Основные способы фильтрации воды

Виды механического фильтрования

Впервые воду начали очищать пропусканием через песок и гравий в Индии еще за 2000 лет до начала н.э.

В Древнем Риме каналы для водоснабжения вырывали неподалеку от озер для того, чтобы вода проходила через пористые стенки. Муниципальная очистка водных потоков впервые была организована в Британии в конце 18 века.

Справка! Сейчас вода подлежит обязательному фильтрованию, как на общегородских очистных станциях, так и во всех приборах домашнего пользования, которые устанавливаются на магистрали, под мойку, на поверхностях стола или пола.

В зависимости от размеров ячеек процесс происходит на следующих уровнях:

• макро;
• микро;
• ультра;
• нано.

У каждого вида механического фильтрования есть специфические особенности.

Макроуровень

Первичное механическое задержание макропримесей сначала проводится на сетках, сделанных из стойких металлических сплавов или полимеров.

Такие устройства часто называют грязевиками.

Они задерживают:

1. самые крупные частицы;
2. волокна,
3. крупицы ила,
4. ржавчины.

Грубое отделение примесей также успешно проводится на слое песка, измельченного щебня, гравия, других инертных пористых материалов. Первичная фильтрация может проводиться посредством пропускания потока через сетки и следующие конструкции:

• картриджи;
• колонки.

Сетки задерживают:

• примеси с размерами от полусотни до 500 мкм;
• картриджи – от 5 до 25 мкм;
• колонки – не более 30 мкм.

На практике один вид механических фильтров применяется редко, гораздо чаще используется последовательность, составленная из сетки и следующей за ней колонки или картриджа.

Микроуровень

Микропроцесс проводится на специальных активированных углях, других материалах, которые используются в следующем виде:

• мелкодисперсном;
• гранулированном;
• брикетированном посредством прессования.

При этом обеспечивается как механическое задержание, так и фиксирование по более сложному механизму частиц, минимальные размеры которых могут составлять несколько десятых долей микрометра.

Ультрауровень

Ультрафильтрация осуществляется с помощью фильтров из кокосовой стружки, других пористых материалов, часто имеющих волокнистую структуру.

При этом на мембранах с капиллярными размерами отверстий задерживаются примеси биологической (вирусы, микробы), органической природы с размерами до 0,01 мкм.

Недостаток метода заключается в том, что одновалентные ионы растворенных минеральных солей, имеющие слишком маленькие размеры, не задерживаются в порах ультрафильтров. Для удаления таких частиц нужны дополнительные усилия, основанные на обменных реакциях катионов.

Нанопроцесс

Фильтры с наноразмерами ячеек – результат инновационных разработок, которые пока на практике используются не очень часто.

Важно! Исследования об эффективности очистки воды наноматериалами продолжаются, результаты неоднозначны. Маркетологи часто прибавляют приставку нано к названиям некоторых методов для придания им весомости

При ближайшем рассмотрении выясняется, что размеры ячеек соответствуют уровню ультрафильтрации, которая многократно апробирована и безопасна при правильном проведении

Маркетологи часто прибавляют приставку нано к названиям некоторых методов для придания им весомости. При ближайшем рассмотрении выясняется, что размеры ячеек соответствуют уровню ультрафильтрации, которая многократно апробирована и безопасна при правильном проведении.

Промышленные фильтры для очистки воды: виды, отличия, цены

Выше мы много сказали про методы промышленной водоподготовки и очистки сточных вод. Попытаемся классифицировать их в зависимости от вида загрязнения.

1. Удаление механических примесей – механические и сорбционные фильтры, микрофильтрация.
2. Обеззараживание – все мембранные методы, кроме микрофильтрации (обратный осмос, нанофильтрация, ультрафильтрация), озонирование.
3. Обезжелезивание – хлорирование, озонирование, материал Greensand
4. Очистка от сероводорода – напорная и безнапорная аэрация, хлорирование, озонирование, адсорбация.
5. Удаление органики, хлора, озона – адсорбация, коагуляция
6. Выведение нефтепродуктов – флотационные установки.
7. Умягчение – ионный обмен, обратный осмос.

