Какие существуют способы очистки воды кратко

Обновлено: 01.05.2024

Оксид водорода - вода является одним из самых распространенных химических соединений на нашей планете и составляет основу органической жизни. Качественная вода и методы ее очистки - одна из самых сложных проблем, с которой сталкивается человечество на протяжении всей своей истории. При всей кажущейся неисчерпаемости запасов живительной влаги только около одного процента ее пригодны для использования без предварительной подготовки.

В связи с сильным загрязнением традиционных источников водоснабжения предлагаются альтернативные способы решения этой проблемы: от разработки айсбергов до конденсации пара из атмосферы. Вместе с тем существующие и инновационные методы очистки воды - это одни из основных и наиболее действенных способов обеспечения устойчивого водоснабжения в настоящее время. В последние годы в решении этих вопросов наметились позитивные сдвиги, а по ряду направлений произошел настоящий прорыв.

Основные процессы водоподготовки

Подавляющее большинство природных источников и открытых, и подземных не обеспечивают водоснабжение надлежащего качества. Основная цель всех способов очистки воды - доведение показателей и свойств жидкости до требуемого уровня, удовлетворяющего потребителя. Водоподготовка осуществляется предприятиями коммунального хозяйства и промышленности, а также автономными системами для частных домовладений и отдельно стоящих объектов.

Подготовка воды и методы очистки представляют собой сложный комплекс технологических процессов и мероприятий, целью которых является:

• Удаление растворимых и нерастворимых примесей.
• Нормализация минерального состава.
• Доведение комплекса физико-химических показателей и свойств до требуемых.

Современные методы, применяемые для очистки воды, успешно справляются с решением перечисленных задач. Важно правильно определить какие из существующих технологий будут наиболее эффективными для каждого конкретного случая.

Классификация способов и методов очистки воды

Водоемы и геологические водоносные горизонты содержат всю периодическую таблицу элементов, а также их неорганические и органические соединения. Отсюда берется и широкое многообразие примесей, которые и определяют критерии классификации методов очистки воды. По используемым в них принципам действия они подразделяются на четыре группы:

1. Физические;
2. Химические;
3. Физико-химические;
4. Биологические.

Все перечисленные методы очистки воды в свою очередь имеют внутреннюю классификацию в зависимости от конкретного способа удаления тех или иных загрязнителей. Соответственно для каждого из них разрабатывается и изготавливается оборудование с необходимыми техническими характеристиками. Обычно для решения проблем водоподготовки используется комплекс из нескольких различных технологий.

Физические методы для очистки воды

Такие способы очистки воды рассчитаны преимущественно на удаление нерастворимых механических примесей. В их основе лежат различные физические факторы воздействия на жидкость и находящиеся в ней загрязнители:

• гравитационные;
• центробежные;
• излучение.

Физические методы очистки в среде специалистов принято называть грубыми, и они используются на предварительных стадиях водоподготовки. Применение их позволяет снизить нагрузку и сохранить ресурс более сложных и дорогостоящих систем удаления мелкодисперсных, растворимых и иных примесей.

Химические способы очистки воды

Данная группа технологий использует особенности взаимодействий между содержащимися в жидкости соединениями и отдельными элементами. Эффективность очистки воды методами химических реакций состоит в том, что она позволяют избирательно удалять определенные виды загрязнений, не затрагивая иные ее свойства. Одними из главных преимуществ таких технологий водоподготовки является высокая скорость процессов и универсальность. Химические методы очистки воды применяются для удаления солей жесткости, некоторых металлов, органики и патогенной микрофлоры.

Физико-химические способы водоподготовки

Наибольшие показатели в вопросах водоподготовки демонстрируют методы, созданные на стыке различных дисциплин. Для получения качественной вода способы ее очистки комбинируются, обеспечивая физико-химическое воздействие на следующие виды примесей:

• растворенные в жидкости газы;
• тонкодисперсные загрязнители жидкие или твердые;
• ионы щелочноземельных и тяжелых металлов.

