Вывод какие способы очистки использовали

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

Исследовательская работа по теме: «Способы очистки питьевой воды».

В работе дана оценка эффективности очистки воды разными способами.

Скачать:

Вложение	Размер
sposoby_ochistki_pitevoy_vody.docx	47.79 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Бобровская средняя общеобразовательная школа

Шипуновского района Алтайского края

Исследовательская работа по теме :

«Очистка питьевой воды»

Выполнила ученица 9 класса:

учитель биологии, химии

1.1.Методика очистки питьевой воды…………………………………. …5

1.2. Методика проведения биотестирования. 6

1.3. Методика проведения анкетирования…………….………………….…7

2.1. Обработка анкетных данных………………………………………….…9

2.2. Очистка водопроводной воды …………………….………………. …..9

2.3.Проведение биотестирования……………………….…………………. 9

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………. 13

«Вода! У тебя нет ни вкуса, ни запаха,

Тебя невозможно описать,

Тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое!

Нельзя сказать, что ты необходима для жизни:

Ты есть сама жизнь».

Антуан де Сент Экзюпери.

Воды Мирового океана постепенно загрязняются отходами человеческой деятельности. По данным Всемирной организации по защите окружающей среды человечество «производит» 20 миллиардов тонн отходов, и 85% из них сбрасывается в водные бассейны.

Стыдно в этом сознаваться, но человечество давно уже включило реки, моря и океаны в систему канализаций.

А ведь живое человеческое тело содержит от 50 % до 75 % воды, в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти [1].

Каждый из нас, тем или иным способом, старается поддержать собственное здоровье. Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что в настоящее время многие люди, опасаясь заражения инфекционными заболеваниями, употребляют только очищенную воду, используя различные средства и способы очистки питьевой воды. Можно предположить, что их действия оправданы, так как водопроводная система в большинстве случаев старая и нуждается в замене. По поводу воды, которую мы пьем, проводится множество дискуссий. С экранов телевизоров нам рассказывают об опасностях которыми грозит неочищенная вода. Реклама навязывает различные средства очистки воды. Но в действительности так ли полезно всегда пить очищенную воду?

Изучить способы очистки водопроводной воды, их влияние на биологические объекты.

1) Изучить научно – познавательную литературу по данной теме;

2) Провести анкетирование;

3) Изучить способы очистки питьевой воды (фильтрование, кипячение, отстаивание, замораживание, насыщение ионами кремния), их эффективность;

4) Определить влияние очищенной воды на биологические тест-объекты;

5) Оценит полезность способов очистки питьевой воды.

Объект исследования: водопроводная вода.

Предмет исследования : способы очистки питьевой воды.

Гипотеза : Очищенная питьевая вода полезнее водопроводной.

1) изучение научно-познавательной литературы;

6) математическая обработка.

Материально – техническое обеспечение:

1) цифровой фотоаппарат;

3) биологическая микролаборатория.

Практическая значимость: материалы и результаты работы могут быть использованы на внеклассных занятиях по экологии, а так же для информирования учащихся и их родителей.

I ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Методика очистки питьевой воды.

В ходе выполнения исследовательской работы были изучены разные способы очистки питьевой воды.

1.Фильтрование — процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок. Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок, в которые вкладывается специальная фильтровальная бумага, можно упаковать 5 таблеток активированного угля в марлю или вату и поместить их на дно сосуда для воды. К утру, вода будет уже очищена [1].

2.Отстаивание. Для очищения воды этим способом необходимо налить воду в емкость и оставить не менее чем на 6-7 часов, не закрывая крышкой. В первые З-4 часа из воды испарятся летучие примеси такие как хлор и амиак, а в последующие 2-3 часа – осядут соли тяжелых металлов. Затем осторожно слейте ¾ воды в чистую емкость, остальное вылейте [7].

3.Кипячение — процесс доведения воды до кипения . Налить в сосуд воды и прокипятить 15 минут. При этом процесс сопровождается выделением пара . При кипячении воды оседают коллоидные частицы грязи, выпадают в осадок соли, образуя накипь , вода умягчается, уменьшается содержание легколетучих компонентов и часть свободного хлора, уничтожаются практически все болезнетворные микробы , вирусы и возбудители паразитарных заболеваний. При длительном кипячении возрастает концентрация нелетучих веществ, солей тяжёлых металлов , пестицидов, органических веществ. [3].

4.Очищение воды кремнием. Для приготовления кремниевой воды нужно взять стеклянную посуду ёмкостью 2 – 3 литра, положить 40 – 50 грамм не слишком крупных камней кремния и налить воды. Банку поставить на светлое место, но без попадания прямых солнечных лучей. Через 2 – 3 дня эту воду уже можно использовать как для питья, так и для приготовления пищи. До конца всю воду пить нельзя – примерно пол-литра оставшейся в банке воды нужно сливать в раковину – это грязная вода. [8].

5. Получение дистиллированной воды. Дистиллированную воду в домашних условиях можно получить посредствам заморозки. Отстоянную воду заливаем в емкость для заморозки и ставим в морозильную камеру. По физико-химическим свойствам чистая вода замерзает быстрее, чем вода с примесями [4]. Когда в емкости образуется лед (примерно наполовину или чуть больше), верхнюю жидкость сливаем, а образовавшийся лед таем при комнатной температуре. Образовавшаяся жидкость и есть дистиллированная вода [6].

1.2. Методика проведения биотестирования.

В последние 10-15 лет особое внимание уделяется методам биологического мониторинга, которые основаны на использовании живых организмов, особенно чувствительных к конкретным химическим веществам. Использование этого метода не требует больших экономических затрат, а также позволяет оценить качество среды в случаях, когда отсутствуют сведения о загрязнителях.

Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга и включает в себя следующие подсистемы: биотестирование, биоиндикацию и биоаккумуляцию [2].

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих о опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Важное условие проведения биотестирования – использование генетически однородных тест-объектов. Это позволяет обеспечить необходимую сходимость и воспроизводимость результатов исследований. В ходе биотестирования исследуется тест – функция тест-объекта.

Тест-функция – это жизненная функция или критерий токсичности, используемые в биотестировании для характеристики отклика тест-объекта на повреждающее действие среды.

Для растений выделяют следующие тест-функции, используемые в качестве показателей биотестирования для различных объектов:

• энергия прорастания семян;
• длина первичного корня и др [5].

На дно чашек Петри укладываются кружки фильтровальной бумаги, на которую наливают по 5 мл исследуемой жидкости. На фильтры рассыпают по 50 штук мелких семян: салата, мака, горчицы или др.

Чашки Петри закрывают крышками и помещают в термостат при температуре +25- +26 0 С. Контроль чашка с теми же семенами, в которой фильтр увлажнен дистиллированной водой. После прорастания семян в контроле на 50% производят их подсчет. Данные по всхожести в опытных вариантах выражаются в процентах к контролю, который принимается за 100% [5].

1.3. Методика проведения анкетирования.

При выполнении исследовательской работы нами было проведено анкетирование среди жителей села и учащихся школы, с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных. В анкетировании приняли участие 40 человек.

Порядок проведения анкетирования :

2. проведение тестирования, каждый из респондентов заполнял анкету самостоятельно, чтобы избежать влияния со стороны;

3. обработка и анализ полученных результатов.

1. Как часто вы употребляете сырую воду?

А) всегда; Б) иногда; В) никогда.

2. Вам известны способы очистки питьевой воды?

3. Какой метод очистки питьевой воды используют у вас в семье? .

1. общее количество опрошенных приняли за 100%;
2. на основании полученных результатов сделали вывод.

II ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Обработка анкетных данных

1. 80 % опрошенных часто употребляют сырую воду.

2. Самыми популярными методами очистки воды являются фильтрование и кипячение.

3. В домашних условиях чаще всего используют фильтрование.

2.2.Очистка водопроводной воды

Возьмем 7 мерных конических плоскодонных колб и нальем в них по 200 мл водопроводной воды.

В колбе под №1 воду будем очищать методом фильтрования.

Воду в колбе №2 подвергаем кипячению.

В колбе под №3 воду очищаем методом отстаивания.

Воду в колбе №4 замораживаем и получаем дистиллированную воду.

В колбе под №5 воду будем насыщать ионами кремния, для этого помещаем в воду кварц (SiО 2 ).

В колбе №6 будет находится обычная водопроводная вода.

Через сутки продолжаем эксперимент.

В качестве тест-объекта нами были выбраны семена салата. Исследуемой тест-функцией является энергия прорастания семян.

В приготовленные, пронумерованные чашки Петри поместили фильтровальную бумагу и налили исследуемую воду из шести колб. В каждую чашку поместили по 100 семян. Повторность двух кратная.

Результаты биотестирования представлены в таблицах № 1,2

Таблица №1 . Результаты проращивания семян салата в пробе №1.

Источник