Предварительной очисткой воды называется технологический процесс, подготавливающий воду для обработки на основном оборудовании. Так, например, для подпитки энергетических котлов используется обессоленная вода, а исходной (сырой) является речная вода, то в зависимости от качества речной воды предварительной очисткой перед обессоливанием может быть осветление (известкование/коагуляция/ультрафильтрация) и/или обезжелезивание и деманганация (окисление и фильтрация).
В качестве коагулянтов используют сернокислый алюминий, сернокислое железо, хлорное железо, полиоксихлорид алюминия, которые, как правило, работают в связке с флокулянтами на основе полиакриламида, реже на основе активной кремнекислоты.
В качестве окислителей могут использоваться хлор, гипохлорит натрия, перманганат калия, озон и даже перекись водорода.
Чаще других используется предварительное хлорирование для окисления железа, разрушения коллоидов, препятствующих дальнейшей коагуляции, что снижает расход коагулянтов. Одновременно с этим происходит обеззараживание воды, что благоприятно сказывается на состоянии оборудования водоочистки.
Скорость и полнота процесса окисления органики зависит не только от состава воды, но и от температуры и времени контакта. В отсутствие подогрева при зимнем понижении температуры воды и снижении скорости реакции приходится увеличивать время контакта реагентов с водой. Для определения времени для полной реакции проводят пробное хлорирование.
Концентрация хлора при предварительном хлорировании устанавливается в диапазоне 3-6 мг/дм3, но в отдельных случаях может достигать 12-15 мг/дм3. Контроль эффективности окисления и обеззараживания ведётся по остаточному хлору, концентрация которого должна быть в пределах 0,3-0,5 мг/дм3. При превышении концентрации остаточного хлора приходится прибегать к дехлорированию воды – удалению избытка хлора. Ранее для этих целей использовалась обработка воды сернистым газом, сейчас всё чаще используется фильтрация через активированные угли.
Одним из основных плюсов предварительного хлорирования является его альгицидный фактор, позволяющий снизить концентрацию фито- и зоопланктона в воде на 80-85%.
При хлорировании следует учитывать, что наличие солей аммония снижает эффективность процесса, так как хлор частично связывается в хлорамины, альгицидное действие которых значительно меньше. Эти свойства хлораминов используется в обеззараживании воды на последней стадии обработки – эффект обеззараживания становится более пролонгированным, что важно при большой длине водопроводных сетей, устраняется неприятный запах хлора.
Предварительная обработка воды хлором, также решает задачи устранения привкусов и запахов из обрабатываемой воды, если запахи вызваны метаболитами зоопланктона и продуктами их распада. Интересно то, что недостаточная доза хлора может даже увеличить интенсивность запаха из-за неполного разрушения клеток микроорганизмов и высвобождения из них пахучих веществ. Если даже увеличение дозы окислителя не решает данную проблему, то подключают дополнительный окислитель в виде перманганата калия KMnO4. Перманганат калия, являясь сильным окислителем, эффективно разрушает органические примеси, восстанавливаясь с образованием тонкодисперсного хлопьевидного осадка Mn(OH)4, который обладает развитой поверхностью и способен дополнительно сорбировать некоторые органические вещества. Этот вариант окисления сильнее зависит от рН, чем хлорирование, и ускоряется с его увеличением.
Перманганат калия дозируется в воду в виде 1-2% раствора. Дозировка определяется пробным окислением и, как правило, находится в диапазоне 1-10 мг/дм3. Так же, с помощью пробного окисления определяют порядок ввода реагентов, учитывая, что разрыв по времени должен быть не менее 10 минут. При появлении хлорфенольных запахов целесообразно перманганат калия вводить первым.
Химический контроль предварительной водоподготовки заключается к поддержанию оптимальных дозировок реагентов и периодическим анализам воды по нескольким показателям.