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 промышленного 
водоснабжения: нормативные документы, регламентирующие качество 
используемой воды, методы водоподготовки, применяемые технологии, 
материалы, оборудование, принципы расчетов их использования. 

Издание предназначено для студентов, обучающихся по направлению 
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 поступ-
ления 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 гидрок-
сида 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 промышленного 
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 Мировом 
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. По-
прежнему качество воды, пригодность ее для использования оце-
нивается 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. Пе-
рельмана и фирмы Rohm & Haas («Ром и Хаас», США). 

Классификация С.А. Щукарева. Классификация основана 

на принципе преобладания одного или нескольких из трех глав-
ных катионов (Na +, Ca 2+, Mg 2+) и трех главных анионов (Cl -, 
SО42-, HCO3). Вода относится к тому или другому классу в зави-
симости от содержания упомянутых ионов в количестве, превы-
шающем 25%-экв. (суммы процент-эквивалентов анионов и кати-
онов 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 фа-
зово-дисперсное состояние примесей в воде и установив ее принад-
лежность к какой-то группе, можно предварительно выбрать ком-
плекс методов и стадий очистки воды. Методы обработки воды, 
определенные Л.А. Кульским на основе фазово-дисперсного анали-
за примесей воды, описаны ниже (предложения Кульского допол-
нены А. Ашировым – V и VI группы). Часть перечисленных мето-
дов применяется в специальных промышленных системах и не ис-
пользуется 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, обусловлива-
ющие мутность воды; микроорганиз-
мы и планктон

II
Коллоидно-
растворенные ве-
щества

10-1 – 10-2 Коллоиды и высокомолекулярные 

соединения, обусловливающие окис-
ляемость и цветность воды; вирусы

Гомогенная система

III
Молекулярно-
растворенные ве-
щества

10-2 – 10-3 Газы, растворимые в воде; органиче-

ские вещества, придающие воде запах 
и привкус

IV
Вещества, диссо-
циированные на 
ионы(электролиты)

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

 
Группа I. Воздействие на взвеси (например, седиментация, 

осветление во взвешенном слое, осадительное центрифугирова-
ние, центробежная сепарация в гидроциклонах, флотация, филь-
трование на медленных фильтрах и на скорых фильтрах по без-
напорной схеме и др.). 

Группа II. Воздействие на коллоидные примеси, в том числе 

высокомолекулярные соединения и вирусы: коагуляция, флоку-
ляция, электрокоагуляция, электроискровой (разрядный) метод, 
биохимический распад, адсорбция на высокодисперсных матери-
алах, в том числе глинистых минералах, ионитах, окисление 
(озонирование), воздействие ультрафиолетовым, γ- и β-излуче-
нием, потоками нейтронов и др., ультразвуковая обработка, обра-
ботка ионами тяжелых металлов (меди, серебра и др.). 

Группа III. Воздействие на растворенные органические веще-

ства и газы: десорбция газов и легколетучих органических соеди-
нений путем аэрирования, термической и вакуумной отгонки, 
адсорбция на активных углях, природных и синтетических иони-
тах и других высокопористых материалах, экстракция не смеши-
вающимися с водой органическими растворителями, эвапорация, 
пенная флотация, ректификация, окисление. 

Группа IV. Воздействие на примеси ионогенных неорганиче-

ских веществ: ионный обмен, электродиализ, реагентная обра-
ботка, кристаллизация. 

Группа V. Воздействие на воду: дистилляция, выморажива-

ние, экстракция кристаллогидратами или смешивающимися с во-
дой органическими растворителями, магнитная обработка, обрат-
ный осмос, напорная фильтрация.  

Группа VI. Воздействие на водную систему в целом: закачка 

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

Классификация фирмы Rohm & Haas, США. Классификация 
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

Физико-
химическая 
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

 

 
 

Окончание табл. 2 

Фазовая 

характеристика
Гетерогенные системы
Гомогенные системы

Группа
I
II
III
IV

Агрегация при помощи флокулянтов
(анионных и катионных)
Ассоциация молекул
Моляризация 
и комплексообразование

Флотация

Электро-форетические 
методы

Экстракция
органическими 
растворителями

Сепарация ионов
при различном фазовом 
состоянии воды

Электролиз синезе-
леных водорослей

Бактерицидное воздействие


Вирулицидное (дезинфицирующее) 
воздействие

Биохимический 
распад

Использование подвижности 
ионов в электрическом поле

Силы, 
удерживающие 
примеси в воде

Гидродинамические
Электростатические

Вандерваальсовые
(силы межмолекулярного 
притяжения 
и отталкивания)

Ионные силы растворов

Контрольные вопросы 

1. Перечислите виды природных вод. 
2. Качество воды – это … 
а) комплекс признаков, по которым оценивается пригодность воды; 
б) установленные значения показателей пригодности воды; 
в) характеристика состава и свойств воды, определяющая ее при-

годность для водопользования. 

3. Какие примеси могут присутствовать в природных водах? 
4. Какие существуют методы удаления из воды примесей? 
5.  Какие силы удерживают примеси в природной воде? 
6. Индекс загрязнения воды – это … 
а) степень загрязнения; 
б) показатель, представленный отдельным числом для каждого 

критерия качества воды; 

в) лимитирующий показатель вредности. 
7. Приведите краткую характеристику качества воды (индекс каче-

ства воды), используя классификации природных вод. Исходные данные 
приведены в прил. 2.