Очистка и обеззараживание воды: Основные способы и рекомендации

Очистка и обеззараживание воды: Основные способы и рекомендации

Способы улучшения природной воды зависят от ее свойств и требований, которые предъявляются к качеству воды. Они проводятся прежде всего за счет улучшения качества и обеззараживания воды.

Очистка воды направлена на улучшение ее органолептических, физических, несколько меньше химических и еще меньше биологических (наличие микроорганизмов) свойств.

Для очистки воды должны быть оборудованы соответствующие сооружения. Очистка воды включает проведение осветления и обесцвечивания с помощью коагуляции, отстаивания и фильтрации.

Осветление воды проводят в специальных сооружениях – осветлителях различного типа.

После коагуляции, отстаивания, осветления в воде могут оставаться мелкие хлопья, не осевшие в отстойниках, и мелкие частицы, взвешенные в воде. Для дальнейшей очистки воды применяют фильтрацию, которую осуществляют в специальных установках-фильтрах через фильтрующий материал (песок).

По скорости фильтрования фильтры делят на медленные (0,1-0,3 м 3 /ч), скорые (5-12 м 3 /ч) и сверхскорые (36-100 м 3 /ч); по давлению, под которым они работают – на безнапорные (открытые) и напорные; по крупности фильтрующего материала – на мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые; по количеству фильтрующих слоев – на однослойные, двухслойные и многослойные.

В большинстве случаев фильтрование сочетается с другими методами очистки воды. Обычно через фильтры пропускают воду, прошедшую коагулирование, отстойники или осветлители. Фильтры применяют также для осветления воды при ее реагентном умягчении или при удалении железа. В некоторых случаях фильтры используют для осетления некоагулированной или неотстоянной коагулированной воды.

При местном водоснабжении для обеспечения ферм водой чаще применяют медленные фильтры. Они представляют собой открытые или подземные резервуары из водонепроницаемого материала. На дно резервуара последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий и слой крупного песка. Самый верхний слой – из мелкого песка. Толщина подстилающего слоя (булыжник и гравий) составляет 0,6-0,9 м, а фильтрующего слоя (песок) – 0,8-1,2 м. Для стока профильтрованной воды на дне резервуара прокладывают каналы из кирпича или гончарных труб.

В процессе фильтрации на поверхности фильтра образуется так называемая биологическая пленка, состоящая из мелких частиц, взвешенных в фильтрующей воде планктона и бактерий. Благодаря этому на поверхности фильтра задерживается мелкая взвесь, за счет чего значительно повышается полнота фильтрации.

С течением времени биологическая пленка уплотняется и увеличивает сопротивление фильтра. Поэтому периодически проводят очистку медленных фильтров. Для этого один раз в 1,5-2 месяца вручную (скребками) снимают 2-3 см верхнего слоя песка и на некоторое время фильтр выключают из работы, затем после образования новой пленки начинают фильтрат направлять в сборники для чистой воды.

Установлена роль отдельных элементов в водообработке в освобождении воды от вирусов. Большая часть вирусов адсорбирована на частицах, первично взвешенных в воде, на хлопьях, образовавшихся в результате реакции этих частиц с коагулянтом. При осаждении хлопьев в эксперименте удавалось удалить из воды до 99,9% вирусов; в условиях эксплуатации водопроводных станций этот процент составил 90-95%. Удаление вирусов из воды происходит параллельно устранению мутности. Следовательно, процессы осветления воды обеспечивают существенное снижение содержания в ней бактерий и вирусов, что позволяет значительно повысить эффективность заключительного обеззараживания.

Способы обеззараживания воды

Качественная, чистая вода является необходимостью для различных хозяйственных и производственных процессов. Если в ней имеются различные болезнетворные бактерии и вирусы, такая жидкость становится непригодной, а зачастую и опасной для здоровья человека. Обеззараживание воды – удаление из исходной жидкости вредных вирусов и бактерий, способных вызывать инфекционные болезни. Способы очистки зависят от степени загрязненности воды, а также условий, в которых будет применяться очищенная жидкость (например, в фармакологии, либо в промышленности).

Степень зараженности питьевой воды определяется бактериологическим анализом, который помимо общего количества бактерий показывает также число индикаторных бактерий группы кишечной палочки (сокращенно БГКП) на 1 мг воды. Бактерии E.coli (основная разновидность БГКП) позволяют выявить фекальные загрязнения. Согласно нормам СанПиН, общее допустимое число данных бактерий может составлять до 50. Показатель зараженности определяется коли-индексом, сообщающим содержание E.coli на 1 л воды.

Способы обеззараживания воды

Основными способами удаления вирусов и бактерий из питьевой воды являются:

• химический, предполагает использование специализированных химических растворов с биологически активными веществами, ионизации. При реагентном обеззараживании необходимо придерживаться точных доз химических веществ и времени их реакции.
• физический, производится путем использования ультрафиолетового излучения. Исходную жидкость сначала очищают от механических примесей с помощью соответствующих фильтров, далее удаляют микроорганизмы, гельминты, а затем применяют методики обеззараживания.
• комбинированный, предполагает использование сразу реагентных и безреагентных методов.

Хлорирование воды

Хлорирование является методикой реагентного обеззараживания воды. Оно отличается доступностью и относительно невысокой ценой реагентов, жидкого и газообразного хлора, легкой реализацией и обслуживанием.

К плюсам метода можно отнести последействие хлора. Процессы повторного разрастания бактерий и вирусов останавливаются при невысоком содержании хлора в воде, который не вреден для человека.

Особенности хлорсодержащих реагентов

Достаточно высокими бактерицидными характеристиками отличается диоксид хлора. В процессе использования он не выделяет хлорорганические соединения, повышает общие показатели качества воды. В отличие от хлора, вещество безопасно при перевозке, а раствор готовится непосредственно перед применением.

Другие содержащие хлор реагенты: гипохлорит кальция и натрия, хлорная известь также обеспечивают более безопасное обеззараживание воды. Однако вещества предполагают применение значительных объемов раствора (в пять раз больше, чем раствора хлора), но длительное хранение невозможно в виду того, что хлорсодержащие реагенты подвергаются разложению с уменьшением количества действующего вещества.

Метод озонирования

Если подвергать воду обеззараживанию способом озонирования, то возможно образование неприятного запаха жидкости. Данные явления могут возникать в следствии выделения кислорода, неблагоприятно воздействующего на клетки микроорганизмов – происходит их окисление. Исходя из анализа воды и сделанных выводов о количестве загрязнений в исходной воде, определяется нужная доза озона для обеззараживания, как правило, его количество мало. Превышение этих норм может вызвать появление неприятного запаха, а также возможность повреждения деталей системы неблагоприятной коррозией.

Озонирование позволяет получить постоянные качественные показатели. При соблюдении всех норм и требований к процессу обеззараживания воды озонированием можно наблюдать хорошие и допустимые показатели содержания органики в итоговой воде и желаемое отсутствие продуктов, содержащих токсины, в ней. Озонирование подходит для использования при централизованном водоснабжении, обеззараживания сточных вод на промышленных предприятиях, жилищно-коммунальных объектах, сельскохозяйственных производствах, так как требует значительного количества электричества, квалифицированного обслуживания, специального оборудования. В сравнении с методом хлорирования, озонирование экологично, но требует больших затрат и имеет непродолжительное действия.

Ультрафиолетовое обеззараживание воды

Самым современным и наиболее используемым методом обеззараживания воды является применение установок ультрафиолетовой стерилизации.

Технология способа предполагает использование специальных ламп с УФ-излучением. Если же рассмотреть саму конструкцию установки, то можно заметить ее простоту и в то же время надежность. Основу системы составляют ультрафиолетовые лампы, которые размещены в металлических трубках. Неотъемлемой частью установок является наличие кварцевых чехлов куда помещаются сами лампы.

Если говорить о принципе работы, то можно заметить его простоту и быструю скорость достижения необходимого качества воды. Так, вода попадает в металлический корпус, где омывает именно кварцевый чехол, не соприкасаясь с самой лампой. Внутри корпуса она получает необходимую дозу облучения ультрафиолетовыми лучами. УФ-лучи удаляют самые мельчайшие образования и бактерии, при этом состав, по показателям полезных и нужных веществ, остается неизменным. Выделение ядовитых веществ в следствие применения бактерицидных ламп не происходит, что способствует безвредному увеличению дозы облучения. Метод подходит и для частного, и для промышленного применения, поскольку отличается простотой в обслуживании и довольно невысокой стоимостью.

Так как особенности системы водоснабжения на разных объектах индивидуальны, обычно для качественного комплексного обеззараживания воды требуется применение комбинированных вариантов. Например, широко применяется УФ-стерилизация или озонирование с периодическим хлорированием. Для максимально точного подбора фильтрующих устройств, требуется проведение предварительного анализа воды на содержание болезнетворных вирусов других всевозможных примесей.

Достоинства и недостатки способов обеззараживания воды

Главным недостатком методов хлорирования и озонирования можно считать то, что ни являются реагентными, что имеет ряд последствий. Так, к методу хлорирования требуется дополнительное внимание и применение дополнительных мер по транспортировке и хранению хлорсодержащих веществ. Невозможно допущение никаких утечек, так как вред здоровью человека, наносимый соединениями хлора, непоправим. Неблагоприятное действие может быть оказано не только на человека, но и на системы трубопроводов явлением коррозии.

Использование же озонирования, как основополагающего метода обеззараживания, так же не эффективно и имеет ряд ограничений. Например, данные системы требуют больших затрат как на ее приобретение, так и на обслуживание. Все это обусловлено высокой техникой безопасности при эксплуатации установок. Повышенные требования применимы и к рабочему персоналу, здоровье которых напрямую зависит от их квалификации и условий безопасной работы. Необходимость приобретения дорогостоящего оборудования обусловлена тем, что соединения озона с кислородом вызывают явление коррозии и подвергают системы ей.

Таким образом, самым надежным, используемым и доступным способом обеззараживания воды является обработка ультрафиолетом. Данные установки практически не имеют недостатков, при этом имея ряд полезных и немаловажных достоинств. Так, например, УФ-обеззараживатели эффективно удаляют различного рода микроорганизмы, более того, они предотвращают дальнейшее их образование и размножение. Большим плюсом систем является способность сохранять без изменений физико-химический состав воды. Требования к персоналу не высоки и нет специальных условий безопасности. Не наблюдается выделение побочных продуктов обработки. Отсутствие больших объемов реагентов и систем их хранения также относится к плюсам данных систем. И основополагающим достоинством как для производственных нужд, так и для частного использования, является соответствие таких показателей как цена и качество.

Специалисты компании Diasel помогут подобрать индивидуальные средства обеззараживания воды для вашего дома или производственного сооружения, проведут установку оборудования, станций очистки «под ключ». Данные услуги предоставляется не только по Москве и области, но и по любым другим регионам РФ.

Очистка и обеззараживание питьевой воды: методы и способы

Основные определения и классификация методов

Под соответствующими мероприятиями понимают действия по уничтожению микроорганизмов, которые провоцируют возникновение аллергических реакций, опасные заболевания. Обеззараживание питьевой воды выполняется с применением следующих способов:

В первом варианте применяют губительные для биологических объектов химические соединения. Во второй группе представлены методики повышения температуры, другие физические воздействия. В последней категории – комбинации нескольких разных технологий. Далее рассмотрены наиболее распространенные методики. Для определения критериев сравнения можно изучить подробнее кипячение.

Эта технология без затруднений воспроизводится в домашних условиях. Достаточно взять подходящую посуду, применить нагрев с помощью типовой кухонной техники. При температуре от +60°С начнется процесс уничтожения органики. После непродолжительного кипячения будет получен необходимый результат.

Позитивные параметры перечислены в следующем списке:

• простота;
• высокая эффективность;
• отсутствие загрязнений после обработки.

Для объективности надо привести недостатки:

• длительность процедуры;
• большие затраты энергетических ресурсов;
• необходимость охлаждения жидкости и тщательного контроля рабочих операций.

Эти причины ограничивают сферу применения технологии обработкой относительно небольших объемов жидкости.

Но в некоторых ситуациях необходима современная очистка и обеззараживание питьевой воды в постоянном режиме. Для этого надо найти подходящую инструкцию по обеззараживанию. Уточняют необходимость ее применения с помощью лабораторного анализа. В простейшем варианте работники профильного учреждения проверяют количество бактерий E.coli в 1 мл жидкости. Соответствие действующим санитарным нормам отмечается по каждой позиции в результатах исследований.

Обеззараживание питьевой воды хлором

Эта технология отличается хорошими потребительскими показателями в комплексе, поэтому широко применяется на практике. Кроме дешевизны опытные эксперты обращают внимание на продолжительное последействие средства. Его концентрацию рассчитывают таким образом, чтобы по завершении обработки в 1 литре жидкости оставалось около 0,4 мг хлора. Это предотвращает повторное заражение микроорганизмами (при хранении, в процессе перемещения по трубопроводу).

Главным недостатком является потенциальная опасность самого средства для человеческого организма. Следует принимать специальные защитные меры при транспортировке, обращении, в режиме хранения. После такого обеззараживания питьевой воды хлором в ней остаются вредные соединения хлора с органикой, которые отличаются канцерогенными свойствами.

Чтобы исключить отмеченные недостатки можно использовать диоксид. Но такое химическое соединение на основе хлора стоит дороже. Его в нужном количестве создают непосредственно на месте применения. Соответствующее сложное технологическое оборудование используют для решения масштабных производственных задач.

Гипохлорит натрия, другие менее вредные и недорогие химические соединения занимают много места. Они достаточно быстро разлагаются, поэтому не так эффективны, как жидкий или газообразный хлор.

Для безопасности в быту применение препаратов этой группы ограничивают дезинфекцией санузлов, обеззараживанием воды в бассейнах. В любом случае необходимо помнить о том, что соединения хлора активизируют разрушительные процессы коррозии. Если предполагается долговременный контакт с металлом необходимо применять изделия из нержавеющей стали.

В чем преимущества и недостатки установок обеззараживания питьевой воды озоном

Озон – действующий реагент интенсивно разлагается при добавлении в воду. Свободные атомы кислорода оказывают губительное влияние на микроорганизмы. Они же соединяются с растворенным железом, различными солями. Данный процесс сопровождается образованием твердых осадков, которые без лишних трудностей удаляют механической фильтрацией. Одновременно из жидкости удаляется сероводород, другие газовые фракции.

В этом случае речь идет о комплексной обработке, которая отличается высоким качеством очистки и обеззараживания питьевой воды. Однако наряду с «плюсами» следует не забывать о недостатках озона, как метода:

• Озон, это токсичный, взрывоопасный газ! Его предельная концентрация в комнате не должна превышать уровень 0,1 г на 1 м куб.
• Обеззараживание питьевой воды озоном выполняется не менее чем за 8-10 мин при содержании 6 мг на 1 литр.
• Далее концентрацию надо уменьшить в 10 раз, чтобы убрать специфический привкус.
• Озон – мощный активатор окислительных процессов. В его присутствии увеличивается риск коррозийных повреждений.

Отечественные и зарубежные производители предлагают готовые решения (генераторы озона) для оснащения квартир и частных коттеджей. Но будущим владельцам надо знать и в точности выполнять правила применения данной технологии. Отсутствие тщательного контроля может стать причиной разных проблем.

Иные реагентные методы, способы удаления новообразованных загрязнений

Вместо хлора в середине прошлого века применяли таблетки йода, брома. Они обеспечивали высокую эффективность, но стоили дороже. Ограничением является относительно сложная методика. Сегодня таблетки йода применяют в специальных наполнителях (ионных смолах). Поток жидкости при правильном дозировании вымывает из них необходимое количество активных таблеток для обеззараживания питьевой воды.

Если реагентным методом предусмотрено значительное изменение химического состава после обработки, ее дополняют специальной фильтрацией. В простейшем варианте применяют абсорбцию с наполнителями из активированного угля, других пористых материалов. В проточных установках обеззараживания размещают последовательно несколько ступеней для качественной очистки.

