Каким способом можно очистить воду для

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

Как самому произвести очистку воды от примесей в домашних условиях?

Качество воды, используемой в пищевых целях, напрямую влияет на здоровье человека. Один из вариантов очистки – это применение специальных фильтров.

Но при желании в домашних условиях можно воспользоваться и другими, менее затратными по финансам, но не менее эффективными способами. У каждого из них есть свои плюсы и минусы.

Основные способы очищения без использования фильтра дома

Выбор способа очистки зависит от состава самой воды и имеющихся возможностей.

Водопроводная вода, поступающая в квартиры, отличается разной долей вредных компонентов.

Поэтому возникает необходимость выбора оптимального метода доочистки, с помощью которого можно эффективно уменьшить количество вредных веществ.

В некоторых случаях человеку приходится использовать воду из природных источников. В этом случае на первый план выходит задача обеззараживания.

Для того, чтобы объективно сделать выбор в пользу того или иного метода очистки, необходимо иметь представление о его достоинствах, недостатках и алгоритме применения.

Основными методами домашней очистки воды без фильтра являются:

• Отстаивание;
• Кипячение;
• Заморозка;
• Метод дистилляции;
• Адсорбция углем;
• Очищение серебром;
• Йодирование;
• Шунгирование;
• Обработка кремнием;
• Применение турмалина;
• Очищение травами.

Отстаивание

Это самый легкодоступный и необременительный по деньгам способ доочистки.

Результатом данного процесса является улетучивание газообразного хлора и оседание солей тяжелых металлов.

Отстаивание считается простым, но малоэффективным приемом. От хлора освобождается лишь верхняя треть объема воды. Нижние слои содержат повышенное количество загрязняющих веществ.

По правилам вода должна находиться в открытой емкости не менее 24 часов. После этого ее аккуратно сливают меньше чем наполовину объема.

Кипячение

Простой, удобный, дешевый и относительно эффективный способ. Главная цель кипячения – это уничтожение патогенных микроорганизмов, хлора и низкотемпературных газов (радона, аммиака).

При этом у метода есть и свои минусы:

1. Высокая температура разрывает водородные связи между молекулами H2O. Это влечет за собой разрушение структуры воды. В итоге получается так называемая «мертвая» (деструктурированная) вода, которая хуже выполняет роль растворителя в организме человека.
2. После кипячения в результате выпаривания повышается концентрация солей. Часть из них выпадает в осадок и остается на стенках емкости.
3. В кипяченой жидкости остается определенная доля хлора и под действием высокой температуры превращается в опасный канцероген хлороформ.
4. Кипяченая вода обеднена растворенным кислородом — он улетучивается вместе с паром в процессе нагревания.

Чтобы нивелировать негативные последствия, рекомендуется использовать для кипячения уже отстоянную жидкость и ограничивать время бурления 15 минутами. При этом емкость с водой должна быть открыта.

Большинство болезнетворных бактерий (стафилококк, тифозная палочка, шигеллы, палочка Коха и другие) погибают при кипячении уже через несколько секунд. Однако существуют и более устойчивые микроорганизмы.

Примером может быть вирус гепатита А, который погибает в кипятке лишь через 5 минут. Еще большую выносливость проявляют споры сибирской язвы, которые выдерживают кипячение.

Заморозка

Метод основан на физико-химическом явлении, согласно которого в первую очередь в лед превращается кристально чистая вода.

Субстанция с примесями замерзает в последнюю очередь. Инструкция применения вымораживания несложная.

Воду наливают в открытую емкость и помещают в морозильную камеру. Когда половина жидкости замерзнет, лед достают, а остаток сливают. Размороженный лед готов к употреблению без какой-либо дополнительной обработки.

Метод дистилляции

Получение чистой, лишенной солей воды основано на дистилляции. Технологический процесс в быту требует наличия специального оборудования – дистиллятора. Он представляет собой систему из емкости, в которой нагревается вода, трубки, по которой движется пар и емкости, в которой собирается очищенная жидкость.

У метода есть два неоспоримых плюса:

1. Происходит практически полное освобождение от солей.
2. При нагревании погибают микроорганизмы.

Однако имеются и минусы:

1. Легкая хлорорганика переносится вместе с паром.
2. Вода теряет биологически необходимые микроэлементы.

Адсорбция углем

Благодаря пористой структуре вещество активно поглощает минеральные и органические примеси.

Вариант очистки прост и удобен, но имеет и минусы. Сорбционная емкость угля ограничена.

Домашняя инструкция по применению активированного угля проста. Несколько таблеток помещают в марлевый мешочек и кладут в сосуд с водой.

Дозировка сорбента составляет 1 таблетка на 1 литр жидкости. Функциональными аналогами угля является измельченная скорлупа кокоса или перетертые косточки фруктовых деревьев.

Серебром

Серебро – это металл, обладающий выраженными бактерицидными свойствами. На этом основано его применение в биологической очистке жидкостей.

По уровню действия серебро приравнивают к хлорке. Этот металл даже используют в бассейнах для обеззараживания. Известно, что вода, поступающая на международные космические станции, консервируется именно серебром.

Для биоочисткив домашних условиях достаточно положить в емкость с водой серебряный предмет.

Но при таком способе доля металла, переходящего в воду, будет невысока.

Чтобы получить более выраженный эффект, необходимо использовать раствор, где серебро находится в ионной форме.

Йодирование

Йод широко применяется в медицине в качестве обеззараживающего средства. Это свойство находит применение и в бытовых целях. Достоинством йода является высокая бактерицидная способность.

Однако наряду с этим плюсом у метода есть существенные недостатки.

1. Во-первых, происходит только биологическая очистка.
2. Во-вторых, вода приобретает характерный йодный запах.

Это в значительной степени ограничивает применение йодирования. Аналогом данного метода может быть бромирование. Но использование брома дорого, поэтому широкого применения в домашних условиях не имеет.

Шунгирование

Шунгит – ископаемый минерал с уникальными физическими и химическими свойствами.

Это отличный сорбент, впитывающий в себя:

Шунгит обладает бактерицидными свойствами. В составе минерала имеется большое количество микроэлементов, благодаря этому вода минерализуется при настаивании.

Обработка кремнием

Кремний делает воду структурированной и параллельно избавляет ее от патогенных микроорганизмов. Чтобы получить активированную и обеззараженную воду, достаточно поместить в 3 литра воды 50 г кремниевых камушек.

Настаивание проводят в темном месте в течение 3-4 дней. Если необходима кремниевая вода с лечебным эффектом, настаивание продолжают до 7 дней.

Далее жидкость сливают, но не до конца. В нижних слоях накапливаются минеральные и органические примеси, а также патогенные бактерии и простейшие. Кремний можно использовать в паре с шунгитом.

Применение турмалина

Турмалиновые биокерамические шары обладают фильтрующими свойствами.

Они эффективно устраняют хлор, переводя его безвредную соль – хлорид натрия.

Второй положительный момент – это антисептическое действие.

Третье достоинство заключается в том, что подобно шунгиту и кремнию турмалин структурирует молекулы воды.

Жидкость после обработки турмалином приобретает щелочную реакцию, насыщается микроэлементами, теряет неприятный запах и вкус, освобождается от тяжелых металлов. В турмалиновой воде полезно вымачивать субпродукты, готовить блюда и напитки.

Как очистить травами?

В качестве природного очистителя используют лекарственные травы с выраженным бактерицидным действием.

Биологически активный комплекс растений включает алкалоиды, фитонциды, танины и другие биологически активные вещества, которые обуславливают обеззараживающий эффект.

В список трав, которые можно использовать в домашних условиях, входят:

• Рябина красная (плоды);
• Ромашка аптечная (цветы);
• Можжевельник (хвоя);
• Пихта (хвоя);
• Сосна (хвоя);
• Береза повислая (лист);
• Дуб черешчатый (кора);
• Зверобой продырявленный (трава);
• Чистотел большой (трава).

В целях биологической очистки в литр воды помещают 15-20 г хвои, коры, травы или плодов. Настой выдерживают 10-12 часов, после чего воду фильтруют. Использовать травы лучше всего в походных условиях, когда другие методы недоступны.

Общие советы

В ряде случаев одного способа бывает недостаточно, необходима многоступенчатая очистка. Особенно это касается обеззараживания с помощью:

После уничтожения патогенной микрофлоры, очищаемая субстанция нуждается в дополнительной обработке. Из нее необходимо удалить продукты распада микробов и ионы. Целесообразно для этой цели использовать фильтр из активированного угля.

Чтобы найти подходящий метод очищения воды, необходимо знать, какие загрязнители присутствует в ней в наибольшем количестве.

Прежде чем приступать к бытовой доочистке водопроводной или природной воды, стоит собрать информацию о ее составе.

Идеальный вариант – это лабораторный анализ или бытовые тесты. Такие данные помогут сориентироваться в выборе нужного метода очистки воды.

Заключение

Качество воды, поступающей в квартиры и дома, регламентируется санитарно-гигиеническими нормами. Несмотря на государственный контроль вода, поступающая к потребителю, не всегда соответствует нормативам. С возникающей проблемой помогают справиться бытовые способы доочистки.

Представленный обзор дает возможность объективно оценить весь спектр методов и выбрать наиболее подходящий в конкретных условиях. Очистка в домашних условиях позволяет сэкономить на дорогостоящих современных фильтрах.

При грамотном выполнении и сочетании методов на выходе можно получить воду с хорошими органолептическими и химическими показателями.

Источник