Часто встречающиеся способы водоподготовки. Химические реагенты для окисления
В данной статье подробно описаны аспекты водоподготовки. Как происходит этот процесс и так ли он на самом деле важен для промышленности, жкх, коттеджей и заводов. Вода является важнейшим компонентом жизнедеятельности человека, с помощью воды мы производим продукцию. Если вода не участвует в технологии прямо, она может участвовать косвенно, например, при охлаждении оборудования или использование в процессах нагревания. Проблема неочищенной воды стоит сегодня, как нельзя остро. Водоподготовка требуется во всех сферах жизни, производство качественной воды или любой другой продукции нуждается в полноценной системе очистки воды.
Прежде всего дадим определение выше указанному процессу. Водоочистка и водоподготовка представляют собой комплекс мероприятий по улучшению воды до заданных параметров в соответствии с нормативными документами и стандартами или требованиями потребителя.
Основные задачи водоподготовки – это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного водоснабжения с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов водоочистки, водоподготовки. Подход к водоочистке не может быть везде одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются в зависимости от назначения воды.
Сегодня мы затронем самые важные аспекты водоподготовки и подробно их разберем.
Осветление воды
Для очистки жидкости от нерастворимых частиц применяют контактные осветлители, флотаторы, гидроциклоны, намывные фильтры и другие устройства. Более глубокая водоочистка в Москве и регионах предполагает дополнительное использование коагулянтов, флокулянтов, систем ультрафильтрации.
Это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных источников в паводковый период, может достигать 2000-2500 мг/л.
Обесцвечивание воды
Это устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).
Умягчение воды
Водоподготовка в Москве и в других крупных городах не обходится без снижения жесткости воды. Чтобы удалить из жидкости катионы кальция и магния, в ее состав вводятся анионы СО32- и ОН- для образования СаСО3 и Mg(OH)2, которые удаляются путем выделения в осадок и фильтрации. Для снижения карбонатной жесткости и щелочности воду обрабатывают известью. Водоподготовка и очистка воды с использованием извести и соды позволяет удалить из воды сульфаты и хлориды кальция и магния. В большинстве случаев при умягчении воды предпочитают использовать ионообменные смолы. Удаление катионов жесткости происходит при обмене свободными ионами в процессе их взаимодействия с ионообменной смолой. Ионы кальция и магния оседают на ионообменной смоле, взамен этого в воду поступают ионы натрия.
.jpg)
По традиционной схеме умягчение осуществляется методом ионного обмена, основанного на фильтрации воды через, так называемые, ионообменные смолы, обменивающие входящие в их состав ионы Na+ на ионы Ca2+ и Mg2+, содержащиеся в воде. При истощении рабочих свойств производится регенерация раствором NaCl, приготовляемым из специальной таблетированной соли. Периодичность регенерации зависит от геометрических параметров слоя, обменной емкости смолы, уровня жесткости, скорости потока, объема обрабатываемой воды.
Опреснение и обессоливание
Его методы отличаются большим разнообразием, называемое также деионизацией или деминерализацией, представляет собой уменьшение содержания растворенных в жидкости солей. Обессоливание морской или засоленной воды носит название опреснения. Нормы предусматривают содержание соли в воде, не превышающего одного грамма на литр. В отдельных случаях допустима концентрация соли полтора грамма на литр. Но во многих регионах концентрация солей в 
подземных и поверхностных водах превышает эти значения. А в морской воде, запас которой на планете является основным, соли содержится от десяти до сорока граммов на литр. Морская вода нуждается в опреснении. И для разных видов существуют свои методы обессоливания воды.
Водоочистка воды от солей может быть частичной или полной. Например, приведение жидкости в соответствие санитарным нормам требует снижения солесодержания до 1000 мг/л, а для питания барабанных и прямоточных котлов на тепловых электростанциях необходимо предельно возможное удаление солей и получение жидкости, по своим свойствам гораздо лучшей чем вода дистиллированная. Организации по очистке воды выбирают различные способы по снижению содержания солей: ионный обмен, обратный осмос, электродеионизацию, дистиляцию и другие. Выбор оптимального инженерно-технического решения для водоочистки водоснабжения выполняется после всесторонней оценки объекта и потребностей Заказчика.
Дегазация воды
По названию данного метода становится очевидно, что данный метод представляет собой удаление из воды растворенных газов. Дегазация воды необходима при использовании воды на хозяйственно-питьевые и промышленные цели, т. к. растворенные газы - кислород, свободная углекислота и сероводород - обусловливают или усиливают коррозионные 
свойства воды. Дегазация воды применяется в системах горячего водоснабжения, при подготовке питательной воды для котлов среднего и высокого давлений, при ионитовом умягчении и обессоливании воды, при обезжелезивании воды с помощью аэрации и в случаях использования подземных вод, содержащих растворенный сероводород.
Различают химические и физические способы дегазации воды. Сущность первых заключается в добавлении реагентов, которые связывают растворенные в воде газы, например обескислороживание воды путем добавки в нее гидразин-гидрата или путем фильтрации воды через фильтры, загруженные стальными стружками. В обоих случаях происходит связывание растворенного кислорода, который при этом утрачивает коррозионные свойства.
Обеззараживание воды
Или дезинфекция – завершающий этап процесса водоочистки. Цель – это подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы.
В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания воды, который можно классифицировать на пять основных групп: термический; сорбция на активном угле; химический (с помощью сильных окислителей); олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей).
Из перечисленных методов наиболее широко распространены методы третьей группы. В качестве окислителей применяют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору, хлорной извести, гипохлориду натрия. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.
С целью улучшения качества воды применяют следующие способы ее подготовки: отстаивание, фильтрация, коагуляция, деодорация, обезжелезивание, умягчение, обеззараживание.
Отстаивание и фильтрацию используют для освобождения воды от взвешенных частиц. Отстаивание проводят в резервуарах. Процесс осаждения частиц идет медленно. Способ требует больших отстойных резервуаров и площадей, поэтому применяется редко. Более распространена фильтрация через песочные и угольно-песочные фильтры.
Обычной фильтрацией нельзя освободиться от коллоидов. В этом случае проводят коагуляцию . Воду обрабатывают веществами (коагулянтами ), которые вызывают укрупнение коллоидных частиц и выпадение их в осадок. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия и сульфат железа. В водном растворе сульфат алюминия подвергается гидролизу с образованием малорастворимой гидроокиси алюминия.
Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 SO 4
Хлопья гидроокиси алюминия имеют сильно развитую поверхность, которая способна адсорбировать растворимые органические вещества большой молекулярной массы (гуминовые вещества, кремневую кислоту и ее соли и т.д.). В результате этого вода осветляется и освобождается от неприятных привкусов. Для ускорения процесса коагуляции и снижения расхода коагулянтов в воду добавляют флокулянты (например, полиакриламид), способствующие хлопьеобразованию.
Деодорация – обработка воды, устраняющая неприятные запахи, привкусы, которые обусловлены наличием примесей в незначительных количествах. Применяют озонирование (дорогой способ) или обработку активным углем. При фильтровании воды через слой активного угля органические соединения адсорбируются на его поверхности. После такой обработки удаляются из воды не только запахи и привкусы, но снижается ее цветность и окисляемость.
Обезжелезивание . Вода с высоким содержанием железа имеет неприятный вкус и запах и ее использование отрицательно сказывается на процессах брожения, качестве готовой продукции. Поэтому соединения железа следует удалять. Чаще всего воду подвергают аэрированию. При этом Fe 2+ окисляется в Fe 3+ , образуется нерастворимый Fe(OН) 3.
4Fe(HCO 3) 2 + 2H 2 O + O 2 4 Fe(OH) 3 + 8CO 2
После такой обработки воду обязательно фильтруют.
Умягчение состоит в удалении из воды солей кальция и магния. Осуществляется несколькими способами: реагентным, ионообменным, обратноосмотическим, электродиализным.
Реагентный способ – основан на связывании ионов кальция и магния и переводе их в нерастворимые соединения. Разновидности реагентного способа - известковый и содово-известковый.
Известковый способ заключается в обработке воды раствором извести:
Са(HCO 3) 2 + Са(ОH) 2 2СаСО 3 + Н 2 О
Mg(HCO 3) 2 + Са(ОH) 2 MgCO 3 + СаСО 3 + 2Н 2 О
MgCO 3 + Са(ОH) 2 2СаСО 3 + Mg(OH) 2
Содово -известковый способ заключается в последовательной обработке воды растворами извести и соды:
Са,Mg(SO 4) + Na 2 CO 3 (Ca,Mg)CO 3 + Na 2 SO 4
После реакции осадок удаляют. Этот способ прост в исполнении, относительно дешев, можно умягчать воду при любой исходной жесткости до остаточной величины 0,5-1,8 ммоль/дм 3 , однако требует больших производственных площадей и значительного расхода реагентов. В настоящее время практически вытеснен способами ионообмена.
Ионообменный способ умягчения состоит в удалении из воды ионов кальция и магния при помощи ионитов.
Иониты – твердые, практически не растворимые в воде и органических растворителях материалы, способные обменивать свои ионы на ионы, находящиеся в воде. По характеру активных групп иониты делят на катиониты (замещают в растворе катионы на ионы Н 2 , Nа + или другие катионы) и аниониты (замещают анионы в растворе на ионы ОН - или другие анионы).
В качестве ионитов применяют синтетические смолы, природные алюмосиликаты (цеолиты, глаукониты), сульфоугли.
Для умягчения воды чаще всего используют сульфоуголь в Na + -форме, реже в Н + -форме.
Умягчение воды путем ионообмена проводят в вертикальных колонках. Вода проходит через слой угля и происходит замещение ионов Na + или Н + катионита ионами Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в воде.
При этом протекают следующие реакции:
2NaR + Ca(HCO 3) 2 CaR 2 + 2NaHCO 3
2NaR + Mg(HCO 3) 2 MgR 2 + 2NaHCO 3
2HR + Ca,Mg(SO 4) (Ca,Mg)R 2 + H 2 SO 4
R – комплекс катионита.
Постепенно объемная емкость катионита уменьшается. Для ее восстановления Na + -катионит регенерируют путем пропускания раствора поваренной соли, Н + -катионит – растворами серной или соляной кислоты. При регенерации протекают следующие реакции:
(Сa,Mg)R 2 + 2NaCl 2NaR + (Ca,Mg)Cl 2
Недостатком Na-катионирования является подщелачивание воды, увеличение сухого остатка. При Н-катионировании данный недостаток отсутствует, т.к. образуются кислоты, снижающие щелочность воды.
Если временная жесткость более 5 ммоль/дм 3 , то лучше использовать комбинированный способ, например, Na-Н-катионирование (последовательное или параллельное).
В частных случаях можно обессолить воду путем последовательного Н-катионирования и ОН-анионирования. Такая вода по составу близка к дистиллированной, т.к. освобождена от катионов и анионов.
Электродиализный способ служит для обессоливания воды. Заключается в переносе растворенных веществ через ионитовые мембраны под действием электрического поля. При этом катиониты движутся к катоду, проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми. Аниониты движутся в обратном направлении – к аноду, проходят через анионитовые мембраны и задерживаются катионитовыми.
Недостатками метода являются закупорка мембран вследствие осаждения слаборастворимых солей (поэтому воду предварительно надо очищать), большие затраты электроэнергии.
Метод обратного осмоса наиболее перспективный. Он заключается в фильтровании воды под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны. При этом мембраны пропускают растворитель (воду), но задерживают растворенные вещества (ионы солей, молекулы органических соединений). Мембраны при этом меньше загрязняются, так как вещества на них не сорбируются
Обеззараживанию подвергается вода, которая имеет отклонения по бактериологическим показателям. Существуют следующие способы обеззараживания: хлорирование, обработка ультрафиолетовыми лучами, озонирование, обработка ионами серебра и ультразвуком.
Хлорирование – применяется газообразный хлор, хлорная известь (СаСl 2), гипохлорид кальция Са(ОСl) 2 . При обычных условиях хлорирования действие хлора распространяется лишь на вегетативные формы микроорганизмов. Для спорообразующих микроорганизмов требуется большие дозы хлора и длительный контакт с водой. Кроме того, хлор, соединяется с органическими соединениями, например с фенолами, и вода приобретает «аптечный» привкус. Вода с высоким содержанием хлора не пригодна для обработки дрожжей.
Озонирование . Сущность способа заключается в том, что до соприкосновения с водой воздух подвергается воздействию электрического разряда. При этом часть кислорода превращается в озон. Молекула озона очень нестойкая и распадается на молекулярный и атомарный кислород (О 2 и О +). Атомарный кислород, действуя как окислитель, приводит к гибели бактерий. Одновременно снижается цветность воды, она приобретает приятный вкус и запах. Метод дорогой, применяется ограниченно. По бактерицидному действию не отличается от хлорирования.
УФ-облучение – прогрессивный способ. Обеззараживающее действие является мгновенным и распространяется на вегетативные и споровые формы микроорганизмов. Эффективность бактерицидного воздействия ультрафиолетовых лучей зависит от продолжительности и интенсивности облучения, а также от наличия взвесей и коллоидов в воде, рассеивающих свет и препятствующих проникновению лучей в толщу воды. В качестве источника ультрафиолетового излучения используют ртутно-кварцевые и аргонно-ртутные лампы, которые устанавливают в аппаратах на пути движения воды. Установки бывают с погружными и непогружными источниками излучения.
Обработка ионами серебра. Ионы серебра даже в малых дозах обладают бактерицидным действием, но распространяется оно только на вегетативные формы микроорганизмов и очень незначительно - на споровые формы. Эффект бактерицидного действия достигается при продолжительном (двухчасовом) контакте ионов серебра с водой. Обогащают воду ионами серебра методом контактирования с посеребренным песком; непосредственным растворением в воде солей серебра; электролитическим способом с помощью ионизаторов.
Применение ультразвука . При большой мощности ультразвуковых волн вблизи поверхности вибратора происходит как бы взрыв жидкости и образование пустот. Этот процесс называется «кавитация». Под действием кавитации клетки микроорганизмов разрываются на части. При обработке ультразвуком в течение 5 мин достигается полная стерилизация воды. Метод дорогой и еще не нашел широкого применения в промышленности.
Чаще всего на предприятиях проводят комплексную обработку воды, включающей несколько ступеней очистки, что зависит от качества исходной воды.
Каждый человек, кто работает с водой, знает, что сегодня главная проблема, с которой сталкивается каждый, это повышенная жесткость воды. Из-за нее приходится сталкиваться с огромным количеством проблем, которые решать приходится, здесь и сейчас, не откладывая в долгий ящик. призвана привести к состоянию, разрешенному законом для использования в пищу и питье, или же для использования на производстве со специальными требованиями.
Что не так с жесткой водой, что о ней постоянно приходится заботиться? О накипи, я думаю, знают все. Только вот вряд ли все до конца понимают, в чем ее вред. Но кроме накипи и ее плохой проводимости тепла, есть еще повышенная жесткость воды, которая дает свои последствия еще до того, как образуется накипь.
О том, что вы работаете с жесткой водой, вы узнаете по большому количеству признаков. Впрочем, если вам удобно и просто удалять накипь руками или с помощью средств от накипи, вы можете продолжать, просто вам нужно понимать, чем вы рискуете, выбирая данный путь борьбы с жесткостью воды.
Первое, что подвержено негативному влиянию жесткой воды, это наше здоровье. Соли жесткости откладываются везде. Будут это стенки бытового прибора или будет это желудок или почки, им все равно. Поэтому до того момента, пока вы проведете очистку от накипи, она уже образуется в вашем организме. Хронические заболевания уходят корнями не только в неправильный образ жизни, качество воды здесь также имеет свой вес. какие перспективные технологии водоподготовки мы знаем на сегодняшний день?
Кроме вреда для здоровья, повышенная жесткость воды оставляет свой след и на наших одеждах, и здесь тоже очистка от накипи никак не поможет. Когда мы стираем в жесткой воде, приходится и воды больше использовать, и порошка добавлять в половину больше. Что происходит дальше? Из-за плохой растворимости моющих средств в такой воде, порошок оседает вместе с солями жесткости внутри пор тканей. Чтобы как следует промыть такую ткань, придется полоскать ее намного дольше. Это добавочный расход воды. Мы всего этого не замечаем, т.к. постоянно работаем с такими расходами, и увидеть разницу поможет только применение .
Однако, на сегодня бытует мнение, что любой фильтр для воды достаточно дорог, и его использование в квартире не оправданно. И что проще удалять накипь. Две сферы, которым безразлично такое удаление указаны свыше. Вещи с белыми разводами выглядят мало привлекательно и быстро приходят в негодность. Гораздо раньше, чем, если бы вы использовали технологию водоподготовки и стирали в мягкой воде.
Кроме этого у накипи есть такой большой недостаток, как плохая теплопроводимость. Ведь почему нужно всегда следить за размером накипи на поверхностях? да чтобы не остаться без промышленного оборудования или же без бытовых приборов.
Когда накипь покрывает нагревательные элементы или водогрейные поверхности, передача тепла воде прекращается практически полностью. По началу, известковый налет хоть как то пропускает тепло, но при этом есть еще такой нюанс, как резкий рост расходов топлива или электричества. Нагреть то поверхность становится намного сложнее. Поэтому и уходит, столько топлива, и чем толще слой накипи, тем выше расходы.
Проблема накипи не только в повышенном расходе топлива. Прибор с накипью со временем начнет отключаться, стремясь защитить себя от перегревов. Это все сигналы, на которые нужно реагировать немедленно. Очистка от накипи в таком случае должна проходить мгновенно. Если ее не сделать, то накипь быстро перейдет в стадию известкового камня. Удалять такой покров намного сложнее. Это время. Это деньги. И наконец, это риск потерять прибор. Если упустить момент, то теплу больше некуда будет идти, и оно просто разорвет нагревательный элемент или поверхность. Именно по этой причине нужно знать все технологии водоподготовки на отлично!
В быту это выливается в перегорание бытовых приборов. Иногда с разрывом проводки. В промышленности это проявляется в виде свищей на трубах и взрыве котлов в теплоэнергетике.
Вот вам набор причин, которые призывают задумываться об . С помощью нехитрого набора фильтров для воды вы сможете обезопасить себя и свою семью от вредного влияния повышенной жесткости воды. Выбирая ту или иную технологию водоподготовки, следует помнить, что обойтись на предприятии или в собственном доме, квартире одним умягчителем воды точно не удастся.
Помните, что при очистке воды перед вами всегда будут стоять две задачи. Вам нужна вода питьевая и вода для бытовых нужд. Поэтому минимальная водоподготовка, которая только может быть в квартире будет состоять из очистки воды с помощью, например, электромагнитного умягчителя воды Акващит. Это будет для воды по техническим, бытовым нуждам. И очистка воды с помощью фильтра-кувшина, минимум или обратного осмоса максимум. Это уже для питьевых нужд. Тогда защита от накипи и жесткой воды будет более менее надежной.
Теперь перейдем непосредственно к технологиям водоподготовки. Выбирая ту или иную технологию, нужно знать, какие задачи она должна решать. Как понять, что выбрать? Откуда взять исходные данные для определения типа технологии водоподготовки и последовательности фильтров для воды?
Самое первое, что вы должны сделать, прежде чем будете выбирать перспективную технологию водоподготовки, это провести химический анализ воды. На его основе вы всегда сможете рассчитать и оббьем поступающей в квартиру воды и сможете наглядно увидеть ее состав, все примеси, которые придется удалять. Имея на руках эти результаты, вам будет проще понять какую технологию водоподготовки лучше использовать, какую последовательность фильтров выбрать и какой мощности должен быть тот или иной прибор.
Даже если вы берете воду из центральной системы очистки воды, она все равно будет жесткой. И здесь лучше не экономить, и провести таки химический анализ воды. Тогда вы не будете переплачивать за слишком мощный и дорогой умягчитель воды.
Все варианты технологий водоподготовки можно свети к следующему перечню:
- механическая очистка воды;
- химическая очистка воды;
- дезинфекция;
- микроочистка.
