Какие способы фильтрации есть

Основные способы фильтрации воды

Фильтрование или фильтрация – это древнейший вид очистки воды, который заключается в пропускании потока через материал с множеством мелких сквозных отверстий.

Со временем термин в обиходе получили более широкое понятие. Сейчас под фильтрацией часто понимают все методы очистки воды с участием пористых материалов.

Виды механического фильтрования

Впервые воду начали очищать пропусканием через песок и гравий в Индии еще за 2000 лет до начала н.э.

В Древнем Риме каналы для водоснабжения вырывали неподалеку от озер для того, чтобы вода проходила через пористые стенки. Муниципальная очистка водных потоков впервые была организована в Британии в конце 18 века.

В зависимости от размеров ячеек процесс происходит на следующих уровнях:

У каждого вида механического фильтрования есть специфические особенности.

Макроуровень

Первичное механическое задержание макропримесей сначала проводится на сетках, сделанных из стойких металлических сплавов или полимеров.

Такие устройства часто называют грязевиками.

Они задерживают:

1. самые крупные частицы;
2. волокна,
3. крупицы ила,
4. ржавчины.

Грубое отделение примесей также успешно проводится на слое песка, измельченного щебня, гравия, других инертных пористых материалов. Первичная фильтрация может проводиться посредством пропускания потока через сетки и следующие конструкции:

Сетки задерживают:

• примеси с размерами от полусотни до 500 мкм;
• картриджи – от 5 до 25 мкм;
• колонки – не более 30 мкм.

Микроуровень

Микропроцесс проводится на специальных активированных углях, других материалах, которые используются в следующем виде:

• мелкодисперсном;
• гранулированном;
• брикетированном посредством прессования.

При этом обеспечивается как механическое задержание, так и фиксирование по более сложному механизму частиц, минимальные размеры которых могут составлять несколько десятых долей микрометра.

Ультрауровень

Ультрафильтрация осуществляется с помощью фильтров из кокосовой стружки, других пористых материалов, часто имеющих волокнистую структуру.

При этом на мембранах с капиллярными размерами отверстий задерживаются примеси биологической (вирусы, микробы), органической природы с размерами до 0,01 мкм.

Недостаток метода заключается в том, что одновалентные ионы растворенных минеральных солей, имеющие слишком маленькие размеры, не задерживаются в порах ультрафильтров. Для удаления таких частиц нужны дополнительные усилия, основанные на обменных реакциях катионов.

Нанопроцесс

Фильтры с наноразмерами ячеек – результат инновационных разработок, которые пока на практике используются не очень часто.

Маркетологи часто прибавляют приставку нано к названиям некоторых методов для придания им весомости. При ближайшем рассмотрении выясняется, что размеры ячеек соответствуют уровню ультрафильтрации, которая многократно апробирована и безопасна при правильном проведении.

Метод обратного осмоса

Эффективный метод отделения органических и минеральных примесей, включая ионы самых маленьких размеров, — обратное осмотическое фильтрование.

Процесс производится на мембранах с частичной проницаемостью.

Технология получила широкое распространение в промышленных и бытовых водоочистителях, позволяет не только избавить воду от загрязнений любого происхождения, но и умягчить ее.

Суть процесса сводится к продавливанию воды через полупроницаемое мембранное полотно. В результате грязевые частицы концентрируются и выводятся с дренажными стоками, а очищенный поток подается к потребителям. Обратный осмос позволяет очистить воду почти на 100 %.

Применение сорбентов

Для очистки воды уже не одно столетие применяются разнообразные сорбенты – материалы с большой площадью активной поверхности, на которой благодаря физико-химическим взаимодействиям фиксируются частицы примесей.

В качестве сорбентов используются следующие материалы:

• углеродсодержащие соединения естественного происхождения;
• полимеры, например полипропилен;
• безуглеродные материалы (например глины, природные алюмосиликаты);
• графитовые композиты.

