Какие существуют методы очистки воды

Способы очистки воды

Сейчас можно встретить много неоднозначной информации о методах и системах, используемых для очистки воды. В этой статье дается обзор современных методов очистки воды для домашнего и промышленного использования, а также проясняются некоторые вопросы относительно эффективности этих методов.

Угольные фильтры

Достоинства угольных фильтров:

• Отлично удаляют пестициды и хлор.
• Недороги.

Фильтры бывают всех форм и размеров. Это один из самых старых и самых дешевых способов очистки воды. В большинстве угольных фильтров используется активированный уголь. Вода легко проходит через фильтр с активированным углем, который обладает большой площадью поверхности пор (до 1000 м2/г), в которых происходит адсорбция загрязняющих веществ. Активированный уголь используется как в форме твердых блоков, так и в гранулированной форме. Через твердый блок вода проходит дольше, что делает подобные фильтры более эффективными в поглощении загрязнений. Фильтры с активированным углем лучше всего подходят для удаления таких загрязнителей, как инсектициды, гербициды и полихлоринатные бифенилы. Они могут также удалять многие промышленные химикаты и хлор. Но активированный уголь не удаляет большинство неорганических химических веществ, растворенных тяжелых металлов (например, свинец) или биологические загрязнения. Чтобы в некоторой степени справиться с этими недостатками, многие производители используют активированный уголь в сочетании с другими способами очистки, такими как керамические фильтры или ультрафиолетовое излучение, о которых речь пойдет позже. Даже с этими усовершенствованиями, однако, угольные системы фильтрации имеют свои ограничения и недостатки.

Недостатки угольных фильтров:

• Не удаляют бактерии.
• Недолговечны.

Угольные фильтры представляют собой отличную среду для размножения бактерий. Если вода не подвергалась обработке хлором, озоном или другим способам бактерицидной защиты перед фильтраций, то бактерии из воды осядут в фильтре и будут там размножаться, загрязняя проходящую через него воду. По этой причине не рекомендуется использовать угольный фильтр в том случае, когда вода поступает напрямую из природного источника. Некоторые производители утверждают, что проблема решается при помощи добавления серебра. К сожалению, эта технология работает недостаточно эффективно. Вода должна оставаться в контакте с серебром гораздо дольше, чтобы появился существенный эффект. Также со временем угольные фильтры начинают терять свою эффективность. Постепенно фильтр теряет способность задерживать загрязнения и все больше и больше примесей попадает в отфильтрованную воду. При этом вода продолжает протекать через фильтр с легкостью, и узнать насколько эффективно работает фильтр можно только при помощи анализа качества воды, но не у всех дома есть лаборатория. Поэтому фильтр необходимо заменять через определенный промежуток времени или после фильтрации определенного объема воды.

Керамические фильтры

Плюсы керамических фильтров:

• Хорошо очищают от паразитов и физических примесей.
• Легко чистятся.

Вода проходит через очень мелкие поры в керамическом материале. Такие фильтры легко удаляют из воды ржавчину, грязь, паразитов, таких как криптоспоридии (Cryptosporidium) и лямблии (Giardia lamblia), а также другие загрязнители. Некоторые пивоваренные заводы используют керамические фильтры в качестве альтернативы пастеризации. Они также хорошо подходят для путешествий или занятий альпинизмом, так как легко очищаются снаружи и могут быть использованы повторно.

Минусы керамических фильтров:

• Неэффективны против органических загрязнителей и пестицидов.

Керамические фильтры неэффективны при удалении органических загрязнителей или пестицидов. Так что эти фильтры не рекомендуется использовать для очищения воды в домашних условиях. Дома их стоит использовать в паре с угольным фильтром.

Озонирование воды

Польза от озонирования:

• Удаляет бактерии, вирусы, грибки, водоросли и паразиты.

Озон (О3) отличается от обычного кислорода тем, что он содержит три атома кислорода вместо двух. Этот дополнительный атом кислорода делает озон сильным окислителем. Когда пузырьки озона проходят через воду, озон быстро и очень эффективно убивает бактерии, вирусы, водоросли и паразитов. Этот способ не только в тысячи раз более эффективный по сравнению с хлорированием, но при этом он еще и не производит любых вредных побочных продуктов, которые появляются при хлорировании. По этим причинам этот метод очистки применяется при обработке воды в бассейнах.

