Вода как ресурс технологии

Питьевая вода − ресурс №1

Ежегодно во всем мире от последствий употребления некачественной воды, по разным оценкам, умирает от 5 до 8 миллионов человек, а число заболевших достигает полумиллиарда. Вспышки заболеваний, связанные с некачественной очисткой воды, случаются не только в развивающихся, но и во вполне благополучных странах.

Предприятия Ростеха создают технологии очистки воды, которые позволяют в промышленных масштабах обрабатывать гигантские объемы загрязненной жидкости. Установки холдингов «РТ-Химкомпозит» и «Швабе» могут использоваться на городских водоканалах, предприятиях и в частном хозяйстве.

Вода живая и вода мертвая

Вода – важнейший элемент нашей жизни, без которого человек в среднем может прожить лишь 3-4 дня. Но наличие воды еще не означает, что она является подходящей для питья. Несмотря на то что наша планета на две трети покрыта водой, только три процента из нее являются пресными . И лишь малая часть этой воды находится в прямом доступе, для добычи остальных запасов приходится прилагать большие усилия. Кроме того, водные ресурсы распределены по планете очень неравномерно. Особый дефицит испытывают страны Африки, Ближнего Востока, Китай и Индия.

Значение чистой питьевой воды для жизни люди осознавали еще в древности. Для предотвращения болезней воду очищали уже в Древнем Египте и Древней Греции. Сегодня стандарты питьевой воды охраняются санитарными документами. Но постоянно усиливающееся загрязнение окружающей среды, перенаселение и другие факторы ухудшают качество воды во всем мире.

Источниками загрязнения воды являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, городские стоки, «кислотные» дожди и другие результаты деятельности человека. В воду попадают нефть и нефтепродукты, тяжелые металлы, представляющие большую опасность для растений, животных и людей. С каждым годом вода растворяет все новые и новые химические соединения, эффект от воздействия которых на природу непредсказуем.

В России с ее гигантскими природными запасами дефицит питьевой воды сегодня не является проблемой номер один. Тем не менее и у нас есть «обезвоженные» регионы, например Крым или Калмыкия. А развитие промышленности ставит новые требования к очистке воды, используемой на предприятиях.

Вывести на чистую воду

На сегодняшний день не существует единого способа очистки воды. Выбор метода зависит от исходного качества воды и от требований к результатам очистки. Все методы можно разделить на физические (фильтрация, обратный осмос, отстаивание), биологические (с использованием бактериальных культур) и химические (коагулирование, флокуляция, обработка хлором, озоном и другими окислителями). Чаще всего эти методы комбинируются.

При очистке не ставится задачи получить абсолютно чистую воду, и это практически невозможно: вода – идеальный растворитель, в котором всегда присутствуют какие-либо посторонние вещества. Это могут быть минералы, различные взвеси, органика. Поэтому в зависимости от целей вода очищается по-разному. Для бытовых нужд требуется один уровень очистки, для воды, которая используется в медицинских целях или для создания сложных лазерных приборов – другие уровни.

Воду очищают как «на входе», так и «на выходе». Предприятия, где на производствах используется вода, обязаны сливать очищенную воду, за чем пристально следят экологи. Городские канализационные стоки также проходят многоступенчатую систему очистки, в итоге отдавая природе воду даже более чистую, чем та, которая забирается из рек и других водоемов для водоснабжения мегаполисов.

В настоящее время самым распространенным способом обеззараживания воды в России и странах постсоветского пространства является хлорирование. У этого метода есть ряд существенных недостатков. Медиками доказано, что токсичные хлорорганические соединения, образующиеся в процессе хлорирования воды, оказывают негативное влияние на здоровье. Побочные продукты хлорирования могут вызывать рак, влиять на репродуктивную функцию женщин, вызывать врожденные дефекты. Вторым минусом использования хлора являются повышенные требования к безопасности его транспортировки и хранения, а следовательно, дороговизна процесса. При этом замена хлорирования, например, на обработку воды гипохлоритами, озоном или ультрафиолетом не дает нужного продолжительного эффекта обеззараживания.

