Как называется процесс очистки воды

Современные способы и методы очистки воды

Системы водочистки являются неотъемлемой частью современной жизни и практически все потребители (от частных лиц до предприятий) нуждаются в качественной и правильно подготовленной воде.

Реализованные в них методы и технологии бывают разными, с особенностями каждого варианта стоит познакомиться заранее.

Какие существуют по принципу действия?

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

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:

Химические

Эти методы ценятся за эффективность и высокую производительность.

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

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:

Биологические

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

Водоочистка биологическими методами проводится в:

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:

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:

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:

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.

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:

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

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.

Источник

Очистка

Если задуматься о том, насколько «чистую» воду мы пьем каждый день, проблема ее очистки становится очень острой.

Во многие области Российской Федерации подается вода с избытком хлора, с приторным запахом, повышенным уровнем жесткости и с избытком растворенного железа.

О том, что такое очистка и зачем она нужна – далее в статье.

Что это такое?

Очистка воды — процесс выведения вредных и опасных химических соединений, биологических загрязнителей и излишков газа с жидкости. Водоочистка нужна для получения качественной, безопасной воды для питья. Внешне чистая прозрачная вода — не признак того, что ее можно употреблять.

Частные дома тоже нуждаются в этой процедуре. Жидкость может содержать:

Нормы

Гигиенические требования к питьевой воде на государственном уровне утверждаются Приказом Министерства здравоохранения России.

Однако вопрос о загрязнении источников водоснабжения актуален во многих странах.

Стандарт качества питьевой H2O часто переписывается.

До 1980-х годов Всемирная Организация Здравоохранения выделяла только 9 показателей качества, а в начале 1990-х их уже было 95.

Проанализируем основные санитарно-химические показатели безопасности питьевой и технической жидкости:

Наличие тех или иных примесей определяется еще десятком критериев. Питьевая и водопроводная вода по стандартам должна быть с хорошими органолептическими показателями (без претензий со стороны запаха, вкуса), не иметь опасных химических соединений.

Методы очищения воды

В настоящее время среди методов очистки выделяются такие виды в зависимости от принципа действия:

Любой из видов включает в себя внушительное число разнообразных вариаций процесса очищения.

Желательно применение комбинации разных видов фильтрации для гарантированного результата:

Фильтрация в бытовых условиях

Водопровод жилых квартирных домов обладает существенным минусом в виде высокого уровня железа. Железо удаляется методом аэрации, а также озоновой и фторовой обработкой. В результате аэрации через жидкость пропускают воздух — это активизирует окисление.

Современные способы очистки способны устранить не только осадок, но и нормализовать уровень железа.

Жесткость можно нормализовать:

Чтобы улучшить вкус, запах, цвет воды, а также вывести хлор или другие органические соединения, проводится сорбция на активированном угле.

Существует два вида самых распространенных систем обеззараживания для ликвидации биологических загрязнителей в воде, которая подается в квартиры, дома и очищается централизованно – на местном водоканале:

Любой загородный дом или коттедж обладает локальной системой водоснабжения — колодцем, скважиной.

Комплексный фильтр может предназначаться для следующих видов обеззараживания:

Системы грубой фильтрации подходят для получения технической воды. Для питья актуальна тонкая фильтрация в комплексе с грубой очисткой.

Переработка стоков

Система фильтрации сточных вод включает в себя 4 ступени: механическую, биологическую, физико-химическую и дезинфицирующую.

Далее можете посмотреть видео об очистке стоков:

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Способы в зависимости от загрязнения

В зависимости от загрязнителей, уместно применение следующих способов фильтрации:

Перечисленные соединения в больших количествах опасны для здоровья и нуждаются в выведении их из питьевой воды.

Например, аммиак сам по себе не нанесет значительного вреда организму, но в воде он соединяется с другими элементами, создавая очень токсичные вещества.

Хлориды — соединения, недопустимые даже в воде, которой обрабатывают аграрные культуры. Повышенный уровень хлоридов способен поражать слизистые оболочки, дыхательные пути, негативно влиять на растения и животных.

Высокий уровень сульфатов характеризуется появлением солоноватого привкуса воды. Сульфаты приводят к слабительному эффекту и расстройству ЖКТ. Допустимый уровень сульфатов для питьевой воды составляет 500 мг/дм3.

Современные технологии

Среди новых технологий можно выделить:

Заключение

От качества фильтрации зависит уровень здоровья и самочувствие. Загрязняющие вещества в воде влияют также на сохранность бытовых приборов, теплообменного оборудования и аграрную культуру.

Такие бытовые методы, как кипячение, не избавят от проблем. Термический способ только ускорит химические реакции между органическими веществами и хлором. Поэтому необходим правильный выбор очистки.

Источник

Живая вода: пять прогрессивных технологий очистки

По оценкам ООН, к 2050 году на Земле будут жить 9,8 млрд человек. Изменение климата, а также развитие сельского хозяйства и промышленности для удовлетворения потребностей постоянно растущего населения приведут к серьезному сокращению доступных водных ресурсов.

Согласно исследовательскому проекту WaterAid, 60% населения планеты уже сейчас живет в районах, где водоснабжение не может или скоро прекратит удовлетворять спрос. Водный кризис наиболее болезненно проявляется на Ближнем Востоке, в Центральной Азии и Северной Африке.