Пористый наполнитель картриджа или колонки не только обеспечивает сорбционные процессы, но и параллельно проводит механическую фильтрацию, что обеспечивает высокую суммарную результативность очистки.

Реагентные материалы

В процессе комплексной очистки воды используются методы совокупного воздействия на поток, при котором параллельно с механическим отделением частиц происходят химические реакции.

Ионный обмен

Наиболее яркий пример фильтрования, сопровождающегося реакцией, — это ионный обмен при умягчении воды. Жесткость придают, как известно, карбоновые соли кальция и магния, в то время как такие же соли щелочных металлов (калия, натрия) хорошо растворяются, не доставляют сложностей при пользовании водой.

Для умягчения поток пропускают через картридж или колонку с пористой массой, насыщенной подвижными ионами требуемых щелочных металлов.

Наполнитель представляет собой синтетические гранулы сферической или неправильной формы.

При пропускании воды через поры помимо обычного фильтрования происходит обмен катионами. В результате нормализуется солевой состав, уменьшается концентрация не только солей жесткости, но и в значительной мере ионов железа.

Каталитическое фильтрование

В некоторых ситуациях для отделения примесей, в частности железа, нужно провести окисление соединений, перевести их в нерастворимое состояние. Для этого на пористых сорбентах фиксируют измельченные катализаторы, при прохождении через которые происходит реакция окисления.

Образовавшийся осадок с размером крупиц от 10 до 25 мкм задерживается в порах поглотителя, обеспечивая таким способом очистку воды.

Биологический способ

Метод понижения концентрации аммиака в воде посредством пропускания через биофильтры применяется в рыбоводческих хозяйствах.

Рыбы при разведении после поедания 1 кг корма выделяют 31 г аммиака, обезвреживание которого могут обеспечить специальные бактерии.

Микробы, закрепленные на пластиковых гранулах, пористых пленках, песке или гравии, переводят токсичный аммиак водного потока в безопасный анионный вид.

Заключение

Фильтрование – это наиболее древний метод очистки воды, который по настоящее время остается базовым. Пропускание потока через сетки, ячеистые или пористые материалы проводится в промышленных, бытовых очистных комплексах. Иногда при этом помимо механического задержания примесей параллельно происходят процессы другой природы.

В последние года в медиа-источниках можно увидеть более широкую трактовку представлений о фильтрации, при которой рассматриваются способы очистки воды дистилляцией, пропусканием электрического тока, другими воздействиями. Такая постановка вопроса не совсем правомерна потому, что указанные процессы проходят без пропускания потока через фильтровальные материалы.

Источник

Фильтрация

Из всех способов очистки воды фильтрация лучше всего подходит для решения частных целей, а именно – подготовки хозяйственной и питьевой воды в квартирах и частных домах.

Данный принцип реализован практически во всех бытовых приборах грубой и тонкой очистки воды, используемых по отдельности или в комплексе.

Конкретные системы подбираются самостоятельно или с помощью специалистов исходя из параметров и объемов очищаемой воды, бюджета и поставленных задач.

Что это такое?

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

Их функции выполняют:

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

После прохождения через такие фильтры вода очищается от:

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

Наличие этой прослойки является главным отличием фильтрации от других методов очистки воды.

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

• пропускной способности,
• типа и материала,
• долговечности
• способа восстановления.

Методы и способы

В зависимости от реализованного способа фильтрации выделяют:

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

Более подробно о методах фильтрации читайте здесь.

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:

1. Грубую чистку с помощью сетчатых или дисковых фильтров (обязательная ступень вне зависимости от качества воды в скважине или колодце).
2. Удаление их воды железа, марганца и сероводорода с помощью аэрационных систем и реагентных фильтров (актуально при близком расположении септиков или промышленных стоков).
3. Умягчение воды. Лучше всего для этих целей подходят ионообменные фильтры, используемые в комплексе с угольными картриджными установками или без них.
4. Тонкую чистку воды с помощью обратноосмотических мембран (рекомендуемый для частных домов вариант) или многоступенчатых угольных фильтров.
5. 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 бывают системы фильтрации воды?

