Внесение химического реагента, который является коагулянтом и имеет свой заряд, противоположный заряду коллоидных частиц, находящихся в воде, и сам образует коллоидный раствор, быстро коагулирующийся с образованием хлопьев, выпадающих в осадок, приводит к тому, что благодаря действию коагулянта нейтрализуется заряд коллоидных частиц воды. Они объединяются, создавая агломерат, и выпадают в осадок, механически увлекая за собой более крупную взвесь.
Чаще всего в практике применяются в качестве коагулянта соли трехвалентных алюминия и железа. Сернокислый алюминий, который в процессе коагуляции образует гидрат окиси алюминия и ионы которого заряжены положительно, нейтрализует частицы естественных коллоидов воды, носящие, как правило, отрицательный заряд, и сам коагулируется. В воде образуются хлопья, которые быстро оседают, и вода просветляется. Широко используются также неорганический флоккулянт — активная кремнекислота (АК), которая активизирует процесс коагуляции, полиакриламид (ПАА), а в последнее время синтезирована группа флоккулянтов катионного типа.

После коагуляции и отстаивания вода подвергается дальнейшей обработке при помощи фильтров. Сущность фильтрации состоит в пропускании воды через мелкопористый материал, в верхнем слое которого задерживаются взвешенные частицы и микробы. В качестве фильтрующего материала обычно применяют песок.
Фильтры бывают сетчатыми, каркасными и зернистыми. Они могут быть также безнапорными и напорными, однопоточными или многопоточными, скорыми, медленными, с мешалками либо безмешалочными и др.

Очистка загрязненного фильтра осуществляется путем промывки песка обратным током воды.
Коагуляция, отстаивание и фильтрование задерживают 50...60 % неорганических веществ и 60...95 % органических соединений.



В связи с тем что при помощи перечисленных методов очистки воды не достигается стопроцентного задержания бактерий на фильтрах, для полной гарантии от опасности поступления воды из открытых водоемов с патогенными бактериями производится обеззараживание воды. Обеззараживание дает максимальный бактерицидный эффект, после чего население получает воду, сво¬бодную от патогенных микробов, совершенно безопасную в эпи¬демиологическом отношении. Это заключительный и самый от-ветственный процесс улучшения качества воды.

Существуют химический и физический (безреагентный) методы обеззараживания воды. Используя химический метод, в воду вносят реагенты, обладающие бактерицидным действием. Физический метод — это кипячение воды, облучение ультрафиолетовыми лучами, применение ультразвуковых волн .
Самым распространенным методом обеззараживания воды на водопроводах до сих пор остается хлорирование. Хлорирование воды с учетом дешевизны, доступности и надежности действия позволило установить самый высокий в мире стандарт бактериальной чистоты воды. Кроме того, хлор можно использовать в самых разнообразных случаях и на любых установках.
На водопроводы хлор поступает в виде хлорной извести либо жидкого хлора. Хлорную известь получают в результате взаимодействия хлора и гашеной извести. Она обычно содержит 32...36 % активного хлора.
Губительное действие на бактерии оказывает не только хлор, но и окисление кислородом, который образуется и выделяется при соединении хлора с водой. Достаточный бактерицидный эффект, как показывает практика хлорирования на водопрово¬дах, получается при дозах хлора в пределах 1...3 мг/л.

Для полной гарантии дезинфекции остаточный хлор после контакта должен составлять 0,3...0,5 мг/л. Количество остаточного хлора постоянно контролируется — через каждый час.

Хлорирование воды, равно как и коагуляция ее, на водопроводных станциях осуществляется в специальных установках, которые состоят из устройства для растворения хлорной извести и резервуара для жидкого хлора, для дозировки хлора, для смешивания его с водой и контакта хлора с водой, необходимого для достижения бактерицидного действия. Размеры установок и баков для растворов обычно определяются мощностью водопровода.

Лучшим способом является хлорирование жидким хлором при помощи специальных хлораторов оригинальной конструкции.
Существует также несколько способов хлорирования с целью большей его эффективности. Это — двойное хлорирование, хлорирование с преаммонизацией, когда в обеззараживаемую воду вводят последовательно сначала аммиак, а затем хлор; перехлорирование заведомо избыточными дозами хлора с последующим ее дехлорированием и др.
При обеззараживании воды электролизом действущим началом являете я также активный хлор, который образуется в результате электролитического разложения содержащихся в воде хлористых солей. Возможно также использование двуокиси хлора, обладающей более выраженной бактерицидностью.
Среди других методов обеззараживания воды следует отметить озонирование. Озон обладает высокой окислительной способностью, обусловливающей его надежную бактерицидность, он не имеет вкуса и запаха, кроме того, обесцвечивает воду и устраняет запахи. Все эти свойства озона обусловливают его преимущества по сравнению с хлором.
При озонировании вода надежно обеззараживается и ее органолептические свойства также улучшаются — устраняются посторонние привкусы и запахи, а цвет становится голубоватым.  В перспективе — это один из наиболее эффективных методов обеззараживания водопроводной воды.

