Сучасні технології очищення питної води

Що таке якісна питна вода? Чи мають значення її структура і стан? Чому питанням очищення води, призначеної для споживання людиною, сьогодні приділяється чимало уваги? Відповіді на ці мега важливі запитання допоможуть нам розкрити тему статті. А почнемо ми з першого, основного, і поступово розглянемо всі інші, не менш значущі аспекти.

Отже, якісна вода для пиття – це така вода, органолептичні показники, хімічний і мікробіологічний склад якої співвідносяться з параметрами, прописаними встановленими правилами і нормами. А ще така, яка не несе жодної небезпеки здоров’ю і життю людей при попаданні в організм. Абсолютна безпека – критерій високої якості води № 1. Забезпечити це неможливо без реалізації належної очистки. Загалом, водоочищення покликане вирішувати чималий перелік завдань, зокрема:

  • рятувати від надмірної твердості (пом’якшувати);
  • прибирати різні забруднення;
  • забезпечувати належні споживчі характеристики.

Очищення води для пиття – примха чи необхідність?

Якість питної води = якість життя. Звичайно, це твердження реальне не в найширшому сенсі, але в тому, що і здоров’я, і самопочуття, і зовнішній вигляд, не в останню чергу, залежать від вживаної води, сумнівів немає. Вода, з якої вилучено шкідливі домішки, здатна значно поліпшити багато що. А якщо врахувати, що взагалі без води людина прожити довго нездатна, що вживатися вона повинна щодня, необхідність пити якісну очищену воду не підлягає сумнівам.

У більшості випадків під питною водою мається на увазі та, що тече з-під крану, тобто звичайна водогінна. У різних країнах до неї висуваються різні вимоги (стандарти можуть по-своєму визначати якісний рівень, необхідний ступінь прозорості, входження усіляких компонентів тощо). Є держави, в яких норми дуже строгі, а є і такі, в яких водопостачальні організації не штрафують навіть при наявності в воді важких металів. Через прогалини в цьому сегменті надходження в будинки та квартири води з крану нерідко не відповідає необхідному рівню. Якщо паразитарні організми, як правило, у воді відсутні, то всіляких хімічних сполук, ясна річ, небажаних, більш ніж достатньо.

Переважно в містах, але також і в селах, загалом, там, де реалізована централізована система водопостачання, в аналогічних масштабах здійснюється й водоочищення. Функціонують водопідготовчі очисні споруди (цілі заводи, що виробляють питну воду), за допомогою яких вилучаються домішки, здійснюється обробка хлором і т.д. Але, навіть незважаючи на значні потужності таких структур, незважаючи на контроль санепідемстанцій, нинішня якість води з водогону далека від ідеалу.

Більшість споживачів, зіставляючи такі два моменти, як необхідність вживати чисту воду і недосконалі параметри тієї води, що тече з-під крану, задається логічним питанням: як бути? Розглянемо три основні шляхи вирішення проблеми:

  1. Хтось обирає постійні покупки бутильованої води – рішення не найвигідніше в економічному плані, позаяк щомісяця вимагає певних витрат. Але навіть не в цьому суть. Маючи впевненість в такому продукті, можна б було закрити очі на якісь переплати. Та ні, якість навіть цієї води – під сумнівом. У деяких випадках бутильований матеріал практично нічим не відрізняється від водогінного. За що платяться гроші, незрозуміло. Крім того, якщо сировиною в такому випадку виступає вже хлорована раніше вода, додаткові очищення і знезараження призводять до появи сполук, небезпечних мутагенним та канцерогенним впливами. Разом з тим, те, що для людини необхідне (корисні речовини), нейтралізується. У підсумку – ніякої користі, та ще й шкода.
  2. Хтось, маючи таку можливість, вдається до забору рідини з колодязів, джерел, артезіанських свердловин. Але слід розуміти, що навіть з цих місць взята вода з урахуванням нинішньої екологічної ситуації – не зовсім те, що потрібно. Навіть її необхідно очищати.
  3. Благо, на сьогодні вже є і така категорія споживачів, які прийшли до найбільш розумного рішення – і економічно вигідного, і найбільш безпечного. В цьому випадку мається на увазі водоочищення із задіянням спеціальних фільтрів. Водофільтрація в наш час життєво необхідна як в мегаполісах, так і в сільській місцевості. Подбати про чистоту води самостійно – єдино правильний вихід з ситуації, що запобігає виникненню багатьох захворювань, сприяє доброму самопочуттю і забезпечує низку інших відповідних плюсів.

Основи питання технологічної очистки води

Здійснювати водоочищення сьогодні можна по-різному. Актуальні найрізноманітніші методи як в побутових масштабах, так і на виробництвах. Фільтрів, присутніх на ринку – безліч усіляких, вибрати оптимальний варіант очищення – завдання не з легких. Відрізняються вони один від одного конструктивним виконанням, пропускною спроможністю, енергоспоживанням, впровадженими технологіями, ціновим фактором та ін. Практично кожен з них заслуговує на увагу, але тут важливо, по-перше, врахувати співвідношення якісних параметрів і вартості, а по-друге, відштовхнутися від чіткого уявлення про завдання, яке доведеться вирішувати (від чого і як потрібно очищати воду, який її склад і для чого в подальшому вона буде застосовуватися).

Крім того, слід розуміти місце очищення в загальному процесі водовидобутку і водопостачання до споживача. Видобувається питний матеріал з поверхневих або підземних джерел. У малих масштабах це свердловини та колодязі, якщо говорити про великі міста, то тут вододжерелами виступають водосховища та річки. Очищення, зазвичай, складається з декількох етапів механічної обробки, в результаті яких вилучаються великі включення, з реагентної обробки (забезпечується належна оптична прозорість), а також із завершального позбавлення від мікроорганізмів (знезараження). Є ще така частина процесу, як транспортування, або поставка питної води споживачеві за участю спец. насосних станцій, РЧВ, магістральних і внутрішньобудинкових трубопроводів. Якщо говорити про гарячу воду, то тут передбачається додатковий етап – забезпечення необхідної температури. Ступінь же її очищення аналогічний холодній.

На замітку. Якщо завдання водоочистки полягає не тільки в пом’якшенні, якщо необхідне також знезалізнення та знезараження, актуальне застосування і спец. установок, що фільтрують залізовмісні домішки.

Чиста і м’яка вода для пиття – завдання не з легких. Чесно кажучи, важко уявити собі один фільтр, якому під силу з ним впоратися. Це пояснює, чому і в побуті, і в промислових масштабах, водоочищення в більшості випадків здійснюється із залученням комплексу фільтрів, що реалізує поступове позбавлення від великого переліку включень.

Оскільки суть технології фільтрації полягає в очищенні від шкідливих домішок, актуалізується пропуск через певне середовище. Від останнього залежать вихідні характеристики рідини. Також хочемо зазначити, що ресурс роботи різних фільтрувальних матеріалів відрізняється. Частота зміни фільтрів залежить від їхнього призначення, параметрів і обсягів пропускної води. Зміна фільтрів повинна здійснюватися до повного вичерпання їх ресурсу.

Кілька слів про традиційні очисні заходи

Перед тим, як перейти до розгляду нових інноваційних методів водоочищення, ми б хотіли хоч трішки уваги приділити старим, традиційним варіантам. Як то кажуть, щоб було з чим порівнювати. Отже, досі не всі мають можливість отримувати користь з сучасних розробок, використовуючи мікроелектроніку, сенсорне управління, а також недешеве обладнання з іншими технічними нововведеннями. Тому старі добрі методи частково не втрачають своєї затребуваності, залишаються в пошані і сяк-так конкурують з більш досконалими нововведеннями.

Йдеться про відстоювання, освітлення і кип’ятіння. Відстоювання полягає у виділенні завислих часток. За допомогою освітлення з води без зайвих труднощів видаляється якийсь осад, завислі частинки. Кип’ятіння вважається найдоступнішим способом водоочистки і найпростішим, якщо мова йде про необхідність винищити хвороботворні бактерії. Знезаразити так виходить, але неапетитний колір і неприємний присмак усунути – ні. Завдяки кип’ятінню знижуються твердісні параметри без внесення змін у смаковий спектр. Кип’ятити з метою пом’якшення – значить від самого початку не розраховувати на такий тривалий результат, як у випадку з осадженням, але підвищення якості води, таким чином, примітніше. Під час кип’ятіння утворюється накипний осад – найбільший мінус низькоякісної води. До слова, нові технології покликані унеможливити утворення цього самого осаду.

Мабуть, кожен чув і про такий класичний метод водоочищення, як хлорування гіпохлоритом натрію. Його здійснюють за допомогою спеціалізованої техніки на водогінних станціях. У колодязі воду також час від часу дезінфікують активним хлором. Але при регулярному надходженні хлору в організм не є винятком негативний вплив на здоров’я людини. Тут, як то кажуть, палиця з двома кінцями.

Огляд сучасних технологій очистки питної води

Перелік сучасних фільтрів і, відповідно, способів фільтрації води для пиття – чималий. Давайте приділимо увагу кожному з найпопулярніших і найпоширеніших, щоб, врешті-решт, можна було без проблем прийняти правильне рішення.

Механічна фільтрація. Один з головних етапів роботи практично будь-якого фільтра, своєрідні підготовчі заходи, первинна фільтрація. Суть полягає у вилученні різних механічних домішок, в т.ч. піску, глини, іржі, оксидних утворень і тому подібного. Мета, яка ставиться – не тільки водоочищення, але й запобігання поломкам фільтраційних картриджів, зменшення швидкості їх забруднення, а відтак подовження експлуатаційного періоду. Зазначена робота покладена на сітку з дрібними комірками (1-5 мікрон): вода крізь такі отвори протікає, щоб потім піддатися подальшій обробці, а ось механічним частинкам далі ходу немає.

Хімічне очищення. Актуалізується тоді, коли необхідно позбуватися важких металів, знебарвлювати і дезінфікувати воду. Передбачає залучення усіляких хім. реагентів (вапна, нітриду водню, сірчаної кислоти), що забезпечують необхідні реакції, які приводять до формування осаду забруднень, що не піддається розчиненню.

Безреагентне фільтрування. Покликане виводити з водного середовища залізо, марганець і сірководень у вигляді осаду. Полягає в забезпеченні надлишку кисню, що сприяє окислювальним реакціям. Метод примітний екологічністю і економічністю (немає потреби купувати будь-які реагенти). Існують два його технологічні різновиди:

  • з повітряною аерацією. В основі – водообробка звичайним повітрям з атмосфери. Повітряні маси нагнітаються під тиском або шляхом водорозпилення всередині ємності для осідання;
  • з електрохімічною аерацією. Базується на трансформаціях хімічної та електроенергії. Примітний підвищеною економічною та енергетичною вигодою. Процес відбувається в спеціальному, оснащеному електродами, модулі. Коли електрострум проходить через воду, в ній збільшується число вільних іонів кисню, що згодом окислюють іони Fe, Mn і H2S.

Адсорбція (вугільна фільтрація). Недорогі фільтри сорбційної дії набули чи не найбільшого поширення. Можуть застосовуватися окремо, але частіше за все виступають частиною фільтраційних систем. Виконання ключового завдання покладається на активоване вугілля зі шкаралупи кокоса. Порівняно зі стандартним деревним вугіллям, цьому матеріалу характерна збільшена в чотири рази адсорбуюча дія. Ще один чудовий варіант, який знаходить застосування – дрібнопористе синтетичне волокно. Вугільні фільтри вбирають бруд, очищають H2O від органіки, розчинених газів і залишкового хлору, добре впливають на колір і смако-ароматичні параметри питного матеріалу. Якщо додати до них іонообмінні компоненти, вони набудуть здатності позбуватися важких металів, пестицидів і гербіцидів, азбестових і нафтових включень, а також бактерій і вірусів (наприклад, від тифу, кишкової палички та жовтяниці). Ресурс вугільного фільтра – до дев’яти місяців.

Іонний обмін. Фільтри такого плану (універсальні варіанти з іонозаміщувальними смолами) видаляють кальцієві та магнієві солі (заміщають їх іонами натрію), тим самим забезпечуючи м’якість води. Вони добре позначаються на роботі побутової техніки (зокрема водонагрівачів, пральних і посудомийних машин) та сантехніки, запобігаючи поломкам і подовжуючи експлуатаційний період. Додатково позбавляють від металів і мінералів. Але, разом з тим, не роблять воду безпечною для людей, пом’якшують її, та не очищають, жодним чином не впливають на мікроорганізми. Вода, що пройшла таку обробку, може бути гіркою, погано позначатися на роботі шлунково-кишкового тракту і жовчовивідних шляхів. Потужність іонообмінного фільтра для побутового використання розраховується за водовитратами, для промислового – згідно з часом, який затрачається на очищення. Ефективність роботи можна підвищити за допомогою регулярних промивань розчином хлористого натрію. Повне вичерпування робочого ресурсу настає приблизно через три роки.

Озонування. Обробка, спрямована на знезараження, тобто на боротьбу з бактеріями, вірусами, грибками, паразитами і водоростями. Озон, що містить, на відміну від звичайного кисню, три кисневі атоми замість двох, є потужним окислювачем. Розкладаючись в воді, він руйнівно діє на ферментні системи клітин мікробів. Цей спосіб примітний підвищеною ефективністю, порівняно з хлоруванням, і кращий, ніж воно, в плані не утворення ніяких побічних продуктів зі шкідливим впливом. Разом з тим, озоновим фільтрам характерна висока витрата електричної енергії, короткий термін впливу озону та відсутність залишкового ефекту очищення, необхідність задіювати складну техніку і здійснювати кваліфіковане техобслуговування. Відтак стає обґрунтованою дорожнеча такого методу. До того ж, він не передбачає видалення важких металів, мінералів і пестицидів, а через це самостійно застосовуватися для отримання питної води не може. А ось для обробки басейної води це чудовий варіант.

Ультрафіолетова обробка (бактерицидна фільтрація). Високотехнологічний спосіб з бездоганними експлуатаційними параметрами. УФ фільтри встановлюють в житлових будинках, закладах громадського харчування, лабораторіях та ін. З ними не потрібно використовувати будь-які реагенти. Технологічний процес очищення за допомогою ультрафіолетових бактерицидних ламп примітний простотою. Ультрафіолет – чудовий знезаражувач. Він, не змінюючи властивостей води, приводить до знищення вірусів, бактерій і в вегетативних, і в спорових формах. Ефективний проти вірусного гепатиту, холери, тифу, дизентерії, кишкової палички та ін. Бактерицидний ефект обумовлюється провокуванням пошкоджувальних фотохімічних реакцій в молекулах РНК і ДНК. Крім того, здійснюється згубний вплив на мембранні структури, стінки клітин мікробів, що в результаті призводить до їх загибелі. Наскільки сильним буде знезараження, залежить від інтенсивності та тривалості УФ випромінювання.

Зворотний осмос. Зворотноосмотичні (прямоточні та накопичувальні) – одні з новітніх фільтрів, що забезпечують, мабуть, найдосконалішу на сьогодні водоочистку. Накопичувальні відрізняються підвищеною економічністю і кращі для побуту, прямоточні більше підходять для промислових умов експлуатації. Всі вони передбачають використання тонкоплівкових мембран, розміри комірок яких зіставляються з водними молекулами. З їх допомогою вода очищується практично від усіх розчинених в ній речовин, органічних домішок, неорганічних хімічних сполук, солей важких металів, вірусів, бактерій і мікробів. Переваг – маса, а до слабких сторін можна віднести хіба що слабку продуктивність, яка легко компенсується, завдяки накопичувальному баку. Повне вироблення ресурсу такого фільтра відбувається за півтора-три роки. Але є чудовий варіант, як збільшити термін служби мембрани – поставивши перед нею кілька передфільтрів (в тому числі вугільний). Вони будуть затримувати частинки більші 5 мкм і реалізовувати первинну хім. очистку. З недоліків цього способу водоочищення: можливість деформування мембрани під дією фіз. забруднювачів і хлоридів, ймовірність розмноження бактерій в системі, погіршена робота з твердою водою.

Зверніть увагу! Зворотноосмотичні фільтри видаляють з води не тільки шкідливі домішки, але й компоненти, необхідні для організму людини. Тому вода, яка пройшла обробку ними, а потім застосовувана в якості питної, повинна бути додатково мінералізованою.

Дистиляція. Чудова як початковий очисний етап. Може бути задіяна багаторазово. Якщо все робити правильно, вода виходить досить чистою та безпечною. Процес примітний своєю простотою, виглядає як нагрівання до стадії кип’ятіння з трансформацією в пару і подальшим зворотнім набуттям рідкого стану. Ефективний проти бактерій та інших патогенів. Зі слабких сторін: повільний перебіг процесу, потреба у великих обсягах води та енергії, а також у регулярному очищенні дистилятора від накопичуваних під час роботи забруднень.

Нанофільтрація. Одна з найбільш прогресивних технологій, що відзначається своєю універсальністю. Позбавляє воду колірних характеристик, галогеновмісних  органічних домішок, не потребуючи доповнення реагентами. Передбачає і фільтрацію, і коагуляцію, іноді може потребувати попередньої ультрафільтрації або зворотного осмосу. У зв’язку з дорожнечею масово не використовується – головним чином, задіюється для води спец. призначення.

Фотокаталізація. Ще одна інноваційна технологія, суть якої полягає в тому, що завислі та розчинені орган. домішки видаляються з поверхневих вододжерел без попереднього очищення і хім. обробки. Передбачає залучення капілярної мембрани (однієї або декількох). Завдяки трубчастій формі фільтра, унеможливлює наявність застійних місць (домішки не мають де застрягати). Скупчення осаду на мембранах – мінімальне. Що стосується масовості й ціноутворення, вони аналогічні, як і у попереднього різновиду: поширення поки що мінімальне, позаяк ціна дуже висока.

Як бачите, сучасні технології фільтрації питної води – дуже різноманітні. Кожна має сильні і слабкі сторони. Про кожну важливо мати хоча б поверхневе уявлення, щоб приймати остаточне рішення про найкращий в тому чи іншому випадку варіант.

Залишилися запитання? Телефонуйте! Якщо знадобиться, додатково поговоримо про очищення води для пиття телефоном.

Share this post



Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *