Многообразие способов очистки воды. Стадии очистки воды

Этапы системы очистки воды

Вода — это основа для жизни. Но, к сожалению, наша вода не такая чистая, как этого б хотелось. Поэтому она нуждается в постоянной чистки. Ведь необработанная вода содержит вредные вещества, которые негативно влияют на организм человека и на бытовую технику.

Например, на чайнике остается большой слой накипи, а наша кожа после принятия душа вся сухая. Не очень приятно.  Воду, которую мы используем больше предназначена для мытья посуды, стирки, уборки и так далее. А что бы ее использовать для других целей, например приготовления еды, она требует дополнительной очистки. Ведь для не бытовых нужд необходима мягкая вода.

      Система водоочистки и водоподготовки проводится согласно физического и химического состава воды, которая необходима для её использования. Характеристики и состав - это основные факторы, которые влияют на систему очистки. Поэтому для начала необходимо сделать анализ.  От результатов анализа будет зависеть выбор системы чистки и уровень очищения от загрязнений. Система водоподготовки и очистки заключается в проведении следующих этапов: механическая фильтрация, обезжелезивания, умягчение и тончайшая очистка.

    Первый этап заключается в очистки от механических смесей, песка, грязи, которые находятся в требах водоснабжения. Для этого устанавливается фильтр. При этом различают фильтр грубой очистки и тонкой очистки. Для механической фильтрации используют грубый фильтр.  Тонкий фильтр устанавливают на последний стадии очистки, для того, что бы окончательно очистить воду от мелких примесей, которые смогли пройти все предыдущие этапы системы очистки воды.

      Второй этап — обезжелезивания, позволяет удалить избыточное количество железа. Особенно остро стоит этот вопрос, если вода добывается из артезианских скважин. При этом/ остается желтый осадок на дне посуды.  

    Третий этап — умягчение, который помогает удалить нежелательные соли кальция и магния.  Для этого используют систему ионизацию, которая заключается в установлении в  корпусе фильтра ионообменной смолы.

     Последний этап системы водоподготовки и очистки, позволяет провести более тщательную чистку, в ходе которой удаляются растворимые соли и другие мелкие,  вредные вещества.

     Таким образом, система водоочистки и водоподготовки позволяет получить в доме чистую воду, которая не влияет на организм человека и не оставляет неприятного осадка на посуде.

 

< Предыдущая Следующая >

www.tehnology-pro.ru

8. Методы очистки воды

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отлича­ется очистка воды для питьевых нужд, в техноло­гических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод.

Причем далее для промышленных стоков, сбра­сываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточа­ются. Считается, что суммарные затраты на очи­стку сточных вод современных предприятий в среднем составляют от 15 до 40 % их общей сто­имости.

Методы очистки воды при всем их многообра­зии можно подразделить на три группы: механи­ческие, физико-химические и биологические.

Механическая очистка применяется, прежде всего, для отделения твердых и взвешенных ве­ществ. Наиболее типичными в этой группе явля­ются способы процеживания, отстаивания, инер­ционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания).

Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - вода пропускается через специ­альные металлические решетки с шагом 5-25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных по­воротных приспособлений.

Отстаивание происходит в специальных емкос­тях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и ком­бинированные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника яв­ляются песколовки, применяющиеся для выделе­ния частиц песка в стоках литейных цехов, окалины - в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов. Как правило, время нахождения воды в пес­коловках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Инерционное разделение осуществляется в гид­роциклонах, принцип действия которых аналоги­чен циклонам для очистки газов. Различают откры­тые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые по­тери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

Фильтрование осуществляется чаще всего че­рез пористые связанные или несвязанные мате­риалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры - основные очистители при водоподготовке. Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых вы­ход очищенной воды происходит снизу, а нефтя­ная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множе­ство разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы.

Экстракция - процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых.или заполненных насад­ками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбира­ющим вредные вещества: так бензолом удаляет­ся фенол.

Флотация - процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пу­зырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и приме­сями происходит реакция. Разновидность мето­да - электрофлотация, при которой вода дополни­тельно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация - обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с це­лью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализа­ции сточных вод - смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Окисление - применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обез­зараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Наиболее распростра­ненный способ - хлорирование - чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (осо­бенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом ги­перхлорировании). Необходимо постепенно пере­ходить на другие способы, например, на комбина­цию озонирование и хлорирование. Озо­нирование - дорого и более кратковременного действия, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультра­фиолетовой обработкой воды.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных угле­водородов, частичек красящих веществ. Лучшим сорбентом и здесь является активиро­ванный уголь, это относится и к различным ми­нералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др. На этих сорбентах работают многие быто­вые фильтры для воды: «Родничок», «Роса».

