Очистка воды: способы и методы

Человеку необходимо ежедневно употреблять чистую воду без токсичных примесей и вредных включений. Однако экологическая обстановка в мире оставляет желать лучшего, ввиду чего очистка H2O становится все более актуальной. Известно несколько способов и методов удалить из жидкости токсичные элементы, и они постоянно совершенствуются. В своей статье я расскажу о наиболее распространенных из них.

Очистка воды – что это?

Это определение описывается как процесс удаления из природной воды нежелательных примесей.В их список входят:

Результатом корректно проведенной очистки должно стать получение чистой питьевой воды, которая пригодна для использования в конкретных целях.

Связь между очисткой воды и ее качеством

Перед тем как выбрать метод очистки H2O, нужно выяснить, от чего именно ее нужно чистить.Основные загрязнения пресной воды включают:

Основные методы и способы очистки воды

Существует несколько способов очищать воду.Они различны по некоторым параметрам.

Далее я привела основные группы методов очистки, которые выделены на основании реализованного подхода.

Биологические

Эти методы достижения нормативных показателей воды наиболее современные.Они дают довольно хороший результат.

Биотехнологии очистки H2O основаны на использовании различных видов живых организмов:

1. Бактерий.
2. Водорослей.
3. Низших грибов.
4. Простейших и некоторых многоклеточных.

Колонии микроорганизмов и бактерий, образующие скопления и очищающие водные стоки, называются активным илом. Это илистая масса, которая:

Вид микроорганизмов, очищающих биомассу, определяет:

Все эти микроорганизмы делятся на две группы:

• Анаэробные. При выполнении своей работы этот вид микроорганизмов не нуждается в кислороде.

• Аэробные. Эти бактерии требуют кислород для окисления веществ. Они потребляют его во время питания.

Биологические способы чистки воды используются в следующих условиях:

Механические

Представлены дисковыми или сетчатыми фильтрами грубой очистки.К ним же относятся намоточные картриджи из вспененных полимеров.

Механическая очистка использует физические процессы для удаления из воды:

Этот метод отлично подходит для удаления песка, глины, ржавчины и других физических примесей.

Механическая очистка, производительность которой определяется диаметром каналов, считается наиболее простой. Она обеспечивает улавливание посторонних частиц, которые не растворяются.

Физические

Эти способы называют грубой очисткой.Они получили широкое распространение.

Физическая чистка в основном применяется на начальной стадии восстановления качества питьевой воды для удаления крупных твердых включений. Это позволяет в значительной степени снизить нагрузку на всех последующих технологических этапах.

Среди распространенных способов очистки воды от железа и других металлов:

Процеживание

Это способ грубой очистки.В основном к нему прибегают на предварительном этапе улучшения качества H2O.

Метод предполагает, что вода пропускается через сита и решетки, за счет чего задерживаются твердые включения металлических загрязнений, которые хорошо отделяются.

Отстаивание

Применяется не только на предварительном этапе очистки.К нему прибегают и как к промежуточному технологическому процессу.

Технология очищения H2O при этом выглядит так:

1. Вода помещается в резервуар на некоторое время.
2. Под действием гравитационных сил загрязнения отделяются от воды.
3. Отделившиеся включения оседают на дно резервуара, имеющего устройства для удаления полученного осадка.

Фильтрование

Процедура очень похожа на процеживание.Отличие фильтрации состоит лишь в том, что она позволяет проводить не только грубую, но и тонкую очистку воды.

Фильтрование не только очищает воду от примесей. Метод также улучшает ее органолептические свойства:

Ультрафиолетовая дезинфекция

Подвергшуюся глубокой очистке H2O обрабатывают лучами ультрафиолета длиной от 200 до 400 нм, которые невозможно увидеть невооруженным глазом.

Ультрафиолетовое обеззараживание – это процесс, который не зависит от состава воды. Ее структура остается неизменной после обработки УФ-лучами, ведь подход исключает использование каких-либо химических веществ.

Химические

В основе очищения воды химическими методами лежит взаимодействие реагентов с загрязнителями различных видов.В ходе химической реакции вредные вещества:

• разлагаются на безопасные компоненты;
• либо изменяют состояние, превращаясь в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок.

В зависимости от типа химического взаимодействия выделяют 4 способа очистки воды. Они описаны ниже.

Нейтрализация

Метод основан на взаимодействии щелочей и кислот.Химическая реакция выравнивает кислотно-щелочное равновесие.

Нейтрализацию можно провести одним из двух способов:

1. Очищаемую жидкость смешивают со щелочной или кислотной средой.
2. В воду добавляют реагенты, вызывающие реакцию нейтрализации.

Для нейтрализации кислотных стоков используют:

Окисление и восстановление

Способ отличается использованием более сильных окислителей и восстановителей.Среди загрязнителей есть те, которые не вступают в реакцию при очистке H2O путем нейтрализации.

Для их обезвреживания прибегают к сильным хлорсодержащим окислителям:

Также метод предполагает использование:

Перекиси водорода (H2O2)

Дихромата калия (K2Cr2O7)

Озона (O3)

Перманганата калия (KMnO4)

Кислорода (O2)

В процессе окисления трудноизвлекаемые и токсичные вещества обеззараживаются. Они переходят в менее токсичные или вовсе нетоксичные формы.

Сильные окислители окисляют клеточные структуры микроорганизмов. В результате все микробы погибают.

Хлорирование

Обработка водопроводной воды хлорсодержащими соединениями широко распространена.У методики имеет много преимуществ.

Изношенность системы водоснабжения обуславливает высокий риск вторичного загрязнения воды. Обработка ее хлором – надежный способ очистки H2O и безопасный метод дезинфекции водопровода.

Озонирование

Метод заключается в обработке питьевой воды озоном.Он превосходит хлорирование по эффективности.

Плюсы озона в том, что он:

Физико-химические

Довольно обширная группа.Входящие в нее способы комбинируют использование физических методов и химических реактивов.

Физико-химические методы очистки позволяют более качественно удалить из воды:

Далее описаны самые распространенные методы физико-химической очистки воды.

Флотация

По сути это отделение гидрофобных частиц.Оно происходит в процессе прохождения H2O через флотационные установки.

Через воду проходит большое множество пузырьков воздуха. При этом взвешенные частицы загрязнителей прилипают к ним, после чего всплывают на поверхность флотационной камеры и закрепляются. В результате образуется слой пены, который легко убирается.

Флотация может совмещаться с использованием химических реагентов. Последние сорбируются в частицах вредного вещества, за счет чего:

• увеличивается коагуляция частиц;
• снижается смачиваемость токсичного элемента.

Эффективно очистить природные воды можно при помощи любого из следующих типов флотации:

Сорбционные методы

Позволяют избавиться даже от незначительных загрязнений в больших объемах жидкости. Они подходят для:

При адсорбции, когда токсины сосредоточены в верхнем слое сорбента, или абсорбции, при которой загрязнения распределены по всему объему, имеет место избирательное поглощение токсичных веществ. Провести качественную глубокую очистку воды можно, прибегая к следующим способам:

1. Физическому. При такой очистке адсорбируемые вещества удерживаются под воздействием сил молекулярного взаимодействия.
2. Химическому. В этом случае загрязнения устраняются путем формирования химических связей (хемосорбция).

Сорбционный метод удаляет из воды:

Очищение воды может проходить двумя путями:

• Смешение со слоем сорбента.
• Фильтрация через сорбционный слой.

То, какую технологию применять в конкретном случае, зависит от удаляемого загрязнителя и вида сорбента.

Экстракция

Также входит в перечень распространенных способов очистки жидкости.Для удаления из нее токсичных и патогенных веществ используются экстрагенты.

Последние можно описать как трудно смешиваемые и несмешиваемые жидкости, способные растворить определенный тип загрязнений.

Во время перемешивания частицы загрязнителя перемещаются в экстрагенты. Далее две фазы вновь разделяются на:

В ходе заключительного этапа очистки экстрагент извлекается, после чего утилизируется или регенерируется.

