Какая очистка осуществляет задержание нерастворенных примесей

Обновлено: 28.06.2024

Изобретение относится к способам очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Для осуществления способа исходную воду подают в противоточный фильтр в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала и загрузку, содержащую слой ионита, и расположенный непосредственно над ним дополнительный фильтрующий слой. В качестве фильтрующего материала используют инертный полимер с плотностью больше 1 г/см 3 , но меньше плотности используемого ионита и с гранулометрическим составом 0,5-2,5 мм. Осуществляют периодическую регенерацию загрузки путем предварительного подъема и зажатия ее к плавающему слою инертного материала и последующей подачей регенерационного раствора в направлении снизу вверх через загрузку и плавающий слой инертного материала с удалением задержанных примесей при прохождении регенерационного раствора через дополнительный фильтрующий слой и слой ионита. Способ обеспечивает повышение производительности фильтра при очистке воды от растворенных и нерастворенных примесей в одном аппарате с использованием преимуществ противоточной технологии при регенерации фильтрующего материала и ионита. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам очистки природных и сточных вод и водных растворов физико-химическими методами с применением ионитов и может быть использовано в энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки воды от нерастворенных примесей путем ее пропускания через двухслойный фильтр. В качестве материала для верхних фильтрующих слоев используют дробленый антрацит или гранулы керамзита, в качестве нижних слоев - кварцевый песок, магнитный железняк, магнезит. Промывку двухслойных фильтров осуществляют восходящим потоком воды с расширением фильтрующих слоев (1).

Указанный способ обеспечивает очистку воды только от нерастворенных примесей для ее осветления и обесцвечивания. Если по технологии требуется дальнейшая ее очистка, например умягчение или обессоливание воды, приходится устанавливать дополнительные ионообменные фильтры. Кроме того, процесс промывки фильтрующих слоев осуществляется с расширением фильтрующих материалов, что способствует выносу их из фильтра вместе с промывной водой и засорению распределительных устройств фильтра.

Известен способ очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, осуществляемый в фильтре с центральным вертикальным распределительным устройством, в котором только часть обрабатываемой жидкости пропускают через слой фильтрующего материала и затем слой ионитной загрузки. Причем ионитную загрузку жидкость проходит в радиальном направлении (2).

Недостатком указанного способа является сложность его осуществления, обусловленная достаточно сложной конструкцией фильтра.

Наиболее близким к предложенному способу является способ очистки воды, включающий последовательное пропускание очищаемой воды в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примесей и состоящий из ионообменного материала, и ионообменный слой. Затем осуществляют периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и последующую подачу регенерационного раствора через все слои восходящим потоком. При этом фильтрующий слой ионита при очистке и регенерации предварительно вытесняется из центральной камеры фильтра в свободное пространство над основным слоем ионита (3).

Недостатками указанного способа являются сложность и низкая экономическая эффективность при очистке воды с повышенным количеством нерастворенных примесей. Это объясняется тем, что вся загрузка фильтра состоит из одного и того же материала, верхний слой которого в рабочем состоянии выполняет роль фильтрующего слоя, задерживая неуловленные на механическом фильтре нерастворенные примеси. При более высоких концентрациях нерастворенных примесей использование в качестве фильтрующего слоя дорогостоящего ионитного материала экономически невыгодно. Кроме того, в процессе возможно перемешивание однородного по составу и размеру ионита, что приводит к загрязнению ионитного материала по всему объему, сокращая срок его службы.

Задачей изобретения является создание достаточно простой и экономически эффективной очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей в одном аппарате в условиях противоточной технологии. При этом возможно исключение предварительной очистки воды от нерастворенных примесей в механическом фильтре, что позволяет сократить количество оборудования и коммуникаций и соответственно уменьшить производственные площади.

Так как инертный материал, используемый в фильтрующем слое, имеет гранулометрический состав в пределах 0,5-2,5 мм, что больше, чем гранулометрический состав ионита, например катионита КУ-2-8, размеры зерен которого составляют 0,3-1,2 мм, происходит снижение перепада давления в фильтре во время рабочего цикла и повышается его производительность на 20-30%. Фильтрующий зернистый материал, расположенный на слое ионита, позволяет защитить его от загрязнения взвешенными веществами, окислами железа и другими нерастворенными примесями и тем самым увеличить срок службы ионита.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, последовательно пропускают очищаемую воду в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примеси, и ионообменный слой и периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и восходящую подачу регенерационного раствора через все слои противотоком. При этом в качестве фильтрующего слоя используют гранулированный инертный полимер, размещенный непосредственно на ионообменном слое, имеющий плотность больше 1 г/см 3 , но меньшей плотности используемого ионита, и гранулометрический состав 0,5-2,5 мм. Кроме того, высота фильтрующего слоя выполнена составляющей 5-50% от высоты ионообменного слоя.

