Разнообразие от начини за пречистване на водата

Водата от кладенци и природни източници има редица разтворени компоненти и суспензии. За да се получи течност, която може да се използва в промишлеността, за битови цели и за пиене, тя трябва да бъде правилно пречистена. Съвременните методи за пречистване на водата са много разнообразни. Те са разделени на няколко групи според естеството на протичащите процеси. Използват се методи за създаване на устройства, които осигуряват оптимално почистване. Този процес изисква интегриран подход, така че се прилагат няколко подходящи метода наведнъж.

Фигура: 1 Някои методи за пречистване на вода

Физическо пречистване на водата

Физическите методи се основават на съответните физически процеси, засягащи водата и наличните замърсители. Обикновено тези методи се използват за отстраняване на неразтворими, големи включвания. Понякога те засягат и разтворени вещества и биологични обекти. Основните физически методи за почистване са кипене, утаяване, филтриране и UV обработка.

По време на процеса на кипене водата е изложена на високи температури. В резултат на този ефект микроорганизмите се елиминират, някои разтворени соли се утаяват, образувайки скала. Продължителното кипене може да разложи по-стабилни вещества, като хлорни съединения. Методът е прост и оптимален за използване в ежедневието, но почиства само относително малки количества вода.

Отстояване

В този случай се използва ефектът на естествената гравитация върху относително големи механични включвания. Под въздействието на собствената си гравитация те потъват на дъното на контейнера, образувайки слой утайка. Утаяването на водата се извършва в специални резервоари за утаяване. Тези контейнери са оборудвани с устройства за събиране и отстраняване на получената утайка.

Филтрация

Когато водата преминава през материал с пори или други дупки, част от замърсяването се задържа. Частиците, които са по-големи от порите или клетките, остават на повърхността. Според степента на пречистване, филтрирането се различава грубо и фино. При грубо почистване се задържат само големи частици. Финият процес съдържа включвания с размер само няколко микрона.

Фигура: 2 нива на филтър

UV лечение

Използването на ултравиолетово лъчение елиминира биологичното замърсяване. Светлината от този спектър засяга основните молекули, което води до смъртта на микроорганизмите. Трябва да се има предвид, че водата се обработва с ултравиолетова светлина, която се пречиства от суспендирани вещества, т.е. извършено е предварително пречистване на водата. Твърдите включвания създават сянка, която предпазва бактериите от UV светлина.

Химични методи за пречистване на водата

Химичните методи за пречистване на водата се основават на реакции на окисление-редукция и неутрализация. В резултат на взаимодействието на специални реагенти със замърсители възниква реакция, резултатът от която се превръща в неразтворима утайка, разлагане на газообразни компоненти или поява на безвредни компоненти.

Неутрализация

Прилагането на този метод осигурява елиминиране на кисела или алкална среда и сближаване на нейните показатели с неутрални. Реагентите се добавят към вода с определен индекс на киселинност, като се гарантира създаването на кисела или алкална среда. За неутрализиране на киселинната среда се използват алкални съединения: калцинирана сода, натриев хидроксид и някои други. За да се елиминира алкалната среда, се избират разтвори на някои киселини или оксиди на въглерод, сяра и азот. Последните, разтворени във вода, образуват слаби киселини. Реакциите на неутрализация обикновено са химически методи за пречистване на отпадъчни води. Когато се приготвя питейна вода от естествени източници, не се изисква промяна в реакцията, тя първоначално е близка до неутрална.

Окислителни и редукционни процеси

Оксидацията се използва най-често при пречистването на водата. В процеса на реакция с окислители замърсяващите съединения се превръщат в безвредни компоненти. Те могат да бъдат твърди, газообразни или разтворими. Хлорните съединения, озонът и някои други вещества действат като силни окислители.

Фигура: 3 Растение за окисляване на озон

Пречистване на водата чрез физични и химични методи

Методите за пречистване на водата, принадлежащи към тази група, включват както физически, така и химически методи на излагане. Те са много разнообразни и помагат да се премахне значителна част от мръсотията.

В процеса на пречистване на водата чрез флотация през течността преминава газ, например въздух. На повърхността на които се залепват хидрофобни частици мръсотия се създават мехурчета. Мехурчетата се издигат на повърхността и образуват пяна. Този слой замърсена пяна може лесно да бъде отстранен. В допълнение могат да се използват реагенти, които увеличават хидрофобността или прилепват и увеличават частиците замърсители.

Фигура: 4 Принцип на флотация

Пречистването на водата чрез сорбция се основава на селективно задържане на вещества. Адсорбцията се използва най-често, когато се задържа на повърхността на сорбента. Сорбцията е физическа и химическа. В първия случай се използват силите на междумолекулно взаимодействие, а във втория - химични връзки. Обикновено сорбентите са активен въглен, силикагел, зеолит и други. Някои видове адсорбенти могат да бъдат възстановени, докато други се изхвърлят след замърсяване.

Екстракция

Процесът на екстракция се извършва с помощта на разтворител, който не се смесва добре с вода, но по-добре разтваря замърсителите. При контакт с течността, която трябва да се почисти, замърсителите преминават в разтворителя и се концентрират в него. По този начин органичните киселини и феноли се отстраняват от водата.

Йонен обмен

Методът на йонообмен се използва главно за отстраняване на солите на твърдост от водата. В някои случаи се използва за отстраняване на разтвореното желязо. Процесът се състои в обмяна на йони за мед с вода и специален материал. Като такъв материал се използват специални синтетични йонообменни смоли. Този метод за пречистване на водата е широко разпространен не само в индустрията, но и в ежедневието. Сега няма да е трудно да закупите филтър с йонообменна касета.

Фигура: 5 Йонна обмяна

Обратна осмоза

Друг начин за пречистване на питейната вода е обратната осмоза. За почистване е необходима специална мембрана с много фини пори. През порите преминават само малки молекули. Замърсителите са по-големи от водните молекули и поради това не преминават през мембраната. Това филтриране се извършва под налягане. Полученият разтвор на замърсители се изхвърля.

Фигура: 6 Обратна осмоза

Методи, използвани в битовите филтри

Всички тези методи се използват за пречистване на течности, включително отпадъчни води. Но в повечето случаи хората се интересуват от това как да пречистват водата у дома за хранителни и битови цели. Пречистването на водата у дома не предполага използването на всички тези методи. Само някои от тях са внедрени в съвременни устройства. Възможно е пречистване на чешмяна вода без филтър. Този метод кипи. Много по-често обаче водата се почиства със специализирани филтриращи устройства.

Филтрите включват такива методи за пречистване на питейна вода като механична филтрация, йонообмен, сорбция и обратна осмоза. Понякога се използват някои други, но много по-рядко.

Всички тези съвременни методи за пречистване на водата са внедрени в поточни филтри. В такива устройства чешмяната вода се пречиства на няколко етапа. На първия етап се извършва механична филтрация, след което разтворените вещества се елиминират чрез сорбционни и йонообменни методи и накрая водата може да премине през мембрана за обратна осмоза.