Физико-химические способы водоподготовки применяются как на стадии предварительной обработки, так и в ходе глубокой (тонкой) очистки. Они обеспечивают высокую эффективность, вместе с тем для их реализации требуется сложное дорогостоящее оборудование.

Биологические методы для очистки воды

Применение микроорганизмов как наиболее перспективный способ для очистки воды особенно стоков в последнее время получает все более широкое распространение. Биологические методы водоочистки предусматривают использование простейших: различные виды бактерий, грибков и водорослей, а также многоклеточных - мотыля и красных червей. Биологические методы очистки основаны на способностях упомянутых микроорганизмов связывать, окислять или разлагать определенные виды химических соединений.

Описание физических способов очистки воды

В водоемах открытых и подземных содержится значительное количество твердых примесей и микроорганизмов. Для удаления нерастворимых загрязнителей используются физические методы водоподготовки:

• процеживание;
• отстаивание;
• фильтрование.

Для обеззараживания воды успешно применяется жесткое ультрафиолетовое излучение от специальных ламп. Выбор того или иного метода водоочистки и дезинфекции определяется исходя из требований заказчика.

Процеживание

Сетки и решетки с ячейками разных размеров, а также ткани обладают способностью задерживать достаточно крупные примеси. Современные методы очистки воды на предварительных этапах широко используют процеживание, что обеспечивает существенное снижение затрат на водоподготовку. Основным преимуществом такого способа является технологичность и простота, к числу недостатков следует отнести необходимость регулярной промывки фильтрующих устройств.

Отстаивание

К числу первичных методов очистки воды относят также и отстаивание. Суть его состоит в том, что под воздействием силы тяжести (гравитации) твердые частицы постепенно оседают на дно. В нижней части отстойников постепенно скапливается значительное количество загрязнителей разного вида, которые сбрасываются в дренаж при помощи специальных устройств. Производительность таких систем существенно ограничена длительностью процесса и объемом резервуаров.

Фильтрование

Данный способ водоочистки по принципу действия аналогичен процеживанию и предусматривает пропускание потока жидкости через пористые материалы. Фильтрованием задерживаются частицы, чьи размеры превышают определенные значения (до нескольких микрон):

Некоторые из фильтров для воды по способу и эффективности очистки приближаются к самым современным системам. Они способны в числе прочих улучшать ее органолептические свойства и вкусовые качества. Метод фильтрации универсальный и применяется в крупных станциях водоподготовки и в небольших бытовых установках.

Ультрафиолетовая обработка

Наиболее эффективный способ очистки воды от различных видов микроорганизмов предполагает ее облучение при помощи специальных ламп с длиной волны от 200 до 400 нм. Обеззараживание жидкости ультрафиолетом осуществляется после предфильтрации и удаления механических частиц, снижающих проницаемость жидкости для световых лучей. Жесткое излучение вызывает фотохимические реакции в наследственных структурах клетки, что приводит к нарушению процессов ее жизнедеятельности и гибели.

Главным преимуществом такого способа дезинфекции в системах очистки воды является сохранение ее исходного минерально-химического состава и иных свойств. При этом ее органолептические качества также не изменяются. Данный метод широко используется для обработки питьевой воды.

Химические методы водоподготовки

Технологии реагентной обработки в системах водоочистки применяются уже много лет и доказали свою эффективность. Химические методы и вещества, используемые для очистки воды, позволяют разлагать токсичные и вредные соединения на безопасные. Различают следующие типы реакций:

• нейтрализующие;
• окисляющие;
• осстанавливающие.

В большинстве случаев загрязнители в результате воздействий переходят нерастворимое состояние. Твердые частицы в свою очередь либо отфильтровываются, либо выпадают в осадок.

Нейтрализация

Данный метод очистки воды предполагает использование специальных реагентов и дозирующего оборудования. Технология предусматривает нормализацию кислотно-щелочного баланса pH при помощи следующих соединений:

• водного раствора аммиака;
• гидроксида натрия или калия;
• соды кальцинированной.

Данный метод обеспечивает быстрое восстановление уровня pH или позволяет добиться нужной реакции: кислотной или щелочной. В процессе обработки помимо твердых или жидких реагентов, могут использоваться газообразные. Кислые газы при пропускании через воды дополнительно очищаются от механических примесей и нейтрализуют щелочные соединения.

Окисление

В процессе окисляющих реакций сводится к минимуму токсичность некоторых водных растворов, и уничтожаются многие виды опасных микроорганизмов. Для реализации таких инновационных способов очистки воды используют сильнодействующие вещества и соединения:

1. Хлорсодержащие: газообразный хлор, диоксиды, гипохлориты натрия, кальция и калия.
2. Перекись водорода.
3. Перманганат и дихромат калия.
4. Кислород и озон.

При применении описываемого метода окисления необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Избыточное хлорирование воды может привести к образованию токсичных соединений, а высокая концентрация озона взрывоопасна.

Восстановление

Восстановительные реакции, по сути, противоположны окислительным и в совокупности являются частью процессов нейтрализации. Этот передовой метод очистки воды позволяет с минимальными затратами удалять из нее примеси, которые в обычных условиях выявляются с большими сложностями. В процессе восстановления происходит образование нетоксичных соединений, не представляющих опасности для человеческого организма и животных.

Очистка воды физико-химическими способами

Комплексные системы водоподготовки исключительно эффективны и имеют широкий спектр применения. К физико-химическим относят специальные методы очистки воды, которые реализуются посредством:

• использования свойств тонкодисперсных сред;
• воздействия растворенных в жидкости газов;
• изменения состояния входящих в состав примесей ионов.

К данной группе технологий водоочистки относятся флотация, сорбция, экстракция, ионообмен, электродиализ, обратный осмос и термическая обработка. Применение означенных способов возможно как на предварительных стадиях водоподготовки, так и на завершающих для удаления сложных видов загрязнений.

Флотация

В настоящее время во многих источниках водоснабжения наблюдается повышенное содержание нефтепродуктов. Для их удаления применяется флотация - метод очистки воды с уникальными характеристиками. Для удаления из жидкости твердых и гидрофобных примесей сквозь нее пропускается воздух или инертный газ. В результате прохождения пузырьков сквозь толщу воды на ее поверхности образуется пена, содержащая загрязнители. Некоторые разновидности примесей из-за особенностей процесса смачивания закрепляются на границе раздела жидкой и газообразной среды. Образующаяся при этом пена легко удаляется при помощи несложных приспособлений. В водоподготовке используют следующие разновидности флотаций:

• механическая;
• напорная;
• пенная;
• пневматическая;
• химическая;
• электрическая.

Названия технологий напрямую связано со способом формирования воздушных пузырьков. Так в варианте электрофлотации для этой цели используются электроды, по которым пропускается ток. Напорная технология предполагает добавление в очищаемую воду перенасыщенной газом жидкости, смесь буквально взрывается при попадании в камеру с пониженным давлением.

Сорбция

Пористые материалы обладают способностью поглощать некоторые виды примесей при поверхностном контакте или пропускании сквозь них. Сорбционные методы по очистке воды обеспечивают надежное удаление поверхностно-активных веществ, ядохимикатов и фенольных соединений. В качестве фильтрующих веществ используются активированный уголь, силикагели и другие вещества. Технология применяется преимущественно на завершающих стадиях глубокой очистки.

Экстракция

Данный способ очистки воды состоит в том, что в нее добавляются связывающие загрязнения вещества. Для ускорения процессов экстракции жидкость перемешивается, а затем отстаивается в специальных емкостях. Примеси переходят в экстрагент, который легко отделяется от рафината - чистой вод. Впоследствии концентрат примесей утилизируется или поступает на переработку для дальнейшего использования. Экстракция обеспечивает надежное удаление различных видов органики, в том числе фенольных соединений.

Ионообмен

Новые методы в очистке воды, основанные на изменении состояния заряженных частиц, получают все более широкое распространение. Ионообменные технологии применяются в основном для снижения жесткости и обезжелезивания. В процессе водоподготовки происходит обмен ионами между примесями и специальными веществами: катионитами и ионитами. Последние могут иметь природное происхождение: сульфоугли и цеолиты, а также синтетические: специальные высокомолекулярные смолы.

Электродиализ

Этот способ очистки воды представляет собой комбинацию электрического воздействия и мембранного метода. Очищаемая жидкость пропускается последовательно через две камеры, в первой из них происходит процесс деминерализации во второй - накопление концентрированных растворов загрязнителей. Метод электродиализа применяется для снижения жесткости и восстановления стоков на химических и нефтехимических производствах.

Обратный осмос

Полупроницаемая мембрана в обратном осмосе обеспечивает эффективное удаление практически всех видов загрязнений из жидкости. В процессе очистки методом обратного осмоса загрязненная вода подается на установку, где разделяется на пермеат и концентрат. Последний обычно сбрасывается в дренаж или из него извлекаются полезные вещества. Получившаяся в результате особо чистая вода после дополнительной обработки используется для хозяйственно-бытовых нужд или в некоторых высокотехнологичных производствах.

Термические методы

Данная группа технологий водоподготовки основана на изменениях агрегатного состояния жидкости. К таким исключительно эффективным методам очистки воды относятся:

1. Выпаривание (дистилляция).
2. Вымораживание.
3. Термическое окисление.

Термические методы обеспечивают удаление или нейтрализацию сложных примесей, в том числе слабо разлагающихся и токсичных. Основной их недостаток - высокие энергозатраты.

Биологические методы водоподготовки

Некоторые живые организмы обладают способностью поглощать или разлагать органические и неорганические загрязнения. В настоящее время применяются следующие биологические методы и системы очистки воды:

• пруды биологические;
• поля фильтрации;
• биофильтры;
• аэротенки (окситенки);
• метатенки.

В них используются простейшие микроорганизмы, а также некоторые виды червей и насекомых. Означенные технологии водоочистки применяются преимущественно для очистки стоков на коммунальных предприятиях и производствах.

Биологические пруды

Этот метод очистки загрязненной воды реализуется в естественных или в искусственных водоемах. В биологических прудах на дне образуется активный ил либо зооглеи, содержащие следующие разновидности микроорганизмов:

• бактерии;
• простейшие водоросли и грибы;
• многоклеточные черви и личинки насекомых.

Бактерии разлагают токсичные соединения, разрушают азотосодержащие вещества и поглощают фосфаты. Пруд биологический имеет сравнительно низкую производительность и занимает большие площади.

Поля фильтрации

Один из самых эффективных способов водоочистки предусматривает использование многослойного сооружения, сквозь которые просачиваются стоки. Поля фильтрации содержат значительное количество микроорганизмов, которые разлагают и связывают вредные вещества и соединения. Главное достоинство означенного метода - низкие затраты на устройство и содержание водоочистных сооружений; недостаток - низкая производительности и невозможность использования для очистки сильнозагрязненных стоков.

Биофильтры

На очистных станциях активно используются биологические методы очистки воды от органических загрязнений. Современные биофильтры имеют многослойную структуру насыщенную аэробными микроорганизмами. Для обеспечения их жизнедеятельности создается система естественной или принудительной вентиляции. Вода пропускается сквозь активный загрузочный слой, где происходит окисление или разложение загрязнений.

Аэротенки (окситенки)

Инновационные методы и технологии очистки воды предполагают использование сложнейших комплексов с принудительной аэрацией. Аэротенк представляет собой очистную систему, работающую в автоматической режим. Вода в ней очищается при помощи аэробных бактерий, обитающих в активном иле. Жидкость смешивается с ним непосредственно перед загрузкой в сооружение, где происходит биоразложение органики и других вредных и токсичных примесей.

Метатенки

Установки анаэробного брожения предназначены для переработки сильнозагрязненных стоков. Метатенк - это один из самых перспективных методов очистки воды без использования кислорода и воздуха. В процессе жизнедеятельности особых видов бактерий выделяется биогаз, который частично используется для поддержания необходимой температуры. Так мезофильное сбраживание протекает при 30-35 °C, а термофильное - в диапазоне от 50 до 55 °C. Образующийся при этом избыток метана используется в качестве автомобильного или технологического топлива.