На фиг.1. показана схема осуществления процесса в рабочем режиме очистки воды. На фиг.2. представлена схема осуществления процесса в режиме регенерации загрузки.

Противоточный фильтр 1 содержит штуцер 2 для подачи обрабатываемой воды и вывода отработанного регенерационного раствора, верхнее распределительное устройство 3, соединенное со штуцером 2, штуцером 4 для вывода очищенного воды и подачи регенерационного раствора, нижнее распределительное устройство 5, соединенное со штуцером 4, плавающий слой инертного материала 6 и загрузку, содержащую ионообменный слой 7 и расположенный непосредственно на нем фильтрующий слой 8. Между слоем плавающего инертного материала 6 и фильтрующим слоем 8 находится свободное пространство 9 (фиг.1). В режиме регенерации загрузки (фиг.2) свободное пространство 9 размещено между ионообменным слоем 7 и нижним распределительным устройством 5.

Способ осуществляется следующим образом.

В ходе рабочего цикла очистки воды обрабатываемую воду подают в противоточный фильтр 1 через штуцер 2 и верхнее распределительное устройство 3. Вода проходит нисходящим потоком последовательно плавающий слой инертного материала 6, фильтрующий слой 8 и ионообменный слой 7. Вывод очищенной воды производят через нижнее распределительное устройство 5 и штуцер 4. При этом в фильтрующем слое 8 задерживаются из обрабатываемой воды нерастворенные примеси (взвешенные вещества, окислы железа и т.д.), а в ионообменном слое 7 задерживаются растворенные примеси (соответствующие ионы). Неперемешивание слоев загрузки обеспечивается значительной разностью плотностей зерен фильтрующего материала и ионита.

После завершения рабочего цикла проводят процесс регенерации (фиг.2) с целью восстановления обменной емкости ионита и очистки от нерастворенных примесей фильтрующего материала. Для этого через штуцер 4 и нижнее распределительное устройство 5 предварительно подают восходящий поток воды для поршнеобразного подъема и прижатия ионообменного слоя 7 и фильтрующего слоя 8 к слою плавающего инертного материала 6.

Во время операции по прижатию слоев загрузки к плавающему инертному материалу благодаря активной гидродинамике подающего потока воды из фильтрующего слоя уносятся взвеси и иные нерастворенные примеси, задержанные фильтрующим материалом в течение рабочего цикла. Плавающий инертный материал свободно пропускает уплотняющий или регенерационный поток, нерастворенные примеси и задерживает целые зерна загрузки. Далее через штуцер 4 подают регенерационный раствор в направлении снизу вверх с расходом, обеспечивающим сохранение слоев 7 и 8 в зажатом состоянии, к плавающему слою 6. Вывод воды для подъема и прижатия слоев, а также отработанного регенерационного раствора из противоточного фильтра 1 осуществляют через верхнее распределительное устройство 3 и штуцер 2.

При этом во время регенерации происходит восстановление обменной емкости катионита в натриевую форму и одновременно обеспечивается удаление нерастворенных примесей из фильтрующего материала (сополимера стирола и дивинилбензола).

Противоточный фильтр может быть также загружен вместо катионита анионитом, например анионитом АВ-17-8 в гидроксидной форме, имеющий грансостав 0,3-1,2 мм и плотность 1,1 г/см 3 . В этом случае обеспечивается удаление из обрабатываемой воды нерастворенных примесей (слой сополимера стирола и дивинилбензола) и растворенных примесей - анионов (слой анионита). При этом во время противоточной регенерации используют 4%-ный раствор едкого натра.

Таким образом, применение данного способа очистки воды позволяет совместить в одном аппарате удаление из обрабатываемой воды нерастворенных примесей с использованием всех преимуществ противоточной регенерации ионита и фильтрующего материала.

Источники информации 1. В. А. Клячко, М.Э. Апельцин, Очистка природных вод, Москва, Стройиздат, 1971г., с.231-236.

2. Пат. РФ 1319367, опубл. 23.07.90г., кл. В 01 D 24/00.

3. Пат. РФ 2121873, опубл. 20.11.98г., B 01 J 47/02, В 01 D 15/04, C 02 F 1/42.

1. Способ очистки воды от растворенных и нерастворенных примесей, включающий последовательное пропускание очищаемой воды в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала, фильтрующий слой, задерживающий нерастворенные примеси, и ионообменный слой и периодическую регенерацию путем предварительного подъема и прижатия фильтрующего и ионообменного слоев к слою плавающего инертного материала и подачу регенерационного раствора через все слои противотоком, отличающийся тем, что в качестве фильтрующего слоя используют гранулированный инертный материал, размещенный непосредственно на ионообменном слое, имеющий плотность больше 1 г/см 3 , но меньше плотности используемого ионита и гранулометрический состав 0,5-2,5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высота фильтрующего слоя выполнена составляющей 5-50% от высоты ионообменного слоя.

Лицензиар(ы): Балаев Игорь Семенович

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Закрытое акционерное общество "НПП "Объединённые водные технологии"

Многие ошибочно считают, что ограничения СанПиН основаны на биологической потребности человека. На самом деле, их составляют исходя из экономических возможностей и технической оснащенности водоподготовки.

К тому же каждый из людей имеет массу индивидуальных особенностей. Что для одного подойдет, то другому нанесет вред: аллергия, заболевания органов и т.д. Даже если в нормах и учитывалось влияние химических веществ на организм, то брались данные для взрослого здорового человека. Ребенок или люди с хроническими заболеваниями должны обязательно пользоваться очисткой воды от примесей.

Хлор спас мира от эпидемий холеры. Но он является токсичным веществом и особенно опасен для астматиков и аллергиков. В воде могут образовываться соединения с хлором – хлороформ и др.

После всех очистки воды от примесей ее подает по старым ржавым трубам, что ведет к вторичному загрязнению: трехвалентным железом, ионами металлов и механическими примесями.

Как очистить воду от примесей?

Для каждого случая загрязнения предусмотрены свои способы очистки. Главное – знать, что следует убирать. Для этого проводят химический и бактериологический анализ воды. Максимальный результат достигается при системе из нескольких фильтров.

Механическая фильтрация

Городские очистительные станции широко используют этот метод очистки.

В квартирах механические фильтры выполняют предварительную очистку, что бы снизить нагрузку на следующие этапы.

Ионный обмен

Представляет собой сорбцию ионов: фильтрующая масса поглощает одни ионы, а выпускает другие. Вредные заряженные частицы остаются в сорбенте, а безвредные оказываются в воде.

Сорбент называют ионообменным материалом (иониты). Обычно они работают на замещение солей (натрий замещает кальций и магний). Вода становиться более мягкой и не образует налета на нагревательных элементах. Используются для очистки воды от тяжелых металлов и нитратов, которые наносят вред организму.

Ионообменная смола характеризуется обменной емкостью – возможным количеством замещенных ионов. Ее преимуществом является способность к восстановлению.

Обратный осмос

Метод основан на использовании обратноосмотической мембраны. Через ее поры способны проходить только молекулы воды, а примеси остаются на поверхности. Вода становится почти дистиллированной, удаляется до 99% примесей.

После мембраны вода направляется в бак для сбора фильтрата, а концентрат солей смывается в канализацию.

Недостатком считается медленная работа, большой объем воды уходит в отходы (для очистки 1 литра тратиться более 5 литров канализационной воды).

Электрохимическая очистка

Вода подвергается воздействию сильного электрического тока, который вызывает окислительно-восстановительные реакции. При небольших финансовых затратах можно получить воду приемлемого качества.

Метод чаще используется на промышленных производствах, а не в быту. Очищает воду от микроорганизмов и органических веществ. Знать полный химический состав невозможно, поэтому никто не гарантирует, что продут нужные реакции. Повышается вероятность появление опасных соединений.

Дистилляция

Вода подвергается испарению, а потом пар конденсируют. выделяются твердые примеси и жидкости, имеющие другую температуру испарения. Вода становиться чистой, но очень дорогой. Используют в фармацевтической и химической промышленности.

В системе обязательно должен быть активированный уголь для удаления низкомолекулярную высоколетучую органику.

Кипячение

Кипячение является разновидностью стерилизации. Из воды полностью удаляются микроорганизмы, которые не переносят высоких температур. Удобен при обработке больших объемов воды.

В быту очистка воды осуществляется кипячением. Однако при своей эффективности, есть ряд недостатков:

уменьшается концентрация солей;
часть воды выкипает, а концентрация вредных примесей увеличивается;
кипяченая вода не имеет вкуса и долго не храниться.

Как правильно кипятить воду? Если нужен кипяток, то достаточно довести ее до кипения. Если необходима очистка воды от примесей, то кипятят от 10 до 15 минут. Этого времени достаточно, что бы убить все микробы. Однако вирус Гепатита А гибнет только после 30 минут кипячения.

Вымораживание

Вымораживанием удаляются соли и твердые примеси. Чистая вода кристаллизуется быстрее, чем с примесями. Воду замораживают. Когда образуются кристаллики чистой воды, то незамерзшую жидкость сливают, а лед растапливают.