Стоимость промышленных фильтров зависит от сложности установки и используемых материалов, поэтому цену в каждом конкретном случае нужно уточнять индивидуально.

Обратный осмос для очистки воды – что это такое? Принцип работы

Очистка воды обратным осмосом состоит из ряда последовательных процессов:

1. Предочистка.
2. Прохождение жидкости через мембрану.
3. Накопление уже отфильтрованной воды.
4. Финишная очистка.
5. Осуществление разлива воды через кран.

Система очистки воды осмосом подключается непосредственно к водопроводу, откуда в фильтр поступает обычная вода. Все примеси после окончания процесса очистки сливаются в канализационную систему. Производительность осмосной установки не очень высокая, поскольку тщательная очистка требует времени. На скорость прохождения воды через мембрану оказывают влияние разные факторы – это и степень загрязненности воды, и количество примесей, давление жидкости, температура, проницаемость самой мембраны.

Предочистка: особенности первой ступени очистки воды

Предочистка – это самая первая ступень очистки водопроводной жидкости. Можно ли обойтись без этого этапа? Нет, поскольку мембрана, используемая в качестве фильтра, может выходить из строя раньше времени при использовании сильно загрязненной воды (а стоит ее замена не дешево). Для проведения предочистки используется три типа фильтров:

• пятимикронный механический – полипропиленовый, задерживающий нерастворимые мелкие частицы, удаляющий песок, механические примеси, ржавчину;
• угольный – удаляет органические и химические примеси;
• механический одномикронный – удерживает механические частички до 1 микрона.

Главная задача всех перечисленных фильтров – подготовить воду для ее нормального прохождения через мембрану обратного осмоса.

Мембранная очистка

После предварительной очистки вода подается на мембрану. От состояния последней будет зависеть результат и качество очистки. Прохождение через мембрану – главный этап фильтрации в данном случае. Уровней фильтрации может быть разное количество – один, два и более. Размеры пор минимальные (всего 0.0001 микрон), а значит, через них ничего, кроме воды, не пройдет. В состав мембраны входит несколько слоев синтетического материала, закрученного в рулон. Сама конструкция основного фильтра продумана таким образом, чтобы очищаемая вода разделялась на две части:

1. Идеально чистая (ее еще называют кристальной) – она подается в накопительный резервуар.
2. Плотный водный раствор – его в процессе очистки система обратного осмоса сливает в канализацию.

Важно! Мембрана пропускает газы, определяющие вкус воды. Поэтому вода после очистки в данном фильтре получается настолько чистой, что кипятить ее не нужно

Накопление чистой воды

Очищенная вода подается в накопительный бак, объем которого зависит от модели (в среднем он составляет 4-12 л). По мере уменьшения объема воды в накопителе система доочищает новые порции. Материал изготовления бака – листовая сталь, покрытие – эмаль. Внутреннее пространство бака делится на две камеры, которые разделяются между собой мембраной из силикона. Нижняя заполняется воздухом, по мере расхода воды мембрана надувается, что позволяет поддерживать стабильное давление внутри системы. Вверху бака есть резьба для накручивания крана.

Постфильтрация

Следующий этап очистки воды в системах обратного осмоса – это постфильтрация. Для ее осуществления применяется постфильтр.

В чем суть реагентного способа очистки воды

Очистка воды реагентным способом активно используется не только в промышленности, но и в бытовых условиях. Работа самых разных фильтров для дома часто основывается именно на таком методе. В чем его суть? Реагент представляет собой вещество, с которым примеси, имеющиеся в жидкости, вступают в реакцию, из-за чего меняют свою форму и свойства, становятся неопасными.