Россия в рамках прогнозного горизонта 2040 года находится в зоне низко-среднего риска.

Главные тренды рынка

Как развитые, так и развивающиеся страны сталкиваются с одной общей проблемой — ростом объемов промышленных и городских сточных вод. Это, в свою очередь, побуждает разработчиков из разных стран к поиску новых и все более совершенных технологий очистки воды.

Традиционные методы очистки включают использование адсорбентов, обратного осмоса, ионного обмена и электростатического осаждения. Их недостатки — высокая стоимость, плохая возможность повторного использования и низкая эффективность. Несмотря на прогресс, достигнутый в разработке новых технологий за последнее десятилетие, их использование ограничено в основном из-за свойств материалов и стоимости.

Негативно повлияла на рынок пандемия COVID-19. Но она же привела к появлению новой технологии, которая позволяет обнаружить коронавирус в сточных водах. Метод позволяет измерить присутствие РНК-генетического материала SARS-CoV-2 (рибонуклеиновая кислота) в человеческих фекалиях в системе сбора сточных вод. Исследования в Нидерландах показали связь между объемом вирусного материала в сточных водах и количеством случаев заражения в данном районе и помогают отслеживать эпидемиологическую ситуацию и эволюцию вирусов. Эта методика была также протестирована в 2020 году в более чем 40 штатах Америки, причем в университете Аризоны помогла предотвратить вспышку коронавируса, где выявили двух человек с бессимптомным течением болезни.

Перечислим пять наиболее инновационных, по нашему мнению, технологий очистки воды.

1. Мембранное разделение

Это давний и популярный метод очистки воды от примесей и загрязнителей. Есть много технологий, которые работают как фильтр: пропускают воду через пленку с микроскопическими отверстиями. Вода проходит, а загрязняющие частицы застревают на мембране.

Методы современного мембранного разделения, такие как обратный осмос (удаляет частицы даже размером 0,001-0,0001 мкм — соли жесткости, сульфаты, нитраты, ионы натрия, красители и т.д.), могут очистить воду от 99,5% примесей. Но для этого размер пор должен быть менее микрона. Основной недостаток технологии — высокая стоимость обслуживания (мембраны часто забиваются).

2. Облучение

Как следует из названия, этот процесс основан на воздействии радиации на сточные воды, чтобы уничтожить органические загрязнители. Источники излучения — от гамма-лучей до ультрафиолетового света.

Облучение обычно используют для обеззараживания, но некоторые методы, например, ионизирующее облучение, в сочетании с добавлением озона или перекиси водорода улучшают эффективность разложения органических примесей, включая пестициды и фенолы.

Современные системы УФ-обработки предлагают применять светодиодные лампы. Сейчас такие лампы начинают активно внедрять в коммунальном секторе, а также используются NASA в космических разработках агентства.

Второй способ — это гидрооптические технологии. Они позволяют использовать несколько раз энергию фотонов, так как ультрафиолетовые лучи отражаются от стенок кварцевой камеры. Это повышает эффективность дозы УФ-облучения для уничтожения сложных вирусов, например, коронавируса или аденовируса.

Артур Душенко, главный инженер VODACO, Россия:

«Вирусы и бактерии, поступающие в водоемы со сточными водами, в дальнейшем могут попадать в системы коммунального водозабора на том же водоеме. Современные системы реагентной дезинфекции с использованием гипохлорита натрия или жидкого хлора не способны обезвредить все бактерии, так как многие из них, такие как Cryptosporidium или Giardia (криптоспоридии или лямблии. — РБК Тренды), устойчивы к воздействию хлора так же, как и сложные формы вирусов — аденовирус и коронавирус (как яркий пример — SARS-CoV-2).

Системы УФ-дезинфекции на базе технологии HOD UV обеспечивают дозу воздействия на данные микроорганизмы в 120 mJ/cm2 и выше — это необходимое условие для обезвреживания вируса, разрушения цепочки РНК и угнетения способности к восстановлению. В России стандарт воздействия ограничен на законодательном уровне — 30 mJ/cm2».

3. Очистка наночастицами

Люди давно используют такие вещества, как древесный уголь, для очистки воды путем адсорбции. При очистке наночастицами используется та же механика, но с частицами в наномасштабе. Различные типы наноматериалов — металлические наночастицы, наносорбенты, биоактивные наночастицы, нанофильтрационные (NF) мембраны, углеродные нанотрубки (УНТ), цеолиты и глина — оказались эффективными материалами для очистки сточных вод. Их использование устраняет пестициды и тяжелые металлы в воде. Углеродные нанотрубки также рассматривают как прорывную технологию для опреснения морской воды до стадии питьевой. Основной недостаток технологии — стоимость.

4. Биоаугментация

Органический способ очистки представляет собой добавление в воду смеси микроорганизмов, которая разрушает и удаляет загрязнения. Эти микроорганизмы включают ферменты и безопасные бактерии, которые естественным образом разлагают загрязняющие вещества, такие как масла или углеродные продукты. Но биоаугментация может влиять на экосистему микрофлоры и, как следствие, нарушать процесс очистки. Поэтому эту технологию пока нельзя использовать для получения питьевой воды.