Под химической очисткой воды понимают устранение любых органических примесей, нитратов, железа, а также остаточного хлора. Микроочистка – это получение дистиллята или же чистой и полезной питьевой воды.
Рассмотрим более подробно варианты фильтров для воды, которые работают с применением той или иной технологии водоподготовки.
Итак, механическая технология водоподготовки . Ее задача устранить из воды все механические твердые примеси, а также каллоиды. Здесь очистка воды может проходить в несколько этапов. Начинается она с грубой очистки. Вода может даже отстаиваться, чтобы самые большие механические примеси могли осесть. Здесь могут использовать осадочные, гравийные сетчатые .
Сетчатые фильтры включают в себя несколько сеток с разной пропускной способностью. Они используются для фильтрации, как более крупных, так и мелких твердых примесей. Основной материал для производства сеток - нержавеющая сталь. Ставят такие фильтры при первичном заборе воды самыми первыми.
Осадочные фильтры призваны удалить очень мелкие частицы, невидимые невооруженному взгляду. Здесь фильтрующая основа – кварцевый песок, а также гравий. Иногда могут использовать гидроантрацит. Такие фильтры больше применяют для повторной очистки воды. Так очищают стоки, или готовят техническую воду на производстве.
Фильтры с картриджами, это что-то среднее между механической фильтрацией и умягчением воды. Суть только в том, что такие фильтры устраняют очень мелкие примеси размером 150-1 микрон. Такие фильтры устанавливают для предварительной очистки в том же обратном осмосе.
Химическая очистка воды, это скорее интересная и перспективная технология водоподготовки, предназначенная для корректировки химического состава воды, а не изменения его состояния. Это с помощью ионного обмена, а также обезжелезивание. На данном же этапе водоподготовки устраняют из воды остаточный хлор.
Для обезжелезивания могут использовать марганцевый цеолит. Это песок зеленого цвета, который отлично контактирует с железистыми соединениями, качественно отфильтровывая их из воды. Для того, чтобы реакция удержания железа в фильтра проходила еще лучше, неплохо было бы, если бы в воде были небольшие включения кремния.
Другой вариант технологии водоподготовки – это использование окисления железа для очистки воды от его примесей. Это безреагентный процесс и для этого применяют специальные фильтры, где воду обдувают кислородом и под этим влиянием железо оседает на внутреннем картридже.
В качестве умягчения воды используют ионообменные фильтры для воды. Это одна из самых распространенных технологий водоподготовки, что в быту, что на производстве. Основу такого фильтра составляет смоляной картридж. Он перенасыщен слабым натрием, который в структуре вещества легко заменить. Когда происходит контакт с жесткой водой, соли жесткости легко сменяют слабый натрий. Так и происходят непосредственно . Постепенно картридж полностью отдает свой натрий и забивается солями жесткости.
В промышленности такие установки одни из самых популярных, но и самых громоздких. Это огромные баки в высоту. Но зато скорость очистки воды у них самая высокая. При этом забитые картриджи в промышленности восстанавливают, в быту меняют. Ионообменный фильтр является реагентным умягчителем, поэтому для производства питьевой воды нельзя было его использовать, до тех пор, пока не придумали сделать картридж сменным.
Восстанавливают такой картридж с помощью сильно соляного раствора. В быту картридж меняют. Из-за этого стоимость использования подобной технологии водоподготовки увеличивается. Хотя сама установка стоит недорого, но постоянная смена картриджей, это постоянные расходы. Тем более, что еще и менять придется довольно часто. В промышленности расходы пойдут и на соли. Она хоть и дешевая, но большие обьемы стоят дорого. Плюс закупаться ею придется постоянно. Да и еще одна проблема подобного ионообменного аппарата в промышленности - после восстановления образуются очень вредные отходы. Сбрасывать в атмосферу такие, категорически нельзя. Только с получения разрешения и после доочистки. Это опять же расходы. Но в сравнении со стоимостью того же обратного осмоса, данные расходы в промышленности считаются незначительными.
Новые и современные технологии водоподготовки
Для быта же, кто жаждет сэкономить на новых и современных технологиях водоподготовки, могут покупать такой фильтр-кувшин. Правда, установка обратного осмоса окупиться быстрее, чем такой фильтр с постоянными расходами.
Для того, чтобы устранить из воды мутность и остаточный хлор в качестве фильтрующей среды используют активированный уголь, который является основой сорбционного фильтра.
Для дезинфекции могут использовать озонаторы или ультрафиолетовые фильтры для воды. Здесь главной задачей новых и современных технологий водоподготовки является устранение любых бактерий и вирусов. Озонаторы больше всего используют в бассейнах, т.к. они достаточно дороги, но при этом экологически чистые. Ультрафиолетовые фильтры являются безреагентными установками и облучают воду с помощью ультрафиолетовой лампы, которая убивает любые бактерии.
Еще одной популярной сегодня чрезвычайно технологией, является электромагнитное умягчение воды. Классический ее пример . Чаще всего подобную новую и современную технологию водоподготовки массово используют в теплоэнергетике. Также популярна установка и в быту. Основой здесь являются постоянные магниты и электрический процессор. Он, используя силу магнитов, генерирует электромагнитные волны, которые влияют на воду. Под таким влиянием соли жесткости видоизменяются.