Следует следить, что бы вода не охлаждалась слишком быстро, а то замерзнет вместе с примесями.

Следует понимать, что полностью обессоленная вода не будет полезной.

Сорбция

Вода проходит через фильтр с сорбентом, который поглощает газы и твердые примеси. Наиболее распространенным сорбентом является активированный уголь. Он эффективен в удалении многих примесей.

Активированный уголь может быть природного и искусственного происхождения. Исходный материал подвергают обработке высокой температурой в присутствии кислорода. Для активации угля производят обработку водяным паром. Благодаря ей, сорбент увеличивает сваю активную площадь до 1,5 тысячи квадратных метров на 1 грамм. Множество пор разного размера позволяет любому виду примеси найти место.

Для очистки воды от примесей очень важной является скорость сорбции. Вода в фильтрующей массе находится недолго – несколько секунд. Нужно, что бы примеси успели осесть на активную поверхность. Добросовестные производители стремятся к увеличению времени контакта до 30 секунд. Достигается это более толстым слоем активированного угля для прохождения воды. При покупке фильтра обязательно обращайте внимание на скорость. Если в фильтре 100 грамм угля, то за минуту он должен пропускать только 1 стакан воды.

В очистке питьевой воды хорошие результаты показал кокосовый уголь. Он используется основными представителями фильтруемого оборудования.

Важна фракция угля: чем меньше размер частиц, тем больше активная площадь.

Активированный уголь удаляет органику и соединения хлора. Против тяжелых металлов и бактерий он малоэффективен.

Основные недостатки:

быстро засоряется;
является хорошей средой для размножения бактерий – следует вовремя его заменять;
бактерицидной добавкой является серебро, которое токсично в больших количествах.

Сегодня на рынке можно встретить новый сорбент – карбонблок. Это спеченный активированный уголь с полиэтиленом. Получается монолитный блок с высокими сорбционными свойствами. Можно достичь пористость менее 1 микрона. Но он быстро забивается крупными частицами. Следует предусмотреть предварительную очистку воды от ржавчины, песка и глины.

Хорошая система очистки воды от примесей должна иметь умеренную стоимость, обладать хорошими потребительскими свойствами и выдавать чистую воду высокого качества. Следует предусмотреть фильтры для предварительной очистки, глубокой и конечной фильтрации.

Сточная вода и в городских стоках, и в производственных условиях склонна изменять свои первоначальные свойства – она становится мутной, изменяет химический состав и цвет, насыщается вредными или даже опасными для здоровья патогенными микроорганизмами. Механическая очистка сточных вод направлена на выделение из сточных вод органических и минеральных включений. Главная ее задача – подготовка стоков к другим методам очистки (обычно физическим, химическим или биологическим).

Сущность механической очистки сточных вод

Механическая очистка сточных вод направлена на очищение бытовых жидкостей от взвешенных частиц примерно на 60%, от грубодисперсных нерастворимых элементов до 95%. Данная методика является высокоэффективной и при этом одной из самых дешевых.

Методы механической очистки сточных вод. Сооружения и системы для механической и биологической очистки стоков

Рассмотрим основные механические методы очистки сточных вод:

Механическая очистка сточных вод: современные методики и инструменты. Сооружения для механической очистки сточных вод

Для механической очистки сточных вод применяются такие инструменты и методики:

Решетки – они задерживают достаточно крупные элементы, которые содержатся в сточных водах. Решетки устанавливают по направлению тока жидкости. Они представляют собой стержни из различных металлических сплавов, закрепленные на рамке. Устанавливаться стержни могут как вертикально, так и в наклонном положении. В пазухах решетки располагаются подвижные зубцы граблей. Их закрепляют на пластинчато-шарнирной цепи. Цепь в движение приводит привод с передачей шестеренчатого типа. Со стенки решетки отбросы снимают грабли, которые затем поднимают загрязняющие вещества на подвижную ленту. Взвешенные частицы направляются в дробилку, где размельчаются. Есть решетки-дробилки, которые задерживают твердые вещества и сразу перемалывают их. Установка монтируется в камеры с круговой подачей стоков. Электродвигатель через коробку передач сообщает вращение барабану решетчато-дробильной установки. Он же задерживает отходы, которые есть в стоках, и отвечает за их передачу к режущим гребням. Последние перемалывают твердые элементы, и те опять поступают в сточные воды.
Песколовки – данные устройства нужны для отсеивания и удаления минеральных примесей. Удельная масса частиц всегда больше удельной массы воды, благодаря чему минеральные компоненты по мере перемещения жидкости в резервуаре начинают выпадать на дно. Во многом работа песколовки зависит от скорости движения водных масс. В среднем такие устройства рассчитаны на удержание частиц 0.25 мм и более. Допускать оседания мелких минеральных частичек нежелательно. Поэтому скорость тока воды должна быть большой – 0,15-0,3 м/с. Горизонтальные песколовки монтируются в тех местах, где сточные воды перемещаются в горизонтальном направлении, по кругу либо прямолинейно. В состав таких песколовок входит два элемента – рабочий и осадочный. Очищаются агрегаты гидроэлеватором либо насосом. В среднем они задерживают до 75% всех содержащихся в стоках минеральных примесей.
Отстойники – они нужны для выделения механических частичек из сточных вод. Отстойники делятся на несколько категорий с учетом их назначения и конструктивных особенностей. Основные виды – вторичные и первичные, радиальные, горизонтальные и вертикальные.
Иловые площадки – применяются для осушения влажного осадка, который сбрасывается из метатенков, отстойников и других аналогичных сооружений. Иловая площадка подсушивается до отметки в 75% (речь идет о влажности), и объем отбросов снижается (от 3 до 8 раз). Чисто визуально иловая площадка – это выделенный участок земли, который окружают земляные валки. Осадок на нее наливается слоями, происходит испарение части жидкости, другая часть попадает в грунт. Подсушенный осадок погружается на машины и вывозится. Иловая вода перекачивается на очистные сооружения.

Мы назвали все основные сооружения, которые используются для механической очистки сточных вод. Возможно применение и других установок – они подбираются с учетом количества сточных вод, типа загрязнений и прочих факторов.

Механические методы очистки сточных вод – технологии, решения и схема

Зная о том, какие сооружения и устройства устанавливаются на станциях очистки, можно понять и схему их взаимодействия. Так с разных точек объекта все стоки подаются в водосборник, из которого направляются на очистную станцию. Там первичное удаление примесей производится с применением процеживающих решеток. Отходы, которые остались на них, подаются в шламосборник, а вода, прошедшая предварительную обработку и уже лишенная крупных частиц, поступает в секцию для отстаивания. Там она очищается песколовкой и отстаивается.

Следующий этап очистки стоков – осветление в осветлителе. В него направляется сток с гидрокрекинга, который выполняет роль коагулянта. После осветления водные массы подаются на пресс-фильтр. Там из них извлекаются частички с минимальным диаметром, а собранный шлак направляется в специальную емкость для дальнейшей переработки. Весь шлак отправляется в специальную емкость для переработки.

Принципы действия механической очистки сточных вод: итоги

Таким образом, все механические методы очистки стоков делятся на несколько категорий:

фильтрование;
процеживание;
отстаивание;
флотация;
дисковая фильтрация;
центрифугирование (гидроциклоны).

Соответственно, разными будут и принципы очистки стоков. Подробнее о применении различных очистных приспособлений мы писали выше.

Другие методы очистки воды: физико-химические, биологические, реагентные, мембранные

Пройдя систему физического очищения, стоки самотоком переходят к следующим методам очистки – биологическому, химическому либо комбинированному. Рассмотрим их виды.

К физико-химическим методам относят:

коагуляцию;
адсорбцию;
флотацию;
экстракция;
ионный обмен;
диализ;
кристаллизацию.

Биологические методики очистки воды – это:

биологические пруды;
аэротенки;
биофильтры.

окисление;
нейтрализация;
экстракция.

Мембранный способ предполагает прохождение стоков через особый фильтр – мембрану. Тип и принципы очистки подбираются с учетом состава водных масс и особенностей их дальнейшего применения.

Механический способ очистки воды (очищение сточных вод механическим методом) и его развитие благодаря нанотехнологиям

Нанотехнологии сегодня активно используются в том числе для очистки воды. Метод СВР был разработан В.И. Петриком – именно он синтезировал особое химическое соединение, способное в взрывообразному разложению. УСВР химически инертен, не боится агрессивных сред, электропроводен и гидрофобен, экологически чист. Данное вещество представляет собой уникальный сорбент, применяемый для очистки питьевой воды и промостоков.

При смачивании УСВР создает массу с очень высоким гидравлическим сопротивлением – намного более высоким, чем у того же активированного угля. В данной массе взвеси запутываются и фиксируются. То есть УСВР – нанотехологичное вещество – выполняет роль сорбента. Главные его преимущества – очень высокая скорость и максимальная эффективность очистки.

Заключение

Механический способ очистки стоков – самый старый, но по-прежнему актуальный. Как правило, он используется для подготовки водных масс к последующей более глубокой очистке, но может выполнять роль и самостоятельной метода. Стандартная механическая очистка имеет минимальную цену. Также для данного способа удаления взвесей в последние годы стали использоваться нанотехнологии.