Для удаления мельчайших примесей с надежными гарантиями применяют реагентные технологии – озон или хлор. Известный пример – бытовая установка обратного осмоса. Она оснащена преградой, которая не пропускает частицы, крупнее молекул воды. Задерживаются не только сложные химические соединения, но и вирусы, микробы, бактерии.

Физические методы – гипохлорит натрия

Возникает естественный вопрос: «Почему бы не применить именно гипохлорит натрия для обеззараживания питьевой воды?». На самом деле так и поступают. Это – одна из действенных методов, который базируется на физическом отделении относительно крупных примесей из потока жидкости. Непрерывный полезный процесс позволяет немедленно получить нужный результат. Качество удаления загрязнений сопоставимо с дистилляцией. Но в данном варианте нет значительных энергетических затрат.

Ограниченное распространение метода обеззараживания питьевой воды гипохлоритом объясняется несколькими факторами:

• Производительность не слишком дорогих наборов бытовой категории составляет 200-240 литров за сутки.
• В предварительных фильтрах накапливаются органические примеси, химические соединения. Эти картриджи надо регулярно менять.
• Для сохранения номинальной работоспособности необходимо поддерживать давление от 2 атм. и выше (определено инструкциями производителя). В некоторых ситуациях приходится применять насосную станцию.
• На каждый литр чистой воды приходится направлять 2-3 л гипохлорита натрия вместе с загрязнениями в дренаж.

Уф технология очистки и обеззараживания питьевой воды

Мембранные технологии не предотвращают вторичное заражение. По этой причине некоторые производители добавляют в комплект обратного осмоса специальный блок уф обеззараживания питьевой воды. В типовой конструкции применяют герметичную емкость, которая трубками подсоединяется к трассе очистки. Внутри в колбе из кварцевого стекла устанавливают мощный излучатель УФ-диапазона. Оптимальный уровень энергетического воздействия обеспечивается от 20 до 35 мДж на см куб. В таких условиях уничтожаются не только бактерии, но и более стойкие вирусы.

По эффективности этот способ очистки сопоставим с насыщением озоном с продолжительностью 12-14 мин. Для обеспечения производительности 0,5-0,8 м куб/час достаточно использовать современную УФ лампу с мощностью потребления 15-20 Вт, долговечностью 10-12 тыс. часов. Такие показатели вполне приемлемы для постоянного применения в домашних условиях.

Главным недостатком уф обеззараживания и очистки является отсутствие последующего воздействия. После такой уф установки монтируют дополнительный угольный фильтр от железа и для задержания фрагментов уничтоженных микроорганизмов. Следует отметить значительно снижение эффективности при загрязнении оболочки излучателя, в мутной жидкости.

Другие современные способы и методы

Воздействие ультразвуком достаточной мощности разрушает оболочки клеток, уничтожает бактериофаги, вирусы, иные микроорганизмы. Соответствующее оборудование можно использовать для обеззараживания питьевой воды. Как и в предыдущем случае здесь нужна дополнительная фильтрация, задерживающая мелкие механические загрязнения.

В этих установках не надо поддерживать чистоту прозрачной колбы. Но надо помнить, что сильные ультразвуковые колебания способны разрушить слой краски на поверхности трубы, сварное соединение. При определенной интерференции частот образуются звуки в слышимом диапазоне, вызывающие дискомфорт.

Безопасным для оборудования и совершенно бесшумным является метод электромагнитной обработки. Его часто применяют, как эффективное средство от образования накипи. Генераторы в мощных моделях создают поля, которые изменяют электрический потенциал на оболочках микроорганизмов вплоть до их разрыва. Если приобрести современную технику, соответствующие полезные функции она будет выполнять при минимальном потреблении электроэнергии (до 20 Вт/час ).

Менее распространены метода и способы, создающие сильные электрические разряды в жидкости. Такие бытовые фильтры для очистки питьевой воды образует ударную волну с одновременной генерацией молекул озона. При соответствующей настойке его можно применять для очистки и обеззараживания питьевой воды.

В любом случае для точного анализа надо учитывать перечисленные выше важные факторы в комплексе. Если ухудшается исходный химический состав необходимо использовать дополнительные фильтры для задержания вредных примесей.