Что мы пьем? Современные способы очистки питьевой воды. Обзор способов и методов очистки питьевой воды Очистка воды методом фильтрования

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.)

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отлича­ется очистка воды для питьевых нужд, в техноло­гических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод.

Причем далее для промышленных стоков, сбра­сываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточа­ются. Считается, что суммарные затраты на очи­стку сточных вод современных предприятий в среднем составляют от 15 до 40 % их общей сто­имости.

Методы очистки воды при всем их многообра­зии можно подразделить на три группы: механи­ческие, физико-химические и биологические.

Механическая очистка применяется, прежде всего, для отделения твердых и взвешенных ве­ществ. Наиболее типичными в этой группе явля­ются способы процеживания, отстаивания, инер­ционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания).

Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - вода пропускается через специ­альные металлические решетки с шагом 5-25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных по­воротных приспособлений.

Отстаивание происходит в специальных емкос­тях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и ком­бинированные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника яв­ляются песколовки, применяющиеся для выделе­ния частиц песка в стоках литейных цехов, окалины - в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов. Как правило, время нахождения воды в пес­коловках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Инерционное разделение осуществляется в гид­роциклонах, принцип действия которых аналоги­чен циклонам для очистки газов. Различают откры­тые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые по­тери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

Фильтрование осуществляется чаще всего че­рез пористые связанные или несвязанные мате­риалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры - основные очистители при водоподготовке. Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых вы­ход очищенной воды происходит снизу, а нефтя­ная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множе­ство разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы.

Экстракция - процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых.или заполненных насад­ками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбира­ющим вредные вещества: так бензолом удаляет­ся фенол.

Флотация - процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пу­зырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и приме­сями происходит реакция. Разновидность мето­да - электрофлотация, при которой вода дополни­тельно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация - обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с це­лью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализа­ции сточных вод - смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Окисление - применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обез­зараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распростра­ненный способ - хлорирование - чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (осо­бенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом ги­перхлорировании). Необходимо постепенно пере­ходить на другие способы, например, на комбина­цию озонирование и хлорирование. Озо­нирование - дорого и более кратковременного действия, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультра­фиолетовой обработкой воды.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных угле­водородов, частичек красящих веществ. Лучшим сорбентом и здесь является активиро­ванный уголь, это относится и к различным ми­нералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие быто­вые фильтры для воды: «Родничок», «Роса».

Коагуляция - обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распростране­на при водоподготовке. Обработка ведется соеди­нениями алюминия или железа, при этом обра­зуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод ши­роко применяется электрокоагуляция, при кото­рой вблизи электродов образуются ионы (резуль­тат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяже­лые металлы, цианы и др.

Ионообменные методы достаточно эффектив­ны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится син­тетической ионообменной смолой и, если ей пред­шествует механическая очистка, позволяет полу­чить выделенные из воды металлы в виде срав­нительно чистых концентрированных солей.

В последнее время за рубежом (особенно для водоподготовки) используют установки обрат­ного осмоса. В них вода продавливается через набор специальных микропленок при высоком давле­нии (до 30 МПа). Эти установки чрезвычайно эффективны в качестве последних ступеней (т. е. для тонкой очистки). Но они достаточно дороги и энергоемки.

Биологическая очистка возможна в естествен­ных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, про­стейшими, водорослями) и превращаются в минеральные вещества. В естественных усло­виях очистка производится на полях фильтра­ции или орошения (через почву) или в биологи­ческих прудах. Последние могут быть с подду­вом воздуха (с искусственной аэрацией). В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро- с подачей воздуха; окси- с пода­чей кислорода; мета- без доступа воздуха) сточ­ные воды обрабатываются микроорганизмами. Но для их нормального функционирования необхо­димы определенные условия по температуре, рН и отсутствию многих солей. Поэтому разновид­ности этих сооружений чаще всего применяются на тех очистных сооружениях канализации, куда не поступают промстоки. На промышленных очи­стных сооружениях чаще применяются биофиль­тры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлак, ке­рамзит, гравий). Эта биологическая среда (пленка) менее чувствительна к колебаниям па­раметров среды и сточных вод. Активность био­пленки увеличивается при поддуве воздуха, пода­ваемого обычно противотоком.

Выбор способов очистки и обеззараживания воды зависит от многих параметров и требований, важ­нейшие из которых: необходимая степень очист­ки и исходная загрязненность воды, потребные расходы и время очистки, наличие очистителей и энергии и, конечно, экономические возможности. Но при всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осадка, образую­щегося при обработке воды (особенно токсичных промстоков). Как правило, осадок обезво­живается и вывозится на специальные полиго­ны для захоронения. Или обрабатывается в биологических сооружениях. Достаточно эффективны для переработки осадков (в том числе токсичных) некоторые рас­тения типа гиацинтов, тростника. Суще­ствуют специальные печи для сжигания токсич­ных отходов с очень высокой полнотой сгорания (за счет создания взвешенного слоя сгорающего вещества, тангенциальной подачи топлива), и четырехступенчатой очисткой газовых выбросов (печи канадско-американской фирмы профессора Ормстона). Есть и отечественные разработки по сжи­ганию этого осадка в металлургических, специаль­но оборудованных печах с получением сравнительно безвредного строительного материала.

Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и биологических ее изменений в процессе обработки с целью сделать ее пригодной для питья, т. е. очистки и улучшения ее природных свойств.

Основными методами очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

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.

Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Фильтрование - самый распространенный метод отделения твердых частиц от жидкости. При этом из раствора могут быть выделены не только диспергированные частицы, но и коллоиды.

В процессе фильтрования происходит задержание взвешенных веществ в порах фильтрующей среды и в биологической пленке, окружающей частицы фильтрующего материала. Вода освобождается от взвешенных частиц, хлопьев коагулянта и большей части бактерий.

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 воды, или ее дезинфекция, заключается в полном освобождении воды от болезнетворных бактерий. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы, описанные ниже.

Традиционные методы очистки воды не позволяют удалять из неё многие виды загрязнений (особенно содержащиеся в растворенном вилле), которые могут встречаться в поверхностных водоисточниках. Эти методы часто не обеспечивают получение воды стандартного качества даже в тех случаях когда требуется удаление привкусов и запахов природного происхождения. В связи с этим пытаются использовать дополнительные методы обработки воды: окисление, сорбцию, ионный обмен, физические методы и др. Для целей хозяйственно-питьевого водоснабжения, как правило приходиться обрабатывать большое количество воды, кроме того, стоимость её обработки должна быть невелика. Поэтому в практике водоснабжения пока получают применение только первые два метода: окисление и сорбция.

Окислительный метод очистки воды

Окислители уже давно используются в технологии водоподготовки в основном благодаря своему бактерицидному действию. Ещё в конце прошлого столетия были проведены первые опыты по обеззараживанию воды хлором и азоном. Окислители используются также для удаления цветности воды, её привкусов и запахов, т.е. органических веществ природного происхождения. Наряду с газообразным хлором и озоном находят применение различные хлорсодержащие продукты (хлорная известь, гипохлориты, двуокись хлора) и перманганат калия. Эти окислители обладают различными окислительно-восстановительным потенциалом. Однако эффективность их действия определяется не только величиной окислительно-восстановительного потенциала, а также другими факторами, которые необходимо учитывать при оценке действия окислителя на те или иные виды загрязнений. К таким фактором можно отнеси скорость взаимодействия окислителя с удаленными из воды веществами, а также проявляемые в ряде случаев особенности взаимодействия. При этом необходимо иметь в виду, что очистка воды от органических соединений с помощью окислителей достигается путём их разложения т.е. перевода в другие соединения. Очистка от неорганических соединений в том числе от ионов металлов может быть достигнута только в том случае, если последние будут переведены при действие окислителей в нерастворимую форму. Юлагодаря этому они могут быть переведены из воды с помощью отстаивания, фильтрования и т.п.