5. Мембранная биоаугментация

Мембранные биореакторы (MBR) — гибридная технология, которая включает мембранное разделение и биоаугментацию. Сточные воды после биологической очистки при помощи активного ила подают в емкость, называемую биореактором. В этой емкости располагаются мембраны, которые разделяют сточные воды на два потока — активный ил, используемый повторно для биологической очистки, и чистую воду.

На рынке представлены два основных типа MBR — это системы с вакуумным (или гравитационным) потоком и системы под давлением. Вакуумные системы погружаются в воду и имеют мембраны, установленные либо внутри биореакторов, либо в последующем резервуаре. Второй тип MBR, где поток управляется давлением, представляет собой внутритрубные картриджные системы, расположенные вне биореактора.

Преимущество мембранной биоаугментации — небольшая площадь для биологической очистки. MBR-реакторы увеличивают мощность очистных сооружений без увеличения площади конструкций.

Ольга Рублевская, директор Департамента анализа и технологического развития систем водоснабжения и водоотведения ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»:

«Нева — это основной источник водоснабжения в Санкт-Петербурге. Благодаря программе прекращения сброса сточных вод без очистки в Неву и Финский залив в 2021 году уровень очистки достиг 99,5%. К 2030 году весь объем стоков будет перерабатываться на очистных сооружениях. Сейчас наша технологическая схема очистных сооружений состоит из механической, химической и биологической очистки.

Так как в Санкт-Петербурге нет дефицита воды, то в городе нет ни вторичного использования очищенной воды, ни планов по применению таких технологий».

Необходимость через отвращение

Повторное использование сточных вод для орошения и других непитьевых целей стало обычным явлением и существует уже не одно десятилетие. Так, например, в Израиле, почти 90% сточных вод страны используется повторно в сельском хозяйстве.

Для доочистки сточной воды до состояния питьевой необходима надежная технологическая схема, которая включает как минимум пять стадий. Повторно используют очищенные сточные воды питьевого качества Австралия, Сингапур, Намибия, Южная Африка, Кувейт, Бельгия, Великобритания и США (штаты Калифорния и Техас). В этих странах очищенной водой пополняют подземные или поверхностные водные источники (плотины).

Речная вода, используемая в различных городах для производства питьевой воды, содержит в себе большие объемы сточных вод. Переработанная вода безопасна для питья, но некоторые люди не могут преодолеть чувство отвращения. Периодически во всем мире проходят акции по преодолению психологических барьеров. Так, основатель Microsoft Билл Гейтс выпил стакан жидкости, которая была переработана из человеческих фекальных масс в питьевую воду по технологии Omniprocessor Фонда Билла и Мелинды Гейтс. А французская компания Veolia запустила в Чехии совместный проект с пивоварней Čížová, которая из переработанных стоков сварила пиво.

Источник

Способы очистки воды: самые эффективные и безопасные

Из этой статьи вы узнаете:

Загрязнение водных ресурсов – это глобальная экологическая проблема. Человеку жизненно необходима чистая вода, и современная наука в этом плане не стоит на месте. Ученые всех стран трудятся над решением этой задачи и разрабатывают новые системы и способы очистки воды. Применение того или иного метода зависит от количества, химического состава и уровня загрязнения жидкости. В промышленности для восстановления нормативных показателей воды используются одни технологии, а в бытовых условиях – совсем другие.

Какие существуют способы очистки воды

Существуют различные группы методов искусственного улучшения качества воды, вне зависимости от вида загрязнений и характера примесей. Среди них:

Для достижения максимального результата чаще всего используют комплексный подход – комбинируют наиболее эффективные способы и системы очистки воды.

Биологические способы очистки воды

Биологические методы восстановления нормативных показателей воды являются самыми современными и довольно результативными. Биотехнологии основаны на использовании живых организмов – различных видов бактерий, низших грибов, водорослей, простейших и даже некоторых многоклеточных (красных червей и мотыля).

Биологический способ очистки воды осуществляется путем подбора определенного вида живых организмов, подходящих для нормализации химического состава сточных вод. Например, для окисления азотсодержащих соединений используются нитрофицирующие бактерии Nitrobacter и Nitrosomonas, а для удаления фосфора из жидкости необходимы фосфат аккумулирующие организмы.

Рекомендуемые статьи по данной теме:

Скопления колоний бактерий и микроорганизмов, которые очищают водные стоки, называются активным илом. Эта темно-коричневая или черная илистая масса с запахом сырой земли при отстаивании образует оседающие хлопья. Колонии микроорганизмов (зооглеи), в зависимости от условий биоочистки и химического состава жидкости, могут принимать различную форму (шарообразную, древовидную и т. д.) После улучшения качественных показателей сточных вод активный ил с находящимися в нем зооглеями легко отделяется от водной составляющей.

Использование определенного оборудования и технологические особенности очистительного процесса напрямую зависят от вида микроорганизмов, которые образуют очищающую биомассу. Все они делятся на две основные группы: аэробные и анаэробные. Аэробным бактериям для окисления веществ необходим кислород, который они потребляют в процессе питания. Анаэробные организмы при выполнении своей «работы» в кислороде не нуждаются.

Условия, в которых используются биологические способы очистки воды:

В почве биологических прудов обитают микроорганизмы активного ила, происходит естественная аэрация. В песчаных, глинистых, суглинистых и торфяных почвах тоже живут микроорганизмы, за счет них и осуществляется фильтрация. Очистные системы такого типа отличаются простотой и отсутствием эксплуатационных затрат, но они не способны бороться с сильными загрязнениями.

