Методы очистки и обеззараживания воды. Методы очистки и обеззараживания воды. Справка

Содержание

Современные способы и методы очистки воды

Содержание

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.

Справка. Разложение, преобразование или выпадение в осадок загрязнителей при их применении происходит в кратчайшие сроки вне зависимости от объема обработки.

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.
Читайте также:  Прямая схема. Прямая речь. Знаки препинания

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).

Справка. Чаще всего бактерии используют в виде активного жилого ила и зооглеей.

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.

Важно! Вторичное использование очищенных стоков практикуется редко (при соблюдении ряда условий вода может направляться в системы полива).

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.

Важно! Рекомендуется выбрать систему обратного осмоса при очищении воды с высоким (от 20 мг/л) содержанием двухвалентного железа или невозможности использования других способов.

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.

Обеззараживание воды: современные методы и способы, как можно обеззараживать воду, предназначенную для питья

Современные методы очистки и обеззараживания воды направлены на удаление или нейтрализацию болезнетворных микроорганизмов. Данные мероприятия проводятся на водоочистных станциях, однако состояние водных источников зависит от региона. В случае с автономным водоснабжением, все заботы по водоочистке берет на себя владелец загородного дома.

Необходимость обеззараживания воды

Водный ресурс проходит через породы, обогащаясь различными компонентами, не все из которых являются полезными. На большой глубине залегают тяжелые металлы, а если источник пролегает в верхних слоях, в составе будет много органики. Очищенная жидкость из водопроводного крана может содержать вредные вещества, бактерии и вирусы. Связано это с тем, что во многих городах оборудование для очистных сооружений установлено еще в советское время. К счастью, сейчас легко выбрать как и чем обеззаразить воду, предназначенную для питья, так как современный рынок предлагает множество вариантов, в том числе способов, которыми можно воспользоваться дома.

Читайте также:  Гриб свинушка ядовитый или нет что можно сними делать. Свинушка – ядовитый гриб

Даже если на станции недавно поставили новые установки, это не значит, что беспокоиться не о чем. Прежде чем вода попадет в квартиру, она пройдет несколько километров по трубопроводам. Трубы скорее всего покрыты ржавым налетом, также в них возможно присутствие патогенной флоры. Даже изначально очищенная жидкость успевает прореагировать с этой средой, впитать ржавчину и соли тяжелых металлов.

В результате образуются хлорорганические соединения, которые нежелательно употреблять человеку. А при кипячении могут выделяться опасные для здоровья токсины. Чтобы не бояться за свое здоровье, можно заказать специализированное оборудование для дезинфекции в компании «Вода Отечества». Сотрудники подберут системы обеззараживания питьевой воды, необходимые не только для устранения неприятного запаха и цвета, но и сохранения здоровья.

Методы воздействия на микроорганизмы

Первым делом специалисты берут пробы воды и отправляют их в лабораторию. Анализ позволит определить химический состав и узнать, какие именно примеси необходимо удалять. Нет смысла выводить все компоненты, так как в этом случае жидкость непригодна для питья. Для обеззараживания используют три методики:

  1. Химическая – предусматривает применение нейтрализующих реагентов. Позволяет уничтожить вредоносный микроорганизм или подавить его деятельность.

  2. Физическая – безреагентные способы, при такого метода выполняется обеззараживание и очистка сточных вод.

  3. Комплексная – сочетание двух предыдущих технологий. Показывает наибольшую эффективность, предотвращает дальнейшее размножение бактерий.

Способы очистки, обеззараживания и улучшения качества питьевой воды

Качество питьевой воды можно улучшить различными способами. Первый – обесцвечивание, то есть, выведение мелких фракций – растворенных веществ и труднорастворимых соединений. Второй – осветление, при котором удаляют только грубодисперсные примеси – планктон, частицы песка, глины. Перечисленные технологии могут реализовываться следующими методами:

  • Отстаивание и медленная фильтрация естественным путем.

  • Коагуляция – если рассмотреть, чем обеззараживают воду в водопроводе, то в этом случае для обеззараживания применяют реактивы-коагулянты. Они вызывают выпадение вредных частиц в осадок.

  • Жидкость отстаивается и прогоняется через фильтры быстрым способом.

  • Коагулирование и фильтрование в специальном аппарате – контактном осветлителе.

Третий способ улучшения качества – обеззараживание, он подразумевает меры, направленные на нейтрализацию вирусов, бактерий и вредоносных микроорганизмов. Для этого может использоваться физический метод, например, кипячение или химический. Как говорилось выше, перечисленные методики могут комбинироваться. В промышленных масштабах применяют целый комплекс оборудования для водоочистки – отстойники, камеры реакции и прочее. Дома устанавливают бытовые фильтры различных типов.

Химические методы – какие средства используют для обеззараживания и очистки воды

Жидкость обрабатывается разными видами реагентов-коагулянтов, например, озоном или хлором. Почти все реагенты являются токсическими веществами, поэтому нельзя превышать указанную норму. Иначе образуются опасные канцерогены. Важно соблюсти технологию, добавить достаточное количество вещества и правильно рассчитать длительность воздействия. Чтобы предотвратить дальнейшее размножение микроорганизмов, дозировку немного превышают.

Если добавить слишком малое количество химикатов, микробы могут не погибнуть. Недостаточное содержание химических веществ способно спровоцировать увеличение численности патогенов. Такой нежелательный эффект достигается, если добавляют слишком мало озона. Патогенные организмы частично уничтожаются, в результате образуются новые соединения, пробуждающие ранее неактивные бактерии. В итоге создаются оптимальные условия для их размножения, эффект от обеззараживания нулевой.

Хлорирование

Этот способ наиболее часто используется в России, несмотря на наличие более современных методов обеззараживания. Причина – низкая стоимость реагента и высокая эффективность его использования. Помимо дезинфицирующих свойств, он улучшает вкус и цвет воды, выводит железо и марганец. Для очищения применяется хлор и его производные, например, хлорная известь. Даже при слегка сниженной дозировке не происходит повторное размножение микробов.

К недостаткам относят формирование производных метана после хлорирования – тригалометанов. Причина – органические примеси соединяются с реагентом. Можно вскипятить хлорированную воду, но канцерогены не выведутся. В результате воздействия высокой температуры образуется вредное вещество – диоксин. Чтобы избежать формирования большого числа канцерогенов, рекомендуется производить предварительную фильтрацию. Современный заменитель – диоксид хлора – более эффективен, чем обычная хлорка. Но это вещество стоит гораздо дороже.

Озонирование

Технология основана на применении озона. Этот газ при попадании в раствор разлагается. В результате химической реакции вырабатывается атомарный кислород, разрушающий бактериальную ферментную систему. Также этот элемент окисляет соединения, являющиеся причиной неприятного запаха. Но для нормальной работы озонатора важна правильная дозировка. Превышение допустимой дозы приводит к тому, что вода приобретает зловонный аромат. Детали бытовой техники и сантехнического оборудования покрываются ржавчиной.

Доказано, что это наиболее безопасная методика, позволяющая быстро очистить жидкость и избежать побочного эффекта – образования канцерогенов. Но для очищения потребуется установка сложного и дорогостоящего оборудования, для обслуживания придется привлекать специалистов. Поэтому чаще всего такие системы применяют на городских станциях водоочистки и крупных промышленных объектах.

Побочным эффектом озонирования может стать повторное увеличение популяции микробов. По завершении обрабатывания начинаются разлагаться гуминовые соединения. Они в свою очередь пробуждают бактерии, которые до этого находились в неактивном состоянии.

Работать с этим газом опасно, он относится к категории взрывоопасных веществ. Если озонатор устанавливается в частном доме, настраивать его должен квалифицированный человек. При неквалифицированной эксплуатации жильцы могут отравиться парами озона. Очищенную воду можно запускать в металлические трубы только после распада озона. Это связано со способностью данного вещества вызывать образование ржавчины.

Олигодинамия

Для очистки применяются ионы тяжелых металлов. Чаще всего используют серебро, золото или медь, которые нейтрализуют вредные микроорганизмы. Эффект от уничтожения бактерий в 1750 раз сильнее, чем при задействовании карболовой кислоты. Однако реагент лишь на время останавливает размножение микробов. Важно правильно дозировать количество серебряных частиц, так как превышение концентрации вредно для здоровья.

