Индустриализация и технический прогресс, рост населения, изменение климата и другие подобные причины приводят к исчерпанию и загрязнению водных источников, уменьшая запасы этого жизненно важного ресурса на нашей планете. Ухудшение качества воды негативно сказывается на здоровье людей и состоянии экосистем, поэтому поиск эффективных способов очистки становится все более актуальным. Рассмотрим популярные технологии водоподготовки, которые используют в быту и промышленности.
Необходимость очистки воды
Дефицит чистой питьевой воды — это серьезная проблема, которая часто приводит к заболеваниям, а иногда и к летальному исходу. На нашей планете все еще есть места, где люди страдают от плохого качества воды или вообще от ее отсутствия. Болезни сотен миллионов людей связаны с загрязнениями воды, и это касается не только жителей Африки или других жарких стран, но и жителей многих мегаполисов в развитых странах.
Уже один только запах хлора — веская причина не употреблять водопроводную воду, ведь в ней также могут содержаться примеси ржавчины и песка, оксиды железа, избыток солей магния и кальция, вредные вирусы и бактерии. От всего этого страдает сантехника, чайники и бытовая техника, но самое главное — от этого страдает наше с вами здоровье.
Какие технологии используют для очистки воды?
Применяемые способы очистки воды в быту и промышленности можно разделить на четыре основные категории. Они используются с помощью различных средств и инструментов на разных стадиях водоподготовки.
Механические
Механические способы очистки воды предусматривают очистку воды от частиц крупной фракции и используются на начальном этапе водоподготовки.
1. Фильтрация. Осуществляется с помощью специальных фильтров с порами, в ячейках которых задерживаются различные примеси. Молекулы воды легко проникают сквозь поры, а отложения остаются на фильтре, с которого затем смываются. Для бытовых нужд часто используют процеживание: в процессе воду процеживают через ткань или сеточку с мелкими ячейками. Мусор остается на ткани, а чистая вода сливается в емкость, расположенную под тканью.
2. Отстаивание воды. Когда жидкость находится в неподвижном состоянии, механические частицы оседают вниз под тяжестью своего веса, выпадая в осадок. Чистую воду аккуратно переливают в другую емкость, а осадок выбрасывают. Для этого способа очистки используют специальные емкости — большие отстойники, а также резервуары для очищенной жидкости.
Частицы крупной фракции легко удаляются, однако избавиться таким образом от микробов и растворенных примесей нельзя. В крупных хозяйствах и на промышленных предприятиях эти методы могут использоваться на первых стадиях очистки воды или на промежуточных стадиях.
Химические методы очистки воды
1. Обезжелезивание и аэрация. Примеси железа окисляют и удаляют под воздействием воздуха. Эта технология превращает растворенные в воде соли железа в осадок, который улавливается фильтрами, а затем устраняется.
2. Сорбционная фильтрация. Органические примеси удаляются с помощью веществ — сорбентов, таких как, например, активированный уголь или алюмосиликаты.
3. Ионообменная фильтрация. Эта технология позволяет снизить в воде содержание определенных элементов с помощью установок ионного обмена. В процессе прохождения воды сквозь слой ионообменной смолы происходит химическая реакция, во время которой ионы, присутствующие в воде заменяются на ионы из ионообменной смолы. Эта технология позволяет, например, снизить жесткость воды.
4. Электродеионизация. Технология основана на явлении электролиза, или диссоциации соединений присутствующих в воде при пропускании тока.
5. Коагуляция. Технология предусматривает обработку воды специальными реагентами — коагулянтами. Благодаря этому частицы примесей укрупняются, после чего могут задерживаться фильтрами.
Благодаря применению экологически чистых реагентов и материалов новые технологии очистки воды являются не только эффективными, но и полностью безопасными. Вышеперечисленные методы основываются на реакциях окисления, нейтрализации и восстановления.
Физико-химические
Технологии очистки воды непрерывно совершенствуются, предлагая новые эффективные методы для конечных и промежуточных этапов водоподготовки.
1. Система очистки воды с помощью обратного осмоса. Это система многоступенчатой очистки с применением специальных пористых мембран. На выходе вы получаете абсолютно чистую воду практически без примесей — очищенную на 99 %.
2. Нанофильтрация. Инновационная технология с применением мембранной фильтрации. При этом может сохраняться минеральный состав воды и устраняться нежелательные примеси и загрязнения.
3. Дистилляция. Процесс разделения воды на составные части путем испарения с последующей конденсацией без доступа воздуха. Прежде всего этот способ используют для очистки воды, предназначенной для лабораторий, биотехнологий, нужд высокотехнологичной электроники и других чувствительных устройств, для которых вредны соли жесткости.
4. Ультрафильтрация. Это технология мембранной очистки воды, которая благодаря маленьким размерам пор (0,02 - 0,05 мкм) способна задерживать большое количество примесей при низком рабочем давлении. Одно из преимуществ ультрафильтрации — это возможность сохранить солевой состав воды с одновременной очисткой воды от примесей без применения химических ингредиентов.
Санитарно-биологические
Это технологии, направленные прежде всего на уничтожение вредных микроорганизмов — бактерий, вирусов и других. С этой целью используют следующие методы:
1. Обеззараживание, осуществляемое бесконтактным физическим способом с помощью специальных приборов — ультрафиолетовых ламп и стерилизаторов. В результате обработки воды уничтожаются патогены, однако не изменяются органолептические свойства воды — цвет, прозрачность, запах и вкусовые качества.
2. Озонирование. Экологичный способ, который часто используют для очистки питьевой воды, а также природных водных ресурсов, предназначенных для нужд промышленности и сельского хозяйства. Количество применяемого озона подбирается в соответствии с точными расчетами, чтобы на выходе запах воды не менялся.
3. Очистка воды с помощью мембранных фильтров, которые также обеспечивают эффект обеззараживания. Это вышеупомянутые методы обратный осмос, нанофильтрация и частично ультрафильтрация.
4. Химический метод обеззараживания воды: добавление в воду, например, соединений хлора. Широко применяется в водоподготовке воды централизованного водоснабжения (водопроводная вода) и в бассейнах.
Заключение
Как видим, на сегодняшний момент существует много методов очистки питьевой воды, основанных на различных технологиях. Все они имеют как преимущества, так и недостатки, подходят для разных случаев и применяются на разных этапах водоподготовки. Важно иметь хотя бы некоторое представление о каждом из них, чтобы выбирать оптимальный вариант для каждой конкретной ситуации. Используйте эффективные и безопасные методы очистки воды, которые позволят вам позаботиться о своем здоровье!
