Способ водоподготовки что это

Современные способы и методы очистки воды

Системы водочистки являются неотъемлемой частью современной жизни и практически все потребители (от частных лиц до предприятий) нуждаются в качественной и правильно подготовленной воде.

Реализованные в них методы и технологии бывают разными, с особенностями каждого варианта стоит познакомиться заранее.

Какие существуют по принципу действия?

В зависимости от принципа действия выделяют такие способы очистки воды как:

• Физические (грубая механическая чистка).
• Химические (смешение воды с реагентами).
• Физико-химические (сложные комплексные мероприятия).
• Биологические (воздействие живых микроорганизмов).

Физические методы

Данные методы предназначены для очищения воды от твердых крупнофракционных частиц (чаще всего – нерастворимых).

Они успешно задействуются на этапах первичной и грубой очистки и в разы реже – при глубоких и тонких воздействиях.

Среди главных физических методов выделяют:

• Процеживание – очищение жидкостей от крупнофракционных посторонних включений при проходе через ячеистые прослойки (сетки, решетки, полипропиленовую мешковину). К преимуществам этого метода относят простоту и эффективное улавливание крупного мусора, к минусам – потребность в частой промывке фильтрующих элементов, пропускание патогенных микроорганизмов, солей и любых мелких нежелательных примесей.
• Отстаивание – осаждение посторонних фракций под действием собственного веса вниз с последующим отбором более чистой воды. Этот метод используются как на предварительных, так и на промежуточных этапах водоподготовки, его производительность существенно ограничена временем и объемами отстойников.
• Фильтрование – схожий с процеживанием, но более совершенный метод, позволяющий очищать воду от ненужных примесей с разным размером фракций (минимальный порог – до микронов) при прохождении через пористый фильтрующий слой. Метод активно используется в быту и на производстве, из всех физических видов он считается самым эффективным.
• УФ-дезинфекция – обработка предварительно очищенной от крупных фракций воды УФ-лучами с длиной волн в пределах 200-400 нм с целью обеззараживания. Состав и физические свойства жидкости этот метод не меняет.

Химические

Эти методы ценятся за эффективность и высокую производительность.

Исходя из вида протекающих реакций выделяют такие химические методы водоочистки как:

1. Нейтрализация – выравнивание PH-баланса воды за счет добавления особых реагентов (аммиачной воды, гидроксидов калия или натрия, кальцированной соды) или ее пропускании через кислые газы. Чаще всего к этому методу обращаются при регенерации промышленных стоков, забираемая из скважин или водоемов вода изначально имеет нейтральную среду и корректировке баланса не нуждается.
2. Окисление – обезвреживание токсичных водных растворов и хлорирование воды при добавлении активных окислителей. Несмотря на высокую эффективность (микроорганизмы убиваются быстро и надолго) метод считается опасным для здоровья человека.
3. Очистку восстановлением. Данный метод выбирается при высокой доли легко восстанавливаемых веществ в исходной воде или стоках. При его выборе из воды удаляются ряд простых и переходных металлов и минералов (хрома, ртути или мышьяка) и их соединений.

Физико-химические

Данная группа представлена комплексными методами с широким спектром применения, задействуемыми на любых этапах очистки и водоподготовки.

Очистка воды при их выборе осуществляется самыми разными способами, включая воздействие растворенных газов, тонкодисперсных сред и изменение ионного состояния молекул.

Особенности наиболее востребованных физико-химических методов изложены в таблице:

Наименование	Кратное описание метода	Оптимальное применение/ возможные ограничения
Флотация	Отделение и подъем твердых гидрофобных частиц при пропускании сквозь толщу воды пузырьков воздуха или других инертных газов. Формируемая на поверхности пена или прослойка легко удаляется механическими способами.	Очистка жидкостей от нефтепродуктов и масел, удаление твердых примесей при низкой эффективности других методов.
Сорбация	Избирательная фильтрация ненужных примесей при поверхностном или объемном прохождении воды через материалы с пористой структурой (силикагели, уголь и их аналоги). Используемые сорбенты могут быть восстанавливаемыми или утилизируемыми после потери фильтрационных свойств.	Удаление ПАВ, пестицидов, фенолов, процессы доочистки.
Экстракция	Заливка в очищаемую воду мало- или несмешиваемых веществ, растворяющих грязь, с последующим активным перемешиванием, отстаиванием и разделением разнофазных сред.	Удаление органический соединений, включая фенолы, регенерация стоков.
Ионообмен	Обмен ионами между очищаемой водой и природными (цеолиты, сульфоугли) или искусственными (синтетические смолы) ионитами.	Умягчение воды/ метод не предназначен для бытовой очистки больших объемов сильнозагрязненной воды.
Электродиализ	Очищаемая вода последовательно проходит камеры с ионоселективными мембранами и электродами постоянного тока. В первых камерах вода избирательно обессоливается, в крайних – накапливает концентрат солей с последующим разделением.	Обессоливание и удаление нежелательных ионов. Регенерация стоков на химических предприятиях.
Обратный осмос	Вода пропускается через мембраны с микроскопическими ячейками под избыточным гидростатическим давлением с последующей утилизацией выделенного загрязненного раствора.	Обессоливание, отделение нежелательных микроорганизмов, растворенных газов и коллоидных веществ.
Термические методы	Суть данных метолов состоит в получении дистиллята или максимально очищенной воды после ее выпаривания, вымораживания или термического окисления (распыление и пропускание через высокотемпературные продукты сгорания).	Нейтрализация или удаление токсичных или слабо разлагающихся примесей.

Биологические

Эти методы преимущественно задействуются при очищении стоковых вод и базируются на использовании живых организмов.

К последним относят как бактерии (окисляющие и разрушающие токсичные и азотосодержащие соединения, поглощающие фосфаты), простейшие грибы и водоросли, так и многоклеточные (черви, насекомые).

Водоочистка биологическими методами проводится в:

• Естественных или искусственных водоемах, очищающих сравнительно небольшие объемы воды со средней степенью загрязненности при минимуме усилий и трат.
• Биофильтрах – специальных сооружениях с фильтрующей прослойкой из аэробных микроорганизмов с естественным или принудительным воздухообменом.
• Аэротенках – сложных автоматизированных комплексах с принудительной аэрацией.
• Метатенках – устройствах анаэробного брожения для переработки концентрированных стоковых осадков.

Современные технологии очищения

В современных системах водоподготовки приведенные методы используются в комплексе.

Ярким примером служат многоступенчатые бытовые фильтры с механическими предфильтрами, ионообменными или сорбционными картриджами и обратноосмотическими мембранами. Такие установки обеспечивают полноценную подготовку питьевой воды вне зависимости от ее исходных параметров.

К инновационным тенденциям в сфере водоподготовки относят:

• Отказ от метода хлорирования в пользу озонирования (окисление жидким кислородом) и/или УФ-обработки.
• Использование ультрафильтров и нанофильтрационных мембран с пониженной селективностью.
• Вывод взвесей и растворенных органических примесей с помощью электроприборов фотокатализации.

При всех своих преимуществах такие технологии нельзя назвать бюджетными, соответствующие фильтры, мембраны и другие расходные материалы обходятся дорого и в быту не окупаются.

Проверенные новые методы (ионообмен, обратный осмос, многоступенчатое исполнение фильтра), наоборот, становятся более доступными для частных лиц.

Фильтрация на предприятиях

Взаимосвязь между областью использования и требуемым типом системы водоподготовки отражена в таблице:

Отрасль производства	Требуемые функции основной линии подготовки
Металлургия	Обессоливание
Пищевая промышленность	Обеспечение ионного обмена, обеззараживание, умягчение
Добыча и переработка нефти и газа	Исключение посторонних примесей, обезжелезивание, обратный осмос
Энерго- и тепло- и водоснабжение	Обессоливание, УФ-фильтрация, хлорирование или озонирование
Фармацевтика	Обратный осмос, дистилляция

В целях экономии средств приведенные методы реализуются в комплексе с механическим фильтрованием.

Отдельные требования выдвигаются к системам переработки стоков предприятий химической или металлургической отрасли, отбираемый концентрат может быть ценным или нуждаться в обязательной утилизации.

Переработка стоков

Полный цикл переработки стоков на производстве и в общественных линиях включает:

1. Подачу стоков на усреднитель при необходимости разбавления.
2. Отстаивание механическим способом.
3. Основную чистку (активное использование живых организмов).
4. Глубокую чистку (удаление всех посторонних примесей с помощью обратноосмотических мембран или тонких фильтров).
5. Обеззараживание (УФ-обработка, хлорирование, озонирование).

Выделяемый на 2, 3 и 4 стадиях осадок в обязательном порядке регенерируется или утилизируется. Эти процессы происходят в метатенках, отжимных или сушильных аппаратах.

К дорогостоящим физико-химическим методам прибегают лишь при повышенных требованиях к чистоте состава или при низкой результативности других способов.

Бытовое очищение стоков требует меньше усилий. Владельцы индивидуальных домов, но подключенных к канализационным сетям используют септики (как с днищем, так и без), сорбенты или коагулянты.

Более подробно об очистке сточных вод читайте здесь.

Удаление тяжелых металлов

Потребность в принятии дополнительных мер возникает при отклонении ПДК тяжелых металлов в воде от санитарно-гигиенически норм. Чаще всего такая ситуация наблюдается при близости скважины к септику или попадании этих веществ извне (осадки, протекание зараженных грунтовых вод, контакт с металлически фитингами).

Для удаления этих веществ в быту и промышленности используются следующие химические и физико-химические методы:

Тип металла	Допустимая концентрация в воде, не более мг/л	Рекомендуемый метод очистки воды
Марганец и железо	0,1	Ионообмен, аэрация с последующей подачей в засыпной фильтр с каталитическим зарядом, окисление гипохлоритом натрия, дозированная подача сильнодействующих окислителей
Сероводород	0,01, вещество очень токсично	Окисление, выветривание, насыщение кислородом
Свинец	0,03	Обратный осмос, окисление и восстановление
Ртуть	0,001	Обратный осмос, а также окисление и восстановление
Хром	0,05	Окисление, обратный осмос и восстановление
Никель	0,1	Окисление и восстановление

Системы обратного осмоса при несомненной эффективности редко используются из-за дороговизны и ускоренного использования ресурсов мембран.

Заключение

Приведенные методы непрерывно совершенствуются и дополняют друг друга, при выборе конкретного варианта стоит ознакомиться с их особенностями и возможными ограничениями заранее.

Ни один из методов, который существует, нельзя назвать универсальным, при правильной организации водоподготовки они задействуются в комплексе.

Вне зависимости от выбранного метода к потребителю или на промышленные объекты подается вода с контролируемыми параметрами.

Источник

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