В биофильтре для очистки воды используется слой загрузочного материала, покрытый биопленкой – пластом аэробных бактерий. Этим микроорганизмам для окисления и биоразложения вредных веществ необходим кислород. Чтобы обеспечить доступ атмосферного воздуха в биофильтре предусмотрена воздухораспределительная система или используется естественная аэрация.

Аэротенк – сложное очистное сооружение для искусственной аэрации. В процессе биологической очистки вода смешивается с активным илом, в котором находятся колонии аэробных микроорганизмов. Искусственная аэрация в аэротенке способствует насыщению среды кислородом. Процессы биоразложения загрязнений стимулируются кислородом и дополнительным перемешиванием. В аэротенк для аэрации поступает атмосферный воздух, а в окситенке используется технический кислород, который повышает эффективность процесса очистки.

В метантенках сточные воды очищаются анаэробными микроорганизмами. Этот способ отличается от описанных выше технологий тем, что в процессе очистки не требуется кислород. В резервуар подается не вода, а концентрированный осадок, который выпадает в отстойниках. Он подвергается интенсивному сбраживанию: мезофильному при температуре +30…+35 °C или термофильному при температуре +50…+55 °C. Чтобы ускорить процесс брожения, в метантенке может быть установлен дополнительный подогрев. Анаэробное разложение происходит в несколько этапов. На последнем происходит образование метана, который является экологически чистым топливом.

Вас также может заинтересовать: Талая вода: польза или вред

Физические способы очистки воды

Большое распространение получили физические способы очистки воды. В основном они используются на начальном этапе восстановления качества жидкости и называются грубой очисткой. Крупные твердые включения удаляются из воды механическим путем, это позволяет значительно снизить нагрузку на последующих технологических этапах.

Существуют и другие физические методы, позволяющие осуществлять более качественную глубокую очистку жидкостей, но из-за низкой производительности снижается эффективность их использования.

Наиболее распространенные физические способы очистки воды от железа и металлов:

Процеживание относится к способам грубой очистки и в основном используется на предварительном этапе улучшения качества воды. Жидкость пропускается через различные решетки и сита, которые задерживают твердые и легко отделяемые включения металлических загрязнителей. Процеживание позволяет снизить нагрузку на установки тонкой очистки и продлить срок службы используемого оборудования.

Отстаивание воды как способ очистки может применяться не только на предварительном этапе, но и в качестве промежуточного технологического процесса. Вода попадает в резервуар на определенный промежуток времени. Загрязнения под действием гравитационных сил отделяются от жидкости и оседают на дно резервуара, оснащенного устройствами для удаления полученного осадка.

Фильтрование по технологии удаления загрязнений очень похоже на процеживание. Разница лишь в том, что этим способом можно проводить не только грубую, но и тонкую очистку. Очищаемую жидкость пропускают через фильтр – слой пористого материала. Вода свободно проходит сквозь него, а мелкие частицы загрязнений (ил, песок, окалина, микроскопические твердые включения) задерживаются в порах фильтрующего материала.

Фильтрование позволяет очистить воду от примесей и улучшить ее органолептические свойства: цвет, вкус, запах, прозрачность. Метод фильтрации не только широко применяется как промышленный способ очистки воды, но и используется для нормализации показателей жидкости в бытовых условиях.

Ультрафиолетовая дезинфекция не относится к непосредственной очистке жидкостей, но активно используется как дополнительный очистительный этап обеззараживания. Воду, которая подверглась глубокой очистке, обрабатывают ультрафиолетовыми лучами, невидимыми для человеческого глаза. Диапазон длины световых волн от 200 до 400 нм.

В результате фотохимической реакции происходит повреждение структуры молекул ДНК и РНК живых микроорганизмов, микробы погибают. Процесс обеззараживания не зависит от состава жидкости и не изменяет ее структуру. Но при обработке воды УФ-лучами следует учитывать, что присутствующие в ней твердые примеси могут вызвать экранирующий эффект.

Химические способы очистки воды

Очистка воды химическим способом основана на взаимодействии реагентов с различными видами загрязнителей. В результате химической реакции вредные вещества разлагаются на безопасные компоненты или изменяют свое состояние – загрязнения превращаются в нерастворимые соединения и выпадают в отделяемый осадок.

По типу химического взаимодействия можно выделить три основных способа химической очистки воды:

Нейтрализация основывается на взаимодействии кислот и щелочей. В результате химической реакции выравнивается кислотно-щелочное равновесие.

Нейтрализация осуществляется двумя способами. В первом случае очищаемую жидкость смешивают с кислотной или щелочной средой, а во втором – в воду добавляют реагенты, которые вызывают реакцию нейтрализации.

Нейтрализацию кислых стоков осуществляют с помощью аммиачной воды (NH₄OH), кальцинированной соды (Na₂CO₃), гидроксида натрия и калия (NaOH и KOH), известкового молока (Ca(OH)₂). Для нейтрализации щелочных загрязнений используют растворы кислот или кислые отходящие газы, содержащие оксиды CO₂, SO₂, NO₂. Газы пропускают через загрязненный поток воды.

