Современные методы очистки воды – что это такое, какие нормы по законодательству, существующие методы, как происходит процесс очищения от различных элементов (в т.ч. аммиака, хлора)

Содержание

современные методы, способы и технологии

Современные водоочистительные системы
От качества питьевой воды напрямую зависит уровень иммунитета и состояние здоровья. В неочищенной воде в избыточном количестве могут содержаться такие компоненты, как:
  • железо;
  • сероводород;
  • марганец;
  • хлор;
  • органические примеси.
Современные системы очистки воды...
Система обратного осмоса
Умягчители воды
Обезжелезивание воды
Железо в питьевой воде не только придает ей неприятный привкус, но и наносит существенный вред здоровью человека.

Обезжелезивание воды...

Химический анализ воды
Химический анализ воды поможет понять, какие примеси в ней содержатся, и подобрать оптимальную систему очистки.

Где заказать анализ?


Водоочистительная система от производителя
Покупка водоочистительной системы напрямую у производителя позволит избежать риска приобретения подделки и станет гарантом наиболее выгодной цены.

ЭКВОЛС:

  • 10 лет на рынке;
  • собственные запатентованные разработки;
  • анализ воды на базе РХТУ им. Д.И. Менделеева;
  • доставка и установка оборудования;
  • сервисное обслуживание.
Подобрать оборудование...

От качества питьевой воды без преувеличения зависит качество нашей жизни. Здоровье, самочувствие и внешний вид – все это может существенно улучшиться при потреблении очищенной от вредных примесей воды. Фильтрация последней – жизненная необходимость как в условиях больших городов, так и в сельской местности.

Существуют разнообразные способы (методы) очистки воды в быту и на производстве. Предлагаемые на рынке фильтры различаются по конструкции, пропускной способности, потреблению электроэнергии, применяемым технологиям, стоимости. Чтобы приобрести лучший фильтр по соотношению «цена-качество», необходимо представлять себе, от чего и каким образом вам требуется очистить воду.


Современные технологии очистки

Чтобы очистить воду от вредных примесей, требуется пропустить ее через специальную среду – в этом состоит суть технологии фильтрации. В зависимости от того, какой будет эта среда, изменятся и свойства воды на выходе. Разные среды имеют разный ресурс работы. Чтобы обеспечить допустимое содержание примесей в воде, менять фильтры приходится до того, как их ресурс будет полностью исчерпан. Частота смены фильтров зависит от характеристик и объемов воды.


Обратноосмотические фильтры

Самые современные фильтры для очистки воды. В них используются тонкопленочные мембраны с размером ячеек, сопоставимым с размером молекулы воды. Такая мембрана удаляет из воды практически все растворенные компоненты, органические примеси, соли тяжелых металлов, бактерии. Она полностью вырабатывает свой ресурс за 18-36 месяцев. Чтобы продлить срок службы мембраны, перед ней ставится несколько префильтров. Они должны задерживать частицы размером более 5 мкм, обеспечивать первичную химическую очистку. Отфильтрованные префильтрами соли и различные примеси смываются в дренаж принудительным потоком воды. За счет этих мер повышаются производительность и срок службы мембраны.

Обратноосмотические фильтры бывают прямоточными и накопительными. Накопительные более экономны: вода из них сливается в специальный бак и используется по мере необходимости. Это позволяет снизить время использования мембраны и эффективнее расходовать очищенную воду. Такие фильтры удобно использовать в быту, когда потребление воды в течение суток неравномерно. В промышленных целях используют прямоточные обратноосмотические фильтры.

Однако следует иметь в виду, что фильтры, работающие по принципу обратного осмоса, очищают воду не только от вредных примесей, но и от необходимых человеческому организму микро- и макроэлементов. Поэтому такую питьевую воду целесообразно дополнительно подвергать минерализации.


Ионообменные фильтры

Наиболее универсальный вид фильтров, в котором используются ионозамещающие смолы. При пропускании воды через такую смолу в последней ионы кальция и магния заменяются на ионы натрия и хлора. За счет этого происходит смягчение жесткой воды, которая создает массу проблем при использовании без очистки.

О высокой жесткости воды свидетельствует появление осадка белого цвета на сантехнике, в чайниках после кипячения, на нагревательных элементах стиральных машин. Такая вода может иметь горьковатый вкус и неблагоприятно воздействует на пищеварительную и желчевыводящую системы.

Необходимая мощность фильтра для бытовых целей рассчитывается в зависимости от расхода воды, для промышленных – в зависимости от времени на очистку. Чтобы ионообменный фильтр работал эффективно, его необходимо периодически промывать раствором хлорида натрия. Ионообменные смолы полностью исчерпывают свой ресурс в среднем через 3 года.


Безреагентные фильтры обезжелезивания воды

Высокое содержание железа, марганца и сероводорода в воде придает ей неприятный привкус и запах, а также способствует коррозии труб и сантехники. Постоянное употребление такой воды для питья может стать причиной развития хронических заболеваний. Чтобы вывести эти вещества из воды в виде осадка, достаточно обеспечить избыточное содержание в ней кислорода, которое запустит окислительные реакции. Этот экологичный метод очистки, как правило, выгодный и с экономической точки зрения, поскольку не требуется постоянно покупать какие-либо реагенты.

С воздушной аэрацией

Технология основана на обработке воды обычным атмосферным воздухом, в котором содержится достаточное количество кислорода для необходимых окислительных реакций. Воздушная аэрация может производиться при помощи нагнетания воздуха в воду под давлением или при помощи распыления воды внутри емкости, на дне которой она потом оседает.

С электрохимической аэрацией

Технология основана на превращениях химической и электрической энергии. В подавляющем большинстве случаев она экономически выгоднее и энергетически эффективнее других технологий. Аэрация происходит внутри специального модуля, оснащенного электродами. При пропускании через воду электрического тока, концентрация свободных ионов кислорода в ней повышается и они окисляют ионы железа, марганца и сероводорода.


Сорбционные фильтры

Самые распространенные и недорогие фильтры. Используются как самостоятельно, так и в составе сложных систем очистки. Роль фильтрующей среды играет активированный уголь из кокосовой скорлупы, адсорбирующие свойства которого в 4 раза выше, чем обычного древесного угля. Угольные фильтры способны улучшить вкус, цвет, запах воды, удалить остаточный хлор, растворенные газы и органические соединения. При добавлении к углю ионообменных веществ возможна очистка воды от тяжелых металлов, бактерий, пестицидов, гербицидов, асбеста, нефтепродуктов. Угольные фильтры, адсорбируя органику, являются благоприятной средой для размножения микроорганизмов и бактерий, поэтому их можно использовать только совместно с системами обеззараживания воды. Ресурс угольного фильтра полностью вырабатывается через 6-9 месяцев.


УФ- и озоновые фильтры

Это обеззараживающие фильтры, убивающие бактерии и некоторые вирусы. Озон имеет свойство разлагаться в воде с образованием кислорода, который разрушает ферментные системы микробных клеток. Озоновые фильтры отличаются высоким расходом электроэнергии, требуют использования сложной аппаратуры и квалифицированного технического обслуживания. Их чаще всего применяют для очистки воды в плавательных бассейнах и в медицинских учреждениях. Высокими технологическими и эксплуатационными характеристиками обладают УФ-фильтры, получившие более широкое распространение: их ставят в домах, коттеджах, лабораториях, ресторанах. В них не используются реагенты, что упрощает технологический процесс очистки. Ультрафиолет обладает обеззараживающими свойствами, уничтожает не только вегетативные, но и споровые формы бактерий и не изменяет свойства воды.

Методы и способы очистки воды

Как следует из названия, методы очистки воды данной группы совмещают в себе химическое и физическое воздействие на загрязнители воды. Они достаточно разнообразны и применяются для удаления самых разных веществ. В их числе растворенные газы, тонкодисперсные жидкие или твердые частицы, ионы тяжелых металлов, а также различные вещества в растворенном состоянии. Физико-химические методы могут применяться как на стадии предварительной очистки, так и на поздних этапах для глубокой очистки.

Разнообразие методов данной группы велико, поэтому ниже будут приведены наиболее распространенные из них:

  • флотация;
  • сорбция;
  • экстракция;
  • ионообмен;
  • электродиализ;
  • обратный осмос;
  • термические методы.

Флотация, применительно к водоочистке, представляет собой процесс отделения гидрофобных частиц при пропускании через воду большого числа пузырьков газа (обычно воздуха). Показатели смачиваемости отделяемого загрязнителя таковы, что частицы закрепляются на поверхности раздела фаз пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность, где образуют слой пены, который может быть легок удален. Если отделяемая частица оказывается больше по размерам чем пузырьки, то вместе они (частица + пузырьки) образуют так называемый флотокомплекс. Нередко флотацию комбинируют с использованием химических реагентов, к примеру, сорбирующихся на частицах загрязнителя, чем достигается снижение его смачиваемости, или являющихся коагулянтами и проводящих к укрупнению удаляемых частиц. Флотацию преимущественно используют для очистки воды от различных нефтепродуктов и масел, но также могут удаляться твердые примеси, отделение которых другими способами неэффективно.

Существуют различные вариант осуществления процесса флотации, ввиду чего выделяют следующие ее типы:

  • пенная;
  • напорная;
  • механическая:
  • пневматическая;
  • электрическая;
  • химическая и т.д.

Приведем в качестве примера принцип работы некоторых из них. Широко используется метод пневматической флотации, при которой образование восходящего потока пузырьков создается за счет установки на дне резервуара аэраторов, обычно представляющих собой перфорированные трубы или пластины. Подаваемый под давлением воздух проходит сквозь отверстия перфорации, за счет чего дробиться на отдельные пузырьки, осуществляющие сам процесс флотации. При напорной флотации поток очищаемой воды смешивается с потоком воды, перенасыщенной газом и находящейся под давлением, и подается в камеру флотации. При резком падении давления растворенный в воде газ начинает выделяться в виде пузырьков малого размера. В случае электрофлотации процесс образования пузырьков протекает на поверхности расположенных в очищаемой воде электродов при протекании по ним электрического тока.

