В природной воде содержатся бактерии, примеси песка и глины, токсины и органические вещества. Сделать ее безопасной для употребления можно путем применения различных методов очистки. Современные фильтрующие установки позволяют удалить вредные компоненты и обогатить воду необходимыми полезными веществами.
Вода из скважин и натуральных источников содержит всевозможные растворенные компоненты и взвеси. Для того чтобы ее можно было пить, использовать для промышленных целей и в быту, требуется качественная очистка от основных видов загрязнений:
- физические - ил, ржавчина, песок, мусор;
- химические - специфические вещества, используемые на производстве, и в сельском хозяйстве: нефтепродукты, тяжелые металлы, нитраты.
- биологические - органические соединения и микроорганизмы.
- тепловые - загрязнения, возникающие из-за изменения состава воды вследствие дополнительного подогрева водоема.
Способы очистки воды
Современные способы очистки классифицируются на группы в соответствии с особенностями протекающих процессов. На основании существующих методов разрабатываются приспособления, обеспечивающие оптимальную водоподготовку. Нередко для достижения высокого качества воды существующие методы используются в комплексе. Очищающие установки, основанные на одном способе, как правило, применяются при условии наличия одного или нескольких типов загрязнений, удаление которых возможно посредством одного метода. Как правило, это распространенный подход при обработке сточных вод предприятий, когда состав загрязнителей уже определен. В целом способы очистки можно разделить на четыре группы по принципу их действия:
- физические;
- химические;
- физико-химические;
- биологические.
Физические способы
Эти методы предназначены для удаления нерастворимых частиц на предварительном этапе очистки, для того чтобы уменьшить нагрузку на модули тонкой очистки. Основными считаются следующие физические способы очистки воды.
- Процеживание. Нерастворимые компоненты задерживаются на фильтрующих поверхностях сит и решеток, через которые пропускается вода.
- Отстаивание. Часть механических загрязнений отделяется из воды под действием гравитации, в результате чего элементы опускаются на дно в виде осадка. Метод подходит для применения на стадии предварительной очистки или на промежуточных этапах.
- Фильтрование. Жидкость проходит через поры фильтрующего материала, на котором задерживаются ил, песок, трубная окалина и другие частицы размером, исчисляемым в несколько микрон. В процессе улучшаются органолептические свойства воды. Метод подходит и для грубой, и для тонкой очистки.
- Воздействие ультрафиолетом. Обработка воды ультрафиолетовым излучением применяется для ее дезинфекции после очистки. Способ обеспечивает уничтожение живых организмов с сохранением состава воды.
Химические способы
В основе методов данной группы лежит химическое взаимодействие реагентов с загрязнителями с их последующим распадом на безопасные элементы или преобразованием в отделяемый осадок. Выделяют следующие способы химической очистки:
- Нейтрализация. Восстановление баланса кислот и щелочей за счет их взаимодействия друг с другом, что в дальнейшем приводит к образованию соответствующих солей и воды. Нейтрализация может осуществляться двумя путями: очищаемую воду смешивают с кислотной и щелочной средой или в жидкость, которой необходима очистка, помещают реагенты, обеспечивающие формирование в воде кислотной или щелочной среды.c
- Окисление и восстановление. В рамках метода используются гораздо более сильные окислители и восстановители, чем при нейтрализации. Они служат для обезвреживания различных токсичных компонентов и веществ, которые сложно извлечь из воды другими способами. Кроме того, в процессе воздействия происходит уничтожение микроорганизмов за счет окисления их клеточных структур. Для окисления применяются, главным образом, газообразный хлор, хлористые соединения, перекись водорода, озон, перманганат калия и кислород. Хлор обеспечивает пролонгированный антибактериальный эффект, но в некоторых случаях он участвует в образовании побочных соединений, не менее ядовитых, чем он сам. Избежать этого можно, лишь тщательно соблюдая дозировку хлора.
Физико-химические способы
В ходе применения методов данной группы происходит химическое и физическое воздействие на следующие виды загрязнений:
- растворенные газы;
- тонкодисперсные жидкие или твердые частицы;
- ионы тяжелых металлов;
- другие растворенные вещества.
Физико-химические методы эффективны на этапах предварительной водоподготовки и глубокой очистки на более поздних этапах очистки. Существуют следующие распространенные способы, относящиеся к этой категории.