Почти не нашли еще практического применения давно известные методы йодирования, а также серебрения. Бактерицидный эффект электролитического серебра используется лишь в условиях эксплуатации систем водоснабжения морских и речных судов.
Одним из лучших способов обеззараживания воды является уничтожение бактерий ультрафиолетовыми лучами. Этот метод обладает рядом существенных преимуществ, поскольку не изменяет состава и свойств обеззараживаемой воды. При этом исключается также образование в воде неприятных привкусов и запахов. К преимуществам относятся отсутствие затруднений с транспортом и хранением реагентов, их токсичностью, быстрота процесса обеззараживания .

Сущность этого метода состоит в том, что на микроорганизмы воздействуют лучи биологически активной части ультрафиолетового спектра с длиной волны 295...200 нм. Бактерицидные ультрафиолетовые лучи оказывают губительное воздействие на споры, вирусы, яйца гельминтов, которые устойчивы к хлору. Обеззараживание ультрафиолетовыми лучами производится при помощи кварцевых ламп с аргоно-ртутным наполнением и оксидными электродами, которые размещаются в специальных установках с максимальным использованием потока бактерицидного излучения и равномерным облучением всех частиц обеззараживаемой воды.

Возможно также обеззараживание воды ультразвуком с использованием ультразвуковых колебаний, механически раз¬рушающих бактерии в ультразвуковом поле.
В последние годы разрабатывается метод обеззараживания воды гамма-излучением. В качестве источника гамма-излучения для этих целей могут быть применены отработанные в ядерных реакторах тепловыделяющие элементы.

Кипячение воды — простой и наиболее надежный способ ее обеззараживания. При кипячении воды в течение 30 мин достигается ее полная стерилизация. На водопроводах применять этот способ обеззараживания невозможно из-за больших количеств воды.

Совершенно безопасная в эпидемиологическом отношении питьевая вода во многих случаях нуждается еще и в улучшении ее качества. Вот почему, кроме очистки и обеззараживания воды, существуют и используются специальные методы улучшения качества воды.

Приведение в соответствие с нормами минерального состава воды производится методом ионного обмена, сущность которого заключается в фильтровании воды через иониты. В качестве ионитов используются нерастворимые зернистые материалы, обладающие свойством обменивать входящие в их состав ионы на ионы, содержащиеся в фильтруемой воде. Этот сложный физико-химический процесс сводится к тому, что образующиеся подвижные ионы ионита проникают в раствор, а ионы из раствора переходят внутрь ионита.

В связи с тем что реакции ионного обмена обратимы, для восстановления обменной способности через ионит фильтруют   концентрированный раствор тех солей, ионами которых необходимо заменить ионит.
Для опреснения воды используют Н-катиониты, для умягчения — №-катиониты.

Изменение минерального состава воды при помощи фильтрования ее через иониты в зависимости от вида ионирования достигает широких пределов. Из воды могут извлекаться сульфаты, хлориды, кальций, фтор и другие химические элементы, а также удаляться органические примеси, обусловливающие цветность, запах и привкус. Метод ионного обмена, вероятно, в будущем получит широкое применение в целях улучшения качества питьевой воды.

Важным этапом обработки воды является удаление из нее растворенных газов, придающих воде подчас неприятный запах. Наиболее распространенным методом дегазации является аэрация путем разбрызгивания воды на открытом воздухе или в специальных градирнях. При помощи аэрации удаляется из воды сероводород, железо и марганец.
Весьма перспективен адсорбционный метод. Сущность егo состоит в том, что высокоразвитая поверхность активированных углей способна вступать в межмолекулярное взаимодействие с молекулами растворенных в воде органических соединений.

Наиболее испытанным реагентом для улучшения вкуса и запаха природных вод оказался активированный уголь. Если  водоочистных станциях необходимо устранить запахи и привкусы воды, обусловленные загрязнением ее органическими веществами либо соединениями железа и марганца, применяется обработка воды перманганатом калия.
Таким образом, очистные сооружения водопроводов обусловливают надежность питьевой воды и значительно улучшают ее качество. Однако следует помнить, что защитная способность водопроводных сооружений не всегда распространяется на все без исключения химические вещества-загрязнители.

Содержание в обеззараживаемой воде пестицидов, а также детергентов — синтетических моющих средств (стиральные по¬рошки, пасты, аэрозоли, жидкости) обусловливает ухудшение результатов обеззараживания, а обычные приемы рчистки воды не обеспечивают удаления многих из них из питьевой воды.

Для этой цели служат добавочные специальные методы очистки сточных вод, что представляет собой отдельную большую проблему.

Применение в производстве, сельском хозяйстве и в быту новых химических материалов вызывает необходимость дальнейшего расширения исследований по гигиеническому нормированию и соответствующих исследований общеэкологического характера со стороны учреждений, заинтересованных в охране водоемов.

Вот почему необходимо всегда строго соблюдать установленные нормы предельно допустимых концентраций промышленных загрязнений в водоемах, которые предназначены для централизованного питьевого водоснабжения.