Методы и способы очистки воды от загрязнений

Современная цивилизация производит большое количество отходов, но не обеспечивает эффективную утилизацию. Опасные вещества и химические соединения выбрасывают на открытые свалки, сливают в реки. В океанах скопления мусора увеличиваются до гигантских размеров, что создает препятствия движению судов. Далеки от идеала системы очистки промышленных предприятий.

Отмеченные факты иллюстрируют небольшую часть реальных проблем. Однако и этого достаточно для негативной оценки общей экологической ситуации. Вода является хорошим растворителем, что усугубляет негативные процессы. Она переносит различные химические и органические загрязнения на большие расстояния, перемещает опасные примеси в подземные источники.

С учетом перечисленных фактов понятна необходимость применения локальных защитных мероприятий. Качественная фильтрация предотвращает заболевания и аллергические реакции, продлевает срок службы бойлеров и другой техники, упрощает выполнения хозяйственных работ. Изучив актуальные методы очистки воды от загрязнений, можно выбрать специализированное оборудование без ошибок.

Основные принципы

Технологические процессы можно разделить на две группы. Первая – подразумевает извлечение посторонних примесей из потока воды. Сетчатой преградой, например, задерживают фракции определенного размера. Уровень фильтрации в данном случае определяется размерами ячеек. Самый эффективный механический метод очистки воды от биологических загрязнений – обратный осмос. Отверстия в специальной мембране настолько малы, что не пропускают отдельные молекулы и патогенные вирусы.

Второй способ – нейтрализация вреда. Опасные микроорганизмы можно уничтожить ультрафиолетовым излучением или сильным электромагнитным полем. После такой обработки они не способны провоцировать заболевания или процессы гниения.

Отдельно надо упомянуть сомнительные методы очистки воды от органических загрязнений, которые не применяет в своей работе такая компания, как ЗАО Энергопромсервис химводоподготовка. Известный пример – обеззараживание серебром. Соответствующие добавки применяют даже при создании фабричных картриджей. Между тем, отсутствует корректное объяснение функциональности данного процесса. В частности, нет никаких нормативов по количеству и составу реагентов и времени обработки сточных вод. По этой причине ниже рассмотрены только действенные технологии с точным научным обоснованием принципов работы.

Физические методы очистки воды от биологических загрязнений

К этой категории кроме механического отделения примесей относят следующие способы воздействия:

• силой тяжести;
• изменением температуры;
• излучением в ультразвуковом или ультрафиолетовом диапазоне частот;
• электромагнитным полем.

Достаточно часто применяют комбинацию из нескольких физических методов очистки воды от биологических загрязнений. В простейшей модели механического фильтра стальной сеткой отделяют примеси. Далее – частицы осаждаются на дне углового ответвления! Для удаления накопленного мусора перекрывают магистраль и откручивают пробку. В усовершенствованных модификациях устанавливают ручные или электромагнитные клапаны для промывки без разборки.

Известное высокотемпературное воздействие – кипячение. Этой процедурой преобразуют компоненты временной жесткости воды в нерастворимое состояние. Длительной обработкой (5-10 минут) уничтожают вирусы и другие микроорганизмы. Также применяют выпаривание, дистилляцию. Трудно разлагаемые соединения нейтрализуют открытым пламенем с предварительным распылением жидкости.

Замораживание применяют с учетом разной температуры кристаллизации чистой воды и растворов с примесями. Простую метод обработки воды не сложно воспроизвести в домашних условиях. От уровня +3°C начинается процесс образования льда, содержащего дейтерий. Эту часть (4-8% от общего объема) выбрасывают. Продолжают обработку в морозильной камере холодильника. Когда лед будет составлять 70-75%, сливают загрязненную жидкость.

Ультразвуковое воздействие измельчает механические фракции, уничтожает бактерии. При настройке определенного режима – в жидкости образуются (лопаются) пузырьки. Процесс кавитации создает ударные волны, активизирует химические реакции, увеличивает температуру. Увеличив интенсивность излучения, можно разрушить стойкий налет и слой накипи. Чтобы повысить эффективность, применяют генерацию волн с изменяющейся частотой.

Для обработки ультрафиолетом используют диапазон 240-280 нм. Такое излучение опасно для любых биологических объектов, поэтому следует в точности соблюдать правила эксплуатации. Обеззараживание основано на губительном изменении структуры ДНК в ходе ускорения фотохимических процессов. Действенность методики существенно зависит от интенсивности волнового потока и длительности обработки. С учетом результатов предварительного анализа по справочным данным специалисты настраивают оптимальный рабочий режим.

Переменное электромагнитное поле выполняет несколько полезных функций. При корректном воспроизведении соответствующей технологии мельчайшие частицы накипи изменяют обычную форму. Созданные шиповидные выступы препятствуют закреплению на стенках труб, а при движении жидкости – срывают имеющиеся биологические загрязнения. Одноименные заряды предотвращают соединение примесей и укрупнение фракций.

Кроме защиты от накипи таким воздействием подавляют коррозийные процессы, уничтожают микроорганизмы.

Химические способы очистки воды от органических загрязнений

Добавлением реагентов активизируют окисление для преобразования растворенного железа в твердый осадок (трехвалентную форму). Созданные примеси задерживают обычной механической фильтрацией.  Этой же химической реакцией уменьшают токсичность вредных соединений. Озон, хлор или другой сильный окислитель применяют для уничтожения микроорганизмов.

В отличие от ультрафиолетовой обработки данный химический метод очистки воды предотвращает вторичное заражение сточных вод. Правильно подобранными химическими соединениями устанавливают оптимальный кислотно-щелочной баланс.

Комбинированные методы

Некоторые технологии подготовки выполняют свои функции на основе совместного использования физических и химических принципов. Рабочая поверхность сорбента, например, притягивает загрязнения силами межмолекулярного взаимодействия. Одновременно образуются устойчивые химические связи, которые предотвращают вымывание примесей потоком жидкости. Кроме известной засыпки из активированного угля для формирования рабочего слоя применяют цеолиты и силикагели. Некоторые адсорбенты можно применять вторично после технологической очистки.

В промышленных масштабах часто применяют флотационные методы очистки воды от органических загрязнений. В рабочем объеме с применением компрессорного оборудования создают большое количество воздушных пузырьков. Примеси закрепляются на границе разделения газа и жидкости. Созданная на поверхности пена с мусором удаляется без больших затруднений. Для повышения эффективности добавляют химические реагенты (коагулянты), которые укрупняют хлопья. Ускоряют эту реакцию полимерными флокулянтами, выполняющими полезную функцию с помощью притяжения компонентов с разными по знаку электрическими зарядами.

Особенности выбора и применение

Для пояснения механизма оценки можно рассмотреть пример типового оснащения загородного дома, подключенного к артезианской скважине. При выборе метода учитывают:

• значительное потребление (производительность – от 1 до 1,5 м куб./час);
• отсутствие квалифицированного персонала;
• экономические ограничения.

Первые этапы подготовки создают с применением простых устройств: сетчатых, насыпных или других механических фильтров грубой очистки. Если обнаружено большое содержание двухвалентного железа, применяют принудительное окисление. Для продолжительного отстаивания нужен крупный резервуар, который занимает много места. Чтобы уменьшить объем технологической емкости повышают интенсивность обработки распылением струй, напорной аэрацией.

Применением хлора можно повысить эффективность процесса. Однако бытовые пользователи предпочитают исключить потенциально опасные химические соединения. Аналогичные соображения заставляют отвергнуть применение озона. Этот газ токсичен, горюч! Он ускоряет коррозийные процессы, поэтому придется тщательно подобрать контактирующие функциональные элементы оборудования.

Для устранения лишних затруднений и обеспечения высокого уровня безопасности применяют бак с «зеленым песком» или другой каталитической засыпкой. Этот слой кроме окисления железа задерживает органические загрязнения. Его очищают регулярной промывкой с одновременным восстановлением рабочего состояния раствором перманганата калия.

Глубокие скважины отличаются высокой концентрацией минералов, вымываемых из горных пород. Поэтому часто приходится решать задачу умягчения. Экономный химический метод очистки воды от загрязнений солями магния и кальция – обработка полифосфатным раствором. Но такой способ не пригоден для комплексной защиты дома. Его применяют для предотвращения образования накипи на ТЭНе стиральной машины и в теплообменнике котла отопления.

Высокую производительность без ухудшения химического состава жидкости обеспечивает ионный обмен. Типовые характеристики данного химического способа очистки воды, способного обработать до 1,3-1,5 м куб. загрязненной воды за час:

• обменная емкость: 24-26 тыс. мг-экв/л;
• количество рабочей загрузки: 24-27 л;
• ресурс при среднем уровне жесткости до процедуры регенерации: 3 400 – 3 800л;
• расход технической жидкости на промывку: 330-380 л;
• потребление поваренной соли на восстановление ионообменных гранул: 60-75 кг/ месяц;
• высота основной колонны: 110-140 см.

Чтобы исключить вторичное загрязнение и уменьшить требования к свободному пространству выбирают электромагнитное преобразование. Этот комплект можно установить самостоятельно за 10-15 минут без профессиональных навыков. Он защищает от накипи на расстоянии до 800 (2 000) м по длине трассы трубопровода. В скобках приведены данные для мощной модели, которая одновременно уничтожает микроорганизмы.

Заключение

На завершающей стадии обеспечивают подготовку питьевой воды. Кипячение и замораживание пригодны для небольших объемов. Применение химических реагентов исключают. При сравнительно небольшом уровне примесей подойдет проточный набор из 1-3 картриджей (механические фильтры и адсорбент). Самый надежный вариант – комплект с мембраной обратного осмоса, дополненный блоком УФ-обеззараживания.

Выбирая методы очистки воды от биологических и органических загрязнений, нужно учитывать целевое назначение. Для расчета затрат берут 5 лет или больший временной интервал. Отдельно проверяют сложность обслуживания и технологию правильной настройки.