Основные методы очистки питьевой воды
Различные методы очистки питьевой воды избавляют ее от определенных примесей. Существует четыре основных вида загрязнения источников:
- Химическое. Отходы промышленности и сельскохозяйственной деятельности человека. Например, селитра, используемая в качестве удобрений, поглощается землей и проникает в подземные воды, привнося в их состав нитраты.
- Техническое. Вода загрязняется песком, илом и другими естественными частицами. Например, повышенная жесткость вызвана большим количеством солей магния и кальция в жидкости, вымываемых из земли.
- Биологическое. Водоемы и подземные источники загрязняются бактериями и микроорганизмами, вирусами, грибками. Металлическое. Железо, марганец и соли тяжелых металлов присутствуют в воде в естественной среде.
По объему фильтрации методы очистки разделяются на два типа: промышленные и бытовые. Первый используется при обработке на городских сооружениях для подачи воды в водопровод. Бытовые методы подразумевают:
- Доочистку водопроводной воды. Промышленные методы не гарантируют 100% чистоты жидкости. Воду нужно дополнительно очищать, например, от хлора, используемого для дезинфекции на городских сооружениях.
- Очистку воды, поступающей из скважины или колодца. В частных домах с индивидуальным водоснабжением требуется установки ряда фильтров. Они комплексно обработают воду и сделают ее безопасной, вкусной, полезной. Пример комплектации для частного дома: система водоподготовки > магистральный фильтр > проточный или обратноосмотический фильтр.
Методы очистки используют комбинацию из различных технологий обработки жидкости. Воду необходимо осветлить, смягчить, обезжелезить, дегазировать, дезинфицировать и дезодорировать. В ряде случаев часть этих процедур не выполняется промышленными методами и дополняется бытовой фильтрацией.
Физические методы очистки питьевой воды
Физические методы — это простые и доступные способы очистить воду от определенного процента примесей. Наиболее популярным считается кипячение, убивающее бактерии, уменьшающее количество хлора в жидкости. Среди других простейших методов:
- Отстаивание. Взвеси и нерастворимые примеси опускаются на дно, выпадая в осадок.
- Заморозка. Лед оставляют при комнатной температуре и дают ему растаять на 30-50%. Вода с малым количеством солей и примесей быстрее переходит в жидкую форму.
Эти два способа не гарантируют чистоты воды, не используются при бытовой и промышленной фильтрации. Более эффективные физический метод, встречающийся повсеместно — механический. Воду пропускают через сетку с ячейками, сдерживающими нерастворимые загрязнения (взвешенные частицы) — ржавчину, ил, песок и другие.
Механическая очистка — это первичная стадия в промышленности и быту, подготавливающая воду к дальнейшей фильтрации. Среди ее преимуществ:
- Возможность контроля за степенью очистки. В зависимости от степени загрязненности воды можно устанавливать сетки или фильтры с различным размером ячеек. Бытовой пример: сетчатый магистральный фильтр задерживает загрязнения размером до 100 микрон, картридж механической очистки для проточников и обратного осмоса — 1 микрон.
- Низкая цена. В зависимости от типа сетки механической очистки ее можно промывать, восстанавливая фильтрующую способность. В бытовых системах картриджи заменяются на новые и имеют доступную цену.
Механическая фильтрация воды также применяется для очистки сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Наиболее эффективный промышленный метод — флотация. Он позволяет удалить из состава воды ПАВы, масла, нефтепродукты и другие опасные примеси. При флотации, жидкость подается в специальную емкость, насыщаемую кислородом, что создает следующие эффекты:
- часть загрязнений всплывает вверх в виде пленки и называется «шламом», удаляемым специальными инструментами;
- другая часть примесей оседает на дне емкости и удаляется.
Хлорирование
Хлорирование — это наиболее доступный и дешевый способ очистки воды в промышленных объемах. Он используется на всех городских сооружениях, позволяет нейтрализовать опасные бактерии и вирусы, соли тяжелых металлов, обесцветить жидкость и устранить неприятные запахи. Вода хлорируется в три этапа:
- Предварительная очистка. При водозаборе из источника, например, реки, вода поступает в резервуары и хлорируется. Это уничтожает более 95% опасных бактерий.
- Финишная обработка и дехлорирование (аэрация). Снижает количество хлора в воде. Аэрация также очищает воду от примесей метана, сероводорода, аммиака, марганца.
Хлорирование — это самый распространенный метод очистки воды в России. Он дешевый, максимально эффективный и гарантирует относительную безопасность. Хлорированная вода не содержит в себе опасных для человека бактерий и вирусов, комплексно обрабатывается от наиболее вредных примесей.
Среди недостатков метода:
- Вред для здоровья. Часть хлора остается в воде и, попадая в организм человека, может нанести вред. Хлор — это опасный канцероген, повышающий риск развития различных заболеваний.
- Вкус воды. Хлор изменяет органолептические свойства воды.
Существует две современных альтернативы методу очистки воды хлорированием. Они используются в быту и коммерческой сфере:
- Озонирование. Вода насыщается активным кислородом, уничтожающим бактерии, грибки и другие органические загрязнения. Озонирование часто используют в СПА- и спортивных центрах, оно позволяет очистить воду в бассейнах, минимизировав количество хлора.
- Стерилизация ультрафиолетом. Используется для доочистки воды, позволяет устранить вирусы и бактерии, микроорганизмы, содержащиеся в ней.
На современных станциях в крупных городах, например, в Москве и Санкт-Петербурге, вода хлорируется на последнем этапе очистки. Обработка жидкости из источников, происходит следующим образом:
- Вода забирается из источника и транспортируется на городские сооружения.
- На насосной станции проводится механическая очистка от крупного мусора, рыбы.
- Вода поступает в резервуары и смешивается с реагентами — коагулянтами и флокулянтами. В реакции с ними, часть растворенных загрязнений выпадает в осадок.
- В резервуарах вода перемешивается. Реакция с реагентами образует хлопья из загрязнений. Они удаляются из воды, поступающей на механическую очистку в переливные лотки.
- Вода попадает в резервуар с песчаным фильтром и механически очищается от различных загрязнений. Очищающая способность песка легко восстанавливается обратной промывкой.
- Вода озонируется и окисляется. Совместно с обработкой активным кислородом, она пропускается через сорбционные угольные фильтры. Они устраняют остаточные загрязнения, придают воде приятные вкус и запах.
- Хлорирование и аэрация. Вода насыщается хлором. Это позволяет ей на зацветать при застое в трубах, не дает возможности размножаться бактериям, гарантирует безопасность воды по биологическим показателям.
Современные методы очистки и обеззараживания питьевой воды
Современные методы очистки и обеззараживания питьевой воды отвечают следующим требованиям:
- не привносят в воду дополнительных вредных веществ, не придают ей кислого или щелочного (горького) привкуса;
- задерживают более 98-99 процентов загрязнений;
- не используют химические реагенты, например, хлор.
Самый простой современный метод очистки, используемый во всех проточных фильтрах — сорбция. Вода проходит через материал, задерживающий различные растворимые примеси: органические вещества, хлор и другие. Улучшается вкус воды, нейтрализуются неприятные запахи.
Среди преимуществ сорбции:
- Высокая эффективность. Используется повсеместно, позволяет комплексно очистить воду от различных загрязнений. Например, в классическом «фильтре-кувшине» применяется сорбционная технология.
- Низкая цена. Основной сорбент в большинстве фильтров — активированный уголь. Он имеет низкую стоимость и высокий ресурс. Например, картриджи для проточных фильтров Атолл служат по 3-6 месяцев.
Адсорбция — это схожий метод очистки питьевой воды на основе ионообменной смолы. В отличие от сорбционного, он многоразовый, фильтрующий материал можно промывать солевым раствором, восстанавливая его свойства. Это используется в системах водоподготовки, оптимальных для установки в частных домах с индивидуальным водоснабжением. При небольших затратах на обслуживание адсорбция обеспечивает:
- Высокую производительность. Вода очищается в больших объемах.
- Универсальность. Системы водоподготовки, в зависимости от модели, умягчают воду, обезжелезивают ее, удаляют марганец и другие примеси.
Наиболее современный и сравнительно дорогой метод очистки воды — обратный осмос. Это единственный способ, позволяющий удалить из воды свыше 99,99% примесей. Принцип действия обратного осмоса:
- Вода проходит предварительную очистку. Она выполняется любыми другими методами: на городских сооружениях, с помощью механических и картриджных фильтров, системам водоподготовки и т.д.
- Вода под давлением поступает в мембрану обратного осмоса. Технически она представляет из себя сеточку с микропорами размером менее 0,0001 микрона. Ее структура пропускает только молекулы воды и кислорода. Остаток загрязненной жидкости с примесями сливается в канализацию. Соотношение «чистая вода/дренаж» — примерно 30 на 70 процентов.
Вода, прошедшая очистку методом обратного осмоса, очищается от любых включений, приближена по качеству к дистиллированной. Способ имеет ряд недостатков:
- Высокая цена. Обратный осмос нерентабельно использовать в промышленности. Он требует предварительно очищать воду, следить за ресурсом префильтров, мембраны. Обратный осмос подходит только для бытовых и коммерческих нужд.
- Низкая производительность. Объем очищаемой воды недостаточен для промышленности. Треть жидкости сливается в дренаж.
- Очистка от полезных минералов. Обратный осмос удаляет из воды все примеси. Она лишается полезных свойств. Это решается установкой картриджа-минерализатора после мембраны, насыщающим воду полезными веществами.
В промышленности очень активно используются промышленные осмосы. Из недостатков — высокая цена, специализированное обслуживание, требующее квалификации персонала.
При всех недостатках обратного осмоса — это лучший метод очистки питьевой воды для квартиры или частного дома. Купить систему можно в бюджете до 15-17 тысяч рублей, например: atoll Light A-550, atoll Compact A-450m STDA. При сроке службы картриджей до 6 месяцев и мембраны до 2-3 лет, фильтры не потребуют частых затрат на покупку сменных элементов.
