Современная обработка воды предусматривает ее эффективную очистку от загрязнений разных типов. Применяемые технологии позволяют добиться высоких качеств жидкости для различных сфер применения. Рассмотрим основы водоподготовки и применяемые методы.
Почему очистка воды является необходимостью
Вода, поставляемая на питьевые, хозяйственно-бытовые, технические нужды, должна удовлетворять установленным нормам, которыми определяются требования к ее чистоте и химическому составу. При это жидкость, поступающая из природных источников без предварительной подготовки и подаваемая в водопровод, не отвечает этим требованиям.
Загрязнения воды может иметь загрязнения разного характера. Наиболее распространенным является механическое загрязнение. Оно связано с присутствием в жидкости посторонних нерастворимых частиц. Также вода может иметь химическое и биологическое загрязнение.
Важным параметром является состав и концентрация растворенных в жидкости солей и других соединений. При нарушении показателей жесткости воды она не может использоваться для питьевых и технических нужд.
Учитывая загрязненность воды и ее несоответствие нормам по жесткости, очистка является обязательной мерой. Она может выполняться следующими способами:
- механическая очистка;
- химическая очистка;
- обеззараживание.
Подготовка воды позволяет добиться показателей ее качества, достаточных для безопасного использования потребителями в питьевых, хозяйственно-бытовых, технических нуждах.
Механические способы очистки
Механические способы очистки воды предусматривают удаление из ее состава нерастворенных загрязняющих примесей. В зависимости от размера удаляемых частиц загрязнителей выделяют грубую и тонкую очистку. Механическая водоподготовка может выполняться разными методами. Самые распространенные способы ― фильтрация и осаждение загрязнителей.
Фильтрация и осаждение загрязнителей
Чаще всего для первичной водоочистки применяют методы осаждения и фильтрации.
Технология осаждения предусматривает вывод загрязняющих примесей в виде осадка. Очистка выполняется в специальных сооружениях ― отстойниках. Вода заливается в резервуар отстойник. Под действием силы тяжести частицы загрязняющих примесей постепенно осаждаются и скапливаются в нижней части резервуара. Накопленные внизу загрязнители отводятся в дренаж, а очищенная жидкость сливается из емкости. Процесс водоочистки осаждением может проходить в несколько этапов.
Фильтрация ― наиболее эффективная технология механической очистки воды. При использовании этого способа жидкость пропускается через фильтры, на которых отделяются загрязняющие примеси. В зависимости от типа используемых элементов очистки выделяют такие виды фильтрования:
- Процеживание. Применяются элементы фильтрации с волокнистыми неткаными материалами с размером пор, меньшим размера отделяемых загрязняющих частиц.
- Пленочное фильтрование. Применяются мелкозернистые элементы очистки насыпного типа, которые обволакиваются пленкой. Обеспечивает удаление мелкофракционных загрязнителей.
- Объемное фильтрование. В таких фильтрах поток очищаемой жидкости проходит через элемент очистки несколько раз, изменяя направление и скорость движения. Применяются фильтры насыпного типа с крупнозернистым материалом.
Фильтры водоочистки могут иметь один, два или несколько слоев фильтрующего материала. В зависимости от рабочего давления они могут быть открытые, безнапорные, напорные.
Наиболее эффективными являются фильтры с несколькими слоями фильтрующего материала. В этом случае обеспечивает поэтапная водоочистка. Верхний слой обеспечивает отделение крупных частиц. Чем ниже слой элемента фильтрации, тем меньше размер отделяемых частиц.
Эффективность первичной очистки воды
Оценка эффективности механической очистки воды осуществляется по ряду критериев:
- Качество очистки. Параметр, характеризующий способность фильтра задерживать загрязняющие примеси разных фракций.
- Производительность. Характеризует объем жидкости, который элемент может очистить за определенный период.
- Экономическая эффективность. Определяется с учетом стоимости фильтра и сроком его эксплуатации. Также учитываются необходимые расходы на обслуживание.
Нужно учитывать, что механическая очистка имеет ограниченную эффективность. Она не позволяет удалять из воды растворенные загрязнители, химические примеси, не дает возможности обеззараживать ее. Поэтому она используется в качестве метода первичной очистки, обеспечивая подготовку к дальнейшей обработке.
Химические методы очистки
Химочистка воды предусматривает добавление в воду реагентов. Эти вещества вступают в реакцию с содержащимися в жидкости загрязняющими примесями.
Применение коагулянтов и флокулянтов для улучшения качества воды
К числу основных технологий очистки воды химическими способами относится коагуляция и флокуляция. Эти процессы протекают при добавлении к жидкости соответствующих реагентов ― коагулянтов и флокулянтов.
Коагуляция ― укрупнение коллоидных частиц, из которых формируются микрохлопья. Процесс протекает в результате нейтрализации отрицательного заряда частиц.
Флокуляция ― формирование химических связей между микрохлопьями, которые образовались после коагуляции. В результате из них формируются более крупные агломераты, которые легко удаляются из воды.
Технология водоочистки предусматривает поочередное протекание коагуляции и флокуляции для удаления химических загрязнителей из воды. Дозировка и состав реагентов, время протекания процессов определяются качеством очищаемой жидкости, видами загрязнителей и других характеристик.
Очистка воды от растворённых примесей
Основными технологиями химической очистки воды от растворенных примесей являются:
- нейтрализация;
- окисление;
- восстановление.
Нейтрализация ― процесс, обеспечивающий снижение уровня кислотности жидкости. С его помощью показатель pH приводится к нормативным значениям. Для нейтрализации используют реагенты, которые зависят от состава очищаемой воды. Если в ней преобладает кислая среда, нейтрализацию выполняют при помощи щелочей. Нейтрализация щелочной среды выполняется кислотами.
Окисление ― реакция, в результате которой из жидкости удаляются стойкие примеси. Метод широко применяется для обезвреживания растворенных токсинов, которые преобразуются в безвредные соединения. В качестве реагентов для окисления используются озон, перманганат калия, хлор, аммиак и т.д.
Восстановление ― процесс, в результате которых растворенные соединения восстанавливаются до первоначального состояния. После этого загрязнители могут быть выведены из жидкости другими методами, например, фильтрацией, отстаиванием, флотацией и т.д.
Дезинфекция воды
Дезинфекция ― обязательная мера по подготовки питьевой воды, а также жидкости, используемой для бытовых и хозяйственных нужд. Процесс предусматривает уничтожение болезнетворной микрофлоры, которая содержится в воде.
Хлорирование, озонирование и ультрафиолетовое обеззараживание
Основными способами обеззараживания воды являются:
- хлорирование;
- озонирование;
- лучевое обеззараживание.
Чаще всего обеззараживание выполняется химическими методами. Самый распространенных из них ― способ хлорирования. Он предусматривает растворение в жидкости хлора, который обеспечивает практически полное уничтожение бактерий и вирусов. Недостаток метода ― сильная токсичность хлора и его соединений. Поэтому перед подачей воды потребителям после хлорирования она должна подвергаться дополнительной очистке для удаления хлора. Например, такая очистка может выполняться при помощи активированного угля или другого сильного сорбента.
Озонирование ― технология обеззараживания при помощи озона, который вырабатывается озоногенераторами и пропускается через жидкость. Озон эффективно уничтожает микробы. При этом данный метод является безопасным для здоровья. Однако при взаимодействии с соединениями, которые содержатся в старом трубопроводе озон может образовывать токсичные вещества, что ограничивает применение этой технологии.
Метод обеззараживания ультрафиолетовыми лучами ― эффективная технология биологической водоочистки. Действие облучения быстро уничтожает микрофлору. При этом отсутствует выделение токсинов, что позволяет сразу подавать очищенную воду потребителям.