Всем нам необходимо употреблять жидкость без вредных примесей, но нынешний уровень экологии оставляет желать лучшего. Поэтому сегодня особенно актуальна очистка питьевой воды: современные методы и способы обработки постоянно совершенствуются, и именно они будут в фокусе нашего внимания. Рассмотрим те варианты, которыми можно воспользоваться в промышленных и домашних условиях для удаления посторонних и опасных для здоровья элементов при заборе из скважины или другого источника.

Сразу отметим, что принципиально разных технологий несколько – можно разбить их на 4 группы:

В последние годы и даже десятилетия наблюдается стойкая тенденция к комбинированию: не ограничиваясь какой-то одной нишей, приемы и средства грамотно сочетают для повышения их эффективности. Использование тех или иных инструментов и мер зависит от целого ряда факторов, в числе которых и степень загрязнения, и характер примеси, и ее концентрация, и другие показатели. Теперь рассмотрим каждое семейство подробнее.

Биологические методы и способы очистки воды

Показывают хорошую результативность и по праву считаются передовыми. В случае с любым из них ключевую работу выполняют живые организмы – одно- и многоклеточные, грибки, бактерии, водоросли. Поэтому важно правильно подобрать их: так, те же Nitrosomonas быстро заставят осесть азотосодержащие соединения, но будут малоэффективны, когда потребуется удалить фосфор.

Такие помощники могут образовывать целые колонии, скапливающиеся в сточных каналах – активный ил: вязкую массу черного или коричневого цвета с сырым запахом. Еще один вариант их семейств – зооглеи шарообразной или другой формы.

Биометоды могут использоваться на следующих объектах:

водоемы естественного или искусственного происхождения;

масштабные очистные сооружения;

поля фильтрации – глина, торф, песок, суглинок, пропускающие сквозь себя воду в больших объемах;

метатенки – резервуары, в которых осуществляется анаэробная стабилизация стоков и осадков.

аэро- и окситенки – комплексы принудительного насыщения кислородом.

В первом и втором случае нежелательные примеси убирают микроорганизмы, проживающие в почве. В третьем с загрязнениями борется загрузочный материал, защищенный биопленкой – слоем бактерий-аэробов. В четвертом не нужен кислород и производится подача концентрированного осадка из отстойников. В пятом применяется активный ил.

Физические способы очистки воды

Они являются традиционными, но до сих пор распространены – главным образом на первых этапах восстановления высоких органолептических свойств рассматриваемой среды. Позволяют убрать крупные включения и существенно облегчить последующие технологические операции.

Наиболее актуальными из них остаются:

различные варианты фильтрования,

Теперь – подробнее о каждом. В первом случае жидкость в течение какого-то срока содержится в специальном резервуаре, и за это время загрязнения оседают на дне и стенках емкости (из-за гравитации). Во втором поток направляется через ряд сит, решеток и аналогичных улавливателей, задерживающих твердые и легко отделяющиеся частицы примесей. В обоих ситуациях выполняется так называемая грубая очистка воды – это механическое устранение нежелательных элементов. Есть еще и тонкая, и ее можно проводить при фильтрации, пуская среду через пористый материал (в роли которого может выступать песок или другие кварцевые соединения мелких фракций). Результат – улучшение цвета, прозрачности, запаха и вкуса.

И, наконец, ультрафиолетовая обработка, которая проводится дополнительно. УФ-волны частотой 200-400 нм запускают фотохимические реакции, повреждающие РНК и ДНК микробов, вирусов и прочих вредителей. Таким образом осуществляется обеззараживание жидкости без изменения ее структуры или уровня экологичности.

Химические способы водоочистки

Все они сводятся к правильному подбору ингредиентов и активизации нужных процессов – либо выпадения осадка, либо разложения на безопасные составляющие.

Методы данной категории можно условно разделить на 3 подгруппы:

Первый случай основан на кислотно-щелочном взаимодействии – выравнивается pH-уровень. Для этого нужно добавить в жидкость либо недостающую среду, либо средства-активаторы. Например, для стоков это либо Ca(OH)2 (известковое молоко) или Na2CO3, либо отходящие газы со значительной концентрацией NO2, CO2 или SO2.

Но как быть тогда, когда примеси не вступают в реакцию с вышеперечисленными соединениями? Нужно использовать более сильные вещества, обычно хлорсодержащие: Cl2, ClO2, NaClO, KClO, Ca(ClO)2. Не менее популярны H2O2, KMnO4, K2Cr2O7, O2 и O3 – запускающие реакции оксидации, в результате которых вредные добавки становятся либо менее токсичными, либо легче удаляемыми.