Приведем простой пример того, как происходит удаление примесей из живительной влаги при помощи реагента. К примеру, в жидкости имеется много солей жесткости. Это как раз те самые, которые ответственны за налет в чайнике и на нагревательном элементе стиральной машины. Снизить концентрацию данных примесей можно с помощью ионообменной смолы. Того самого реагента, в том числе, о котором идет речь в статье.

Как будет выглядеть фильтрация реагентным способом? Влага с примесями просачивается сквозь ионообменный материал. В это время соли магния и кальция, они же – соли жесткости, вступают в реакцию со смолой. Результат получается обнадеживающий. Соли магния и кальция становятся солями натрия, которые, в свою очередь, уже не могут осесть на дно вашего чайника, образовать налет.

Т.е. суть реагентного метода очищения воды заключается в химических реакциях, которые происходят между примесями и реагентом (фильтрующим материалом). При помощи такой технологии фильтруются также сточные воды. Как мы уже писали, реагентные методы активно применяются в бытовых фильтрах, чаще всего, в проточных. Также на основе технологии работают многие полупромышленные системы очистки воды для коттеджей.

Очищение воды для коттеджа реагентным методом. Как это работает?

Если вы планируете жить за городом, первое, о чем нужно позаботиться – получение высококачественной влаги для жизни. Как этого добиться? Конечно же, с помощью современных фильтрующих устройств. Перечислим основные из них, которые помогут сделать влагу исключительной и для питья, и для бытовой техники.

• Станции очищения влаги для частных домов.
• Магистральные фильтры.
• Питьевые фильтры – проточные, обратноосмотические и т.д.

Благодаря такому сочетанию вы обеспечите свое хозяйство исключительной живительной влагой.

Где во всем этом многообразии находится место реагентным методам очистки? Прежде всего, в полупромышленных системах очищения. Представьте себе такую картину. Влага из скважины подается в дом. Внешне она идеальна, но на самом деле, в ней полно примесей. Растворенного железа, к примеру, или солей жесткости. От них нужно избавиться или, по крайней мере, снизить их концентрацию. И это с учетом огромного объема живительной влаги. Все же, она для всего дома предназначается…

Тут и пригождается станция очистки. Это емкость большого размера, в которой имеется определенное вещество – засыпка, предназначенное для избавления влаги от определенного рода примесей. К примеру, станция умягчения воды реагентным способом. Внутри нее находится ионообменная смола. О том, как последняя избавляет влагу от солей жесткости, мы написали выше.

В то же время, отметим, что станции могут работать и на основе безреагентных технологий очищения воды. Это значит, что вещество само не вступает в реакцию, а лишь выступает катализатором, т.е. ускоряет ход взаимодействия загрязнителя с кислородом. Так, к примеру, происходит окисление железа, растворенного в жидкости. На основе метода работают многие бытовые системы обезжелезивания воды.

Реагентное очищение воды – современная продуманная технология, благодаря которой огромное количество людей получило возможность использовать дома влагу отличного качества. И это уже не говоря о пользе, которую она приносит на производствах и для очищения сточных вод.

Физико-химические способы очистки воды

Физико-химические способы объединяют в себе очистку реагентами и механическое удаление примесей. К наиболее распространенным способам данной группы относятся:

• адсорбация;
• коагуляция;
• флотация.

Адсорбация

Под адсорбации понимают процесс поглощения молекул загрязнения поверхностью адсорбента – твердого тела с пористой поверхностью. Одним их самым популярных адсорбентов является активированный уголь, который способен очистить воду от углеводорода, нефтепродуктов, хлора и фосфора, а также стимулировать разложение озона и фосфора.

Часто фильтры на основе активированного угля используются для итоговой очистки воды. Являются незаменимым элементом практически любой системы фильтрации. К недостаткам угольных фильтров относят быстрое засорение картриджа, что требует его частой замены.

Разновидностью адсорбации является ионный обмен. Фильтры на основе ионного обмена имеют в своем составе картридж со смолой, которая содержит ионы натрия. Проходя через такой фильтр, вода с повышенным содержанием солей умягчается. Соли вода замещают готовые к обмену ионы натрия, благодаря чему вода после прохождения через такой фильтр получается мягкой и насыщенной натрием.

