Какие существуют способы очистки воды. Методы очистки воды. Процессы окисления и восстановления

Вода является основой нашей жизни, без нее невозможны никакие процессы в организме. На возникновение более чем половины болезней прямо или косвенно влияет вода плохого качества. Именно поэтому так важно заботиться о вопросах очистки воды . А теперь перейдем к методам очистки. Разберём как стандартные методы, так и относительно новые.

Самыми популярными методами очистки воды являются:

механические
физико-химические
биологические

Механические методы очистки воды

Механические методы очистки воды - одни из самых дешевых. Механическая очистка сточных вод очищает бытовые жидкости от взвешенных частиц на 60-65%, от нерастворимых грубодисперсных элементов на 90-95%.

К механическим методам очистки относятся:

Процеживание. Метод процеживания основан на поэтапной фильтрации воды. На первом этапе вода проходит через сетку, задерживающую крупный мусор. Далее вода пропускается через сетку с меньшей длиной ячейки. На последнем этапе размер ячейки сетки минимален, что позволяет задерживать мельчайшие частицы.
Отстаивание. Метод используют с целью улучшения качества воды в замкнутых системах водоснабжения. Во время отставания частицы с большей плотностью оседают на дне, в то время как частицы с плотностью меньше, чем плотность воды всплывают на поверхность.
Фильтрование. Грязная вода проходя сквозь фильтрующий материал оставляет все ненужные взвеси в фильтре. Выделяют различные виды фильтров. Наиболее распространены: сетчатые, вакуумные. Для активной очистки воды используют центрифуги и гидроциклоны. Мусор в них скапливается на стенках под влиянием центробежной силы.

Физико-химические методы очистки воды

К физико-химическим методам очистки воды относятся:

Коагуляция. Метод имеет эффективность до 95%. Начинается очистка воды с того, что в воду добавляются активные коагулянты: Соли аммония, меди, железа. Вредные вещества выпадают в осадок, после чего удаляются без труда. Метод используется на многих предприятиях текстильной, легкой, нефтехимической, целлюлозабумажной, химической и др. Хорошим коагулянтом считается двухвалентное железо FeSО 4 , которое является отходом процесса травления стали. Травильные стоки содержат до 15 % железа. При его использовании очистка по ХПК – до 75%, мутность снижается до 90%, количество фосфора – на 98%, бактерий – до 80%.
Адсорбция. При адсорбции адсорбент впитывает в себя все вещества и примеси, не задерживая при этом ток воды. Популярные адсорбенты: уголь, торф, цеолиты, бентонитовые глины . В зависимости от вида используемого адсорбента и удаляемого химического вещества можно достигнуть эффективности до 95%.
Флотация. Флотация основана на образовании воздушных пузырьков, которые поднимают примеси вверх. Образуется слой пены, которую легко удалить. Метод действенен при обработке сточных вод от нефтепродуктов, волокнистых частиц, масел и других веществ. Вода после флотации может направляться на внутренние нужды предприятия или подвергаться более тщательной очистки.
Экстракция. Используют для удаления со сточных вод органики, которую впоследствии перерабатывают: жирные кислоты, фенолы. Здесь работает физико-химический закон распределения: при активном перемешивании двух нерастворимых жидкостей всякое вещество, растворенное в одной из них, начнет распределяться согласно своей растворимости . После выделения первой жидкости из второй, одна из них будет частично очищена. Когда примеси начинают скапливаться в экстракционном слое, покидая воду, экстракт удаляется. Для эффективности очистки сточную воду подвергают экстракционной очистки несколько раз.
Ионный обмен. Иониты твердой фазы и ионы в растворе происходит обмен. Благодаря этому можно забирать из сточных вод нужные радиоактивные вещества и примеси: фосфор, мышьяк, ртуть, свинец и др. Особо результативен ионный обмен при высокой токсичности воды.
Диализ. В процессе диализа полупроницаемая мембрана освобождает коллоидные растворы и низкомолекулярные соединения из высокомолекулярных веществ. Низкомолекулярные вещества способны пройти через мембрану. Главный недостаток диализа – долгий период очистки . Для ускорения процесса прибегают к увеличению активной площади и повышают температуру. Диализ объединяет в себе осмос и диффузию.
Кристаллизация. Удаление кристаллов примесей. Применяется в водоемах и прудах выпариванием. Возможно только при высоком содержании примесей.

Биологический метод очистки воды

Биологические пруды. Такая очистка требует наличие открытых искусственных водоемов. В них происходят самоочистка сточных вод. Такой способ позволяет добиться наилучшего результата, чем при использовании искусственных методов. Наиболее эффективно биологическая очистка работает в теплое время года. В зимнее время очистка не происходит, так как микроорганизмы не способны питаться при минусовой температуре окружающей среды.
Аэротенки. При биологической методике происходит за счет взаимодействия активного ила и механически очищенных сточных вод. Активный ил содержит множество аэробных микроорганизмов. Если им создать благоприятные условия, то в процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы будут выводить из сточных вод различные загрязнители, и тем самым будет происходить очистка. Биологическое очищение происходит непрерывно, главное, чтобы регулярно поступал свежий воздух. Когда уровень биохимического потребления кислорода (БПК) снижается, вода поступает в следующие секции. В них начинают работать еще одни микроорганизмы - бактерии-нитрификаторы. Часть этих бактерий перерабатывает азот аммонийных солей, в результате получаются нитриты. Далее активный ил превращается в осадок, а очищенная вода поступает в водоемы.
Биофильтры. Наиболее распространенной, особенно среди владельцев индивидуальных застроек, является очистка с помощью биофильтра. Биологическая методика очистки происходит с помощью все тех же микроорганизмов, находящихся в биофильтре в виде активной пленки. Производительность биофильтров, имеющих капельную фильтрацию, весьма низкая. Но именно они, обеспечивают наибольшую степень очистки сточных вод. Двухступенчатые биофильтры обладают высокой производительностью, при этом качество несильно отличается от капельной фильтрации. Принцип работы биофильтра схож с процессом очистки с помощью аэротенки. Вначале с помощью механических фильтров и отстойника сточные воды избавляются от взвеси и крупных частиц. Затем вода поступает в тело биофильтра, где и происходит очистка. Бактерии, находящиеся на активной пленке, получают с водой питательные вещества. В процессе поедания органики, бактерии размножаются. В результате разросшаяся колония микроорганизмов очищает сточные воды от всей органики.

Реагентный метод очистки воды

В воду добавляется реагент, который связывает растворенные в воде загрязнения и переводит их в осадок. Метод применяется для удаления из сточных вод растворенных неорганических веществ ионного типа (соли, кислоты, основания), растворенных органических веществ (ПАВ), с переводом последних в нерастворимые комплексы. Эффект очистки достигает 97–98 %.

Окисление. К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восстановительных потенциалов Е. Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO 2 ; H 2 O; NH 3 и осколки органических веществ различного строения. При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очистки достигает 99 %.
Нейтрализация. Реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей. Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме. Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.
Экстракция. Метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера. В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости: сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.

Мембранный метод очистки воды

Мембраны, как и другие фильтрующие материалы, можно рассматривать как полупроницаемые среды: они пропускают воду, но не пропускают, точнее, хуже пропускают некоторые примеси. Однако если обычное фильтрование применяют для удаления из воды относительно крупных образований – дисперсных и крупных коллоидных примесей, то мембранные технологии – для извлечения мелких коллоидных частиц, а также растворенных соединений. Для этого мембраны должны иметь поры очень малого размера.

Основное отличие мембран от обычных фильтрующих сред состоит в том, что они тонкие, и удаляемые примеси задерживаются не в объеме, а только на поверхности мембраны. Грязеемкость поверхности, очевидно, гораздо меньше, чем у объема. Казалось бы, мембрана должна из-за этого очень быстро засориться и перестать пропускать воду.

Так бы оно и было, если бы в мембранном фильтре не происходило постоянного самоочищения мембраны. Для этого применяется так называемая «тангенциальная» схема движения воды в аппарате, при которой собирают воду с обеих сторон мембраны: одна часть потока проходит через мембрану и образует фильтрат (или пермеат), то есть очищенную воду, а другую направляют вдоль поверхности мембраны, чтобы смывать задержанные примеси и удалять их из зоны фильтрации. Эта часть потока называется концентратом или ретентатом, и обычно ее либо сбрасывают в дренаж, либо (например, при очистке гальванических стоков) отводят для дальнейшей обработки и выделения нужных компонентов.

Таким образом, узел мембранной фильтрации имеет один вход и два выхода, и часть воды постоянно расходуется на очистку мембраны. (В двухступенчатых мембранных установках концентрат второй ступени может быть значительно чище, чем исходная вода, поэтому его можно использовать, подавая снова на вход установки. Таким способом добиваются снижения расхода воды.)

Физико-химические способы очистки воды

Как следует из названия, методы очистки воды данной группы совмещают в себе химическое и физическое воздействие на загрязнители воды. Они достаточно разнообразны и применяются для удаления самых разных веществ. В их числе растворенные газы, тонкодисперсные жидкие или твердые частицы, ионы тяжелых металлов, а также различные вещества в растворенном состоянии. Физико-химические методы могут применяться как на стадии предварительной очистки, так и на поздних этапах для глубокой очистки.

Разнообразие методов данной группы велико, поэтому ниже будут приведены наиболее распространенные из них:

флотация;
сорбция;
экстракция;
ионообмен;
электродиализ;
обратный осмос;
термические методы.

Флотация , применительно к водоочистке, представляет собой процесс отделения гидрофобных частиц при пропускании через воду большого числа пузырьков газа (обычно воздуха). Показатели смачиваемости отделяемого загрязнителя таковы, что частицы закрепляются на поверхности раздела фаз пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность, где образуют слой пены, который может быть легок удален. Если отделяемая частица оказывается больше по размерам чем пузырьки, то вместе они (частица + пузырьки) образуют так называемый флотокомплекс. Нередко флотацию комбинируют с использованием химических реагентов, к примеру, сорбирующихся на частицах загрязнителя, чем достигается снижение его смачиваемости, или являющихся коагулянтами и проводящих к укрупнению удаляемых частиц. Флотацию преимущественно используют для очистки воды от различных нефтепродуктов и масел, но также могут удаляться твердые примеси, отделение которых другими способами неэффективно.

Существуют различные вариант осуществления процесса флотации, ввиду чего выделяют следующие ее типы:

пенная;
напорная;
механическая:
пневматическая;
электрическая;
химическая и т.д.

Приведем в качестве примера принцип работы некоторых из них. Широко используется метод пневматической флотации, при которой образование восходящего потока пузырьков создается за счет установки на дне резервуара аэраторов, обычно представляющих собой перфорированные трубы или пластины. Подаваемый под давлением воздух проходит сквозь отверстия перфорации, за счет чего дробиться на отдельные пузырьки, осуществляющие сам процесс флотации. При напорной флотации поток очищаемой воды смешивается с потоком воды, перенасыщенной газом и находящейся под давлением, и подается в камеру флотации. При резком падении давления растворенный в воде газ начинает выделяться в виде пузырьков малого размера. В случае электрофлотации процесс образования пузырьков протекает на поверхности расположенных в очищаемой воде электродов при протекании по ним электрического тока.

Сорбционные методы основаны на избирательном поглощении загрязняющих веществ в поверхностном слое сорбента (адсорбция) или в его объеме (абсорбция). В частности для очистки воды используется процесс адсорбции, который может носить физический и химический характер. Отличие заключается в способе удержания адсорбируемого загрязнителя: с помощью сил молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция) или благодаря образованию химических связей (химическая адсорбция или хемосорбция). Методы данной группы способны достичь большой эффективности и убирать из воды даже малые концентрации загрязнителей при больших ее расходах, что делает их предпочтительными в качестве методов доочистки на завершающих стадиях процесса водоочистки и водоподготовки. Сорбционными методами могут удаляться различные гербициды и пестициды, фенолы, поверхностно активные вещества и т.д.

В качестве адсорбентов используются такие вещества как активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты. Их структура делается пористой, что значительно увеличивает удельную площадь адсорбента, приходящуюся на единицу его объема, из-за чего достигается большая эффективность процесса. Сам процесс адсорбционной очистки может быть осуществлен путем смешения очищаемой воды и адсорбента, или же путем фильтрации воды через слой адсорбента. В зависимости от сорбирующего материала и извлекаемого загрязнителя процесс может быть регенеративным (адсорбент после регенерации используется вновь) или деструктивны, когда адсорбент подлежит утилизации ввиду невозможности его регенерации.

Очистка воды методом жидкостной экстракции заключается в использовании экстрагентов. Применительно к очистке воды, эктсрагент - это несмешиваемая или мало смешиваемая с водой жидкость, значительно лучше растворяющая в себе извлекаемые из воды загрязнители. Процесс осуществляется следующим образом: очищаемая вода и эктрагент перемешиваются для развития большой поверхности контакта фаз, после чего в них происходит перераспределение растворенных загрязняющих веществ, большая часть которых переходит в экстрагент, затем две фазы разделяются. Насыщенный извлекаемыми загрязнителями экстрагент называется экстрактом, а очищенная вода - рафинатом. Далее экстрагент может быть утилизирован или регенерирован в зависимости от условий процесса. Данным методом из воды удаляются преимущественно органические соединения, такие как фенолы и органические кислоты. Если экстрагируемое вещество представляет определенную ценность, то после регенерации экстрагента оно вместо утилизации может быть с пользой использовано для других целей. Данный факт способствует применению экстракционного метода очистки к сточным водам предприятий для извлечения и последующего использования или возврата в производство ряда веществ, теряемых со стоками.

Ионный обмен в основном используется в водоподготовке с целью умягчения воды, то есть изъятия солей жесткости. Суть процесса заключается в обмене ионами между водой и специальным материалом, называемым ионитом. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты в зависимости от типа обмениваемых ионов. С химической точки зрения ионит представляет собой высокомолекулярное вещество, состоящее из каркаса (матрицы) с большим количеством функциональных групп, способных к ионообмену. Существуют природные иониты, такие как цеолиты и сульфоугли, которые применялись на ранних этапах развития ионообменной очистки, но в настоящее время широкое распространение получили искусственные ионообменные смолы, значительно превосходящие свои природные аналоги по ионообменной способности. Метод очистки ионным обменом получил широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Бытовые ионообменные фильтры, как правило, не используются для работы с сильнозагрязненными водами, поэтому ресурса одного фильтра хватает на очистку большого количества воды, после чего фильтр подлежит утилизации. В то же время при водоподготовке ионообменный материал чаще всего подлежит регенерации с помощью растворов с большим содержанием ионов H + или OH -- .

Электродиализ представляет собой комплексный метод, сочетающий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно удалять из воды различные ионы и проводить обессоливание. В отличие от обычных мембранных процессов, в электродиализе используются специальные ионоселективные мембраны, пропускающие ионы только определенного знака. Аппарат для проведения электродиализа называется электродиализатором и представляет собой ряд камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, в которые поступает очищаемая вода. В крайних камерах расположены электроды, к которым подводится постоянный ток. Под действием возникшего электрического поля ионы начинаются двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. Это приводит к тому, что в одних камерах происходит постоянный отток ионов (камеры обессоливания), а в других, наоборот, наблюдается их накопление (камера концентрирования). Разводя потоки из разных камер можно получить концентрированный и обессоленный растворы. Неоспоримые преимущества данного метода заключаются не только в очищении воды от ионов, но и в получении концентрированных растворов отделяемого вещества, что позволяет возвращать его назад в производство. Это делает электродиализ особенно востребованным на различных химических предприятиях, где вместе со стоками теряется часть ценных компонентов, и применение данного метода удешевляется за счет получения концентрата.

Дополнительная информация по электродиализу

Обратный осмос относится к мембранным процессам и проводится под давлением больше осмотического. Осмотическое давление - избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделенному полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Соответственно, при рабочем давлении выше осмотического будет наблюдаться обратный переход растворителя из раствора, за счет чего концентрация растворенного вещества будет расти. Таким способом можно отделять растворенные газы, соли (включая соли жесткости), коллоидные частицы, а также бактерии и вирусы. Также установки обратного осмоса выделяются тем, что используются для получения пресной воды из морской. Данный тип очистки с успехом используется как в бытовых условиях, так и при обработке сточных вод и водоподготовке.

Дополнительная информация по обратному осмосу и системам обратного осмоса

Термические методы основаны на воздействии на очищаемую воду повышенных или пониженных температур. Одним из наиболее энергоемких процессов является выпаривание, однако оно позволяет получить воду высокой степени чистоты и высококонцентрированный раствор с нелетучими загрязнителями. Также концентрирование примесей может осуществляться с помощью вымораживания, поскольку в первую очередь начинает кристаллизоваться чистая вода, и лишь затем оставшаяся ее часть с растворенными загрязнителями. Выпариванием, как и вымораживанием, можно проводить кристаллизацию - выделение примесей в виде выпадающих в осадок кристаллов из насыщенного раствора. В качестве экстремального метода используется термическое окисление, когда очищаемая вода распыляется и подвергается воздействию высокотемпературных продуктов сгорания топлива. Данный метод используется для нейтрализации высокотоксичных или трудно разлагаемых загрязнителей.

Самыми популярными методами очистки воды являются:

механические
физико-химические
биологические

Механические методы очистки воды

К механическим методам очистки относятся:

Процеживание. Метод процеживания основан на поэтапной фильтрации воды. На первом этапе вода проходит через сетку, задерживающую крупный мусор. Далее вода пропускается через сетку с меньшей длиной ячейки. На последнем этапе размер ячейки сетки минимален, что позволяет задерживать мельчайшие частицы.
Отстаивание. Метод используют с целью улучшения качества воды в замкнутых системах водоснабжения. Во время отставания частицы с большей плотностью оседают на дне, в то время как частицы с плотностью меньше, чем плотность воды всплывают на поверхность.
Фильтрование. Грязная вода проходя сквозь фильтрующий материал оставляет все ненужные взвеси в фильтре. Выделяют различные виды фильтров. Наиболее распространены: сетчатые, вакуумные. Для активной очистки воды используют центрифуги и гидроциклоны. Мусор в них скапливается на стенках под влиянием центробежной силы.

Физико-химические методы очистки воды

К физико-химическим методам очистки воды относятся:

Коагуляция. Метод имеет эффективность до 95%. Начинается очистка воды с того, что в воду добавляются активные коагулянты: Соли аммония, меди, железа. Вредные вещества выпадают в осадок, после чего удаляются без труда. Метод используется на многих предприятиях текстильной, легкой, нефтехимической, целлюлозабумажной, химической и др. Хорошим коагулянтом считается двухвалентное железо FeSО 4 , которое является отходом процесса травления стали. Травильные стоки содержат до 15 % железа. При его использовании очистка по ХПК – до 75%, мутность снижается до 90%, количество фосфора – на 98%, бактерий – до 80%.
Адсорбция. При адсорбции адсорбент впитывает в себя все вещества и примеси, не задерживая при этом ток воды. Популярные адсорбенты: уголь, торф, цеолиты, бентонитовые глины . В зависимости от вида используемого адсорбента и удаляемого химического вещества можно достигнуть эффективности до 95%.
Флотация. Флотация основана на образовании воздушных пузырьков, которые поднимают примеси вверх. Образуется слой пены, которую легко удалить. Метод действенен при обработке сточных вод от нефтепродуктов, волокнистых частиц, масел и других веществ. Вода после флотации может направляться на внутренние нужды предприятия или подвергаться более тщательной очистки.
Экстракция. Используют для удаления со сточных вод органики, которую впоследствии перерабатывают: жирные кислоты, фенолы. Здесь работает физико-химический закон распределения: при активном перемешивании двух нерастворимых жидкостей всякое вещество, растворенное в одной из них, начнет распределяться согласно своей растворимости . После выделения первой жидкости из второй, одна из них будет частично очищена. Когда примеси начинают скапливаться в экстракционном слое, покидая воду, экстракт удаляется. Для эффективности очистки сточную воду подвергают экстракционной очистки несколько раз.
Ионный обмен. Иониты твердой фазы и ионы в растворе происходит обмен. Благодаря этому можно забирать из сточных вод нужные радиоактивные вещества и примеси: фосфор, мышьяк, ртуть, свинец и др. Особо результативен ионный обмен при высокой токсичности воды.
Диализ. В процессе диализа полупроницаемая мембрана освобождает коллоидные растворы и низкомолекулярные соединения из высокомолекулярных веществ. Низкомолекулярные вещества способны пройти через мембрану. Главный недостаток диализа – долгий период очистки . Для ускорения процесса прибегают к увеличению активной площади и повышают температуру. Диализ объединяет в себе осмос и диффузию.
Кристаллизация. Удаление кристаллов примесей. Применяется в водоемах и прудах выпариванием. Возможно только при высоком содержании примесей.