Коагуляция - обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распростране­на при водоподготовке. Обработка ведется соеди­нениями алюминия или железа, при этом обра­зуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод ши­роко применяется электрокоагуляция, при кото­рой вблизи электродов образуются ионы (резуль­тат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяже­лые металлы, цианы и др.

Ионообменные методы достаточно эффектив­ны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится син­тетической ионообменной смолой и, если ей пред­шествует механическая очистка, позволяет полу­чить выделенные из воды металлы в виде срав­нительно чистых концентрированных солей.

В последнее время за рубежом (особенно для водоподготовки) используют установки обрат­ного осмоса. В них вода продавливается через набор специальных микропленок при высоком давле­нии (до 30 МПа). Эти установки чрезвычайно эффективны в качестве последних ступеней (т. е. для тонкой очистки). Но они достаточно дороги и энергоемки.

Биологическая очистка возможна в естествен­ных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, про­стейшими, водорослями) и превращаются в минеральные вещества. В естественных усло­виях очистка производится на полях фильтра­ции или орошения (через почву) или в биологи­ческих прудах. Последние могут быть с подду­вом воздуха (с искусственной аэрацией). В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро- с подачей воздуха; окси- с пода­чей кислорода; мета- без доступа воздуха) сточ­ные воды обрабатываются микроорганизмами. Но для их нормального функционирования необхо­димы определенные условия по температуре, рН и отсутствию многих солей. Поэтому разновид­ности этих сооружений чаще всего применяются на тех очистных сооружениях канализации, куда не поступают промстоки. На промышленных очи­стных сооружениях чаще применяются биофиль­тры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлак, ке­рамзит, гравий). Эта биологическая среда (пленка) менее чувствительна к колебаниям па­раметров среды и сточных вод. Активность био­пленки увеличивается при поддуве воздуха, пода­ваемого обычно противотоком.

Выбор способов очистки и обеззараживания воды зависит от многих параметров и требований, важ­нейшие из которых: необходимая степень очист­ки и исходная загрязненность воды, потребные расходы и время очистки, наличие очистителей и энергии и, конечно, экономические возможности. Но при всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осадка, образую­щегося при обработке воды (особенно токсичных промстоков). Как правило, осадок обезво­живается и вывозится на специальные полиго­ны для захоронения. Или обрабатывается в биологических сооружениях. Достаточно эффективны для переработки осадков (в том числе токсичных) некоторые рас­тения типа гиацинтов, тростника. Суще­ствуют специальные печи для сжигания токсич­ных отходов с очень высокой полнотой сгорания (за счет создания взвешенного слоя сгорающего вещества, тангенциальной подачи топлива), и четырехступенчатой очисткой газовых выбросов (печи канадско-американской фирмы профессора Ормстона). Есть и отечественные разработки по сжи­ганию этого осадка в металлургических, специаль­но оборудованных печах с получением сравнительно безвредного строительного материала.

studfiles.net

Методы и 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.

oil-filters.ru

Методы очистки воды

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 FeSО4, 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: CO2; h3O; Nh4 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.)

Видео

Источники

mfina.ru

Промышленная очистка воды: обзор возможных методов

≡  7 Март 2017   ·  Рубрика: Очистка воды   

А А А Размер текста

Содержание статьи:

Очистка воды требуется не только в быту. В промышленных условиях также требуется осуществлять водоподготовку, поскольку поступающая жидкость не всегда имеет необходимые параметры. Промышленная очистка отличается от бытовой объемами, т.е. производительностью, и применением специальных установок – промышленных фильтров воды. Промышленная очистка воды использует обычно те же методы и способы, что и бытовая водоподготовка.

Процесс очистки воды

Очисткой воды называют специальный технологический процесс. В его процессе из жидкости удаляют примеси, которые могут быть вредными. Вредность примесей определяется в зависимости от назначения воды. Наиболее тщательная очистка выполняется для потребностей пищевой и медицинской промышленности. В случае химического производства требования к содержанию примесей отличаются. Качество воды определяется потребностями при проведении технологических процессов.