Полимерные реагенты

Чаще всего применяется препарат «Биопаг» на основе полигексаметиленгуанидина гидрохлорида. Преимущества полимеров – они безвредны для человека, не вызывают аллергию и не раздражают кожу. Такие антисептики отличаются длительным периодом действия, для их использования не требуется квалификация. После очищения жидкость не приобретает посторонние запахи, ее вкус не меняется. Эти вещества не вызывают образования ржавчины на водопроводных трубах. Но для очистки водопроводной воды применяются редко, обычно их используют в аквапарках.

Иодирование и бромирование

Очистка при помощи данных реагентов имеет высокую эффективность, однако требует от человека определенных знаний. Вместо труднорастворимого в воде йода обычно применяют его соединения. Но в качестве побочного эффекта, жидкость может принимать специфический запах. Бром эффективен против бактерий и любых вирусов, он также устойчив к воздействию солнечных лучей. Однако технология требует больших финансовых вложений, поэтому применяется только для бассейнов, в основном в США.

Физические методы обеззараживания воды

Используются различные безреагентные методики, такие как процеживание или фильтрация. При обработке большого количества воды ставится задача удаления крупных фракций. В этом случае уменьшается нагрузка на фильтрующие элементы для тонкой очистки. Есть и технологии, позволяющие удалять мелкие частицы, однако они рассчитаны на малые объемы жидкости.

Современные методы обеззараживания воды – УФ-излучение

Данный способ позволяет повлиять на клеточный обмен вредоносных организмов. При его использовании отлично удаляются споровые бактерии, попадающие из почвы. На вкусовые качества воды обработка не влияет. Степень воздействия УФ-излучением зависит от загрязненности водных ресурсов. Поскольку при очистке не образуются токсичные вещества, можно увеличивать длительность воздействия без вреда для здоровья.

К недостаткам относят высокую стоимость оборудования. Однако данная технология все равно дешевле, чем озонирование. К тому же, она эффективнее более дешевого хлорирования. КПД стерилизатора снижается, если ультрафиолетовые лампы загрязняются минеральными отложениями. Чтобы решить эту проблему, для обеззараживания питьевой воды применяют очистку ультрафиолетового излучателя. Нужно демонтировать устройство и вручную стереть налет, либо пропустить через систему уксусный раствор.

Рекомендуемая длины волны составляет 260 нм. В данном случае излучение хорошо разрушает цитоплазму клеток бактерий. УФ-лампа может прослужить около 2-3 тысяч часов. Чтобы система нормально функционировала, требуется предварительное очищение. Иначе примеси будут экранировать излучение и сведут на нет работу аппаратуры.

Ультразвуковое обеззараживание

Принцип действия основан на воздействии звуковых частот определенной частоты. Они способствуют кавитации – формированию пустот, из-за которых появляется сильная разница в давлении. В результате клеточные оболочки повреждаются, и клетки бактерии погибают. Для выработки ультразвука используется пьезоэлектрический или магнитострикционный генератор. Степень очистки определяется силой звуковых колебаний.

Данное оборудование достаточно дорогое, а для его обслуживания необходимо обращаться к специалистам. Важно уметь обращаться с установкой. Для обеззараживания рекомендуется частота звуковых колебаний – 48 000 Гц. Но при слишком низких показателях ультразвук может вызывать обратный эффект и провоцировать рост численности болезнетворных микроорганизмов.

Термическая обработка воды

Если довести жидкость до кипения и проварить еще 10 минут, можно уничтожить болезнетворные бактерии. Этот процесс называют пастеризацией. Но тяжелые металлы и прочие химические загрязнители останутся. Не рекомендуется кипятить воду более 10 минут. Иначе начнут выделяться канцерогены, способствующие развитию раковых заболеваний.

Электроимпульсный способ

Эта методика является одной из передовых и основывается на работе диафрагменного электрохимического реактора. Этот аппарат формирует электрический заряд, создающий ударную волну, которая быстро распространяется по воде. Во время этого процесса формируется множество пузырьков, наблюдаются мощные колебания ультразвука. Такая обработка позволяет уничтожить микробы за счет механического воздействия.

Данная технология может применяться для обработки без использования дополнительных компонентов. При этом хорошо удаляются как бактерии, так и вирусы. Однако широкого применения способ не получил, так как он требует закупки дорогого оборудования и большого расхода электроэнергии.

Комбинированные методы…

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here