К сожалению, ионообменные фильтры быстро засоряются и требуют частой замены картриджей.

Коагуляция

Метод коагуляции основывается на том, что специальные вещества – коагулянты, притягивают к себе загрязнения – соли металлов, песок, глину, а затем в виде хлопьев выпадают в осадок. После отстаивания такая вода либо подвергается дальнейшей очистке посредством фильтрации, либо сливается. Метод получил широкое распространение в очистке сточных вод на промышленных предприятиях

В роли коагулянтов могут быть сернокислый алюминий, сернокислое и хлорное железо, алюмокалиевые квасцы, алюминат натрия.

Разновидностью коагуляции является флокуляция. В отличие от коагуляции, слипание частиц происходит не только в момент их непосредственного соприкосновения, но и в процессе опосредованного соприкосновения молекул.

Флотация

Метод флотации активно используют для очистки сточных вод в промышленности. Эффективен при удалении нефтепродуктов. Принцип действия основывается на добавлении в воду диспергированного воздуха, под воздействием которого молекулы загрязнений скапливаются на поверхности воды в виде белой пены, после чего удаляются специальным оборудованием. После флотации вода подвергается дополнительной очистке посредством сорбции.

К достоинствам флотации относят:

1. Экономичность метода.
2. Простоту конструкции.
3. Быстроту очистки сточных вод.
4. Возможность удаления нефтепродуктов.

Эффективные методы водоочистки

При выборе фильтра на воду для частного дома следует обратить внимание на 3 варианта:

1. На основе реагентов.
2. Безреагентная технология.
3. Вариант, совмещающий два предыдущих способа очистки.

Каждая модель обладает своим строением, плюсами и минусами. Чтобы сделать правильный выбор, нужно учитывать все особенности.

Очистка реагентом

Такие станции для очистки воды подают дозированную порцию рабочего вещества. При взаимодействии с водой оно запускает физико-химический контакт и способствует преобразованию примесей в пену и осадок.

При выборе реагента нужно учитывать тип загрязнений в воде.

Кроме плюсов у реагентных систем имеются и недостатки. Первый связан с изменением примесей в составе в зависимости от сезонных особенностей.

Для повышения степени очистки важно регулярно проводить лабораторную оценку воды и изменять дозу реагента

Безреагентная методика

Такие фильтры для жесткой воды в частный дом оборудованы различными блоками, аэрационным устройством и компрессором. Они отличаются практичностью, доступностью и высокой эффективностью работы. Система избавляет жидкость от тяжелых примесей, вредных компонентов и других загрязнений, которые негативно сказываются на человеческом здоровье и состоянии бытовой техники.

Технология может использоваться как в автономных системах водоснабжения, так и в резервуарах с небольшой глубиной.

Очищение ультрафиолетом

Фильтрация УФ-лучами способствует эффективной очистке потока и нейтрализует любые вредные примеси. В результате обработки структурные особенности жидкости не меняются, а качество только растет. Полезные элементы сохраняют свои начальные свойства, а вода остается полезной.

Среди преимуществ технологии выделяют:

1. Соответствие всем экологическим стандартам.
2. Быстрая и качественная обработка воды с выведением бактерий и микробов.
3. Минимальная затратность — детали не нуждаются в замене.
4. Большой срок службы.
5. Сохранение начальной пользы питьевой воды.
6. Простота эксплуатации.

Из недостатков выделяют сложность выведения химических соединений.

Смягчение воды

Комплексная фильтрация воды предусматривает проведение процедуры смягчения. Она выполняется по разным технологиям:

1. Химической.
2. Механической.
3. Комбинированной.

Первый вариант основывается на применении реагентов, второй — на природных силах, таких как магнетизм, и третий — на обустройстве физический барьеров.

Нормы

Качественные характеристики питьевой воды регламентированы нормативно-правовыми актами Министерства здравоохранения РФ

Соблюдению норм уделяется особенное внимание на правительственном уровне, поскольку в нашей стране проблема подачи чистой воды стоит особенно остро — ощущается дефицит ресурса. Кроме того, негативно на качестве сказывается экологическая ситуация — она остается неблагоприятной во многих регионах РФ. Обратите внимание! В зависимости предназначения жидкости к ней предъявляются различные требования

Техническая вода имеет более жесткие стандарты минерализации в сравнении с той, что предназначена для употребления в пищу

Обратите внимание! В зависимости предназначения жидкости к ней предъявляются различные требования. Техническая вода имеет более жесткие стандарты минерализации в сравнении с той, что предназначена для употребления в пищу

Базовые критерии безопасности жидкости, по которым дают оценку ее качеству:

• цвет — чем темнее жидкость, тем больше в ней содержится нерастворимых примесей. Вода, которая находится в глубинных слоях грунта, более прозрачна, сильнее обогащена кислородом, практически лишена нехарактерных запахов;
• вкус — меняется с привязкой к температуре измеряется в баллах. Заявленная норма для питьевой — ноль, для технической — 3. Данный показатель говорит от том, что в жидкости не выявлено грибковых микроорганизмов, газов, металлических примесей. Именно они делают жидкость неприятной на вкус;
• запах — имеет естественную и химическую природу происхождения. При незначительном ухудшении качества жидкости о наличии запаха можно судить только после лабораторных исследований проб жидкости — человек его может не почувствовать;
• количество металлов — концентрация железосодержащих элементов зависит от конкретного источника. Дозировка 0,3 мг на кубометр является недопустимой — жидкость нельзя использовать даже на технические нужды.

Справка! Кроме основных критериев оценки воду тестируют на десятки примесей, влияющих на органолептику, присутствие химических компонентов.

Все о фильтрации воды

Что такое фильтрация воды? Под эти термином понимаются все способы очистки, при которых водные растворы под напором разной силы пропускаются через пористую структуру фильтровального вещества, приспособления или материалы, способные задержать взвешенные и растворенные частицы определенной структуры и размера.

Подбор сорбентов и методов очистки воды при фильтрации в первую очередь определяется исходным составом воды.

1. Системы механической очистки, которые позволяют удалять крупные загрязнения: ил, песок, крупицы земли, окалину — все твердые включения, размеры которых составляют несколько микрон. Это начальный этап любой системы фильтрации воды.
2. Фильтры на основе сорбентов, где загрязняющие составы поглощаются избирательно и осаждаются в поверхностных слоях сорбирующего материала: активированного угля, цеолита, силикагеля.
3. Многокомпонентные загрузки в ионообменных фильтрах, где каждая прослойка смол связывает определенного вида загрязнения.
4. Мембраны обратного осмоса, фильтрация через элементы которых производится при чрезмерном гидростатическом давлении разной силы, приложенной к очищаемому водному раствору.

Промышленная очистка воды

Промышленная очистка воды подразделяется на водоподготовку и водоочистку. Под водоподготовкой понимают очищение и обеззараживание воды в целях ее применения в производстве. На этапе водоподготовки происходит осветление, умягчение, обезжелезивание, дегазация, дезодорация и дезинфекция.

Под осветлением понимают удаление различных взвешенных и растворенных частиц, которые вызывают цветность и мутность. Умягчению способствует выведение солей кальция и магния. Благодаря дегазации из жидкости устраняются различные растворенные газы, например, сероводород. Дезинфекция приводит к уничтожению патогенной микрофлоры, а на этапе дезодорация уходят посторонние неприятные запахи.

Для достижения вышеперечисленных целей используют способы трех групп:

1. Физические.
2. Химические.
3. Физико-химические.

Способы очистки воды химическими методами

Нейтрализация

Этот метод очистки направлен на полную нейтрализацию всех патогенных микроорганизмов и других включений, а также на выведение уровня pH воды на нормативные показатели в пределах 6,5-8,5.

Процесс нейтрализации при очистке сточных вод может выполняться несколькими способами. Так, самые часто применимые — такие:

• Процесс смешивания между собой кислых и щелочных сред в виде жидкости;
• Добавление химических реагентов в стоки;
• Фильтрация сточных вод с кислотным содержимым при использовании нейтралиузющих реагентов;
• Нейтрализация любых газов в сточной воде при помощи щелочных реагентов;
• Добавление в стоки с кислотным содержимым аммиачного раствора. Здесь же для нейтрализации кислот в воде можно применять цемент; гидроксид кальция и доломит.

Окисление грязной воды

Метод окисления применяется для стоков в том случае, если при отстаивании и механической чистке воды примеси не удаляются. В качестве реагентов используются:

• Бихромат калия.
• Озон. Этот реагент хоть и является качественным и отлично очищает воду, все де используется крайне редко ввиду высокой стоимости процесса очистки. Но при этом стоит знать, что озонирование позволяет очистить воду от ПАВ, любых нефтепродуктов, от красителей и мышьяка, от канцерогенных включений и от фенолов с цианидами.

• Хлор в состоянии газа или в сжиженном состоянии (при этом вода впоследствии должна дополнительно дехлорироваться, поскольку доказано, что хлор вступает в реакцию с компонентами воды и образует таким образом вредную хлорволокнистую кислоту или соляную кислоту).
• Хлорат кальция или диоксид хлора.
• Кислород воздуха, пиролюзит и др.

После процесса окисления все микроорганизмы и патогенные бактерии полностью погибают под воздействием добавленных в стоки реагентов.

Процесс восстановления как метод очистки воды

Этот метод работает по принципу восстановления всех включений до своего первоначального физического состояния с целью последующего их удаления из воды с помощью одного их физико-химических методов:

• Флотации;
• Отстаивания;
• Фильтрования.

В основном такой метод применяется для очистки жидкости от частиц мышьяка, ртути и хрома. В качестве реагентов здесь применяют:

• Сульфат железа;
• Диоксид серы;
• Активированный уголь, водород и пр.

Любой метод фильтрации воды важен для водоочищения

Сегодня очень много существует разных методов по очищению воды, которые используются в быту и на производстве. Но насколько каждый метод фильтрации воды эффективен, мы рассмотрим.

Угольные фильтры имеют многочисленные формы и разные размеры, такой способ фильтрации относится к самым старым. Чаще в качестве сорбирующего вещества используется активированный уголь, вода отлично проходит через фильтр, даже если поры достигают поверхности примерно 1000 м2/г. Уголь забирает на себя все грязи и может быть в твердом или гранулированном виде. Через твердый материал вода проходит труднее, активированный уголь отлично борется с пестицидами, гербицидами и другими вредными веществами, в том числе с промышленным хлором и химией. С неорганическими веществами намного сложнее обстоят дела, даже усовершенствованный фильтр не осилит борьбу с ними. В угольной среде бактерии наоборот активно размножаются, и впоследствии будут только загрязнять воду. Если вода поступает напрямую из скважины, первым не устанавливается фильтр с активированным углем.

Керамические фильтры очищают воду через мельчайшие поры в керамическом материале. Устройства могут удалять ржавчину, грязи, лямблии и другие примеси

Керамическая очистка становится важной в производстве пива и в пастеризации. Устройство фильтрации возьмите с собой в дорогу, особенно пригодится оно альпинистам

С органикой и пестицидами данный метод не борется. Такой фильтр не подходит для домашнего использования, если вы все-таки его решили установить, то должен быть еще и угольный фильтр.

Метод озонирования один из лучших в системе фильтрации, озон намного лучше кислорода. Второй атом кислорода делает озон окислителем. Пузырьки проходят по воде и при этом убиваются вирусы, водоросли и бактерии. В сравнении с хлорированием метод фильтрации лучше, а главное не выделяется побочных продуктов. Этот метод подходит в очищении воды для бассейна.