Сорбционные методы основаны на избирательном поглощении загрязняющих веществ в поверхностном слое сорбента (адсорбция) или в его объеме (абсорбция). В частности для очистки воды используется процесс адсорбции, который может носить физический и химический характер. Отличие заключается в способе удержания адсорбируемого загрязнителя: с помощью сил молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция) или благодаря образованию химических связей (химическая адсорбция или хемосорбция). Методы данной группы способны достичь большой эффективности и убирать из воды даже малые концентрации загрязнителей при больших ее расходах, что делает их предпочтительными в качестве методов доочистки на завершающих стадиях процесса водоочистки и водоподготовки. Сорбционными методами могут удаляться различные гербициды и пестициды, фенолы, поверхностно активные вещества и т.д.

В качестве адсорбентов используются такие вещества как активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты. Их структура делается пористой, что значительно увеличивает удельную площадь адсорбента, приходящуюся на единицу его объема, из-за чего достигается большая эффективность процесса. Сам процесс адсорбционной очистки может быть осуществлен путем смешения очищаемой воды и адсорбента, или же путем фильтрации воды через слой адсорбента. В зависимости от сорбирующего материала и извлекаемого загрязнителя процесс может быть регенеративным (адсорбент после регенерации используется вновь) или деструктивны, когда адсорбент подлежит утилизации ввиду невозможности его регенерации.

Очистка воды методом жидкостной экстракции заключается в использовании экстрагентов. Применительно к очистке воды, эктсрагент – это несмешиваемая или мало смешиваемая с водой жидкость, значительно лучше растворяющая в себе извлекаемые из воды загрязнители. Процесс осуществляется следующим образом: очищаемая вода и эктрагент перемешиваются для развития большой поверхности контакта фаз, после чего в них происходит перераспределение растворенных загрязняющих веществ, большая часть которых переходит в экстрагент, затем две фазы разделяются. Насыщенный извлекаемыми загрязнителями экстрагент называется экстрактом, а очищенная вода – рафинатом. Далее экстрагент может быть утилизирован или регенерирован в зависимости от условий процесса. Данным методом из воды удаляются преимущественно органические соединения, такие как фенолы и органические кислоты. Если экстрагируемое вещество представляет определенную ценность, то после регенерации экстрагента оно вместо утилизации может быть с пользой использовано для других целей. Данный факт способствует применению экстракционного метода очистки к сточным водам предприятий для извлечения и последующего использования или возврата в производство ряда веществ, теряемых со стоками.

Ионный обмен в основном используется в водоподготовке с целью умягчения воды, то есть изъятия солей жесткости. Суть процесса заключается в обмене ионами между водой и специальным материалом, называемым ионитом. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты в зависимости от типа обмениваемых ионов. С химической точки зрения ионит представляет собой высокомолекулярное вещество, состоящее из каркаса (матрицы) с большим количеством функциональных групп, способных к ионообмену. Существуют природные иониты, такие как цеолиты и сульфоугли, которые применялись на ранних этапах развития ионообменной очистки, но в настоящее время широкое распространение получили искусственные ионообменные смолы, значительно превосходящие свои природные аналоги по ионообменной способности. Метод очистки ионным обменом получил широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Бытовые ионообменные фильтры, как правило, не используются для работы с сильнозагрязненными водами, поэтому ресурса одного фильтра хватает на очистку большого количества воды, после чего фильтр подлежит утилизации. В то же время при водоподготовке ионообменный материал чаще всего подлежит регенерации с помощью растворов с большим содержанием ионов H+ или OH--

Электродиализ представляет собой комплексный метод, сочетающий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно удалять из воды различные ионы и проводить обессоливание. В отличие от обычных мембранных процессов, в электродиализе используются специальные ионоселективные мембраны, пропускающие ионы только определенного знака. Аппарат для проведения электродиализа называется электродиализатором и представляет собой ряд камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, в которые поступает очищаемая вода. В крайних камерах расположены электроды, к которым подводится постоянный ток. Под действием возникшего электрического поля ионы начинаются двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. Это приводит к тому, что в одних камерах происходит постоянный отток ионов (камеры обессоливания), а в других, наоборот, наблюдается их накопление (камера концентрирования). Разводя потоки из разных камер можно получить концентрированный и обессоленный растворы. Неоспоримые преимущества данного метода заключаются не только в очищении воды от ионов, но и в получении концентрированных растворов отделяемого вещества, что позволяет возвращать его назад в производство. Это делает электродиализ особенно востребованным на различных химических предприятиях, где вместе со стоками теряется часть ценных компонентов, и применение данного метода удешевляется за счет получения концентрата.

Дополнительная информация по электродиализу

Обратный осмос относится к мембранным процессам и проводится под давлением больше осмотического. Осмотическое давление – избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделенному полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Соответственно, при рабочем давлении выше осмотического будет наблюдаться обратный переход растворителя из раствора, за счет чего концентрация растворенного вещества будет расти. Таким способом можно отделять растворенные газы, соли (включая соли жесткости), коллоидные частицы, а также бактерии и вирусы. Также установки обратного осмоса выделяются тем, что используются для получения пресной воды из морской. Данный тип очистки с успехом используется как в бытовых условиях, так и при обработке сточных вод и водоподготовке.

Дополнительная информация по обратному осмосу и системам обратного осмоса

Термические методы основаны на воздействии на очищаемую воду повышенных или пониженных температур. Одним из наиболее энергоемких процессов является выпаривание, однако оно позволяет получить воду высокой степени чистоты и высококонцентрированный раствор с нелетучими загрязнителями. Также концентрирование примесей может осуществляться с помощью вымораживания, поскольку в первую очередь начинает кристаллизоваться чистая вода, и лишь затем оставшаяся ее часть с растворенными загрязнителями. Выпариванием, как и вымораживанием, можно проводить кристаллизацию – выделение примесей в виде выпадающих в осадок кристаллов из насыщенного раствора. В качестве экстремального метода используется термическое окисление, когда очищаемая вода распыляется и подвергается воздействию высокотемпературных продуктов сгорания топлива. Данный метод используется для нейтрализации высокотоксичных или трудно разлагаемых загрязнителей.

Какие существуют способы очистки воды

Вода в быту используется постоянно, но не всегда безопасно то, что течет из-под крана, поэтому чтобы избавить воду от вредных примесей существуют определенные способы очистки воды в быту, например, кипячение, отстаивание, вымораживание и фильтрация с применением различных современных технологий.

Кипячение

Самый доступный и распространенный способ водоочистки в быту — это, конечно, кипячение. Ее необходимо кипятить не менее 15 минут, затем дать время отстоятся и остыть перед употреблением. Вследствие длительного кипячения в воде погибают многие бактерии и микроорганизмы, но все же существуют и такие, которые выдерживают и длительное кипячение. Такой способ очистки делает воду мягче, потому что соли жесткости переходят в нерастворимое состояние и оседают на стенках чайника, улетучивается хлор и другие растворенные газы, но долго хранить такую воду невозможно, потому что в ней быстро начинают размножаться бактерии. Данный способ очистки воды несовершенен, потому что в воде практически отсутствует кислород, а под действием высокой температуры хлор может образовывать токсичные соединения, опасные для здоровья человека, ну и, конечно же, кипячение не может избавить воду от таких механических примесей как песок, ржавчина и прочие.

Отстаивание

Очистить воду в быту способом отстаивания тоже довольно проблематично, потому что отстаивать воду следует не меньше 7 часов, но если отстаивать больше, то в ней активно размножаются бактерии. Использовать можно только верхние слои отстоянной воды, а в оставшейся содержатся вредные вещества, хлор и другие примеси. Помимо всего такая вода обязательно нуждается в дополнительной обработке, например, кипячении или вымораживании.

Вымораживание

Еще одним способом очистки воды в быту является вымораживание и считается, что чистая вода без примесей замерзает первой, именно ее и следует употреблять людям. Та жидкость, которая не замерзает, содержит примеси и ее необходимо выливать. Вымораживание неплохой способ очистки, смягчения, но достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс.

Фильтрование

Фильтрование считается самым эффективным и современным способом очистки воды. Опытные специалисты подбирают фильтры исходя из качества исходной воды для достижения необходимой степени очистки. Прогрессивные инновационные технологии позволяют снизить концентрацию загрязнений и вредных веществ, удалить полностью патогенные микроорганизмы, бактерии и вирусы. Очистить воду от механических примесей – песка, окалины и прочего механического мусора, позволяют механические фильтры. Смягчить и удалить все ненужные примеси позволяют фильтры с системой обратного осмоса.

Статьи по теме (кликните, чтобы посмотреть)

Большой выбор максимально эффективных систем фильтрования, где используются самые современные способы очистки воды в быту, позволит получать качественную чистую воду, которая не сравнится с вымораживанием, а тем более с простым отстаиванием и длительным кипячением.

На рынке широко представлены различные фильтры: автономные кувшинного типа, проточные с несколькими ступенями очистки, фильтрующие насадки на кран и фильтры мембранного типа. Проточные фильтры водоочистки отличаются от автономных кувшинных тем, что их встраивают в водопроводную систему. Еще они отличаются большим ресурсом использования сменных картриджей и наличием отдельного крана для чистой воды.

Методы очистки воды

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод. Причем даже для промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточаются.

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическаяочистка применяется прежде всего для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичными в этой группе являются способы проце­живания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания), — все они используются для обработки сточных вод. Для водоподготовки из этой группы наиболее широко применяются отстаивание и фильтрование.

Отстаиваниепроисходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинирован­ные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, окалины — в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов и т. д. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Инерционноеразделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры — основные очистители при водоподготовке.

Нефтеловушкив самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

Экстракция— процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и примесями происходит реакция. Разновидность метода — электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод — смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Окисление— применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических приме­сей. Наиболее распространенный способ — хлорирование — чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом гиперхлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию — озонирование и хлорирование.

Озонирование— дорого и имеет более кратковременное действие, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае вода, применяемая для питья и содер­жащая характерный запах хлора, перед употреблением должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др.

Коагуляция — обработка воды специальными реа­гентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распространена при водоподготовке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы (результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые метал­лы, цианы и др.

Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды ме­таллы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биоло­гических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнителей снижается до требуемых норм за счет процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными, пруды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией).

Большой интерес представляют высшие водные растения (ВВР) для очиетки воды (тростник, камыш, ряска и др.) Способность ВВР к накоплению, утилизации, трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В последнее время на территории РФ получило широкое применение тропическое цветковое растение — эйхорния, или водный гиацинт. Эйхорния может применяться там, где в течение не менее двух месяцев температура стоков находится не ниже 16 °С. Эйхорния способна поглощать все лишнее, что загрязняет воду: нефтепродукты, фенолы, сульфаты, фосфаты, хлориды, нитраты, СПАВы, щелочи, тяжелые металлы.

Улучшает ВПК и ХПК. Уничтожает патогенные микроорганизмы гнилостного ряда, нормализует общее микробное число и Колииндекс. Эйхорнию можно использовать для доочистки сточной воды на городских очистных сооружениях, а также на сельскохозяйственных и промышленных стоках.

В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро- с подачей воздуха; окси- с подачей кислорода; мета- без доступа воздуха) сточные воды обрабатываются микроорганизмами. Но для их нормального функционирования необходимы определенные условия по температуре, рН и отсутствию многих солей. Поэтому разновидности этих сооружений чаще всего применяются на тех очистных сооружениях канализации, куда не поступают промстоки. На промышлен­ных очистных сооружениях чаще применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлак, керамзит, гравий и т. п.). Эта биологическая среда (пленка) менее чувствительна к колебаниям параметров среды и сточных вод. Активность биопленки увеличивается при поддуве воздуха, подаваемого обычно противотоком.

Выбор способов очистки и обеззараживания воды зависит от многих параметров и требований, важнейшие из которых: необходимая степень очистки и исходная загрязненность воды, потребные расходы и время очи­стки, наличие очистителей и энергии и, конечно, экономические возможности. Но при всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осадка, образующегося при обработке воды (особенно токсичных промстоков). Как правило, осадок обезвоживают и производят захоронение на специальных полигонах или обрабатывают в биологических сооружениях. Существуют специальные печи для сжигания токсичных отходов с очень высокой полнотой сгорания (за счет создания взве­шенного слоя сгорающего вещества, тангенциальной подачи топлива и др.) и четырехступенчатой очисткой газовых выбросов. Есть и отечественные разработки по сжиганию этого осадка в металлургических, специально оборудованных печах с получением сравнительно безвредного строительного материала. Однако эти предло­жения пока еще недостаточно изучены.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

»

Отличная статья 0

Современные методы очистки воды | ГрейПей

Чистая вода – залог здоровья каждого человека. Качество этого ценного ресурса в сетях центрального водоснабжения и в индивидуальных источниках не всегда соответствует параметрам, обеспечивающим безопасное ее потребление. Современные методы очистки позволяют довести физико-химические показатели воды до требуемого уровня.

Методы очистки водыЧистая вода — залог здоровья и долголетия

Вода, поставляемая предприятиями водоканала, проходит очистку в определенной последовательности и ее качество доводится до нормативных значений. Общий принцип очистки не устраняет полностью всех негативных факторов, отрицательно влияющих на организм человека. Свою негативную лепту в итоговое качество воды вносят и обширные сети трубопроводов, находящиеся в плохом состоянии, пополняя воду массой механических примесей – ржавчины, грязи и т.п.

Наличие собственного источника водоснабжения тоже не всегда гарантирует идеальное качество воды. Для потребления воды в пищевых целях в этом случае всегда требуется проведение комплексного анализа.

Конфигурация комплекса водоочистки всегда должна формироваться на базе анализов состава воды, с привлечением квалифицированных специалистов. Самостоятельная сборка системы очистки не всегда может дать положительный эффект в улучшении качества воды.

В зависимости от качества воды системы очистки могут состоять из простейших элементов – фильтров тонкой механической очистки, но чаще всего различные методы физической и химической очистки комбинируются. Далее мы рассмотрим наиболее популярные способы и методы очистки питьевой воды.

Фильтры тонкой механической очистки

Фильтр тонкой механической очисткеФильтр механической очистки на вводе водопровода

Фильтры механической очистки производятся обычно в виде колбы, внутри которой расположен фильтрующий картридж. Фильтрующие элементы выполняются из различных материалов, обычно из полимерного волокна (полипропилена) или керамики.

Картридж фильтра тонкой очисткиКартридж из полипропилена и таблица характеристик

Устройства этого типа предназначены для освобождения воды от механических компонентов – ржавчины, грязи, песка, большинства паразитов биологического происхождения. Фильтрующие элементы задерживают компоненты размером до 1 мкм.

Картридж фильтра после выработки ресурсаКартридж фильтра тонкой очистки после выработки ресурса

Картридж является расходной частью, имеет определенный ресурс работы и требует замены после его истечения. Фото ясно дает понять — вода в системе централизованного водоснабжения не отличается кристальной чистотой.

Аналогами фильтров механической очистки являются насадки на смеситель.

Фильтр воды для смесителяВодяной фильтр для смесителя

Фильтры механической очистки обладают следующими достоинствами:

  1. Простота устройства;
  2. Относительная дешевизна;
  3. Качественная механическая очистка.

Основным недостатком фильтров простейшей конструкции является отсутствие возможности очистки от органических примесей, вирусов, пестицидов, нитратов. Для удаления из воды инсектицидов, пестицидов, компонентов органического происхождения в комплексе с устройствами механической фильтрации применяют фильтры с активированным углем.

Угольные бытовые фильтры

Очистка питьевой воды от ряда примесей осуществляется сорбционными фильтрами, базовым элементом которых служит активированный уголь. Фильтры (кувшины) являются популярным методом очистки хозяйственно-питьевой воды в бытовых условиях.

Угольный бытовой фильтр

Через фильтрующий картридж кувшина пропускается вода и собирается в нижней чаше устройства. Большинство типов картриджей кувшинов используются для очистки питьевой воды от органических компонентов и растворенного хлора. Остатки хлора обычно полностью удаляются после аэрации – просто выветриваются из негерметичного сосуда.

Некоторые виды фильтров могут очищать воду от железа, солей тяжелых металлов, нефтепродуктов и некоторых других примесей, умягчать воду. Этот эффект достигается за счет добавления в материал картриджей ионообменных компонентов.

Картриджи угольных фильтров обладают определенным ресурсом, поэтому по мере увеличения количества прошедшей через фильтр воды они теряют свою первоначальную эффективность. Недостатком фильтров с активированным углем является накопление органических примесей. Они служат плодотворной базой для размножения и развития микроорганизмов и бактерий.

Для нивелирования этого негативного фактора в работе угольных фильтров их часто комбинируют с системами обеззараживания воды.

Ультрафиолетовое излучение и очистка озоном

Бактерицидная лампа ультрафиолетового излученияЛампа ультрафиолетового обеззараживания воды

Ультрафиолетовое излучение обладает отличными бактерицидными свойствами – оно убивает большинство видов бактерий, вирусов, микроорганизмов. При этом свойства воды не меняются. Метод применения ультрафиолетового излучения довольно прост и пользуется большой популярностью.

Озонирование воды – не менее эффективный, но более сложный технически и дорогостоящий процесс. Озон является мощным окислителем и при его попадании в воду большинство микроорганизмов погибает. Качество обеззараживания с помощью озона намного превосходит аналогичные показатели традиционного метода – хлорирования.

Системы озонирования сложны технически, требуют для обслуживания профессиональных навыков. В силу своей высокой стоимости и технической сложности применяются в бытовых условиях довольно редко.

Системы фильтрации обратного осмоса

Бытовая система обратного осмоса

Осмотические мембранные системы считаются самыми эффективными для очистки питьевой воды. Степень очистки от различных примесей при благоприятных условиях может достигать 97 – 98%. Принцип их работы основан на использовании свойств специальной мембраны, имеющей поры микроскопического размера. Размер пор сопоставим по своим габаритам молекуле воды.

Осмотические фильтры бывают проточного и накопительного типа. Они очищают воду от механических примесей размером от 5 мкм, солей тяжелых металлов, вирусов, микроорганизмов, органических и неорганических химических соединений. Наиболее качественно мембрана фильтра обратного осмоса работает с чистой, предварительно очищенной от механических частиц водой.

Слои мембраны обратного осмосаМногослойная мембрана обратного осмоса

Кроме того, на мембрану негативно влияет повышенное содержание солей кальция и магния, больше известное под названием жесткости.

В зависимости от содержания исходной воды системы обратного осмоса комбинируются с блоками умягчения и фильтрами тонкой механической очистки.

Недостатками комплексов осмоса являются следующие показатели:

  1. Система является благотворной средой для развития микроорганизмов;
  2. В процессе очистки наряду с вредными компонентами частично удаляются полезные для человека минеральные элементы;
  3. Для работы систем требуется исходное давление не менее 2,5 кгс/см2;
  4. При очистке одного литра воды утилизируется от 3 до 7 литров воды с растворенными отфильтрованными компонентами.

Часть недостатков компенсируется применением дополнительных компонентов очистки. Обеззараживание обычно производится ультрафиолетовой лампой. Пополнение очищенной воды минеральными компонентами выполняется блоками минерализации.

Ионообменные системы умягчения воды

Соли кальция и магния, растворенные в воде, негативно влияют на пищеварительную систему человека, могут привести к образованию камней. Кроме того, вода с повышенной жесткостью приводит к образованию накипи в бытовых приборах водонагревательного типа и выходу из строя их нагревательных элементов (ТЭНов).

Ионообменная установка умягчения водыИонообменная двухступенчатая система очистки воды

Наиболее эффективным методом умягчения воды считаются комплексы фильтрации на базе ионообменных компонентов — гранулированной смолы. Исходная вода проходит через фильтр, при этом происходит замещение ионов натрия и хлора ионами кальция и магния. После определенного промежутка времени ионообменный материал промывается раствором поваренной соли (хлорид натрия) и происходит удаление накопившихся ионов солей жесткости.

Ионообменные установки чаще всего применяются в промышленных целях. Ресурс смолы имеет свой срок, замена ее производится в среднем 1 раз в 5 – 8 лет. Установки ионообменного типа чаще всего применяются при работе систем парового отопления и паровых котлов.