- Флотация. Происходит отделение гидрофобных компонентов за счет прохождения через воду множества воздушных пузырьков. Вместе с пузырьками частицы оказываются на поверхности в виде пены, которая подлежит удалению. Способ пригоден для выделения из воды масел, нефтепродуктов и твердых примесей, от которых невозможно избавиться другими методами.
- Сорбция. В процессе очистки воды проводится адсорбция - избирательное поглощение загрязнителей в поверхностном слое сорбента. Эффективность методов данной группы позволяет применять их в качестве методов доочистки на финальных стадиях водоочистки и водоподготовки для удаления поверхностно-активных веществ, гербицидов, фенолов и пестицидов.
- Экстракция. В воду добавляется специальная жидкость (экстрагент), которая не смешивается или мало смешивается с водой. В полученной смеси растворенные загрязняющие компоненты перераспределяются, и большая часть из них переходит в экстрагент. Метод помогает удалять из воды органические кислоты и фенолы.
- Ионообмен. Целью применения метода является умягчение воды, то есть устранение солей жесткости в результате обмена ионами между водой и ионитом. Существуют натуральные иониты, например, сульфоугли или цеолиты, но сейчас особой популярностью пользуются искусственные ионообменные смолы, обладающие более высокой ионообменной способностью. Метод стал востребованным благодаря возможности применения как в быту, так и промышленной сфере для очистки сильнозагрязненных вод.
- Электродиализ. Комплексный метод, объединяющий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно выделить из воды соли и удалить из них различные ионы. В процессе образуются концентрированные растворы вещества, которое требуется отделить, что позволяет повторно использовать его на производственных предприятиях.
- Обратный осмос. Это мембранный процесс, проводимый под давлением, превышающим избыточное гидростатическое давление. Обратный переход растворителя из раствора в ходе процесса увеличивает концентрацию растворенного вещества. Данным способом можно избавиться от растворенных газов, солей, коллоидных соединений, бактерий и вирусов.
- Термические методы. Вода очищается под влиянием низких или высоких температур. Концентрирование примесей осуществляется за счет выпаривания или вымораживания воды. Чтобы нейтрализовать токсичные или трудно разлагаемые загрязнители прибегают к термическому окислению: вода подвергается распылению под влиянием высокотемпературных продуктов сгорающего топлива.
Бытовые системы очистки воды
Как сделать воду пригодной для питья доступным бытовым способом? Ответ на данный вопрос будет зависеть от типа вашего жилья. В частных домах чаще всего применяются магистральные фильтры, которые встраиваются непосредственно в трубопровод. Они могут быть предназначены для удаления следующих компонентов:
- крупные нерастворимые элементы;
- органические соединения;
- патогенные микроорганизмы.
Также магистральные фильтры используют для обезжелезивания и умягчения воды. Данные системы состоят из нескольких модулей, количество и назначение которых определяется наличием загрязнений в вашей воде. Для того чтобы сформировать наиболее эффективную очищающую установку, необходимо сдать пробы воды на анализ в лабораторию и определить ее точный состав.
Для того чтобы сделать питьевой водопроводную воду в квартирах, используются следующие фильтрующие приспособления.
- Фильтры-кувшины - пригодятся, если чистой воды требуется совсем немного.
- Проточные фильтры - устанавливаются под мойку, рядом с ней или монтируются на кран. Их эффективность зависит от количества ступеней очистки и качества применяемых материалов. Существуют также обратноосмотические проточные фильтры, которые необходимо дополнять блоками минерализации для сохранения пользы воды.
- Пурифайеры для воды - новейшие аппараты с многоступенчатой системой водоочистки, оснащенные комплексом ультрафиолетового обеззараживания для обеспечения абсолютной микробиологической безопасности. Устройства подключаются напрямую к водопроводу и помимо очистки воды обладают функциями нагрева, охлаждения, газации и даже насыщения кислородом.
При выборе метода очистки питьевой воды целесообразно руководствоваться достоверной информацией о ее химическом составе. Анализ проб в аккредитованной лаборатории позволит вам правильно выбрать установку для эффективного удаления из воды всех нежелательных элементов и получения качественного продукта для утоления жажды.
