Способы очистки отстаивание фильтрация

Методы очистки воды

Методы очистки воды (МОВ) постоянно эволюционируют, поскольку, к нашему большому сожалению, постоянно растёт уровень загрязнения водных ресурсов нашей прекрасной планеты.

Базовые методы и способы очистки воды

Очистка воды уже давно является для человечества одним из важнейших вопросов выживания как в среднесрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Методы и технологии очистки воды постоянно совершенствуются и развиваются, но параллельно появляются и все новые и новые загрязнители. И кто победит в этой гонке неизвестно.

В этом материале мы рассмотрим основные МОВ. Под очисткой воды подразумевается отделение от нее, каких либо загрязнителей и других, не естественных для данного типа воды веществ и примесей.

Очистка воды — это …

Вначале кратко сформулируем, что мы понимаем под очисткой воды в контексте данного материала.

Под очисткой воды, мы будем понимать преобразование «сырой воды» в питьевую, через удаление из неё каких либо загрязнителей — минералов, различных химических загрязнителей, грибков, паразитов, бактерий, водорослей … Часто, во избежание повторного заражения, в воде оставляют небольшое количество дезинфицирующего средства.

После очистки вода может потребляться человеком без риска для своего здоровья, или же в технических и производственных целях.

Классификация МОВ

МОВ разделяются на четыре большие группы:

• механические методы очистки;
• химические методы очистки;
• физико-химические методы очистки;
• биологические методы очистки.

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. МОВ выбирается в зависимости от конкретной ситуации и технического задания. То есть, очистка «воды для технических нужд» и «питьевой воды» будет проходить по разным технологическим алгоритмам. Часто, а точнее будет сказать, в большинстве случаях используют системы с использованием нескольких методов.

Механические МОВ

В результате механического метода очистки отделяются механические примеси. В процессе этого метода вода, как правило, отстаивается, фильтруется или процеживается. В сложных системах очистки этот метод, используется на предварительном этапе.

Процессы, используемые при механическом методе:

• отстаивание воды;
• фильтрация воды;
• процеживание воды.

Преимущества и недостатки механического метода очистки воды:

• преимуществом механического метода является его низкая себестоимость;
• недостаток механического метода — низкий уровень очистки.

Химические МОВ

При химических МОВ используются различные реагенты. Реагенты, вступая в реакцию с загрязнителями, образуют новые безопасные для человека соединения, которые выпадают в нерастворимый осадок. Этот осадок, в дальнейшем, отделяется и выводится из воды.

Процессы, используемые при химических методах:

Преимущества и недостатки химического метода очистки воды:

• преимущество химического метода — высокая эффективность при больших объемах воды;
• недостаток химического метода — использование химических реактивов.

Физико-химические методы очистки воды

Физико-химические методы используют физико-химические свойства веществ.

Процессы при физико-химических МОВ:

• коагуляция;
• адсорбция;
• флотация;
• ионный обмен;
• диализ;
• экстракция;
• электролиз;
• обратный осмос (подробно про обратный осмос читайте в статье Осмос, обратный осмос и фильтры для воды);
• вымораживание;
• …

Преимущества и недостатки физико-химического метода очистки воды:

• преимущества физико-химического метода — высокая производительность;
• недостатки физико-механического метода — высокая себестоимость.

Биологические методы очистки воды

Эти МОВ аналогичен естественным процессам, происходящим в природе, благодаря которым очищается вода в водоемах – озерах, реках, прудах … Суть этого метода заключается в том, что специальные бактерии и микроскопические животные уничтожают органические загрязнители.

Технологии, используемые при биологическом методе очистки воды:

• биофильтры;
• биологические пруды;
• аэротеноки.

Преимущества и недостатки биологического МОВ:

• преимущества биологических методов — отсутствие химии;
• недостатки биологических методов: необходимость в больших земельных участках.

Заключение

Мы видим, что МОВ достаточно разнообразны, но по мнению автора, их развитие не успевает за эволюцией загрязнителей, которые становится все более разнообразными вслед стремительному развитию научно-технического прогресса.

Так же хотим отметить один важный момент — очистные сооружения являются для людей важнейшим элементом жизнеобеспечения, поэтому они должны быть надёжно защищены от вандалов и террористов.

Методы очистки воды

5 комментариев к “Методы очистки воды”

Информация конечно структурированна, но хотелось бы более развернуто …

В современном мире промышленного бума и синтетических материалов водные объекты насыщены большими концентрациями современных загрязнителей, которые не удаляются практически всеми типами оборудования и имеющимися технологиями водоочистки и водоподготовки.

В таких загрязнителях особо выделяют группу из 12 соединений и групп соединений, на которые следует обращать первоочередное внимание при экологических исследованиях.
Это так называемая «грязная дюжина» включает в себя следующие вещества:
— полихлорированные бифенилы (ПХБ),
— полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД),
— полихлорированные дибензофураны (ПХДФ),
— алдрин,
— диэлдрин,
— дихлор-дифенил-трихлорэтан (ДДТ),
— эндрин,
— хлордан,
— гексахлорбензол (ГХБ),
— мирекс,
— токсафен и гептахлор.

С использованием метода фотолитического озонирования по технологии «HR» вы указанные загрязнители разрушаются и полностью удалятся из воды, при этом метод «HR» обладает рядом преимуществ:
— эффективное обеззараживание воды от всех видов микробиологических загрязнений;
— возможность глубокого, вплоть до полной минерализации, окисления любых органических соединений;
— детоксикация многих неорганических соединений, содержащихся в воде;
— обеспечение очистки воды в широком диапазоне концентраций загрязнителей;
— высокая, недостижимая другими способами, степень удаления примесей;
— отсутствие загрязнений, вносимых в очищаемую среду самими фотохимическим методом.

Есть все, и технологии работающие и оборудование с автоматическим управлением, но сегодня нет политической воли и финансового обеспечения работ, не только в РФ а практически во всем мире, ибо промышленникам расходы на экологию не сильно интересны…………….

Да, сейчас жада прибыли сильнее … надо стимулировать инвистиции в экологию … ибо другого пути нет …

Биофильтр это сооружение, в котором очистка воды осуществляется путем фильтрации через слой загрузочного материала, покрытого слоем аэробных микроорганизмов, который также называется биопленкой. Для обеспечения достаточного количества кислорода, необходимого организмам для биоразложения загрязнителей, предусматривается воздухораспределительная система. Однако аэрация может осуществляться и естественным путем.

Источник

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