Методы очистки воды

Вода — очень хороший растворитель и носитель жизни.

Вода из поверхностных источников часто загрязнена микроорганизмами и микробами.

Подземные воды обычно более безопасны, но даже они могут быть загрязнены вредными химическими веществами в результате деятельности человека или окружающей среды.

Вода, прошедшая очистку в источнике, может быть повторно загрязнена или загрязнена в недостаточно защищенной распределительной сети. Это касается как магистрального водоснабжения, так и сетей внутри зданий.

При выборе системы водоподготовки следует обратиться за помощью к профессионалам. Понимание эффектов той или иной системы, противопоказаний, затрат, связанных с внедрением и эксплуатацией, является основой для правильного выбора. Не все методы обработки подходят и оптимальны для данного применения. Важно знать физико-химические и биологические параметры как сырой воды, так и воды после очистки.

Водоподготовка с точки зрения изменения структуры

У воды есть две важные характеристики:

1. сильная полярность молекулы H2O
2. способность образовывать водородные связи

Полярные молекулы воды с разделенными центрами положительных и отрицательных зарядов обладают постоянным дипольным моментом. Это означает, что в приложенном электрическом поле полярные молекулы имеют тенденцию выстраиваться вдоль этого поля.

Водородные связи порождают открытые трехмерные циклические структуры. Пространственные структуры, образующиеся в воде в результате водородных связей, изменяются очень динамично. Образуются открытые структуры («клетки»), в которых чужеродные молекулы могут быть заперты с образованием гидратов. Структура воды изменяется под влиянием растворенных в ней веществ. Это явление особенно ярко проявляется в растворах электролитов, т. е. веществ, диссоциирующих на ионы в воде. Каждый из образовавшихся ионов окружен сферой из дипольных молекул воды – он подвергается сольватации (гидратации).

Сольватационные оболочки оказывают очень сильное влияние на механизм электропроводности в растворах электролитов. Явление токопроводимости в водных растворах существенно влияет на структуру воды как растворителя. Применяя высокочастотное электрическое поле, мы можем систематизировать электрические диполи молекул. Такая систематизация упорядочивает структуру воды и диссоциированных в ней минеральных ионов.

Ионы диссоциированных минералов, еще разделенные молекулами «клеток» воды, благодаря электростатическим взаимодействиям собираются вместе, образуя структуры/группы, называемые «кластерами».

Кластеры в условиях пересыщения водного раствора диссоциированными ионами представляют собой зародыши кристаллизации. В этом случае кристаллизация происходит в воде и называется гомогенной кристаллизацией.

Изменение и упорядочивание структуры воды как диэлектрика путем создания зародышей кристаллизации используется в технологии «Гидропат» для предотвращения образования твердых минеральных отложений на стенках установки.

Водопроводная вода с более или менее диссоциированными ионами минералов может иметь упорядоченную структуру молекул . Организовать структуру, создав кластеры на основе ионов минералов, достаточно, чтобы оправдать ожидания пользователей в отношении воды без известкового налета.

Процесс заказа возможен в водораспределительной установке путем подачи соответствующим образом модулированного электрического сигнала с соответствующей высокой частотой. При использовании технологии Hydropath частота переменного сигнала составляет примерно 150 кГц. Такой сигнал вызывает поток электронов с настолько низким общим напряжением, что для его измерения требуется использование чувствительных измерительных приборов, например осциллографа.

Одним из эффектов введения в воду правильно подготовленного электрического сигнала является возможность ограничения образования отложений накипи в установках.

Прохождение воды через ткань

Способ включает пропускание сырой воды через кусок тонкой чистой хлопчатобумажной ткани для удаления некоторых взвешенных твердых частиц.

Аэрация

Процесс окисляет железо (Fe) и марганец (Mn), что позволяет отфильтровывать эти соединения. Аэрация воды также важна для медленной фильтрации на песчаном дне, особенно если в поверхностных водах недостаточно кислорода. Воду можно легко аэрировать, встряхивая ее в сосуде или позволяя ей стечь через перфорированные поддоны с мелкими камнями.

Седиментация

Осаждение в осветлителях. Хранение воды только в течение одного дня может уничтожить некоторые бактерии и хранение личинок улиток в течение 48 часов. Чем дольше хранится вода, тем больше взвешенных веществ и болезнетворных микроорганизмов осядет на дно резервуара. Затем верхний слой воды можно использовать в качестве воды для осаждения.

Коагуляция, флокуляция и осаждение

Химические коагулянты используются для коагуляции или дестабилизации коллоидных частиц. Флокуляция – это сборка дестабилизированных молекул в микроагрегаты с помощью химических средств или физических технологий. Образование более крупных частиц (хлопьев) позволяет удалить их седиментацией, отстаиванием или фильтрацией.

Вода медленно движется вниз через слой мелкого песка с постоянной скоростью. Вода не должна быть слишком мутной, иначе забьется фильтр. Патогены естественным образом удаляются в верхнем слое, где скапливается биопленка. Потенциальная проблема заключается в том, что некоторые пользователи не используют эту технологию должным образом и неэффективно. Таким образом, вода может оставаться загрязненной.

Быстрая фильтрация воды на песчаных отложениях

Используемый песок крупнее, чем при медленной фильтрации песка, а скорость потока выше. Метод применяется для удаления взвешенных веществ и эффективен после коагуляции/флокуляции. Образования и роста биопленки не происходит. Часто в этих типах фильтров поток осуществляется перед фильтрующим слоем.

Угольный фильтр

Для фильтрации можно использовать фильтрацию с активированным углем, которая эффективно улучшает вкус, запах и цвет воды. Однако фильтр следует регулярно заменять, так как в нем могут быстро размножаться бактерии и другие микроорганизмы.

Керамический фильтр

Керамический фильтр представляет собой пористый неглазурованный керамический цилиндр, на поверхности которого оседают загрязнения. Керамические фильтры с очень мелкими порами могут удалять большинство патогенов. Метод керамического фильтра можно использовать только с химически чистой водой.

Солнечная дезинфекция

Ультрафиолетовое излучение солнца уничтожит большинство патогенов, а повышение температуры воды повышает эффективность дезинфекции. В тропических районах большинство патогенов можно убить, подвергая зараженную воду воздействию солнца в течение нескольких часов. Чтобы дезинфекция была эффективной, вода должна быть отфильтрована.

Химическая дезинфекция

Хлорирование является наиболее распространенным методом обеззараживания питьевой воды. Можно использовать другие биоциды. Йод можно использовать в качестве химического дезинфицирующего средства. Выбор правильного количества биоцида для эффективной дезинфекции может быть затруднен, поскольку эффективность дезинфекции зависит от качества необработанной воды, которое может периодически меняться.

Термическая дезинфекция

Приготовление еды. Доведение воды до точки кипения убивает большинство болезнетворных микроорганизмов, и многие из них погибают при более низких температурах (например, 60-70°С). Такой метод достаточно дорог и во многих случаях сложен в реализации.

Опреснение

Опреснение/выпаривание. Опреснение путем дистилляции воды дает воду без химических солей. Этот метод дорог, неэффективен, но прост в реализации.

Электрическое поле

Воздействие электрического поля на воду используется для устранения болезнетворных микроорганизмов - обеззараживания и для улучшения флокуляции перед процессом фильтрования.

Описанные выше методы водоподготовки позволяют снизить количество болезнетворных микроорганизмов в воде, но не всегда устраняют их полностью. И хотя термическая дезинфекция эффективна, этот метод неэкономичен при больших объемах воды. Химическая дезинфекция может применяться с большим количеством воды. Соединения хлора обычно уничтожают болезнетворные микроорганизмы через 30 минут времени контакта, а оставшийся свободный хлор (0,2-0,5 мг на литр очищенной воды) можно оставлять в водопроводе для обеспечения непрерывного обеззараживания.

Перед хлорированием воду необходимо тщательно профильтровать, чтобы в реакции с хлором не образовались вредные для человека мутагенные соединения.

Примеры - восстановление химических соединений, содержащихся в воде.

Железо и марганец

Колодезная вода может иметь высокую концентрацию железа (более 0,2 мг/л). Это может быть связано с естественным высоким содержанием железа в почве или из-за коррозии (из стальных труб, корпусов колодцев и экранов). Железо придает воде неприятный металлический привкус и запах. Пятна образуются на белье и белой эмали и керамике для ванных комнат, а также обесцвечивают пищевые продукты. Железо также опасно для здоровья человека и животных.

Большую часть железа можно легко удалить, аэрируя воду и фильтруя ее через песок и гравий.

Аналогичные проблемы возникают при избыточном содержании марганца в воде (выше 0,05 мг/л), но опять же воду можно аэрировать, а осадок фильтровать.

Фтор

Высокие концентрации фтора (выше 1,0 мг/л) могут повредить кости и зубы.

Недорогие методы очистки включают систему Налгонда (в которой для очистки воды используется известь), а также квасцы в качестве коагулянта.

Мышьяк

Мышьяк широко распространен в земной коре и поступает в воду в виде растворенных минералов. Также он может попадать в водоемы с промышленными сточными водами или оседать из атмосферы. Концентрации мышьяка выше 0,01 мг/л (рекомендации ВОЗ) являются токсичными.

Простые методы очистки включают добавление извести для смягчения воды или добавление квасцов в качестве коагулянта, следующим шагом является удаление образовавшегося шлама.

Очистка у источника.

Заборы питьевой воды, которые транспортируются к получателям, оборудованы установками водоподготовки. Качество питьевой воды, подаваемой в системы водоснабжения, регулируется законодательством.

Наиболее распространенные типы этих водоочистных сооружений состоят из:

• механический фильтр
• устройства для удаления или снижения уровня некоторых химических соединений (например, железа, марганца)
• песочный фильтр
• оборудование для химической дезинфекции

Очистка у конечного пользователя.

Конечные пользователи принимают дополнительные меры предосторожности и во многих случаях используют дополнительные формы очистки и обработки воды, устанавливая системы точечной очистки.

• Вода в системе водоснабжения может быть загрязнена минеральными и коррозионно-активными отложениями.
• По пути к получателю вода может быть заражена болезнетворными микроорганизмами, например бактериями кишечной палочки.
• Вкус и запах воды могут ухудшиться в результате дезинфекции соединениями хлора или в результате биологического загрязнения

Точечные системы устанавливаются на кранах и трубах, питающих местных потребителей.

Наиболее распространенные типы этих систем очистки воды состоят из:

• механический фильтр
• фильтр с активированным углем
• кондиционер для воды против известкового налета или смягчитель воды
• кондиционер для обеззараживания воды и установок
• станция обратного осмоса
• оборудование для минерализации воды
• оборудование для ионизации воды

Добавить комментарий