Наиболее характерные окислители и их взаимодействие с характерными видами загрязнений воды.

Хлор. Как известно, взаимодействие хлора с водой протекает по уравнению

Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO

Образовавшаяся в результате гидролиза хлора хлорноватистая кислота диссоциирует по уравнению

HClO ↔ H+ + OCl–

Хлор является хорошим дезинфектантом. Его бактерицидное действие проявляется по отношению к бактериям и некоторым видам врусов. Обеззараживающий эффект зависит от дозы хлора, времени его контакта с водой, степени загрязненности воды и других услвий. В реакцию взаимодействия с хлором могут вступать различные химические соединения.

Окислению хлором подвергаются природные гуминовые вещества, обусловливающие цветность воды. Имеются данные, что хлорирование нарушает устойчивость коллоидных частиц водного гумуса, способствуя их коагуляции.

Хлор сравнительно легко взаимодействует с фенолами. Исследования, проведённые в Институте коллоидной химии воды позволили установить, что из класса фенолов наиболее устойчивыми по отношению к хлору является одноатомные фенолы – оксибензол, крезол, нафтол. Двухатомные фенолы (пирокатехин, резорцин, гидрохинон) и трёхатомные фенолы (флороглюцин, резорцин, гидрохинон) разрушаются под действием под действием хлора значительно интенсивнее.

Проведены опыты по выяснению характера взаимодействия хлора с фенолом (оксибензолом). Эти данные показывают, что при малых дозах хлора фенол не разрушается, хотя наблюдается расход окислителя. По-видимому, на этой стадии идёт образование хлорпроизводных фенола, что подтверждалось появление типичного «аптечного» запаха воды. С увеличением дозы хлора количество фенола начинает снижаться, что свидетельствуето его разрушении. При полном разрушении фенола расход хлора прекращается. Исходя из количества прореагировавшего хлора можно подсчитать, что в данном случае окисление проходит в основном до малеиновой кислоты. При этом для протекания реакции необходим определенный избыток хлора. Особенности взаимодействия хлора с фенолом являются образование нежелательных хлорпроизводных при недостаточных дозах хлора и необходимость значительного избытка хлора для их разрушения, что в практических условиях требует специального процесса дехлорирования воды.

В ходе исследования выполненных Буртшелом и его сотрудниками установлено, что большинство хлорпроизводных фенола обладают неприятным запахом, особенно 2-хлорфенол, 2,4 –дихлорфенол, 2,6 –дихлорфенол и трихлорфенол.

Весьма специфичным является взаимодействие хлора с аммиаком, так как реакция между ними протекает достаточно быстро с образованием хлораминов. Например, хлор взаимодействует с аммиаком примерно в 100 раз быстрее, чем с фенолом. В зависимости от условий протекания реакции, в том числе от соотношения концентраций хлора и аммиака, могут образовываться различные хлорамины: монохлорамины (NH4Cl), дихлораммины (NHCl2) и трихлораммины (NCl3).

Хлорамины, также как и хлор, являются окислителями и обладают бактерицидным действием, которое проявляется, однако, значительно медленнее и слабее. При наличии связанного хлора рекомендуется производитьобеззараживание воды увеличенными дозами хлора и при более длительном его контакте с обрабатываемой водой по сравнению со свободным хлором.хлорамины значительнее медленнее, чем хлор взаимодействуют с органическими веществами. Поэтому на практике в воду часто специально добавляют аммиак, чтобы «связать» хлор в хлорамины и воспрепятствовать образованию нежелательных органических хлорпроизводных, например хлорфенолов. Этот же пример используют в тех случаях, когда необходимо продлить бактерицидное действие хлора. Однако если требуется провести глубокое и быстрое окисление находящихся в воде загрязнений и если при наличии в обрабатываемой воде аммиака неизбежно образуются хлорамины, на практике прибегают к избыточному хлорированию.

Большое число исследований посвящено вопросу изучения взаимодействия хлора с пестицидами. Имеющиеся данные показывают, что хлор плохо окисляет большинство хлорсодержащих органических пестицидов, а в тех случаях когда эта реакция протекает, могут образовываться токсичные продукты: например, альдрин при окислении хлором превращается в дельдрин, который более токсичен, чем исходный продукт.

Фосфорганические пестициды окисляются хлором несколько лучше, однако и здесь могут образовываться более токсичные продукты по сравнению с первоначальным веществом. Так, при взаимодействии хлора с паратионом последний превращается в более токсичный продукт – параоксон.

Имеется значительная группа органических химических соединений, с которыми хлор практически не взаимодействует или взаимодействует очень слабо. К таким соединениям относятся синтетические поверхностно-активные вещества, в частности хлорный сульфонол, соединения, входящие в состав нефтей и нефтепродуктов и др. свободный хлор способен окислять некоторые металлы, переводя их в труднорастворимые соединения, благодаря чему они могут быть удалены из воды. Так, например, сравнительно легко окисляется хлором двухвалентное железо.

Двуокись хлора представляет собой ядовитый взрывоопасный газ, хорошо растворимый в виде. При нормальных условиях один объём воды растворяет около 30 объёмов двуокиси хлора. Чаще всего используют способ, основанный на окислении хлорита натрия хлором:

2NaClO2 + Cl2 → 2 запахов. Двуокись хлора весьма энергично ClO2 + 2NaCl

Наряду с высоким бактерицидным действием двуокиси хлора многие исследователи отмечают также эффективность её применения с целью устранения привкусов и запахов. Двуокись хлора весьма энергично взаимодействует с фенолами. Скорость протекания этой реакции во много раз превышает скорость окисления фенола хлором. Исследователями было установлено, что двуокись хлора, как и хлор, является мало эффективным реагентом по отношению к нефтепродуктам и не снимет вызываемые ими привкусы и запахи. Плохо взаимодейтвует двуокись хлора и синтетическими поверхносто-активными веществами. В отличие от хлора двуокись хлора не взаимодействует с аммиаком, и поэтому присутствие последнего в воде не влияет на её окислительное действие. Отмечая, что двуокись хлора имеет преимущество перед другими окислителями при очистке воды от марганца, так как реакция окисления марганца двуокисью хлора протекает практически мгновенно.

Перманганат калия. Хотя этот реагент начал использоваться для очистки воды давно, но только в последние десятилетия получил широкое внедрение в ряде стран, особенно при необходимости снижения привкусов и запахов воды и удаления из неё двухвалентного железа и марганца.

Особенностью перманганата калия является то, что он, действуя как окислитель, сам восстанавливается до двуокиси марганца. Некоторые исследователи приписывают двуокиси марганца немаловажную роль в процессе удаления загрязнений из воды, считая, что она образует в воде тонкодисперсный осадок, способный сорбироваться на своей поверхности некоторые виды загрязнений, повышая тем самым общий эффект очистки воды. При этом дозы перманганата можно подбирать простейшим способом исходя из специфической фиолетовой окраски, присущей раствору самого перманганата.

Перманганат калия способен окислять весьма ограниченное количество пестицидов. При взаимодействии перманганата калия с пестицидами так же, как и при действии хлора, могут образоваться продукты более токсичные, чем сами пестициды.

Относительно бактерицидное действие перманганата калия существуют разноречивые мнения. Одни исследователи считают, что перманганат калия обладает хорошим бактерицидным действием и что это позволяет, применяя его с целью устранения привкусов и запахов, отказаться от обработки воды хлором. Другие исследователи отмечают, что перманганат калия в обычных для устранения запахов воды дозах обладает слабым бактерицидным и вирулицидным действием.

Озон – бесцветный газ с сильным своеобразным запахом, токсичен, взрывоопасен, сравнительно легко самопроизвольно разлагается, превращаясь в кислород, с выделением энергии. В чистом и сухом воздухе разложение его происходит медленнее, чем во влажном и загрязненном. Ещё быстрее озон разлагается в воде при высоких значения рН. Он является очень слабым окислителем.

Получают озон путём воздействия тихого электрического разряда на кислород воздуха или чистый кислород в специальных генераторах. Вырабатываемый при этом продукт представляет собой не чистый озон, а смесь его с воздухом или кислородом.

Для создания условий взаимодействия озона с находящимися в воде веществами он должен быть переведён из газовой фазы в воду и растворён в ней. Для этой цели используют различные способы смещения озоно-газовой смеси с водой: барботирование, инжекцию с помощью эмульгаторов, механическое смещение и т.д.

Многочисленными исследованиями установлено, что озон обладает высоким бактерицидным действием. Кроме того, отмечено более сильное действие озона на споровые формы, а также более быстрое обеззараживание действие озона по сравнению с хлором. Вместе с тем обработка воды озоном имеет свои особенности, которые часто не позволяют реализовать его преимущества как обеззараживающего реагента. В связи с этим иногда наряду с обработкой воды озоном перед подачей в сеть ей подвергают дополнительному обеззараживанию хлором.

Озон по сравнению с хлором и перманганатом калия значительно глубже окисляет фосфорганические пестициды. С хлорорганическими пестицидами он взаимодействует плохо, хотя в больших дозах он может разрушать и эти соединения.

Установлено, что озон, вступая в реакцию с гуминовыми веществами, обычно образует бесцветные соединения. Однако имеются данные, что при изменение рН среды окраска иногда восстанавливается.

В литературе также отмечают, что под действием озона изменяется устойчивость некоторых органических соединений и у них появляется способность задерживаться при фильтровании.

Обобщая приведенные данные относительно действия окислителей на различные виды загрязнений и примеси воды, надо отметить, что метод окисления не может рассматриваться в качестве универсального и санитарно надёжного. Даже такой сильный окислитель, каким является озон, не гарантирует очистку воды от всех видах загрязнений, которые могут встречаться в поверхностных водоисточников. Существенным недостатком окислителей является и то, что они не извлекают загрязнений из воды, а лишь превращают их в другие соединения. При этом могут образовываться продукты, ухудшающие органолептические показатели качества воды (например появляется окраска, возникает запах) и даже являющиеся токсичными. Поэтому окислители можно применять лишь в тех случаях, когда имеется полная уверенность в том, что из воздействие на загрязнения воды не приведёт к образования нежелательных продуктов. Однако и в этом случае могут встретиться затруднения практического использования окислителей, связанные с необходимостью выбора и поддержания их дозы в зависимости от вида и концентрации и обусловленные длительностью проведения многих анализов воды, а следовательно, и невозможностью оперативного контроля за эффектом его очистки.

Очистка воды с использование сорбционного метода

В отличие от окислителей сорбенты не видоизменяются, а извлекают загрязнения воды, поэтому использование их с санитарной точки зрения значительно более надёжно. В литературе имеются сведении о различных видах сорбентов: активных углях, глинах, шлаках и т.д. Эффективность применения сорбентов зависит от их природы, площади удельной поверхности, соотношения микро- и макропор и других факторов, в связи с чем адсорбционная способность сорбентом различна. Такие сорбенты, как, например, зола, шлаки, кокс, бурый уголь, обладает невысокой сорбционной емкостью по отношению к рассмотренным ранее видам загрязнений. Но благодаря своей низкой стоимости они всё же находят применение (главным образом при очистке сточных вод). Использование указанных сорбентов для подготовки питьевой воды неприемлемо вследствие выделения ими очищенную воду нежелательных веществ.

Исследование по применению природных сорбентов (различных глин) для очистки воды были проведены в Москводоканалпроекте. Испытывали монтмориллонитовые глины (гумбрин, асканит, аскаегель), которые добавляли в воду в виде суспензий. Кроме того изучали природные сорбенты (пиролюзит и др) в качестве фильтрующей загрузки. Было установлено, что на указанных материалах происходит сорбция ряда микроэлементов.