Обретя новую форму, они не имеют возможности прилипнуть к поверхностям. Тонкая игольчатая поверхность дает возможность только тереться о старую накипь. Здесь происходит второй положительный эффект. Новые соли жесткости устраняют старые. Причем делают это качественно. Когда вы поставите себе электромагнитный умягчитель воды Акващит, вы через месяц, можете смело раскрутить свой бойлер и посмотреть как сработал такой . Уверяю вас, результаты вас порадуют. При этом прибор не нужно обслуживать. Легко поставить, легко снять, работает сам, никаких замен фильтров и промывок. Только ставить нужно на чистый отрезок трубы. Это единственное требование.
И наконец, новая и современная технология водоподготовки
, предназначенная для получения дистиллята и питьевой воды высокого качества. Это нанофильтрация и обратный осмос. Это все технологии для тонкой очистки воды. Здесь вода очищается на молекулярном уровне через дисперсионную мембрану с огромным количеством отверстий размером не больше молекулы воды. В такую установку нельзя поставлять неподготовленную воду. Только после предварительной очистки, вода может очищаться обратным осмосом. Из-за этого любая установка нанофильтрации или осмоса будет стоить дорого. Да и материалы для тонкой мембраны, достаточно дорогие. Но качество очистки воды здесь самое высокое.
Таким образом, мы разобрали все самые популярные и используемые новые и современные технологии водоподготовки. Теперь вы будете понимать, что и как работает. С такими знаниями, составить правильную систему очистки воды не составит труда.
На современных водопроводных станциях применяется комплексная многоступенчатая технология очистки воды , разработанная еще в ХIX веке. С того времени данная технология претерпевала различные усовершенствования и до нас дошла в виде ныне существующих коммунальных водопроводов с классической схемой водоподготовки, использующих все те же три основных этапа.
Основные этапы водоподготовки
- Механическая очистка воды. Это подготовительный этап водоочистки, направленный на удаление из воды крупных (видимых) загрязняющих частиц - песка, ржавчины, планктона, ила и других тяжелых взвесей. Осуществляется перед подачей воды на главные очистные сооружения с помощью решеток с ячеей различного диаметра и вращающихся сеток.
- Химическая очистка воды. Производится с целью приведения качества воды к нормативным показателям. Для этого применяются различные технологические приемы: осветление, коагуляция, отстаивание, фильтрация, обеззараживание, деминерализация, умягчение.
Осветление требуется в основном для поверхностных вод. Проводится на начальном этапе очистки питьевой воды в камере реакции и заключается в добавлении к объему обрабатываемой воды хлорсодержащего препарата и коагулянта. Хлор способствует разрушению органических веществ, большей частью представленных гуминовыми и фульвокислотами, присущих именно поверхностным водам и придающих им характерную зеленовато-коричневую окраску.
Коагуляция направлена на очищение воды от взвесей и коллоидных примесей, невидимых глазу. Коагулянты, в роли которых выступают соли алюминия, помогают мельчайшим частичкам органики (планктон, микроорганизмы, крупные белковые молекулы), находящимся во взвешенном состоянии, склеиваться между собой и превращают их в тяжелые хлопья, которые затем выпадают в осадок. Для усиления хлопьеобразования могут добавляться флокулянты - химические вещества различных торговых марок.
Отстаивание воды происходит в резервуарах с медленным потоком и переливным механизмом, где нижний слой жидкости движется медленнее, чем верхний. При этом происходит замедление общей скорости движения воды, и создаются условия для выпадения в осадок тяжелых загрязняющих частиц.
Фильтрация на угольных фильтрах или углевание, помогает избавиться от 95% находящихся в воде примесей как химического, так и биологического свойства. Ранее вода фильтровалась на картриджных фильтрах с прессованными активированными углями. Но этот метод достаточно трудоемкий и требует частой и дорогостоящей регенерации фильтрующего материала. На современном этапе перспективным является применение гранулированных (ГАУ) или порошкообразных (ПАУ) активированных углей, которые всыпаются в воду в блоке углевания, и перемешиваются с обрабатываемой водой. Исследования показали, что такой метод значительно эффективней, чем фильтрование через блочные фильтры, и к тому же менее дорогостоящий. ПАУ помогают устранить загрязнение химическими соединениями, тяжелыми металлами, органикой и, что немаловажно, поверхностно-активными веществами. Фильтрация с помощью активированных углей технологически доступна на водопроводной станции любого типа.
Обеззараживание применяется на всех без исключения типах водопроводов для устранения эпидемической опасности питьевой воды. В наше время способы обеззараживания предоставляют большой выбор различных методов и дезинфицирующих препаратов, но одной из составляющих неизменно является хлор, благодаря своему свойству сохранять активность в разводящей сети и дезинфицировать водопроводные трубы.
Деминерализация в промышленных масштабах предполагает удаление из воды избыточного количества железа и марганца (обезжелезивание и деманганация соответственно).
Повышенное содержание железа меняет органолептические свойства воды, приводит к окрашиванию ее в желто-бурый цвет, придает неприятный «металлический» привкус. Железо выпадает в осадок в трубах, создавая условия для их дальнейшего загрязнения биологическими агентами, окрашивает белье при стирке, негативно влияет на сантехническое оборудование. Кроме того, высокие концентрации железа и марганца могут вызывать заболевания желудочно-кишечного тракта, почек и крови. Сверхнормативное количество железа, как правило, сопровождается высоким содержанием марганца и сероводорода.
На коммунальных водопроводах обезжелезивание проводится методом аэрации. При этом двухвалентное железо окисляется до трехвалентного и выпадает в осадок в виде хлопьев ржавчины. Далее ее можно устранить с помощью фильтров с различными загрузками.
Аэрация проводится двумя способами:
- Напорная аэрация - в контактную камеру по центру подается воздушная смесь по трубе, доходящей до половины камеры. Затем происходит барботирование толщи воды пузырьками воздушной смеси, которая и окисляет металлические примеси и газы. Аэрационная колонна заполняется водой не полностью, над поверхностью находится воздушная подушка. Ее задача заключается в смягчении гидроударов и увеличении площади аэрации.
- Безнапорная аэрация - проводится с помощью душевальных установок. В специальных камерах вода распыляется с помощью водяных эжекторов, что значительно увеличивает контактную площадь воды с воздухом.
Помимо этого, железо интенсивно окисляется при обработке воды хлором и озоном.
Марганец удаляется из воды фильтрованием через модифицированные загрузки либо добавлением окислителей, например, перманганата калия.
Умягчение воды проводится для устранения солей жесткости - карбонатов кальция и магния. Для этого используются фильтры с загрузкой кислыми или щелочными катионитами или анионитами, замещающими ионы кальция и магния на нейтральный натрий. Это достаточно дорогостоящий метод, потому используется чаще всего на локальных станциях водоочистки.
Подача воды в распределительную сеть.
После прохождения полного комплекса очистных сооружений на водопроводной станции вода становится питьевой. Затем она подается потребителю системой водопроводных труб, состояние которых в большинстве случаев оставляет желать значительно лучшего. Потому все чаще и чаще звучит вопрос о необходимости доочистки водопроводной питьевой воды и не только приведении ее к нормативным требованиям, но и придания полезных для здоровья качеств.
| P/S. от директора компании ООО «Регион»: | |
|
Получить чистую воду дома или на крупном производственном предприятии сегодня можно самыми разными способами. Благодаря развитию науки и техники, потребителю доступны, как химические, так и физические варианты получения не только умягченной воды, но еще и абсолютно очищенной. Основные методы водоподготовки потому и требуют изучения, ведь в знаниях сила Метод водоподготовки: обеззараживаниеВсегда противопоставляются домашние варианты получить очищенную воду и промышленные. Конечно, с нынешним развитием домашние варианты конкуренцию не выдерживают. Но некоторые слои населения продолжают их использовать, ориентируясь на их дешевизну. Все таки покупать отдельную на первый взгляд кажется дорогим удовольствием. Всегда проще проводить профилактику. Но как показывает практика, основные методы водоподготовки давно себя уже изжили. Ниже в таблице представлены все методы, которые можно применить для обеззараживания воды или устранения последствий жесткости в домашних условиях. У домашних методов обеззараживания воды есть один значительный недостаток, в большинстве случаев они борются не с причиной, а с последствиями. Это лучше всего прослеживается на примере мягкости. Вода, как известно в центральном водоснабжении жесткая, и о том, чтобы довести ее до нужного уровня, может позаботиться только сам потребитель. Ему подвластны только наличные средства. Так обработка с лимонной кислотой помогает размягчить образовавшийся легкий налет на стенках оборудования. И то при условии, что он небольшой. В случае, если накипь уже застаявшаяся, то лимонная кислота или тот же уксус или эссенция уже не помогут. То есть какого-то вещества подручного и удобного, способного именно умягчить воду, а не устранить уже образовавшуюся накипь, нет. И значит домашние средства здесь точно не помощники. Жесткость, тем не менее, одна из важнейших причин применения умягчающих и очищающих установок. Ведь центральное водоснабжение мало когда обеспокоится степенью известковости воды, подаваемой конечному потребителю. Тем не менее, оставить состояние воды без внимания тоже нельзя. Грозит это очень неприятными последствиями. Причем, почему нужно устранить твердый мусор, или соли железа, человек понимает, а вот чем так опасна и вредна жесткость не всегда. Это главная причина не должного внимания всем . Только в промышленности уже давно оценили степень вреда от накипи, и устраняют ее регулярно и стремятся устанавливать умягчающие системы. Есть несколько причин, по которым обычный потребитель должен обеспечить себя и свою семью мягкой водой:
Набор методов стандартный, но действенный. Если потребитель начнет пользоваться мягкой водой, он очень скоро поймет, как много он сэкономил. Сама по себе жесткая вода плохо растворяет моющие средства. Из-за этого и средств идет в разы больше. И самой воды. Качество стирки разительно уменьшается. За примерами не надо далеко ходить. Каждый видел разводы на одежде после стирки. Вот это все работа известковой воды. Но хуже всего то, что сама по себе образованная такой водой накипь работает, как качественный теплоизолятор. При этом оседает она на нагреваемых поверхностях и нагревательных элементах. Что получается в результате? Весьма плачевные последствия. Накипь покрывает поверхности и тепло не уходит в воду. Точнее уходит, но не более 15 процентов от общего количества. Но по закону сохранения, бесследно исчезнуть она не может. Вот она и остается внутри поверхностей, которые раскаляясь, плавятся или разрываются. Потому легковесно относиться к обеззараживанию в домашних условиях точно нельзя. Есть риск остаться без всего набора бытовых приборов. И, как правило, самым первым от таких последствий страдает чайник. Только вот потребители больше грешат, на некачественного производителя. И только когда из строя выходит стиральная машинка или бойлер, люди начинают задумываться о приобретении установок обеззараживания в квартиру. В промышленности все обстоит по-другому. Любая отопительная сеть, котельная зависят от качества воды. И легкий налет накипи может уничтожить все усилия по обеспечению горячей водой и отоплению. Да и небольшая накипь в состоянии привести к поломке котла. А это не стиральная машинка. Это огромные деньги. Пока не было различных фильтров для обеззараживания, в этой сфере массово использовали чистки и промывки. Но они не отличались высокой эффективностью. Ведь сколько поверхность не очищай, целее она от этого не становится. Потому при появлении различных умягчающих методов все отрасли промышленности старались перейти на их использование, если хватало ассигнований. Методы водоподготовки в современных реалияхПри таких недостатках и домашних методов водоподготовки и простых очистных ритуалов, применение других вариантов стало единственно возможным защитным механизмом от недостатков воды. Что сегодня массово и применяют. Хотя у любого метода есть свои недостатки и достоинства. Даже сферы применения у них несколько разные. Точнее, просто применение того или иного метода более рентабельно в определенной сфере. Так дорогой мембранный обратный осмос оправдывает себя при производстве питьевой воды. А электромагнитное облучение дает свой положительный эффект при работе с котельными. Рассматривать современные имеет смысл в той же последовательности, как и расположение этапов водоподготовки. При первичном заборе воды и высокой степени ее загрязненности, очистка начнется с механического устранения всех твердых примесей, вплоть до песчинок. Сегодня этот метод представлен разными современными приборами, от простого косого грязевика, до навороченных и сложных промышленных механических грязеуловителей. Главной целью механической очистки является устранение любых твердых частиц, чтобы избежать быстрого износа и поломок оборудования, работающего с водой. Долговечность работы приборов зависит от характера загрязнений и от прочности фильтрующих сеток или же применяемого вида очистной засыпки. После механической чистки наступает этап устранения специфических примесей. К ним относятся соли металлов, в том числе железистые соли и марганцевые. Суть метода водоподготовки состоит в том, чтобы из растворенных солей в воде сделать малорастворимые. Тогда они образуют осадок, и их легко можно будет отфильтровать. Для этого растворимые формы соли следует окислить. Для этого используют аэрацию или же для химических приборов берут другие более сильные химические окислители. Очень часто в качестве окислителя на данном этапе могут использовать марганцовку. Фильтрующие элементы выбирают самые разные, в зависимости от полученного осадка. Еще один очень основной метод водоподготовки – умягчение , которое занимается устранением из воды солей кальция да магния. Для их устранения используют катионные смолы, мембраны или же магнитные силовые поля, усиленные электрическими импульсами. При работе со смолами, их обменная способность довольно быстро себя исчерпывает, и картриджи приходится менять. Или же восстанавливать, но тогда появляется проблема с утилизацией отходов. При работе с мембранными приборами приходится решать проблемы с доочисткой. Мембранная обработка относится к тонкой очистке, и отправлять неподготовленную воду в такой прибор нельзя. Из-за этого он и стоит намного дороже, но дает практически дистиллированную воду. Электромагнитная обработка помогает не просто воду умягчить, она помогает решить проблемы с отложением старых и новых залежей извести. При этом не требуется ни вмешательства человека. Ни использование каких-то дополнительных веществ. Для теплоэнергетики эти приборы стали незаменимыми, т.к. помогают держать поверхности оборудования в чистоте. Набирают популярность такие устройства и в быту. Для устранения таких примесей, как запахи, муть и цвет более всего применяют обычный активированный уголь. Он также часто используется для получения воды питьевого назначения дома. Особенно, когда количество хлорки в воде зашкаливает. Еще одна относится к устранению нитратов с помощью специально созданных анионитов, орбразованных обычной солью. Заменить этот процесс может тот же обратный осмос. Что при его дороговизне позволяет ему удерживать лидирующие позиции среди очистных методов. Ведь он устраняет практически сто процентов примесей. И еще один метод крайне важный. Это дезинфекция, в воде недолжно быть вообще никаких бактерий и вирусов. Устранить их помогут либо химикаты, либо ультрафиолетовое облучение. Есть еще вариант озонирования, но из-за трудностей с производством его, он пока массово не используется, хотя без сомнения является лучшим с точки зрения экологической безопасности. | |