Окисление и восстановление – это еще один способ очистки воды, который отличается использованием более сильных окислителей и восстановителей. Дело в том, что некоторые загрязнители не вступают в реакцию в процессе очистки методом нейтрализации, тогда обезвреживание токсичных компонентов производят с помощью сильных хлорсодержащих окислителей: газообразного хлора (CL₂), хлор соединений, диоксида хлора (CLO₂), гипохлорита калия (KCLO), гипохлорита натрия (NaCLO), гипохлорита кальция (Ca(CLO)₂).

Кроме хлористых кислот для очистки используют перекись водорода (H₂O₂), дихромат калия (K₂Cr₂O₇), перманганат калия (KMnO₄), кислород воздуха (O₂), озон (O₃). В результате реакции окисления токсичные и трудноизвлекаемые вещества обезвреживаются – переходят в нетоксичные или менее токсичные формы. Под действием сильных окислителей происходит окисление клеточных структур микроорганизмов, и микробы погибают.

Обработка воды хлорсодержащими соединениями (хлорирование) – широко применяемый способ очистки водопроводной воды. У этого метода есть множество преимуществ. Доступные и недорогие хлорсодержащие реагенты хорошо очищают и обеззараживают воду, обладают продолжительным антибактерицидным действием. В условиях изношенной системы водоснабжения есть риск возникновения вторичного загрязнения. Обработка хлором не только надежный способ очистки питьевой воды, но и безопасный метод дезинфекции водопровода.

В то же время у хлорирования, как и у любого другого способа очистки, есть свои недостатки, побуждающие к поиску альтернативных решений. Некоторые хлорсодержащие реагенты могут способствовать образованию побочных токсичных соединений. При использовании этого способа очистки питьевой воды нельзя забывать, что хлор является ядовитым химическим элементом, поэтому необходимо строго соблюдать дозирование хлорсодержащего реагента и технологию хлорирования.

В последнее время для очистки питьевой воды все чаще стали применять озонирование – обработку жидкости озоном. По своей эффективности этот способ значительно превосходит хлорирование. Озон нетоксичен и абсолютно безопасен для человека и животных, не образует опасных соединений, в процессе очистки распадается на двухатомный кислород (O₂).

В отличие от хлора передозировка озона не приводит к опасным последствиям. Сегодня озонирование – один из лучших способов очистки воды. Но его широкое распространение пока невозможно из-за сложности получения озона в больших количествах и необходимости повышенных мер безопасности на очистных сооружениях из-за взрывоопасности газа.

Физико-химические способы очистки воды

Физико-химические способы и методы очистки воды довольно разнообразны и составляют довольно обширную группу. Воздействие на загрязнители и токсичные вещества осуществляется с помощью сочетания физических методов и химических реактивов. Это позволяет более качественно очистить жидкость от растворенных газов и токсинов, тонкодисперсных твердых и жидких частиц. Это отличный способ очистки воды от марганца и других тяжелых металлов.

Физико-химический способ можно применять на любом этапе удаления вредных веществ. Он одинаково хорошо подходит как для предварительной нормализации состава жидкости, так и для глубокой очистки.

Как уже говорилось выше, эта группа методов довольно обширна, поэтому рассмотрим лишь самые распространенные или основные способы очистки воды физико-химическим путем:

Флотация – это процесс отделения гидрофобных (водоотталкивающих) частиц, который осуществляется через современные флотационные установки. Через воду пропускается большое количество пузырьков обычного воздуха. В результате флотации взвешенные частицы загрязнителей прилипают к пузырькам воздуха, всплывают на поверхность флотационной камеры и закрепляются, образуя слой пены, который легко удаляется механизмом для сгребания пены.

Если размер отделяемой частицы больше пузырька воздуха, то вместе они (частица и пузырьки) образуют флотокомплекс – хлопья, всплывающие на поверхность. В физико-химическом способе очистки воды флотацию совмещают с использованием химических реагентов, которые сорбируются на частицах токсичного вещества, снижая его смачиваемость или увеличивая коагуляцию частиц.

Коагуляцией называется объединение и укрупнение мелких диспергированных частиц загрязнения. Флотация является эффективным способом очистки воды от нефтепродуктов, масел и некоторых твердых примесей, которые не поддаются удалению другими методами.

Для эффективной очистки природных вод применяются различные типы флотации:

Чтобы хорошо понять принцип улучшения качества воды, подробно рассмотрим два наиболее распространенных типа флотации – пневматическую (напорную) и электрофлотацию.

При пневматической флотации аэратор располагается на дне резервуара. Он состоит из перфорированной трубы и пластины. Воздух, который подается под давлением, проходит сквозь отверстия в перфорированной трубе, дробится на множество отдельных пузырьков и создает восходящий пузырьковый поток. В процессе пневматической флотации поток очищаемой жидкости смешивается со струей, интенсивно насыщенной пузырьками воздуха. Смешанный поток под давлением подает во флотационную камеру, где давление резко падает и газ (воздух), растворенный в воде, выделяется в виде мелких пузырьков.

В процессе электрофлотации очистка воды происходит на поверхности нерастворимых электродов при флотационном эффекте. Электроды, по которым протекает электрический ток, расположены в резервуаре с очищаемой водой. Пузырьки воздуха образуются на поверхности этих электродов.

Сорбционные способы очистки воды относятся к наиболее эффективным технологиям и позволяют устранить даже самые незначительные загрязнения в больших объемах воды. Сорбционные методы подходят как для глубокой очистки вод различного назначения, так и для водоподготовки или доочистки на последнем этапе.

В процессе адсорбции (токсины находятся в верхнем слое сорбента) или абсорбции (загрязнения распределены во всем объеме) происходит избирательное поглощение вредных веществ. Для качественной глубокой очистки воды применяется не только физический, но и химический способ.

При физической очистке адсорбируемые токсины удерживаются с помощью сил молекулярного взаимодействия – физическая адсорбция. При химической – загрязнения устраняются посредством образования химических связей – химическая адсорбция или хемосорбция. Сорбционным способом можно удалить гербициды, пестициды, фенолы, поверхностно-активные вещества и т. д.

В качестве сорбентов используются активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты. Их пористая структура позволяет увеличить удельную площадь адсорбента. Это повышает эффективность и качество очистки. Сам процесс адсорбции осуществляется двумя путями. В первом случае загрязненная жидкость смешивается со слоем сорбента. Во втором – вода фильтруется через сорбционный слой.

От вида сорбента и удаляемого загрязнителя зависит, какая технология будет применяться. При регенеративном процессе очистки адсорбент используется повторно. Если он не подлежит регенерации, то такой очистительный процесс называется деструктивным.

Экстракция – это еще один распространенный способ очистки воды. Токсичные вещества извлекаются из жидкости с помощью экстрагентов – несмешиваемой или трудно смешиваемой с водой жидкостью, растворяющей определенный тип загрязнений. Очищаемая жидкость в процессе экстракции активно смешивается с экстрагентом. Это обеспечивает большую поверхность контакта фаз. При перемешивании частицы загрязнителя перемещаются в экстрагент, после чего две фазы опять разделяются на экстракт (насыщенный частицами загрязнений экстрагент) и рафинат (очищенную воду).

На последнем технологическом этапе экстрагент извлекается и утилизируется или регенерируется. Такой способ хорошо подходит для удаления органических кислот и фенолов. Еще одно преимущество способа экстракции заключается в том, что извлеченные (экстрагируемые) вещества могут использоваться повторно, если они представляют какую-либо ценность. В этом случае экстрагент регенерируется, а извлеченные компоненты не утилизируются, а сохраняются для других целей.

Экстракционный способ широко применяется промышленными предприятиями для очистки сточных вод и извлечения из них веществ, пригодных для повторного использования в производстве.

Ионный обмен – это очень распространенный в промышленности и в быту способ очистки воды от соли. Он часто используется в процессе водоподготовки для удаления солей жесткости и повышения качественных показателей жидкости.

В процессе очистки происходит обмен ионами между водой и ионитами – твердыми нерастворимыми в воде высокомолекулярными веществами. Эти вещества состоят из матрицы (каркаса) с большим количеством функциональных групп, которые имеют способность к ионному обмену.

Иониты подразделяются на две группы – катиониты и аниониты. Их выбор зависит от типа обмениваемых ионов. Выделяют искусственные ионообменные смолы и природные иониты: цеолиты и сульфоугли. В настоящее время использование природных ионитов отошло на второй план. Для улучшения нормативных показателей воды и ее смягчения применяют синтетические органические смолы. Искусственные смолы превосходят природные иониты по способности к ионообмену.

Электродиализ относится к комплексным методам и сочетает в себе мембранный способ очистки воды и электрический. С помощью электродиализа проводится обессоливание и удаляются различные ионы. Установка для электродиализа называется электродиализатором. Аппарат состоит из нескольких камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами.

Загрязненный водный поток поступает в камеры. В крайних камерах находятся электроды, к которым подведен постоянный ток. Под воздействием электрического поля ионы начинают двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. В камерах обессоливания происходит постоянный отток ионов, а в камерах концентрирования ионы накапливаются. В результате из разных камер получают два вида растворов – концентрированный и обессоленный.

Электродиализ отличается от обычного мембранного способа тем, что в комплексном методе для очистки воды используются специальные ионоселективные мембраны, которые пропускают ионы только определенного знака. Главное преимущество электродиализа заключается в том, что данный способ позволяет получать из стоковых вод концентрированные растворы отделяемых веществ и пускать их на вторичную переработку. Поэтому такой способ очистки воды широко применяется на химических заводах.

Применение электродиализа позволяет снизить затраты химических предприятий и сохранить ценные компоненты для вторичной переработки.

Обратный осмос тоже относится к мембранным способам очистки воды. Весь процесс проходит под давлением выше 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. Если рабочее давление выше осмотического, то происходит обратный переход растворителя из раствора. В результате этого растет концентрация растворенного вещества.

С помощью установок обратного осмоса можно отделять растворенные газы, коллоидные частицы, соли (в том числе и соли жесткости), различные микроорганизмы (бактерии и вирусы). Этим способом опресняют морскую воду, очищают сточные воды, производят водоподготовку.

Термические способы очистки воды основаны на удалении загрязнений с помощью высоких или низких температур. Например, выпаривание является достаточно энергоемким процессом, но этот способ позволяет получить очень чистую воду и раствор с высокой концентрацией нелетучих примесей. Такой же эффект достигается при вымораживании. Чистая вода кристаллизируется в первую очередь, а примеси выпадают в осадок и образуют насыщенный раствор.

