Фильтрованием можно очистить воду от нерастворимых примесей

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 (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.

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.
• Аэротенках – сложных автоматизированных комплексах с принудительной аэрацией.
• Метатенках – устройствах анаэробного брожения для переработки концентрированных стоковых осадков.

Современные технологии очищения

В современных системах водоподготовки приведенные методы используются в комплексе.

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

К инновационным тенденциям в сфере водоподготовки относят:

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

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

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

Фильтрация на предприятиях

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

Отрасль 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.

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.

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

Что такое фильтрация воды

Вода из природных источников — сложная многокомпонентная система, содержащая огромное разнообразие растворенных минеральных веществ, органических соединений, коллоидных примесей и механических включений. Прежде чем жидкость станет пригодной и безопасной для питья и потребления, она проходит многоступенчатую очистку. На выходе из систем водоподготовки водопроводная вода соответствует питьевым нормативам. Но она преодолевает сложный путь от водоканала до крана в доме через трубы, где нередко скапливаются отложения, меняющие её состав. Вода из скважины и вовсе может удивить своим биохимическим составом, который напрямую зависит от расположения водоносного горизонта. Установка фильтрации воды для дома или квартиры помогает очистить воду от примесей, сберечь здоровье и удлинить срок работы бытовой техники.

Все о фильтрации воды

Что такое фильтрация воды? Под эти термином понимаются все способы очистки, при которых водные растворы под напором разной силы пропускаются через пористую структуру фильтровального вещества, приспособления или материалы, способные задержать взвешенные и растворенные частицы определенной структуры и размера.

Подбор сорбентов и методов очистки воды при фильтрации в первую очередь определяется исходным составом воды.

1. Системы механической очистки, которые позволяют удалять крупные загрязнения: ил, песок, крупицы земли, окалину — все твердые включения, размеры которых составляют несколько микрон. Это начальный этап любой системы фильтрации воды.
2. Фильтры на основе сорбентов, где загрязняющие составы поглощаются избирательно и осаждаются в поверхностных слоях сорбирующего материала: активированного угля, цеолита, силикагеля.
3. Многокомпонентные загрузки в ионообменных фильтрах, где каждая прослойка смол связывает определенного вида загрязнения.
4. Мембраны обратного осмоса, фильтрация через элементы которых производится при чрезмерном гидростатическом давлении разной силы, приложенной к очищаемому водному раствору.

Виды примесей и польза фильтрованной воды

Фильтрация воды — это процесс удаления взвешенных примесей, химических соединений, биогенных компонентов, растворенных газов из природных водных растворов. Основными показателями, нуждающимися в корректировке, в воде водопроводной, добытой из колодцев или скважин, являются:

• высокое содержание солей металлов — железа и марганца,
• механические примеси,
• сероводород,
• повышенная жесткость,
• коллоидные органические соединения,
• бактерии и микроорганизмы.

Системы фильтрации воды подбирают после анализа источника поступления, а качество всегда оценивают по следующим параметрам:

1. Физические: температура, прозрачность и цветность, запах и вкус, присутствие осадка.
2. Химические: водородный показатель рН, окисляемость, солесодержание, состав растворенных газов, концентрация ионов металлов и неметаллов, органических коллоидных примесей.
3. Биогенные: отсутствие патогенных микроорганизмов, бактерий, вирусов.

Тщательная водоочистка необходима в случае получения воды из скважины или вырытого колодца, как и фильтрация питьевой воды из общественного водопровода — ведь они проходят долгий путь по трубам до вашей квартиры. Жидкость, фильтрованная через комплексные системы доочистки, прозрачна на вид, имеет приятный вкус. Она насыщена полезными для организма соединениями в нормированном количестве. Благодаря устранению из неё избыточного содержания ионов, солей жесткости, соединений железа, на нагревательных элементах гидротехники отсутствует накипь и отложения. Посуда, сантехника и белье остаются чистым. Умягченная вода благоприятно влияет на кожу, на волосы, уменьшает расход мыло-моющих составов. Система фильтрации воды в доме подбирается исходя из химического анализа.

Все о фильтрации подземных вод

Собственная скважина сулит каждому хозяину чистую воду на своём земельном наделе. На практике все оказывается не столь радужно. Для подземных вод характерно значительное содержание минеральных солей и небольшие примеси органических веществ. Часто поверхностные и подземные воды сообщаются между собой, что изменяет их химический баланс. Фильтрация воды из скважины необходима во всех случаях для придания ей потребительских качеств, а выбор системы должен быть основан на химическом анализе проб воды.

При выборе методов фильтрации воды из скважины или колодца учитывается качество водного раствора из истока водоснабжения в разные времена года; степень и возможность загрязнения его бытовыми и промышленными стоками. Состав природной воды постоянно меняется за счет протекающих окислительно-восстановительных процессов, смешивания вод разных источников, осаждения присутствующих в них солей. Нормативные показатели меняются при изменении температуры и давления, всплытия дисперсных частиц, за счет ионообмена между океанами, между морской и пресной водой. Изменения происходят при обогащении подземных вод микроэлементами из-за протекания биохимических процессов. Качество воды из местного подземного источника водоснабжения нужно периодически проверять на предмет изменения свойств, состава, концентрации содержащихся в нем примесей, и корректировать водоочистную гидросистему.

