Схема очистки воды

Технологические схемы очистки воды: виды, особенности

Для достижения требуемого качества питьевой или сточной воды зачастую применяют несколько технологических схем водоочистки:

• механическую очистку,
• умягчение,
• обезжелезивание,
• обеззараживание.

Эти блоки могут входить в технологические схемы очистки воды или применяться как самостоятельные системы.

Механическая очистка

Механическая схема водоочистки обычно предшествует другим технологическим схемам. Во время её осуществления происходит предварительное удаление взвешенных частиц и загрязнителей из жидкости. Такая схема может проводиться способом отстаивания или при помощи фильтров механической очистки.

При отстаивании воды происходит удаление взвешенных частиц, которые оседают на дно ёмкости под действием собственных сил тяжести. Этот способ водоочистки самый простой, но малонадёжный и длительный.

При помощи фильтров для механического способа очистки можно эффективнее очищать воду, чем это возможно при отстаивании. В качестве фильтров используются фильтрационные сетки. Их поры задерживают крупные частицы песка, ила, ржавчины, которые затем удаляются в канализационные или дренажные системы. Механическая фильтрация так же может проводиться с применением засыпных фильтров, изготовленных из зернистого материала.

Умягчение и обезжелезивание

Технологические схемы водоочистки способом умягчения и обезжелезивания проводятся при помощи фильтров, созданных на основе ионообменных веществ, насыщенных ионами натрия. Этот синтетический материал способен извлекать из жидкости загрязнители (катионы кальция, магний) без использования химических реагентов и замещать их ионами натрия. Ионообменные смолы имеют ограниченные возможности и могут справиться лишь с определённым количеством загрязнителя. При высокой минерализации воды и жёсткости, превышающей показатель 20 мг*экв, целесообразно использовать технологические обратноосмотические системы.

Для умягчения и обезжелезивания воды применяют универсальные установки, которые объединяют в себе встроенный самоочищающийся фильтр (механический), умягчитель воды и обезжелезиватель.

Оборудование для умягчения и обезжелезивания жидкости может оснащаться фильтрами с разными показателями производительности. Оно может быть раздельного, «колонного» или «кабинетного» типа. Выбор вида технологической установки должен основываться на таких критериях, как площадь помещения, где она будет устанавливаться, жёсткость воды в системе, условия эксплуатации установки, возможности бюджета и прочих.

Технологические схемы очистки воды с использованием обезжелезивателей и фильтров-умягчителей обеспечивают хорошую эффективность при очистке жидкости от ионов железа, солей жёсткости и марганца. Системы позволяют снизить оседание осадка на плитке и сантехнике, в бойлерах и чайниках.

Обеззараживание (УФ облучение, озонирование)

Большое распространение при водоподготовке получили технологические схемы с использованием установок дезинфекции воды. Обеззараживание жидкости проводится с применением разных средств дезинфекции, но самое распространенное из них – это ультрафиолет. При УФ-дезинфекции происходит удаление опасных микроорганизмов из воды. Эта схема проста, но эффективна благодаря способности ультрафиолета проникать сквозь стенки микроорганизмов, вызывая фотохимические реакции и разрушая их ДНК. За счёт этого и происходит обезвреживание микробов и вирусов.

По сравнению с иными способами обеззараживание ультрафиолетом не вызывает побочных реакций, так как все процессы осуществляются внутри клетки. Этот метод экономный, так не требует наличия дорогостоящих реагентов.

Обеззараживание воды проводится и с помощью установок озонирования, принцип работы которых основан на окислении органических элементов. Помимо дезинфекции такие технологические системы позволяют стерилизовать воду и насыщать её молекулами кислорода. Применение схем озонирования возможно на разных этапах процесса очищения.

Технологические схемы очистки воды масштабно применяются в разных отраслях народного хозяйства. Они позволяют достигать нужного уровня санитарно-биологических показателей воды, продлевать срок эксплуатации бытовых приборов и водопроводных систем.

Технологические схемы очистки природных вод

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Нижегородский государственный архитектурно-строительный институт

Кафедра водоснабжения и водоотведения

по предмету: Водоснабжение и водоотведение

на тему: Технологические схемы очистки природных вод

Преподаватель: Кулемина С.В.

Студент гр. ЭУНз 07-1 Четверикова А.В.

