Современные способы и методы очистки питьевой воды. Физико-химические
Современные способы и методы очистки питьевой воды. Физико-химические
Данная группа представлена комплексными методами с широким спектром применения, задействуемыми на любых этапах очистки и водоподготовки.
Очистка воды при их выборе осуществляется самыми разными способами, включая воздействие растворенных газов, тонкодисперсных сред и изменение ионного состояния молекул.
Особенности наиболее востребованных физико-химических методов изложены в таблице:
| Наименование | Кратное описание метода | Оптимальное применение/ возможные ограничения |
| Флотация | Отделение и подъем твердых гидрофобных частиц при пропускании сквозь толщу воды пузырьков воздуха или других инертных газов. Формируемая на поверхности пена или прослойка легко удаляется механическими способами. | Очистка жидкостей от нефтепродуктов и масел, удаление твердых примесей при низкой эффективности других методов. |
| Сорбация | Избирательная фильтрация ненужных примесей при поверхностном или объемном прохождении воды через материалы с пористой структурой (силикагели, уголь и их аналоги). Используемые сорбенты могут быть восстанавливаемыми или утилизируемыми после потери фильтрационных свойств. | Удаление ПАВ, пестицидов, фенолов, процессы доочистки. |
| Экстракция | Заливка в очищаемую воду мало- или несмешиваемых веществ, растворяющих грязь, с последующим активным перемешиванием, отстаиванием и разделением разнофазных сред. | Удаление органический соединений, включая фенолы, регенерация стоков. |
| Ионообмен | Обмен ионами между очищаемой водой и природными (цеолиты, сульфоугли) или искусственными (синтетические смолы) ионитами. | Умягчение воды/ метод не предназначен для бытовой очистки больших объемов сильнозагрязненной воды. |
| Электродиализ | Очищаемая вода последовательно проходит камеры с ионоселективными мембранами и электродами постоянного тока. В первых камерах вода избирательно обессоливается, в крайних – накапливает концентрат солей с последующим разделением. | Обессоливание и удаление нежелательных ионов. Регенерация стоков на химических предприятиях. |
| Обратный осмос | Вода пропускается через мембраны с микроскопическими ячейками под избыточным гидростатическим давлением с последующей утилизацией выделенного загрязненного раствора. | Обессоливание, отделение нежелательных микроорганизмов, растворенных газов и коллоидных веществ. |
| Термические методы | Суть данных метолов состоит в получении дистиллята или максимально очищенной воды после ее выпаривания, вымораживания или термического окисления (распыление и пропускание через высокотемпературные продукты сгорания). | Нейтрализация или удаление токсичных или слабо разлагающихся примесей. |
Способы очистки воды на производстве. Технологии очистки воды
Технология очистки воды - это комплексные физико-химические и биологические методы очистки воды , которые применяют при водоочистке и водоподготовке водных растворов перед использованием. Опасно употреблять питьевую воду повышенной жесткости, загрязненную солями тяжелых металлов. Регулярное питье вредной жидкости, имеющей недопустимые параметры (не соответствующие ГОСТ, ТУ, СанПиН), провоцирует возникновение острых и хронических заболеваний, вызывает отравление организма. Загрязненную воду нельзя использовать в технических процессах - она быстро выведет из строя дорогое оборудование за счет отложения толстых слоев накипи.
Вода и технологии очистки
Что такое технология очистки воды - это процесс удаления из водного состава всех нежелательных примесей, присутствующих в коллоидном, растворенном, взвешенном виде.
Вода может быть загрязнена:
- Сульфатами - солями серной кислоты.
- Хлоридами - соединениями соляной (хлороводородной) кислоты.
- Нитратами - солями азотной кислоты, которые в большом количестве проникают в почву из азотных удобрений.
- Фторидами - твердыми соединениями фтористоводородной кислоты.
- Железистыми примесями , вместе с которыми часто присутствует нежелательный марганец.
- И многими другими элементами, наличие которых допустимо лишь в небольших дозах мг/л.
Примеси делятся на несколько групп:
- Минеральные - частицы почвы, шлаков, глины, песка. В воде присутствуют минеральные соединения солей, кислот, оснований.
- Органические природного происхождения - останки растений и животных, продукты их распада и физиологических выделений.
- Биологические - микроскопические водоросли, частички ила, грибы. Это водная микрофлора. Микрофауну представляют микроорганизмы (планктон): рачки, черви, инфузории.
- Органические искусственного происхождения - примеси, которые попадают в воду в результате деятельности промышленных предприятий.
По состоянию примеси могут быть: растворенными (невидимыми), жидкими (эмульгированными), твердыми (видимые частицы), газообразными (в воде обычно присутствует азот, углекислый газ, кислород).
Точный состав водного раствора можно определить, заказав экспертизу в сертифицированной лаборатории, где есть необходимое оборудование, инструменты, реактивы для исследований. При анализе проб определяется: общая жесткость, кислотность и щелочность (pH), числовые величины присутствия разных компонентов: кальция, натрия, стронция.
На каких методах базируются технологии для очистки воды
Процесс водоподготовки включает разные методы:
- Физические - удаление крупных частиц, которые улавливаются фильтрами грубой очистки.
- Химические - устранение примесей и газов с помощью химически-активных веществ-реагентов.
- Физико-химические - комплексные методы, в которых предусмотрена грубая и тонкая фильтрация.
- Биологические (санитарные, бактериологические) - удаление живых микроорганизмов при помощи обеззараживания.
Технологические процессы при очистке воды разрабатывают с учетом исходного состава водных растворов, их назначения, особенностей применения.
Какие существуют технологии по очистке воды
Все современные технологии по очистке воды по типу методов, на которых они базируются, можно разделить на 4 группы:
Физические способы - механическая очистка вода
Это первичная технология водоподготовки, которую используют на первоначальном этапе для очистки от крупно-фракционных веществ:
- Процеживание - "домашний" или народный способ, при котором вода под действием своего веса сцеживается через слои ткани, мелкоячеистые сетки или решетки. Весь нерастворимый мусор остается на поверхности «цедилок», чистая жидкость поступает в подготовленную емкость, над которой размещен мусоросборочный материал. Так можно очистить дождевую или родниковую воду, в которую нападал сор.
- Фильтрация - более усовершенствованный процесс водоподготовки воды, при котором применяются специально разработанные пористые фильтры с ячейками определенного размера, позволяющие задерживать разные примеси. Молекулы H2O проходят сквозь поры, отложения смываются с механических фильтров многократного использования.
- Отстаивание - когда вода находится в спокойном состоянии, взвешенные частицы под тяжестью собственного веса оседают вниз, образуя осадок. Воду аккуратно сливают, отложения удаляют. При таком способе очистки используют большие резервуары - отстойники, в которых отстаивается вода, и емкости, куда поступает очищенный раствор.
Способы очистки воды обж. Методы очистки воды
Методы очистки воды (МОВ) постоянно эволюционируют, поскольку, к нашему большому сожалению, постоянно растёт уровень загрязнения водных ресурсов нашей прекрасной планеты.
Базовые методы и способы очистки воды
Очистка воды уже давно является для человечества одним из важнейших вопросов выживания как в среднесрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Методы и технологии очистки воды постоянно совершенствуются и развиваются, но параллельно появляются и все новые и новые загрязнители. И кто победит в этой гонке неизвестно.
В этом материале мы рассмотрим основные МОВ. Под очисткой воды подразумевается отделение от нее, каких либо загрязнителей и других, не естественных для данного типа воды веществ и примесей.
Очистка воды — это …
Вначале кратко сформулируем, что мы понимаем под очисткой воды в контексте данного материала.
Под очисткой воды, мы будем понимать преобразование «сырой воды» в питьевую, через удаление из неё каких либо загрязнителей — минералов, различных химических загрязнителей, грибков, паразитов, бактерий, водорослей … Часто, во избежание повторного заражения, в воде оставляют небольшое количество дезинфицирующего средства.
После очистки вода может потребляться человеком без риска для своего здоровья, или же в технических и производственных целях.
Классификация МОВ
МОВ разделяются на четыре большие группы:
- механические методы очистки;
- химические методы очистки;
- физико-химические методы очистки;
- биологические методы очистки.
Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. МОВ выбирается в зависимости от конкретной ситуации и технического задания. То есть, очистка «воды для технических нужд» и «питьевой воды» будет проходить по разным технологическим алгоритмам. Часто, а точнее будет сказать, в большинстве случаях используют системы с использованием нескольких методов.
Механические МОВ
В результате механического метода очистки отделяются механические примеси. В процессе этого метода вода, как правило, отстаивается, фильтруется или процеживается. В сложных системах очистки этот метод, используется на предварительном этапе.
Процессы, используемые при механическом методе:
- отстаивание воды;
- фильтрация воды;
- процеживание воды.
Преимущества и недостатки механического метода очистки воды:
- преимуществом механического метода является его низкая себестоимость;
- недостаток механического метода — низкий уровень очистки.
Химические МОВ
При химических МОВ используются различные реагенты. Реагенты, вступая в реакцию с загрязнителями, образуют новые безопасные для человека соединения, которые выпадают в нерастворимый осадок. Этот осадок, в дальнейшем, отделяется и выводится из воды.
Процессы, используемые при химических методах:
- нейтрализация;
- окисление;
- восстановление.
Преимущества и недостатки химического метода очистки воды:
- преимущество химического метода — высокая эффективность при больших объемах воды;
- недостаток химического метода — использование химических реактивов.
Физико-химические методы очистки воды
Физико-химические методы используют физико-химические свойства веществ.
Процессы при физико-химических МОВ:
- коагуляция;
- адсорбция;
- флотация;
- ионный обмен;
- диализ;
- экстракция;
- электролиз;
- обратный осмос (подробно про обратный осмос читайте в статье Осмос,и фильтры для воды);
- вымораживание;
- …
Преимущества и недостатки физико-химического метода очистки воды:
- преимущества физико-химического метода — высокая производительность;
- недостатки физико-механического метода — высокая себестоимость.
Биологические методы очистки воды
Эти МОВ аналогичен естественным процессам, происходящим в природе, благодаря которым очищается вода в водоемах – озерах, реках, прудах … Суть этого метода заключается в том, что специальные бактерии и микроскопические животные уничтожают органические загрязнители.
Технологии, используемые при биологическом методе очистки воды:
- биофильтры;
- биологические пруды;
- аэротеноки.
Преимущества и недостатки биологического МОВ:
- преимущества биологических методов — отсутствие химии;
- недостатки биологических методов: необходимость в больших земельных участках.
Заключение
Мы видим, что МОВ достаточно разнообразны, но по мнению автора, их развитие не успевает за эволюцией загрязнителей, которые становится все более разнообразными вслед стремительному развитию научно-технического прогресса.
Так же хотим отметить один важный момент — очистные сооружения являются для людей важнейшим элементом жизнеобеспечения, поэтому они должны быть надёжно защищены от вандалов и террористов.