Хлор, прощай!

Общепризнанной мировой альтернативой хлору в качестве дезинфектанта стал диоксид хлора. С его помощью очищают воду в таких крупнейших городах, как Брюссель, Дюссельдорф, Париж. Однако применение диоксида хлора в России сдерживается рядом факторов, в том числе высокой стоимостью процесса очистки и отсутствием отечественного сырья.

Решить эту проблему смогли в Уральском научно-исследовательском химическом институте (УНИХИМ, входит в холдинг Ростеха «РТ-Химкомпозит»), где разработали комбинированное средство для очистки воды «Диоксид хлора и хлор». Этот дезинфектант, с одной стороны, сохраняет все преимущества диоксида хлора, а с другой – за счет комбинации с хлором снижает концентрацию хлорит-ионов, побочных продуктов взаимодействия чистого диоксида хлора с примесями воды, в питьевой воде до санитарных норм.

Станция обеззараживания воды блочно-модульного типа «ДХ-100МС»

Важно отметить, что все составляющие средства добываются и выпускаются в России. Для производства «Диоксида хлора и хлора» на предприятии разработаны и реализуются автоматизированные установки ДХ-100. Эти устройства позволяют прямо на месте изготавливать дезинфектант и обрабатывать им воду. ДХ-100 могут размещаться как в уже существующих помещениях, так и поставляться в виде станций блочно-модульного типа. Второй вариант позволяет в короткие сроки практически в любом месте развернуть и наладить очистку воды до 100 000 кубометров в сутки.

По оценкам независимых экспертов, после внедрения комбинированного дезинфектанта «Диоксид хлора и хлор» и запуска в работу установок, произведенных на базе «РТ-Химкомпозита», на источниках питьевого водоснабжения анализы воды по микробиологическим показателям дают только удовлетворительные результаты. Установки ДХ-100 работают уже более чем на 25 объектах, занимающихся подготовкой питьевой воды.

Чистая вода для лазера и для дома

Чистота – важнейшая составляющая высокотехнологичных производств. В том числе чистота воды, в которой доводят до совершенства заготовки для будущих устройств в московском НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха холдинга «Швабе». На производстве в ведущем научном центре страны в области лазерных технологий используются ванны с особо чистой деионизированной водой. Чтобы получить такую жидкость в достаточных количествах, специалистам «Полюса» пришлось освоить новое направление – системы водоподготовки.

Сегодня предприятие выпускает автоматизированные системы подготовки воды, которые могут применяться не только на производстве, но и в частном хозяйстве, и в крупных жилых домах. Они предназначены для очистки воды из открытых водоемов, колодцев и скважин и выдачи очищенной воды под давлением в сеть. Фильтрация происходит по одной из самых передовых технологий – многоступенчатой, начиная от окисления примесей в многофазном каталитическом инжекционном реакторе кипящего слоя и заканчивая обратным осмосом. Полученная вода по качеству является питьевой.

Система выпускается в 13 различных модификациях производительностью от 2 до 250 кубометров воды в сутки, что позволяет использовать ее как в частных владениях, так и для очистки воды в промышленных масштабах.

В 2019 году холдинг «Швабе» запустил производство автоматизированных высокоэффективных систем водоподготовки в Республике Узбекистан. На предприятии уже освоен выпуск систем очистки МС-1000. Система способна обеспечить очищенной водой 100 человек при норме потребления 250 литров в сутки на человека. В рамках производственной кооперации НИИ «Полюс» обеспечивает совместное предприятие наукоемкой продукцией, в частности блоками управления и цифровыми насосами-дозаторами, а также энергосиловыми блоками, управляющими насосами высокого давления. Продукция предприятия позволит в перспективе избавиться от нехватки питьевой воды в регионе.

События, связанные с этим

Лазерный «Полюс» Митрофана Стельмаха

Эволюция светофора: от семафорных стрелок до светодиодов

Источник

Технологии очистки воды

Технология очистки воды — это комплексные физико-химические и биологические методы очистки воды, которые применяют при водоочистке и водоподготовке водных растворов перед использованием. Опасно употреблять питьевую воду повышенной жесткости, загрязненную солями тяжелых металлов. Регулярное питье вредной жидкости, имеющей недопустимые параметры (не соответствующие ГОСТ, ТУ, СанПиН), провоцирует возникновение острых и хронических заболеваний, вызывает отравление организма. Загрязненную воду нельзя использовать в технических процессах — она быстро выведет из строя дорогое оборудование за счет отложения толстых слоев накипи.

Вода и технологии очистки

Что такое технология очистки воды — это процесс удаления из водного состава всех нежелательных примесей, присутствующих в коллоидном, растворенном, взвешенном виде.

Вода может быть загрязнена:

• Сульфатами — солями серной кислоты.
• Хлоридами — соединениями соляной (хлороводородной) кислоты.
• Нитратами — солями азотной кислоты, которые в большом количестве проникают в почву из азотных удобрений.
• Фторидами — твердыми соединениями фтористоводородной кислоты.
• Железистыми примесями, вместе с которыми часто присутствует нежелательный марганец.
• И многими другими элементами, наличие которых допустимо лишь в небольших дозах мг/л.

Примеси делятся на несколько групп:

1. Минеральные — частицы почвы, шлаков, глины, песка. В воде присутствуют минеральные соединения солей, кислот, оснований.
2. Органические природного происхождения — останки растений и животных, продукты их распада и физиологических выделений.
3. Биологические — микроскопические водоросли, частички ила, грибы. Это водная микрофлора. Микрофауну представляют микроорганизмы (планктон): рачки, черви, инфузории.
4. Органические искусственного происхождения — примеси, которые попадают в воду в результате деятельности промышленных предприятий.

По состоянию примеси могут быть: растворенными (невидимыми), жидкими (эмульгированными), твердыми (видимые частицы), газообразными (в воде обычно присутствует азот, углекислый газ, кислород).

Точный состав водного раствора можно определить, заказав экспертизу в сертифицированной лаборатории, где есть необходимое оборудование, инструменты, реактивы для исследований. При анализе проб определяется: общая жесткость, кислотность и щелочность (pH), числовые величины присутствия разных компонентов: кальция, натрия, стронция.

На каких методах базируются технологии для очистки воды

Процесс водоподготовки включает разные методы:

1. Физические — удаление крупных частиц, которые улавливаются фильтрами грубой очистки.
2. Химические — устранение примесей и газов с помощью химически-активных веществ-реагентов.
3. Физико-химические — комплексные методы, в которых предусмотрена грубая и тонкая фильтрация.
4. Биологические (санитарные, бактериологические) — удаление живых микроорганизмов при помощи обеззараживания.

Технологические процессы при очистке воды разрабатывают с учетом исходного состава водных растворов, их назначения, особенностей применения.

Какие существуют технологии по очистке воды

Все современные технологии по очистке воды по типу методов, на которых они базируются, можно разделить на 4 группы:

Физические способы — механическая очистка вода

Это первичная технология водоподготовки, которую используют на первоначальном этапе для очистки от крупно-фракционных веществ:

1. Процеживание — «домашний» или народный способ, при котором вода под действием своего веса сцеживается через слои ткани, мелкоячеистые сетки или решетки. Весь нерастворимый мусор остается на поверхности «цедилок», чистая жидкость поступает в подготовленную емкость, над которой размещен мусоросборочный материал. Так можно очистить дождевую или родниковую воду, в которую нападал сор.
2. Фильтрация — более усовершенствованный процесс водоподготовки воды, при котором применяются специально разработанные пористые фильтры с ячейками определенного размера, позволяющие задерживать разные примеси. Молекулы H2O проходят сквозь поры, отложения смываются с механических фильтров многократного использования.
3. Отстаивание — когда вода находится в спокойном состоянии, взвешенные частицы под тяжестью собственного веса оседают вниз, образуя осадок. Воду аккуратно сливают, отложения удаляют. При таком способе очистки используют большие резервуары — отстойники, в которых отстаивается вода, и емкости, куда поступает очищенный раствор.

Используя простые «народные» способы, легко убрать крупные соринки, но невозможно удалить растворенные примеси и микроорганизмы — они остаются в воде. В промышленности и народном хозяйстве эти методы используют на первичных или на промежуточных этапах очистки, на них базируются основные процессы при масштабной водоподготовке. Особенно широко в быту и на производстве применяется фильтрование с помощью различных механических фильтров.

Новые химические технологии очистки воды

Хлорирование, которое долгое время использовалось для обеззараживания воды, вытесняется озонированием и более производительными способами, включая эффективные современные методы:

1. Обезжелезивание и аэрация — это технология удаления железистых примесей под воздействием воздуха. Растворенные соли железа превращаются в видимый осадок, задерживаются фильтрами и выводятся за пределы системы.
2. Сорбционная очистка воды фильтрами — процесс протекает с использованием впитывающих сорбционных веществ (алюмосиликатов, древесного угля). С их помощью производится удаление органических примесей.
3. Умягчение на ионообменных фильтрах — понижение жесткости на установках ионного обмена. Многие производственные предприятия используют эту технологию очистки подземных вод, покупая в нашей компании промышленные ионообменные модульные блоки.
4. Электродиализ и электродеионизация — под действием электротока свободные ионы солей, полностью растворенные в воде, захватываются ионообменной смолой. Они легко замещаются анионами гидроксильных групп и катионами водорода. Гидроксилы выпадают в осадок и легко удаляются.
5. Коагуляция (обработка реагентами) — технология очистки воды из поверхностных источников с задействованием специальных коагулянтов, с помощью которых частицы примесей укрупняются, улавливаются фильтрами. Использование экологически чистых смол позволяет применять новые, абсолютно безопасные технологии в водоочистке.

В основе перечисленных способов лежат химические реакции окисления, нейтрализации, восстановления.

Усовершенствованные комплексные физико-химические методы

В разных странах мира, включая Россию, непрерывно происходит совершенствование технологии водоподготовки. Разрабатываются новые методы, которые дают качественные результаты на промежуточных и на конечных этапах очистки:

1. Система обратного осмоса — использование пористых мембран и последовательной многоступенчатой очистки. Технология, применяемая в обратноосмотических установках, позволяет удалять до 99 % примесей, выдавая на выходе абсолютно чистую, деминерализованную воду.
2. Нанофильтрация — баромембранные технологические процессы в очистке воды, при которых жидкость мембраной перегородкой делится на два потока, наподобие обратного осмоса. Мембрана задерживает микроскопические организмы и взвешенные примеси. Очищенный поток подается для использования; концентрат, содержащий осадок, смывается в дренаж. Состав солей не изменяется, уменьшается цветность и мутность.
3. Дистилляция — промышленные мембранные фильтры для очистки воды по технологии дистилляции и деионизации позволяют получить чистый дистиллят высокого качества. Этот метод используют для удаления примесей из воды, предназначенной для биотехнологий, лабораторий, электроники, для питания устройств, особо чувствительных к солям жесткости.
4. Ультрафильтрация — принцип основан на перепаде давлений при проходе воды через половолоконные мембраны. После фильтрования очищенная жидкость поступает в накопительную емкость. Чтобы мембраны меньше загрязнялись и не так быстро выходили из строя, на линии подачи водного раствора встраивают фильтры для механической очистки от мусора.
5. Флотация — инновационные технологии в водоочистке разработаны специально для стоков. При флотации вода очищается от нефти, масел, эмульгированных жидких примесей, радиоактивных растворенных веществ. Под действием воздуха и других инертных газов, которые пропускаются сквозь толщу воды, образующиеся пузырьки выталкивают на поверхность примеси, которые удаляются механическими способами. Техника, заложенная в основу метода, может использоваться как технология очистки оборотной воды.

Санитарно-биологические способы

Разработаны процессы, которые направлены на уничтожение микробов, бактерий и прочих микроорганизмов. Это новые технологии в водоподготовке:

1. Обеззараживание — физический метод, при котором производится воздействие с помощью приборов: стерилизаторов и ламп с УФ-излучением. При бесконтактном способе лишь уничтожается патогенная среда, но не изменяется органолептика воды — цвет, запах, вкус, прозрачность. Эффект обеззараживания дают все мембранные фильтры: обратный осмос, нано- и ультрафильтрация.
2. Озонирование — кратковременное воздействие. На основе расчетов исходного состава и выбора эффективных способов очистки подбирается точная доза озона, которая не изменяет запах жидкости на выходе из установки. Метод используется для водоочистки питьевой воды на жилищно-коммунальных объектах, для биоочистки растворов, использующихся для сельскохозяйственных и промышленных нужд. Процесс экологичен и малозатратен.

Биотехнологические процессы очистки воды применяются на конечных этапах перед подачей в систему для питьевого использования.

Выбор технологии и оборудования для водоочистки

Самостоятельно сложно определить, какая технология водоподготовки больше подходит, какое понадобится оборудование.

Для разных отраслей промышленности требуются различные способы очистки воды.

Промышленность	Какие примеси удаляются	Оборудование
Медицина, фармацевтика	Очистка от всех примесей, получение дистиллированной воды на выходе.	Линии получения сверхчистой воды; дистилляторы; обратноосмотические установки (ООУ).
Жилой сектор ЖКХ	Удаление железа, солей жесткости.	Линии обезжелезивания, ионообменные установки.
Частное домостроение	Умягчение, снижение жесткости	Установки для очистки воды из скважин и колодцев
Нефтегазовая отрасль	Удаление всех сторонних примесей	ООУ, обезжелезивание.
Котельные, ТЭЦ	Удаление солей, коррозиоактивных веществ, дегазация.	Модули химподготовки для котельных, ООУ, ионообменные линии.
Металлургия	Обессоливание.	ООУ.
Микроэлектроника	Обезжелезивание, обессоливание.	Установки для получения сверхчистой воды
Пищевая промышленность	Умягчение, обеззараживание.	Ионообменные фильтры, УФ-обеззараживатели.
Лаборатории	Обеспечение электропроводимости	Установки деионизации

В современных бытовых и промышленных системах используются комплексные блочные модули со сложной системой различных фильтров. На основе исходного состава воды подбираются технологии очистки.

Пример, как комплексно применяются основные процессы очистки воды: бытовая обратноосмотическая линия содержит предфильтры для удаления крупных частиц, ионообменные или сорбционные фильтры для обезжелезивания, мембраны для тонкой очистки. Предварительное удаление крупных фракций и солей железа продлит срок службы мембран — наиболее дорогих элементов установки.

В автоматических промышленных линиях компонуется ещё более сложный комплекс рабочих элементов и системы управления.

Покупка оборудования в Diasel Engineering

При покупке оборудования инженеры компании окажут всестороннюю помощь:

• Посоветуют лучшие технологии по очистке воды.
• Подберут производительное оборудование нужной мощности, которое не будет простаивать и быстро окупится.
• Помогут сэкономить при оптовой закупке расходных материалов.

При самостоятельной покупке можно сильно переплатить или приобрести оборудование, которое не окупится при применении в быту. Мы подберем недорогие установки для дома/дачи, для коммерческих компаний, для промышленности, для мест общего пользования.

Источник