Биологический метод очистки воды

Биологические пруды. Такая очистка требует наличие открытых искусственных водоемов. В них происходят самоочистка сточных вод. Такой способ позволяет добиться наилучшего результата, чем при использовании искусственных методов. Наиболее эффективно биологическая очистка работает в теплое время года. В зимнее время очистка не происходит, так как микроорганизмы не способны питаться при минусовой температуре окружающей среды.
Аэротенки. При биологической методике происходит за счет взаимодействия активного ила и механически очищенных сточных вод. Активный ил содержит множество аэробных микроорганизмов. Если им создать благоприятные условия, то в процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы будут выводить из сточных вод различные загрязнители, и тем самым будет происходить очистка. Биологическое очищение происходит непрерывно, главное, чтобы регулярно поступал свежий воздух. Когда уровень биохимического потребления кислорода (БПК) снижается, вода поступает в следующие секции. В них начинают работать еще одни микроорганизмы - бактерии-нитрификаторы. Часть этих бактерий перерабатывает азот аммонийных солей, в результате получаются нитриты. Далее активный ил превращается в осадок, а очищенная вода поступает в водоемы.
Биофильтры. Наиболее распространенной, особенно среди владельцев индивидуальных застроек, является очистка с помощью биофильтра. Биологическая методика очистки происходит с помощью все тех же микроорганизмов, находящихся в биофильтре в виде активной пленки. Производительность биофильтров, имеющих капельную фильтрацию, весьма низкая. Но именно они, обеспечивают наибольшую степень очистки сточных вод. Двухступенчатые биофильтры обладают высокой производительностью, при этом качество несильно отличается от капельной фильтрации. Принцип работы биофильтра схож с процессом очистки с помощью аэротенки. Вначале с помощью механических фильтров и отстойника сточные воды избавляются от взвеси и крупных частиц. Затем вода поступает в тело биофильтра, где и происходит очистка. Бактерии, находящиеся на активной пленке, получают с водой питательные вещества. В процессе поедания органики, бактерии размножаются. В результате разросшаяся колония микроорганизмов очищает сточные воды от всей органики.

Реагентный метод очистки воды

Окисление. К сильным окислителям относятся озон, фтор, кислород, хлор и другие вещества, обладающие большими значениями окислительно-восстановительных потенциалов Е. Методы окисления используют для доочистки сточных вод в основном от органических веществ (фенолы, органические кислоты, ПАВ и пр.). При этом продукты окисления – это нетоксичные компоненты: CO 2 ; H 2 O; NH 3 и осколки органических веществ различного строения. При правильном выборе режима окисления и четкого контроля за ним эффект очистки достигает 99 %.
Нейтрализация. Реакция обмена между кислотой и основанием, при которой оба соединения теряют свои характерные свойства и происходит образование солей. Реагенты вводятся в виде порошков (известь, кальцинированная сода), водных растворов (NaOH, гашеная известь и др.), газов, активных загрузок фильтров (дробленый мрамор, известняк, доломит).Если на промышленных предприятиях образуются кислые и щелочные стоки, представляется возможной их взаимная нейтрализация путем смешения в регулируемом режиме. Процесс осуществляется в нейтрализаторах (емкости снабжены перемешивающим устройством и дозатором реагентов), чаще с последующим осветлением.
Экстракция. Метод очистки, альтернативный сорбции, применяющийся для удаления молекулярных примесей в основном органического характера. В качестве экстрагентов применяются плохо растворимые в воде органические жидкости: сложные эфиры, спирты, ароматические соединения, кетоны.

Мембранный метод очистки воды

О важности чистой воды для нашего здоровья известно всем. Если мы регулярно будем употреблять воду высокого качества, станет реальной возможность избежать возникновения многих болезней, к ним относятся и довольно тяжелые заболевания. Кроме того, качество воды влияет и на вкус приготовленных на ней блюд. Вы можете приобретать дорогие сорта кофе или чая, однако, готовя их на плохой воде, вся их ценность и вкус будут потеряны безвозвратно.

Хлорированная вода в наших трубах способна защитить нас от опасных вирусов и микробов, однако сама хлорка для нас вредна: разрушает белковые структуры нашего тела, ухудшает состояние слизистых оболочек в организме, убивает полезные бактерии в кишечнике, что способствует , провоцирует появление разнообразных аллергических реакций. Кроме того, хлор не убивает яйца остриц и цисты лямблий.

Думаю, ни для кого уже не является секретом, что вода, которая течет из нашего крана, не обладает тем качеством и чистотой, которые нужны нашему организму. Если у вас стоит фильтр, вам только остается регулярно менять картриджи, чтобы быть уверенными, что вода, которую вы пьете, исключительно полезна. Но, чтобы вы знали, в наших силах в домашних условиях очистить воду, не затрачивая немалые средства на фильтры и картриджи, а используя довольно простые методы.

Способы очищения воды в домашних условиях

Наиболее простым и известным способом очистки воды является ее кипячение . Когда высокая температура действует на воду, происходит ее стерилизация и вода очищается от микроорганизмов (вирусов, микробов) – такой эффект можно получить только при кипячении воды в течение четверти часа, не накрывая крышкой, чтобы с паром удалялись вредные соединения.

Но, во-первых, хлорные соединения в такой воде все равно остаются, превращаясь в опасные для здоровья: канцерогенное вещество хлороформ, вызывающий раковые заболевания,
во-вторых, части солей оседают на стенках посуды, в которой вы кипятите воду (думаю, их вы видели на стенках вашего чайника), выходит, что при кипячении мы получили мягкую воду, в которой уровень солей, нитратов и тяжелых металлов стал выше, чем в обычной водопроводной,
а в-третьих, не зря кипяченую воду называют « », никакой пользы для организма человека она не несет.

Не менее простым методом очистки воды является ее банальное отстаивание . Просто налили в посудину воду, дали ей постоять 8 часов – за это время летучий хлор вместе с другими летучими примесями испарится (хорошо, если будете периодически помешивать воду – это поможет процессам «улетучивания» происходить интенсивнее). Однако соли тяжелых металлов из отстоянной воды никуда не денутся, в лучшем случае они оседают на дно. Потому, когда будете использовать эту воду, выливайте 2/3 ее содержимого, не взбалтывая, чтобы осадок на дне не смешался с более-менее очищенной водой.
Очищение воды можно провести и при помощи обыкновенной поваренной соли . Можете заполнить емкость водой из-под крана (2 литра) и растворите в ней 1ст.л. с верхом соли. Спустя 15-25мин. такая вода будет свободна от вредных микроорганизмов и солей тяжелых металлов.

Минус этого метода в том, что эту воду не стоит употреблять ежедневно.

Заморозка – сегодня это все более популярный метод очищения воды, который, к тому же, считается еще и самым эффективным. В емкость наливается вода (кто использует кастрюлю, кто пластиковые контейнеры, но не используйте стекло), причем не наливайте воду «с верхом», оставьте свободным небольшое пространство, так как жидкость при замерзании способна увеличиваться в объеме.

Чистая пресная вода замерзнет быстрее, чем вода с примесями солей. Потому следите, когда в емкости наполовину вода замерзнет, незамерзшую жидкость вылейте (в ней все вредные примеси), а замороженную воду растопите – ее можно пить и применять для приготовления еды.

Размороженная (талая) вода, выпитая сразу после разморозки, является чрезвычайно целебной, способной ускорить многие восстановительные процессы в организме, увеличить работоспособность, облегчить состояние при аллергии, дерматитах, зуде, .

В аптеке можно приобрести небольшой кусочек кремния и с его помощью очистить воду от примесей. Хорошо промойте кремний в теплой проточной воде, положите его в 2-х литровую банку и налейте холодную воду, прикройте банку марлей и поставьте на свету, но вдали от прямых лучей солнца. Через два-три дня очищенная вода готова. Рассчитывайте величину камешка кремния 3-10г на 1-5 литров воды. И не пейте воду до дна, аккуратно слейте ее в другую посудину, оставив сантиметра 3-5 воды с осадком.
Последнее время популярным становится очистка воды еще одним камнем под названием шунгит . Рекомендуют приобретать крупные камни, тогда они не будут нуждаться в замене на новые, хотя, конечно, раз в полгода их нужно хорошо чистить с помощью щетки, жесткой губки либо наждачной бумаги.

Шунгитовая вода готовится так: 100 граммовый камень помещается в литр воды (если надо больше, то и камень берете не один), 3 дня, не более, шунгит настаивает жидкость, после чего она сливается так же, как и при приготовлении кремниевой воды.

У шунгитовой воды есть противопоказания: склонность к онкологическим заболеваниям, тромбообразованиям, повышенной кислотности и болезнях в стадии обострения.

Если вы не имеете фильтр для очистки воды, вы можете воспользоваться активированным углем . Ведь в основе большинства фильтров применяют именно уголь. Это средство является не только прекрасным нейтрализатором неприятных запахов (старых ржавых труб, к примеру, или хлорки), но и, подобно губке, уголь может впитывать вредные вещества из водопроводной воды.

Просто оберните в марлю таблетки активированного угля (в расчете 1 таблетка на 1 литр воды) и поместите в посудину с водой. Уже следующим утром (спустя 8 часов) у вас будет готова чистая вода.

Об очищающих свойствах серебра мы знаем уже давно. Серебром можно очищать воду, освобождая ее от химических соединений и вредных микробов и вирусов. Просто поместите в емкость с водой на ночь серебряную монету либо ложку. Утром (через 10-12ч.) у вас окажется очищенная вода, готовая к употреблению.

Серебро перегнало по антибактерицидному действию карболовую кислоту и хлорку, причем, свои полезные свойства вода с серебром сохраняет продолжительное время.

Народные средства для очистки воды так же имеют место быть:

Очищение гроздью рябины: стоит опустить ее часа на два-три в воду, и вы получите чистую жидкость, соперничающую по качеству с водой, очищенной серебром и активированным углем.
Очищение корой ивы, луковой шелухой, ветками можжевельника и листьями черемухи также эффективны и хороши да получения чистой воды, только процесс очистки уже займет 12ч.
Очищение уксусом, йодом, вином. На 1л воды пропорции: 1ч.л. уксуса, либо 3 капли 5%-го йода, либо 300г молодого сухого белого вина. Все эти «добавки» помещают в воду на 2-6ч. Минусом является то, что хлор и некоторые микробы в воде все равно остаются.

Многие пытаются восполнить в организме необходимое количество воды дистиллированной водой . Да, в ней вы не обнаружите вредные примеси, но она и пользы никакой не дает организму, кроме того, такая вода не обладает никаким вкусом. Да плюс ко всему, при постоянном употреблении дистиллированной воды из организма вымываются нужные нам минералы и соли.
Еще рассмотрим один метод, как очистить воду в домашних условиях, приобретающий популярность, но и вызывающий некоторые сомнения — очищение магнитами . В посуду наливается обычная вода, вокруг ее обматывают магнитами и оставляют на 3-5 часов. Есть даже рекомендация опоясать водопроводную трубу, подающую в кран воду, магнитами.

Можно быть уверенными, что такой метод не очистит воду от микробов и хлорки, в лучшем случае, примагничит соли железа и очистит воду от этого минерала, и то это можно предположить только теоретически…

Остальные варианты очищения воды: бытовой фильтр в виде кувшина (в нем используют фильтр угольно-кремниевый), способный убрать из воды хлорку и токсичные металлы, при условии, что картриджи вы меняете ежемесячно, различные насадки и, конечно, стационарные фильтры. При их многих достоинствах, у них имеется недостаток — немалая цена. Хотя, конечно, с какой стороны посмотреть, ведь самая ценная инвестиция – в свое собственное здоровье…

А какие методы и способы очистки воды применяете вы?

Вода - залог жизни, чистая жидкость необходима практически всем живым существам на нашей планете. Для человеческого здоровья нужно не просто обеспечить доступ к необходимым объемам, но и применить к ним методы очистки питьевой воды, чтобы качество было высоким. Специалисты обращают внимание: необходимо принимать меры по очищению жидкости всем и всегда, не только городским жителям, пользующимся водопроводами, но и обитателям сельской местности. С давних пор бытует мнение, будто бы колодезная вода исключительно чистая. Оно категорически ошибочное! В такой жидкости содержится немало патологических микроорганизмов, что уже не раз становилось причиной эпидемий разнообразных заболеваний. Избежать этого можно, применяя основные методы очистки воды, доступные как в промышленных масштабах, так и применительно к каждому отдельному человеку.

Общая информация

Современные методы очистки воды:

фильтровка;
сорбция;
применение мембран;
электрохимическое влияние.

Фильтрам дорогу!

Этот механический метод очистки воды хорошо зарекомендовал себя с самых давних пор, правда, в настоящее время у человечества есть гораздо более совершенные средства, позволяющие исключить из жидкости лишние примеси. Применяются специализированные перегородки с многочисленными порами. Их изготавливают из разных материалов:

тканых;
нетканых;
металлов;
керамики;
металлокерамики;
гранулированных субстанций.

Используемые в этом методе очистки воды от загрязнений гранулы изготавливают из:

песка;
шунгита;
угля;
смол;
цеолитов;
вермикулита.

Практически любая система очистки воды в своем составе имеет один или несколько фильтров. Она может дополняться другими компонентами, позволяющими повысить эффективность рабочего процесса, но вот найти такой вариант, в котором фильтра нет вовсе, очень сложно. Благодаря этому в настоящее время многие системы очистки воды называют фильтрами - по основному объединяющему их признаку.

Обыватель, в повседневности постоянно применяющий фильтр, зачастую задумывается: может ли такая довольно простая по своему устройству система очистить жизненно необходимую жидкость, примеси в которой - до четырех миллионов соединений, вредных для человека? Точный ответ сформулировать не получится: многое зависит от примесей в конкретном случае, от использованной очистительной системы.

Современные методы очистки воды в домашних условиях предполагают применение таких устройств, которые хоть и эффективны, но не на ионном уровне. Следовательно, нельзя говорить о безупречно качественном результате. Практически не поможет этот метод очистки воды при залповом загрязнении. Производитель обращает внимание: необходимо регулярно менять рабочий элемент очистительной системы, но сложно предсказать, с какой частотой. Указанные изготовителем временные рамки условны, если постоянно фильтруется жидкость с многочисленными примесями, придется обновить «рабочую лошадку» раньше срока.

Сорбция

Это поглотительный метод очистки воды, когда при помощи специальных технологий из жидкости извлекают примеси, растворенные в общей массе. Наиболее эффективна методология при избавлении от органических загрязнителей.

Ионообменные процедуры тоже принадлежат к категории сорбции, отличительная особенность в том, что из сорбента выделяет ион, заменяющий поглощенный. В наиболее широкой трактовке термина сорбция как метод очистки воды дает возможность исключить из общего обрабатываемого объема большую часть вредоносных примесей. В то же время специалисты отмечают: сорбция довольно избирательна, что обусловлено спецификой применяемого сорбента, поэтому в реальности применением такой технологии добиться действительно полноценного очищения непросто.

Особенности реализации метода

Очистка воды по такой технологии обычно предполагает использование материалов, сформированных волокнами, гранулами специального состава - адсорбентами. Нередко пользуются активированным углем (известно несколько разновидностей), другие методологии построены с организацией ионообменных процессов.

Методы промышленной очистки воды при помощи сорбционных процессов не самые простые в реализации. Сконструировать эффективную насадку довольно сложно, а эксплуатировать придется с соблюдением ряда правил, в противном случае эффективность будет слишком низкая. Основные особенности, которые необходимо учитывать:

параллельный перенос;
фронт поглощения;
уравнение Шилова;
закономерности поддержания равновесной концентрации.

Как это работает?

Применяя физико-химические методы очистки воды, основанные на включении в работу сорбента, нужно помнить, что при прохождении жидкости через вещество примеси скапливаются в этом соединении. Равновесная концентрация как важнейший физический закон обусловливает поступление скопленных сорбентом примесей в обрабатываемые объемы гораздо раньше, нежели выходит срок применения установки. Следовательно, жидкость становится «психологически чистой».

Все упомянутые выше особенности в настоящее время учитываются в разработке военных станций очистки. Удалось вычислить ресурсы разнообразных установок, работающих по такому принципу, но в большинстве случаев фильтроцикл - всего лишь сутки. Разработки военных пока не нашли себе применения при конструировании используемых в быту очистителей.

Мембраны

Эта методология, хотя и была неплохо исследована, широкого распространения в настоящее время не имеет, особенно на бытовом уровне. Дело в том, что мембраны эффективны лишь при нагнетании давления до 10 атмосфер. Кроме того, результативностью отличаются гиперфильтрационные модели, в результате воздействия которых жидкость становится глубокообессоленной. Необходимо учитывать и тот факт, что применение подобных установок привело бы к сбросу в очистительную систему 50% или даже более от всего объема поступившей для фильтрации жидкости. В большинстве регионов наблюдается дефицит пригодной для питья, промышленного применения воды, поэтому столь небрежное отношение к живительному веществу просто недопустимо.

Что это все значит?

Все перечисленные методики очистки жидкости имеют определенные слабые стороны, существенные недостатки. Сорбенты накапливают примеси, при залповых выбросах качество обработанной жидкости резко уменьшается, длительность работы фильтра сложно предугадать заранее, на основании чего многие приходят к неутешительному выводу: очистные устройства, доступные в настоящее время широким массам, исключительно ненадежны в эксплуатации.

Мембраны, сорбенты, активизирующие ионообменные процессы, обедняют жидкость на соли, а для живых организмов исключительно важны натриевые, калиевые, магниевые соединения и другие микроэлементы. Кроме того, отработанные мембраны, насадки необходимо утилизировать, что становится существенным фактором загрязнения окружающей среды. Что удивительно, внимания ему уделяется очень мало.

Электрохимия

Финишная обработка жидкости посредством такой методологии доступна несколькими способами. Довольно широко распространена очистка воды методом коагуляции, альтернативные варианты:

флотация;
электрофорез;
катализ;
маломощные разряды;
высоковольтные искровые электроразряды;
электронные мембраны.

В реальности, кроме коагуляции, широкое распространение получила только обработка способом флотации.

Полевые станции

В настоящее время исключительно часто на практике используются вещества-коагулянты. Преимущественно установки построены с применением сернокислого алюминия (глинозема). В воде происходит диссоциация на сульфатные, алюминиевые ионы. Соединение представляет собой сильную кислотную соль и слабое основание, поэтому процесс до конца не проходит, в жидкости глинозем растворяется до уровня молекул, и всего за минуту после этого алюминий, вступая в реакцию, формирует хлопьями падающий в осадок гидроксид.

Описанный процесс получил наименование коагуляции. Вода в ходе такого воздействия очищается от примесей, солей, микроскопических форм жизни. Чтобы произвести окончательную обработку, необходимо тщательно удалить хлопья коагулянта. На водоочистительных станциях эта процедура обычно организована в несколько этапов.

Всему свое время

Стоит ли использовать биологический метод очистки воды, электричество, фильтр или мембрану, необходимо решать только после выявления характерных для конкретной ситуации загрязнений. Берут пробы жидкости, в лабораторных условиях проводят анализы с применением аппаратуры высокой точности. Преимущественно выявляется несколько разновидностей загрязнений, что требует комплексных очистительных мероприятий.

Загрязнения: важные особенности

Как показывают исследования, все больший процент загрязняющих веществ в пресной жидкости обусловлен активностью человека: промышленностью, земледелием, жизнедеятельностью. Физические загрязнения - это примеси, которые попадают в водоемы и либо вовсе не растворяются, либо этот процесс занимает длительное время. Основная проблема - мусор, но, кроме него, в качестве загрязнителей выступают глина, песок.

Не менее важный фактор - тепловое загрязнение, то есть негативное воздействие на окружающую среду энергией тепла. Подогрев водных масс водоема нарушает биологические процессы, провоцирует вымирание рыб, иных водных обитателей. В другой ситуации повышение температуры стимулирует разрастание вредоносных колоний простейших, что делает процесс очистки абсолютно неэффективным. Впрочем, в редких случаях тепловое загрязнение влияет положительно.

Какие еще бывают?

Практически любой современный человек слышал про химическое загрязнение окружающей среды в целом и водоемов в частности. Обусловлено это попаданием в жидкость разнообразных соединений, применяемых в сельском хозяйстве, в промышленных целях. Наибольшую опасность для природы несут нефть и продукты ее переработки, тяжелые металлы, в том числе в соединениях, нитраты, ПАВ.

При анализе проб жидкости из водоема можно определить, какие именно загрязнители наблюдаются именно в нем. Обычно это довольно широкий спектр, требующий комплексного использования нескольких очистительных методик. А вот системы, построенные с применением одного конкретного метода, обычно характерны для производственных очистительных установок, где набор примесей довольно стабильный, количество загрязнителя тоже известно заранее. В коммунальном хозяйстве широко распространена технология озонирования.

Как выбрать?

Прежде разработки очистительной системы и подбора оптимальных мероприятий для конкретного случая необходимо тщательно исследовать пробы и сравнить их с нормативными данными. Для получения точной информации проводят долговременное изучение, составляют статистическую таблицу, выбирают подходящие для ситуации нормативы СанПиНа, после чего принимают решение в пользу наиболее применимых в конкретном случае вариантов.

Сточные воды

Пожалуй, очистка такой жидкости - одна из наиболее острых современных проблем. Принято выделять несколько категорий жидкости:

бытовые;
производственные;
природные.

Первый класс - это наиболее опасная жидкость, богатая органическими соединениями, питательными для патогенных микроскопических форм жизни. Хозяйственные сточные воды необходимо тщательно дезинфицировать, только после этого приступать к очистительным мероприятиям.

Производственные отходы сбрасываются промышленными объектами, использующими в своем рабочем процессе водные массы. Действующее законодательство обязывает устанавливать эффективные фильтрационные системы, а регулярные проверки и большие штрафы стимулируют предприятия соблюдать эти требования. Наконец, природные - это сформированные осадками стоки, отводимые через ливневую канализационную систему.

Бытовые сточные воды: что делать?

Используется сложная очистительная система, реализованная при помощи нескольких технологий. Сперва стоки направляются в отстойники, что позволяет отслоить взвешенные элементы (определённый процент формирует осадок, а остальные поднимаются к поверхности). Следующий шаг - песколовки, то есть фильтры, собирающие нерастворимые загрязнители. Чтобы поймать крупногабаритный мусор, очистительную систему дополняют решетками.

Нередко бытовая очистительная система конструируется с применением септиков, антисептиков, улучшающих результативность процесса. В составе таких препаратов присутствуют микроскопические организмы, перерабатывающие органику.

Главная » Наращивание » Какие существуют способы очистки воды. Методы очистки воды. Процессы окисления и восстановления