Нижний Новгород – 2010г.

1. Водоподготовка воды

2. Безреагентные методы очистки природной воды

3. Реагентные методы очистки природной воды

3.1 Двухступенчатая схема очистки

3.2 Одноступенчатая схема очистки

Очистка природных вод и водоподготовка — комплекс физических, химических и биологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого, промышленного или сельскохозяйственного использования. В поверхностных и подземных природных водах обычно присутствуют во взвешенном состоянии песчаные и глинистые частицы, ил, планктон, коллоиды органического и минерального происхождения, в том числе: гуматы, кремне-кислота, гидроксид трехвалентного железа; в истиннорастворимом состоянии — минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др. В воде нередко присутствуют также антропогенные загрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, СПАВ, токсичные вещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаются также бактерии и вирусы. Раствор, в воде газы — кислород, диоксид углерода, сероводород — интенсифицируют процессы коррозии металлич. трубопроводов и оборудования. После хлорирования цветных вод, а также вод, загрязненных нефтепродуктами и планктоном, образуются канцерогенные хлорорганические соединения. В ряде случаев в воде обнаруживается метан, что иногда является взрывоопасным. Для очистки природной воды применяют реагентные и безреагентные методы. Безреагентные с медленными фильтрами отличаются простотой устройства и эксплуатации, дают значит, меньше отходов, загрязняющих окружающую среду, но имеют ограничения по цветности и мутности исходной воды. Методы обработки воды с применением реагентов интенсивнее и эффективнее. С использованием реагентов фильтрование осуществляется со скоростью 5—15 м/ч и выше, без реагентов (медленное фильтрование) — 0,1—0,2 м/ч.

1. Водоподготовка воды

Водоподготовка воды – процесс очистки воды из природных источников и подготовки ее для нужд потребителей. Водоподготовка включает в себя следующие основные методы очистки воды:

· Обезжелезивание и деманганация – очистка воды от железа и марганца

· Осветление и сорбция – очистка воды от взвешенных частиц, хлора, органики

· Умягчение воды – удаление из воды солей жесткости, тяжелых металлов

· Аэрирование воды – отдув растворенных газов, предварительное окисление железа

· Озонирование воды – стерилизация воды, окисление органики, металлов, газов

Как правило, в систему водоподготовки включается несколько стадий очистки воды, в зависимости от исходных загрязнений и требований к качеству воды на выходе с фильтров. На первых стадиях очистки удаляются взвешенные вещества, железо, затем воду умягчают или обессоливают. Так как система водоподготовки сложное техническое решение, очень важным является грамотный подбор системы и настройка работы, иначе фильтры могут выйти из строя через небольшой промежуток времени. Области применения систем водоподготовки охватывают почти все сферы жизнедеятельности человека, а именно:

· Промышленная водоподготовка – приготовление воды для технологических процессов, массовых потребителей.

· Водоподготовка коттеджа – очистка воды из скважины, колодца, поселкового водопровода.

· Водоподготовка в квартиру – приготовление питьевой воды, очистка от хлора.

· Водоподготовка в офис – приготовление питьевой воды.

· Очистка воды для школ, детских садов и больниц – приготовление питьевой воды и там где требуется наличие чистой воды, а требования к качеству постоянно растут.

2. Безреагентные методы очистки природной воды

Основой безреагентных методов является предварительное аэрирование воды, которое может осуществляться различными способами, и последующее фильтрование через зернистую загрузку, например через кварцевый песок.

К известным в настоящее время безреагентным методам очистки воды относятся: упрощённая аэрация и фильтрование, глубокая аэрация, отстаивание и фильтрование, «сухая» фильтрация.

На сегодняшний день среди методов очистки воды наиболее широкое применение нашли упрощённая аэрация с последующим фильтрованием и «сухая» фильтрация. Однако каждый из этих методов имеет свои недостатки. Применение метода упрощенной аэрации с последующим фильтрованием затруднено при повышенных концентрациях железа в исходной воде, а также при наличии в подземной воде гумусовых веществ или других органических соединений, образующих трудноокисляемые органоминеральные железистые соединения, практически не извлекаемые из воды при ее очистке данным методом обезжелезивания. К недостаткам метода «сухой» фильтрации можно отнести повышенный расход электроэнергии в процессе водоочистки (по сравнению с методом упрощённой аэрации), необходимость постоянного контроля за водовоздушным соотношением, повышение коррозионности очищенной воды вследствие избыточной концентрации в ней непрореагировавшего кислорода.

При очистке подземных вод содержащих сероводород, в основном, применяется метод аэрации с последующим окислением. В основном в роли окислителя используется хлор. При этом одним из основных продуктов окисления сероводорода является коллоидная сера, придающая воде характерную мутность, устойчивую опалесценцию и неприятный вкус. Анализ современных технологий очистки сероводородных вод показывает, что в подавляющем большинстве случаев этап очистки сероводородных вод от коллоидной серы предлагается осуществлять методом контактного осветления на фильтровальных сооружениях, благодаря чему водоочистка водоподготовка будет проходить еще быстрее. Однако необходимость применения больших доз коагулянта приводит к образованию и накоплению в процессе очистки воды огромного количества серосодержащих осадков гидроксидов металлов, обработка и утилизация которых трудоёмкая и дорогостоящая. Кроме того, даже реагентная обработка такой воды коагулянтами не всегда обеспечивает надёжное, глубокое удаление коллоидной серы до требуемых нормативов очистки воды.

3. Реагентные методы очистки природной воды

Реагентные методы очистки воды можно разделить на двухступенчатые (коагуляция — осветление — фильтрование) и одноступенчатые (контактная коагуляция — прямоточное фильтрование).

3.1 Двухступенчатая схема очистки

В основе очистки воды городского водоснабжения лежит двухступенчатая схема, в основе которой находится применение сернокислого алюминия и хлора. Аппаратное оформление двухступенчатой схемы очистки: смесители — камеры хлопьеобразования — отстойники (осветлители, флотаторы) — скорые фильтры.

Но с увеличением количества вредных примесей в воде, что связано с общей экологической ситуацией, данный способ очистки не справляется с поставленной задачей, именно поэтому к данной схеме следует добавить процедуру озонирования, сорбции и включить применение мембранных процессов.

Тогда процедура очистки воды в системах городского водоснабжения будет состоять из следующих этапов.

На подготовительном этапе следует провести озонирование, за счёт чего существенно сокращается уровень озона в воде и увеличивается эффект осветления, что немаловажно для процесса ультрафильтрации, которая проводится на завершающем этапе.

После проведения озонирования осуществляется коагуляция, в процессе которой регулируется величина показателя рН, затем проводится осветление воды на специальных аппаратах, после чего водная нагрузка увеличивается практически в два раза по сравнению с тонкослойным отстойником.

По завершении данного этапа, снова проводится озонирование воды, после чего проводится её фильтрация с использованием песчаных фильтров. Это основной этап в схеме очистки воды систем городского водоснабжения.

На завершающем этапе проводится ультрафильтрация, основанная на применении порошкообразного гранулированного угля, который способствует удалению болезнетворных микробов и вредных органических соединений, после чего осуществляется обеззараживание хлором. Без данного этапа вода не может считаться качественной и безвредной.

Все эти этапы позволяют сделать воду безопасной для использования в повседневной жизни, но, тем не менее, следует применять ещё и барьерный способ очистки воды собственными силами, основанный на применении фильтров, тем самым вода станет не только безопасной, но и полезной для здоровья.

3.2 Одноступенчатая схема очистки

Одноступенчатая схема прямоточного фильтрования включает коагуляцию — фильтрование. Коагуляция происходит непосредственно в фильтрующей загрузке. Аппаратное оформление: смесители — скорые фильтры. Область применения прямоточного фильтрования — невысокая мутность воды при дозе коагулянта до 20 мг/л. Ввиду эффективности контактной коагуляции при прямоточном фильтровании нормативная скорость фильтрования может достигать 25 м/ч (форсиров. 40 м/ч), экономия коагулянта — до 20%. Для маломутных высокоцветных вод нашел применение метод, включающий коагуляцию, крупно- и мелкозернистые фильтры. Конструкции смесителей обеспечивают практически мгновенное смешение реагентов с исходной водой. В отечественной практике успешно применяют фильтры с плавающей загрузкой, например, из пенополистирола, а также контактные осветлители. В качестве загрузки скорых фильтров используют песок, керамзит, антрацит, гранодиарит, габбро-диабаз, шунгизит, горелые породы, вулканич. шлаки, фосфорит, цеолит, дробленый гранит. Большое разнообразие фильтрующих материалов позволяет применять высокоэффективные многослойные фильтры. Обработка воды раствором коагулянта, подвергнутым магнитно-электрической активации, позволяет увеличить крупность взвешенных веществ и улучшить работу фильтров водопроводных станций. Обработку воды коагулянтами применяют для очистки воды от взвешенных веществ пестицидов, нефтепродуктов, снижения цветности и для интенсификации процесса реагентного умягчения воды.

Способы улучшения качества воды. Технологические схемы

Кондиционирование воды представляет собой комплекс физических, химических и биологических методов изменения ее первоначального состава. Под кондиционированием воды понимают не только ее очистку от ряда нежелательных и вредных примесей, но и улучшение природных свойств путем обогащения ее недостающими ингредиентами.

Многочисленные способы обработки воды можно классифицировать на следующие основные группы: улучшение органолептических свойств воды (осветление, обесцвечивание, дезодорация и др.); обеспечение эпидемиологической безопасности (хлорирование, озонирование, ультрафиолетовая радиация и др.); улучшение минерального состава (фторирование и обесфторивание, обезжелезивание и деманганация, умягчение или обессоливание и др.).

В процессе очистки и обработки вода подвергается осветлению (освобождение от взвешенных веществ), обесцвечиванию, обеззараживанию (уничтожение находящихся в ней болезнетворных бактерий), умягчению (снижение или почти устранение содержащихся в ней солей жесткости). Кроме того, при использовании воды некоторых источников и для отдельных потребителей требуется удалять все растворенные в ней соли (обессоливание) или только некоторые определенные соли, например соли железа (обезжелезивание), растворенные в ней газы (дегазация), иногда приходится устранять привкусы и запахи, предотвращать коррозионное действие воды на трубы, удалять из воды фтор (обесфторивание) и т.п. Те или иные комбинации указанных процессов применяют в зависимости от категорий потребителей и качества воды в источниках.

Для получения воды питьевого качества при использовании поверхностных источников, как правило, необходимо производить осветление, обесцвечивание и обеззараживание воды. При этом в зависимости от качества исходной воды в некоторых случаях дополнительно необходимо применять и специальные методы водоподготовки — фторирование, обесфторивание, умягчение и др.

Совокупность необходимых технологических процессов и сооружений составляет технологическую схему улучшения качества воды , Применяемые в водоподготовке технологические схемы можно классифицировать:

1. на реагентные и безреагентные;
2. по эффекту обработки;
3. по числу ступеней;
4. на напорные и безнапорные.

1. Безреагентные и реагентные технологические схемы отличаются размерами водоочистных сооружений и условием их эксплуатации.

При применении реагентов процессы обработки воды протекают интенсивнее и более эффективно. Так, для осаждения основной массы взвешенных веществ в первом случае требуется 2-4 ч, во втором — несколько суток. С использованием реагентов фильтрование осуществляется со скоростью 5-12 м/ч и более, а без реагентов (медленное фильтрование) — 0,1-0,3 м/ч.

При обработке воды с применением реагентов водоочистные сооружения меньше по объему, компактнее, дешевле в строительстве, но сложнее в эксплуатации, чем сооружения безреагентной очистки.

2. По эффекту обработки различают технологические схемы для полной или глубокой очистки воды и для неполной или неглубокой. Например, в первом варианте очищенная вода соответствует требованием питьевой воды; во втором — получается грубо осветленная вода (с мутностью на выходе 5—80 мг/л), которая может использоваться для целей охлаждения производственного оборудования и др.

3. Двухступенчатые реагентные схемы осветления и обесцвечивания воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей, показаны на рисунках ниже. Здесь процессы осветления и обесцвечивания осуществляются в две ступени: на отстойниках и фильтрах; на осветлителях со слоем взвешенного осадка и фильтрах; во флотаторах и на фильтрах. Схема с контактными осветлителями — одноступенчатая.

4. По характеру движения обрабатываемой воды технологические схемы подразделяются на самотечные (безнапорные) и напорные. На крупных водоочистных комплексах движение обрабатываемой воды по сооружениям осуществляется самотеком. В этом случае следует наиболее рационально использовать рельеф местности для уменьшения заглубления отдельных сооружений, уменьшения объема земляных работ, снижения стоимости фундаментов и т.п. Поэтому взаиморасположение отдельных очистных сооружений технологической схемы, т.е. высотная схема, имеет первостепенное значение.

Безреагентные технологические схемы водоподготовки с медленным (а) и акустическим (б) фильтрами, с гидроциклоном (в)

1,4 — подача исходной воды и отвод обработанной воды; 2,7 — медленный и акустический фильтры; 3 — резервуар чистой воды; 5 — насос; б — сооружения оборота промывной воды; 8,10 — скорый фильтр I и II ступени; 9 — распределительный бак;11 — гидроциклон

Очистка воды на водопроводных станциях

Вода на современных водопроводных станциях подвергается многоступенчатой очистке для удаления твердых примесей, волокон, коллоидных взвесей, микроорганизмов, для улучшения органолептических свойств. Максимально качественный результат достигается сочетанием двух технологий: механической фильтрации и химической обработки.

Особенности технологий очистки

Механическая фильтрация . Первый этап водоподготовки позволяет удалить из среды видимые твердые и волокнистые включения: песок, ржавчину и т. д. При механической обработке воду последовательно пропускают через ряд фильтров с уменьшающимся размером ячеек.

Химическая обработка . Технология используется для приведения химического состава и качественных показателей воды к норме. В зависимости от первоначальных характеристик среды обработка может включать несколько этапов: отстаивание, обеззараживание, коагуляцию, умягчение, осветление, аэрацию, деминерализацию, фильтрацию.

Методы химической очистки воды на водопроводных станциях

На водопроводных станциях устанавливают специальные резервуары с переливным механизмом или устраивают железобетонные отстойники на глубине 4–5 м. Скорость движения воды внутри емкости поддерживается на минимальном уровне, причем верхние слои перетекают быстрее, чем нижние. В таких условиях тяжелые частицы оседают на дно резервуара и удаляются из системы через отводные каналы. В среднем на отстаивание воды уходит 5–8 часов. За это время оседает до 70 % тяжелых примесей.

Технология очистки направлена на удаление из воды опасных микроорганизмов. Установки обеззараживания присутствуют во всех без исключения водопроводных системах. Дезинфекция воды может выполняться облучением или добавлением химических реагентов. Несмотря на появление современных технологий, использование обеззаражи.вающих средств на основе хлора является предпочтительным. Причина популярности реагентов заключается в хорошей растворимости хлорсодержащих соединений в воде, способности сохранять активность в подвижной среде, оказывать дезинфицирующее действие на внутренние стенки трубопровода.

Технология позволяет удалять растворенные примеси, которые не улавливаются фильтрующими сетками. В качестве коагулянтов для воды используют полиоксихлорид или сульфат алюминия, калийно-алюминиевые квасцы. Реагенты вызывают коагуляцию, то есть слипание органических примесей, крупных белковых молекул, планктона, находящегося во взвешенном состоянии. В воде образуются крупные тяжелые хлопья, которые выпадают в осадок, увлекая за собой органические взвеси, некоторые микроорганизмы. Для ускорения реакции на станциях очистки используют флокулянты. Мягкую воду подщелачивают содой или известью для быстрого образования хлопьев.

Содержание соединений кальция и магния (солей жесткости) в воде строго регламентировано. Для удаления примесей используют фильтры с катионными или анионными ионообменными смолами. Когда вода проходит через загрузку, ионы жесткости замещаются водородом или натрием, безопасным для здоровья человека и водопроводной системы. Поглощающая способность смолы восстанавливается обратной промывкой, но емкость уменьшается с каждым разом. Ввиду высокой стоимости материалов такая технология умягчения воды используется в основном на локальных очистных сооружениях.

Методику используют для очистки поверхностных вод, загрязненных фульвокислотами, гуминовыми кислотами, органическими примесями. Жидкость из таких источников часто имеет характерный цвет, привкус, зеленовато-коричневый оттенок. На первом этапе воду направляют в смесительную камеру с добавлением химического коагулянта и хлорсодержащего реагента. Хлор разрушает органические включения, а коагулянты выводят их в осадок.

Технология используется для удаления из воды двухвалентного железа, марганца, других окисляющихся примесей. При напорной аэрации жидкость барботируется воздушной смесью. Кислород растворяется в воде, окисляет газы и соли металлов, выводя их из среды в виде осадка или нерастворимых летучих веществ. Аэрационная колонна наполняется жидкостью не полностью. Воздушная подушка над поверхностью воды смягчает гидроудары и увеличивает площадь контакта с воздухом.

Безнапорная аэрация требует более простого оборудования и проводится в специальных душевальных установках. Внутри камеры вода распыляется через эжекторы для увеличения площади контакта с воздухом. При высоком содержании железа аэрационные комплексы могут дополняться озонирующим оборудованием или фильтрующими кассетами.

Технология используется для подготовки воды в промышленных водопроводных системах. Деминерализация выводит избыточное железо, кальций, натрий, медь, марганец и другие катионы и анионы из среды, увеличивая срок службы технологических трубопроводов и оборудования. Для очистки воды используют технологию обратного осмоса, электродиализа, дистилляции или деионизации.

Воду фильтруют пропусканием через угольные фильтры, или углеванием. Сорбент поглощает до 95 % примесей, как химических, так и биологических. До недавнего времени для фильтрации воды на водопроводных станциях использовались прессованные картриджи, но их регенерация является достаточно дорогостоящим процессом. Современные комплексы включают порошкообразную или гранулированную угольную загрузку, которую просто высыпают в емкость. При перемешивании с водой уголь активно удаляет примеси, не изменяя своего агрегатного состояния. Технология более дешевая, но такая же эффективная, как блочные фильтры. Угольная загрузка выводит из воды тяжелые металлы, органику, поверхностно-активные вещества. Технология может применяться на очистных сооружениях любого типа.

Воду какого качества получает потребитель

Вода становится питьевой только после прохождения полного комплекса очистных мероприятий. Затем она поступает в городские коммуникации для доставки потребителю.

Необходимо учесть, что даже при полном соответствии параметров воды на очистных сооружениях санитарно-гигиеническим нормам в точках водоразбора ее качество может быть значительно ниже. Причина в старых, проржавевших коммуникациях. Вода загрязняется при прохождении по трубопроводу. Поэтому установка дополнительных фильтров в квартирах, частных домах и на предприятиях остается актуальным вопросом. Грамотно подобранное оборудование гарантирует соответствие воды нормативным требованиям и даже делает ее полезной для здоровья.

Водоподготовка: схема организации

15 октября 2013 г

Фильтрация воды

Вода, которой пользуется современный цивилизованный человек, может быть получена из двух основных типов источников:

• из водопроводной сети, предварительно пройдя очистку в городских очистных сооружениях водозабора;
• или из индивидуальных источников — колодца, скважины.

Чтобы вода из второго типа источников отвечала санитарно-гигиеническим нормам, она должна контролироваться и обрабатываться в специально подобранных по типу очистных сооружениях и системах водоподготовки.

Впрочем, вода из общегородских источников водоснабжения тоже далеко не всегда отвечает строгим санитарным требованиям. Причины—в изношенности сетей, в устаревших конструкциях водоочистных сооружений, а также в чрезмерном использовании обеззараживающих реагентов, которые способствуют образованию вторичных хлорорганических загрязнителей.

Интересно, что современный уровень развития оборудования очистных сооружений позволяет очистить воду практически любой степени загрязнения. В общем случае все устройства для водоочистки и водоподготовки можно называть фильтрами.

Фильтры для воды классифицируют в зависимости от того, какие конкретные примеси и загрязняющие вещества они удаляют из воды. Даже фильтры одного класса и назначения могут иметь совершенно отличную конструкцию и принципы действия.

Ниже перечислены наиболее распространенные загрязнители, удаляемые из воды водоочистными фильтрами:

• нерастворимые механические примеси;
• металлы (железо, марганец), в виде растворенных в воде соединений;
• ионы, обеспечивающие жесткость воды;
• неприятные органолептические показатели — запах, привкус, цвет;
• микробиологические загрязнители (вирусы, бактерии, возбудители заболеваний).

Загрязняющие вещества и примеси могут присутствовать в воде в многообразных сочетаниях и в разных концентрациях.

Виды фильтров для воды

Осадочные фильтры

Осадочные фильтры используют гравитационную силу для удаления из раствора примесных частиц. Применяются в водоподготовке для очистки воды от

• крупных механических примесей,
• взвешенных осадков,
• коллоидных примесей.

Для удаления крупных частиц (более 50 мкм) применяют фильтры грубой очистки дискового или сетчатого типа.

Недостаток фильтров грубой очистки — невысокая грязеёмкость, необходимость частой промывки. Это ограничивает использование данного типа фильтров в промышленных масштабах водоподготовки.

Автоматизированные очистные системы засыпного типа более целесообразно использовать для очистки больших объемов воды. Фильтрующей средой служит обезвоженный алюмосиликат. Он обеспечивает улавливание примесей размером более 20 микрон. При необходимости очистки от более мелких примесей используют фильтры с керамической засыпкой.

Фильтры-умягчители

Фильтры –умягчители относятся к широкому классу устройств, предназначенных для удаления из воды ионов жесткости. Специально подобранные засыпные материалы позволяют добиться комплексной водоподготовки и совместно удалить из воды:

• соединения железа и марганца,
• нитраты и нитриты,
• соли тяжелых металлов,
• органические загрязнители.

Фильтры-умягчители имеют дополнительный бак для приготовления солевого раствора, используемого для регенерации засыпного материала (солевой бак).

Угольные фильтры

Угольные фильтры используют в качестве фильтрующего материала активированный уголь различных марок. Водоподготовка активированным углем

• улучшает показатели качества воды,
• убирает посторонние запахи,
• убирает привкус и цвет,
• эффективно удаляет из воды растворенный хлор,
• удаляет растворенные газы,
• удаляет органические соединения.

Недостаток метода удаления растворенной органики угольными фильтрами — трудность удаления загрязнений в процессе обратной промывки и существующая возможность залпового сброса загрязнителей на выход фильтра. Чтобы избежать этого нежелательного эффекта, необходимо регулярно заменять в фильтре засыпку из активированного угля.

Установлено, что активированный уголь из кокосовой скорлупы в несколько раз превышает поглотительную способность традиционного активированного угля из древесных пород. При этом увеличивается и рабочий ресурс угольной засыпки в фильтре.

Для предотвращения бактериального зарастания угольной засыпки применяют специальные бактериостатические присадки.

Фильтры-обезжелезиватели

Фильтры этого типа удаляют из воды

• растворенные соединения марганца,
• соединения железа.

Обезжелезиватели широко используют в водоподготовке производств и в бытовых целях, для очистки водопроводной воды.

Фильтрующей средой в этом типе фильтров являются специальные вещества, в состав которых входит диоксид марганца. Например, это материалы под торговыми марками Birm, Filox, Greensand.

Диоксид марганца катализирует реакции окисления, в результате которых растворенные соединения железа и марганца переходят в нерастворимые формы. Образовавшийся нерастворимый осадок задерживается в слое фильтровального материала и при промывке смывается в дренаж.

Сопутствующий эффект в водоподготовке с применением некоторых фильтров-обезжелезивателей — удаление из воды сероводорода в процессе окисления железа и марганца.

Фильтрующие материалы чаще всего регенерируются раствором перманганата калия.

Если концентрации растворенного железа и марганца в воде очень высоки, можно использовать более интенсивные методы каталитического окисления этих соединений.

Ультрафиолетовые стерилизаторы

Ультрафиолетовое обеззараживание — наиболее эффективный и широко распространенный метод борьбы с микробным загрязнением воды. Облучение воды УФ-лампами рассчитывается таким образом, чтобы добиться практически полной стерилизации воды.

Ультрафиолетовые лампы устанавливаются в жестком корпусе фильтра. Вода проходит сквозь фильтр, где подвергается облучению и обеззараживанию.

Установки водоподготовки – обратный осмос

Обратноосмотические установки для водоподготовки питьевой воды на сегодняшний день являются самыми высокотехнологичными способами очистки воды. Они позволяют добиться степени очистки от загрязняющих веществ более 99%. Вода, прошедшая через осмотическую мембрану, приобретает высокие вкусовые качества, подобные талой ледниковой воде.

Для обеспечения хорошей работы установки обратного осмоса она оснащается предварительным системами очистки — насосами, картриджными фильтрами и другим необходимым оборудованием для водоподготовки.

Подобные системы водоподготовки устанавливаются на кухне, и используются для получения воды только в питьевых целях или для приготовления пищи.

Водоподготовка

Водоподготовка процесс сложный и требует тщательного продумывания. Существует очень много технологий и нюансов, которые прямо или косвенно влияют на состав водоподготовки, ее мощность. Поэтому разрабатывать технологию, продумывать оборудование, этапы следует очень тщательно.

Не зная основных понятий, невозможно понять, что такое водоподготовка, и для чего она нужна.

Очистка природных вод и водоподготовка — комплекс физических, химических и биологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого, промышленного или сельскохозяйственного использования. В поверхностных и подземных природных водах обычно присутствуют во взвешенном состоянии песчаные и глинистые частицы, ил, планктон, коллоиды органического и минерального происхождения, в том числе: гуматы, кремнекислота, гидроксид трехвалентного железа; в истинно растворимом состоянии — минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др. В воде нередко присутствуют также антропогенные загрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, СПАВ, токсичные вещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаются также бактерии и вирусы. Растворенные, в воде газы — кислород, диоксид углерода, сероводород — интенсифицируют процессы коррозии металлических трубопроводов и оборудования. После хлорирования цветных вод, а также вод, загрязненных нефтепродуктами и планктоном, образуются канцерогенные хлорорганические соединения. В ряде случаев в воде обнаруживается метан, что иногда является взрывоопасным. Для очистки природной воды применяют реагентные и безреагентные методы. Безреагентные с медленными фильтрами отличаются простотой устройства и эксплуатации, дают значит, меньше отходов, загрязняющих окружающую среду, но имеют ограничения по цветности и мутности исходной воды. Методы обработки воды с применением реагентов интенсивнее и эффективнее [11].

Общая технологическая схема водоподготовки

Водоподготовка включает в себя следующие основные методы очистки воды:

Обезжелезивание и деманганация – очистка воды от железа и марганца

Осветление и сорбция – очистка воды от взвешенных частиц, хлора, органики

Умягчение воды – удаление из воды солей жесткости, тяжелых металлов;

Деминерализацию – удаление легкорастворимых солей;

Обеззараживание – удаление болезнетворных микроорганизмов;

Дегазацию – удаление растворенных в воде газов;

Озонирование воды – стерилизация воды, окисление органики, металлов, газов;

Добавление некоторых компонентов: фторирование и пр.

Обезжелезивание — удаление из воды железа производится аэрацией с последующим отстаиванием, коагулированием, известкованием, катионированием. В настоящее время разработан метод фильтрования воды через песчаные фильтры.

Умягчение воды — полное или частичное удаление из нее катионов кальция и магния. Умягчение проводится специальными реагентами или при помощи ионообменного и термического методов.

Осветление и обесцвечивание воды достигаются с помощью коагуляции, отстаивания и фильтрации.

Опреснение (обессоливание) воды чаще производится при подготовке ее к промышленному использованию. Частичное опреснение воды осуществляется для снижения содержания в ней солей до тех величин, при которых воду можно использовать для питья (ниже 1000 мг/л). Опреснение достигается дистилляцией воды, которая производится в различных опреснителях (вакуумные, многоступенчатые, гелиотермические), ионитовых установках, а также электрохимическим способом и методом вымораживания.

Дезодорация — удаление посторонних запахов и привкусов. Необходимость проведения такой обработки обусловливается наличием в воде запахов, связанных с жизнедеятельностью микроорганизмов, грибов, водорослей, продуктов распада и разложения органических веществ. С этой целью применяются такие методы, как озонирование, углевание, хлорирование, обработка воды перманганатом калия, перекисью водорода, фторирование через сорбционные фильтры, аэрация.

Дегазация воды — удаление из нее растворенных дурнопахнущих газов. Для этого применяется аэрация, т. е. разбрызгивание воды на мелкие капли в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, в результате чего происходит выделение газов.

Обесфторивание — освобождение природных вод от избыточного количества фтора. С этой целью применяют метод осаждения, основанный на сорбции фтора осадком гидроокиси алюминия и других адсорбентов.

При недостатке в воде фтора ее фторируют. В случае загрязнения воды радиоактивными веществами ее подвергают дезактивации, т.е. удалению радиоактивных веществ.

Рисунок 1 – Технологическая схема очистки воды

Читайте далее: