Методы улучшения качества воды

Методы и способы

В зависимости от реализованного способа фильтрации выделяют:

Механические системы фильтрации, представленные сетчатыми или дисковыми фильтрами грубой очистки или намоточными картриджами из вспененных полимеров.
Фильтры-сорбенты, очищающие воду и улучшающие ее вкус при прохождении через картриджи с активированным углем (древесным или кокосовым) или гранулами алюмосиликатов.
Реагентные системы фильтрации, удаляющие из воды растворенные и нерастворенные частицы тяжелых металлов и сероводорода при прохождении через прослойки с глауконитовым песком и аналогичными окислителями.
Системы мембранной фильтрации, признанные самыми эффективными в области тонкой чистки воды.

Более подробно о методах фильтрации читайте здесь.

Иодирование и бромирование

Иодирование – метод обеззараживания, использующий иодсодержащие соединения. Дезинфицирующие свойства йода известны медицине с давних времен. Несмотря на то, что данный метод широко известен и неоднократно предпринимались попытки его использования, использование йода в качестве дезинфектора воды популярности не приобрело. Данный метод имеет существенный недостаток, растворяясь в воде, он вызывает специфический запах.

Бром – довольно эффективный реагент, который уничтожает большую часть известных бактерий. Однако, в силу своей высокой стоимости популярностью не пользуется.

Виды мероприятий: очистка

План мероприятий по качеству воды, а вернее приведению качества питьевой жидкости в надлежащее состояние, в первую очередь подразумевает очистку воды от различных вредных микроорганизмов, а также улучшение вкусовых качеств водной среды, её цвета, запаха и прозрачности.

При этом мероприятия по очистке воды проводятся в три этапа:

Коагуляция. Эта процедура позволяет очистить воду от различных мелких примесей, которые долго не выпадают в осадок. Для этого жидкость подвергается коагуляции – процессу укрупнения частиц, растворённых в жидкости. Более крупные частицы легче и быстрее выпадают в осадок, после чего их легко удалить. Для этого в жидкость добавляются вещества (коагулянты). Это вещество вступает в реакцию с другими растворёнными веществами, в результате чего образуются хлопья, в которых соединены частицы гидроксида алюминия и различные примеси, а также некоторые бактерии. Доза коагулянта напрямую связана с особенностями состава жидкости. Как правило, она находится в пределах от 40 до 60 мг/л.
Стадия отстаивания. Этот этап жидкость проходит в специальных отстойниках. В этих ёмкостях водная среда находится в постоянном движении, но с небольшой скоростью. Этот процесс позволяет осадить крупные частицы и хлопья из примесей, которые были получены на предыдущем этапе.
Последний этап очистки жидкости – это её фильтрация. Для этого применяются специальные скоростные фильтры. Они позволяют быстро отфильтровать воду. Обычно в роли фильтра используется песчаный слой заданной толщины или комбинированные фильтры из гравия с песком. Помимо этого эффективно и быстро можно отфильтровать водную среду с помощью фильтров АКХ или контактных осветителей.

План мероприятий по качеству питьевой воды (его улучшению) подразумевает и процесс дезинфицирования жидкости.

Химические методы обеззараживания питьевой воды

Химические способы основаны на добавлении в воду различных реагентов-окислителей, которые убивают вредоносные бактерии. Наибольшую популярность среди таких веществ получили хлор, озон, гипохлорит натрия, диоксид хлора.

Для достижения высокого качества важно правильно рассчитать дозу реагента. Малое количество вещества может не возыметь эффекта, а даже наоборот способствовать увеличению числа бактерий

Реагент необходимо вводить с избытком, это позволит уничтожить как имеющиеся микроорганизмы, так и бактерии, попавшие в воду после обеззараживания.

Избыток нужно рассчитывать очень аккуратно, чтобы он не мог нанести вред людям. Наиболее популярные химические методы:

хлорирование;
озонирование;
олигодинамия;
полимерные реагенты;
иодирование;
бромирование.

Озонирование

Озон, так же как и хлор, является сильным окислителем. Проникая сквозь оболочки микроорганизмов, он разрушает стенки клетки и убивает ее. Озон хорошо справляется как с обеззараживанием воды, так и с ее обесцвечиванием и дезодорированные. Способен окислять железо и марганец.

Обладая высоким антисептическим действием, озон разрушает вредные микроорганизмы в сотни раз быстрее, чем другие реагенты. В отличие от хлора, уничтожает практически все известные виды микроорганизмов.

При распаде реагент преобразуется в кислород, который насыщает организм человека на клеточном уровне. Быстрый распад озона в то же время является и недостатком данного метода, поскольку уже через 15-20 мин. после процедуры, вода может подвергнуться повторному заражению. Существует теория, согласно которой при воздействии озона на воду, начинается разложение фенольных групп гуминовых веществ. Они активируют организмы, который до момента обработки находились в спячке.

Насыщаясь озоном вода становится коррозионно-активной. Это ведет к повреждению труб водопровода, сантехники, бытовой техники. В случае ошибочного количества озона возможно образование побочных элементов, которые обладают высокой токсичностью.

Озонирование имеет и другие минусы, к которым стоит отнести высокую стоимость покупки и установки, большие электрозатраты, а также высокий класс опасности озона

При работе с реагентом необходимо соблюдать осторожность и технику безопасности

Озонирование воды возможно с помощью системы, состоящей из:

озоногенератора, в котором происходит процесс выделения озона из кислорода;
системы, которая позволяет ввести озон в воду и смешать его с жидкостью;
реактора – емкости, в которой происходит взаимодействие озона с водой;
деструктора – устройства, которое удаляет остаточный озон, а также приборов, контролирующих озон в воде и воздухе.

Какие методы применяют в квартирах и частных домах?

Приведенные методы фильтрации могут использоваться отдельно, но максимальный эффект достигается при их комбинировании. Конкретная схема подбирается исходя из результатов анализа состава воды, поставленных задач и объемов фильтрации.

В квартирах и домах, подключенных к централизованному водоснабжению, обязательно используются фильтры грубой механической чистки, устанавливаемые перед приборами учета как холодной, так и горячей воды.

При высокой жесткости водопроводной воды к ним добавляют умягчители и угольные сорбционные фильтры, нейтрализующие неприятные последствия обработки воды хлором.

При заборе воды из скважин перед подачей в частные дома схема усложняется и включает до 5 ступеней:

Грубую чистку с помощью сетчатых или дисковых фильтров (обязательная ступень вне зависимости от качества воды в скважине или колодце).
Удаление их воды железа, марганца и сероводорода с помощью аэрационных систем и реагентных фильтров (актуально при близком расположении септиков или промышленных стоков).
Умягчение воды. Лучше всего для этих целей подходят ионообменные фильтры, используемые в комплексе с угольными картриджными установками или без них.
Тонкую чистку воды с помощью обратноосмотических мембран (рекомендуемый для частных домов вариант) или многоступенчатых угольных фильтров.
Обеззараживание. В отличие от водопроводной воды заборы из скважин не проходят обработку хлором, при недостаточной эффективности фильтров тонкой чистки или с целью экономии их ресурсов в схему вводятся УФ-лампы или озонаторы.

Наличие фильтров грубой и тонкой очистки в любом случае обязательно, остальные устройства подбираются исходя из параметров воды в скважине. В отличие от реагетных систем очистки воды фильтрационная схема может использоваться для подготовки воды любого качества: от хозяйственной до питьевой.

Что такое озонирование?

Данный метод улучшения качества воды может использоваться вместо традиционного хлорирования. Обычно озон применяется на последней стадии технологического процесса. Чтобы эффект от процедуры был максимальным нужно использовать концентрацию озона в пределах от 0,4 до 1 мг/л. Такая концентрация должна поддерживаться в течение четырёх минут.

Также метод озонирования можно использовать на предварительной стадии водоподготовки. Он помогает перевести растворённые компоненты в коллоидный вид. В результате они легко осаждаются в фильтрующих приспособлениях.

Преимущества озонирования:

Одновременное обесцвечивание и обеззараживание воды.
Улучшаются органолептические показатели вкуса и запаха водной среды.
Остаточный озон не меняет состав воды, поскольку быстро превращается в кислород.
Метод озонирования позволяет убрать земляной привкус водной среды.

Недостатки озонирования:

Метод малоизученный.
Требует много электроэнергии.
Применение данного метода повышения качества воды часто приводит к зарастанию биомассой ионообменных фильтрующих приспособлений.

