Методы водоподготовки

Главной целью всех известных методов водоподготовки является получение воды с необходимыми характеристиками чистоты и безопасности,  пригодными для удовлетворения технических, промышленных и хозяйственно-питьевых нужд. Требования к питьевой и технической воде по её составу и качеству  различаются, поэтому для водоочистки используются разные методы водоподготовки.

Задачи очистки сырья подразумевают качественные изменения на физическом, биологическом и химическом уровнях воздействия с целью улучшения её природных свойств.  Рассмотрим подробнее самые известные методы изменения воды.

Классические методы обработки

Схема водоподготовки включает в себя ряд последовательный действий, направленных на улучшение питьевых свойств воды. Для каждого вида обработки и очистки (водоподготовки) выстраивается свой индивидуальный алгоритм. Подходящие виды мероприятий определяют путем сопоставления исходного качества воды в природном источнике и качества воды, уместного для потребителей. Традиционные комплексы обработки включают в себя:

• осветление – устранение мутности за счет снижения содержания различных примесей. Норма мутности составляет для воды хозяйственно-питьевого назначения 1500 мг/л. Для осветления воды используют водоочистные сооружения в виде фильтров, осветителей и отстойников. Очистка воды от взвешенных смесей производится методом коагулирования. После фильтрации вода готова для поступления в резервуары.
• обесцвечивание – устранение цвета, достигается за счет применения различных окислителей (озон, хлор, перманганат калия) и сорбентов (искусственных смол и угля).
• обеззараживание – наличие болезнетворных бацилл требует дезинфекции, которая включает пять способов: термический, химический, физический, воздействие ионами благородных металлов(олигодинамия), сорбацию на активном угле.

Химическое обеззараживание

Самым распространенным методом водоподготовки остается химический, предусматривающий обработку сильными окислителями. Один из них – хлорирование – добавление в воду хлора. Способ надежный, но имеет существенный недостаток, так как вода, содержащая хлорные соединения, приобретает канцерогенные свойства. Кипячение хлорированной воды способствует образованию диоксина – сильного яда. Количество хлора в питьевой воде достигает 300 мкг/л. Его можно понизить или заменить способом сорбирования углем. Хлорирование придает прозрачность воде, но вредные свойства химического элемента остаются, поэтому можно обеззараживать воду другими способами.

• Использование гидрохлорида натрия отличается малым содержанием соединений хлора и пролонгированными антибактериальными свойствами.
• Применение диоксида хлора чревато взрывоопасностью, хотя он прекрасно уничтожает посторонние запахи и вкус.
• Кислород служит для окисления катионов тяжелых металлов. Это естественный окислитель, содержащийся в воздухе.
• Пероксид водорода обладает высокой токсичностью, поэтому применяется в очень малых дозах.
• Обработка перманганатом кальция – дорогостоящий способ обеззараживания, не имеет побочных эффектов, отличается отсутствием запаха. К недостаткам относятся дороговизна и возможность передозировки. Применяется при обезжелезивании.

Озонирование

Использование озона – один из самых эффективных и популярных способов обеззараживания. Озонирование происходит на месте посредством озоногенераторов. Плюс ко всему, это один из самых экологичных способов водоподготовки.

Это безопасно для организма, но имеет свои недостатки, так как озон очень быстро разрушается и теряет свойства. Нужно учитывать факт, что он легко вступает в реакцию с бромом, образуя ядовитые соединения бромидов, что также чревато негативным воздействием на здоровье. При прохождении через старый трубопровод также есть вероятность вступления в реакцию с присутствующими элементами от старых труб. При взаимодействии с фенолом образует токсичные соединения.

Вот почему его нецелесообразно использовать в городской системе водоснабжения. Озонирование оправдывает себя в открытых водоемах, бассейнах.

Обеззараживание бактерицидными лучами

Обработка воды бактерицидными лучами – эффективный способ обработки при поступлении уже очищенной воды или воды из подземных источников. Бактерицидное действие лучей действует гораздо быстрее, чем хлор. Обработанную воду допускается сразу предоставлять потребителям.

 Но он эффективен в том случае, когда определенные показатели не превышают предельный уровень: мутность – 2 мг/л, железо – 0,32 мг/л. При обработке бактерицидными лучами полностью сохраняются вкусовые свойства воды. Недостаток способа – это малая вероятность санитарной надежности и экономическая нерентабельность.

Обезжелезивание

Содержащееся в воде железо придает ей неприятный привкус. Использование ее в технических целях на производстве неоправданно, так как чревато появлением ржавых пятен.

Обезжелезивание производится с помощью фильтрации через реагенты. В качестве коагулянтов применяются оксихлорид алюминия и сульфат алюминия. Для наполнения фильтров применяют антрацит, песок, пиролюзит, керамзит, сульфоуголь. Для выбора метода обезжелезивания проводят пробную процедуру.

Воздействие ультрафиолетом

Известное свойство ультрафиолетового излучения обезвреживать бактерии широко используется при обеззараживании воды. Воздействие происходит на клеточном уровне. Бактериальные клетки полностью уничтожаются под воздействием ультрафиолетовых лучей. При этом полностью сохраняются вкусовые качества воды.

Дополнительная обработка

Чтобы вода приобрела необходимые качественные характеристики, ее подвергают дополнительной обработке.

• Обессоливание, которое в свою очередь производится несколькими способами:
  • ионный обмен;
  • дистилляция;
  • гелиопреснение;
  • гиперфильтрация;
  • вымораживание.
• Умягчение – снижение жесткости воды, обусловленной содержанием солей магния и кальция. В зависимости от технических требований к обработке применяют следующие способы:
• Катионный (ионный обмен) – традиционная обработка ионным обменом предполагает фильтрацию воды через ионнобменные смолы. В данном процессе происходит замещение ионов натрия на ионы кальция и магния;
• Рентгенный (фосфатный, содовый, известковый, едконатриевый). Для более глубокого   умягчения воды используют фосфатный метод. Вода предварительно проходит термообработку;
• Термохимический. Предполагает воздействие температурой от 100 до 165 градусов) ;
• Диализ(мембранный). Сорбция предполагает фильтрацию воды через активированный уголь, благодаря чему улучшаются органолептические свойства воды, происходит дехлорирование.
• Обработка ультразвуком – отличается эффективностью благодаря высокой разрывающей способности ультразвука. Это действенный способ обеззараживания, но отличающийся сложностью работ, требующий обслуживания системы квалифицированными специалистами. Особенность метода в том, что наибольший эффект обеззараживания достигается в комплексе с другими методами.
• Дистилляция – это стопроцентный способ очистки воды, требующих значительных денежных затрат. Употребление дистиллированной питьевой воды вызывает полное вымывание солей из организма. Минерализация воды должна составлять не менее 100 мг/л.

Новые технологии

Среди новых методов обеззараживания воды стоит отметить мембранный способ. Он включает следующие виды:

• нанофильтрацию;
• обратный осмос;
• ультрафильтрацию;
• микрофильтрацию;
• макрофильтрацию.

Вышеописанные методы дорогостоящие, и не решают вопрос полной очистки.

Полезную для здоровья воду получают с помощью воздействия электромагнитными волнами, ультразвуковыми частотами, обработки различными минералами. Она приобретает свойства живой родниковой воды. Однако методом структурирования жидкости не решается вопрос химического обеззараживания. Структурированная вода обладает свойством ускорения коагуляции. Получают ее с помощью электромагнитного, кавитационного, резонансного волнового метода (предполагает обработку на основе пьезокристаллов).

Обработка воды гидромагнитными системами является экологически чистым методом, так как исключает применение химических реактивов.  Посредством магнитного воздействия ионов происходит магнитный резонанс, вызывающий кристаллизацию. Постоянные магниты из редких элементов сохраняют работоспособность в течение длительного времени, но при превышении температуры более 120 градусов происходит ослабевание магнитного поля.

Суть кавитационного способа обработки воды сводится к переводу воды в другое фазовое состояние. В результате перевода воды в парообразное состояние происходит понижение давления в жидкости. Исчезновение кавитационных пузырьков вызывает образование волны сжатия и растяжения воды с частотой ультразвука. Метод эффективен при очистке от солей и железа.

Вышеперечисленные способы отличаются дороговизной, сложностью установки и не всегда обеспечивают высокую эффективность.

Бесконтактные способы резонансной обработки

Резонансная волновая обработка, называемая Normaqua, предполагает воздействие волнами малой интенсивности, испускаемыми резонаторами – инверторами. В результате волновых колебаний происходит разрыв неустойчивых молекулярных связей. Молекулы выстраиваются в кластеры, образуя естественную химико-физическую структуру. Метод достаточно эффективен, позволяет избавиться от вредной химической обработки.

Принципы очистки при водоподготовке используются комплексно, чтобы получить лучший и самый безопасный результат обработки.