Минусы озонирования:

• Этот метод не позволяет удалять тяжелые металлы, минералы и пестициды.
• Озон быстро распадается на кислород и теряет свою эффективность.
• Очень дорогой метод.
• Озон является очень ядовитым веществом, поэтому работа системы должна тщательно контролироваться датчиками.

Для получения питьевой воды одного озонирования недостаточно. Оно не удаляет тяжелые металлы, минералы и пестициды. И, в отличие от хлора, который, оставаясь в воде, продолжает выполнять свою функцию, озон имеет очень короткий срок действия. Он распадается почти мгновенно и не имеет остаточного эффекта очистки. Еще один камень преткновения в озонировании воды – это стоимость. Использовать озонирование в домашних условиях получается слишком дорого.

Ультрафиолетовые излучение

Достоинства применения УФ-излучения:

• Убивает бактерии и вирусы.

Когда микроорганизмы, такие как бактерии и вирусы, поглощают ультрафиолетовое излучение, то начинают происходить определенные реакции, вызывающие их гибель. Это делает УФ-излучение очень эффективным методом уничтожения патогенных микроорганизмов, таких как кишечная палочка и сальмонелла, без добавления химических веществ, например, хлора. УФ-излучение является одним из немногих способов очистки, позволяющим уничтожать вирусы, что особенно важно в сельской местности,  где нет других способов получения качественной воды.

Недостатки УФ-излучения:

• Неэффективно против всех организмов.
• Неспособно удалять тяжелые металлы, пестициды, другие физические загрязнители.

УФ-излучение неэффективно при удалении всех видов организмов (например, некоторых паразитов), и оно никак не влияет на содержание в воде тяжелых металлов, пестицидов и многих других загрязняющих веществ. Хотя оно способно разрушать хлорсодержащие соединения. Чтобы излучение стало эффективным, вода должна подвергаться воздействию источника света в течение достаточного периода времени. Наконец, вода должна быть относительно прозрачной, чтобы УФ-излучение могло проникнуть через нее. Как и большинство других методов очистки воды, одного УФ-излучения недостаточно, стоит рассмотреть его применение в комплексе с другими.

Фильтры с ионообменом

Достоинства ионообменных фильтров:

• Продлевают работу водонагревателей, стиральных машин.

Недостатки ионообменных фильтров:

• Не очищают воду и не делают ее безопасной для человека.

Ионообменные фильтры действуют как умягчители воды и не оказывают никакого влияния на микроорганизмы. Смягчение жесткой воды хорошо для стиральной машины и водонагревателя, а также  при купании. Жесткая вода больше стягивает кожу, и мыло в ней хуже мылится. Однако мягкая вода не является более полезной, чем жесткая. Умягчители не очищают воду.

Медно-цинковые фильтры

Достоинства медно-цинковых систем очистки:

• Эффективно удаляют хлор и тяжелые металлы.

Подобные фильтры для воды продаются под названием KDF. В них используется запатентованный медно-цинковый сплав, который содержится в фильтре в виде гранул. Молекулы меди и цинка действуют как различные полюса в батарее. При прохождении загрязненной воды через гранулы одна часть примесей направляется в сторону цинка, другая часть примесей с противоположным зарядом направляется в сторону меди. При этом происходят окислительно-восстановительные реакции, при которых обезвреживаются потенциально опасные химические вещества. В результате обработки хлорированной воды образуется хлористый цинк. Также подобные фильтры снижают содержание ртути, мышьяка, железа и свинца. При прохождении через фильтр в воде уничтожаются бактерии и другие организмы.

Недостатки медно-цинковых системы очистки:

• Неэффективны против пестицидов и органических загрязнителей.

Медно-цинковые системы очистки не позволяют удалять пестициды и другие органические загрязнители. Тем не менее, KDF-системы обычно включают блок угольных фильтров, чтобы устранить эти недостатки.

Системы обратного осмоса

Достоинства систем обратного осмоса:

• Хорошо очищают воду от металлов, бактерий, вирусов, микроорганизмов, а также органических и неорганических химических веществ.

Первоначально система обратного осмоса использовалась для опреснения морской воды. В процессе очистки вода под давлением проходит через полупроницаемую синтетическую мембрану. При благоприятных условиях данный способ фильтрации позволяет удалять от 90% до 98% тяжелых металлов, вирусов, бактерий и других организмов, органических и неорганических химических веществ.

Недостатки систем обратного осмоса:

• Большое количество воды в виде отходов.
• Синтетическая мембрана деградирует под воздействием хлоридов и физических загрязнителей.
• В системе могут размножаться бактерии.
• Хуже работают с жесткой водой.

Несмотря на свои достоинства системы обратного осмоса обладают существенными недостатками. Для начала, они чрезвычайно ресурсоемки; для получения 1 л чистой воды в канализацию смывается 3-8 л загрязненной воды. Факт, что эта сливаемая вода содержит концентрированные загрязняющие вещества, вынудил некоторые сообщества, страдающие от недостатка воды, полностью запретить подобные системы очистки.

Эти системы для должной работы также требуют минимального давления воды 2,7 атм. Необходимо принимать меры по поддержанию целостности мембраны, которую надо заменять каждые несколько лет.

Мембрана ухудшает свои свойства в присутствии хлора и при очистке мутной воды. Поэтому системы обратного осмоса требуют предварительную очистку воды угольным фильтром.

Системы обратного осмоса также являются хорошей средой для размножения бактерий, что может потребовать установки угольного фильтра между блоком обратного осмоса и резервуаром для хранения воды и еще одного фильтра между накопительным баком и краном, из которого сливается вода. И, наконец, если вода достаточно жесткая, то может потребоваться дополнительная система смягчения воды.

Учитывая перечисленные недостатки, действительно трудно рассматривать эти системы в качестве лучшего способа очистки воды.

Дистилляция

Плюсы дистилляции:

• Удаляет широкий спектр загрязняющих веществ, полезна в качестве первого этапа очистки. 
• Можно использовать многократно.

При правильном выполнении дистилляции она обеспечивает получение довольно чистой и безопасной воды. Есть критики употребления дистиллированной воды, но многие люди употребляют дистиллированную воду годами, не испытывая при этом никаких проблем со здоровьем. Дистилляция является относительно простым процессом: вода нагревается до кипения и превращается в пар. Кипячение убивает различные бактерии и другие патогены. Полученный при кипячении пар охлаждают и вновь получают воду.

Минусы дистилляции

• Загрязняющие вещества переносятся в некоторой степени в конденсат. 
• Требуется тщательный уход для обеспечения чистоты дистиллятора.
• Медленный процесс.
• Потребляет большое количество водопроводной воды (для охлаждения) и энергии (для нагрева).

Неорганические загрязнители способны мигрировать вдоль тонкой пленки воды, которая образуется на внутренних стенках. Также в воду переходят загрязняющие вещества из стекла или металла, в которых нагревается вода.

Органические соединения с температурой кипения ниже, чем 100°C, автоматически переходят в дистиллят, и даже органические соединения с температурой кипения более 100°C могут раствориться в водяном паре и также перейти в дистиллят. Во время кипения за счет поступающей энергии могут образоваться новые хлорорганические соединения.

Дистилляция является медленным процессом, который требует хранения воды в течение длительного времени. За время хранения возможно повторное загрязнение воды веществами из окружающего воздуха.

Дистилляция требует большого количества энергии и воды и, следовательно, является дорогим процессом в эксплуатации. Кроме того требуется регулярная чистка дистиллятора от загрязнителей, накопленных в процессе.

Данная статья основана на материалах работы доктора Дэвида Вильямса, врача, биохимика, специалиста по естественному лечению.Понравилась статья? Расскажи друзьям!

Переработка стоков

Полный цикл переработки стоков на производстве и в общественных линиях включает:

1. Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
2. Отстаивание механическим способом.
3. Основную чистку (активное использование живых организмов).
4. Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
5. Обеззараживание (УФ-обработка, хлорирование, озонирование).

Выделяемый на 2, 3 и 4 стадиях осадок в обязательном порядке регенерируется или утилизируется. Эти процессы происходят в метатенках, отжимных или сушильных аппаратах.

К дорогостоящим физико-химическим методам прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте состава или при низкой результативности других способов.

Бытовое очищение стоков требует меньше усилий. Владельцы индивидуальных домов, но подключенных к канализационным сетям используют септики (как с днищем, так и без), сорбенты или коагулянты.

Важно! Вторичное использование очищенных стоков практикуется редко (при соблюдении ряда условий вода может направляться в системы полива).

Как обеззаразить воду в быту

Существует пять способов быстро продезинфицировать небольшой объем воды:

• кипячение;
• добавление перманганата калия;
• использование обеззараживающих таблеток;
• использование трав и цветов;
• настаивание с кремнием.

Перманганат калия прибавляется воду в количестве 1-2 г. на одно ведро воды, после чего загрязнения выпадают в осадок.

Специальные таблетки для уничтожения микроорганизмов применяются при обезвреживании воды из скважины, колодца или родника. Они являются наиболее современным способом, доступным, недорогим и результативным. Многие таблетки, например, марки «Акватабс», могут использоваться для очистки больших объемов жидкости.

Если воду необходимо обеззаразить в походе, можно воспользоваться специальными травами: зверобоем, брусникой, ромашкой или чистотелом.

Также можно использовать кремний: его помещают в воду и оставляют на сутки.

Какие существуют способы очистки воды?

Существуют несколько методов очистки воды, но все они входят в три группы методов:

— механические методы;

— физико-химические методы;

— биологические методы.

Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы.

Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей.

При обрабботке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение рас-творенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков.

Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубои мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей,растворенных соединений. Высокопроизводительный и в то же время дорогой способ очистки.

Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68% всех стоков, физико-химической3%, биологической — 29%. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80%, что улучшит качество очищаемой воды.

Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиями при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.

Основная задача очистки воды — полностью освободить ее от взвеси (мутности), сделать прозрачной (осветлить) и снизить цветность до незаметного уровня.В современных условиях большое значение имеет предварительное удаление из воды зоопланктона (мельчайших животных организмов) и фитопланктона (мельчайших растительных организмов). Для этого используют микрофильтры и барабанные сетки, через которые производится процеживание воды.

Для осветления и обесцвечивания в комплекс сооружений по очистке воды входят: отстойники, смесители, камеры реакции, фильтры и т.д.

Отстойники(горизонтальные, вертикальные) — сооружения, предназначенные для осаждения под силой тяжести в основном крупных по размеру и массе частиц, находящихся в воде во взвешенном состоянии.

Схема горизонтального отстойника

Недостатком естественного осаждения взвеси в отстойниках является длительность этого процесса, при котором не обеспечивается осаждение основной части мелкой взвеси и всœех коллоидных частиц.

С целью ускорения и повышения эффективности выпадения взвешенных веществ и удаления коллоидных веществ в отстойниках перед отстаиванием производится коагуляция воды.

Схема вертикального отстойника:

1 — подача воды;

2 — отвод воды;

3 — сброс осадка;

4 — камера хлопьеобразования;

5 — кольцевой сборный лоток;

6 — отражательный конус.

Коагуляцией принято называть процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонко диспергированных примесей воды, происходящий вследствие взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Процесс коагуляции завершается образованием видимых невооруженным глазом агрегатов — хлопьев.

Коагуляция происходит под влиянием химических реагентов — коагулянтов, к которым относятся соли алюминия (алюминия сульфат A12(SO4)3,) и желœеза (желœеза сульфат, желœеза хлорид). Для ускорения процесса коагуляции применяют вещества флоккулянты.

Фильтрация— это следующий после коагуляции и отстаивания процесс для освобождения воды от взвешенных веществ, оставшихся после первых этапов очистки.

Сущность фильтрации состоит в пропуске воды через мелкопористый материал, на поверхности, в верхнем слое или в толще которого задерживаются взвешенные частицы.

Фильтр представляет собой желœезобетонный резервуар, заполненный фильтрующим материалом обычно в два слоя.

В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, антрацитовую крошку, керамзит (дробленый и недробленый), некоторые вулканические шлаки, пенополистирол и другие.

Существует два метода фильтрации воды.

Пленочная фильтрация предполагает образование биологической пленки из ранее задержанных примесей в верхнем слое фильтрующей загрузки. В начале, вследствие механического осаждения частиц взвеси и их прилипания к поверхности загрузочного материала (к примеру песка), уменьшается размер пор.

Далее на поверхности песка развиваются водоросли, бактерии и другие живые организмы, дающие начало илистому, состоящему из минœеральных и органических веществ осадку (биологическая пленка).

Пленка достигает толщины 0,5-1 мм и более. Она играет решающую роль в работе медленных фильтров, задерживает мельчайшие взвеси, 95-99 % бактерий, обеспечивает снижение на 20-45 % окисляемости и на 20 % цветности.

2. Объемная фильтрация осуществляется на скорых фильтрах и представляет собой физико-химический процесс, при котором механические примеси воды проникают в толщу фильтрующей загрузки и адсорбируются на поверхности ее частиц и хлопьев коагулянта. В результате уменьшения размеров пор возрастает сопротивление загрузки при фильтровании и потеря напора.

В процессе объёмной фильтрации задерживается около 95 % бактерий. Скорые фильтры, пропуская большее количество воды, быстро засоряются и чаще требуют очистки.

Двухслойный фильтр

Для очистки вод с незначительной мутностью и высоким содержанием органических соединœений, которые плохо поддаются обработке в отстойниках и осветлителях, эффективным методом очистки является флотация.

Флотация — это процесс, сущность которого состоит по сути в том, что коллоидные и дисперсные примеси соединяются с пузырьками воздуха, тонко диспергированного в воде.

Комплексы, которые образуются при этом, всплывают и образуют пену на поверхности флотационного устройства. Снижение поверхностного натяжения на границе вода-воздух приводит к повышению эффективности очистки воды методом флотации.

Фильтрация на предприятиях

Взаимосвязь между областью использования и требуемым типом системы водоподготовки отражена в таблице:

В целях экономии средств приведенные методы реализуются в комплексе с механическим фильтрованием.

Отдельные требования выдвигаются к системам переработки стоков предприятий химической или металлургической отрасли, отбираемый концентрат может быть ценным или нуждаться в обязательной утилизации.

Очищаем воду для питья: какой способ очистки выбрать?

Для этого в воду добавляют поверхностно-активные вещества (флотореагенты).

В случае организации централизованной подачи питьевой воды в небольшие объекты (посœелки, пансионаты, дома отдыха и т.д.) при использовании в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов для очистки воды могут применяться компактные сооружения небольшой производительности.

В их состав входят: трубчатый отстойник, фильтр с зернистой загрузкой, оборудование для приготовления и дозирования реагентов и бак для промывной воды.

На современных станциях очистки воды в случае использования реагентных технологических схем ввод химических реагентов в обрабатываемую воду осуществляется системами автоматического дозирования.

Οʜᴎ включают емкости реагентов, дозирующие насосы с микропроцессорными регуляторами и впрыскивающие клапаны.

Дозирующий насос химических реагентов с микропроцессорным регулятором и впрыскивающим клапаном

Для очистки воды в бытовых условиях люди используют разные способы. Однако далеко не все знают, как правильно их необходимо осуществлять и какой может при этом возникнуть побочный эффект.

Все способы очистки воды можно условно разделить на две группы: очистка без использования фильтров и очистка с использованием фильтров.

Очистка воды без использования фильтров.

Данный вариант наиболее распространен и доступен, поскольку для очистки воды не требуется приобретение дополнительных устройств, кроме как обычной кухонной посуды.

К наиболее распространенным способам относятся:

Кипячение

Отстаивание

Вымораживание

Кипячение

Все мы с детства знаем, что сырую воду пить нельзя, но только кипяченую.

Кипячение используют для уничтожения органики (вирусов, бактерий, микроорганизмов и др.), удаления хлора и других низкотемпературных газов (радон, аммиак и др.). Кипячение действительно помогает в некоторой степени очистить воду, однако данный процесс имеет ряд побочных эффектов. Первый — при кипячении изменяется структура воды, т.е. она становится «мертвой», поскольку происходит испарение кислорода.

Чем больше мы кипятим воду, тем больше погибает в ней патогенов, но тем более она становится бесполезной для организма человека. Второе — поскольку при кипячении происходит испарение воды, то концентрация солей в ней увеличивается.

Они отлагаются на стенках чайника в виде накипи и извести и попадают в организм человека при последующем потреблении воды из чайника.

Как известно, соли имеют тенденцию накапливаться в организме, что приводит к самым различным заболеваниям, начиная от болезней суставов, образованию камней в почках и окаменению (циррозу) печени, и заканчивая артериосклерозом, инфарктом и мн.

др. Кроме того, многие вирусы могут легко перенести кипячение воды, поскольку для их уничтожения требуются намного более высокие температуры. Также заметим, что при кипячении воды удаляется только газообразный хлор. В лабораторных исследованиях был подтвержден тот факт, что после кипячения водопроводной воды образуется дополнительный хлороформ (вызывает раковые заболевания), даже если перед кипячением воды была освобождена от хлороформа продувкой инертным газом.

Вывод.

После кипячения мы пьем «мертвую» воду, в которой присутствуют мелкая взвесь и механические частицы, соли тяжелых металлов, хлор и хлорорганика (хлороформ), вирусы и др.

Отстаивание

Отстаивание используют для удаления из воды хлора.

Как правило, для этого водопроводную воду наливают в большое ведро и оставляют в нем на несколько часов. Без перемешивания воды в ведре удаление газообразного хлора происходит примерно с 1/3 глубины от поверхности воды, поэтому для получения сколь-либо заметного эффекта необходимо следовать разработанным методикам отстаивания.

Вывод:

Эффективность данного способа очистки воды оставляет желать лучшего. После отстаивания необходимо кипятить воду.

Современные технологии очищения

В современных системах водоподготовки приведенные методы используются в комплексе.

Ярким примером служат многоступенчатые бытовые фильтры с механическими предфильтрами, ионообменными или сорбционными картриджами и обратноосмотическими мембранами. Такие установки обеспечивают полноценную подготовку питьевой воды вне зависимости от ее исходных параметров.

К инновационным тенденциям в сфере водоподготовки относят:

• Отказ от метода хлорирования в пользу озонирования (окисление жидким кислородом) и/или УФ-обработки.
• Использование ультрафильтров и нанофильтрационных мембран с пониженной селективностью.
• Вывод взвесей и растворенных органических примесей с помощью электроприборов фотокатализации.

При всех своих преимуществах такие технологии нельзя назвать бюджетными, соответствующие фильтры, мембраны и другие расходные материалы обходятся дорого и в быту не окупаются.

Проверенные новые методы (ионообмен, обратный осмос, многоступенчатое исполнение фильтра), наоборот, становятся более доступными для частных лиц.

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.

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.

Комбинированные методы обеззараживания воды

Комплексные методы основываются на сочетании физических и химических методов для улучшения результативности. Примером является комбинация из ультрафиолетового излучения и хлорирования (иногда хлорирование заменяется на озонирование). УФ-лампы уничтожают микроорганизмы, а хлор или озон предотвращают их повторное возникновение. Кроме того, хорошо сочетаются окисление и обработка тяжелыми металлами. Реагент-окислитель дезинфицирует, а металлы продлевают бактерицидное действие.

Сочетание УФ-обеззараживания и действия ультразвука

Нормативная документация в области безопасности питьевой воды

Со стороны государства качество воды строго контролируется с помощью нормативных документов, правил и ограничений. Основой законодательных актов в области охраны водных ресурсов и контроля качества используемой воды являются два документа: Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Водный кодекс.

Первый закон содержит требования к качеству источников водоснабжения, из которых вода поступает в жилые дома и на нужды сельского хозяйства. Второй документ описывает нормы использования водных источников и указания по обеспечению их безопасности, а также определяет меры наказания.

ГОСТы

ГОСТы описывают правила, по которым должен проходить контроль качества сточных и питьевых вод. В них содержатся методики проведения анализов в полевых условиях, а также позволяют разделить воды на группы. Самые важные из ГОСТов представлены в таблице.

СНиПы

Строительные нормы и правила определяют требования к возведению сооружений очистки вод, к монтажу различных видов трубопроводов и систем водоснабжения. Информация содержится в СНиПах под следующими номерами: СНиП 2.04.01-85, СНиП 3.05.01-85, СНиП 3.05.04-85.

Биологические методы водоподготовки

Некоторые живые организмы обладают способностью поглощать или разлагать органические и неорганические загрязнения. В настоящее время применяются следующие биологические методы и системы очистки воды:

• пруды биологические;
• поля фильтрации;
• биофильтры;
• аэротенки (окситенки);
• метатенки.

В них используются простейшие микроорганизмы, а также некоторые виды червей и насекомых. Означенные технологии водоочистки применяются преимущественно для очистки стоков на коммунальных предприятиях и производствах.

Биологические пруды

Этот метод очистки загрязненной воды реализуется в естественных или в искусственных водоемах. В биологических прудах на дне образуется активный ил либо зооглеи, содержащие следующие разновидности микроорганизмов:

• бактерии;
• простейшие водоросли и грибы;
• многоклеточные черви и личинки насекомых.

Бактерии разлагают токсичные соединения, разрушают азотосодержащие вещества и поглощают фосфаты. Пруд биологический имеет сравнительно низкую производительность и занимает большие площади.

Поля фильтрации

Один из самых эффективных способов водоочистки предусматривает использование многослойного сооружения, сквозь которые просачиваются стоки. Поля фильтрации содержат значительное количество микроорганизмов, которые разлагают и связывают вредные вещества и соединения. Главное достоинство означенного метода – низкие затраты на устройство и содержание водоочистных сооружений; недостаток – низкая производительности и невозможность использования для очистки сильнозагрязненных стоков.

Биофильтры

На очистных станциях активно используются биологические методы очистки воды от органических загрязнений. Современные биофильтры имеют многослойную структуру насыщенную аэробными микроорганизмами. Для обеспечения их жизнедеятельности создается система естественной или принудительной вентиляции. Вода пропускается сквозь активный загрузочный слой, где происходит окисление или разложение загрязнений.

Аэротенки (окситенки)

Инновационные методы и технологии очистки воды предполагают использование сложнейших комплексов с принудительной аэрацией. Аэротенк представляет собой очистную систему, работающую в автоматической режим. Вода в ней очищается при помощи аэробных бактерий, обитающих в активном иле. Жидкость смешивается с ним непосредственно перед загрузкой в сооружение, где происходит биоразложение органики и других вредных и токсичных примесей.

Метатенки

Установки анаэробного брожения предназначены для переработки сильнозагрязненных стоков. Метатенк – это один из самых перспективных методов очистки воды без использования кислорода и воздуха. В процессе жизнедеятельности особых видов бактерий выделяется биогаз, который частично используется для поддержания необходимой температуры. Так мезофильное сбраживание протекает при 30-35 °C, а термофильное – в диапазоне от 50 до 55 °C. Образующийся при этом избыток метана используется в качестве автомобильного или технологического топлива.

Способы очистки воды в домашних условиях

Вода, которой мы пользуемся в быту, несмотря на предварительную подготовку на водозаборных станциях, не всегда отвечает нормам СанПиН. Чаще всего она загрязняется на пути от водозабора до кухонного крана, идя по трубопроводам. В домашних условиях доступно несколько способов очистки водопроводной воды:

• Кипячение.
  Прокипятив воду определённое время (свыше 10 минут) можно добиться гибели 90% содержащихся в ней микроорганизмов. Однако, избавиться таким образом от механических и химических примесей невозможно.
• Отстаивание.
  Способ сходен с промышленным: вода наливается в ёмкость, и оставляется на несколько часов или суток. В результате большая часть крупнодисперсных механических примесей осядет на дно.
• Заморозка.
  Для этого в пластиковую бутыль наливают воду и помещают её в морозильник. Через определённое время часть воды превратиться в лёд, а часть останется в жидком состоянии. Незамёрзшая половина содержит в себе примеси, и подлежит удалению.
• Очистка кремнием.
  Кремний используется для очистки водопроводной воды, и придания ей лечебных свойств. Для этого кремний заливается обычной водой и оставляется на несколько дней. Настоянную воду пьют небольшими порциями в течение нескольких дней для профилактики развития болезней внутренних органов.
• Активированный уголь.
  Один из самых эффективных адсорбентов, способный убирать из воды, как мелкодисперсные примеси, так и вредные химические элементы.
• Мембранные фильтры.
  Данный способ в последние годы набирает всё большую популярность. Мировыми производителями выпускается множество разновидностей бытовых фильтрующих систем, использующих мембраны с мелкими порами.

Описание физических способов очистки воды

В водоемах открытых и подземных содержится значительное количество твердых примесей и микроорганизмов. Для удаления нерастворимых загрязнителей используются физические методы водоподготовки:

• процеживание;
• отстаивание;
• фильтрование.

Для обеззараживания воды успешно применяется жесткое ультрафиолетовое излучение от специальных ламп. Выбор того или иного метода водоочистки и дезинфекции определяется исходя из требований заказчика.

Процеживание

Сетки и решетки с ячейками разных размеров, а также ткани обладают способностью задерживать достаточно крупные примеси. Современные методы очистки воды на предварительных этапах широко используют процеживание, что обеспечивает существенное снижение затрат на водоподготовку. Основным преимуществом такого способа является технологичность и простота, к числу недостатков следует отнести необходимость регулярной промывки фильтрующих устройств.

Отстаивание

К числу первичных методов очистки воды относят также и отстаивание. Суть его состоит в том, что под воздействием силы тяжести (гравитации) твердые частицы постепенно оседают на дно. В нижней части отстойников постепенно скапливается значительное количество загрязнителей разного вида, которые сбрасываются в дренаж при помощи специальных устройств. Производительность таких систем существенно ограничена длительностью процесса и объемом резервуаров.

Фильтрование

Данный способ водоочистки по принципу действия аналогичен процеживанию и предусматривает пропускание потока жидкости через пористые материалы. Фильтрованием задерживаются частицы, чьи размеры превышают определенные значения (до нескольких микрон):

• окалина;
• песок;
• ил и другие.

Некоторые из фильтров для воды по способу и эффективности очистки приближаются к самым современным системам. Они способны в числе прочих улучшать ее органолептические свойства и вкусовые качества. Метод фильтрации универсальный и применяется в крупных станциях водоподготовки и в небольших бытовых установках.

Ультрафиолетовая обработка

Наиболее эффективный способ очистки воды от различных видов микроорганизмов предполагает ее облучение при помощи специальных ламп с длиной волны от 200 до 400 нм. Обеззараживание жидкости ультрафиолетом осуществляется после предфильтрации и удаления механических частиц, снижающих проницаемость жидкости для световых лучей. Жесткое излучение вызывает фотохимические реакции в наследственных структурах клетки, что приводит к нарушению процессов ее жизнедеятельности и гибели.

Главным преимуществом такого способа дезинфекции в системах очистки воды является сохранение ее исходного минерально-химического состава и иных свойств. При этом ее органолептические качества также не изменяются. Данный метод широко используется для обработки питьевой воды.

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, обратный 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.

• https://eccoo.ru/othody/ochistka-vody/obzor-vseh-metodov-ochistki-vody-vyberem-luchshij.html
• https://o-vode.net/ochistka/sposoby-i-metody
• https://kvanta.ru/ochistka-vody/i-obezzarazhivanie-raznymi-metodami
• https://cyberlesson.ru/kakie-sushhestvujut-sposoby-ochistki-vody/
• https://vodamama.com/ochistka-vody.html
• https://diasel.ru/article/metody-i-sposoby-ochistki-vody/
• https://vodatyt.ru/ochistka-vody/luchshie-sposoby.html