Медно-цинковые системы очистки

Принцип работы установок этого типа основан на использовании свойств медно-цинкового сплава, компоненты которого имеют разную полярность. Примеси с соответствующим зарядом притягиваются к полюсам при прохождении воды. В результате окислительно-восстановительных реакций вода очищается от железа, ртути, свинца, уничтожаются микроорганизмы, бактерии и так далее.

Недостатком фильтрации на основе медно-цинкового сплава считается сохранение в воде органических примесей. Этот недостаток исключается при комбинировании медно-цинкового фильтра с блоком угольной фильтрации (адсорбции).

Наиболее популярными для очищения питьевой воды в бытовых условиях являются угольные фильтры и системы обратного осмоса. Система фильтрации обратного осмоса более эффективна, но и установки на ее основе стоят дороже. Качественная очистка воды современными методами зачастую является затратным, но необходимым мероприятием. Употребление воды с нормальными параметрами чистоты и качественным химическим составом являются залогом здоровья для каждого человека.

(Просмотров 503 , 1 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

описание физических, химических, физико-химических и биологических методов, фильтрация на предприятиях и очищение стоков

Какие существуют по принципу действия?

В зависимости от принципа действия выделяют такие способы очистки воды как:

  • Физические (грубая механическая чистка).
  • Химические (смешение воды с реагентами).
  • Физико-химические (сложные комплексные мероприятия).
  • Биологические (воздействие живых микроорганизмов).

Физические методы

Данные методы предназначены для очищения воды от твердых крупнофракционных частиц (чаще всего – нерастворимых).

Они успешно задействуются на этапах первичной и грубой очистки и в разы реже – при глубоких и тонких воздействиях.

Среди главных физических методов выделяют:

  • Процеживание – очищение жидкостей от крупнофракционных посторонних включений при проходе через ячеистые прослойки (сетки, решетки, полипропиленовую мешковину). К преимуществам этого метода относят простоту и эффективное улавливание крупного мусора, к минусам – потребность в частой промывке фильтрующих элементов, пропускание патогенных микроорганизмов, солей и любых мелких нежелательных примесей.
  • Отстаивание – осаждение посторонних фракций под действием собственного веса вниз с последующим отбором более чистой воды. Этот метод используются как на предварительных, так и на промежуточных этапах водоподготовки, его производительность существенно ограничена временем и объемами отстойников.
  • Фильтрование – схожий с процеживанием, но более совершенный метод, позволяющий очищать воду от ненужных примесей с разным размером фракций (минимальный порог – до микронов) при прохождении через пористый фильтрующий слой. Метод активно используется в быту и на производстве, из всех физических видов он считается самым эффективным.
  • УФ-дезинфекция – обработка предварительно очищенной от крупных фракций воды УФ-лучами с длиной волн в пределах 200-400 нм с целью обеззараживания. Состав и физические свойства жидкости этот метод не меняет.

Химические

Эти методы ценятся за эффективность и высокую производительность.

Справка. Разложение, преобразование или выпадение в осадок загрязнителей при их применении происходит в кратчайшие сроки вне зависимости от объема обработки.

Исходя из вида протекающих реакций выделяют такие химические методы водоочистки как:

  1. Нейтрализация – выравнивание PH-баланса воды за счет добавления особых реагентов (аммиачной воды, гидроксидов калия или натрия, кальцированной соды) или ее пропускании через кислые газы. Чаще всего к этому методу обращаются при регенерации промышленных стоков, забираемая из скважин или водоемов вода изначально имеет нейтральную среду и корректировке баланса не нуждается.
  2. Окисление – обезвреживание токсичных водных растворов и хлорирование воды при добавлении активных окислителей. Несмотря на высокую эффективность (микроорганизмы убиваются быстро и надолго) метод считается опасным для здоровья человека.
  3. Очистку восстановлением. Данный метод выбирается при высокой доли легко восстанавливаемых веществ в исходной воде или стоках. При его выборе из воды удаляются ряд простых и переходных металлов и минералов (хрома, ртути или мышьяка) и их соединений.

Физико-химические

Данная группа представлена комплексными методами с широким спектром применения, задействуемыми на любых этапах очистки и водоподготовки.

Очистка воды при их выборе осуществляется самыми разными способами, включая воздействие растворенных газов, тонкодисперсных сред и изменение ионного состояния молекул.

Особенности наиболее востребованных физико-химических методов изложены в таблице:

НаименованиеКратное описание методаОптимальное применение/ возможные ограничения
ФлотацияОтделение и подъем твердых гидрофобных частиц при пропускании сквозь толщу воды пузырьков воздуха или других инертных газов. Формируемая на поверхности пена или прослойка легко удаляется механическими способами.Очистка жидкостей от нефтепродуктов и масел, удаление твердых примесей при низкой эффективности других методов.
СорбацияИзбирательная фильтрация ненужных примесей при поверхностном или объемном прохождении воды через материалы с пористой структурой (силикагели, уголь и их аналоги). Используемые сорбенты могут быть восстанавливаемыми или утилизируемыми после потери фильтрационных свойств.Удаление ПАВ, пестицидов, фенолов, процессы доочистки.
ЭкстракцияЗаливка в очищаемую воду мало- или несмешиваемых веществ, растворяющих грязь, с последующим активным перемешиванием, отстаиванием и разделением разнофазных сред.Удаление органический соединений, включая фенолы, регенерация стоков.
ИонообменОбмен ионами между очищаемой водой и природными (цеолиты, сульфоугли) или искусственными (синтетические смолы) ионитами.Умягчение воды/ метод не предназначен для бытовой очистки больших объемов сильнозагрязненной воды.
ЭлектродиализОчищаемая вода последовательно проходит камеры с ионоселективными мембранами и электродами постоянного тока. В первых камерах вода избирательно обессоливается, в крайних – накапливает концентрат солей с последующим разделением.Обессоливание и удаление нежелательных ионов. Регенерация стоков на химических предприятиях.
Обратный осмосВода пропускается через мембраны с микроскопическими ячейками под избыточным гидростатическим давлением с последующей утилизацией выделенного загрязненного раствора.Обессоливание, отделение нежелательных микроорганизмов, растворенных газов и коллоидных веществ.
Термические методыСуть данных метолов состоит в получении дистиллята или максимально очищенной воды после ее выпаривания, вымораживания или термического окисления (распыление и пропускание через высокотемпературные продукты сгорания).Нейтрализация или удаление токсичных или слабо разлагающихся примесей.

Биологические

Эти методы преимущественно задействуются при очищении стоковых вод и базируются на использовании живых организмов.

К последним относят как бактерии (окисляющие и разрушающие токсичные и азотосодержащие соединения, поглощающие фосфаты), простейшие грибы и водоросли, так и многоклеточные (черви, насекомые).

Справка. Чаще всего бактерии используют в виде активного жилого ила и зооглеей.

Водоочистка биологическими методами проводится в:

  • Естественных или искусственных водоемах, очищающих сравнительно небольшие объемы воды со средней степенью загрязненности при минимуме усилий и трат.
  • Биофильтрах – специальных сооружениях с фильтрующей прослойкой из аэробных микроорганизмов с естественным или принудительным воздухообменом.
  • Аэротенках – сложных автоматизированных комплексах с принудительной аэрацией.
  • Метатенках – устройствах анаэробного брожения для переработки концентрированных стоковых осадков.

Современные технологии очищения

В современных системах водоподготовки приведенные методы используются в комплексе.

Ярким примером служат многоступенчатые бытовые фильтры с механическими предфильтрами, ионообменными или сорбционными картриджами и обратноосмотическими мембранами. Такие установки обеспечивают полноценную подготовку питьевой воды вне зависимости от ее исходных параметров.

К инновационным тенденциям в сфере водоподготовки относят:

  • Отказ от метода хлорирования в пользу озонирования (окисление жидким кислородом) и/или УФ-обработки.
  • Использование ультрафильтров и нанофильтрационных мембран с пониженной селективностью.
  • Вывод взвесей и растворенных органических примесей с помощью электроприборов фотокатализации.

При всех своих преимуществах такие технологии нельзя назвать бюджетными, соответствующие фильтры, мембраны и другие расходные материалы обходятся дорого и в быту не окупаются.

Проверенные новые методы (ионообмен, обратный осмос, многоступенчатое исполнение фильтра), наоборот, становятся более доступными для частных лиц.

Фильтрация на предприятиях

Взаимосвязь между областью использования и требуемым типом системы водоподготовки отражена в таблице:

Отрасль производстваТребуемые функции основной линии подготовки
МеталлургияОбессоливание
Пищевая промышленностьОбеспечение ионного обмена, обеззараживание, умягчение
Добыча и переработка нефти и газаИсключение посторонних примесей, обезжелезивание, обратный осмос
Энерго- и тепло- и водоснабжениеОбессоливание, УФ-фильтрация, хлорирование или озонирование
ФармацевтикаОбратный осмос, дистилляция

В целях экономии средств приведенные методы реализуются в комплексе с механическим фильтрованием.

Отдельные требования выдвигаются к системам переработки стоков предприятий химической или металлургической отрасли, отбираемый концентрат может быть ценным или нуждаться в обязательной утилизации.

Переработка стоков

Полный цикл переработки стоков на производстве и в общественных линиях включает:

  1. Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
  2. Отстаивание механическим способом.
  3. Основную чистку (активное использование живых организмов).
  4. Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
  5. Обеззараживание (УФ-обработка, хлорирование, озонирование).

Выделяемый на 2, 3 и 4 стадиях осадок в обязательном порядке регенерируется или утилизируется. Эти процессы происходят в метатенках, отжимных или сушильных аппаратах.


К дорогостоящим физико-химическим методам прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте состава или при низкой результативности других способов.

Бытовое очищение стоков требует меньше усилий. Владельцы индивидуальных домов, но подключенных к канализационным сетям используют септики (как с днищем, так и без), сорбенты или коагулянты.

Важно! Вторичное использование очищенных стоков практикуется редко (при соблюдении ряда условий вода может направляться в системы полива).