С помощью выпаривания и вымораживания можно отделять примеси загрязнителей, тем самым улучшая качественные показатели жидкости. Для нейтрализации очень токсичных веществ и трудно разлагаемых загрязнений применяется термическое окисление. Очищаемую воду распыляют и воздействуют на нее высокотемпературными продуктами сгорания топлива.

Способы очистки воды в домашних условиях

В современном мире нетрудно купить надежный бытовой фильтр для очистки жидкостей от примесей, загрязнений и микроорганизмов (вирусов и бактерий). В специализированных магазинах представлен широкий ассортимент всевозможных устройств: насадки на кран, фильтры-кувшины, установки для предочистки, фильтры, устанавливаемые на водопроводный кран.

Но если по каким-то причинам фильтра в доме не оказалось или он пришел в негодность, не отчаивайтесь. Чтобы быстро решить проблему, необходимо знать, какие способы и методы очистки воды существуют и как их можно использовать в домашних условиях.

Отстаивание является самым простым способом очистки воды. Для обеззараживания и нейтрализации токсичных веществ и микроорганизмов водопроводную воду хлорируют. Но хлорированная жидкость имеет неприятный запах и вкус. К тому же хлор способен накапливаться в организме человека, а во время термической обработки (кипячения) образует вредные химические соединения.

Для нейтрализации вредного воздействия хлора можно воспользоваться способом отстаивания воды. Для этого большую чистую емкость (например, ведро) наполните водой из-под крана и оставьте на 7-8 часов. Этого времени достаточно для того, чтобы улетучились не только хлорные соединения, но и примеси тяжелых металлов. Важно! Использовать для питья и приготовления пищи нужно только три четверти отстоянной воды. Остаток следует вылить.

Талая вода – простой домашний способ очистки воды. Если у вас дома есть вместительная морозильная камера, то вам можно воспользоваться этим методом. Возьмите пустые пластиковые бутылки, наполните их холодной водопроводной водой и положите в морозильную камеру. Когда содержимое бутылок замерзнет наполовину, вы увидите, что в середине объема остается не замерзшая вода – это раствор примесей и загрязнителей, который следует вылить. Оставшийся лед растопите и используйте для питья и приготовления пищи.

Отсутствие прозрачности, серый или желтый оттенок, мутность указывает на то, что лед недостаточно чистый. В такой жидкости содержатся вредные загрязнения, ее нельзя пить. Чистая талая вода очень полезна для кожи. Косметологи рекомендуют использовать ее для умывания.

Этот метод можно назвать природным способом очистки воды. В природе всегда сначала замерзает чистая жидкость, а все примеси, загрязнения и соли остаются в растворе. Например, даже на поверхности морского водоема находится слой замерзшей пресной воды.

Обогащение кремнием. Кремний называют природным фильтром, так как он обладает достаточно сильными бактерицидными и противовоспалительными свойствами и хорошо очищает и обеззараживает воду. Приобрести его можно в аптеке или заказать в интернет-магазине по вполне доступной цене – 230–250 рублей за 150 г. Питьевая вода, обогащенная кремнием, улучшает обмен веществ, способствует выведению из организма канцерогенов, токсинов и шлаков, полезна для желудочно-кишечного тракта. Обогащение жидкости кремнием можно назвать народным способом очистки воды. Такой метод часто используют в лечебно-профилактических целях.

Если вы решили в качестве фильтра использовать кремний, то перед первым применением тщательно промойте его, а затем залейте обычной водопроводной водой и оставьте погруженным в жидкость на 2-3 суток. По истечении этого времени очищенную воду можно пить небольшими глотками по 2-3 стакана в сутки. Не реже одного раза в неделю кристаллы кремния следует тщательно промывать от образовавшегося в процессе очистки налета.

Очищение активированным углем. Активированный уголь обладает высокой сорбционной способностью и является эффективным очистителем жидкостей. Этот сорбент обязательно входит в состав наливных фильтров для бытового применения. Активированный уголь поглощает все токсины, улучшает вкус и запах водопроводной воды. Также данный способ подходит для очистки воды из скважин.

В бытовых условиях можно изготовить фильтр для очистки воды своими руками. Для этого сшейте мешочек из тонкой ткани или марли и наполните его гранулами или порошком активированного угля. Если уголь в таблетках, то их необходимо измельчить. Изготовленный фильтр поместите на емкость и направьте на него струю воды. Единственный недостаток такого способа очистки – уже через несколько дней потребуется замена самодельного фильтра.

Очищение серебром. Способ очистки воды серебром известен с давних времен. Ионы серебра обладают бактерицидным действием, хорошо очищают и обеззараживают жидкость. Для того чтобы улучшить качество питьевой жидкости, налейте ее в стеклянную емкость, поместите внутрь чистые серебряные предметы 999 пробы и оставьте их в сосуде на 8–10 часов. У данного способа очистки есть некоторые противопоказания. Постоянное употребление такой воды может привести к накоплению серебра в организме человека. А так как этот металл является тяжелым, его избыток может спровоцировать нарушение обмена веществ.

Как очистить воду в условиях похода

В любом длительном походе обязательно возникает вопрос о том, какие способы очистки воды можно применить в природных условиях. Особенно важно это, если источники живительной влаги вызывают сомнения, а запастись питьевой водой нет возможности. В этом случае для питья и приготовления пищи приходится брать жидкость из любых, попадающихся на пути водоемов, а это очень опасно для здоровья. Чтобы обезопасить себя, каждый турист должен знать наиболее доступные и эффективные способы очистки воды в природе:

Фильтрация. Для быстрой фильтрации жидкости можно использовать самый обычный песок. Возьмите бутылку или воронку, в нее положите кусочек ткани или плотную бумагу, а сверху насыпьте слой песка. Если поблизости его нет, то возьмите измельченный древесный уголь, полученный от деревьев лиственных пород. Когда приспособление для фильтрации будет изготовлено, пропустите через него воду.

Если под рукой нет бутылки или воронки, то в качестве фильтра можно использовать кепку. Сложите ее в виде воронки, поместите над чистой емкостью и пролейте сквозь нее воду. Для получения лучшего результата, рекомендуется пропускать воду через фильтр несколько раз, пока она не станет прозрачной. Для облегчения задачи перед отправлением в поход приобретите портативный фильтр.

Дистилляция и перегонка. В некоторых водоемах вода настолько загрязнена, что ее невозможно очистить способом фильтрации. В таких случаях бывалые туристы применяют дистилляцию и перегонку. Сделайте самое простое устройство для опреснения и поставьте его так, чтобы оба конца были направлены вверх. В трубу (опреснитель) налейте воду из водоема, а над открытыми концами трубы разместите две кастрюли дном вверх.

На внутренней стороне дна каждой кастрюли закрепите чистую ткань, сложенную в несколько слоев. Под трубой разведите костер. Пар из трубы будет попадать в кастрюли и конденсироваться на ткани. После завершения процесса очистки возьмите чистую тару и выжмите в нее жидкость из ткани.

Если нет возможности найти металлическую трубу, есть другой способ очистки воды методом дистилляции. Поставьте на огонь любую огнеупорную посуду с узким горлом. Возьмите трубку и воткните один ее конец в огнеупорную емкость, а другой – в тару для сбора воды. Чтобы жидкость не испарялась вместе с паром, плотно закупорьте или замажьте глиной горлышко посуды, стоящей на огне, пар будет выходить только через трубку.

В холодных условиях для очистки можно заморозить воду. Налейте жидкость в широкую посуду и подождите, пока верхний слой замерзнет на две трети. Лед аккуратно извлеките из емкости, а незамерзший остаток слейте.

Фильтрация очищает жидкость только от твердых загрязнений. После фильтрования воду обязательно нужно обеззаразить. Чтобы уничтожить вредные микроорганизмы, можно воспользоваться простыми способами очистки воды от металла и примесей: прокипятить, использовать химические вещества, обеззаразить бактерицидными растениями.

Кипячение. Поставьте котелок или кастрюлю на огонь, доведите жидкость до кипения и кипятите около 10 минут. При сильном загрязнении время кипения следует увеличить до 30 минут.

Химический метод. На литр воды возьмите 2 чайные ложки обычной поваренной соли. Хорошо растворите ее в жидкости и оставьте настаиваться 30 минут. Микроорганизмы погибнут в солевом растворе. Единственным недостатком этого способа очистки можно считать соленый вкус воды.

Эффективным способом считается дезинфекция воды хлорной известью. Сначала сделайте маточный раствор. Для этого в литре воды растворите половину чайной ложки хлорной извести. Для обеззараживания воды добавьте 1 чайную ложку маточного раствора в 1 литр воды, хорошо взболтайте емкость и поставьте для отстаивания. Перед употреблением очищенную воду необходимо отфильтровать.

Еще наши бабушки для обеззараживания воды использовали марганцовку. Возьмите 1 литр воды, опустите в жидкость два кристалла марганцовки и хорошо размешайте. Раствор получится бледно-розового цвета.

Также для очистки воды можно использовать таблетки для обеззараживания, которые продаются в специализированных магазинах туристических товаров.

Природные средства. Издревле люди использовали растения, обладающие бактерицидным эффектом. Чтобы очистить воду в лесу, возьмите хвою сосны, можжевельника, пихты или отделите кору от ствола лиственного дерева. Для этого подойдет ива, дуб, береза. Прокипятите воду с хвоей или кусочками коры около 40 минут и оставьте настаиваться не менее 6 часов.

Если качество воды оставляет желать лучшего…

Проблему грязной воды в доме можно частично решить установкой качественного фильтра, но в таких системах периодически возникает необходимость замены комплектующих, ведь от этого напрямую зависит, насколько хорошо будет очищена жидкость для питья.

В то же время остается нерешенным вопрос: как добиться того, чтобы на нашем рабочем месте или у ребенка в школе была вода наилучшего качества? Лучшее решение – купить ее с доставкой.

Компания «Айсберг» предлагает выгодные условия для обслуживания своих клиентов:

Наша компания производит быструю и выгодную доставку питьевой воды по Самаре и Тольятти. Оформить заявку можно как в телефонном режиме, так и через онлайн-форму на сайте фирмы.

Чистая вода – это ценность, но она не должна быть на вес золота. Наша миссия – обеспечить каждый дом и рабочее место качественной питьевой водой, поэтому мы приготовили для наших клиентов самые выгодные условия.

Источник