность воды для питьевых, технических, других целей только на 
основе предложенных универсальных индексов воды. Попрежнему качество воды, пригодность ее для использования оценивается по комплексу показателей, и нужно признать, что такой 
подход дает лишь приблизительное знание о качестве воды.  

Сегодня наиболее часто употребляются классификационные 

системы С.А. Щукарева, О.А. Алёкина, Л.А. Кульского, А.И. Перельмана и фирмы Rohm & Haas («Ром и Хаас», США). 

Классификация С.А. Щукарева. Классификация основана 

на принципе преобладания одного или нескольких из трех главных катионов (Na +, Ca 2+, Mg 2+) и трех главных анионов (Cl -, 
SО42-, HCO3). Вода относится к тому или другому классу в зависимости от содержания упомянутых ионов в количестве, превышающем 25%-экв. (суммы процент-эквивалентов анионов и катионов в отдельности принимают за 100). Комбинируя типы вод по 
содержанию катионов, получают 49 классов вод. Например, вода 
может называться гидрокарбонатной натриево-кальциевой или 
сульфатно-гидрокарбонатной кальциевой. 

По общей минерализации каждый класс разделен на группы:  
А – менее 1,5 г/л; 
В – от 1,5 до 10 г/л; 
С – от 10 до 40 г/л;  
D – более 40 г/л. 
Классификация Щукарева очень проста и удобна для сопо
ставления различных по химическому составу вод, но громоздка 
(49 классов, 4 группы).  

Кроме того, деление на классы носит формальный характер, 

вследствие чего часть классов – нереальная.  

Классификация Л.А. Кульского. Практический интерес 

представляет фазово-дисперсная классификация примесей воды, 
разработанная Л.А. Кульским (табл. 1). Для задач, связанных с 

очисткой воды, эта классификация полезна тем, что, определив фазово-дисперсное состояние примесей в воде и установив ее принадлежность к какой-то группе, можно предварительно выбрать комплекс методов и стадий очистки воды. Методы обработки воды, 
определенные Л.А. Кульским на основе фазово-дисперсного анализа примесей воды, описаны ниже (предложения Кульского дополнены А. Ашировым – V и VI группы). Часть перечисленных методов применяется в специальных промышленных системах и не используется в коммунальном и энергетическом водоснабжении. 

Таблица 1 

Классификация вод по фазово-дисперсному состоянию примесей 

Груп
па

Наименование 

примесей

Размер 
частиц, 

мкм

Характеристика примесей

Гетерогенная система

I
Взвеси
>10-1
Суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды; микроорганизмы и планктон

II
Коллоиднорастворенные вещества

10-1 – 10-2 Коллоиды и высокомолекулярные 

соединения, обусловливающие окисляемость и цветность воды; вирусы

Гомогенная система

III
Молекулярнорастворенные вещества

10-2 – 10-3 Газы, растворимые в воде; органиче
ские вещества, придающие воде запах 
и привкус

IV
Вещества, диссоциированные на 
ионы(электролиты)

<10-3
Соли, кислоты, основания, придающие 
воде жесткость, щелочность и минерализованность

 
Группа I. Воздействие на взвеси (например, седиментация, 

осветление во взвешенном слое, осадительное центрифугирование, центробежная сепарация в гидроциклонах, флотация, фильтрование на медленных фильтрах и на скорых фильтрах по безнапорной схеме и др.). 

Группа II. Воздействие на коллоидные примеси, в том числе 

высокомолекулярные соединения и вирусы: коагуляция, флокуляция, электрокоагуляция, электроискровой (разрядный) метод, 
биохимический распад, адсорбция на высокодисперсных материалах, в том числе глинистых минералах, ионитах, окисление 
(озонирование), воздействие ультрафиолетовым, γ- и β-излучением, потоками нейтронов и др., ультразвуковая обработка, обработка ионами тяжелых металлов (меди, серебра и др.). 

Группа III. Воздействие на растворенные органические веще
ства и газы: десорбция газов и легколетучих органических соединений путем аэрирования, термической и вакуумной отгонки, 
адсорбция на активных углях, природных и синтетических ионитах и других высокопористых материалах, экстракция не смешивающимися с водой органическими растворителями, эвапорация, 
пенная флотация, ректификация, окисление. 

Группа IV. Воздействие на примеси ионогенных неорганиче
ских веществ: ионный обмен, электродиализ, реагентная обработка, кристаллизация. 

Группа V. Воздействие на воду: дистилляция, выморажива
ние, экстракция кристаллогидратами или смешивающимися с водой органическими растворителями, магнитная обработка, обратный осмос, напорная фильтрация.  

Группа VI. Воздействие на водную систему в целом: закачка 

в подземные горизонты, в глубины морей, захоронение, сжигание. Эти методы применяются только в том случае, если методы 
первых пяти групп экономически неприемлемы. 

Классификация фирмы Rohm & Haas, США. Классифика
ция вод по материалам фирмы Rohm & Haas подобна классификации Л.А. Кульского, но дополнительно содержит полезные 
сведения (табл. 2). 

Таблица 2 

Классификация примесей вод по силам, удерживающим их в воде, и методы их удаления 

Фазовая 

характеристика
Гетерогенные системы
Гомогенные системы

Группа
I
II
III
IV

Физикохимическая 
характеристика

Грубодисперсные 
примеси: суспензии, 
эмульсии, планктон, 
патогенные микроорганизмы

Примеси коллоидной степени дисперсности: органические и неорганические вещества, вирусы, бактерии

Примеси молекулярной степени дисперсности: газы, органические вещества, соли, кислоты, щелочи, не перешедшие 
в ионное состояние

Примеси ионной 
степени дисперсности: соли, кислоты, основания

Поперечный 
размер
частички, мкм

>10-1
10-1 – 10-2
10-2 – 10-3
<10-3

Методы 
удаления 
примесей 
из воды

Фильтрация
(механическое
удаление)

Ультрафильтрация
Обратный осмос, нанофильтрация

Коагуляция

Десорбция газов и веществ, 
эвапорация трудно-летучих 
веществ

Перевод ионов в 
малорастворимые 
соединения

Окисление хлором, озоном, перманганатом

Адсорбция на гидроксидах и 
дисперсных минералах

Адсорбция на активных углях 
и других материалах

Фиксация на 
твердой фазе 
ионитов