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Удаление тяжелых металлов

Потребность в принятии дополнительных мер возникает при отклонении ПДК тяжелых металлов в воде от санитарно-гигиенически норм. Чаще всего такая ситуация наблюдается при близости скважины к септику или попадании этих веществ извне (осадки, протекание зараженных грунтовых вод, контакт с металлически фитингами).

Для удаления этих веществ в быту и промышленности используются следующие химические и физико-химические методы:

Тип металлаДопустимая концентрация в воде, не более мг/лРекомендуемый метод очистки воды
Марганец и железо0,1Ионообмен, аэрация с последующей подачей в засыпной фильтр с каталитическим зарядом, окисление гипохлоритом натрия, дозированная подача сильнодействующих окислителей
Сероводород0,01, вещество очень токсичноОкисление, выветривание, насыщение кислородом
Свинец0,03Обратный осмос, окисление и восстановление
Ртуть0,001Обратный осмос, а также окисление и восстановление
Хром0,05Окисление, обратный осмос и восстановление
Никель0,1Окисление и восстановление

Системы обратного осмоса при несомненной эффективности редко используются из-за дороговизны и ускоренного использования ресурсов мембран.

Важно! Рекомендуется выбрать систему обратного осмоса при очищении воды с высоким (от 20 мг/л) содержанием двухвалентного железа или невозможности использования других способов.

Заключение

Приведенные методы непрерывно совершенствуются и дополняют друг друга, при выборе конкретного варианта стоит ознакомиться с их особенностями и возможными ограничениями заранее.

Ни один из методов, который существует, нельзя назвать универсальным, при правильной организации водоподготовки они задействуются в комплексе.

Вне зависимости от выбранного метода к потребителю или на промышленные объекты подается вода с контролируемыми параметрами.

Методы очистки воды | Очистка воды

Вот список наиболее популярных методов очистки бытовой воды в настоящее время:

  • аэрация воды (аэрация в открытой емкости, аэрация в колодце, напорная аэрация, воздушная эжекция, оксидайзер)
  • отстаивание и коагуляция (переливные емкости)
  • дозирование реагентов (дозирование гипохлорита натрия, коагулянтов, перекиси водорода, марганцовки)
  • осветление (магистральными фильтрами с картриджами, на загрузках)
  • обезжелезивание (каталитическое, автокаталитическое)
  • умягчение, ионный обмен (катиониты, миксы)
  • угольная сорбция (картриджи, колонны)
  • УФ-обеззараживание (лампы)
  • Мембранная очистка (обратный осмос, ультрафильтрация, нанофильтрация)
  • Озонирование (осушенным, неосушенным воздухом)
  • БЭХО (Титан-24 и аналоги)

Предлагаю таблицу применяемости методов водоочистки для всех известных видов загрязнений. Методики рассматриваются исключительно для бытовой водоочистки, не учитывая промышленные циклы, очистку стоков, всякую рекуперацию и прочие промышленные методы очистки сред. Мы говорим исключительно о бытовой водоочистке — о том, что Вы сможете собрать у себя дома для решения вопроса с водичкой в собственном доме. Итак… смотрим таблицу. Условные обозначения под таблицей подписаны.

* — метод очистки может быть применен В НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТАХ (иногда)

** — данный метод очистки широко применяется, но не является оптимальным

*** — метод очистки идеально подходит для этого вида загрязнений

Х — данный метод применять нельзя.

пробел — метод очистки для данных загрязнений не применяется

Тяжелые металлы

Под удалением тяжелых металлов подразумевается удаление солей тяжелых металлов (никеля, кадмия, ртути, цинка, кобальта), а еще точнее — ионов этих солей. Соли тяжелых металлов образуют стойкие соединения, трудно поддающиеся удалению. Проблема еще и в том, что различные соли тяжелых металлов имеют различную структуру и требуют разных подходов в очистке. Но не нужно беспокоиться об этом заранее. Обычно с удалением тяжелых металлов сталкиваются те, кто занимаются очисткой сточных вод. Но и в водоподготовке хозяйственно-бытовой воды иногда случается столкнуться с удалением тяжелых металлов. Обычно это загрязнение антропогенного характера. Крайне редко приходится сталкиваться с превышением ПДК по солям тяжелых металлов в воде скважин. Поэтому анализ на этот вид загрязнения делают только при подозрении на присутствие в воде подобных солей. Однако, в настоящее время нет четкого определения что такое тяжелые нет. Кто-то причисляет к тяжелым металлам особо токсичные соединения, кто-то металлы с атомной массой более 50, к которым относится и железо, кстати. Так что вопрос с тяжелыми металлами довольно не простой.

Удаление ионов солей тяжелых металлов:

  • Первый вариант удаления солей тяжелых металлов заключается в повышении pH до критического (для этих солей) уровня 8-9, при котором они выпадают в осадок, не без добавления коагулянтов и флокулянтов, конечно. Осадок удаляют отстаиванием, гравитационным методом — центрифугой, фильтрацией.
  • Второй способ — обратный осмос. В бытовых условиях годится обычная мембрана, в промке используются специальные мембраны устойчивые к специфическим агрессивным веществам.

Аммиак (Nh4) и Аммоний-ион (Nh5+)

Аммиак — это газ с характерным запахом, органическое соединение, чаще всего присутствует в стоковых водах животноводческих, садовых организаций и всяких пром. предприятий. Всем известный «нашатырь» (нашатырный спирт) и есть водный раствор гидроксида аммония. Все прекрасно знают этот запах — ближайшая ассоциация — общественный туалет. Аммиак широко используют в быту и промышленности, еще его используют для длительного обеззараживания воды на очистных и при нарушении схемы дозации он может незначительно (или значительно 🙂 ) превышать ПДК городской воды на ряду с остаточным хлором.

Аммиак относится к малоопасным веществам, но в соединениях может создавать токсичные вещества. Плотность этого газа в два раза меньше, чем у воздуха, молекула обладает высокой полярностью, потому он очень хорошо растворим в воде.

В воде он присутствует в двух формах: аммиак и аммоний. Их сумма составляет общий аммонийный азот.

Для эффективного удаления аммиака сначала определяют pH и жесткость воды.

Содержание аммиака а аммоний-йонов зависит от показателя жесткости воды. Аммиак присутствует в воде только при высоких показателях pH — больше 8, в обычных условиях (pH <преобладает аммоний. Удаляется в целом довольно легко и разнообразными путями, поэтому удаление аммония и аммиака отдельного процесса в бытовой водоочистке не требует.

Основные методы очистки воды от аммиака в бытовых системах водоподготовки:

  • дозирование гипохлорта натрия,
  • аэрация с последующей фильтрацией на сорбентах
  • ионообменным путем на цеолите,
  • ионообменным путем на сильнокислотном катионите (аммоний имеет положительный заряд)
  • обратный осмос

в очистке сточных вод и на городских ВЗУ используют и биологический метод.

Короче, бояться превышения ПДК по аммиаку в анализе не стоит. Если запах и привкус воды не беспокоит — значит и нет у Вас в воде никаких аммиачных загрязнений. А если есть — они убираются любым из методов водоочистки, который Вам предстоит применить.

Нефтепродукты

Если в Вашей воде нашли нефтепродукты: Поздравляю! Вы без пяти минут обладатель собственной нефтяной трубы! 🙂 И очень хочется надеяться, что когда-нибудь нефть будет бить фонтаном в моем доме, но, к сожалению, правда жизни в том, что преимущественно нефтепродукты в воде — это антропогенный фактор, влияющий на воды верхних водоносных слоев — верховодку и грунтовые воды, загрязненные пром.преприятиями. Хотя, бывает, в местностях с нефтяными залежами нефтепродукты попадают в воду скважин.

Впрочем, это большая редкость. В Московском регионе это будет 100% антропогенным загрязнением. При обнаружении превышения нефтепродуктами ПДК подземного источника водоснабжения нужно сделать расширенный анализ воды для исключения попадания в воду тяжелых металлов и других опасных соединений, которые обычно в воде не обнаруживают.

Удаляются нефтепродукты:

  • в больших концентрациях отстаиванием, специфическими механическими методами очистки, как, например, бензомаслоуловителями (иначе их называют жироуловителями — уловить… и на продажу :)) шутка, обычно сжигают)
  • в малых концентрациях химическими методами с использованием реактивов: эмульгаторы эмульсий,
  • (ПАВ) Поверхностно-активными веществами.
  • Сорбентом МС (простой и действенный способ)
  • специальным волокном
  • биологическим путем (нефть — это органика)
  • угольной сорбцией (наиболее пригодный метод для бытовой водоочистки после сорбента МС).
  • пенополиуретановыми нефтесорбентами, алюмосиликатом, специальным песком

Нитраты (NO3) и Нитриты (NO2)

Нитраты — соль азотной кислоты. Нас постоянно пугают нитратами в овощах, поэтому обнаружение нитратов в воде вызывает тихий ужас, но не все так страшно. Нитраты сами по себе безобиды, но в организме они могут преобразовываться в нитриты и нитрозамины, которые уже являются сильно токсичными веществами! При отравлении ими человек буквально испытывает дефицит кислорода! Выводятся нитриты из организма долго. Особенно опасны нитриты детям и чем мельче детеныш, тем опаснее для него нитриты. Поэтому будьте бдительны! Нитраты и нитриты в питьевой воде — опасны для Вашей семьи! При превышении нитратов в воде следует принять меры по очистке такой воды. Пугаться не стоит, они могут коварно проявиться только при длительном употреблении в пищу, для хозяйственно-бытовых нужд нитриты и нитраты в воде опасности не представляют, но Вы же знаете своих детей — они пьют воду из всех кранов дома.

Нитраты являются антропогенным загрязнением воды, попадают в верхние слои (верховодку и грунтовую воду) с сельхоз.полей и сточных вод. Практически не встречаются в артезианских и глубоких скважинах на песок.

Очистка воды от нитратов и нитритов:

  • Ионообменным путем с помощью специальной нитрат-селективной смолы. Lewatit MonoPlus SR7, либо Purolite А-520Е, либо Resinex NR-1 Эти смолы намного дороже обычного катионита и удаляют из воды только нитраты и нитриты. Еще предположительно АВ-17-8с смола подходит для удаления нитратов.
  • обратным осмосом для получения чистой питьевой воды.

Определить наличие нитратов в воде можно с помощью специального экспресс-теста ВИДЕО

Сероводород (h3S)

Сероводород — это газ, имеющий характерный запах, который мы все прекрасно знаем — запах тухлых яиц. Это я не сам придумал, так в Википедии написано. Формула его химичская — h3S, а это значит, что сероводород, диссоциируясь является восстановителем и помимо вонизма создает еще ряд неприятностей в процессах водоочистки — замедляя и затрудняя процесс окисления металлов. Кроме того, сероводород не поддается удалению ионообменными смолами и тем самым связывает руки всяким ГЕЙзерам и ЭГОдарам для продвижения их чудо-смесей для удаления всего и вся на основе ионообменных смол, иначе рынок был бы завален нафиг этими неадекватно дорогими продуктами.

Сероводород редко отражают в анализе воды «благодаря» его летучести. Без специального консерванта довезти воду до лаборатории, в которой все еще остался сероводород для количественной его оценки весьма затруднительно. Тем более, что концентрации его микроскопичны — ПДК 0,003мг/л, ну и 0,006 уже считается большим количеством.

Сероводород не является опасным газом. Да, он ядовит в больших концентрациях, но это черезвычайно большие концентрации, в бытовых условиях с которыми нам столкнуться не светит. В тех концентрациях, с которыми мы имеем дело сероводород является лечебным вонючим ветерком. Но присутствие его в системе водоснабжения неприятно. Это двойная вонь. Сама по себе холодная вода пахнет, а в боилере этот запах усиливается многократно + сероводород является питанием для бактерий, которые для нас совершенно нежелательны.

Сероводород удаляется несколькими способами:

  • номер один — дозация гипохлорита натрия. Сероводород распадается на серу и воду. Сера в виде сульфатов задерживается в загрузке обезжелезивателя (5 мг АХ на 1мг h3S)
  • номер два (наиболее широко используется) — аэрация. Открытая или напорная. Про такой способ говорят: «отдуть сероводород». Т.к. он труднорастворим в воде, то охотно замещается воздухом
  • озонирование (0,5мг озона на 1 мг h3S) рискованно образование серной кислоты при передозивке озона
  • пиролюзит, некоторые сорбенты удаляют сероводород
  • цеолиты удаляют небольшое количество сероводорода
  • угольная сорбция
  • обратный осмос

Сульфаты (SO42-)

Сульфат-ионы являются смежным «продуктом» сероводорода. Иногда их в анализе ставят в один ряд, что не верно. Сульфаты не несут никакого вреда человеку, их концентрация по ПДК в питьевой воде 500мг/л — это в 166 тысяч раз больше, чем концентрация сероводорода и в 5000 раз больше, чем концентрация марганца. Сульфат магния, сульфат натрия, используются в медицине, в качестве лекарственных средств. Тем не менее, большое количество сульфатов, наравне с хлоридами может придавать воде горький вкус. Кроме того, сульфат кальция может откладывать на теплообменниках, как и карбонат кальция.

Удаление сульфатов делает:

  • Ионообменным путем — сильноосновными анионитами (может быть добавкой к катиониту в умягчителе)
  • обратным осмосом

Хлориды (HCl)

Хлориды — это соединения хлора с различными металлами и минералами, а иначе говоря — хлорные соли. Они вредны для здоровья в превышении ПДК 350мг/л, к тому же придают повышают коррозийные свойства воды. Кроме того, вода, насыщенная хлоридами, при попадании в организм человека, раздражает кожу, дыхательные пути, глаза, слизистые оболочки.  И поэтому в водоочистке их надо удалять еще маленькими.

Удаляют хлориды:

  • угольной сорбцией
  • обратным осмосом

Фториды (Фтор, F)

Фториды — это соли фтора. Являются высокотоксичными веществами, фториды делают людей безинициативными и безвольными существами ВИДЕО_1, ВИДЕО_2, ВИДЕО_3 поэтому в пищу не используются. Фтор играет важную роль в образовании и регенерации костей, зубов и превышение его концентраций может вызывать нарушение минерализации костных тканей животных и людей (флюороз). При превышении ПДК в 6 раз может быть серьезное токсическое отравление с поражением костного мозга.

В природной воде (чаще в артезианской) редко обнаруживается превышение ПДК фтора и фторидов, поэтому реальное его превышение как правило говорит об антропогенной природе (загрязнение окружающей среды плохими дядями и тетями) и заподозрить превышение фтора можно по органолептическому анализу — ощущению химического запаха и привкуса воды.

Удаляются фториды следующими методами:

  • сорбцией угольной (углями марок СКТ, БАУ, КАД)
  • ионным обменом сильноосновными анионитами
  • сорбцией на специфическом материале — гидроокись аллюминия
  • обратным осмосом
  • электрокоагуляцией

Бактерии, Вирусы (Общее микробное число)

  • хлорирование
  • озонирование
  • ультразвуковое обеззараживание
  • ионы серебра
  • ионообменным путем на китаоните Purolite C-100Ag, С-150Ag
  • угольная сорбция
  • обратный осмос
  • УФ-облучениенах

Запах и привкус воды

Вода — h3O не обладает ни вкусом ни запахом. Но такая вода в природе не существует. Мы всегда имеем дело с водными растворами, но говорим «вода» для простоты. Запах и вкус воды обусловлены растворенными газами, органическими и неорганическими веществами, нефтепродуктами и прочими загрязнениями и часто мы можем органолептически сказать чем загрязнена вода — железом, сероводородом, аммиаком, либо органикой. Если присутствует запах воды, значит есть что-то в этой воде «дающее» этот запах. Следует очистить эту воду и запах и вкус воды исчезнут.

Методы улучшения органолептических свойств воды:

  • весь спектр методов очистки воды от обнаруженных загрязнений
  • угольная сорбция
  • обратный осмос

Мутность, Цветность

Мутность и цветность воды обусловлены так же как и вкус с запахом наличием в воде загрязняющих веществ. Похоже, что эти слова не несут в себе никакой информации, потому что каждому и так понятно, что вода по своей природе не имеет ни цвета ни мутности, она совершенно прозрачна, как и воздух, который может быть сегодня кристально чистым и видно за 30 км вдаль, а завтра пришел циклон и видимость снизилась до соседнего дома. Тоже самое и с водой. Часто мы имеем дело с мутной водой, с водой, окрашенной в рыжий, коричневый, желтый цвета. Сама по себе цветность и мутность воды не говорит о характере загрязнений, но какие-то загрязнения точно есть. Цветность определяется в лаборатории после фильтрации воды через бумажный фильтр, что говорит о более мелких частицах, которые придают цвет воде.

Удаляются цветность и мутность по существу всеми доступными механическими способами, как то:

  • осветлением. Это пропускание воды через осветляющую загрузку (сорбент) засыпного фильтра.
  • фильтрацией с помощью разнообразных картриджей и мембранн, в том числе и обратным осомосом
  • коагуляцией, флокуляцией, затем отстоем воды

Железо, Марганец

Обезжелезивание и деманганация воды — наиболее насущные процессы в современной водоочистке (по средней полосе РФ сужу). Читайте статью на эту тему. Железо присутствует в воде во множестве форм и все эти формы нарушают органолептические свойства воды и снижают ее пригодность для хоз-бытовых и питьевых нужд вплоть до полной непригодности воды. Основные формы нахождения железа в воде, с которыми сталкивается человек, задавшийся целью очистить воду в своем доме — это двухвалентное растворенное состояние, трехвалентное нерастворенное коллоидное и в виде более крупных частиц, а так же органика — железобактерии. Тоже самое касается марганца, который окисляется труднее и медленнее, но и его, как правило, значительно меньше в воде, чем железа.

Методы удаления железа и марганца из воды не хватит пальцев на руках и ногах, чтобы перечислить все, основные бытовые:

  • трехвалентное железо удаляется осветлением воды
  • окислением дозацией гипохлорита, либо аэрацией напорной и безнапорной и последующая фильтрация на загрузке обезжелезивателя, которая может быть каталитической или инертной.
  • окисление и фильтрация с помощью автокаталитических загрузок, проявляющих окисляющие свойства без внешних окислителей (без кислорода и активного хлора).
  • двухвалентное железо удаляется ионообменным путем с помощью сильнокислотного катионита
  • сорбцией угольной удаляются небольшие концентрации железа
  • обратным осмосом
  • картриджи обезжелезивания с успехом применяются при незначительных превышениях железа и малых расходах воды

Водородный показатель pH

pH — водородный показатель. Это степень диссоциации молекул воды на Н+ катион и ОН- гидроксид анион в 10 минус (1-14) степени. Для простоты отображается, как pH от 1 до 14, где 7 — нейтральная вода, меньше 7 кислотная реакция, больше — щелочная. Чтобы разобраться в этой крайне непростой теме мне понадобилось пара лет, но Вы сможете сразу понять о чем идет речь, если загляните на страницу по ссылке водородный показатель — там есть пара неплохих учебных видео, которые прекрасно — быстро и просто объясняют это явление.

Степень диссоциации воды — pH, водородный показатель оказывает критическое влияние на процессы окисления растворенных металлов. Так, например, большинство загрузок обезжелезивателя полностью утрачивают свои каталитические свойства в отношении железа при pH ниже 6, а ниже 5.5 не работает ни одна каталитическая загрузка. Марганец удаляется при pH от 7, тяжелые металлы от 8-9.

Поэтому pH — крайне важен для процессов очистки воды, но так же pH сильно влияет и на здоровье человека. Мы все слышали словосочетание «кислотно-щелочной баланс» выдуманный маркетологами! Дай Бог здоровья маркетологам… а для здоровья человека питьевая вода должна иметь pH 7.5-7.9, что не верно отображено СанПиНом в их ПДК 6-9, потому что нельзя постоянно пить воду с pH ниже 7, но это долгая тема… мы говорим о методах водоочистки.

Процессы водоочистки связаны с окислением тех или иных веществ, я ни разу не слышал о том, чтобы приходилось применять методы восстановления. Поэтому pH нужен чем выше, тем лучше. Обычно исходная вода имеет pH от 6.8 до 7.5 — это нормальный показатель и как-то его корректировать для успешной очистки воды не требуется. Эта же вода годится и для питьевых нужд. Но если pH ниже 6.8, то его нужно повышать.

Методы повышения pH и водоочистка с низким pH:

  • с помощью pH — коррекции. Пропускание воды через загрузку Кальцит.
  • с применением фильтрующих сред, повышающих pH, например Сорбент МС
  • реагентным методом — дозация гидроксида натрия
  • применение для очистки воды с низким pH ионообменных процессов на сильнокислотных и сильноосновных смолах.
  • Коррекция pH с помощью картриджа после водоочистки

Окисляемость перманганатная

Перманганатная окисляемость характеризует общее количество растворенных в воде органических и минеральных веществ, окисляемых при помощи перманганата калия, выражается в мг О2 на литр. (мгО2/л) Буквально означает: «Сколько кислорода затрачено на полное окисление всех органических веществ, растворенных в анализируемой воде».

Этот обобщающий параметр характеризует общую степень загрязнения воды органическими веществами, т.к. их природа крайне разнообразна (природные, техногенные) и чтобы выявить каждый вид и его количество нужно сделать десяток дорогостоящих сложных анализов. А здесь мы быстро получаем результат всего лишь добавив пару капель реагента в воду.

Итак, высокая перманганатная окисляемость — это органические вещества — гуминовые и фульвокислоты, загрязнения антропогенного характера (загрязнения с полей, ферм, пром.предприятий). Норма ПДК СанПиН — не более 5мгО2/л

Методы удаления органических веществ по сути делятся на два направления извлечение и разрушение:

  • Окисление дозацией гипохлорита, аэрацией или озонирование с последующей фильтрацией на сорбентах или Greendsand
  • Ионообменные смолы-органопоглотители, так называемыми «скавенжеры» (слабоосновные аниониты с пористой структурой)
  • Разрушение жестоким ультрафиолетом (эффективно только в замкнутых циклах, например бассейны)
  • Сорбция угольная (метод извлечения)
  • Обратный осмос (фильтрация через мембрану и смыв в канализацию)
  • Коагуляция и отстой (открытые емкости)

Хлор остаточный

Остаточный хлор наблюдается в воде из городского водопровода. Вода хлорируется для удаления органических веществ и препятствия заражению воды во время перемещения ее от очистных сооружений к потребителю внутри трубопровода.

Остаточный хлор так же имеет место быть в системах очистки воды с применением дозации гипохлорита. Помимо органолептического обнаружения (вонизма) хлор плохо влияет на здоровье человека, не рекомендуется пить хлорированную воду и тем более кипятить ее с целью удаления хлора.

Методы удаления остаточного хлора:

  • Угольная сорбция
  • Выветривание в открытой емкости

Общая минерализация (Сухой остаток)

Сухой остаток определяется в лаборатории (в мг), как вес остатка после полного испарения отфильтрованной бумажным фильтром воды.

Характеризует (частично) общую минерализацию, иначе говоря общую солевую насыщенность воды, а еще проще говоря — общее количество растворенных в воде веществ. Сухой остаток и общая минерализация немного различны, т.к. при испарении из воды уносятся многие летучие вещества, входящие в состав минерализации, но для наших целей бытовой водоочистки эти понятия очень схожи и разграничивать их просто незачем. Сухой остаток характеризует количество именно растворенных веществ, потому что взвеси — мутность, цветность не являются частью раствора, а как бы «плавают» в воде — прежде, чем определять сухой остаток их удаляют бумажным фильтром. Газы улетучиваются во время выпаривания воды.

В жесткой воде общая минерализация может превышать 1000мг/л — это очень много, а хорошей питьевой воде минерализация не превышает 100-150мг/л, вода очищенная обратным осмосом имеет общую минерализацию 15-30 мг/л

Методы снижения минерализации:

  • известково — содовый реагентный метод.
  • обратный осмос
  • дистиляция

Жесткость общая

удаляется умягчением

Рассказать друзьям

Лучшие способы очистки воды в домашних условиях

Автор Пётр Андреевич На чтение 12 мин. Опубликовано

Вода лежит в основе жизнедеятельности всех живых существ. Однако, с каждым годом, чистой воды на планете становится всё меньше. Загрязнение её происходит в результате активной промышленной и бытовой деятельности человека. В связи с этим, одной из наиболее актуальных экологических проблем становится очистка воды. Для этого разработано множество способов и технических устройств. Рассмотрим, какие способы очистки воды существуют сегодня, какова их эффективность, особенности их применения.

Какие существуют способы очистки воды

Главными источниками загрязнения водных ресурсов выступают:

  • Промышленные стоки.
  • Бытовые канализационные сбросы.
  • Химикаты, используемые в сельском хозяйстве.

Экологи выделяют четыре формы загрязнения воды, каждое из которых по-своему влияет на окружающую среду, неся определённую опасность:

  1. Физическое.
    В данном случае в водоёмы попадают нерастворимые примеси, которые накапливаются в них во взвешенном состоянии.
  2. Химическое.
    Вызывается сбросом в водные источники вредных химических веществ, которые, концентрируясь, вызывают гибель всего живого.
  3. Биологические.
    При определённых условиях, например, нарушении экологического баланса, происходит бурное размножение вредных обитателей водоёмов. Самый распространённый случай – зарастание озёр и прудов водорослями и тиной, превращение в болота.
  4. Тепловое.
    Вызывается промышленной деятельностью человека, в результате чего температура в водоёмах повышается. Это приводит к нарушению экологического баланса, исчезновению целого ряда населяющих их видов и «цветению» воды.

Способы очистки воды: эффективные и безопасные методикиСпособы очистки воды: эффективные и безопасные методики

В результате этих негативных процессов запасы питьевой воды на планете неуклонно уменьшаются. Для борьбы с этим учёными разработаны разнообразные способы очистки воды. На сегодня имеются следующие современные методы, классифицируемые по группам:

  • Биологические.
  • Физические.
  • Химические.
  • Физико-химические.

Все эти разновидности используются в зависимости от характера загрязнений, объёмов жидкости, технических возможностей. Связано это с различиями процесса и особенностями воздействия на определённые группы загрязнителей.

Рекомендуем статьи:

В ряде ситуаций, для достижения большего эффекта, приходится использовать комплексный подход, задействовав сразу несколько способов и методов очистки воды. Чаще всего, такая необходимость возникает для нейтрализации канализационных сбросов, идущих с больших промышленных предприятий или бытовых городских систем. Рассмотрим каждый из перечисленных методик подробнее.

Биологические

Способы очистки воды: эффективные и безопасные методикиСпособы очистки воды: эффективные и безопасные методики

Подобный способ заключаются в использовании для удаления из воды вредных примесей различных живых организмов. Это направление считается сегодня наиболее перспективным, предоставляющей широкие возможности в борьбе с самыми разными загрязнителями, содержащимися в стоках.

Чаще всего, в качестве «живых чистильщиков» используют различные виды бактерий, способных разлагать и перерабатывать химические и физические загрязнители. Иногда для этих целей применяются водоросли и представители микроскопических грибков.

Одним из плюсов использования такого метода очистки представляется возможность подбирать микроорганизмы-чистильщики в зависимости от характера и состава веществ, подлежащих удалению. Как пример, можно рассмотреть нитрофицирующие микроорганизмы.

В процессе своей жизнедеятельности они разлагают и обезвреживают азотосодержащие химические компоненты. Другие бактерии могут пожирать фосфорсодержащие компоненты.

Размножаясь в водоёмах, скопления таких полезных организмов, осуществляющих фильтрацию воды, образуют целые колонии. Чаще всего они концентрируются в придонных слоях, в виде тёмно-бурой или чёрной массы. Все применяемые при биологической очистке воды бактерии условно подразделяются на две группы:

1. Аэробные, которые в процессе своей жизнедеятельности нуждаются в кислороде.
2. Анаэробные. Этим микроорганизмам для роста и размножения кислород не нужен.

Для каждого из этих разновидностей необходимы свои технологические условия. Это могут быть:

  • Открытые водоёмы-отстойники.
  • Фильтрационные поля.
  • Устройства-биофильтры.
  • Канализационные аэротанки.
  • Метантанки.

Пруды-отстойники и фильтрационные поля представляют собой искусственный водоём или просто поле, куда сбрасываются стоки. В них происходит процесс очистки попадающей туда жидкости при помощи обитающих на дне (водоём) или в почве (поле) микроорганизмов.

Недостаток их заключается в довольно длительном процессе очистки, и малой эффективности при работе с сильными загрязнениями. Плюсом таких устройств является малые затраты на их эксплуатацию и поддержание в работоспособном состоянии.

В биофильтрах очистка стоков осуществляется с помощью фильтрации через слой биологического материала. Он состоит из аэробных бактерий, поэтому для качественной очистки требуется хороший доступ кислорода.

Аэротанк представляет собой сложное техническое сооружение, в котором процесс фильтрации производится аэробными организмами. Активный ил, содержащийся внутри, постоянно насыщается кислородом. Аэрация позволяет значительно ускорить процесс очистки сточных вод.

Анаэробные бактерии, которым для жизнедеятельности не требуется наличие кислорода, используются в устройствах под названием метантанк. В результате попутного продукта от разложения загрязнителей в них получают метан – горючий газ, который может использоваться для хозяйственных нужд.

Таким образом, устройство служит не только для очистки канализационных сбросов, но и для получения экологичного топлива. Для ускорения процесса очистки, метантанки оборудуются системами подогрева. Оптимальная температура для процесса активного брожения внутри устройства составляет от +30 до +50оС.

Физические

Физические методы очистки подразумевают удаление из сточных вод относительно крупные включения, растворённые в них в виде крупно- и мелкодисперсных взвесей.

Подобные способы по большей части входят в состав комплексных методик, в качестве предварительной стадии фильтрационных работ. Физические методы могут применяться для очистки больших объёмов жидких стоков.

Некоторые современные способы физического удаления загрязнений позволяют осуществлять глубокую очистку, однако производительность их недостаточна для работы с большими объёмами воды. Примером тонкой физической очистки могут служить мембранные фильтры, способные задерживать даже патогенные микроорганизмы, молекулы тяжёлых металлов, солей и оксидов.

Все способы физической очистки воды подразделяются на несколько видов:

  • Процеживание.
    В этом случае грязная вода пропускается сквозь приспособления, имеющие ячейки определённого диаметра – решётки, сита. При процеживании удаляются крупные нерастворимые частицы загрязнителей. После этого жидкость направляется на более тонкую очистку.
  • Отстаивание.
    Суть процесса отстаивания заключается в осаждении механических частиц из водной массы на дно. Метод не требует приложения никаких внешних воздействий и затрат энергии. Весь процесс происходит естественно, под воздействием сил гравитации. Затем верхние слои воды, избавленные от механических загрязнений, сливаются в отдельные ёмкости, а осадок удаляется. Процедура производится в специальных резервуарах-отстойниках.
  • Фильтрование.
    Современные способы фильтрации воды позволяют добиться высокой степени очистки, вплоть до удаления растворённых в ней химических микроэлементов. Производится она путём пропуска воды через фильтрующие материалы, либо в центрифуге. В последнем случае, при помощи центробежных сил, происходит дифференциация молекул воды и прочих веществ, содержащихся в ней. Используется данный способ, как для бытовых нужд, так и в промышленных масштабах.
  • Дезинфекция ультрафиолетом.
    Предназначается для уничтожения патогенных микроорганизмов, способных вызывать различные инфекционные заболевания. Ультрафиолет не позволяет очистить воду от механических загрязнителей, поэтому относится к физическим методам условно. Уничтожение вирусов и бактерий происходит посредством разрушения структуры их ДНК УФ-волнами с диапазоном излучения до 400 нанометров.

Химические

Способы очистки воды: эффективные и безопасные методикиСпособы очистки воды: эффективные и безопасные методики

Химические способы очистки питьевой воды основаны на реакции взаимодействия между определёнными веществами. Реагенты добавляются в загрязнённые стоки, где они начинают реагировать с растворёнными загрязнителями. В результате происходящих химических процессов соединения, содержащиеся в воде, разлагаются на безопасные компоненты. Другой вариант – загрязнители связываются реагентами, превращаясь в нерастворимые вещества, которые выпадают в осадок.

По типу воздействия реагентов, химические методы очистки бывают следующих видов:

  • Нейтрализация.
    Происходит благодаря взаимодействию кислот и щелочей, одни из которых выступают загрязнителями, а другие – реагентами. В результате этого происходит их взаимное разложение на воду и соли, уравновешивается кислотно-щелочной баланс. Стоки, содержащие кислоту, нейтрализуются аммиачными растворами, кальцинированной содой, гидроксидами калия или натрия. Сбросы, загрязнённые щелочами, очищаются кислотосодержащими веществами – оксидами, кислыми газами.
  • Окисление.
    В отличие от процесса нейтрализации, при окислении грязных стоков применяют гораздо более сильнодействующие вещества. Таким способом очищаются токсичные химические вещества, представляющие угрозу здоровью человека, при попадании их в организм. В данном случае необходимо произвести как можно более тщательную очистку, что не всегда обеспечивает процедура нейтрализации.

Метод окисления также позволяет очистить питьевую воду от вредных микроорганизмов. Для этого используют соединения хлора, калия, а также кислородсодержащие компоненты. Наиболее широко используемым и хорошо отработанным способом очистки питьевой воды является хлорирование, применяемое на большинстве водозаборных станций. После использования сильных кислотных реагентов производится процедура восстановления очищенной воды. Она предназначена для придания ей нормального показателя Ph, свойственного обычной природной воде.

Физико-химические

Способы очистки воды: эффективные и безопасные методикиСпособы очистки воды: эффективные и безопасные методики

В данную группу включаются методы комплексного воздействия на загрязнители – физические и химические. Благодаря этому, возможна очистка загрязнённых сбросов от самых разных вредных компонентов, включая крупнодисперсные взвеси и ионы растворённых химических веществ. Используются в современных системах очистки воды и для предварительной, и для финишной фильтрации.

Имеется большое количество конкретных способов физико-химической очистки. Рассмотрим основные методы, применяемые в промышленности и в быту:

  • Флотация.
    Используется для удаления нерастворимых посторонних частиц с помощью пропускания сквозь воду воздуха. В результате механические загрязнители поднимаются на поверхность воды, концентрируясь в виде пены. Затем верхний слой жидкости с пеной убирают, а воду направляют для дальнейшей, более глубокой очистки.
  • Сорбация.
    Подразумевает избирательное поглощение и связывании загрязнителей с помощью сил физического или химического взаимодействия с реагентом. Благодаря высокой эффективности и способности устранять микроэлементы, даже растворённые в малых пропорциях, сорбация часто применяется на финальной стадии водоподготовки.
    В качестве сорбентов используется активированный уголь, цеолиты, силикатные и алюминиевые гели. С их помощью удаляются пестициды и гербициды, нитраты, ПАВ, фенолистые соединения.
  • Ионный обмен.
    Применяется в основном для смягчения излишне жёсткой воды, на последних этапах водоподготовки. Этот способ очистки воды подразумевает обмен ионами между сточными водами и реагентом. В зависимости от значения заряда + или -, эти реагенты именуются катионами или анионами. Они могут быть природными веществами, как цеолиты, или искусственно синтезированными. Ресурса подобного фильтра, при очистке не сильно загрязнённых жидкостей хватает на длительное время. Поэтому они широко применяются в быту, для фильтрации воды из центрального водопровода.
  • Электродиализ.
    Данная методика представляет собой комплексный процесс, основанный на мембранной фильтрации и электрохимическом разделении ионов. Проводится в специальном устройстве, имеющим несколько резервуаров, разделённых мембранами. Одни из них проницаемы для анионов, другие для катионов. Ионы в аппарате перемещаются под воздействием электрического поля в одну сторону. В результате, в одном резервуаре концентрируется грязный раствор, а в другом – чистая вода.
  • Обратный осмос.
    Ещё один способ очистки питьевой воды, основанный на пропускании её сквозь фильтрующую мембрану. При этом поры её настолько малы, что способны пропускать только молекулы Н2О, задерживая мелкие взвеси, соли, оксиды, микроорганизмы. Фильтры такого вида широко применяются в бытовых фильтровальных устройствах. Единственный минус подобного метода – низкая производительность. Так, бытовые фильтры обратного осмоса способны выдавать в час не более нескольких литров очищенной воды.
  • Термическая очистка.
    Производится воздействием на очищаемую жидкость пониженными или повышенными температурами. Наиболее эффективным, но и более энергозатратным вариантом является выпаривание. В результате получается дистиллированная вода высокой степени очистки, свободная от лишних химических компонентов. Метод вымораживания основан на том, что изначально начинает превращаться в лёд чистая вода, а лишь затем грязная. Для нейтрализации высокотоксичных загрязнений применяют сложный метод термического окисления.

Способы очистки воды в домашних условиях

Способы очистки воды: эффективные и безопасные методикиСпособы очистки воды: эффективные и безопасные методики

Вода, которой мы пользуемся в быту, несмотря на предварительную подготовку на водозаборных станциях, не всегда отвечает нормам СанПиН. Чаще всего она загрязняется на пути от водозабора до кухонного крана, идя по трубопроводам. В домашних условиях доступно несколько способов очистки водопроводной воды:

  • Кипячение.
    Прокипятив воду определённое время (свыше 10 минут) можно добиться гибели 90% содержащихся в ней микроорганизмов. Однако, избавиться таким образом от механических и химических примесей невозможно.
  • Отстаивание.
    Способ сходен с промышленным: вода наливается в ёмкость, и оставляется на несколько часов или суток. В результате большая часть крупнодисперсных механических примесей осядет на дно.
  • Заморозка.
    Для этого в пластиковую бутыль наливают воду и помещают её в морозильник. Через определённое время часть воды превратиться в лёд, а часть останется в жидком состоянии. Незамёрзшая половина содержит в себе примеси, и подлежит удалению.
  • Очистка кремнием.
    Кремний используется для очистки водопроводной воды, и придания ей лечебных свойств. Для этого кремний заливается обычной водой и оставляется на несколько дней. Настоянную воду пьют небольшими порциями в течение нескольких дней для профилактики развития болезней внутренних органов.
  • Активированный уголь.
    Один из самых эффективных адсорбентов, способный убирать из воды, как мелкодисперсные примеси, так и вредные химические элементы.
  • Мембранные фильтры.
    Данный способ в последние годы набирает всё большую популярность. Мировыми производителями выпускается множество разновидностей бытовых фильтрующих систем, использующих мембраны с мелкими порами.

Как очистить воду в условиях похода

Наполнитель для фильтра в лесуНаполнитель для фильтра в лесу

Особо актуальным вопрос очистки воды становится в условиях похода, когда качество воды из близлежащей реки или пруда вызывает большие сомнения.

Для её очистки применяются следующие основные методы:

  • Самые простые методы – всё то же кипячение и отстаивание.
    Чем грязнее вода, тем дольше следует её кипятить. После этого неплохо дать ей отстояться, чтобы на дно осела механическая взвесь.
  • Фильтрация песком или древесным углём.
    Для этого берётся ёмкость, на неё натягивается кусок ткани средней плотности. Поверх ткани насыпается слой мелкого чистого песка или истолчённого древесного угля. Проходя сквозь них, вода оставляет все примеси, и в ёмкость стекает очищенная жидкость.
  • Дистилляция.
    Если вода из природного водоёма загрязнена настолько, что очистить её фильтрацией просто невозможно, используется метод длительного кипячения с дистилляцией пара. Для этого достаточно поставить на огонь наполненный чайник, а над носиком расположить любое приспособление для конденсации пара – кусок жестянки, металлическую миску, кастрюльку. Установить её необходимо таким образом, чтобы очищенный конденсат из неё стекал в подставленную под ней чашку. Метод этот не очень быстрый, но позволяет в итоге получить воду высокой степени очистки.

Вам могут быть интересны следующие статьи:

Используя перечисленные методы, можно очистить природную воду до вполне приемлемого уровня.

Наполнитель для фильтра в лесу