Физические способы очистки воды. Какие методы очистки воды применяют

Физические способы очистки воды. Какие методы очистки воды применяют

Существует огромное разнообразие систем очистки и фильтров смешанного действия. Но все процессы очищения в зависимости от метода воздействия и природы процессов делят на основные четыре типа:

1. Химические методы удаления загрязнений направленным воздействием реагентов.
2. Физические процессы очистки воды механической фильтрацией грубодисперсных частиц.
3. Физико-химические способы водоподготовки.
4. Биологическое воздействие на примеси.

Химический способ основан на переводе растворимых форм загрязняющих веществ в нерастворимые и легко удаляемые соединения. В водный раствор дозированно вводят реагенты, избирательно вступающие в реакцию с нужным загрязнителем. Осадок и нерастворимые комплексы отфильтровывают на установках фильтрации. Системы подбирают исходя из природы образующихся нерастворимых комплексов.

Физический способ очистки воды обычно применяют на предварительном этапе водоподготовки. Он помогает избавить водный раствор от крупных примесей и включений, способных помешать извлечению остальных загрязнителей или вывести из строя оборудование для водоочистки.

Самым многочисленным набором вариантов воздействия на воду с целью устранения загрязнителей располагает физико-химическая очистка воды. Она включает в себя комбинированное воздействие на загрязняющие соединения с помощью физических и химических процессов. Такие методы применимы и на ранних этапах водоподготовки, и на завершающих стадиях полной очистки воды.

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

I Введение

Все живое в нашей жизни связано с водой, поэтому нет более волнующей и обсуждаемой темы, чем тема воды. Особенно вызывает проблему качество водопроводной воды. Это я доказала своей предыдущей работой. Купить уже очищенную воду можно в магазине, но бутилированная вода стоит денег, и пользоваться ею постоянно – достаточно дорого. Заботясь о собственном здоровье и здоровье своей семьи, можно найти для себя оптимальный способ очистки воды дома, поэтому тему «Методы очистки водопроводной воды в домашних условиях» считаю актуальной .

Цель: экспериментальным путем выявить наиболее результативный метод очистки воды в домашних условиях

Задачи:

Изучить литературу и материалы в сети Интернет о методах очистки воды;

Провести опрос среди учащихся начальных классов;

Определить опытным путём наиболее эффективные и доступные способы очистки воды в домашних условиях;

Оценить полученные результаты и сделать выводы;

По результатам работы составить буклет для учеников своей школы и их родителей;

Гипотеза: Водопроводную воду можно очистить самостоятельно

Объект исследования: вода.

Предмет исследования: водопроводная вода

Актуальность: Для нормального функционирования организма нужна вода, не содержащая вредных примесей и механических добавок, т.е. хорошего качества.

Практическая значимость: материалы и результаты работы могут быть использованы на внеклассных мероприятиях, в кружковой работе, на уроках, а так же для информирования учащихся и их родителей.

Методы исследования:

Работа с информационным источником;

Социальный опрос (анкетирование);

Составление аналитических диаграмм;

Проведение исследований;

Изучение литературы;

Я решила получить информацию по данной теме у учащихся начальных классов и задала им следующие вопросы :

Употребляете ли вы воду из-под крана?

Какую воду вы пьете?

Какие методы очистки используют в вашей семье?

Полученные данные мы систематизировали и представили на круговых диаграммах

Из опрошенных мною детей большинство не употребляют воду из-под крана, а пьют фильтрованную и кипячёную. Меня заинтересовало, а какие методы очистки воды существуют ещё.

Из «Экологической азбуки для детей и подростков» я узнала различные методы очистки воды. Мною были проведены исследования по выявлению наиболее эффективного и доступного метода очистки воды.

II Основная часть

Методы очистки воды

Очистка-устранение посторонних и нежелательных веществ из воды. А также от вредных примесей.

В ходе выполнения исследовательской работы мной были изучены разные способы очистки питьевой воды в домашних условиях.

1. Фильтрование - процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок. Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок, в которые вкладывается специальная фильтровальная бумага. . Некое подобие их было создано в Китае и представляло собой обычные камышовые тростинки, пропитанные коагулянтами. Один из таких простейших фильтров даже вошел в историю как «рукав Гиппократа». Прообразы современных фильтров. Их принцип действия был близок к естественным очистным процессам и заключался в прохождении воды сквозь слой различных веществ: щебня, песка и древесного угля.

2 Очистка воды с применением фильтров

Для устранения вредных примесей из водопроводной воды применяют разнообразные фильтры. В домашних условиях часто применяются разнообразные кувшины и насадки на кран. Это наиболее распространенный и доступный способ очистки воды. Питьевые фильтры - кувшины в состоянии убрать из воды избыток хлора, органических веществ, накипь (соли жесткости). Фильтры-кувшины вполне эффективно очищают водопроводную воду, дешевые при первоначальной покупке, а поэтому широко распространены. Все питьевые фильтры - кувшины оснащены сменным очищающим элементом (также его называют "кассета" или "картридж"). Кассета сконструирована таким образом, чтобы поддерживать постоянную скорость протекания воды через очищающую смесь. В состав смеси входят - активированный уголь, полипропиленовый вкладыш, ионообменные смолы нескольких видов. Это важно для равномерной и полноценной очистки воды. Фильтрация данного типа направлена непосредственно на очищение жидкости от вредных примесей, таких как хлор или пестициды. Также она способна избавить воду от различных неприятных запахов и сделать воду абсолютно прозрачной. Данный картридж необходимо менять примерно один раз в три месяца.

Методы очистки воды таблица. Механический способ

Самый простой и известный в быту способ механической очистки воды – отстаивание. Набирая в емкость некоторое количество жидкости, вы точно можете быть уверены, что в течение определенного времени все тяжелые взвеси опустятся на дно и чистую воду можно будет черпать без опаски.

Однако этот способ не идеален. Во-первых, его не получится использовать в больших масштабах, так как расход воды в данном случае будет превышать приход. Во-вторых, условная линия образования осадка очень относительна: сложно определить на глаз, до какой степени глубины емкости можно дойти, чтобы не зачерпнуть вместе с водой и осадок. В-третьих, этот метод примитивен и использовать его можно только при дополнительном кипячении воды, а также в условиях, когда отсутствуют другие, более технологические методы очистки. Хотя его несомненный плюс в том, что это бесплатный способ.

Следующий механический вид очистки воды – гидроциклический. В основе этого принципа – специальная вытянутая емкость, внизу которой находится конусообразный шламоотвал, а в центре – спираль для поступления очищаемой жидкости. Направляясь по спирали, вода закручивается в естественном потоке, который вытесняет тяжелый осадок и проталкивает его в конус. А чистая жидкость, оказывающаяся легче осадка, поступает в емкость для забора воды.

Хорошо известный способ механической очистки воды – сетчатая фильтрация (рис. 1). Фильтр в виде сетки может быть установлен как внутри трубы, подающей воду, так и на других участках водоотведения – все зависит от возможностей отдельно взятой системы в доме. Сетки защищают воду от присутствия песка, ржавой окалины, мелких частиц пластика и других видимых глазу элементов. Сетки просты в эксплуатации, однако за ними нужен постоянный уход, иначе скопившиеся в них засоры могут стать причиной поломок и обильных утечек сора из-за прорывов. Плюс сетчатой системы очистки в том, что она может быть как очень мелкой, практически непроницаемой, так и достаточно крупной – в зависимости от общего уровня загрязненности воды.

Основной недостаток данного способа очистки в том, что с помощью механического вмешательства можно устранить только весомые частицы. Это приемлемо, если речь идет не о питьевой, а о технической воде. Все дело в том, что помимо видимых загрязнителей в воде могут присутствовать микрочастицы, которые не имеют ни запаха, ни цвета, а потому их наличие может проявиться только в результате развития недомогания или поломки техники.

Биологические способы очистки воды. Аэротенки и метатенки

Аэротенки отличаются более сложным устройством, чем биофильтры. Здесь биологическая очистка воды осуществляется при обязательной принудительной аэрации. Перед поступлением в аэротенк водный раствор перемешивают с активным илом, а затем пропускают через взвесь воздушный поток. Воздух насыщает воду кислородом, активизирует процессы окисления и разложения загрязнителей, способствует постоянному перемешиванию раствора. Если вместо воздуха аэрацию проводить кислородом, эффективность биологической очистки воды возрастает в разы, а такие установки носят название окситенки.

Бескислородная биологическая очистка сточных вод анаэробными микроорганизмами чаще всего проходит в метантенках. Главной особенностью процесса является отсутствие необходимости осуществлять аэрацию. А в качестве побочного продукта в результате химических процессов окисления и питания анаэробных организмов образуется биогаз. В резервуар метатенка подается концентрированный осадок из отстойников. Там он подвергается брожению. Для ускорения процесса используют повышение температуры до 35°С при мезофильном брожении, и до 55°С при термофильном. Процесс бескислородной очистки вод достаточно сложный, проходит в несколько этапов и заканчивается получением чистой воды и метана - дружественного для экологии топлива.

После механической и биологической очистки воды на выходе формируются разные осадки органических соединений. Это крупные частицы, оседающие на фильтрах, осадок из первичных отстойников, активный ил или биологическая пленка, образующиеся в устройствах аэробной биологической очистки воды. После измельчения такие отходы отправляются в специальный проток перед первичными отстойниками, улавливаются ими и перемещаются в сырой осадок. Суммарное количество осадков находится в пределах 1% объема обрабатываемой воды, из них 50 - 75% составляет активный ил.

Есть методики, использующие активированный уголь для увеличения эффективности биологической очистки вод. Его добавляют в воду на входе в аэротенки в количестве 150 - 250 мг/л или в адсорбер с принудительной аэрацией. Этот способ достаточно перспективен, так как повышает качество очистки воды и позволяет уменьшить габариты очистных установок на 20 - 30%.

Способы очистки воды на производстве. Физические методы

Данные методы предназначены для очищения воды от твердых крупнофракционных частиц (чаще всего – нерастворимых).

Они успешно задействуются на этапах первичной и грубой очистки и в разы реже – при глубоких и тонких воздействиях.

Среди главных физических методов выделяют:

• Процеживание – очищение жидкостей от крупнофракционных посторонних включений при проходе через ячеистые прослойки (сетки, решетки, полипропиленовую мешковину). К преимуществам этого метода относят простоту и эффективное улавливание крупного мусора, к минусам – потребность в частой промывке фильтрующих элементов, пропускание патогенных микроорганизмов, солей и любых мелких нежелательных примесей.
• Отстаивание – осаждение посторонних фракций под действием собственного веса вниз с последующим отбором более чистой воды. Этот метод используются как на предварительных, так и на промежуточных этапах водоподготовки, его производительность существенно ограничена временем и объемами отстойников .
• Фильтрование – схожий с процеживанием, но более совершенный метод, позволяющий очищать воду от ненужных примесей с разным размером фракций (минимальный порог – до микронов) при прохождении через пористый фильтрующий слой. Метод активно используется в быту и на производстве, из всех физических видов он считается самым эффективным.
• УФ-дезинфекция – обработка предварительно очищенной от крупных фракций воды УФ-лучами с длиной волн в пределах 200-400 нм с целью обеззараживания. Состав и физические свойства жидкости этот метод не меняет.

Химические методы очистки воды. Химические способы (методы) очистки воды

Методы очистки данной группы основаны на химическом взаимодействии определенных веществ (реагентов) с загрязнителями, в результате чего вторые либо разлагаются на неопасные компоненты, либо переходят в иное состояние. Несмотря не огромное разнообразие возможных загрязнителей и химический реакций, в которые эти загрязнители могут вступать, выделяют ряд способов очистки, принципиально отличающихся по типу химического взаимодействия:

нейтрализация;

окисление;

восстановление.

Нейтрализация заключается в, как следует из названия, осуществлении процесса нейтрализации, при котором происходит выравнивание кислотно-щелочного баланса за счет взаимодействия кислот и щелочей с последующим образованием соответствующих солей и воды. Нейтрализацию проводят как путем смешения очищаемых вод с кислотной и щелочной средой, так и путем добавления реагентов, создающих в воде среду определенной реакции (кислотной или щелочной). Для нейтрализации кислых стоков обычно используют аммиачную воду (NH4OH), гидроксиды натрия и калия (NaOH и KOH), кальцинированную соду (Na2CO3), известковое молоко (Ca(OH)2) и т.д. В случае щелочных стоков применяют различные растворы кислот, а также кислые газы, содержащие такие оксиды как CO2, SO2, NO2 и т.д. В качестве кислых газов обычно используют отходящие газы, которые пропускают через очищаемую воду, при этом попутно осуществляется процесс очищения и самих газов от твердых включений.

Окисление и восстановление также используется для очистки воды от различных загрязняющих веществ, хотя на практике соотношение их использования сильно смещено в сторону окислителей. Несмотря на то, что в реакции нейтрализации также протекают параллельные процессы окисления и восстановления, данный метод отличается использованием значительно более сильных окислителей и восстановителей, так как целевые загрязнители просто не будут вступать в реакцию с веществами, используемыми в методе очистке нейтрализацией. С их помощью проводят обезвреживание различных токсичных веществ, и также веществ, трудно извлекаемых из воды иными способами. Осуществлением реакций окисления добиваются переведения токсичных загрязнителей в менее токсичные или нетоксичные формы. Также за счет использования сильных окислителей достигается гибель микроорганизмов, наступающая вследствие окисления их клеточных структур. В основном применяют хлорсодержащие окислители: газообразный хлор (CL2) а также различные хлор соединения, такие как диоксид хлора (CLO2), гипохлориды калия, натрия и кальция (KCLO; NaCLO; Ca(CLO)2). Помимо этого использую перекись водорода (H2O2), перманганат калия (KMnO4), озон (O3), кислород воздуха (O2), дихромат калия (K2Cr2O7) и т.д.

Источник: https://avtonomnoe-vodosnabzhenie.aystroika.info/stati/metody-vodopodgotovki-i-ochistki-vody-kakie-sushchestvuyut-po-principu-deystviya