Рис. 1 Промышленные системы очистки воды

Промышленная водоочистка может заключаться не только в удалении примесей, но и в обогащении необходимыми компонентами. Подготовленная таким способом вода направляется к конечному потребителю.

Поскольку у каждого предприятия существуют особые требования, то при водоподготовке придерживаются ряда правил. Необходимо правильно определять состав исходной жидкости и выбирать методы очистки, использовать оборудование высокого качества и выполнять все необходимые процессы.

При промышленной очистке воды обычно используется несколько способов в комплексе. Рассмотрим основные методы водоподготовки.

Механическая очистка

Очистка от механических примесей требуется всегда. Во всех случаях твердые включения оказываются ненужным компонентом. Отличия существуют только в степени фильтрации. В некоторых случаях остаточно грубой механической очистки, а в других требуется освободить воду даже от мельчайших примесей.

Механической очисткой называют удаление взвешенных частиц. Она выполняется в качестве подготовки воды перед другими видами очистки. Из жидкости изымают частицы песка, глины, органики и других компонентов.

Рис. 2 Механическая очистка питьевой воды

Грубая водоочистка выполняется с помощью сетки с довольно большими ячейками. В зависимости от размеров ячеек удерживаются частицы определенных размеров.

К механической очистке в некоторой мере можно отнести ультрафильтрацию и микрофильтрацию. Вместо ячеистой сетки используют мембраны из ячеистых синтетических материалов. Помимо мельчайших взвешенных частиц мембраны могут задерживать коллоидные включения, масла, органические молекулы, ряд солей и биологические объекты.

Водоочистка обратным осмосом

Еще одним мембранным методом водоочистки является обратный осмос. Он активно применяется не только для бытовой водоподготовки, но и для промышленной, когда требуется вода, освобожденная от максимального количества примесей.

Особенностью фильтрации через полупроницаемую (обратноосмотическую) мембрану является то, что она пропускает исключительно молекулы воды и некоторых газов. Все примеси остаются с другой стороны мембраны, образуя насыщенный раствор. Он сливается через специальный отвод в канализацию.

Рис. 3 Обратный осмос очищающий воду

Этот метод позволяет получить максимально чистую воду. Проводить дополнительное обеззараживание не требуется. Мембрана задерживает бактерии, вирусы, споры.

Основным недостатком такой водоочистки является дороговизна мембран. К минусам относят и низкую производительность. Очищать таким способом значительные объемы не получится, но метод удобен для получения идеально чистой воды.

Сорбционная фильтрация

Сорбционное очищение воды предполагает использование пористого материала, который связывает загрязнения и удерживает их. Чаще всего применяют угольный наполнитель. Он эффективен при наличии неорганических и органических веществ, в том числе и хлорных соединений.

Главным недостатков сорбционных фильтров являются довольно значительные габариты установок. Наполнитель в них укладывается несколькими слоями, чтобы обеспечить максимально полную освобождение от вредных включений.

Рис. 4 Угольное очищение в промышленности

При использовании угольных фильтров их требуется правильно обслуживать. Профессиональное обслуживание является гарантией качественной и эффективной очистки. В порах угля могут поселяться бактерии, поэтому для промывки применяют горячую воду.

Обеззараживание

Чтобы устранить из воды бактерии, вирусы и другие биологические объекты, используют методы обеззараживания. Они бывают химическими и физическими. К химическим способам относят хлорирование и озонирование. Хлорирование является одним из самых распространенных благодаря простоте технологии и малым затратам. После обработки остается длительный эффект и вода не заражается вновь при прохождении по трубам. Однако хлор небезопасен и может создавать вредные соединения.

Озонирование позволяет удалить не только бактерий, простейших и вирусы, но и ряд соединений, которые окисляются в процессе воздействия. Обеззараживание и очистка озоном эффективны. Несмотря на то, что сам газ ядовит, он быстро распадается на обычный кислород. Основным недостатком является дороговизна установок и отличие постэффекта, т.е. после обработки бактерии могут вновь попасть в очищенную воду.

Рис. 5 Производственный прибор для озонирования

Помимо названных способов промышленные установки водоочистки нередко обезжелезивают и умягчают воду. В зависимости от требуемого результата используется несколько этапов. Для этого компонуются несколько методов, которые воздействуют на очищаемый объем.

Советуем почитать: Обратный осмос

Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:

oburenie.ru

методы очистки питьевой воды в домашних условиях

≡  7 Апрель 2017   ·  Рубрика: Очистка воды   

А А А Размер текста

Содержание статьи:

Вода из скважин и природных источников имеет ряд растворенных компонентов и взвесей. Чтобы получить жидкость, которую можно использовать в промышленности, для бытовых целей и для питья, ее следует качественно очистить. Современные способы очистки воды очень разнообразны. Они делятся на несколько групп по характеру происходящих процессов. С использованием методов создаются приборы, которые обеспечивают оптимальную очистку. Этот процесс требует комплексного подхода, поэтому применяется сразу несколько подходящих методов.

Рис. 1 Некоторые методы водоочистки

Очистка воды физическими способами

Физические способы основаны на соответствующих физических процессах, воздействующих на воду и присутствующие загрязнения. Обычно такие методы используют для устранения нерастворимых, крупных включений. Иногда они воздействуют и на растворенные вещества и биологические объекты. Основными физическими способами очистки являются кипячение, отстаивание, фильтрование и обработка ультрафиолетом.

Кипячение

В процессе кипячения на воду воздействует высокая температура. В результате такого воздействия устраняются микроорганизмы, некоторые растворенные соли выпадают в осадок, образуя накипь. При длительном кипячении могут распадаться более устойчивые вещества, например, соединения хлора. Метод простой и оптимальный для использования в быту, но очищающий только относительно небольшие объемы воды.

Отстаивание

В этом случае используется воздействие естественной силы тяжести на относительно большие механические включения. Под воздействием собственной тяжести они опускаются на дно емкости, образуя слой осадка. Выполняют отстаивание воды в специальных отстойниках. Эти емкости снабжаются устройствами для сбора и удаления получающегося осадка.

Фильтрование

При прохождении воды материал с порами или другими отверстиями, часть загрязнений задерживается. Остаются на поверхности частицы, которые крупнее пор или ячеек. По степени очищения выделяют фильтрацию грубую и тонкую. При грубой очистке задерживаются только крупные частицы. В процессе тонкой удерживаются включения, размер которых составляет всего несколько микрон.

Рис. 2 Уровни фильтрования

Обработка ультрафиолетом

Использование ультрафиолетового излучения позволяет устранить биологические загрязнения. Свет этого спектра воздействует на основные молекулы, что приводит к гибели микроорганизмов. Стоит учитывать, что обрабатывают ультрафиолетом воду, которая очищена от взвеси, т.е. произведена предварительная очистка воды. Твердые включения создают тень, которая защищает бактерии от ультрафиолетового света.

Химические методы водоочистки

Химические способы очистки воды основаны на реакциях окисления-восстановления и нейтрализации. В результате взаимодействия специальных реагентов с загрязняющими веществами происходит реакция, итогом которой становится нерастворимый осадок, разложение на газообразные составляющие или появление безвредных компонентов.

Нейтрализация

Применение этого метода обеспечивает устранение кислой или щелочной среды и приближение ее показателей к нейтральным. В воду с определенным показателем кислотности добавляют реагенты, обеспечивающие создание кислой или щелочной среды. Чтобы нейтрализовать кислую среду, применяют щелочные составы: кальцинированную соду, гидроксид натрия и некоторые другие. Для устранения щелочной среды выбирают растворы некоторых кислот или оксиды углерода, серы и азота. Последние при растворении в воде образуют слабые кислоты. Реакции нейтрализации обычно представляют собой химические методы очистки сточных вод. При подготовке питьевой воды из природных источников изменение реакции не требуется, она изначально близка к нейтральной.

Процессы окисления и восстановления

При очистке воды чаще всего используется окисление. В процессе реакции с окислителями загрязняющие соединения превращаются в безвредные компоненты. Они могут быть твердыми, газообразными или растворимыми. В качестве сильных окислителей выступают соединения хлора, озон и некоторые другие вещества.

Рис. 3 Установка для окисления озоном

Очистка воды физико-химическими методами

Методы очистки воды, относящиеся к этой группе, включают одновременно физические и химические способы воздействия. Они весьма разнообразны и помогают удалить значительную часть загрязнений.

Флотация

В процессе очистки воды методом флотации через жидкость пропускают газ, например, воздух. Создаются пузырьки, на поверхность которых прилипают гидрофобные частицы загрязнений. Пузырьки поднимаются на поверхность и образуют пену. Этот слой пены с загрязнениями легко удаляется. Дополнительно могут использоваться реагенты повышающие гидрофобность или сцепляющие и укрупняющие частицы загрязнений.

Рис. 4 Принцип флотации

Сорбция

Очищение воды методом сорбции основывается на избирательном удерживании веществ. Чаще всего используют адсорбцию, когда удержание происходит на поверхности сорбента. Сорбция бывает физической и химической. В первом случае используются силы межмолекулярного взаимодействия, а во втором – химических связей. В качестве сорбентов обычно выступают активированный уголь, силикагель, цеолит и прочие. Некоторые виды адсорбентов могут восстанавливаться, а другие утилизируются после загрязнения.

Экстракция

Процесс экстрации выполняется с использованием растворителя, который плохо смешивается с водой, но лучше растворяет загрязняющие вещества. При контакте с очищаемой жидкостью загрязнители переходят в растворитель и концентрируются в нем. Таким способом из воды устраняют органические кислоты, и фенолы.

Ионный обмен

Метод ионного обмена применяется в основном для удаления из воды солей жесткости. В некоторых случаях его используют для устранения растворенного железа. Процесс заключается в обмене ионами меду водой и специальным материалом. В качестве такого материала выступают специальные синтетические ионообменные смолы. Этот способ очистки воды получил распространение не только в промышленности, но и в быту. Сейчас не затруднит приобрести фильтр, имеющий ионообменный картридж.

Рис. 5 Ионный обмен

Обратный осмос

Еще один способ, с помощью которого выполняется очистка питьевой воды, это обратный осмос. Для очистки требуется специальная мембрана с очень мелкими порами. Через поры проходят только небольшие молекулы. Загрязняющие вещества отличаются большим размером, чем молекулы воды, поэтому не проходят сквозь мембрану. Такая фильтрация выполняется под давлением. Получающийся раствор из загрязняющих веществ утилизируется.

Рис. 6 Обратный осмос

Методы, используемые в бытовых фильтрах

Все эти методы используются для очищения жидкостей, в том числе и сточных вод. Но в большинстве случаев людей интересует, как очистить воду дома для употребления в пищу и бытовых целей. Очистка воды в домашних условиях не предполагает использования всех названных способов. Только часть из них реализуется в современных приборах. Есть возможность очистить воду из-под крана и без фильтра. Этот метод – кипячение. Однако гораздо чаще воду чистят специализированными фильтрующими устройствами.

В фильтрах задействованы такие методы очистки питьевой воды как механическая фильтрация, ионный обмен, сорбция, обратный осмос. Иногда применяются и некоторые другие, но гораздо реже.

Все эти современные методы очистки воды реализуются в картриджных проточных фильтрах. В таких приборах очищают водопроводную воду в несколько этапов. На первом этапе осуществляется механическая фильтрация, затем устраняются растворенные вещества методами сорбции и ионного обмена, а в завершении вода может пропускаться через обратноосмотическую мембрану.

Советуем почитать: Система обратного осмоса

Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:

oburenie.ru

Методы очистки воды

Основные стадии очистки воды — это осветление и обесцвечивание, а потом обеззараживание. На первых двух стадиях из воды убирают взвешенные и коллоидные частицы. Но если от первых легко избавиться, отстояв и отфильтровав воду, то коллоидные частицы всячески сопротивляются укрупнению, после которого их было бы легко осадить. Известно довольно много способов разрушения устойчивых коллоидных растворов: перемешивание и нагревание, ультрафиолетовое облучение, ионизирующее облучение, ультразвук, воздействие на частицы электрическим и магнитным полем. Однако на практике заряд частиц снимают с помощью электролитов (их называют коагулянтами).

Очистку воды электролитами начали применять в Европе в XIX веке, хотя считается, что этот метод был известен еще древним римлянам, грекам и египтянам. К очистке воды с помощью внесения в нее химических веществ (электролитов) в начале относились с подозрением. Барон Дельвиг, автор первого в России руководства по устройству водопроводов и заведующий московским водопроводом, писал: «Нельзя не осуждать всякого очищения, которое вводит в химический состав воды новое вещество, прежде в ней не содержавшееся».

Самыми подходящими электролитами оказались соли многовалентных металлов (соли алюминия, аммиачные и алюмокалиевые квасцы, алюминат натрия) и соли железа (хлорид железа, сульфат железа). Чаще всего используют сульфат алюминия. Когда его добавляют в природную воду, он реагирует с солями кальция и магния и превращается в гидроокись;

Образующийся Al(OH)3 существует в виде микропленок с двойным электрическим слоем, которые могут быть как положительно, так и отрицательно заряжены. Их заряд зависит от кислотности среды. В кислой среде Al(OH)3 заряжен положительно, а потому присоединяет к себе коллоидные частицы с противоположным зарядом, после чего образующиеся массивные комплексы легко осаждаются. Вода при этом обесцвечивается, так как именно окрашенные гуминовые частицы заряжены отрицательно.

Очистку природной воды с помощью электролитов применяют очень широко, и неудивительно, что этот процесс все время совершенствуется. В частности, используется электрокоагуляция, когда воду очищают в электролизере, где анод — алюминий или железо, а катод — любой электропроводящий материал. При подаче алюминия происходит химическая коррозия алюминия и его растворение, в результате чего опять же образуется гидроокись алюминия;

Этот метод имеет то преимущество, что при нем в воду не попадают дополнительно ионы или Сl, и воду удается избавить не только от коллоидных частиц, но и от растворенных газов, фенолов и радиоактивных соединений.

Конечно, у электролитного очищения воды есть свои недостатки: неполнота очистки и даже ухудшение качества воды по некоторым параметрам. Кроме того, образуется много осадка, который надо как-то использовать. В принципе, из него можно делать строительные материалы или снова извлекать из него коагулянт, но все равно это большая проблема.

Итак, мы получили чистую на вид воду. Но там, невидимые для глаз, могут жить возбудители дизентерии, брюшного тифа, холеры.

Убить бактерии можно многими способами: добавить окислители (хлор и его соединения, озон, перманганат калия и другие), подействовать ультрафиолетовым и ионизирующим излучениями, подогреть, обработать ионами тяжелых металлов. Самый простой и экономичный способ — обеззараживание хлором и его соединениями.

Рассмотрим подробнее механизм обеззараживающего действия хлора. Считают, что он проникает через оболочку клетки микроорганизма и взаимодействует с ферментами. Это нарушает обмен веществ и микроб погибает. Обычно для обеззараживания поверхностных источников применяют 2—3 мг хлора на 1 л воды, процесс длится от 30 минут до 2 часов.

Хлор действительно эффективен и экономичен, но не идеален. Он уничтожает бактерии, но не справляется с вирусами и одноклеточными микроорганизмами. Кроме этого, хлор реагирует с органическими соединениями, которые могут быть в воде, причем получаются очень ядовитые продукты. И наконец, есть предположения, что из 100 случаев заболевания раком от 25 до 30 связано с использованием хлорированной питьевой воды.

Наиболее эффективный и безопасный заменитель хлора — озон. В воде он распадается до молекулярного кислорода — О. Это цепная (радикальная) реакция, в ходе которой образуется много промежуточных радикалов, взаимодействующих с микроорганизмами и вызывающих их гибель. Чем выше концентрация озона, рН среды, температура и чем меньше в воде органических примесей, тем эффективнее озон обеззараживает воду. Его рекомендуемая концентрация 0,75—3 мг/л, время реакции 5 минут. Озон уничтожает болезнетворные микроорганизмы в 15—20 раз быстрее, а их споры — в 300—600 раз быстрее, чем хлор. Кроме того, озон не только обеззараживает, но и обесцвечивает воду, поскольку окисляет многие органические загрязнения. Только не пытайтесь очистить воду озоном дома! Помните, что токсичен не только сам озон, но и продукты окисления им органических соединений. После окисления озоном из органических соединений получаются спирты, карбонильные соединения, карбоновые кислоты и другие вещества, которые часто более ядовиты, чем исходные загрязнители. Поэтому после обработки озоном воду обязательно фильтруют.



biofile.ru

---

• 
  Запах в доме от септика что делать
• 
  Как нырять в воду
• 
  Как научиться плавать в бассейне самостоятельно взрослому
• 
  Аэрационный септик
• 
  Какой бассейн лучше надувной или каркасный
• 
  Бассейн надувной или каркасный какой лучше
• 
  Плавание похудение
• 
  Теплый бассейн под открытым небом
• 
  Отстойник для воды
• 
  Дренаж для септика
• 
  Бассейн в теплице из поликарбоната