Редко бывает так, что вода из подземных и поверхностных источников сразу соответствует санитарно-гигиеническим и другим нормам, что позволяет использовать ее в производственных, хозяйственных, пищевых целях. Как правило, ей требуется дополнительная фильтрация, направленная на осветление, снижение концентраций потенциально опасных веществ, умягчение. Какие методы фильтрации используются в современных системах водоподготовки? Когда уместно использование той или иной технологии?
Механическая фильтрация
Она используется для того, чтобы очистить воду от взвесей, примесей, посторонних частиц крупной фракции. В основном, физические методы применяются на первых стадиях очистки, чтобы подготовить воду к более технологичной обработке, снизить нагрузку на другие фильтры, используемые в комплексе водоподготовки.
Наиболее распространенные физические технологии выглядят следующим образом:
- Процеживание. Вода проходит через фильтрующие прослойки, эффективно задерживающие посторонние механические частицы. Эта методика проста в реализации, однако, фильтры требуют регулярной промывки, не способны справиться с мелкими примесями, микробами, солями тяжелых металлов и подобными загрязнениями. Популярность процеживания, во многом, объясняется значительным снижением нагрузки на последующие фильтры, обеспечивающие тонкую очистку воды.
- Отстаивание. Технология построена на гравитационных силах, механические частицы осаждаются под собственной массой. При проектировании отстойников, определении их объема нужно учитывать реальные потребности обслуживаемого объекта в воде.
- Фильтрование. Принцип близок к процеживанию, однако, используются более технологичные фильтры, способные задержать посторонние механические фракции, диаметр которых измеряется микронами. Данная технология считается одной из наиболее совершенных, активно применяется в различных системах водоподготовки, бытовых, производственных, коммерческих.
Химические методы очистки
Основные преимущества химических технологий – высокая эффективность, производительность, соответствующая даже крупным системам водоподготовки. Они представлены несколькими типами:
- Нейтрализация. Приведение pH воды в норму путем внесения соответствующих реагентов, либо воздействием кислых газов.
- Окисление. Оно используется для уничтожения патогенной микрофлоры, бактерий, представляющих опасность для человека. Наиболее распространенный пример такой обработки – хлорирование, использующееся на большинстве общегородских станций водоподготовки.
- Восстановление. Применяется для устранения повышенных концентраций опасных элементов, соединений хрома, мышьяка, ртути.
Физико-химические методы очистки
К этой категории относится множество технологий фильтрации, актуальных для различных систем водоподготовки. Наибольшее распространение получили следующие физико-химические методики:
- Флотация. За счет подачи в воду воздуха или инертного газа происходит отделение гидрофобных фракций, которые всплывают на поверхность и легко удаляются механически. Метод активно применяется при удалении нефтяных фракций, твердых частиц, с которыми трудно справиться другими способами.
- Сорбция. Процесс построен на прохождении воды сквозь вещество с выраженной впитывающей способностью, поглощающее посторонние примеси. Наиболее широко используется активированный уголь, однако, в некоторых системах применяются специальные гели на основе кремния. Это универсальная, эффективная технология, позволяющая справиться с пестицидами, фенолами, поверхностно-активными веществами.
- Ионный обмен. Фильтры, работающие по принципу ионного обмена, снабжены картриджами с ионитами естественного или искусственного происхождения. Их главная задача – нормализация pH, устранение чрезмерной жесткости воды.
- Обратный осмос. Метод предполагает пропускание воды сквозь мембрану, диаметр ячеек которой достаточен для свободного прохождения молекул воды, однако, слишком мал для посторонних веществ и микроорганизмов. Технология обратного осмоса дает возможность провести обессоливание воды, очистить ее от бактерий и другой патогенной органики, коллоидных веществ.
Современный подход
В технологичных комплексах водоподготовки, как правило, используется сразу несколько из перечисленных методов, что обеспечивает высокое качество воды. Это касается как домашних фильтров, укомплектованных модулями механической очистки, сорбционными картриджами, компонентами для ионного обмена и обратноосмотическими мембранами, так и более крупными, производительными системами, разработанными специально для коммерческих, промышленных объектов.
Одна из актуальных тенденций на станциях водоподготовки – переход от классических технологий окисления, базирующихся на использовании химических веществ, к наиболее совершенным и безопасным. Например, вместо хлорирования на городских водозаборах все чаще используется озонирование, окисление за счет воздействия жидкого кислорода, либо обработка ультрафиолетом. Оба метода позволяют эффективно справиться с патогенными микроорганизмами, при этом не изменяются вкусовые характеристики воды, она остается полностью безопасной.
Водоподготовка в промышленности
Специфика производства накладывает определенный отпечаток на подбор фильтров, составляющих комплексы водоподготовки:
- Металлургия – обессоливание.
- Производство продуктов питания – ионный обмен, нормализация pH, подавление активности патогенных микроорганизмов.
- Переработка углеводородного сырья – извлечение посторонних частиц, нормализация содержания железа.
- Энергетика – нормализация содержания соли, подавление активности патогенных микроорганизмов.
Борьба с тяжелыми металлами
Чрезмерные концентрации тяжелых металлов характерны для поверхностных и подземных источников, расположенных в непосредственной близости от промышленных производств, сельскохозяйственных и животноводческих предприятий. Технология, позволяющая привести их содержание в норму, определяется видом загрязняющего вещества:
- Марганец, железо. Оптимальные методы – ионный обмен, окисление.
- Сероводород. Насыщение воздухом, окислительные реакции.
- Свинец. Обратноосмотические мембраны, окислительные и восстановительные реакции.
- Никель. Восстановительные, окислительные реакции.
Подведение итогов
Для получения идеального результата, надлежащей водоподготовки, эффективной фильтрации воды, благодаря которой она на 100% соответствует санитарно-гигиеническим нормам, отраслевым стандартам, актуальным для определенной промышленной сферы, необходимо использовать в комбинации сразу несколько методик, перечисленных выше. При грамотном подходе они дополняют друг друга, способствуют снижению нагрузки на фильтры тонкой очистки, повышают общую эффективность фильтрации.
