Методы очистки питьевой воды

Возможна ли жизнь на нашей планете без воды? Конечно же, нет. Вода – основа жизни и ключевой источник энергии для человеческого организма по мнению ряда авторитетных медиков. Она нужна как для жизнедеятельности каждого из нас, так и для решения множества задач – бытовых, сельскохозяйственных, строительных и множества других. Вода занимает около 70% поверхности Земли, вот только доля пресной не превышает скромных 3%.

Постоянное загрязнение источников воды делает ее негодной для питья. Чтобы очистить ее от пестицидов и прочих нежелательных добавок, используют различные методы. Их можно разделить на три категории:

• физические;
• химические;
• физико-химические.

Чтобы понять различия между методами, рассмотрим эти категории по отдельности.

Физические методы очистки

В основе лежит механическое удаление частиц твердой грязи – как мелких, так и крупных. Они широко применяются при необходимости грубой очистки большого объема воды. Несмотря на большое число методов, входящих в эту категорию, основная часть из них не гарантирует тщательное удаление нежелательных соединений. Именно поэтому физические методы применяют обычно на первом этапе водоподготовки. Выделим основные из них:

• Отстаивание. Метод основан на принципе естественной гравитации. Частицы грязи под действием силы тяжести опускаются на дно, где собираются в качестве осадка. Метод достаточно грубый и применим на промежуточном либо предварительном этапе водоподготовки. Чтобы отстаивать большой объем воды, задействуют специальные резервуары. Они даже имеют особое название – отстойники. Для ускорения удаления собранных осадков их снабжают соответствующим оборудованием. Время, необходимое на отстаивание воды, зависит от количества и вида имеющихся в ней загрязнений.
• Процеживание. Метод предполагает использование сит, решеток и иных барьеров, предназначенных для задерживания разнообразного мусора в воде. Применим в качестве предварительной очистки. За счет процеживания удаляется достаточно крупный мусор – песок, мелкие камни, кусочки растений и тому подобное. В результате такого воздействия вода может поступать на установки тонкой очистки, не рискуя нанести им вред или вовсе вывести из строя.
• Ультрафиолетовая очистка. Позволяет подготовить воду для дальнейшей обработки. Принцип действия заключен уже в самом названии. Воздействуя ультрафиолетовым излучением, удается разрушить ДНК бактерий и тем самым уничтожить их. Такой метод обеззараживания весьма эффективен при обработке крупных объемов.
• Фильтрация. Способ очистки подразумевает пропускание воды сквозь пористый материал. В результате в нем задерживаются мельчайшие частицы грязи. Метод сравним с процеживанием, однако имеет важное преимущество – фильтрация дает возможность выполнять не только грубую, но и тонкую очистку. В зависимости от вида фильтрующих элементов организуется очистка как больших, так и малых объемов воды. Также фильтры подбираются по наполнителю. Разработаны варианты для водопроводной, жесткой и воды, насыщенной железом. Каждый фильтр рассчитан на конечный объем воды и периодически требует замены.

Чаще всего для получения воды питьевого качества физических методов очистки недостаточно. Для этого разработаны другие.

Химические методы очистки

Базируются на взаимодействии отдельных веществ с определенными видами загрязнения. Химическая реакция способствует образованию нерастворимого осадка, для удаления которого применяют отстаивание либо фильтрацию. Рассмотрим наиболее популярные химические методы очистки воды:

• Нейтрализация. Основан на стабилизации кислотно-щелочного баланса жидкости. Для этого в нее добавляются реагенты. Загрязнение смешивается с агрессивной средой (щелочной либо кислотной) и нейтрализуется.
• Окисление. Специальные реагенты, добавляемые в воду, нейтрализуют химические соединения и бактерии, содержащиеся в ней. Такое воздействие понижает токсичность потенциально опасных для здоровья человека элементов.
• Хлорирование. С этим методом наверняка сталкивался каждый из нас. Он востребован благодаря доступности реактивов (хлора), пониженной вероятности повторного загрязнения и объемному воздействию на большую часть опасных соединений. Важно правильно дозировать хлорсодержащие вещества, так как сами по себе они также представляют немалую опасность.
• Озонирование. Наиболее экологичный метод, который со временем должен неминуемо заменить хлорирование. Озонирование эффективнее, и при этом рабочее вещество со временем превращается в безобидный кислород. Даже при превышении дозировки озона вода не представляет угрозы для здоровья человека.
• Биологический. Метод применим для очистки сточных вод. Для борьбы с вредными компонентами добавляют живые бактерии. Такую примесь можно добавлять лишь в резервуары-отстойники, так как получить питьевую воду при этом невозможно. Получаемая жидкость пригодна только для применения в технических нуждах.

Физико-химические методы очистки

В эту категорию относят методы, предполагающие комплексное воздействие на загрязнение. В очищаемую воду добавляют газообразные, жидкие и твердые (в растворенном виде) частицы. Результатом являются разнообразные химические реакции, ведущие к очистке жидкости. Физико-химические методы применяются и для грубой, и для тонкой очистки. Укажем основные из них:

• Обратный осмос. Представляет собой мембранный процесс, происходящий под действием гидростатического давления. Посредством обратного осмоса можно не только удалить мельчайшие частицы, но и организовать опреснение морской воды. Процесс сопровождается отделением солей, бактерий, газов. Такой метод очистки находит применение в быту и учреждениях общественного питания.
• Ионный обмен. Предполагает смягчение воды путем воздействия на нее высокомолекулярных составляющих.
• Сорбирование. Метод используется в двух вариациях – при пропускании жидкости сквозь слой сорбента и при смешивании с веществом. В качестве сорбента выступают силикагели, активированный уголь или похожие по своим свойствам вещества. После применения сорбент восстанавливается для повторного использования либо утилизируется.
• Термообработка. Вода нагревается, замораживается или выпаривается. Продуктами такой обработки становятся чистая вода и нерастворимый концентрат из вредных примесей.

С каждым годом для очистки воды все чаще применяют минералы – кремний, кварц, шунгит и ряд других. Минералы обеззараживают воду, избавляя ее от вредных примесей. Для повышения эффективности задействуют сразу несколько разных минералов.