Методы и схемы очистки воды

Компания Diasel Engineering предлагает высокоэффективное оборудование, в котором реализуются инновационные методы технологии очистки воды. Специалисты НПК Диасел осуществляют монтаж систем водоподготовки, работающих на физических и химических принципах. Мы также занимаемся установкой сложных комплексов, проектируемых по техническим требованиям заказчика.

В своей практике мы используем новейшие разработки методов очистки воды, позволяющие получать чистые и сверхчистые дистилляты и пермеаты. Такие системы находят применение в микроэлектронике и фармацевтике. ООО "НПК "Диасел" - это установка, наладка и последующее обслуживание инновационных систем водоподготовки.

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 (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:

Наименование	Кратное описание метода	Оптимальное применение/ возможные ограничения
Флотация	Отделение 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.
Сорбация	Избирательная 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.
Экстракция	Заливка 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.
Ионообмен	Обмен 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.
Электродиализ	Очищаемая 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 осмос	Вода 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 методы	Суть 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).

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. – 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 производства	Требуемые функции основной линии подготовки
Металлургия	Обессоливание
Пищевая промышленность	Обеспечение ионного обмена, обеззараживание, умягчение
Добыча и переработка нефти и газа	Исключение посторонних примесей, обезжелезивание, обратный осмос
Энерго- и тепло- и водоснабжение	Обессоливание, УФ-фильтрация, хлорирование или озонирование
Фармацевтика	Обратный 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 металла	Допустимая концентрация в воде, не более мг/л	Рекомендуемый метод очистки воды
Марганец и железо	0,1	Ионообмен, аэрация с последующей подачей в засыпной фильтр с каталитическим зарядом, окисление гипохлоритом натрия, дозированная подача сильнодействующих окислителей
Сероводород	0,01, вещество очень токсично	Окисление, выветривание, насыщение кислородом
Свинец	0,03	Обратный осмос, окисление и восстановление
Ртуть	0,001	Обратный осмос, а также окисление и восстановление
Хром	0,05	Окисление, обратный осмос и восстановление
Никель	0,1	Окисление 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.

Пармон Анна Сергеевна Ответственный редактор

Вы­бор ком­плек­с­ной сис­те­мы во­до­под­го­тов­ки и филь­тра­ции для част­но­го до­мов­ла­де­ния — это лишь по­ло­ви­на де­ла, важ­но до­ве­рить ее мон­таж и пус­ко­на­лад­ку про­фес­си­о­на­лам. По этой при­чи­не обя­за­тель­но про­ве­ряй­те не толь­ко на­ли­чие сер­ти­фи­ка­тов со­от­вет­ст­вия и са­ни­тар­но-эпи­де­мио­ло­ги­чес­ких за­клю­че­ний на все при­о­бре­та­е­мое обо­ру­до­ва­ние у про­дав­ца, но так­же сви­де­тельст­ва о до­пус­ке к опре­де­лен­ным ви­дам ра­бот и о членст­ве в стро­и­тель­ных СРО у ком­па­нии-ин­стал­ля­то­ра.

Системы фильтрации воды: что нужно знать о системах водоподготовки

Лучшая очистка воды: как выбрать и где купить оптимальную систему водоочистки

Какой из аппаратов для получения чистой питьевой воды установить в офисе?

Очистка воды

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:

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.

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

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.

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 +50 о С.

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

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

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. .
  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.
  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

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.
  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

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.

• Как сделать фильтр для воды своими руками.

• Фильтр для воды на дачу: как выбрать лучший вариант.

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

Читайте также:

  
• Какого значение восстания под предводительством е и пугачева кратко
  
• Музыкальный досуг в младшей группе детского сада что это
  
• Школа 5 нижний тагил педагогический состав
  
• Как пишется кратко полиция
  
• Что вам известно о м в ломоносове ученом поэте общественном деятеле 5 класс кратко