Основные типы загрязнений воды и методы их устранения

«80% своих болезней человек выпивает с водой»

— Луи Пастер (выдающийся микробиолог)

90% поломок сантехнического и водонагревательного оборудования вызваны качеством используемой воды

— статистика производителей оборудования

Основной задачей водоподготовки является доведение качества воды до необходимых заказчику норм и параметров. В зависимости от целей, в которых будет использоваться подготовленная вода, эти нормы и параметры могут достаточно сильно отличаться. Понятно, что нормы питьевой воды и воды для технических нужд на производстве имеют достаточно большие отличия по химическому и бактериологическому составу, требуя применения различных методов очистки. Остановимся на наиболее распространённых в нашем регионе типах загрязнений, встречающихся как в быту так и на производстве, расскажем о последствиях к которым они приводят, и обсудим основные методы их устранения.

Нерастворенные механические примеси

info 1 pic 1Самое элементарное объяснение необходимости применения фильтров механической очистки воды — это защита системы водоснабжения, ее отдельных узлов и оборудования от засорения, что может проявляться в уменьшении потока воды, а также в нарушении работы запорной и регулирующей арматуры и снижении ее эксплуатационного периода. Вторая не менее важная причина — это предотвращение коррозии, возникающей вследствие электрохимической активности взвешенных частиц, что может привести к сквозной коррозии металлических труб и фитингов. Основными методами удаления нерастворимых механических примесей являются:

 

  • отстаивание в специальных ёмкостях с применением или без применения химических реагентов, вводимых в зависимости от состава исходной воды;
  • коагуляция, т.е. введение в обрабатываемую воду солей алюминия, железа или полиэлектролитов, для укрупнения взвешенных и коллоидных частиц и перевода их в фильтруемую форму;
  • механическая очистка воды с помощью фильтрования с использованием различных сетчатых либо картриджных фильтров, а также засыпных фильтров механической очистки.

Данные методы очистки способны достаточно эффективно удалять из воды нерастворённые механические примеси всех имеющихся типов и размеров. При практическом применении выбор того или иного метода определяется показателями исходной воды, требованиями к готовому продукту и необходимыми объёмами.

Железо и марганец

info 1 pic 2Вода с повышенным содержанием железа и марганца первоначально либо в процессе отстаивания приобретает желтовато-бурую окраску, что становится причиной ржавых подтеков на сантехнике, вызывает зарастание внутренних поверхностей труб и оборудования, вода приобретает характерный «железистый» привкус. Даже достаточно невысокое превышение концентраций железа и марганца делает воду непригодной для использования.

Решение проблемы очистки воды от железа и марганца является довольно сложной и комплексной задачей. В связи с этим невозможно описать все многообразие методов, применяемых в технологии обезжелезивания и деманганации. Схема очистки воды избирается индивидуально для каждого случая с учётом развёрнутого анализа воды и может включать в себя как один так и комплекс применяемых методов обезжелезивания и деманганации таких как: окисление растворённого железа до нерастворимой формы с применением различных окислителей, фильтрование через специальные загрузки, ионный обмен, некоторые мембранные методы.

  • Окисление (кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией;
  • Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления);
  • Ионный обмен. Одно из достоинств ионного обмена в обезжелезивании воды заключается в том, что он «не боится» верного спутника железа — марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена в том, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии.

Все перечисленные выше методы, а так же их сочетания могут применятся для обезжелезивания воды во всех существующих системах водоснабжения от муниципального водопровода, до подготовки воды из индивидуальной скважины в загородном доме.

  • Мембранные технологии достаточно широко используются в водоподготовке, однако удаление железа отнюдь не главное их предназначение, скорее побочный эффект. Этим и объясняется тот факт, что применение мембран пока не входит в число стандартных методов борьбы с присутствием в воде железа. Тем не менее, микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления уже окисленного трехвалентного железа, ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны также способны удалять коллоидное и бактериальное железо, а обратноосмотические мембраны удаляют даже растворенное органическое и неорганическое железо.

Жесткость воды

info 1 pic 3Растворённые в воде соли кальция и магния, являющиеся основными составляющими жёсткости, являются причиной возникновения всем хорошо известной накипи. При их содержании выше 2-3 мг-экв/л, активно происходит выпадение осадка и появление белесых разводов на поверхности ванны, мойки и т.д. Накипь, откладываясь на стенках водонагревательных устройств (бойлеров, колонок и т.п.), а также на стенках труб, нарушает процесс теплообмена. Это приводит к перегреву нагревательных элементов, существенному перерасходу электроэнергии и газа. Отложение накипи становится причиной 90% аварий водонагревателей.

Умягчение воды

В тех случаях, когда вода слишком жесткая и её необходимо умягчить, в основном применяют следующие методы очистки воды:

  • Реагентный, при котором в исходную воду вводиться определённый химический реагент, например гексаметафосфат натрия, который в процессе химической реакции связывает растворённые в воде соли кальция и магния не вызывая при нагреве воды их отложения на водонагревательном оборудовании. Метод достаточно широко используется для удаления накипи в нагревательном оборудовании муниципальных и заводских котельных. В бытовых условиях применение метода ограничивается применением для очистки небольших объёмов воды хозяйственно-бытового водоснабжения например для защиты стиральных и посудомоечных машин.
  • Ионообменный — на сегодняшний день, наиболее распространённый и экономически эффективный метод умягчения воды. Метод основан на способности синтетических катионообменных смол удалять из воды ионы всех присутствующих двухвалентных металлов, составляющих жёсткость воды (Ca, Mg, Fe и т.д.), заменяя их безвредными ионами натрия, не образующими накипь и не оставляющими следов на санитарно-технических приборах и другом используемом оборудовании. При исчерпании смолой всего своего ионообменного объёма, не требуется её замена, необходимо всего лишь восстановить её свойства промывкой раствором поваренной соли, и смола снова готова к работе. В зависимости от типа применяемого оборудования промывка может проводиться как в автоматическом, так и в ручном режиме, в наиболее удобное время суток, день недели и т. д., возможно использование ионообменного метода для снижения жёсткости воды в непрерывном (круглосуточном) режиме эксплуатации. Метод ионного обмена применяется для умягчения воды как в небольших квартирах, так и на крупных производствах. Особую популярность ионный обмен получил для подготовки воды в загородных домах.
  • Мембранный метод основан на способности полупроницаемых обратноосмотических мембран задерживать на своей поверхности находящиеся в воде ионы кальция, магния и ряда других веществ, составляющих жёсткость воды. Использование данного метода очистки воды позволяет снизить жёсткость воды практически до нулевых концентраций. В основном метод нашёл применение для очистки воды в специальных производственных целях и для очистки питьевой воды.
  • Комбинированный, представляющий собой различные сочетания перечисленных методов.

Неприятный привкус, запах и цветность

info 1 pic 4На эти три параметра, которые принято называть органолептическими показателями, могут оказывать влияние находящиеся в воде органические вещества, сероводород и другие газы. Повышенное содержание сероводорода в воде делает воду неприятной для использования.

  • Очистка воды на активированном угле чаще всего применяется на одной из последних ступеней очистки и является одним из классических способов получения питьевой воды. Такую дополнительную очистку воды необходимо применять в тех случаях, когда требуется устранить незначительные нарушения показателей цветности, вкуса и запаха воды. Активные угли также используются для очистки муниципальной водопроводной воды от хлора и хлорсодержащих соединений.
  • Удаление запаха с помощью аэрации. Аэрация представляет собой обработку водного потока воздухом, при аэрации происходит отдувка из воды летучих примесей, в том числе токсичных и обладающих неприятным запахом, например сероводорода. Метод широко применяется и системах водоподготовки предприятий и загородных домов.

Повышенное содержание в воде нитратов

info 1 pic 5Опасность нитратов обусловлена их токсичным воздействием на человека. Обладая способностью накапливаясь в организме человека, нитраты образуют метгемоглобин, который в отличие от гемоглобина не переносит кислород, что приводит к кислородному голоданию тканей. В результате ухудшается самочувствие, появляется вялость, одышка, тахикардия, может произойти потеря сознания и даже смерть. Нитраты губительно воздействуют на нервную, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт и другие органы. Особую опасность нитраты представляют для маленьких детей, у которых еще не сформирована восстанавливающая ферментная систем.

  • Ионообменный метод , когда удаление нитратов из воды производится в специальных фильтрах засыпного типа, в которые загружается высокоосновная нитрат-селективная анионообменная смола макропористого типа. Данный метод позволяет удалять из воды до 90-95%нитратов. Широко используется для очистки воды хозяйственно-бытового и производственного назначения.
  • Мембранный метод, основан на продавливании исходной (загрязнённой) воды через полупроницаемые обратноосмотические мембраны. Через микроскопически малые поры этих мембран (размер порядка 0,0001 микрона), способны пройти только молекулы воды и кислорода, а микроорганизмы, органические соединения, растворенные в воде соли, в том числе и нитраты задерживаются мембраной. Настоящий метод позволяет удалить до 99,9% содержащихся в воде нитратов. Используется в основном для очистки питьевой воды и подготовки воды в специальных целях.

Бактериологическая загрязненность

info 1 pic 6Вызвана наличием в воде различных микробов, вирусов и бактерий. Некоторые из них могут представлять непосредственную угрозу здоровью и жизни человека. Причем даже сравнительно безопасные бактерии в процессе своей жизнедеятельности выделяют органические вещества, которые не только влияют на органолептические показатели воды, но и, вступая в химические реакции, способны создавать ядовитые и канцерогенные соединения.

Обычными методами обеззараживания при очистке воды являются:

  • Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция. Архаичный метод очистки воды, практически не применяемый в подготовке воды для хозяйственно-бытовых и производственных целей.
  • Озонирование воды получает всё большее распространение в мире для подготовки воды муниципальными службами. При наличии определённых факторов довольно эффективный метод, применяемый для обеззараживания больших объёмов воды. Из-за особенностей применения данный метод не получил широкого распространения в локальных системах водоподготовки.
  • Ультрафиолетовое облучение на сегодняшний день является наиболее прогрессивным методом обеззараживания воды. Этот метод очистки воды основан на обработке воды ультрафиолетом. Его основным преимуществом является то, что его применение не связано с воздействием на воду какими бы то ни было химическими реагентами. Ультрафиолетовые лучи уничтожают все формы вирусов и бактерий, не изменяя химического состава исходной воды. Метод ультрафиолетового облучения получает всё большее распространение во всех сферах деятельности человека связанных с обеззараживанием воды.

Другие способы обеззараживания (воздействие ионов благородных металлов, ультразвук, радиоактивное излучение) крайне редко применяются в подготовке воды. Конкретный способ обеззараживания воды определяется с учетом производительности и затрат.

Доведение воды до состояния питьевой

Наиболее эффективным методом подготовки питьевой воды является метод очистки воды по принципу обратного осмоса. С помощью этого метода можно проводить глубокую очистку воды со степенью очистки 97-99%. Разделение воды и содержащихся в ней веществ достигается с помощью полупроницаемой мембраны. Сами мембраны изготавливаются из различных материалов, например, полиамида или ацетатцеллюлозы и выпускаются в виде полых волокон или рулонов. Через микроскопически малые поры этих мембран (размер порядка 0,0001 микрона), могут пройти только молекулы воды и кислорода, а микроорганизмы, растворенные в воде соли и органические соединения и т.п. задерживаются мембраной.

info 1 pic 7Перед подачей воды на обратноосмотическую мембрану её необходимо предварительно подготовить: отфильтровать механические примеси и, при необходимости, очистить от хлора. Всё необходимые задачи в комплексе решаются с помощью бытовых (под кухонную мойку), коммерческих (кафе, рестораны и т. п.) и промышленных (высокопроизводительных) обратноосмотических систем. Особые преимущества этих систем заключаются в их высокой экологической безопасности.

При очистке воды методом обратного осмоса получают питьевую воду высшего качества без применения для очистки химических реагентов!

На практике при решении задачи получения чистой воды для бытовых или производственных нужд, требуется обязательное проведение анализа состава воды. И только после него можно говорить о выборе методов очистки воды и о количестве ступеней очистки, входящих в систему.

Наша компания, исходя из индивидуальных потребностей Заказчика, подберет эффективный метод очистки воды, рекомендует оптимальный набор необходимого водоочистного оборудования, проведёт комплекс монтажных и пусконаладочных работ по вводу его в эксплуатацию, а также будет осуществлять техническое сопровождение установленного оборудования весь период эксплуатации.