Промышленные предприятия применяют экстракционный подход, чтобы очистить сточные воды и извлечь из них элементы, которые пригодны для повторного использования на производстве.

Ионный обмен

Широко распространен в промышленности и быту.Позволяет очистить воду от солей.

К ионному обмену часто прибегают в процессе водоподготовки с целью:

Очистка данным методом предполагает обмен ионами между водой и ионитами (высокомолекулярными твердыми веществами, которые не растворяются в воде). Иониты состоят из матрицы, играющей роль каркаса, и множества функциональных групп, способных участвовать в ионном обмене, и делятся на 2 группы:

1. Катиониты.
2. Аниониты.

Выбор одного из них зависит от типа обмениваемых ионов.

Электродиализ

Это комплексный метод.Он сочетает электрический и мембранный способ очистки воды.

Техника электродиализа выглядит так:

1. Подлежащий очистке водный поток поступает в камеры. В крайних из них находятся электроды с подведенным постоянным током.
2. Электрическое поле воздействует на ионы, и они начинают двигаться к электродам согласно своему заряду.
3. Движение ионов продолжается, до тех пор пока они не встретят ионоселективную мембрану с соответствующим зарядом.
4. В камерах обессоливания имеет место постоянный отток ионов. Они накапливаются в камерах концентрирования. В итоге получают два вида растворов из разных камер – обессоленный и концентрированный.

Реверсный (обратный) осмос

При этом способе мембранной очистки вода пропускается через мембрану с мельчайшими порами.Эта мембрана и удерживает большинство загрязнений.

Как правило, подход используется с целью очистить питьевую воду и удалить из нее:

Процесс протекает в условиях давления выше осмотического.

Термические способы

Речь идет об удалении из питьевой воды примесей при помощи высоких или низких температур.В качестве примера можно привести выпаривание.

Выпаривание – весьма энергоемкий процесс. Однако его использование позволяет получить чистую воду и раствор нелетучих примесей высокой концентрации.

Идентичного эффекта можно добиться и вымораживанием. В первую очередь кристаллизуется чистая H2O. Присутствующие в ней примеси выпадают в осадок, образуя насыщенный раствор.

Нейтрализовать очень токсичные соединения и трудно разлагаемые загрязнения можно при помощи термического окисления. Воду, которую нужно очистить, распыляют. Далее на нее воздействуют высокотемпературными продуктами сгорания топлива.

Очистка воды от различных примесей

Метод очистки воды выбирается на основании некоторых факторов.В их список входят виды примесей, от которых необходимо избавиться в ходе процедуры.

Далее я привела описание наиболее распространенных включений, присутствующих в воде, а также перечислила методы, которые помогут от них избавиться.

От органических загрязнений

Наличие их в H2O может представлять угрозу для здоровья человека.В их состав входят различные вещества:

• пестициды;
• фармацевтические препараты;
• промышленные отходы и многое другое.

Поэтому очистка воды от органических загрязнений важна для обеспечения безопасного и здорового питьевого водоснабжения. Наиболее эффективными методами, устраняющими их, являются следующие:

Выбор метода очистки воды от органических загрязнений зависит от многих факторов, включая:

От химических веществ

Один из наиболее часто использованных методов очистки воды от химических веществ - активированный уголь.Он обладает поверхностными свойствами, позволяющими адсорбировать различные химические соединения.

Еще один распространенный метод очистки H2O от химических загрязнений – обратный осмос.

Дополнительный метод – использование ионных обменных смол. Этот метод позволяет удалить химические элементы и соли, а также свинец, железо, медь и другие тяжелые металлы. Однако обновление ионных смол должно быть регулярным.

От микроорганизмов

Существуют различные методы очистки воды, которые эффективно удаляют микроорганизмы.Один из наиболее распространенных - механическая фильтрация.

Механические фильтры обычно состоят из перфорированной поверхности или мембраны, через которую пропускается вода. Эти фильтры улавливают микроорганизмы и другие загрязнения, оставляя только чистую воду.

Существуют также химические методы, такие как использование хлора или озона. Хлорирование воды – один из наиболее распространенных методов дезинфекции. Хлор:

Но хлор может оставлять в воде неприятный запах и вкус.

Озонирование, в свою очередь, позволяет уничтожать микроорганизмы, а также удалять запахи и примеси.

Выбор метода очистки воды от микроорганизмов зависит от нескольких факторов:

1. Уровень загрязнения воды.
2. Требования к качеству воды.
3. Доступность оборудования.

От тяжелых металлов

Свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы могут проникать в воду.Их источниками выступают:

Для удаления тяжелых металлов из воды можно использовать различные методы:

От хлора и пестицидов

Их присутствие в воде несет угрозу человеку.Избавиться от хлора и пестицидов в можно при помощи:

Современные технологии очищения воды

В системах водоподготовки сегодня используется ни какой-то один способ очистки воды.Они комбинируют несколько подходов для достижения хорошего результата.

В качестве примера я приведу многоступенчатые бытовые фильтры с:

Кроме этого, сегодня в сфере водоподготовки наблюдаются следующие инновационные тенденции:

1. Замена хлорирования на озонирование или УФ-обработку.
2. Применение ультрафильтров и нанофильтрационных мембран с пониженным уровнем селективности.
3. Вывод растворенных органических примесей и взвесей при помощи электроприборов фотокатализации.

Минус этих технологий – дороговизна. Использование их в быту не окупается.

Методы очистки воды для квартир и частных домов

Нередко для подачи в частные дома и квартиры воду забирают из скважин.При этом схема ее очищения усложняется.

В этом случае чистка включает до 5 ступеней, которые писаны в таблице.

Очистка воды дома без фильтра

Если в доме нет фильтра, либо он пришел в негодность, очистить воду можно и без него.В этом поможет:

Как очистить воду в естественных условиях?

Этот вопрос особенно актуален в условиях длительного похода.В этом случае не всегда есть возможность запастись чистой питьевой водой.

Единственный выход – использовать воду из природных источников, которые зачастую вызывают сомнения. Обезопасить себя и не допустить опасных для здоровья последствий можно, прибегая к одному из следующих способов:

Фильтрация песком. Для этого берут бутылку или воронку, в которую кладут плотную бумагу или отрез ткани. Поверх насыпают слой песка. Последний можно заменить измельченным древесным углем, который точно найдется в походе. Через этот слой и нужно пропустить воду, требующую очистки.

Дистилляция и перегонка. Очень грязную воду не удастся очистить фильтрацией, и убрать из нее опасные примеси и включения помогает дистилляция и перегонка. С этой целью бывалые туристы собирают простейшее устройство для опреснения и ставят его так, чтобы оба конца глядели вверх. В это устройство заливают жидкость, взятую из водоема, а над его открытыми концами дном вверх размещают кастрюли. На внутренней стороне данной части этих кастрюль крепят чистую ткань, которая переложена в несколько слоев. Когда все готово, под трубой разводят костер. Выходящий из нее пар попадает в кастрюли и конденсируется на ткани. Ее необходимо выжать в чистую тару после завершения дистилляции.

Очистка воды на предприятиях

В различных промышленных отраслях используют разные способы чистки H2O.Сведения об этом предоставлены в таблице.

Переработка стоков

Процесс обязателен на производстве и в общественных линиях.Он включает:

1. Подачу стоков на усреднитель (если требуется разбавление).
2. Отстаивание.
3. Основную очистку, производимую за счет активного использования живых организмов.
4. Глубокую очистку, которая состоит в полном удалении посторонних примесей путем прохождения H2O через обратноосмотические мембраны или тонкие фильтры.
5. Обеззараживание. Это может быть озонирование или хлорирование, либо обработка ультрафиолетом.

Осадок, который образуется на 2,3 и 4 стадиях регенерируется или утилизируется.

Интересное видео по теме:

Вопрос-ответ