Какую воду использовать

Помимо правильного выбора соли, значение имеет и качество воды. Для морского аквариума подойдут три вида:

Водопроводная – перед использованием жидкость рекомендуется настаивать в течение суток. В обязательном порядке ее нужно профильтровать. Для этого следует использовать угольный фильтр. Чтобы качественно очистить воду, можно применять специализированные кондиционеры для воды.
Дистиллированная жидкость – идеальный вариант для приготовления соленой воды. За счет качественной очистки от вредных веществ и примесей эту воду отстаивать не нужно. Она сразу готова для применения.
Обратный осмос – с помощью этой установки можно качественно очистить водопроводную воду. Данный способ приготовления жидкости менее затратный, нежели дистилляция.

Преимущества осмоса. Опытные аквариумисты отдают предпочтение системе обратного осмоса. Купить установку можно в любом зоомагазине.

Недостатки воды из-под крана. Использовать просто отстоянную водопроводную воду категорически запрещено. Без фильтрации в ней остаются химические примеси, которые крайне негативно влияют на здоровье аквариумных рыб.

Необходимость очистки

Водопроводная вода содержит в себе ряд химических примесей. Их наличие негативно сказывается на рыбах и не позволяет создать в аквариуме правильную среду.

Это измерительное устройство рекомендуется приобрести каждому аквариумисту, который серьезно относится к своему хобби.

Правила использования:

Прибор опускается в набранную водопроводную воду.
Наличие и количество вредных и опасных примесей будет показано на табло в виде отметки ppm. Если данный параметр показывает число 350 ppm, это означает, что столько примесей присутствует в воде.

Использовать прибор нужно и после того, как вода отстоится и пройдет процесс фильтрации. Если результат очистки будет неудовлетворительным, процедура фильтрации проводится еще раз.

УФ-излучение

Все большую популярность среди методов обеззараживания воды набирает применение УФ-излучения. В основе методики лежит тот факт, что лучи, длина волны у которых 200-295 нм, могут убивать патогенные микроорганизмы. Проникая сквозь клеточную стенку, они воздействуют на нуклеиновые кислоты (РНД и ДНК), а также вызывают нарушения в структуре мембран и клеточных стенок микроорганизмов, что ведет к гибели бактерий.

Для определения дозы излучения необходимо провести бактериологический анализ воды, это позволит выявить виды патогенных микроорганизмов и их восприимчивость к лучам. На эффективность также влияет мощность используемой лампы и уровень поглощения излучения водой.

Доза УФ-излучения равна произведению интенсивности излучения на его продолжительность. Чем выше устойчивость микроорганизмов, тем дольше на них необходимо воздействовать

УФ-излучение не влияет на химический состав воды, не образует побочных соединений, таким образом исключает возможность нанесения вреда человеку.

При использовании данного метода невозможна передозировка, УФ-облучение отличается высокой скоростью реакции, для обеззараживания всего объема жидкости требуется несколько секунд. Не меняя состав воды, излучение способно уничтожить все известные микроорганизмы.

Однако, не лишен данный метод и недостатков. В отличие от хлорирования, обладающего пролонгирующим эффектом, эффективность облучения сохраняется до тех пор, пока лучи воздействуют на воду.

Хороший результат достижим лишь в очищенной воде. На уровень поглощения ультрафиолета влияют содержащиеся в воду примеси. Например, железо способно служить для бактерий своеобразным щитом и «прятать» их от воздействия лучей. Поэтому целесообразно провести предварительную очистку воды.

Система для УФ-излучения состоит из нескольких элементов: выполненной из нержавеющей стали камеры, в которую помещена лампа, защищенная кварцевыми чехлами. Проходя через механизм такой установки, вода постоянно подвергается действию ультрафиолета и полному обеззараживанию.

Вымораживание

Улучшение качества питьевой воды больше подходит для бытового использования, поскольку в производственных целях требуется создавать слишком громоздкое приспособление.

Принцип очистки основан на законе физики, который гласит, что при замораживании жидкости в первую очередь замерзает основной компонент, а в последнюю очередь различные примеси, осадок и загрязнители. Этот закон очень хорошо видно на примере замораживания молока: сначала замерзает вода у стенок пакета, а только потом жиры и другие питательные вещества в его центре.

Согласно этому методу воду нужно заморозить при температуре -1-6 °С, лёд вынуть, а незамёрзший остаток слить. Потом этот лёд можно размораживать и употреблять в пищу. Обычно сливается около 1/3 или 1/2 части воды. Запомните: самая частая вода та, которая замёрзла сначала.

