Механические методы очистки воды: их особенности и преимущества

Реагентный метод очистки воды

В воду добавляется реагент, который связывает растворенные в воде загрязнения и переводит их в осадок. Метод применяется для удаления из сточных вод растворенных неорганических веществ ионного типа (соли, кислоты, основания), растворенных органических веществ (ПАВ), с переводом последних в нерастворимые комплексы. Эффект очистки достигает 97–98 %.

Окисление. К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восстановительных потенциалов Е. Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO₂; H₂O; NH₃ и осколки органических веществ различного строения. При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очистки достигает 99 %.
Нейтрализация. Реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей. Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме. Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.
Экстракция. Метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера. В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости: сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.

Сорбция

Это поглотительный метод очистки воды, когда при помощи специальных технологий из жидкости извлекают примеси, растворенные в общей массе. Наиболее эффективна методология при избавлении от органических загрязнителей.

Ионообменные процедуры тоже принадлежат к категории сорбции, отличительная особенность в том, что из сорбента выделяет ион, заменяющий поглощенный. В наиболее широкой трактовке термина сорбция как метод очистки воды дает возможность исключить из общего обрабатываемого объема большую часть вредоносных примесей. В то же время специалисты отмечают: сорбция довольно избирательна, что обусловлено спецификой применяемого сорбента, поэтому в реальности применением такой технологии добиться действительно полноценного очищения непросто.

Плюсы и минусы

Преимущества биологической очистки:

Малое количество отходов. После переработки образуются вещества (углекислый газ, вода), которые легко утилизируются. Если при очистке выделяется метан, его используют для получения тепловой энергии. Переработанный ил – хорошее удобрение.
Системы для биологической очистки работают автономно. Для их обслуживания не нужно вводить реагенты, а с контролем процесса справится 1 человек.
Стоимость реализации биотехнологий ниже, чем на другие способы очистки воды.
Естественные реакции создают экологически чистый цикл природного использования.

Биологическая очистка сточных вод не лишена недостатков.

Главные минусы метода:

Сложность сохранения постоянного количества биомассы бактерий. Если их будет меньше нормы, сточные воды не очистятся полностью.
В постройку очистных сооружений нужно вложить много денег. Но со временем затраты окупаются.
Технологический режим очистки должен строго соблюдаться. При нарушениях эффективность метода значительно снижается.
Не все органические соединения подлежат переработке. Если в сточных водах есть токсические соединения, их нужно удалить, иначе биомасса погибнет.

Биологический метод очистки воды

Биологические пруды. Такая очистка требует наличие открытых искусственных водоемов. В них происходят самоочистка сточных вод. Такой способ позволяет добиться наилучшего результата, чем при использовании искусственных методов. Наиболее эффективно биологическая очистка работает в теплое время года. В зимнее время очистка не происходит, так как микроорганизмы не способны питаться при минусовой температуре окружающей среды.
Аэротенки. При биологической методике происходит за счет взаимодействия активного ила и механически очищенных сточных вод. Активный ил содержит множество аэробных микроорганизмов. Если им создать благоприятные условия, то в процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы будут выводить из сточных вод различные загрязнители, и тем самым будет происходить очистка. Биологическое очищение происходит непрерывно, главное, чтобы регулярно поступал свежий воздух. Когда уровень биохимического потребления кислорода (БПК) снижается, вода поступает в следующие секции. В них начинают работать еще одни микроорганизмы — бактерии-нитрификаторы. Часть этих бактерий перерабатывает азот аммонийных солей, в результате получаются нитриты. Далее активный ил превращается в осадок, а очищенная вода поступает в водоемы.
Биофильтры. Наиболее распространенной, особенно среди владельцев индивидуальных застроек, является очистка с помощью биофильтра. Биологическая методика очистки происходит с помощью все тех же микроорганизмов, находящихся в биофильтре в виде активной пленки. Производительность биофильтров, имеющих капельную фильтрацию, весьма низкая. Но именно они, обеспечивают наибольшую степень очистки сточных вод. Двухступенчатые биофильтры обладают высокой производительностью, при этом качество несильно отличается от капельной фильтрации. Принцип работы биофильтра схож с процессом очистки с помощью аэротенки. Вначале с помощью механических фильтров и отстойника сточные воды избавляются от взвеси и крупных частиц. Затем вода поступает в тело биофильтра, где и происходит очистка. Бактерии, находящиеся на активной пленке, получают с водой питательные вещества. В процессе поедания органики, бактерии размножаются. В результате разросшаяся колония микроорганизмов очищает сточные воды от всей органики.

Какая вода лучше для питья

И всё таки попытаем выяснить, что выбрать из всех зол городскому жителю.

Вода дистиллированная

Вода пропускается через специальную установку, там она полностью очищается от примесей, всех солей, но чистейшая Н2О не может быть рекомендована для питья в силу того, что она лишена микро и макроэлементов и полезных для организма солей. Так потребность в кальции восполняется на 30% водой.

Бутилированная вода

Такую воду производители бутилированной жидкости добывают из глубоких скважин, дополнительно очищают, добавляют необходимые минералы и продают нам. Вода в пластиковой емкости хранится не должна вообще и необходим контроль сроков её хранения, что не всегда соблюдается торговой сетью. В случае, если вода хранится в стеклянной таре — сомнений нет и такая вода может служить образцом чистоты и полезности. Этот способ практически не имеет нареканий и признан хорошим, но затратным и не везде есть возможность купить такую воду.

Хотя и здесь случаются нарушения и громкие разоблачения, так по результатам проверок оказалось, что больше половины популярных марок бутилированной питьевой воды содержат большое количество различных микроорганизмов, превышающих допустимые нормы в несколько раз. Поэтому санитарные врачи утверждают, что безопаснее для здоровья человека употреблять обычную водопроводную воду надлежащего качества.

Кипяченая вода

Самый старый, верный и доступный способ очистки – кипячение уже отстаявшейся несколько часов воды из крана

Всю микрофлору мы убиваем разом, важно воду не перекипятить, чтобы соли вредных тяжёлых металлов, если они есть в воде, не превратились в ещё более вредные соединения. Однако такая вода является мёртвой, поскольку нарушена её структура, необходимые организму микроэлементы выпали в осадок и пользы от неё практически нет

Есть опасность того, что хлор при кипячении превращается в ещё более вредное соединение хлороформ, являющийся канцерогеном. Потому важно воду не кипятить долго.

Способы очищения стоков от твердых частиц

У каждого этапа свои функции и различная эффективность.

Процеживание

Цель процедуры – отделить взвешенные, волокнистые, нерастворимые составляющие (до 25 мм). Монтируются задерживающие их приборы.

Процеживание может быть разделено на 2 или даже 3 этапа, чтобы отделить фракции различных размеров.

Отстаивание

Этот этап обязателен в промышленных замкнутых системах, так как позволяет улучшить качество процеженной воды. Принцип работы один – оседание тяжелых примесей (с размером до 0,25 мм) под воздействием силы гравитации.

Чтобы этот способ был максимально эффективным, стоки должны очищаться не менее 1,5-2-х часов. Процесс отстаивания затрудняется, если начинается коагуляция (слипание), меняющая размеры примесей.

Фильтрование

Суть процесса – пропускание загрязненной воды через различные фильтры:

раздробленный антрацит или керамзит;
гранитный щебень;
шлак;
кварцевый песок;
сетки.

В результате из стоков удаляются микроскопические частицы, оставшиеся после отстаивания.

Все фильтры можно классифицировать по:

характеристикам процесса (непрерывное или периодическое использование);
способу создания давления;
направлению движения (вниз, в сторону, вверх).

Влияние глубины скважины на качество воды

Скважина, пробитая даже на большой глубине, не является гарантией высокого качества добываемой воды. Рассмотрим характеристики воды из скважин разных глубин.

Скважины с малыми глубинами. Вода со специфическим запахом и вкусом с высокими показателями бактериологического и вирусного содержания. Требуется: обязательная очистка через фильтрационную систему и постоянное обеззараживание с целью достижения биологической безопасности жидкости.
Скважины с большими глубинами. Вода с минимальным содержанием вирусов и бактерий, но с большим количество самых разных химических и механических примесей (железа, бора, свинца, марганца и т.д.). Еще одним недостатком воды из глубины будет ее высокий показатель жесткости и запредельное количество сероводорода.

Система очистки воды для загородного дома и квартиры: особенности и отличия

Для загородного дома важно не только обеспечить наличие бесперебойной подачи воды из скважины, колодца или иного источника, но и гарантировать ей необходимую очистку. Устоявшееся мнение о том, что вода из скважины, особенно артезианской, пригодна для использования в качестве питьевой, не соответствует истине, так как даже при относительно биологической чистоте ее химический состав не всегда позволяет ее использование без предварительной водоподготовки

Устоявшееся мнение о том, что вода из скважины, особенно артезианской, пригодна для использования в качестве питьевой, не соответствует истине, так как даже при относительно биологической чистоте ее химический состав не всегда позволяет ее использование без предварительной водоподготовки.

Как правило, система водоочистки в загородных домах (за исключением дач с временным проживанием в летний период) отличается многоступенчатостью и состоит из нескольких видов установок, выбор которых определяется данными анализа исходного состояния воды, а также объемом потребления в доме.

Еще одной особенностью водоочистки в загородном доме является ее стационарность: как правило, для этого используются подсобные помещения, в которых, кроме того, обеспечивается поддержание температуры воздуха выше 0 °C, что гарантирует бесперебойную работу системы круглый год.

Примерная схема очистительной установки в загородном доме может выглядеть следующим образом:

на входе в систему водоснабжения дома устанавливаются фильтры грубой очистки, которые позволяют избавиться от различных механических примесей, чаще всего глины и песка;
следующая ступень – аэрационная установка, с помощью которой можно избавиться от сероводорода, а также некоторых органических соединений. Кроме того, на этом этапе происходит активный процесс окисления железа;
на следующем этапе происходит процесс обезжелезивания воды из колодца или скважины, а также процесс устранения примесей других металлов и химических соединений;
далее можно использовать умягчители, основная функция которых – снизить содержание ионов кальция и марганца в воде;
последний этап – использование дополнительных фильтрующих элементов, в которых для очистки воды может применяться угольный фильтр или технология обеззараживания ультрафиолетом. Кроме того, на этом этапе нередко проводится и озонирование воды.

Как правило, система водоочистки в загородном доме, несмотря на сложность и громоздкость конструкции, работает в автономном режиме, и ее обслуживание сводится к своевременной замене соответствующих картриджей, реагентов или специальных засыпок и других фильтрующих элементов.

Физические способы фильтрации

Физические способы очистки воды используют, если необходимо устранить нерастворимые включения крупного типа. В некоторых случаях подобные методы применяются в качестве способа воздействия на биологические объекты.

В фильтре для воды следует регулярно менять те конструкционные элементы, которые отвечают за очистку

Физическое очищение представляет собой:

Кипячение. Вследствие воздействия высоких температур происходит устранение микроорганизмов. Причем при длительном кипячении более устойчивые вещества будут распадаться.
Отстаивание. Вследствие силы тяжести образуется осадочный слой. Отстаивание происходит в отстойниках, в которых предусмотрены устройства, собирающие образующийся осадок.
Фильтрование. Процедура осуществляется путем прогонки жидкости через пористый материал. Фильтрация бывает тонкой и грубой. Результатом грубой водоочистки становится задержка крупных частиц, а при тонкой удается удержать мельчайшие включения.
Обработка ультрафиолетом. Посредством указанного очищения можно справиться с биологическим загрязнением.

Следует знать, что перед обработкой и очисткой жидкости ультрафиолетом должно быть проведено ее предварительное очищение.

Виды фильтров для очистки воды и схема подключения

Помимо фильтров для грубой и тонкой очистки воды, сегодня можно купить фильтры для биологической очистки, магнитные фильтры и фильтры с обратным осмосом.

Если вода подается из колодцев, то есть необходимость установки биологического фильтра, который удаляет бактерии, микроорганизмы и вирусы. Довольно дорогостоящими являются фильтры с обратным осмосом. Осмос очистка воды схема типовая применяется для очистки питьевой воды, воды для нужд пищевой промышленности, медицины, общепита и других. Она состоит из следующих компонентов:

подготовка воды;
организация одноступенчатого осмоса;
резервуар;
насосная станция;

Основным элементом обратного осмоса является мембрана. Она состоит из микроскопических ячеек. Данное устройство, в основном используется для очистки воды в крупных предприятиях и офисах. Картриджи необходимо регулярно менять. Функция фильтров с обратным осмосом – смягчение, обеззараживание и очистка воды от железа. Обычно ко всем фильтрам прилагается подробная инструкция по их установке.

Что это такое и каков принцип работы?

После этапа механической фильтрации (удаления нерастворимых частиц) сточные воды попадают на биологическую очистку.

Принцип основан на способности некоторых микроорганизмов расщеплять органические соединения до простых веществ – воды, углекислого газа, метана, сероводорода. Органика является источником энергии для бактерий и простейших.

Сточные воды включают в себя нитраты, аммиак, аминокислоты – они содержат азот, который обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов.

Фосфор и калий добывается бактериями из минеральных солей.

Чем больше в сточных водах этих веществ, тем интенсивнее размножение микроорганизмов и эффективнее очистка.

Методы очистки сточных вод

Специалисты выделяют две большие группы методов биоочистки:

Естественные. Для улучшения качества сточных вод используются природные процессы, протекающие в воде, почве, растительных экосистемах. Загрязнения удерживаются, минерализуются, трансформируются или переносятся. Естественные экосистемы используются для доочистки сточных вод перед их спуском в водоемы.
Искусственные методы. Для их реализации используются сооружения, созданные человеком. В них помещаются аэробные или анаэробные микроорганизмы и обеспечиваются благоприятные условия для переработки загрязнений.

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.

Какие применяются схемы очистки воды для скважин

Наиболее распространенными являются схемы очистки воды из скважины, которые состоят из таких стадий, как:

насыщение воды кислородом;
удаление из воды железа;
удаление из воды сероводорода;
деманганация;
смягчение воды;
применение тонкой очистки;

НА ЗАМЕТКУ: На стадии механической очистки осуществляется уничтожение примесей, к примеру с помощью фильтра ФК06. Это сетка, на которой задерживаются крупные фракции. Химические соли, и металлы нейтрализуются с помощью реагентов. Также можно использовать схему очистки с помощью магнитного фильтра или электрохимического воздействия.

Очищение воды на промышленных объектах

Очищение промышленных вод является сложным и затратным процессом. Схема очистки воды на автомойке подразумевает устройство специальных агрегатов: отстойника и очистительного комплекса. Чтобы исключить возможность попадания нефтепродуктов в сточные воды, необходимо надежно соединить все элементы системы. Очистить воду на автомойках можно обычным механическим способом, но гарантировать при этом удаление из жидкости химических примесей нельзя. Поэтому, оптимальный вариант – использование динамических фильтров и отстойников. Хотя все чаще можно встретить на автомойках устройства для флотации и коагуляции отработавших вод. Здесь очень важен именно комплексный подход: применение простых способов типа фильтрование и доочистка с помощью современных технологий и реагентов.

Процедура очистки воды проходит по замкнутому кругу. Это позволяет использовать воду для мойки автомобилей. Как правило, очистные сооружения имеют компактные размеры и просты в обслуживании.

Процесс очистки воды на автомойках осуществляется в три этапа:

флоатация;
очистка в отстойнике;
очистка механическим фильтром;

Описание элементов и назначение систем очистки воды в загородном доме

Система очистки воды в загородных домах направлена на удаление тяжелых металлов, марганца, а также устранение неприятных запахов и обеззараживания жидкости. Для этого нужно установить мини-станцию, которая в автоматическом режиме будет готовить чистейшую питьевую воду для всех семьи.

Дезинфекция

Практически во всех типах сточных вод находятся опасные патогенные микроорганизмы, поэтому нельзя пренебрегать мероприятиями по дезинфекции.

Посредством специальных установок ультрафиолетового облучения осуществляется окончательное обеззараживание стоков. Эта методика является наиболее безопасной. Кроме нее прибегают к электролизу и хлорированию.

Важно! Хлор активно использовался в качестве обеззараживающего реагента, но из-за его высокой токсичности и возможного вреда на состояние окружающей среды, многие промышленные предприятия стали использовать другие вещества, к примеру, гипохлорит и дезавид.

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.

Как выбрать фильтр для воды?

Какой фильтр для воды выбрать зависит, прежде всего, от исходного ее качества. Питьевую воду нужно обязательно сдать в лабораторию на анализ. В зависимости от результата принимать решение об установке фильтра.

В большинстве регионов, включая и крупные города, водопроводная вода проходит все необходимые стадии очистки, но все же содержит механически частицы (песок, ржавчину), которые попадают из старых изношенных магистралей. Кроме того, в ней есть хлор, который чаще всего применяют для ее обеззараживания. Оптимальным выбором будет фильтр средней степени очистки воды.

Металлургические и химические производства служат источником загрязнения воды более серьезными примесями. Вода может содержать ртуть и марганец, бор и мышьяк, и даже иметь превышение нормы по целому спектру вредных веществ сразу. Если лабораторный анализ воды показывает высокое содержание опасных химических загрязнений, то лучше купить фильтр мембранного типа с высокой степенью очистки. Какая бы высокая стоимость у него ни была, она не выше собственного здоровья!

Другие материалы по этой теме:

Фильтр обратного осмоса. Польза или вред?
Мембранные фильтры. Виды и особенности их работы
Какие вредные вещества могут быть в питьевой воде
Качество питьевой воды
Способы очистки водопроводной воды

< Назад
Вперёд >