Ранее очистка воды химией путем хлорирования широко использовалась в централизованных системах водоснабжения. Ее применяли из-за низкой стоимости, впечатляющей эффективности и антибактериального действия реагентов. Но со временем стали проявляться и недостатки: по мере износа коммуникационных линий вероятность повторного загрязнения становилась выше, всегда оставался риск не соблюсти дозировку, что оборачивалось появлением токсинов в жидкости.

1,5 м3/ч Для технической воды

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

Поэтому сейчас все чаще отдают предпочтение озонированию, ведь O3 абсолютно безопасен в любых своих концентрациях, а результативность его даже лучше. Единственный его минус в том, что получать его в больших объемах пока проблематично.

Физико-химические методы водоочистки

Это обширная и разнообразная группа, объединенная характерной особенностью – комбинированным воздействием. Осуществление механических операций дополняется использованием химических реактивов, благодаря чему твердые и жидкие частицы, растворенные газы, тяжелые металлы, микробы, бактерии удаляются эффективнее.

Удобны своей универсальностью: не только убирают всевозможные примеси, но и могут быть применимы на любом этапе, как уже во время глубокого воздействия на жидкость, так и при предварительной ее нормализации.

Так как их достаточно много, выделим ключевые:

Основные способы очистки воды

Рассмотрим те из них, которые максимально актуальны, то есть используются сегодня чаще всего в силу каких-либо причин (экономичны, повсеместно распространены и тому подобное). Сюда же включим и наиболее перспективные варианты, за которыми будущее.

Механическая фильтрация

Подкупает своей легкостью и заключается в улавливании нерастворенных частиц, слишком крупных для прохождения через решето, сито или мембрану. Пускаете поток сквозь такой улавливатель, и жидкость свободно протекает, а лишние элементы остаются на стенках преграды – все предельно просто.

Главные объекты применения – муниципальные станции, осуществляющие регулярные заборы из озер, рек и других открытых источников и выполняющие централизованную подачу в городские дома и квартиры.

Эффективность напрямую зависит от размеров ячеек фильтра, которые определяются материалом, диаметром, формой сечения каналов-отверстий. Так, колонки с активированным углем останавливают частицы размером 100-1000 мк, чего недостаточно для препятствования микроорганизмам (которые от 0,4 до 3 мк) и блокировки значительной части нерастворенных примесей (они от 0,1 до 20 мк).

Ионный обмен

Распространенный процесс очистки воды, предназначенный для снижения концентрации солей жесткости и улучшения потребительских качеств жидкости.

Реализуется по следующей схеме:

поток пропускают через загрузку в виде органической смолы (сегодня уже чаще используется синтетическая, чем натуральная);

запускаются реакции, в ходе которых фильтрующий материал отдает заряженные частицы хлора и натрия, а взамен получает магний и кальций;

выравнивается pH-уровень и происходит умягчение.

Бытовые установки, функционирующие по этому принципу, вряд ли справятся с серьезным загрязнением, но зато они работают долго. В более серьезных и дорогих промышленных системах предусмотрена возможность восстановления полезных свойств – регенерирующими растворами, обогащенными OH- и H+.

Обратный осмос

Метод позволяет убирать вирусы и бактерии, соли, газы, коллоиды, а также проводить опреснение и очистку стоков. Согласно ему, поток подают через специальную мембрану, пропускающую жидкость, но блокирующую растворенные примеси (в том числе и полезные). Для максимальной эффективности требуется загрузка в виде активированного угля. Результат приближенный к дистилляту.

Хотя минусы тоже есть – в числе недостатков:

сравнительная дороговизна оборудования,

малая производительность (в среднем 1 л/ч),

необходимость в предварительной механической фильтрации,

высокий процент сброса среды в дренаж – до 70%,

нужные микроэлементы приходится добавлять в отдельном порядке.

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

Поэтому продолжают искать альтернативу.

Электрохимическая очистка

Под действием тока запускаются ОВ-реакции, в результате чего уничтожаются все микроорганизмы. Быстрое и доступное в реализации решение, потому нашло применение в России. На Западе же со временем заметили, что одновременно разрушаются и структурные связи молекул, поэтому стараются использовать более щадящие варианты.

Дистилляция

Суть в том, чтобы сначала заставить жидкость испаряться, а после – конденсироваться. Меняя свою форму, многокомпонентные примеси разделяются на фракции, которые затем легче отделить от питьевой среды.

Работающие по данному принципу системы должны быть загружены активированным углем, эффективно впитывающим высоколетучие и низкомолекулярные соединения. Преимущество метода в простоте и сравнительно хорошей эффективности, недостаток в том, что на его реализацию уходит много времени.

Сорбция: сорбенты и фильтры на их основе

В этом случае ненужные элементы поглощаются наполнителем улавливателя. При его правильном выборе степень удаления достаточно высокая.

Наиболее часто используемое действующее вещество – активированный уголь: сегодня его производят в огромных объемах и потребляют миллионами тонн. Он универсален, а площадь пор на 1 г достигает 1500-2000 м2.

Безреагентные фильтрующие обезжелезиватели

С аэрацией

В этом случае используется обычный воздух, который можно взять прямо из атмосферы. В нем достаточно O2 для запуска ОВ-процессов. С целью ускорения и повышения эффективности можно обеспечить его подачу с нагнетанием и/или с распылением.

Ультрафиолетовые и озоновые фильтры

Используются для обеззараживания, так как отлично уничтожают вирусы с бактериями.

Первые устанавливаются в медучреждениях и бассейнах; их ниша несколько ограничена высоким электропотреблением и необходимостью в высоком качестве техобслуживания.

Вторые нашли себя в городских домах и дачных поселках, в ресторанах и даже в лабораториях; они не нуждаются в реагентах – УФ-лучи замечательно убивают споровые и вегетативные организмы, не изменяя полезных свойств жидкости.

Методы очистки воды от тяжелых металлов

поглощение примесей сорбентами – на втором месте из-за доступности активированного угля;

ионный обмен – дороже, чем предыдущие (приходится тратиться на регенерацию смол), но тоже эффективный;

электролиз – наряду с высокой результативностью очистки имеет обратную сторону – связи между молекулами частично разрушаются.

АМЕТИСТ - 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

Все они помогают избавиться от Mn, Fe, Pb, Hg, Cu.

Способы обезжелезивания

Разделим их на 3 категории:

Отстаивание – простое, доступное каждому, требующее наличия объемного резервуара и запаса времени. Fe+2 будет медленно окисляться и оседать на внутренних поверхностях емкости.
Безреагентные – электролиз, аэрация, биологическая оксидация, электромагнитное воздействие. При любом из них реакции протекают с нормальной для них скоростью.
Каталитические – коагуляция, обработка перманганатом калия или гипохлоритом натрия. В каждом из случаев провоцируется убыстрение процессов с целью образования осадка.

Походные технологии очистки воды: основные методы

На природе, собираясь напиться из сомнительного источника, следует принять одну из таких мер:

Проведите фильтрацию – возьмите бутылку, закройте ее горлышко тканью, на которую насыпьте песок (или мелкий древесный уголь). После чего пропустите сквозь такой примитивный улавливатель жидкость и только после этого употребляйте ее.
Осуществите дистилляцию – поставьте трубу так, чтобы оба конца ее смотрели вверх, наполните ее, с двух сторон накройте кастрюлями с тканью внутри, разведите костер. Вода будет превращаться в пар и конденсироваться в посуде. После останется только затушить пламя, подождать, пока поверхности остынут, и выжать ткань.
Прокипятите то, что набрали, в течение 10-30 минут – да, примитивно, но дает хоть какой-то результат.
Проведите дезинфекцию – в 1 литре разведите 2 чайные ложки поваренной соли и дайте настояться в течение получаса. А если пугает вкус, лучше заранее запаситесь таблетками для обеззараживания и использовать их.

Способы очистки воды в домашних условиях

Бытовой фильтр будет самым современным вариантом, но если его нет, можно:

Химические и физические методы и средства: очистка воды замораживанием

Выше мы описали самую примитивную схему, но ведь уже придуманы более эффективные и правильные (но все равно достаточно простые) варианты заморозки. Предлагаем вам тройку наиболее популярных.

Метод А. Д. Лабзы

По нему необходимо:

заполнить водой банку объемом 1,5 л, но не доверху, а оставив немного незанятого пространства;

поставить емкость в холодильник, причем на картонную подкладку (нужно обеспечить дну теплоизоляцию);

посмотреть, насколько быстро замерзнет половина – обычно на это уходит до 10 часов;

Способ А. Маловичко

В соответствии с ним следует:

залить эмалированную кастрюлю жидкостью, уже прошедшей фильтрацию;

достать через 3-4 часа, посмотреть, насколько сильно схватилась вода, слить все, что можно (львиную долю объема) в другой резервуар;

поставить последний в морозилку, снова на 180-240 минут, а образовавшийся на предыдущем этапе лед выбросить (в нем и скопились вредные вещества);

по прошествии времени вытащить тару, снова слить, но использовать уже оставшуюся замерзшую часть.

Технология братьев Залепухиных

Действуя по нему:

снимаете кастрюлю с плиты и быстро охлаждаете в большей емкости, например, в заполненном тазу;

а дальше используете одну из описанных выше схем, допустим, предложенную Лабзой, она проще.

Читайте также: