Про важливість води і про широку сферу її застосування говорити мабуть зайве. Проте останнім часом все актуальнішою стає тема її очищення, адже в результаті життєдіяльності людини запаси чистої води стрімко скорочуються. Існують різноманітні методи очищення води від забруднень і кожен з них має свої переваги та недоліки. Однозначно визначити найкращий неможливо, тому в рамках даної статті поговоримо про кожен з основних методів окремо.
Методи очищення води та принципи роботи очисних пристроїв можна умовно розділити на фізико-хімічні, біологічні та механічні.
Хімічне очищення води
Хімічний процес очищення води, як правило, полягає в її хлоруванні чи озонуванні. Вкрай рідко, в особливих випадках, використовуються інші технології.
Вважається, що на даний момент спосіб очищення води хлоруванням вже застарів і поступово відходить в минуле, проте в Україні, як і раніше, він широко застосовується на великих станціях водопідготовки. Більшість розвинених країн для очищення води широко застосовують озонування. Проте дана технологія досить дорога та складна і також володіє певними недоліками.
Існують також і інші способи очищення води. Є спеціальні препарати, за допомогою яких можна обробляти невеликі об’єми забрудненої і спочатку непридатної для вживання води.
Фільтрація як спосіб хімічної водоочистки
Сенс фільтрації полягає в тому, що за допомогою деяких засобів (наприклад, іонообмінних смол) можна відокремити від рідини забруднюючі речовини та елементи і тим самим провести фізико-хімічне очищення води.
Проходячи через фільтр для очищення води, що містить слабко- і сильнокислотний катіоніти і аніоніти, рідина очищається за рахунок того, що при вступі в реакцію обміну, небажані елементи і частинки осідають на іонообмінних смолах.
Даний метод хімічної очистки води досить корисний тим, що він дозволяє виділити з рідини конкретні речовини і залишити ті елементи, які не потребують видалення.
Нейтралізація
Цей метод очищення води полягає в застосуванні нейтралізуючих речовин (соди, вапна, аміаку і так далі). Вступаючи у взаємодію із забруднюючими воду елементами, лужні реагенти дозволяють очистити рідину від різних кислот.
Фізичне очищення води
Під фізичними способами очищення води мається на увазі якийсь фізичний вплив, що здійснюється на неочищену воду. Найпростішою фізичною технологією водоочищення можна назвати кип’ятіння. Кип’ятіння, з одного боку, повністю очищає воду від будь-яких хвороботворних організмів, проте з іншого боку, такий принцип очищення води не дозволяє позбавитися від різних хімічних забруднень і може застосовуватися лише в обмежених обсягах.
Інша технологія фізичної очищення – це опромінення води ультрафіолетом. Треба відзначити, що це актуальний і сучасний метод очищення води, який масово застосовується на великих об’єктах водоочищення. В процесі очищення води опроміненням знищуються всі шкідливі мікроорганізми, а вода при цьому не обробляється шкідливими для здоров’я хімікатами.
Механічні методи очищення води передбачають використання всіляких фільтрів. Фільтри бувають різні: грубі – для очищення води від крупного сміття та піску, і тонкі, дозволяють відфільтрувати дуже дрібний пил, а деякі механічні пристрої очищення води допомагають видалити навіть хімічні домішки і мікроорганізми.
Біологічні методи очищення води
Біологічні методи очищення води полягають у тому, що мікроорганізми в процесі переробки органіки, яка є для них поживними речовиною, впливають на процеси окислення і відновлення різних органічних субстанцій. Подібні субстанції утворюють колоїдні системи або тонкі суспензії, розсіяні в каналізації. У ході такої переробки стічних вод, мікроорганізми очищають воду від твердих і рідких продуктів життєдіяльності людини і господарсько-побутових органічних забруднень.
Очисні системи, що реалізують біологічні методи очищення води умовно можна поділити на природні і штучні споруди.
Очисні системи, які працюють в наближених до природних умовах
Суть їх роботи полягає в тому, що очисні споруди фільтрують стічні води через ґрунт або водойми. Таким чином, за допомогою даних систем можна очищати як поля зрошення або фільтрації, так і природні проточні водойми (ставки, струмки і т.д.).
На відміну від штучних систем очищення води, тут мікроорганізми забезпечуються киснем, що поступає ззовні, без будь-яких додаткових способів аерації.
Очисні системи, що працюють в штучно створених умовах
Біологічні методи очищення води в даних системах полягають у тому, що мікроорганізми очищають стічні води в аеротенках, а також аеро- і біофільтрах. У процесі функціонування штучно створених систем, мікроорганізми можуть дихати киснем завдяки механічній аерації або дифундування кисню через поверхню вод, що очищаються (реаерації).
Таке очищення води більш інтенсивне, ніж та, що проводиться в природних умовах. Воно сприяє більш швидкому розвитку мікроорганізмів і, відповідно, сприятливо впливає на активність їх роботи.
Звичайно, при застосуванні нових методів очищення води вищеперелічені способи, для досягнення найкращого результату, як правило, комбінуються. Фільтри високотехнологічних пристроїв очищення води можуть поєднувати в собі і хімічні, і механічні, і біологічні принципи роботи.
Сучасні системи очистки води бувають, як правило, багатоступеневими, і в кожній ланці застосовується послідовно той чи інший метод очищення води від забруднень.
Фізико-хімічні методи очищення води
Фізико-хімічні методи очищення води використовуються для знезараження рідини і ліквідації органічних частинок, що утворюють дрібнодисперсні і колоїдні маси в каналізаційних системах. Крім того, хімічна водоочистка дозволяє позбутися небажаних іонів, кислот і основ.
Фізико-хімічне очищення води ґрунтується на:
- фільтрації та гіперфільтрації;
- флокуляції та коагуляції;
- нейтралізації;
- деструкції.
Гіперфільтрація
Фізико-хімічне очищення води за допомогою гіперфільтрації, полягає в застосуванні методу зворотного осмосу. Суть процесу полягає в тому, що спеціальна мембрана дозволяє дуже ретельно відсіяти забруднюючі елементи і пропустити чисту воду. Гіперфільтрація як правило потребує попереднього механічного очищення води від великих часток.
Очищення води зворотним осмосом
Тонке очищення води зворотним осмосом полягає в роботі особливої мембрани, яка затримує всі можливі домішки (органічні частки, бактерії, хімічні речовини та інші шкідливі домішки), що містяться у воді. Мембранні фільтри для очищення води дозволяють затримувати максимум небажаних речовин і пропускати при цьому чисту рідину.
Пори фільтра тонкої очистки води відсівають всі можливі частинки і елементи, але при цьому не розрізняють чи вони шкідливі. Відповідно, мембранна очистка води не дозволяє залишати необхідні речовини і видаляє всі підряд.
Таким чином, можна сказати, що фільтри тонкого очищення води дуже якісно очищають воду – вони позбавляють рідину від всіляких хімічних домішок і навіть від одновалентних іонів натрію і хлору. Очищення води за допомогою зворотного осмосу робить рідину дуже чистою, практично дистильованою.
Мембранні фільтри для очищення води обов’язково містять такий сорбент, як активоване вугілля. Це дозволяє здійснювати більш тонке очищення води, так як мембрана без сорбенту не зможе перешкодити проникненню мікроорганізмів і органіки з діаметром часток меншим ніж канали фільтруючої установки.
Мембранне очищення води вимагає попередньої механічної обробки.
Очищення води зворотним осмосом позбавляє рідину не тільки шкідливих, а й корисних елементів, що негативно позначається на загальній якості води та її споживчих властивостях.
Флокуляція й коагуляція
Флокуляція й коагуляція – фізико-хімічні методи очищення води, що викликають взаємодію хімічних елементів з колоїдними та дрібнодисперсними домішками. Це дозволяє очистити воду за допомогою вступу їх у відповідну реакцію. Після подібного очищення, у воді з’являться якісь «пластівці», які без перешкод можна механічно видалити або відфільтрувати.
Деструкція
Деструкція – це розклад небажаних речовин на цілком нешкідливі складові.
Електрохімічне очищення води
Електрохімічне очищення води базується на окисно-відновних реакціях і являє собою, власне, дію електричного струму на стічні води. Якщо говорити більш доступною мовою, можна сказати, що сильний струм ділить воду на «живу» і «мертву» і тим самим очищає її.
Електрохімічне очищення води досить економний спосіб. Проте за кордоном подібний метод не використовується для побутових вод, а застосовується виключно для промислового очищення води.
Електрохімічне очищення води дозволяє знищити всі мікроорганізми, але при цьому, воно може негативно вплинути на різні органічні речовини. У зв’язку з тим, що у воді можуть міститися абсолютно різні мікроорганізми і речовини, а точний аналіз стічних вод, як правило, не робиться, результат дії струму на цю воду ніхто передбачити не зможе. Відповідно, через непередбачуваність реакції речовин у воді, в ході її очищення можуть вийти не дуже безпечні сполуки.
Очищення води сріблом
Очищення води сріблом відоме людям вже багато століть і сприятливий вплив срібла використовується дуже широко. Бактерицидна дія металу пов’язана з тим, що іони срібла сполучаються з оболонками бактерій та їх ферментними системами і тим самим очищають воду.
Проте мало кому відомо, що очищення води сріблом – далеко не ідеальний спосіб дезінфекції. Справа в тому, що срібло – це не що інше, як важкий метал, і воно може зашкодити здоров’ю не менше, ніж свинець, кобальт та інші подібні, часом отруйні, речовини. Срібло може поступово накопичуватися в нашому організмі, що згодом може призвести до отруєння металом.
Очищення води сріблом може зупинити ріст бактерій. Саме такий бактеріостатичний вплив роблять дозволені концентрації срібла (50 мкг/л). Вбити мікроорганізми зможуть тільки дуже високі концентрації срібла, однак для очищення води вони заборонені. Крім того, деякі мікроорганізми нечутливі до срібла, тому, незалежно від обсягів використовуваного металу, вони будуть розмножуватися.
Відповідно, срібло не можна назвати ідеальним матеріалом для очищення води. Срібло більш доречне не для очищення, а для довгого зберігання води в різних віддалених від джерела води об’єктах, аж до космічних станцій. Також срібло можна використовувати для виробництва очисних фільтрів, створених із застосуванням активованого вугілля. В даному випадку срібло допоможе уникнути накопичення на фільтрі бактерій. Мікроорганізми дуже люблять органічні речовини, що накопичуються на фільтрі, а срібло дозволить запобігти їх росту.
Очищення води гідроциклонами
Очищення води гідроциклонами – метод використання спеціальних апаратів, здатних розділяти у воді високоабразивні матеріали, в залежності від їх розміру. Подібний метод очищення можна зустріти в промислових галузях. Використовуються гідроциклони для очищення стічних вод, а також для зневоднення різноманітних матеріалів.
Очищення води гідроциклонами полягає в тому, що спеціальний механізм, який складається з корпусу (конусоподібного резервуару), кришки, спеціального відводу, патрубка, отвору для зливу рідин і футеровки, розділяє різнорозмірні матеріали і очищає воду.
Процес очищення води виглядає наступним чином: через спеціальний отвір у верхній частині гідроциклону, патрубком і циліндричною частиною в корпус гідроциклону надходить рідина з сумішами і елементами. Далі, за рахунок обертання, вода в корпусі розділяється на два потоки – зовнішній і внутрішній. Потім відцентрова сила переміщує великі частки в зовнішній водний потік і виводить їх через спеціальну насадку в гідроциклоні. Внутрішні очищені водні потоки, у свою чергу, зливаються в резервуар. Для того, щоб дані процеси не зруйнували гідроциклон зсередини, в механізмі передбачена футеровка.
Очищення води гідроциклонами – досить простий і зручний спосіб позбавлення води від небажаних елементів і часток. Гідроциклони вельми довговічні і мало піддаються зносу або зовнішнім пошкодженням.
Конструктивні особливості гідроциклонів дозволяють використовувати механізми як самостійні агрегати, або застосовувати їх у складі систем водоочистки, які знезаражують воду в кілька етапів.
Читайте також:
