Физические способы очистки это

Технологии очистки воды

Технология очистки воды — это комплексные физико-химические и биологические методы очистки воды, которые применяют при водоочистке и водоподготовке водных растворов перед использованием. Опасно употреблять питьевую воду повышенной жесткости, загрязненную солями тяжелых металлов. Регулярное питье вредной жидкости, имеющей недопустимые параметры (не соответствующие ГОСТ, ТУ, СанПиН), провоцирует возникновение острых и хронических заболеваний, вызывает отравление организма. Загрязненную воду нельзя использовать в технических процессах — она быстро выведет из строя дорогое оборудование за счет отложения толстых слоев накипи.

Вода и технологии очистки

Что такое технология очистки воды — это процесс удаления из водного состава всех нежелательных примесей, присутствующих в коллоидном, растворенном, взвешенном виде.

Вода может быть загрязнена:

• Сульфатами — солями серной кислоты.
• Хлоридами — соединениями соляной (хлороводородной) кислоты.
• Нитратами — солями азотной кислоты, которые в большом количестве проникают в почву из азотных удобрений.
• Фторидами — твердыми соединениями фтористоводородной кислоты.
• Железистыми примесями, вместе с которыми часто присутствует нежелательный марганец.
• И многими другими элементами, наличие которых допустимо лишь в небольших дозах мг/л.

Примеси делятся на несколько групп:

1. Минеральные — частицы почвы, шлаков, глины, песка. В воде присутствуют минеральные соединения солей, кислот, оснований.
2. Органические природного происхождения — останки растений и животных, продукты их распада и физиологических выделений.
3. Биологические — микроскопические водоросли, частички ила, грибы. Это водная микрофлора. Микрофауну представляют микроорганизмы (планктон): рачки, черви, инфузории.
4. Органические искусственного происхождения — примеси, которые попадают в воду в результате деятельности промышленных предприятий.

По состоянию примеси могут быть: растворенными (невидимыми), жидкими (эмульгированными), твердыми (видимые частицы), газообразными (в воде обычно присутствует азот, углекислый газ, кислород).

Точный состав водного раствора можно определить, заказав экспертизу в сертифицированной лаборатории, где есть необходимое оборудование, инструменты, реактивы для исследований. При анализе проб определяется: общая жесткость, кислотность и щелочность (pH), числовые величины присутствия разных компонентов: кальция, натрия, стронция.

На каких методах базируются технологии для очистки воды

Процесс водоподготовки включает разные методы:

1. Физические — удаление крупных частиц, которые улавливаются фильтрами грубой очистки.
2. Химические — устранение примесей и газов с помощью химически-активных веществ-реагентов.
3. Физико-химические — комплексные методы, в которых предусмотрена грубая и тонкая фильтрация.
4. Биологические (санитарные, бактериологические) — удаление живых микроорганизмов при помощи обеззараживания.

Технологические процессы при очистке воды разрабатывают с учетом исходного состава водных растворов, их назначения, особенностей применения.

Какие существуют технологии по очистке воды

Все современные технологии по очистке воды по типу методов, на которых они базируются, можно разделить на 4 группы:

Физические способы — механическая очистка вода

Это первичная технология водоподготовки, которую используют на первоначальном этапе для очистки от крупно-фракционных веществ:

1. Процеживание — «домашний» или народный способ, при котором вода под действием своего веса сцеживается через слои ткани, мелкоячеистые сетки или решетки. Весь нерастворимый мусор остается на поверхности «цедилок», чистая жидкость поступает в подготовленную емкость, над которой размещен мусоросборочный материал. Так можно очистить дождевую или родниковую воду, в которую нападал сор.
2. Фильтрация — более усовершенствованный процесс водоподготовки воды, при котором применяются специально разработанные пористые фильтры с ячейками определенного размера, позволяющие задерживать разные примеси. Молекулы H2O проходят сквозь поры, отложения смываются с механических фильтров многократного использования.
3. Отстаивание — когда вода находится в спокойном состоянии, взвешенные частицы под тяжестью собственного веса оседают вниз, образуя осадок. Воду аккуратно сливают, отложения удаляют. При таком способе очистки используют большие резервуары — отстойники, в которых отстаивается вода, и емкости, куда поступает очищенный раствор.

Используя простые «народные» способы, легко убрать крупные соринки, но невозможно удалить растворенные примеси и микроорганизмы — они остаются в воде. В промышленности и народном хозяйстве эти методы используют на первичных или на промежуточных этапах очистки, на них базируются основные процессы при масштабной водоподготовке. Особенно широко в быту и на производстве применяется фильтрование с помощью различных механических фильтров.

Новые химические технологии очистки воды

Хлорирование, которое долгое время использовалось для обеззараживания воды, вытесняется озонированием и более производительными способами, включая эффективные современные методы:

1. Обезжелезивание и аэрация — это технология удаления железистых примесей под воздействием воздуха. Растворенные соли железа превращаются в видимый осадок, задерживаются фильтрами и выводятся за пределы системы.
2. Сорбционная очистка воды фильтрами — процесс протекает с использованием впитывающих сорбционных веществ (алюмосиликатов, древесного угля). С их помощью производится удаление органических примесей.
3. Умягчение на ионообменных фильтрах — понижение жесткости на установках ионного обмена. Многие производственные предприятия используют эту технологию очистки подземных вод, покупая в нашей компании промышленные ионообменные модульные блоки.
4. Электродиализ и электродеионизация — под действием электротока свободные ионы солей, полностью растворенные в воде, захватываются ионообменной смолой. Они легко замещаются анионами гидроксильных групп и катионами водорода. Гидроксилы выпадают в осадок и легко удаляются.
5. Коагуляция (обработка реагентами) — технология очистки воды из поверхностных источников с задействованием специальных коагулянтов, с помощью которых частицы примесей укрупняются, улавливаются фильтрами. Использование экологически чистых смол позволяет применять новые, абсолютно безопасные технологии в водоочистке.

В основе перечисленных способов лежат химические реакции окисления, нейтрализации, восстановления.

Усовершенствованные комплексные физико-химические методы

В разных странах мира, включая Россию, непрерывно происходит совершенствование технологии водоподготовки. Разрабатываются новые методы, которые дают качественные результаты на промежуточных и на конечных этапах очистки:

1. Система обратного осмоса — использование пористых мембран и последовательной многоступенчатой очистки. Технология, применяемая в обратноосмотических установках, позволяет удалять до 99 % примесей, выдавая на выходе абсолютно чистую, деминерализованную воду.
2. Нанофильтрация — баромембранные технологические процессы в очистке воды, при которых жидкость мембраной перегородкой делится на два потока, наподобие обратного осмоса. Мембрана задерживает микроскопические организмы и взвешенные примеси. Очищенный поток подается для использования; концентрат, содержащий осадок, смывается в дренаж. Состав солей не изменяется, уменьшается цветность и мутность.
3. Дистилляция — промышленные мембранные фильтры для очистки воды по технологии дистилляции и деионизации позволяют получить чистый дистиллят высокого качества. Этот метод используют для удаления примесей из воды, предназначенной для биотехнологий, лабораторий, электроники, для питания устройств, особо чувствительных к солям жесткости.
4. Ультрафильтрация — принцип основан на перепаде давлений при проходе воды через половолоконные мембраны. После фильтрования очищенная жидкость поступает в накопительную емкость. Чтобы мембраны меньше загрязнялись и не так быстро выходили из строя, на линии подачи водного раствора встраивают фильтры для механической очистки от мусора.
5. Флотация — инновационные технологии в водоочистке разработаны специально для стоков. При флотации вода очищается от нефти, масел, эмульгированных жидких примесей, радиоактивных растворенных веществ. Под действием воздуха и других инертных газов, которые пропускаются сквозь толщу воды, образующиеся пузырьки выталкивают на поверхность примеси, которые удаляются механическими способами. Техника, заложенная в основу метода, может использоваться как технология очистки оборотной воды.

Санитарно-биологические способы

Разработаны процессы, которые направлены на уничтожение микробов, бактерий и прочих микроорганизмов. Это новые технологии в водоподготовке:

1. Обеззараживание — физический метод, при котором производится воздействие с помощью приборов: стерилизаторов и ламп с УФ-излучением. При бесконтактном способе лишь уничтожается патогенная среда, но не изменяется органолептика воды — цвет, запах, вкус, прозрачность. Эффект обеззараживания дают все мембранные фильтры: обратный осмос, нано- и ультрафильтрация.
2. Озонирование — кратковременное воздействие. На основе расчетов исходного состава и выбора эффективных способов очистки подбирается точная доза озона, которая не изменяет запах жидкости на выходе из установки. Метод используется для водоочистки питьевой воды на жилищно-коммунальных объектах, для биоочистки растворов, использующихся для сельскохозяйственных и промышленных нужд. Процесс экологичен и малозатратен.

Биотехнологические процессы очистки воды применяются на конечных этапах перед подачей в систему для питьевого использования.

Выбор технологии и оборудования для водоочистки

Самостоятельно сложно определить, какая технология водоподготовки больше подходит, какое понадобится оборудование.

Для разных отраслей промышленности требуются различные способы очистки воды.

Промышленность	Какие примеси удаляются	Оборудование
Медицина, фармацевтика	Очистка от всех примесей, получение дистиллированной воды на выходе.	Линии получения сверхчистой воды; дистилляторы; обратноосмотические установки (ООУ).
Жилой сектор ЖКХ	Удаление железа, солей жесткости.	Линии обезжелезивания, ионообменные установки.
Частное домостроение	Умягчение, снижение жесткости	Установки для очистки воды из скважин и колодцев
Нефтегазовая отрасль	Удаление всех сторонних примесей	ООУ, обезжелезивание.
Котельные, ТЭЦ	Удаление солей, коррозиоактивных веществ, дегазация.	Модули химподготовки для котельных, ООУ, ионообменные линии.
Металлургия	Обессоливание.	ООУ.
Микроэлектроника	Обезжелезивание, обессоливание.	Установки для получения сверхчистой воды
Пищевая промышленность	Умягчение, обеззараживание.	Ионообменные фильтры, УФ-обеззараживатели.
Лаборатории	Обеспечение электропроводимости	Установки деионизации

В современных бытовых и промышленных системах используются комплексные блочные модули со сложной системой различных фильтров. На основе исходного состава воды подбираются технологии очистки.

Пример, как комплексно применяются основные процессы очистки воды: бытовая обратноосмотическая линия содержит предфильтры для удаления крупных частиц, ионообменные или сорбционные фильтры для обезжелезивания, мембраны для тонкой очистки. Предварительное удаление крупных фракций и солей железа продлит срок службы мембран — наиболее дорогих элементов установки.

В автоматических промышленных линиях компонуется ещё более сложный комплекс рабочих элементов и системы управления.

Покупка оборудования в Diasel Engineering

При покупке оборудования инженеры компании окажут всестороннюю помощь:

• Посоветуют лучшие технологии по очистке воды.
• Подберут производительное оборудование нужной мощности, которое не будет простаивать и быстро окупится.
• Помогут сэкономить при оптовой закупке расходных материалов.

При самостоятельной покупке можно сильно переплатить или приобрести оборудование, которое не окупится при применении в быту. Мы подберем недорогие установки для дома/дачи, для коммерческих компаний, для промышленности, для мест общего пользования.

Источник

Способы очистки воды

Содержание статьи:

Чистая вода в кране – один из признаков прогресса. Покупка питьевой воды в бутылках или умывание прозрачной водой из-под крана для нас так же естественны, как проживание в домах и пользование электричеством. Далеко не все регионы благополучны по доступности и качеству вод. Во-первых, есть континенты, где недостаток воды обусловлен климатом. Во-вторых, для использования человеком подходит только пресная вода, и многие страны сталкиваются с необходимостью опреснения.

Что происходит до того, как вода подпадает в ваш дом? Насколько безопасна вода из-под крана и какие методы очистки применимы к разным типам вод? Какие методы используют предприятия, а какое оборудование подойдет для дома? Рассмотрим современные промышленные и бытовые способы очистки воды в этой статье.

Водоочистка: основные методы и способы

Основными способами очистки воды являются:

1. Физические – прогонка загрязнённой воды через фильтры и мембраны либо ее отстаивание для удаления крупнофракционных, как правило, механических примесей.

2. Химические – использование реактивов и химически активных веществ для удаления одорирующих и цветовых компонентов воды.

3. Физико-химические – объединяют группу предыдущих методов, что позволяет удалить и механические и химические компоненты, которые загрязняли воду.

4. Биологические – с применением органических агентов: микробов, простейших, грибов и бактерий, разлагающих органику в воде в процессе своей жизнедеятельности. Способ в основном используется для очистки сточных вод.

Промышленные и бытовые фильтры для воды используют одинаковые принципы удаления примесей, запаха и улучшения вкуса воды. Применение того или иного метода очистки связано с качеством исходного сырья, требованиями к результату, располагаемыми площадями и бюджетом.

Рассмотрим каждый из способов и методов очистки подробнее.

Физические способы очищения загрязнённой воды

Очищение воды от грубых механический примесей и снижение ее мутности через физические методы очистки может показаться самым малоэффективным. На самом деле это – первый и основной этап, который позволяет добиться высоких показателей прозрачности, вкуса и запаха в остальных циклах. Физическая очистка – это и подготовительная, и самостоятельная технология. Она включает:

1. Процеживание. Удаление легко отделяемых крупных примесей посредством прохождения воды сквозь сита. Каждый из нас знаком с этой технологией: это и ситечко заварника, и сетка перед водосчетчиком и дуршлаг, через который вы отцеживаете компот. Упрощенно – технология работы понятна. В промышленных масштабах используются сетчатые фильтры вертикального и горизонтального исполнения, которые врезаются в водопровод и оснащаются насосами для поддержания напора в системе. В некоторых случаях такие фильтры – единственное оборудование очистки, если исходное качество воды высокое. Например, при монтаже домашней системы подъема воды из скважины фильтр-сетка необходим для защиты от песка и мелкого камня.

2. Отстаивание. Используется при обработке как подаваемой жидкости, так и стоков. Суть заключается в разделении воды и несмешиваемых с нею фракций. Это может быть как песок или ил, так и масла, омыленные остатки, что, соответственно, приводит к выпадению осадка или образованию пленки на поверхности. Удаление осевших или образовавшихся на поверхности воды отходов через отводной патрубок выполняется скребком, встроенным в емкость отстойника. Возможно использование переливных емкостей, где пополнение выполняется выше уровня слива и чистый сток уходит через нижний патрубок.

3. Фильтрование. Технически напоминает процеживание. Но при фильтрации прокачка воды выполняется через многослойный компонент, который может быть бумажным, целлюлозным, металлическим, пластиковым и имеет разную структуру, пористость и форму ячеек. В зависимости от состава материала сердечника и технологии, фильтрованием можно убрать мутность, цветность, запах и вкус.

4. УФ-обеззараживание. Санация разливаемой в бутылки воды на финальном этапе очистки, окончательное удаление микроорганизмов с целью продления срока её годности.

Химические способы водоочистки

Задача этого способа очистки – удалить загрязнители посредством химической реакции. Базовых технологий две: нейтрализация и окислительно-восстановительная реакция:

1. Нейтрализация. Уравновешивает рН воды за счет подкисления или щелочения. Обычно нейтрализация применяется при очистке сточных вод. Для химической реакции в воду добавляются реагенты или готовые вещества – растворы кислот, кислые газы, щелочные растворы.

2. Окисление и восстановление. Применяется для детоксикации вод и удаления опасных соединений, которые невозможно убрать нейтрализацией. Этот способ применяется и для стоков, и для подготовки технической и качественной бытовой воды. В ходе реакции достигается удаление опасных микроорганизмов. Самый простой пример – хлорирование воды, которое долго время являлось стандартом бактерицидной очистки воды для городских водозаборов. Кроме хлора, для химической очистки воды используется кислород и активные оксиды калия, магния, водорода, едкие соли, а также готовые растворы.

Физико-химическая водоочистка

Комбинированная методика удаления примесей, цвета, запаха и вкусовых агентов из воды. Объединяет большую группу технологий, используемых, чаще всего, на производствах или в магистральных водопроводах. Применение методов очистки воды этого типа возможно как на первых этапах, так и на стадии глубокой очистки. Некоторые технологии (флотация, например) используются при первичной очистке стоков пищевых производств.

1. Флотация – подача воздуха в очищаемую воду для создания пузырьков. Это ускоряет расслаивание воды и гидрофобных частиц, которые оседают в виде пленки на воздушных пузырьках и накапливаются на поверхности флотатора в виде пены. Далее она удаляется скребком.

2. Сорбция. – добавление в воду химических реагентов, способных притягивать и удерживать загрязнители на своей поверхности ил в своем объеме. Самые известные – это активированный уголь, силикагель, цеолит. Удаление сорбирующего вещества происходит через фильтрацию.

3. Экстракция. – добавление в воду условно гидрофобных веществ, которые способны смешиваться с присутствующими в жидкости загрязнителями. Экстрагент вступает в реакцию с загрязнителем быстрее, чем с водой, или же вообще в ней не растворяется. К таким веществам относятся минеральные масла, бензол – они применяются для химической очистки стоков.

4. Ионный обмен. Иначе его называют умягчением воды. Процесс заключается в удалении солей жесткости с применением регенерируемых ионообменных смол (ранее использовались сульфоугли или цеолиты).

5. Обратный осмос. Применяемый на производствах и в быту химический метод очистки питьевой воды. В основе – прогон жидкости через мелкосетчатый фильтр под давлением выше осмотического. Гарантирует высокие качественные показатели вода, а именно цветности, запаха и вкуса. Удаляет даже мелкие молекулы загрязнителей, включая растворенные газы и соли, бактерии, вирусы.

6. Электродиализ. Или обессоливание. В многокамерном аппарате одновременно проходит мембранное фильтрование и электролитическое воздействие на воду. В результате мы получаем концентрированный солевой раствор и чистую воду. Технология активно применяется при очистке промышленных стоков: с ее помощью можно получить концентрат ценных отходов для вторичной переработки. Например, на химических заводах.

Биологическая очистка воды

В отличие от химических и физических методов очищения, биологическая очистка относится к более новым и развивающимся технологиям. Биологическая очистка активно применяется для стоков. Основа технологии – применение живых организмов-переработчиков загрязняющих воду элементов. Цель – снизить нагрузку на окружающую среду, предотвратить цветение воды в местах слива, уменьшить количество бактериальных и патогенных флор в стоках, попадающих в землю и открытые водоемы.

Методика применяется на современных промышленных объектах и в частных септиках. Для активации процесса необходимо заселение емкости отстойника или открытого бассейна-приемника активной флорой. В ее основе – простейшие, грибы, одноклеточные водоросли и ряд других микроорганизмов. Они подбираются на основе состава стока, который предполагается с учетом особенностей объекта: производство, общественный объект, жилой дом. По мере роста микроорганизмов их колонии формируют зооглеи или активный ил. Он может разрастаться по поверхности водоема или скапливаться локально, образуя комки. Удаление избыточного ила производится механически или через фильтрацию.

Биологическая очистка стоков зависит от категории объекта, целей и задач. Разница не только в применяемых органических компонентах, но и типах оборудования. Для целей биологической очистки используются метантенки, окситенки, биопруды, биофильры. Для производственных циклов с вязкими, многокомпонентными или маслосодержащими отходами используется предварительное отстаивание, флотация, экстрагирование и другие предварительные способы очистки воды.

Обеззараживание сточных вод

Оборудование для подготовки воды для жилых объектов делится на две базовых категории: для технического и питьевого использования. Работа установок в основном базируется на физических и физико-химических способах. Существуют разные системы и фильтры для воды в доме, которые можно разделить по назначению:

• для очистки воды из скважины;
• для повышения качества водопроводной воды для бытового умывания, стирки, подключения бытовой техники;
• для обезжелезивания;
• для удаления сероводорода и растворенных газов;
• для аэрации воды;
• для питьевого водопровода и раздачи на потребляющие чистую воду объекты (ледогенератор, холодильник, кофемашина).

Основное оборудование для очистки воды в квартире, доме, офисе

1. Механические фильтры грубой очистки для установки в водопроводах. Начальный барьер от крупных примесей.

2. Магистральные фильтры тонкой очистки – защита от запаха, улучшение цвета, уменьшение содержания взвесей.

3. Проточные фильтры на питьевую воду – для врезки перед питьевыми кранами, фонтанчиками, оборудованием, работающим на питьевой воде.

4. Системы обратного осмоса – качественная очистка до уровня промышленной бутилированной воды высей категории.

Использование химических или биологических методов очистки в условиях частного дома применимо к очистке стоков (септика) или при использовании фильтр-установок для бассейнов. Эти способы рассчитаны на большую производительность, кроме того – требуют затрат на приобретение установок, площади для их размещения и опыта для обслуживания. Подача воды в многоквартирные дома регламентирована нормами санбезопасности, поэтому очистка от песка, гнилостных бактерий, сероводорода в условиях центрального водоснабжения редко бывает актуальна. Для питья и приготовления пищи достаточно поставить проточный или обратноосмотический фильтр.

В загородных домах, где есть своя скважина, требуется больший комплект оборудования – станция комплексной очистки, установка обезжелезивания, дезинфектор, проточные и питьевые фильтры.

Оценка потребности в оборудовании и использовании тех или иных способов очистки производится на основе анализа химсостава исходной воды. Эта услуга позволит сэкономить на покупке оборудования и выбрать необходимые для вашего объекта установки и фильтры.

Источник