Способы очистки питьевой воды какой выбрать. Современные методы и системы очистки воды в бытовых условиях. Очистка воды с использованием фильтров
Вода из скважин и природных источников имеет ряд растворенных компонентов и взвесей. Чтобы получить жидкость, которую можно использовать в промышленности, для бытовых целей и для питья, ее следует качественно очистить. Современные способы очистки воды очень разнообразны. Они делятся на несколько групп по характеру происходящих процессов. С использованием методов создаются приборы, которые обеспечивают оптимальную очистку. Этот процесс требует комплексного подхода, поэтому применяется сразу несколько подходящих методов.
Рис. 1 Некоторые методы водоочистки
Физические способы основаны на соответствующих физических процессах, воздействующих на воду и присутствующие загрязнения. Обычно такие методы используют для устранения нерастворимых, крупных включений. Иногда они воздействуют и на растворенные вещества и биологические объекты. Основными физическими способами очистки являются кипячение, отстаивание, фильтрование и обработка ультрафиолетом.
Кипячение
В процессе кипячения на воду воздействует высокая температура. В результате такого воздействия устраняются микроорганизмы, некоторые растворенные соли выпадают в осадок, образуя накипь. При длительном кипячении могут распадаться более устойчивые вещества, например, соединения хлора. Метод простой и оптимальный для использования в быту, но очищающий только относительно небольшие объемы воды.
Отстаивание
В этом случае используется воздействие естественной силы тяжести на относительно большие механические включения. Под воздействием собственной тяжести они опускаются на дно емкости, образуя слой осадка. Выполняют отстаивание воды в специальных отстойниках. Эти емкости снабжаются устройствами для сбора и удаления получающегося осадка.
Фильтрование
При прохождении воды материал с порами или другими отверстиями, часть загрязнений задерживается. Остаются на поверхности частицы, которые крупнее пор или ячеек. По степени очищения выделяют фильтрацию грубую и тонкую. При грубой очистке задерживаются только крупные частицы. В процессе тонкой удерживаются включения, размер которых составляет всего несколько микрон.
Рис. 2 Уровни фильтрования
Обработка ультрафиолетом
Использование ультрафиолетового излучения позволяет устранить биологические загрязнения. Свет этого спектра воздействует на основные молекулы, что приводит к гибели микроорганизмов. Стоит учитывать, что обрабатывают ультрафиолетом воду, которая очищена от взвеси, т.е. произведена предварительная . Твердые включения создают тень, которая защищает бактерии от ультрафиолетового света.
Химические методы водоочистки
Химические способы очистки воды основаны на реакциях окисления-восстановления и нейтрализации. В результате взаимодействия специальных реагентов с загрязняющими веществами происходит реакция, итогом которой становится нерастворимый осадок, разложение на газообразные составляющие или появление безвредных компонентов.
Нейтрализация
Применение этого метода обеспечивает устранение кислой или щелочной среды и приближение ее показателей к нейтральным. В воду с определенным показателем кислотности добавляют реагенты, обеспечивающие создание кислой или щелочной среды. Чтобы нейтрализовать кислую среду, применяют щелочные составы: кальцинированную соду, гидроксид натрия и некоторые другие. Для устранения щелочной среды выбирают растворы некоторых кислот или оксиды углерода, серы и азота. Последние при растворении в воде образуют слабые кислоты. Реакции нейтрализации обычно представляют собой . При подготовке питьевой воды из природных источников изменение реакции не требуется, она изначально близка к нейтральной.
Процессы окисления и восстановления
При очистке воды чаще всего используется окисление. В процессе реакции с окислителями загрязняющие соединения превращаются в безвредные компоненты. Они могут быть твердыми, газообразными или растворимыми. В качестве сильных окислителей выступают соединения хлора, озон и некоторые другие вещества.
Рис. 3 Установка для окисления озоном
Очистка воды физико-химическими методами
Методы очистки воды, относящиеся к этой группе, включают одновременно физические и химические способы воздействия. Они весьма разнообразны и помогают удалить значительную часть загрязнений.
Флотация
В процессе очистки воды методом флотации через жидкость пропускают газ, например, воздух. Создаются пузырьки, на поверхность которых прилипают гидрофобные частицы загрязнений. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену. Этот слой пены с загрязнениями легко удаляется. Дополнительно могут использоваться реагенты повышающие гидрофобность или сцепляющие и укрупняющие частицы загрязнений.
Рис. 4 Принцип флотации
Сорбция
Очищение воды методом сорбции основывается на избирательном удерживании веществ. Чаще всего используют адсорбцию, когда удержание происходит на поверхности сорбента. Сорбция бывает физической и химической. В первом случае используются силы межмолекулярного взаимодействия, а во втором – химических связей. В качестве сорбентов обычно выступают активированный уголь, силикагель, цеолит и прочие. Некоторые виды адсорбентов могут восстанавливаться, а другие утилизируются после загрязнения.
Экстракция
Процесс экстрации выполняется с использованием растворителя, который плохо смешивается с водой, но лучше растворяет загрязняющие вещества. При контакте с очищаемой жидкостью загрязнители переходят в растворитель и концентрируются в нем. Таким способом из воды устраняют органические кислоты, и фенолы.
Метод ионного обмена применяется в основном для удаления из воды солей жесткости. В некоторых случаях его используют для устранения растворенного железа. Процесс заключается в обмене ионами меду водой и специальным материалом. В качестве такого материала выступают специальные синтетические ионообменные смолы. Этот способ очистки воды получил распространение не только в промышленности, но и в быту. Сейчас не затруднит приобрести фильтр, имеющий ионообменный картридж.
Рис. 5 Ионный обмен
Еще один способ, с помощью которого выполняется , это обратный осмос. Для очистки требуется специальная мембрана с очень мелкими порами. Через поры проходят только небольшие молекулы. Загрязняющие вещества отличаются большим размером, чем молекулы воды, поэтому не проходят сквозь мембрану. Такая фильтрация выполняется под давлением. Получающийся раствор из загрязняющих веществ утилизируется.
Рис. 6 Обратный осмос
Методы, используемые в бытовых фильтрах
Все эти методы используются для очищения жидкостей, в том числе и сточных вод. Но в большинстве случаев людей интересует, как очистить воду дома для употребления в пищу и бытовых целей. Очистка воды в домашних условиях не предполагает использования всех названных способов. Только часть из них реализуется в современных приборах. Есть возможность очистить воду из-под крана и без фильтра. Этот метод – кипячение. Однако гораздо чаще воду чистят специализированными фильтрующими устройствами.
В фильтрах задействованы такие методы очистки питьевой воды как механическая фильтрация, ионный обмен, сорбция, обратный осмос. Иногда применяются и некоторые другие, но гораздо реже.
Все эти современные методы очистки воды реализуются в картриджных проточных фильтрах. В таких приборах очищают водопроводную воду в несколько этапов. На первом этапе осуществляется механическая фильтрация, затем устраняются растворенные вещества методами сорбции и ионного обмена, а в завершении вода может пропускаться через обратноосмотическую мембрану.
Вода является основой нашей жизни, без нее невозможны никакие процессы в организме. На возникновение более чем половины болезней прямо или косвенно влияет вода плохого качества. Именно поэтому так важно заботиться о вопросах очистки воды . А теперь перейдем к методам очистки. Разберём как стандартные методы, так и относительно новые.
Самыми популярными методами очистки воды являются:
- механические
- физико-химические
- биологические
Механические методы очистки воды
Механические методы очистки воды - одни из самых дешевых. Механическая очистка сточных вод очищает бытовые жидкости от взвешенных частиц на 60-65%, от нерастворимых грубодисперсных элементов на 90-95%.
К механическим методам очистки относятся:
- Процеживание. Метод процеживания основан на поэтапной фильтрации воды. На первом этапе вода проходит через сетку, задерживающую крупный мусор. Далее вода пропускается через сетку с меньшей длиной ячейки. На последнем этапе размер ячейки сетки минимален, что позволяет задерживать мельчайшие частицы.
- Отстаивание. Метод используют с целью улучшения качества воды в замкнутых системах водоснабжения. Во время отставания частицы с большей плотностью оседают на дне, в то время как частицы с плотностью меньше, чем плотность воды всплывают на поверхность.
- Фильтрование. Грязная вода проходя сквозь фильтрующий материал оставляет все ненужные взвеси в фильтре. Выделяют различные виды фильтров. Наиболее распространены: сетчатые, вакуумные. Для активной очистки воды используют центрифуги и гидроциклоны. Мусор в них скапливается на стенках под влиянием центробежной силы.
Физико-химические методы очистки воды
К физико-химическим методам очистки воды относятся:
- Коагуляция. Метод имеет эффективность до 95%. Начинается очистка воды с того, что в воду добавляются активные коагулянты: Соли аммония, меди, железа. Вредные вещества выпадают в осадок, после чего удаляются без труда. Метод используется на многих предприятиях текстильной, легкой, нефтехимической, целлюлозабумажной, химической и др. Хорошим коагулянтом считается двухвалентное железо FeSО 4 , которое является отходом процесса травления стали. Травильные стоки содержат до 15 % железа. При его использовании очистка по ХПК – до 75%, мутность снижается до 90%, количество фосфора – на 98%, бактерий – до 80%.
- Адсорбция. При адсорбции адсорбент впитывает в себя все вещества и примеси, не задерживая при этом ток воды. Популярные адсорбенты: уголь, торф, цеолиты, бентонитовые глины . В зависимости от вида используемого адсорбента и удаляемого химического вещества можно достигнуть эффективности до 95%.
- Флотация. Флотация основана на образовании воздушных пузырьков, которые поднимают примеси вверх. Образуется слой пены, которую легко удалить. Метод действенен при обработке сточных вод от нефтепродуктов, волокнистых частиц, масел и других веществ. Вода после флотации может направляться на внутренние нужды предприятия или подвергаться более тщательной очистки.
- Экстракция. Используют для удаления со сточных вод органики, которую впоследствии перерабатывают: жирные кислоты, фенолы. Здесь работает физико-химический закон распределения: при активном перемешивании двух нерастворимых жидкостей всякое вещество, растворенное в одной из них, начнет распределяться согласно своей растворимости . После выделения первой жидкости из второй, одна из них будет частично очищена. Когда примеси начинают скапливаться в экстракционном слое, покидая воду, экстракт удаляется. Для эффективности очистки сточную воду подвергают экстракционной очистки несколько раз.
- Ионный обмен. Иониты твердой фазы и ионы в растворе происходит обмен. Благодаря этому можно забирать из сточных вод нужные радиоактивные вещества и примеси: фосфор, мышьяк, ртуть, свинец и др. Особо результативен ионный обмен при высокой токсичности воды.
- Диализ. В процессе диализа полупроницаемая мембрана освобождает коллоидные растворы и низкомолекулярные соединения из высокомолекулярных веществ. Низкомолекулярные вещества способны пройти через мембрану. Главный недостаток диализа – долгий период очистки . Для ускорения процесса прибегают к увеличению активной площади и повышают температуру. Диализ объединяет в себе осмос и диффузию.
- Кристаллизация. Удаление кристаллов примесей. Применяется в водоемах и прудах выпариванием. Возможно только при высоком содержании примесей.
Биологический метод очистки воды
- Биологические пруды. Такая очистка требует наличие открытых искусственных водоемов. В них происходят самоочистка сточных вод. Такой способ позволяет добиться наилучшего результата, чем при использовании искусственных методов. Наиболее эффективно биологическая очистка работает в теплое время года. В зимнее время очистка не происходит, так как микроорганизмы не способны питаться при минусовой температуре окружающей среды.
- Аэротенки. При биологической методике происходит за счет взаимодействия активного ила и механически очищенных сточных вод. Активный ил содержит множество аэробных микроорганизмов. Если им создать благоприятные условия, то в процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы будут выводить из сточных вод различные загрязнители, и тем самым будет происходить очистка. Биологическое очищение происходит непрерывно, главное, чтобы регулярно поступал свежий воздух. Когда уровень биохимического потребления кислорода (БПК) снижается, вода поступает в следующие секции. В них начинают работать еще одни микроорганизмы - бактерии-нитрификаторы. Часть этих бактерий перерабатывает азот аммонийных солей, в результате получаются нитриты. Далее активный ил превращается в осадок, а очищенная вода поступает в водоемы.
- Биофильтры. Наиболее распространенной, особенно среди владельцев индивидуальных застроек, является очистка с помощью биофильтра. Биологическая методика очистки происходит с помощью все тех же микроорганизмов, находящихся в биофильтре в виде активной пленки. Производительность биофильтров, имеющих капельную фильтрацию, весьма низкая. Но именно они, обеспечивают наибольшую степень очистки сточных вод. Двухступенчатые биофильтры обладают высокой производительностью, при этом качество несильно отличается от капельной фильтрации. Принцип работы биофильтра схож с процессом очистки с помощью аэротенки. Вначале с помощью механических фильтров и отстойника сточные воды избавляются от взвеси и крупных частиц. Затем вода поступает в тело биофильтра, где и происходит очистка. Бактерии, находящиеся на активной пленке, получают с водой питательные вещества. В процессе поедания органики, бактерии размножаются. В результате разросшаяся колония микроорганизмов очищает сточные воды от всей органики.
Реагентный метод очистки воды
В воду добавляется реагент, который связывает растворенные в воде загрязнения и переводит их в осадок. Метод применяется для удаления из сточных вод растворенных неорганических веществ ионного типа (соли, кислоты, основания), растворенных органических веществ (ПАВ), с переводом последних в нерастворимые комплексы. Эффект очистки достигает 97–98 %.
- Окисление. К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восстановительных потенциалов Е. Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO 2 ; H 2 O; NH 3 и осколки органических веществ различного строения. При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очистки достигает 99 %.
- Нейтрализация. Реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей. Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме. Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.
- Экстракция. Метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера. В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости: сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.
Мембранный метод очистки воды
Мембраны, как и другие фильтрующие материалы, можно рассматривать как полупроницаемые среды: они пропускают воду, но не пропускают, точнее, хуже пропускают некоторые примеси. Однако если обычное фильтрование применяют для удаления из воды относительно крупных образований – дисперсных и крупных коллоидных примесей, то мембранные технологии – для извлечения мелких коллоидных частиц, а также растворенных соединений. Для этого мембраны должны иметь поры очень малого размера.
Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что они тонкие, и удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны. Грязеемкость поверхности, очевидно, гораздо меньше, чем у объема. Казалось бы, мембрана должна из-за этого очень быстро засориться и перестать пропускать воду.
Так бы оно и было, если бы в мембранном фильтре не происходило постоянного самоочищения мембраны. Для этого применяется так называемая «тангенциальная» схема движения воды в аппарате, при которой собирают воду с обеих сторон мембраны: одна часть потока проходит через мембрану и образует фильтрат (или пермеат), то есть очищенную воду, а другую направляют вдоль поверхности мембраны, чтобы смывать задержанные примеси и удалять их из зоны фильтрации. Эта часть потока называется концентратом или ретентатом, и обычно ее либо сбрасывают в дренаж, либо (например, при очистке гальванических стоков) отводят для дальнейшей обработки и выделения нужных компонентов.
Таким образом, узел мембранной фильтрации имеет один вход и два выхода, и часть воды постоянно расходуется на очистку мембраны. (В двухступенчатых мембранных установках концентрат второй ступени может быть значительно чище, чем исходная вода, поэтому его можно использовать, подавая снова на вход установки. Таким способом добиваются снижения расхода воды.)
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод - вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.
Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.
В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде,. но уже в обезвреженном виде.
Регенеративные методы - это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.
Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.
Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.
Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.
Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.
Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:
Осветление - удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.
Коагуляция - обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.
Окисление - обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.
Обесцвечивание - удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т.е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).
Обеззараживание - обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:
- Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.
- Озонирование. При применении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона.
- Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.
Обезжелезивание/деманганация - превращение растворённых соединений железа и марганца, как правило, через специальные фильтро-материалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:
Аэрирование - окисление кислородом воздуха с последующим осаждением и фильтрацией. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.
Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2). Железо в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители.
Умягчение - замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость воды делает её непригодной и для питания газовых и электрических паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу на 15%, а слой толщиной 10 мм - уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к увеличению расхода топлива или электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров - умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых отложений.
Обессоливание - удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.
Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агро- лесо- мелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Это дало основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве проблемой номер один .
В природе вода никогда не встречается в виде химически чистого соединения. Обладая свойствами универсального растворителя, она постоянно несет большое количество различных элементов и соединений, состав и соотношение которых определяется условиями формирования воды, составом водоносных пород. Из грунта атмосферная вода поглощает углекислоту и становиться способной растворять по пути своего движения минеральные соли
Проходя через породы, вода приобретает свойства, характерные для них. Так, при прохождении через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые породы - магниевой. Проходя через каменную соль и гипс, вода насыщается сернокислыми и хлористыми солями и становится минеральной.
После постройки колодца, да и любого другого источника водоснабжения, необходимо провести исследования качества и состава воды для определения пригодности ее к использованию и потреблению. Надо помнить, что хозяйственно-питьевая вода относится к пищевым продуктам и ее показатели должны отвечать согласно Закону РФ "О санитарно-эпидемическом благополучии населения" от 19.04.91года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая".
ПДК ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ (ТАБЛИЦЫ НЕ ЗАУЧИВАТЬ О_о)
ПДК основных неорганических веществ в питьевой воде в различ. странах (мг/дм 3).
| Показатели | ВОЗ | USEPA США | ЕС | СанПиН Россия | СанПиН Украина | ГОСТ 2874-82 |
| Алюминий (Al) | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,2 - 0,5 | 0,5 |
| Азот аммонийный (NH 3) | 1,5 | - | 0,5 | - | - | - |
| Асбест (млн. волокон/л) | - | 7,0 | - | - | - | - |
| Барий (Ва) | 0,7 | 2,0 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | - |
| Берилий (Ве) | - | 0,004 | - | 0,0002 | - | 0,0002 |
| Бор (В) | 0,3 | - | 1,0 | 0,5 | - | - |
| Ванадий (V) | - | - | - | 0,1 | - | - |
| Висмут (Bi) | - | - | - | 0,1 | - | - |
| Вольфрам (W) | - | - | - | 0,05 | - | - |
| Европий (Eu) | - | - | - | 0,3 | - | - |
| Железо (Fe) | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Кадмий (Cd) | 0,003 | 0,005 | 0,005 | 0,001 | отсут. | отсут. |
| Калий (К) | - | - | 12,0 | - | - | - |
| Кальций (Са) | - | - | 100,0 | - | - | - |
| Кобальт (Со) | - | - | - | 0,1 | - | - |
| Кремний (Si) | - | - | - | 0,1 | - | - |
| Литий (Li) | - | - | - | 10,0 | - | - |
| Магний (Mg) | - | - | 50,0 | 0,03 | - | - |
| Марганец (Mn) | 0,5 | 0,05 | 0,05 | - | 0,1 | 0,1 |
| Медь (Cu) | 1,0÷2,0 | 1,0÷1,3 | 2,0 | 0,1 | ||
| Молибден (Мо) | 0,07 | - | - | 0,25 | - | 0,5 |
| Мышьяк (As) | 0,01 | 0,05 | 0,01 | 0,05 | 0,001 | 0,05 |
| Натрий (Na) | - | - | - | |||
| Никель (Ni) | 0,02 | - | 0,02 | 0,1 | 0,1 | - |
| Ниобий (Nb) | - | - | - | 0,01 | - | - |
| Нитраты (NO 3) | ||||||
| Нитриты (NO 2) | 3,0 | 3,3 | 0,5 | 3,0 | отсут. | отсут. |
| Ртуть (Hg) | 0,001 | 0,002 | 0,001 | 0,0005 | отсут. | отсут. |
| Рубидий (Rb) | - | - | - | 0,1 | - | - |
| Самарий (Sm) | - | - | - | 0,024 | - | - |
| Свинец (Pb) | 0,01 | 0,015 | 0,01 | 0,03 | 0,01 | 0,01 |
| Селен (Se) | 0,01 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,001 |
| Серебро (Ag) | - | 0,1 | 0,01 | 0,05 | - | 0,05 |
| Сероводород (H 2 S) | 0,05 | - | - | 0,03 | - | - |
| Стронций (Sr) | - | - | - | 17,0 | - | |
| Сульфаты (SO 4 2-) | 250÷500 | |||||
| Cурьма (Sb) | 0,005 | 0,006 | 0,005 | 0,05 | - | - |
| Таллий (Ti) | - | 0,002 | - | 0,0001 | - | - |
| Теллур (Те) | - | - | - | 0,01 | - | - |
| Фосфор (Р), (РО 4) | - | - | - | 0,0001 | - | 3,5 |
| Фториды (F) | 1,5 | 2,0÷4,0 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Хлор/в т.ч. свободный | 0,5÷5,0 | - | - | 0,3÷0,5/0,8÷1,2 | 0,3÷0,5/0,8÷1,2 | - |
| Хлориды (Cl) | 250÷350 | - | ||||
| Хром (Cr 3+) | - | 0,1 | - | 0,5 | - | - |
| Хром (Cr 6+) | 0,05 | - | 0,05 | 0,05 | отсут. | - |
| Цианиды (СN) | 0,07 | 0,02 | 0,05 | 0,035 | отсут. | - |
| Цинк (Zn) | 3,01 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | - |
* предел по органолептике и потребительским качествам воды.
** в пересчете на нитраты и нитриты соответственно.
Обязательные к соблюдению параметры, установленные основным стандартом США (National Primary Water Drinking Regulations).
Данный параметр установлен так называемым "вторичным стандартом" США (National Secondary Water Drinking Regulations), носящий рекомендательный характер.
питьевой воды ..." 98/93/EC от 1998 г.
Индикаторный параметр, согласно "Директивы по качеству питьевой воды ..." 98/93/EC. От 1998 г.
Обязательный для соблюдения параметр, согласно "Директивы по качеству питьевой воды ..." 80/778/EC от 1980 г.
Рекомендованный уровень согласно EC Drinking Water Directive 80/778/EC от 1980 г. (приводятся только для элементов, для которых не установлена предельно допустимая концентрация - MAC (Maximum Admissible Conentration)). Указаны максимальные значения, допустимые в точке пользования.
UO (Undetectable Organoleptically) - не должен обнаруживаться органолептически (на вкус и запах), согласно "Директивы по качеству питьевой воды ..." 80/778/EC от 1980 г.
ПДК обеззараживающих средств и продуктов обеззараживания (мкг/дм 3).
| Показатели | ВОЗ | USEPA США | ЕС | СанПиН Россия | СанПиН Украина | ГОСТ 2874-82 |
| ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА | ||||||
| Монохлорамин | - | - | - | - | - | |
| Ди- и трихлорамин | - | - | - | - | - | - |
| Хлор в том числе остаточный свободный и остаточный | - | - | 300-500 800-1200 | 300-500 800-1200 | - | |
| Диоксид хлора | - | - | - | - | - | - |
| Иод | - | - | - | - | - | - |
| Озон остаточный | - | - | - | - | ||
| ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ | ||||||
| Броматы | - | - | - | - | - | |
| Хлорат | - | - | - | - | - | |
| Хлорит | - | - | - | - | ||
| Полиакриламид | - | - | - | - | ||
| Активированная кремниевая кислота (по Si) | - | - | - | - | - | |
| Полифосфаты | - | - | - | - | ||
| Хлорфенолы | - | - | - | - | - | - |
| 2-хлорфенол | - | - | - | - | - | |
| 1,2,4-хлорфенол | - | - | - | - | - | |
| 2,4,6-хлорфенол | - | * | - | - | ||
| Формальдегид | - | - | - | - | ||
| Монохлорамин | - | - | - | - | - | - |
| Тригалометаны | - | - | - | |||
| Бромформ | - | - | - | - | ||
| Дибромхлорметан | - | - | - | - | ||
| Бромдихлорметан | - | - | - | - | - | |
| Хлороформ | - | - | - | |||
| Хлорированные уксусные кислоты | - | - | - | - | - | - |
| Монохлоруксусная кислота | - | - | - | - | - | |
| Дихлоруксусная кислота | - | - | - | - | - | |
| Трихлоруксусная кислота | - | - | - | - | ||
| Трихлорацетальдегид (хлоргидраты) | - | - | - | - | ||
| Хлорацетон | - | - | - | - | - | - |
| Галогенированные ацетонитрилы | - | - | - | - | - | - |
| Дихлорацетонитрил | - | - | - | - | - | |
| Дибромацетонитрил | - | - | - | - | - | |
| Бромхлорацетонитрил | - | - | - | - | - | |
| Хлорциан | - | - | - | - | - | |
| Хлорпикрин | - | - | - | - | - | - |
Прочерк означает, что данный параметр не нормируется
ВОЗ - Всемирная Организация Здравохранения, USEPA (US Environment Protection Agency) - Агенство по охране окружающей среды США, ЕС - Европейское Сообщество, СанПиН - Россия - Госкомсанэпидемнадзор России, СанПиН Украина - Министерство Здравохранения Украины.
Без воды нет жизни. Человек – на ⅔ вода. За жизнь мы выпиваем около 75 тонн воды. При этом 80% своих болезней мы выпиваем, утверждал Луи Пастер. По данным Всемирной организации здравоохранения водой передается 85% известных болезней, от которых ежегодно умирает 25 миллионов человек. Кроме того, загрязненная вода на 30% ускоряет процесс старения.
По мнению бывшего генерального директора Всемирной организации здравоохранения Гру Харлем Брундтланд многих случаев болезни и смерти можно было бы избежать с помощью недорогих и доступных средств очистки воды.
Пить воду из-под крана, конечно, можно, но вряд ли нужно – об этом сегодня знает каждый школьник. В городской воде обычно содержится очень много механических и химических загрязнений. В воде существует много бактерий и вирусов. К примеру, если человек долгое время продолжает пить воду с превышающей нормой железа он может получить заболевание печени. Вода, которой мы пользуемся, подчистую содержит много солей кальция и магния. Из - за этого вода делается особенно жесткой. Употребление такой воды плохо сказывается как на бытовой технике, так и на организме человека. К сожалению, санитарные нормы требуют от станций водоподготовки обязательного добавления хлора для обеззараживания воды, что тоже негативно сказывается на здоровье.
Одним только кипячением проблему очистки воды не решить – далеко не все содержащиеся в ней «добавки» оседают в виде известкового налета на стенках чайника. Стоит представить себе, что нечто подобное накапливается в нашем организме, чтобы раз и навсегда отказаться от потребления недоочищенной воды. Чтобы такой проблемы не было, нужно позаботиться о полноценной очистке воды .
Какой водой пользоваться?
Некоторые покупают питьевую воду в бутылках. Бутилированная вода разнообразна по составу. И прежде чем делать выбор в пользу той или иной марки, нужно внимательно посмотреть, что вам предлагают и за какие деньги. Минеральную воду, например, лучше употреблять по назначению врача. Но к сожалению на рынке очень много недоброкачественных производителей и фальшивок, есть мнение что до трети продаваемых бутылок в России — это не качественная вода!
При таком положении вещей потребителям приходится учиться распознавать поддельную воду, полагаясь только на себя. Если это столовая вода, то у нее не должно быть никакого запаха, не должно быть сверху пленки, не должно быть осадка. Правда, надо помнить, что есть лечебные воды, в которых допускается небольшой осадок.
Технология производства фальшивых минералок очень проста: воду берут из-под крана, для придания специфического вкуса в нее добавляют йод, соль и соду, а затем газируют в дешевых сатураторах (нечто вроде большого сифона).
Первый признак подделки - низкая цена. Оптом фальсификат предлагают на 15-20% дешевле оригинала, а розничные цены на него примерно на 5% ниже, чем на настоящую минералку. Так что если вы встретили воду по ценам ниже среднерыночных, стоит насторожиться: скорее всего, она попала в бутылку из-под крана.
Следует также обращать внимание на дату выпуска воды: оригинальная продукция на складах не залеживается, и если минералка выпущена более полугода назад, это наверняка подделка. Поскольку стеклянную тару подделать труднее, фальшивую минеральную воду чаще всего разливают в полиэтиленовую тару.
Еще один важный момент: прежде чем покупать минеральную воду, надо научиться читать этикетку. Скажем, если кавказскую воду разливают в Туле, то это не кавказская вода, а тульская. На каждой этикетке должен быть правильно указан состав воды и номер скважины, адрес и телефон для связи с производителем. И, наконец, если этикетка бледная, плохо напечатана или небрежно наклеена, ее качеству полностью соответствует и качество содержимого.
Бытовые способы очистки воды
Для очистки воды в бытовых условиях люди используют разные способы. Однако далеко не все знают, как правильно их необходимо осуществлять и какой может при этом возникнуть побочный эффект.
Все способы очистки воды можно условно разделить на две группы: очистка без использования фильтров и очистка с использованием фильтров.
Очистка воды без использования фильтров
Данный вариант наиболее распространен и доступен, поскольку для очистки воды не требуется приобретение дополнительных устройств, кроме как обычной кухонной посуды.
Кипячение
Все мы с детства знаем, что сырую воду пить нельзя, но только кипяченую. Кипячение используют для уничтожения органики (вирусов, бактерий, микроорганизмов и др.), удаления хлора и других низкотемпературных газов (радон, аммиак и др.). Кипячение действительно помогает в некоторой степени очистить воду, однако данный процесс имеет ряд побочных эффектов. Первый - при кипячении изменяется структура воды, т. е. она становится «мертвой», поскольку происходит испарение кислорода. Чем больше мы кипятим воду, тем больше погибает в ней патогенов, но тем более она становится бесполезной для организма человека. Второе - поскольку при кипячении происходит испарение воды, то концентрация солей в ней увеличивается. Они отлагаются на стенках чайника в виде накипи и извести и попадают в организм человека при последующем потреблении воды из чайника.
Как известно, соли имеют тенденцию накапливаться в организме, что приводит к самым различным заболеваниям, начиная от болезней суставов, образованию камней в почках и окаменению (циррозу) печени, и заканчивая артериосклерозом, инфарктом и мн. др. Кроме того, многие вирусы могут легко перенести кипячение воды, поскольку для их уничтожения требуются намного более высокие температуры. Также заметим, что при кипячении воды удаляется только газообразный хлор. В лабораторных исследованиях был подтвержден тот факт, что после кипячения водопроводной воды образуется дополнительный хлороформ (вызывает раковые заболевания), даже если перед кипячением воды была освобождена от хлороформа продувкой инертным газом.
Вывод. После кипячения мы пьем «мертвую» воду, в которой присутствуют мелкая взвесь и механические частицы, соли тяжелых металлов, хлор и хлорорганика (хлороформ), вирусы.
Отстаивание
Отстаивание используют для удаления из воды хлора и оседания крупных частиц. Как правило, для этого водопроводную воду наливают в большое ведро и оставляют в нем на несколько часов. Без перемешивания воды в ведре, удаление газообразного хлора происходит примерно с ⅓ глубины от поверхности воды. Именно этот слой потом и используется для употребления.
Вывод. Эффективность данного способа очистки воды оставляет желать лучшего. После отстаивания необходимо кипятить воду.
Вымораживание
Данный способ применяют для эффективной очистки воды с помощью ее перекристаллизации. Он намного эффективнее кипячения и даже перегонки (процесс получения дистиллированной воды), поскольку фенол, хлорфенолы и легкая хлорорганика (ряд хлорсодержащих соединений - страшнейший яд) перегоняются вместе с водяным паром.
Вымораживание основывается на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а уж в последнюю очередь, в наименее холодном месте, затвердевает все, что было растворено в основном веществе. Данное явление можно наблюдать на примере свечи. В потухшей свече, подальше от фитиля, получается чистый прозрачный парафин, а в середине, где горел фитиль, собирается сажа и воск получается грязным. Этому закону подчиняются все жидкие вещества.
В домашних условиях очистку воды способом вымораживания можно организовать очень просто. Подберите эмалированную кастрюлю, которая влезает с крышкой в морозильную камеру вашего холодильника. Главное, чтобы объем кастрюли был не менее 1 л, т. к. в меньшем объеме процесс разделения чистого льда и грязной не замерзшей воды вряд ли состоится.
Наполните кастрюлю водой. Накройте кастрюлю крышкой так, чтобы между крышкой и водой оставался зазор в два пальца. Тогда холод будет проникать в кастрюлю снизу и с боков, так, что под крышкой вода за 24 часа не успеет замерзнуть, а если и замерзнет, то в последнюю очередь. Кастрюлю следует держать в морозильнике столько времени, чтобы вода успела замерзнуть примерно наполовину (для 3-литровой кастрюли это как раз сутки).
Когда вы вытащите кастрюлю с наполовину замерзшей водой, вы воочию убедитесь, что по краям лед чист, как алмаз, а не замерзшая вода в середине так грязна, что напоминает по цвету чай. Лед над этой грязной водой не очень чист и протыкается даже пальцем. Этот лед надо вырезать ножом и слить всю грязную воду. Если Вы вытащили кастрюлю поздно, так что вода промерзла полностью, тогда возьмите чайник с крутым кипятком и лейте струю в середину кастрюли – кипяток за полминуты «вымоет» весь грязный лед с середины, оставив кругляк чистейшего льда. Чистый лед оставьте на оттаивание.
Очистка воды с использованием фильтров
Современные фильтры для очистки воды используют в основном методы озонирования, применение активного серебра и активированного угля, йодирование, ультрафиолет, озонирование и обратный осмос.
Озонирование воды
Озонирование воды в качестве технологии водоподготовки пользуется популярностью в западных странах. Принцип действия озона при очистке таков: молекулы этой химически активной формы кислорода проникают через клеточные мембраны органических веществ и быстро их окисляют. Это становится причиной гибели клетки микроорганизма. Водоподготовка с помощью озона способствует улучшению вкусовых качеств воды и уничтожению неприятных запахов.
Применение активного серебра
Очищающие свойства серебра используется человеком с незапамятных времен. Когда-то воду просто выдерживали некоторое время в серебряных сосудах, считалось, что после этого вода полностью обеззараживалась. Современное применение серебра для водоочистки заключается в соединении ионов серебра с оболочкой бактерий. У этого метода, однако, есть противники, которые утверждают, что поскольку серебро - тяжелый металл, то такого рода очистка представляет опасность для человеческого организма. На сегодняшний день серебро применяют также для длительного хранения исходно чистой воды.
Активированный уголь
Активированный уголь это реагент сорбционной (от лат. sorbeo - поглощаю) очистки воды для удаления из воды хлора, запахов и цвета. Благодаря своей высокой сорбционной способности, активированный уголь эффективно поглощает из воды остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения. Пористая структура активированного угля и, как следствие, большая площадь поверхности, обеспечивает его высокую эффективность.
Йодирование
Йодирование – часто применяющийся способ очистки воды в плавательных бассейнах. Кроме того, специально разработанными йодными таблетками удобно дезинфицировать воду в походных условиях, например, набрав воды из старого сельского колодца или кристально чистого на первый взгляд родничка.
Обработка воды ультрафиолетовыми лучами или посредством ультрафиолетовой мембраны признана одним из наиболее эффективных способов водоочистки. Технология обеззараживания воды с помощью ультрафиолета заключается в прохождении особых фотохимических реакций, в результате которых клетки микроорганизмов, находящихся в воде, серьезно повреждаются, и бактерии погибают.
Обратный осмос – способ очистки воды, применявшийся ранее только для опреснения морской воды. На данный момент усовершенствованная очистка путем обратного осмоса дает сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки по всему миру. На основе обратно осмотических систем выпускаются бытовые фильтры для очистки воды, которые являются одними из наиболее эффективных и надежных водоочистных установок. Каков же принцип работы систем обратного осмоса? Основной очищающий элемент этих систем - полупроницаемая мембрана, которая способна пропускать через себя только молекулы воды, но при этом препятствует проникновению веществ с молекулами большего размера (солей тяжелых металлов, примесей, ржавчины). В результате очистки путем обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Так, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации. Мембрана обратного осмоса способна удалять из воды и органические вещества. Большой размер вирусов и бактерий также практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.
Современные бытовые фильтры
Перед тем, как установить в своем доме фильтр вы должны понимать, ради чего вы это делаете. То есть, какого результата ждете! На сегодняшний день фильтров существует очень много, которые отличаются по комплектации и методам использования.
Фильтры низкой степени очистки – насадки на кран и кувшины
К данной категории относятся фильтры простой очистки с небольшим ресурсом; как правило, это очистка от механических примесей и от растворенного в воде хлора. Ресурс картриджа такого рода фильтров очень небольшой - в среднем его хватает (для 3–4 человек) на срок 15 −45 дней (чем более дорогой кувшин или насадка, тем более качественная очистка и больше ресурс картриджа), после этого картридж нужно менять. У них высокая себестоимость и низкое качество очистки воды.
Насадки на кран
К данной категории относятся простейшие фильтры, монтирующиеся к водопроводному крану диаметром от 15 до 20 мм. Предназначение: доочистка водопроводной воды (используемой для питья). Основная масса данного рода фильтров очищает воду от механических примесей и от хлора. Хотя часть производителей предлагает фильтры насадки с картриджами, содержащими ионообменную смолу - способную частично умягчать воду (по умягчению воды очень небольшой ресурс - в несколько десятков литров) и частично забирать соли тяжелых металлов.
К данной категории относятся простейшие фильтры наливного типа, используемые для доочистки водопроводной (подготовленной / обеззараженной) воды. Принцип действия: кувшин разделен на 2 части (в верхнюю часть заливается очищаемая вода, в нижней части кувшина скапливается очищенная вода), вода самотеком проходит через фильтрующий материал (картридж) очищаясь при этом от механических примесей, хлорорганических соединений, частично от тяжелых металлов.
Фильтры средней степени очистки - 2-х, 3-х ступенчатые фильтры
Данные фильтры предназначены для очистки водопроводной (подготовленной) воды до состояния питьевой воды. Большой ассортимент и разновидность фильтров данной категории позволяет разделить их на несколько типов, и различают исходя из следующих параметров: количества ступеней очистки (в основном это 2-х и 3-х ступенчатые фильтры очистки воды); различаются по месту расположения, после их установки (нижнее расположение «под мойкой», верхнее расположение «на столе»); одноколбовые (в одной колбе может содержаться как одна так и три ступени очистки) и многоколбовые (как правило, не более 3-х колб); так же поскольку все фильтры данной категории являются проточными фильтрами (т. е. происходит проточная фильтрация воды), то еще одним не маловажным фактором является способ подсоединения к трубопроводу. Все фильтры данной категории являются картриджными (используется как правило стандарт Slim Line (SL) - 10), т. е. предполагают замену сменного элемента после того как ресурс картриджа будет исчерпан.
2-х ступенчатые фильтры: (как правило 1-я ступень: механическая очистка, 2-я ступень очистка активированным углем)
3-х ступенчатые фильтры: (как правило 1-я ступень: механическая очистка, 2-я ступень очистка активированным углем, 3-я ступень ионообменная смола, или прессованный активированный уголь тонкой очистки обогащенный одной или несколькими добавками: серебро, ионообменное вещество, кристаллы гексаметафосфата и т. д.)
2-х, 3-х ступенчатыми фильтрами: отлично убираются - механические примеси, хлор, хлоорганические соединения; частично удаляются - пестициды, железо, марганец, тяжелые металлы, трихлорметан, нефтесодержащие продукты, соли жесткости, не удаляются - бактерии, вирусы, хлориды, нитраты, нитриты, фториды.
Себестоимость и качество очистки воды – средняя.
Фильтры высокой степени очистки - обратный осмос, фильтры с ультра фильтрационной мембраной
Основным фильтрующим элементом, в фильтрах высокой степени очистки, является мембрана, по качеству очистки, лучшим является метод обратного осмоса (основной фильтрующий элемент - обратно осмотическая мембрана), далее следует нанофильтрация и ультрафильтрация (ультра фильтрационная мембрана). Наибольшее распространение получил обратно осмотический метод очистки воды, как самый эффективный, а бытовые обратно осмотические системы (RO systems) в странах Европы, Северной Америки являются самыми распространенными бытовыми фильтрами очистки воды. Стоит заметить, что практически вся бутилированная питьевая вода проходит очистку методом обратного осмоса, а вода очищенная бытовым обратно осмотическим фильтром, не будет отличаться от той что продается под известными торговыми брендами…
Помимо обратно осмотических фильтров, к фильтрам с высокой степенью очистки относятся фильтры с ультра фильтрационной мембраной. Они менее распространены, но так же заслуживают внимания, тем более что их стоимость несколько меньше чем стоимость обратно осмотических фильтров.
Себестоимость таких фильтров низкая, а качество очистки воды очень высокое.
Фильтры с ультра фильтрационной мембраной
Одним из методов мембранной очистки воды - является очистка ультра фильтрационной мембраной. Ультрафильтрация мембрана изготовлена из трубчатого композита, удаляет все частицы размером более 0,01 мкм (микрон), в том числе бактерии, вирусы, а так же растворенные соли тяжелых металлов, железо, ртуть, мышьяк, марганец и т.д. Фильтр с ультра фильтрационной мембраной является проточным, с производительностью ~ 150 - 200 литров/час. Внешне такой фильтр похож на обратно осмотический фильтр, но все же очистка методом обратного осмоса является более тонкой (качественной) нежели очистка ультра фильтрационной мембраной.
5 ступенчатая система очистки воды с ультра фильтрационной мембраной имеет следующие стадии очистки:
1) Первая ступень - картридж предварительной механической очистки (материал: витой или вспененный полипропилен), предназначен для удаления механических частиц и взвесей диаметром до 10 мкм (микрон).
2) Вторая ступень - картридж содержащий гранулированный активированный уголь, удаляет хлор и его соединения, органические вещества, газы, улучшает вкусовые качества.
3) Третья ступень - картридж на основе спрессованного активированного угля (Carbon-Block), предназначен для доочистки воды от хлорорганических соединений и механических примесей размером до 0,5 мкм (микрон).
4) Четвертая ступень - ультра фильтрационная мембрана изготовленная из трубчатого композита с диаметром отверстий 0,1–0,01 мкм. Мембрана удаляет практически все органические загрязнители, растворенные в воде посторонние примеси, соли тяжелых металлов, железо, ртуть, мышьяк, марганец и т.д., а так же бактерии и вирусы.
5) Пятая ступень - картридж in line на основе кокосового активированного угля, удаляет запахи и улучшает вкус воды.
Помимо 5 ступенчатой системы встречаются фильтры с 4 ступенями очистки, в таких фильтрах отсутствует 3-я ступень (картридж на основе спрессованного активированного угля (Carbon-Block)).
Фильтры обратноосмотической очистки воды
Фильтры обратноосмотической очистки воды, производят наиболее качественную (полноценную) очистку воды в домашних условиях. Из воды удаляются такие вредные вещества как магний, ртуть, нитраты, нитриты, стронций, мышьяк, цианицы, асбест, фтор, свинец, сульфаты, железо, хлор, …. и т.д…., все бактерии и вирусы.
Бытовые фильтры обратного осмоса делятся на проточные обратноосмотические фильтры и накопительные. Основная разница между проточными и накопительными фильтрами заключается в производительности мембран.
В накопительных фильтрах производительность мембраны небольшая (в среднем 150–300 литров в сутки (~ 0,1–0,15 литра в минуту)), поэтому в таких фильтрах просто необходим накопительный бак, чтобы иметь возможность накопить некий запас чистой воды (как правило 8–11 литров). Вода постепенно фильтруется и накапливается в баке, после того как бак наполнен - фильтрация воды прекращается. Постоянная наполняемость бака поддерживается фильтром автоматически, т. е. получается что в накопительных фильтрах всегда есть запас чистой воды в 8–11 литров.
В бытовых проточных фильтрах обратного осмоса устанавливаются мембраны высокой производительности (обеспечиваемая производительность на уровне 1–2 литра в минуту). В таких фильтрах накопительный бак не нужен. По стоимости фильтры проточные примерно в 2–2,5 раза дороже накопительных.
Как для накопительных систем обратного осмоса, так и для проточных - важным показателем является давление воды на входе в фильтр (давление в трубопроводе). Давление должно быть не менее чем 2,8 атм. (в домах с централизованным водоснабжением давление ниже указаного встречается довольно редко, как правило это верхний (нижний) этаж или исторический центр города с изношенным трубопроводом), в случае меньшего давления устанавливается дополнительно помпа повышения давления.
Наиболее популярные модели накопительных обратноосмотических фильтров:
а) 5-и ступенчатый обратноосмотический фильтр (система обратного осмоса): 1-я ступень - предварительная очистка от механических примесей ~ 15–30 мкм (микрон); 2-я ступень - очистка активированным углем от хлора и хлорорганических соединений; 3-я ступень - тонкая очистка от механических примесей ~ 1–5 мкм (микрон) или доочистка прессованным активированным углем (данная дополнительная ступень в 5 ступенчатом фильтре позволяет лучше защитить мембрану - которая в свою очередь прослужит дольше); 4-я ступень - очистка мембраной (метод обратного осмоса); 5-я ступень - угольный постфильтр.
б) 5-и ступенчатый обратноосмотический фильтр (система обратного осмоса) с минерализатором: В этом фильтре добавлен минерализатор. 1-я ступень - предварительная очистка от механических примесей; 2-я ступень - очистка активированным углем от хлора и хлорорганических соединений; 3-я ступень - тонкая очистка от механических примесей или доочистка прессованным активированным углем; 4-я ступень - очистка мембраной; 5-я ступень - угольный постфильтр. + отдельно минерализатор, позволяющий сбалансировать солевой состав воды.
в) 5-и ступенчатый обратноосмотический фильтр с помпой повышения давления (система обратного осмоса): в таком фильтре, в отличии от 5 ступенчатого осмоса, добавлена только помпа - которую нужно использовать если давление воды поступающей на очистку, менее чем 2,8 - 3 атм., во всех остальных случаях обратноосмотический фильтр можно использовать без помпы.
г) 4-х ступенчатый обратноосмотический фильтр (система обратного осмоса): 1-я ступень - предварительная очистка от механических примесей ~ 15–30 мкм (микрон); 2-я ступень - очистка активированным углем от хлора и хлорорганических соединений; 3-я ступень - очистка мембраной (метод обратного осмоса); 4-я ступень - угольный постфильтр.
Обратноосмотические фильтры компактны и легко устанавливаются на кухне под мойкой, на мойке устанавливается отдельный кран для питьевой воды (фильтры комплектуются всем необходимым для подключения).
19.02.2014
Способы очистки воды
Почти все авторы считают одним из обстоятельств старения организма - снижение способности клеток связывать обязательное для обмена веществ количество воды, т.е. возрастную дегидратацию. Вода является главной средой, в которой идут бессчетные химические реакции и физико-химические процессы обмена веществ. Организм точно регулирует содержание воды в каждом органе, каждой ткани. Постоянство внутренней среды организма, в том числе и определенное количество воды, - одно из главных требований полноценной жизнедеятельности. Человек может пить большое количество воды, но не в силах замедлить возрастной процесс уменьшения воды в организме.
Вода, используемая организмом, существенно отличается от Обычной. Обычная вода загрязнена в процессе техногенной деятельности человека разнообразными веществами, а именно: ионами неорганических соединений, мельчайшими частицами твердых примесей, органическими веществами природного и искусственного происхождения, микроорганизмами и продуктами их жизнедеятельности, растворенными газами. Обнаружена взаимосвязь между разнообразными заболеваниями живого организма и размером "нагрузки" вредных примесей в питьевой воде. Загрязнение же на клеточном уровне приводит к необратимым процессам, утрате иммунитета.
Методы очистки воды в бытовых условиях
Для очистки воды в домашних условиях люди применяют разнообразные способы. Но далеко не все знают, как правильно их нужно осуществлять и какой может при этом возникнуть побочный результат.
Все методы очистки воды можно условно разделить на две группы: очистка без применения фильтров и очистка с применением фильтров.
Очистка воды без применения фильтров.
Данный вариант преимущественно популярен и доступен, так как в целях очистки воды нет необходимости в приобретении дополнительных устройств, кроме как обычной кухонной посуды. К наиболее распространенным приемам относятся:
· Кипячение
· Отстаивание
· Вымораживание
Кипячение
Все мы знаем, что сырую воду употреблять нельзя, только кипяченую. Кипячение используют для уничтожения органики (вирусов, бактерий, микроорганизмов и др.), устранения хлора и иных низкотемпературных газов (радон, аммиак и др.). Кипячение действительно помогает в определенной степени очистить воду, но данный метод имеетопределенный ряд побочных эффектов.
Первый - при кипячении меняется структура воды, т.е. она становится "мертвой", так как происходит испарение кислорода. Чем дольше мы кипятим воду, тем больше уничтожается в ней патогенов, но тем более она становится бесполезной для организма человека.
Второй - поскольку при кипячении осуществляется испарение воды, то концентрация солей в ней увеличивается. Они отлагаются на стенках чайника в виде накипи и извести и попадают в организм человека при последующем потреблении воды из чайника.
Как нам известно, соли обладают тенденцией накапливаться в организме, что приводит к многообразным болезням, начиная от заболеваний суставов, образованию камней в почках и окаменению (циррозу) печени, и заканчивая артериосклерозом, инфарктом и мн. др. Кроме этого, множество вирусов могут спокойно перенести кипячение воды, так как для их уничтожения требуются намного более высокие температуры. Также заметим, что при кипячении воды удаляется только газообразный хлор. В лабораторных исследованиях был подтвержден тот факт, что после кипячения водопроводной воды образуется дополнительный хлороформ (вызывает раковые заболевания), даже если перед кипячением воды была освобождена от хлороформа продувкой инертным газом.
Вывод. После кипячения мы пьем "мертвую" воду, в которой присутствуют мелкая взвесь и механические частицы, соли тяжелых металлов, хлор и хлорорганика (хлороформ), вирусы и др.
Отстаивание
Отстаивание применяют в целях удаления из воды хлора. Обычно, для этого водопроводную воду наливают в большое ведро и оставляют в нем на несколько часов. Без перемешивания воды в ведре устранение газообразного хлора происходит примерно с 1/3 глубины от поверхности воды, поэтому для получения сколь-либо заметного эффекта нужно следовать проработанным способам отстаивания.
Результативность этого способа очистки воды оставляет желать лучшего. После отстаивания требуется кипятить воду.
Вымораживание
Данный способ используют для результативной очистки воды с помощью ее перекристаллизации. Этот метод значительно эффективнее кипячения и даже перегонки, так как фенол, хлорфенолы и легкая хлорорганика (ряд хлорсодержащих соединений - страшнейший яд) перегоняются вместе с водяным паром (последнее дадим на заметку поклонникам дистиллированной воды).
Многие под этим методом подразумевают следующее: налить воду в тару и поставить ее в холодильник до образования льда, позже вынуть тару из холодильника и разморозить ее для питья. Сразу заметим, что эффект очистки воды вышеприведенным способом нулевой, так как вымораживание - очень сложный и затяжной процесс, результативность которого полностью зависит от точного следования разработанным методикам.
Этот метод основывается на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а уж в в дальнейшем в наименее холодном месте затвердевает все, что было растворено в основном веществе. Данный процесс можно наблюдать на примере свечи. В затухшей свече подальше от фитиля возникает чистый прозрачный парафин, а посередине, где горел фитиль, накапливается сажа и воск получается грязным. Этому закону подчиняются все жидкие вещества. Важное здесь - обеспечить медленное замораживание воды и вести его так, чтобы в одном месте сосуда его было больше, чем в другом. Так как этот метод очень содержательный, то приводить его здесь не будем.Заметим лишь то, что обработка воды методом вымораживания может протекать несколько часов с постоянным отслеживанием процесса. Иначеэффективность резко снижается.
Очистка воды с применением фильтров
Для устранения вредных примесей из водопроводной воды применяют разнообразные фильтры. В домашних условиях часто применяются разнообразные кувшины и насадки на кран.
Методов водоподготовки и способов очистки воды придумано уже много. Причин загрязнений питьевой воды существует много. В основном все они, так или иначе, связаны с источниками воды. Каждый тип источника имеет свои характерные причины, вызывающие загрязнение воды.
Решением проблем, связанных с загрязнениями воды, является ее очистка. В наше время имеется ряд методов водоподготовки и способов очистки воды, позволяющих добиться высокого качества питьевой воды практически из любого источника.
Существуют следующие способы получения гарантированного высокого качества питьевой воды из разных источников:
· Способ осаждения
· Осветление воды
· Мембранные способы
· Химические реагенты для окисления
· Адсорбция
· Обезжелезивание воды
· Умягчение воды
· Обессоливание воды
· Кондиционирование воды
· Обеззараживание воды
· Удаление органических загрязнений
· Дехлорирование воды
· Удаление нитратов
Классические методы очистки питьевой воды
Озонирование
Проблема снабжения людей питьевой водой, отвечающей требованиям стандарта, является одной из важнейших проблем, решение которых стоит перед предприятиями и организациями водообеспечения России.
В процессе зарегулирования рек и строительства на них водохранилищ возникли условия для появления планктона, что влияет на увеличение цветности и появлению в воде привкусов и запахов. Органические примеси и химические загрязнения выносятся в водоёмы с неочищенными сточными водами населённых пунктов и промышленных предприятий. В итоге во многих водоёмах, особенно вблизи крупных населенных пунктов, природная вода содержит фенолы (до 2 - 7 ПДК), хлорорганические пестициды, аммонийный и нитритный азот (до 10 - 16 ПДК), нефтепродукты и многие другие загрязнения.
Периодически появляющиеся аварийные ситуации приводят к значительному ухудшению качества воды природных источников и соответственно качества питьевой воды. В подземных водах нередко выявляются марганец, амины, нефтепродукты.
Барьерная значимость имеющихся водопроводных очистных построек незначительна, и в питьевой воде, употребляемой людьми, содержатся практически те же загрязнения, что и в природной воде. Одним из наиболее значимых и высокоэффективных методов очистки воды от указанных загрязнений считается озонирование. Озонирование воды позволяет значительно улучшить качество питьевой и очищенной сточной воды и разрешить трудности: здравоохранения и экологии.
Озонирование воды дает возможность кроме решения важных задач по улучшению качества очищенных сточных вод, упростить технологию подготовки естесственных вод. Преимущественно широкое использование технология озонирования приобрела в области производства питьевой воды. В существующем разнообразии методов и способов решения задач качественной очистки и обеззараживания воды озонирование является предпочтительным, что связано:
· проблемами решения задач, связанных с возникновением в очищенной воде в результате её хлорирования токсичных хлорорганических образований;
· недостающим количеством хлорреагентов, производимых российской промышленностью;
· возможностью производства озона на месте использования;
· повышенной активностью озона в отношении обеззараживания воды от бактерий и вирусов.
Озонирование возможно применять как дополнительный способ очистки воды взамен классического хлорирования, в сочетании с хлором, перекисью водорода и иными окислителями, вместе с УФ-облучением, обработкой ультразвуком, фильтрацией с применением песка, активированного угля, ионообменных смол.
Преимущество озонирования заключается в том, что под воздействием озона одновременно с обеззараживанием проиходит обесцвечивание воды, а также удаляются запахи и привкусы воды и вообще улучшаются её вкусовые качества. Озон не изменяет природные свойства воды, так как его излишек (не прореагировавший озон) через несколько минут преобразуется в кислород.
Озонная проработка устраняет земляной привкус воды в результате уменьшения концентрации геосмина в 5-10 раз. Несмотря на возникновение у воды после переработки озоном нового вкусового компонента, суммарные вкусовые качества озонированной воды улучшаются.
Озон начали использовать для дезинфекции питьевых вод раньше, чем хлор. Но несмотря на это озон ещё не нашёл необходимого применения в методике водоподготовки, особенно в России. Основными причинами этого являлась, по видимому, нехватка электроэнергии, а также то, что химические и физические свойства водного раствора озона ещё мало исследованы. В текущее время на ряде водоподготовительных установок в теплоэнергетике произошла также проблема интенсивного зарастания ионообменных фильтров биомассой. Не изменяя ионообменных свойств загрузки, биомасса увеличивает сопротивление загрузки, что приводит к значительному снижению скорости фильтрования.
Согласно литературным источникам, в целях предупреждения становления биомассы и стерилизации фильтров используют разнообразные окислители, такие как активный хлор, содержащийся в электроактивированном растворе хлористого натрия, формальдегид, перуксусная кислота, хлорамин Т и др.
Процесс бактерицидного воздействия хлора и его кислородсодержащих соединений состоит во взаимодействии с составными элементами клетки микроорганизма, в первую очередь с ферментами, что влияет на обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. В практике переработки воды используют свободный хлор, соли хлорноватистой кислоты (гипохлориты) и диоксид хлора ClO2. При растворении хлора в воде возникает гидролиз с появлением хлорноватистой и хлороводородной (соляной) кислот.
Главный контрольно-испытательный центр питьевой воды (ГИЦ ПВ)