Для фильтрации воды в квартирах, офисах и частных домах используются как отдельные устройства со сравнительно низкой производительностью (кувшины, пурифайеры, насадки на краны, одноступенчатые системы под мойку), так и комплекты взаимодополняющих приборов (многоступенчатые системы).

Используемые в них устройства соответственно могут быть проточными, накопительными или функционирующими отдельно от основной линии подачи воды.

При выборе конкретного варианта учитывается:

Степень загрязнения воды и требования к качеству воды. В зависимости от качества и источника воды подбирается система очистки.

Чем хуже вода и чем больше в ней различных загрязнений и примесей, тем дороже будет стоить система фильтрации.
Ожидаемый объем переработки. Суточная норма питьевой воды на 1 человека варьируется в пределах 2,5-3 л, помимо ее умножения на количество людей в семье итоговое значение увеличивается в 2-3 раза (запас на гостей и форс-мажоры).

Но максимальный комфорт достигается при непрерывной очистке питьевой воды, что подразумевает установку систем под мойку в квартирах или комплексную многоступенчатую фильтрацию в частных домах.
Ресурсы службы фильтрационных прослоек, возможность и способ восстановления их способностей. При неограниченном бюджете предпочтение отдается системам с полуавтоматической или автоматической промывкой. Фильтры с ручной промывкой обходятся дешевле, но требуют постоянного внимания.

Некоторые виды фильтрующих элементов (угольные картриджи, мембраны) теряют свои полезные свойства полностью и нуждаются в 100% замене при забивке или истечении срока службы, частоту и стоимость этой процедуры стоит узнать заранее.

Отдельного внимания заслуживает проверка бренда. Обратной стороной растущего спроса на водные фильтры является насыщения рынка фальсификатом, игнорирование этого этапа чревато потерей времени и средств.

Предпочтение отдается проверенным компаниям (топ-7 приведен в таблице ниже), работающим на рынке более 5 лет и предоставляющим соответствующие сертификаты и гарантии.

Наименование бренда и компании	Год основания или регистрации торговой марки в РФ	Информация о производителе
Группа компаний Best Water Technology (BWT)	1990	Ведущая европейская компания, реализующая системы фильтрации и водоподготовки для дома и промышленности (включая фармацевтику, пищевую отрасль и гостиничный бизнес). Курирует разработки крупнейшего российского производителя ЗАО «МЕТТЭМ-Технологии» (торговая марка «Барьер»)
Brita	1966	Немецкая компания, специализирующая на выпуске фильтров-кувшинов и аналогичных систем фильтрации, функционирующих без прямого подключения к водопроводу
Аквафор	1992	Международная корпорация с подразделениями в США, РФ, Европе и КНР, реализующая все типы бытовых и профессиональных фильтров собственной разработки
Гейзер	1986	Российский производитель, выпускающий свыше 1000 различных типов бытовых и промышленных фильтров разного типа
Новая Вода	1998	Российская компания, специализирующая исключительно на бытовых системах. Выпускает как собственные фильтры, так и инновационные разработки немецкой компании DWT.
Экодар	1993	Крупнейший поставщик зарубежного фильтрационного оборудования и производитель собственных

брендов Ecomaster, WiseWater, ZauberKraft и ZauberROS. Атолл 1994 Продукция компании ООО «НПО «Русфильтр», специализирующейся на производстве магистральных, проточных картриджных и обратноосмотических системы бытовой водоподготовки

Заключение

В заключение стоить отметить, что эффективность выбранной системы фильтрации снижается при отсутствии контроля за качеством получаемой воды. Помимо оценки исходных параметров в ходе эксплуатации фильтров любого типа следует своевременно проводить их осмотр и периодически проверять состав воды в лабораториях.

Источник