Все виды фильтрации воды

Современные установки для водоочистки имеют разные конструктивные особенности, адаптированные под решаемые задачи. Количество ступеней фильтрации воды рассчитывается с учетом результатов химанализа проб воды, желаемых показателей и предполагаемых объемов.

Механическая фильтрация воды — что это такое

Независимо от источника водоснабжения первой ступенью фильтрации является начальная очистка воды от взвешенных микрочастиц: осадка, песка, накипи, ржавчины. Удаление примесей происходит посредством протекания воды через фильтры грубой очистки картриджного, сетчатого, дискового типа.

1. Картриджные фильтры состоят из корпуса и вставленного сменного картриджа с ячеистым (1–5 мкм) фильтрующим материалом. Они удобны в использовании, легко устанавливаются.
2. Промывные фильтры с пластиковой или металлической сеткой для задержки мусора. Могут быть с функцией автопромывки или с ручным удалением накопившегося мусора.
3. В дисковых устройствах вода проникает сквозь отверстия в углублениях пластин во время их сжатия, а загрязнения задерживаются на поверхностном фильтровальном слое.

Чаще всего применяется комбинированная фильтрация из сетчатого либо дискового фильтра и следующего за ним картриджа.

Сорбционная очистка

Удобный сорбционный метод основан на фиксации частиц примесей на активной поверхности сорбента благодаря физико-химическим процессам. Самыми распространенными материалами являются: уголь, полипропилен, алюмосиликаты. Активированный уголь с добавлением доломита применяют для водоочистки в быту в виде картриджей и магистральных сложных фильтров водоподготовки. Он эффективно удаляет из воды соединения хлора, органику, бактериологические примеси, сохраняя солевой состав. Избирательное добавление ионообменных смол в загрузки фильтров позволяет устранять иные загрязнения, в том числе тяжелые металлы. Угольные фильтры, приобретенные для фильтрации воды в квартире, могут быть смонтированы под мойкой. Они устанавливаются отдельно или в составе комплексной очистки вместе с обратноосмотическими установками.

Удаление железа, марганца, мутности, сероводорода

Качественную очистку воды от железа (и присутствующего марганца) целесообразно проводить, используя аэрационные и реагентные фильтрующие системы каталитической загрузки. Это могут быть природные или специально созданные материалы: сульфоуголь, пиролюзит, MGS, Birm. Напорные и безнапорные аэрационные колонки помогают избавить воду от растворенного сероводорода, окислить соединения железа до нерастворимых форм с последующей фильтрацией. Обезжелезивание воды катионированием используют при необходимости одновременного удаления Fe и солей, обуславливающих жесткость, когда обрабатываемый водный раствор на пути к катионитовому фильтру не обогащается кислородом.

Умягчение

Фильтрация — это один из методов умягчения воды. Жесткость обусловлена присутствием ионов Ca и Mg, которые образуют при определённых условиях нерастворимые гидрокарбонаты. Они становятся причиной отложения накипи на бытовой технике и промышленном оборудовании. Для устранения применяют ионообменные фильтры. Их используют как самостоятельные элементы или в комплексе с картриджными угольными блоками. В отличие от обычного фильтрования через зернистые материалы, когда состав водного раствора не меняется, при ионообменном способе применяется направленное изменение ионного состава водного раствора. Водные потоки пропускают через мелкозернистые ионообменные материалы — иониты, которыми предварительно заполняют специальные резервуары — ионитные фильтры.

Обратный осмос

Мембранные способы фильтрации воды используют в установках обратного осмоса. Они работают на основе физико-химического процесса баромембранного разделения. Главный элемент обратноосомтической линии — полупроницаемая селективная мембрана. Под действием давления, поток воды разделяется на фильтрат, проходящий сквозь мембранные отверстия, и концентрат, задерживающийся на поверхности фильтров. Эффективность очистки зависит от типа мембраны, показатель колеблется от 60 до 99,5%. Для насыщения воды полезными соединениями на выходе из установки обратного осмоса устанавливают минерализаторы.

Обеззараживание

Методы фильтрации и обеззараживания воды включают хлорирование. При водозаборе из искусственно созданной скважины с целью экономии расхода фильтров тонкой чистки в фильтрационную схему вводят УФ-обеззараживатели. Работа стерилизаторов основана на воздействии на очищенную воду ультрафиолетовыми лучами с длиной волн 200-400 нм. Стандартный показатель для ртутно-аргоновых и ртутно-кварцевых ламп бактерицидного излучения — 260 нм. Лампы спрятаны в специальный кварцевый кожух, защищающий их от водного потока и препятствующий охлаждению излучающего элемента. В одном корпусе может размещаться несколько ламп.

Что учесть при выборе установок фильтрации воды

Что лучше для фильтрации воды — решает сам заказчик. Подбор систем фильтрации необходимо осуществлять индивидуально в зависимости от типа источника водоснабжения и поставленной задачи. В одном случае может быть достаточно установки фильтр-кувшина на кухне или фильтрующего блока под мойку, а в другом необходим магистральный фильтр на всю систему водоснабжения в доме, квартире или офисе с несколькими ступенями последовательной очистки. При активном водозаборе из скважины необходимо оценить изменение состава воды с течением времени, изучить особенности залегания вод в своей местности. Конечную схему фильтрации для воды, независимо от источника поступления, надо составлять на основании результатов лабораторного исследования её состава, учитывая предполагаемый расход, производительность, необходимую степень очистки, особенности сервисного обслуживания оборудования.

Источник