Если провести анализ такой вымороженной жидкости, то он покажет, что кальция в воде осталось всего 16 мг/л. Конечно, если воду нагревать её структура меняется, но чистота и качество остаются на высоте, что улучшает ваше здоровье и повышает долголетие.

Ультразвуковое обеззараживание

Ультразвуковое обеззараживание основано на методе кавитации. За счет того, что под воздействием ультразвука происходят резкие перепады давления, микроорганизмы разрушаются. Эффективен ультразвук и для борьбы с водорослями

Данный метод имеет узкий круг использования и находится на стадии освоения. Преимуществом является нечувствительность к высокой мутности и цветности воды, а также возможность воздействовать на большинство форм микроорганизмов.

К сожалению, данный метод применим только для малых объемов воды. Как и УФ-облучение оказывает эффект только в процессе взаимодействия с водой. Не возымело ультразвуковое обеззараживание популярности и в силу необходимости установки сложного и дорого оборудования.

Способы улучшения

Существуют основные методы улучшения качества питьевой воды и специальные. Первые заключаются в осветлении, обеззараживании и обесцвечивании, вторые предполагают проведение процедур по обесфториванию, обезжелезиванию и обессоливанию.

При обесцвечивании и осветлении из воды устраняются окрашенные коллоиды и взвешенные частицы. Цель процедуры обеззараживания – устранить бактерии, инфекции и вирусы. Специальные методы – минерализация и фторирование – предполагают введение в состав воды нужных для организма веществ.

Характер загрязнений обуславливают использование следующих методов очистки:

Механический – заключается в удалении примесей при помощи сит, фильтров и решеток грубых примесей.
Физический – предполагает кипячение, УФ и облучение при помощи γ-лучей.
Химический, при котором в сточные воды добавляются реагенты, которые провоцируют образование осадков. Сегодня основным методом обеззараживания питьевой воды является хлорирование. Водопроводная вода, согласно СанПиН, должна содержать концентрацию остаточного хлора в размере 0,3-0,5 мг/л.
Для биологической очистки требуются специальные поля орошения или фильтрации. Формируется сеть каналов, которые наполняются сточными водами. После очистки воздухом, солнечным светом и микроорганизмами они просачиваются в почву, образуя на поверхности перегной.

Для биологической очистки, которая может проводиться и в искусственных условиях, существуют специальные сооружения – биофильтры и аэротенки. Биофильтр – это кирпичное или бетонное сооружение, внутри которого находится пористый материал – гравий, шлак либо щебень. На них наносят микроорганизмы, очищающие воду в результате своей жизнедеятельности.

В аэротенках при помощи поступающего воздуха происходит перемещение активного ила в сточных водах. Для отделения бактериальной плёнки от очищенной воды предназначены вторичные отстойники. Уничтожение в бытовых водах патогенных микроорганизмов осуществляется при помощи обеззараживания хлором.

Чтобы оценить качество воды, нужно определить количество вредных веществ, оказавшихся там после обработки (хлор, алюминий, полиакриламид и т.д), и антропогенных веществ (нитраты, медь, нефтепродукты, марганец, фенолы и т.п). Также следует учитывать органолептические и радиационные показатели.

Как улучшить качество воды в домашних условиях

Чтобы повысить качество водопроводной воды в домашних условиях, требуется дополнительная очистка, для которой используются бытовые фильтры. На сегодняшний день производители предлагают их в огромном количестве.

Их активно используют не только дома, но и на предприятиях общественного питания, в больницах, санаториях, на производственных предприятиях.

В системе фильтрации предусмотрена автопромывка, которую нужно включить до начала фильтрации. Посредством полиамидной мембраны, через которую проходит вода, происходит её освобождение от загрязнений – очистка осуществляется на молекулярном уровне. Подобные установки являются эргономичными и компактными, а качество фильтрованной воды очень высокое.

Очистка и обеззараживание воды в бытовых условиях

Часто необходимо очистить воду в небольших количествах прямо здесь и сейчас. Для этих целей используют:

растворимые обеззараживающие таблетки;
перманганат калия;
кремний;
подручные цветы, травы.

Обеззараживающие таблетки могут выручить в походных условиях. Как правило, одну таблетку применяют на 1 л. воды. Этот метод можно отнести к химической группе. Чаще всего в основе таких таблеток лежит активный хлор. Время действия таблетки 15-20 минут. В случае сильного загрязнения количество можно удвоить.

Если вдруг таблеток не оказалось, возможно применение обычной марганцовки из расчета 1-2 г. на ведро воды. После того, как вода отстоится, она готова к использованию.

Также бактерицидное действие оказывают природные растения – ромашку, чистотел, зверобой, бруснику.

Еще один реагент – кремний. Поместите его в воду и дайте ей отстояться в течение суток.

Переработка стоков

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

Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
Отстаивание механическим способом.
Основную чистку (активное использование живых организмов).
Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
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.

прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте

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).

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Что это такое?

Термин «фильтрация воды» применяется ко всем технологическим приемам очистки воды от нежелательных взвесей, заключающихся в пропускании через специальные фильтрующие прослойки.

Их функции выполняют:

сетки и решетки,
инертные гранулы,
пористые материалы,
волокнистые или минеральные сорбенты,
мембраны с разным размером ячеек.

После прохождения через такие фильтры вода очищается от:

Твердых нерастворимых включений: ила, песка, ржавчины или окалины;
Солей магния и кальция;
Железа и примесей тяжелых металлов;
Сероводорода;
Пластовой органики, водорослей и патогенных микроорганизмов.

Важно! Фильтрационные элементы могут работать в комплексе с химическими реагентами или электрическими безреагентными приборами, но основной принцип работы таких устройств базируется на удержании посторонних частиц в других материалах.

Соответственно, их производительность и эффективность зависит от параметров фильтрационной прослойки, а именно:

пропускной способности,
типа и материала,
долговечности
способа восстановления.

Источники водоснабжения их пригодность для обеззараживания

Источники водоснабжения можно разделить на два вида – поверхностные и подземные воды. К первой группе относится вода из рек и озер, морей и водохранилищ.

При анализе пригодности вод для питья, расположенных на поверхности, проводят бактериологический и химический анализ, оценивают состояние дна, температуру, плотность и соленость морской воды, радиоактивность воды и т.д. Немаловажную роль при выбора источника играет нахождение по близости промышленных объектов. Еще один этап оценки источника водозабора – просчет возможных рисков заражения воды.

Состав воды в открытых водоемах зависит от времени года, такая вода содержит различные загрязнения, среди которых и болезнетворные микроорганизмы. Наиболее высок риск заражения водоемов рядом с городами, заводами, фабриками и другими объектами промышленности.

Речная вода очень мутная, отличается цветностью и жесткостью, а также большим количеством микроорганизмов, заражение которыми чаще всего происходит из стоковых вод. В воде из озер и водохранилищ часто встречается цветение из-за развития водорослей. Также такие воды

Особенность поверхностных источников заключается в большой водной поверхности, которая соприкасается с солнечными лучами. С одной стороны, это способствует самоочищению воды, с другой – служит развитию флоры и фауны.

Несмотря на то, что поверхностные воды могу самоочищаться, это не спасает их от механических примесей, также патогенной микрофлоры, поэтому при водозаборе подвергаются тщательному очищению с дальнейшим обеззараживанием.

Другой вид источников водозабора – подземные воды. Содержание микроорганизмов в них минимально. Для обеспечения населения лучше всего подходит родниковая и артезианская вода. Чтобы определить их качество, эксперты анализируют гидрологию слоев горных пород

Особое внимание уделяют санитарному состоянию территории в районе забора воды, так как этого зависит не только качество воды в здесь и сейчас, но и перспектива заражения вредоносными микроорганизмами в дальнейшем

Артезианская и родниковая вода выигрывает у воды из рек и озер, она защищена от бактерий, содержащихся в стоковых водах, от воздействия солнечных лучей и других факторах, способствующих развитию неблагоприятной микрофлоры.

Фильтрация на предприятиях

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

Отрасль производства	Требуемые функции основной линии подготовки
Металлургия	Обессоливание
Пищевая промышленность	Обеспечение ионного обмена, обеззараживание, умягчение
Добыча и переработка нефти и газа	Исключение посторонних примесей, обезжелезивание, обратный осмос
Энерго- и тепло- и водоснабжение	Обессоливание, УФ-фильтрация, хлорирование или озонирование
Фармацевтика	Обратный осмос, дистилляция

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.

Как улучшить качество воды