По сравнению с природными сорбентами значительно более высокой адсорбционной ёмкостью по отношению к большинству различных химических веществ, особенно органических, обладают активные угли, которые получают всё более широкое применение в технологии очистки воды как за рубежом, так и в нашей стране. Их используют в основном для дезодорации воды и улучшения её вкусовых качеств.

Как известно, активные угли способны сорбировать фенол, и это вещество принято даже в качестве одного из эталонных при оценке углей различных марок. Об эффективности применения активных углей для удаления из воды некоторых видов пестицидов свидетельствуют результаты многочисленных исследований. М. А. Шевченко с сотрудниками указывает, что активные угли хорошо адсорбируют гидрофобные вещества, к числу которых относится большинство хлорорганических пестицидов. Эти же авторы указывают на хороший эффект удаления из воды таких фосфорорганических пестицидов, как фосфомид, карбофос, хлорофос, дихлорофос.

Довольно высокой сорбционной способностью обладают активные угли и по отношению к поверхностно-активным веществам.

В практике водоснабжения активные угли используют как в виде дезорируемого в воду порошка, так и в гранулированном виде в качестве загрузки фильтров.

Углевание воды имеет ряд недостатков:

1). Порошкообразный уголь (так же, как и окислители) требует постоянного подбора дозы его в соответствии с видом и концентрацией загрязнений. Это сравнительно легко выполнимо при удалении привкусов и запахов воды, но при удалении химических загрязнений возникают трудности, связанные со сложностью и длительностью анализа воды. В то же время фильтры с гранулированным углем являются постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым загрязнениям (если ёмкость угля не исчерпана);

2) порошкообразный уголь пылит, и это вызывает большие трудности при его использование.

3) активные угли – весьма дорогостоящие реагенты, поэтому желательно использовать их многократно, применяя регенерацию, которую значительно легче осуществить при использовании гранулированных углей и крайне затруднительно при углевании воды.

Углевание воды. Для наиболее полного использования адсорбционных свойств порошкообразного угля необходимо обеспечить определенное время его контакта с обрабатываемой водой. В зависимости от качества воды, требуемой дозы угля и других факторов порошкообразный уголь водят в различных точках технологической схемы очистки воды: в водоводы 1 подъёма, перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком, перед фильтровальными сооружениями. Поскольку порошкообразный уголь является дополнительной нагрузкой, ввод его перед фильтровальными сооружениями возможен только при сравнительно небольших дозах.

Методы очистки воды

Существуют несколько методов очистки воды, но все они входят в три группы методов:

— механические методы;

— физико-химические методы;

— биологические методы.

Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы.

Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей.

При обрабботке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение рас-творенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков.

Какие существуют способы очистки воды?

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубои мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей,растворенных соединений. Высокопроизводительный и в то же время дорогой способ очистки.

Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68% всех стоков, физико-химической3%, биологической — 29%. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80%, что улучшит качество очищаемой воды.

Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиями при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.

Основная задача очистки воды — полностью освободить ее от взвеси (мутности), сделать прозрачной (осветлить) и снизить цветность до незаметного уровня.В современных условиях большое значение имеет предварительное удаление из воды зоопланктона (мельчайших животных организмов) и фитопланктона (мельчайших растительных организмов). Для этого используют микрофильтры и барабанные сетки, через которые производится процеживание воды.

Для осветления и обесцвечивания в комплекс сооружений по очистке воды входят: отстойники, смесители, камеры реакции, фильтры и т.д.

Отстойники (горизонтальные, вертикальные) - сооружения, предназначенные для осаждения под силой тяжести в основном крупных по размеру и массе частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии.

Схема горизонтального отстойника

Недостатком естественного осаждения взвеси в отстойниках является длительность этого процесса, при котором не обеспечивается осаждение основной части мелкой взвеси и всœех коллоидных частиц.

С целью ускорения и повышения эффективности выпадения взвешенных веществ и удаления коллоидных веществ в отстойниках перед отстаиванием производится коагуляция воды.

Схема вертикального отстойника:

1 — подача воды;

2 — отвод воды;

3 — сброс осадка;

4 — камера хлопьеобразования;

5 — кольцевой сборный лоток;

6 — отражательный конус.

Коагуляцией принято называть процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонко диспергированных примесей воды, происходящий вследствие взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Процесс коагуляции завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов - хлопьев.

Коагуляция происходит под влиянием химических реагентов - коагулянтов, к которым относятся соли алюминия (алюминия сульфат A12(SO4)3,) и желœеза (желœеза сульфат, желœеза хлорид). Для ускорения процесса коагуляции применяют вещества флоккулянты.

Фильтрация - это следующий после коагуляции и отстаивания процесс для освобождения воды от взвешенных веществ, оставшихся после первых этапов очистки.

Сущность фильтрации состоит в пропуске воды через мелкопористый материал, на поверхности, в верхнем слое или в толще которого задерживаются взвешенные частицы.

Фильтр представляет собой желœезобетонный резервуар, заполненный фильтрующим материалом обычно в два слоя.

В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, антрацитовую крошку, керамзит (дробленый и недробленый), некоторые вулканические шлаки, пенополистирол и другие.

Существует два метода фильтрации воды.

Пленочная фильтрация предполагает образование биологической пленки из ранее задержанных примесей в верхнем слое фильтрующей загрузки. В начале, вследствие механического осаждения частиц взвеси и их прилипания к поверхности загрузочного материала (к примеру песка), уменьшается размер пор.

Пленка достигает толщины 0,5-1 мм и более. Она играет решающую роль в работе медленных фильтров, задерживает мельчайшие взвеси, 95-99 % бактерий, обеспечивает снижение на 20-45 % окисляемости и на 20 % цветности.

2. Объемная фильтрация осуществляется на скорых фильтрах и представляет собой физико-химический процесс, при котором механические примеси воды проникают в толщу фильтрующей загрузки и адсорбируются на поверхности ее частиц и хлопьев коагулянта. В результате уменьшения размеров пор возрастает сопротивление загрузки при фильтровании и потеря напора.

В процессе объёмной фильтрации задерживается около 95 % бактерий. Скорые фильтры, пропуская большее количество воды, быстро засоряются и чаще требуют очистки.

Двухслойный фильтр

Для очистки вод с незначительной мутностью и высоким содержанием органических соединœений, которые плохо поддаются обработке в отстойниках и осветлителях, эффективным методом очистки является флотация.

Флотация - это процесс, сущность которого состоит по сути в том, что коллоидные и дисперсные примеси соединяются с пузырьками воздуха, тонко диспергированного в воде.

Комплексы, которые образуются при этом, всплывают и образуют пену на поверхности флотационного устройства. Снижение поверхностного натяжения на границе вода-воздух приводит к повышению эффективности очистки воды методом флотации.

Очищаем воду для питья: какой способ очистки выбрать?

Для этого в воду добавляют поверхностно-активные вещества (флотореагенты).

В случае организации централизованной подачи питьевой воды в небольшие объекты (посœелки, пансионаты, дома отдыха и т.д.) при использовании в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов для очистки воды могут применяться компактные сооружения небольшой производительности.

В их состав входят: трубчатый отстойник, фильтр с зернистой загрузкой, оборудование для приготовления и дозирования реагентов и бак для промывной воды.

На современных станциях очистки воды в случае использования реагентных технологических схем ввод химических реагентов в обрабатываемую воду осуществляется системами автоматического дозирования.

Οʜᴎ включают емкости реагентов, дозирующие насосы с микропроцессорными регуляторами и впрыскивающие клапаны.

Дозирующий насос химических реагентов с микропроцессорным регулятором и впрыскивающим клапаном

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).