Методы очистки воды. Промышленный способ очистки питьевой воды

Вода – залог жизни, чистая жидкость необходима практически всем живым существам на нашей планете. Для человеческого здоровья нужно не просто обеспечить доступ к необходимым объемам, но и применить к ним методы очистки питьевой воды, чтобы качество было высоким. Специалисты обращают внимание: необходимо принимать меры по очищению жидкости всем и всегда, не только городским жителям, пользующимся водопроводами, но и обитателям сельской местности. С давних пор бытует мнение, будто бы колодезная вода исключительно чистая. Оно категорически ошибочное! В такой жидкости содержится немало патологических микроорганизмов, что уже не раз становилось причиной эпидемий разнообразных заболеваний. Избежать этого можно, применяя основные методы очистки воды, доступные как в промышленных масштабах, так и применительно к каждому отдельному человеку.

Общая информация

Современные методы очистки воды:

• фильтровка;
• сорбция;
• применение мембран;
• электрохимическое влияние.

Фильтрам дорогу!

Этот механический метод очистки воды хорошо зарекомендовал себя с самых давних пор, правда, в настоящее время у человечества есть гораздо более совершенные средства, позволяющие исключить из жидкости лишние примеси. Применяются специализированные перегородки с многочисленными порами. Их изготавливают из разных материалов:

• тканых;
• нетканых;
• металлов;
• керамики;
• металлокерамики;
• гранулированных субстанций.

Используемые в этом методе очистки воды от загрязнений гранулы изготавливают из:

• песка;
• шунгита;
• угля;
• смол;
• цеолитов;
• вермикулита.

Это интересно

Практически любая система очистки воды в своем составе имеет один или несколько фильтров. Она может дополняться другими компонентами, позволяющими повысить эффективность рабочего процесса, но вот найти такой вариант, в котором фильтра нет вовсе, очень сложно. Благодаря этому в настоящее время многие системы очистки воды называют фильтрами – по основному объединяющему их признаку.

Обыватель, в повседневности постоянно применяющий фильтр, зачастую задумывается: может ли такая довольно простая по своему устройству система очистить жизненно необходимую жидкость, примеси в которой – до четырех миллионов соединений, вредных для человека? Точный ответ сформулировать не получится: многое зависит от примесей в конкретном случае, от использованной очистительной системы.

Современные методы очистки воды в домашних условиях предполагают применение таких устройств, которые хоть и эффективны, но не на ионном уровне. Следовательно, нельзя говорить о безупречно качественном результате. Практически не поможет этот метод очистки воды при залповом загрязнении. Производитель обращает внимание: необходимо регулярно менять рабочий элемент очистительной системы, но сложно предсказать, с какой частотой. Указанные изготовителем временные рамки условны, если постоянно фильтруется жидкость с многочисленными примесями, придется обновить «рабочую лошадку» раньше срока.

Сорбция

Это поглотительный метод очистки воды, когда при помощи специальных технологий из жидкости извлекают примеси, растворенные в общей массе. Наиболее эффективна методология при избавлении от органических загрязнителей.

Ионообменные процедуры тоже принадлежат к категории сорбции, отличительная особенность в том, что из сорбента выделяет ион, заменяющий поглощенный. В наиболее широкой трактовке термина сорбция как метод очистки воды дает возможность исключить из общего обрабатываемого объема большую часть вредоносных примесей. В то же время специалисты отмечают: сорбция довольно избирательна, что обусловлено спецификой применяемого сорбента, поэтому в реальности применением такой технологии добиться действительно полноценного очищения непросто.

Особенности реализации метода

Очистка воды по такой технологии обычно предполагает использование материалов, сформированных волокнами, гранулами специального состава – адсорбентами. Нередко пользуются активированным углем (известно несколько разновидностей), другие методологии построены с организацией ионообменных процессов.

Методы промышленной очистки воды при помощи сорбционных процессов не самые простые в реализации. Сконструировать эффективную насадку довольно сложно, а эксплуатировать придется с соблюдением ряда правил, в противном случае эффективность будет слишком низкая. Основные особенности, которые необходимо учитывать:

• параллельный перенос;
• фронт поглощения;
• уравнение Шилова;
• закономерности поддержания равновесной концентрации.

Как это работает?

Применяя физико-химические методы очистки воды, основанные на включении в работу сорбента, нужно помнить, что при прохождении жидкости через вещество примеси скапливаются в этом соединении. Равновесная концентрация как важнейший физический закон обусловливает поступление скопленных сорбентом примесей в обрабатываемые объемы гораздо раньше, нежели выходит срок применения установки. Следовательно, жидкость становится «психологически чистой».

Все упомянутые выше особенности в настоящее время учитываются в разработке военных станций очистки. Удалось вычислить ресурсы разнообразных установок, работающих по такому принципу, но в большинстве случаев фильтроцикл – всего лишь сутки. Разработки военных пока не нашли себе применения при конструировании используемых в быту очистителей.

Мембраны

Эта методология, хотя и была неплохо исследована, широкого распространения в настоящее время не имеет, особенно на бытовом уровне. Дело в том, что мембраны эффективны лишь при нагнетании давления до 10 атмосфер. Кроме того, результативностью отличаются гиперфильтрационные модели, в результате воздействия которых жидкость становится глубокообессоленной. Необходимо учитывать и тот факт, что применение подобных установок привело бы к сбросу в очистительную систему 50% или даже более от всего объема поступившей для фильтрации жидкости. В большинстве регионов наблюдается дефицит пригодной для питья, промышленного применения воды, поэтому столь небрежное отношение к живительному веществу просто недопустимо.

Что это все значит?

Все перечисленные методики очистки жидкости имеют определенные слабые стороны, существенные недостатки. Сорбенты накапливают примеси, при залповых выбросах качество обработанной жидкости резко уменьшается, длительность работы фильтра сложно предугадать заранее, на основании чего многие приходят к неутешительному выводу: очистные устройства, доступные в настоящее время широким массам, исключительно ненадежны в эксплуатации.

Мембраны, сорбенты, активизирующие ионообменные процессы, обедняют жидкость на соли, а для живых организмов исключительно важны натриевые, калиевые, магниевые соединения и другие микроэлементы. Кроме того, отработанные мембраны, насадки необходимо утилизировать, что становится существенным фактором загрязнения окружающей среды. Что удивительно, внимания ему уделяется очень мало.

Электрохимия

Финишная обработка жидкости посредством такой методологии доступна несколькими способами. Довольно широко распространена очистка воды методом коагуляции, альтернативные варианты:

• флотация;
• электрофорез;
• катализ;
• маломощные разряды;
• высоковольтные искровые электроразряды;
• электронные мембраны.

В реальности, кроме коагуляции, широкое распространение получила только обработка способом флотации.

Полевые станции

В настоящее время исключительно часто на практике используются вещества-коагулянты. Преимущественно установки построены с применением сернокислого алюминия (глинозема). В воде происходит диссоциация на сульфатные, алюминиевые ионы. Соединение представляет собой сильную кислотную соль и слабое основание, поэтому процесс до конца не проходит, в жидкости глинозем растворяется до уровня молекул, и всего за минуту после этого алюминий, вступая в реакцию, формирует хлопьями падающий в осадок гидроксид.

Описанный процесс получил наименование коагуляции. Вода в ходе такого воздействия очищается от примесей, солей, микроскопических форм жизни. Чтобы произвести окончательную обработку, необходимо тщательно удалить хлопья коагулянта. На водоочистительных станциях эта процедура обычно организована в несколько этапов.

Всему свое время

Стоит ли использовать биологический метод очистки воды, электричество, фильтр или мембрану, необходимо решать только после выявления характерных для конкретной ситуации загрязнений. Берут пробы жидкости, в лабораторных условиях проводят анализы с применением аппаратуры высокой точности. Преимущественно выявляется несколько разновидностей загрязнений, что требует комплексных очистительных мероприятий.

Загрязнения: важные особенности

Как показывают исследования, все больший процент загрязняющих веществ в пресной жидкости обусловлен активностью человека: промышленностью, земледелием, жизнедеятельностью. Физические загрязнения – это примеси, которые попадают в водоемы и либо вовсе не растворяются, либо этот процесс занимает длительное время. Основная проблема – мусор, но, кроме него, в качестве загрязнителей выступают глина, песок.

Не менее важный фактор – тепловое загрязнение, то есть негативное воздействие на окружающую среду энергией тепла. Подогрев водных масс водоема нарушает биологические процессы, провоцирует вымирание рыб, иных водных обитателей. В другой ситуации повышение температуры стимулирует разрастание вредоносных колоний простейших, что делает процесс очистки абсолютно неэффективным. Впрочем, в редких случаях тепловое загрязнение влияет положительно.

Какие еще бывают?

Практически любой современный человек слышал про химическое загрязнение окружающей среды в целом и водоемов в частности. Обусловлено это попаданием в жидкость разнообразных соединений, применяемых в сельском хозяйстве, в промышленных целях. Наибольшую опасность для природы несут нефть и продукты ее переработки, тяжелые металлы, в том числе в соединениях, нитраты, ПАВ.

Необходимо упомянуть биологический фактор загрязнения, связанный с размножением микроскопических форм жизни, паразитов, болезнетворных организмов. Нельзя упускать из внимания факт того, что фосфорные, азотные выбросы создают оптимальные условия для жизнедеятельности подобных колоний. При загрязнении водоема относительно быстро наблюдается эвтрофикация, то есть местность превращается в грязное болото.

Комплексный подход

При анализе проб жидкости из водоема можно определить, какие именно загрязнители наблюдаются именно в нем. Обычно это довольно широкий спектр, требующий комплексного использования нескольких очистительных методик. А вот системы, построенные с применением одного конкретного метода, обычно характерны для производственных очистительных установок, где набор примесей довольно стабильный, количество загрязнителя тоже известно заранее. В коммунальном хозяйстве широко распространена технология озонирования.

Как выбрать?

Прежде разработки очистительной системы и подбора оптимальных мероприятий для конкретного случая необходимо тщательно исследовать пробы и сравнить их с нормативными данными. Для получения точной информации проводят долговременное изучение, составляют статистическую таблицу, выбирают подходящие для ситуации нормативы СанПиНа, после чего принимают решение в пользу наиболее применимых в конкретном случае вариантов.

Сточные воды

Пожалуй, очистка такой жидкости – одна из наиболее острых современных проблем. Принято выделять несколько категорий жидкости:

• бытовые;
• производственные;
• природные.

Первый класс – это наиболее опасная жидкость, богатая органическими соединениями, питательными для патогенных микроскопических форм жизни. Хозяйственные сточные воды необходимо тщательно дезинфицировать, только после этого приступать к очистительным мероприятиям.

Производственные отходы сбрасываются промышленными объектами, использующими в своем рабочем процессе водные массы. Действующее законодательство обязывает устанавливать эффективные фильтрационные системы, а регулярные проверки и большие штрафы стимулируют предприятия соблюдать эти требования. Наконец, природные – это сформированные осадками стоки, отводимые через ливневую канализационную систему.

Бытовые сточные воды: что делать?

Используется сложная очистительная система, реализованная при помощи нескольких технологий. Сперва стоки направляются в отстойники, что позволяет отслоить взвешенные элементы (определённый процент формирует осадок, а остальные поднимаются к поверхности). Следующий шаг – песколовки, то есть фильтры, собирающие нерастворимые загрязнители. Чтобы поймать крупногабаритный мусор, очистительную систему дополняют решетками.

Нередко бытовая очистительная система конструируется с применением септиков, антисептиков, улучшающих результативность процесса. В составе таких препаратов присутствуют микроскопические организмы, перерабатывающие органику.