Особенности очистки воды для бытового потребления и питья

Методы и способы очистки питьевой воды: выбираем оптимальный вариант

О необходимости очистки питьевой воды человечество задумывалось на протяжении всей своей истории. Так, в Древней Греции в термах практиковали кипячение, а в Египте еще во II тысячелетии до н. э. эффективно применялся метод обеззараживания воды при помощи такого природного минерала, как алюмокалиевые квасцы [1] . С развитием цивилизации, которое сопровождалось ростом численности населения и промышленных производств, менялись технологии процесса очистки воды. Они совершенствовались под различные типы и состав загрязнений, а также под условия применения. Какие методы водоподготовки и фильтрации сегодня используются в частных домовладениях — расскажем в нашей статье.

Очистка воды в бытовых условиях: способы водоподготовки

В наше время качество воды, которую можно считать безопасной для употребления, регулируется нормативно-техническими документами. Так, для централизованных и нецентрализованных систем питьевого и горячего водоснабжения в России действуют санитарные и гигиенические требования, своды правил, методические рекомендации и указания (см. табл. 1). Кроме того, для аккредитации испытательных лабораторий, методов контроля качества, а также отбора и анализа проб питьевой воды разработаны национальные и межгосударственные стандарты (см. табл. 2).

Таблица 1. Основные санитарные и гигиенические нормы, определяющие требования к качеству воды

Однако, несмотря на госрегулирование, водопроводная вода часто подвергается вторичному загрязнению уже после прохождения очистки, что связано с неудовлетворительным санитарно-техническим состоянием разводящих сетей [2] . Источником появления вредных для человека элементов может являться также сам процесс обработки воды на промышленных очистных станциях. Это происходит в тех случаях, когда для обеззараживания воды применяются значительные дозы химических коагулянтов на основе железа или алюминия [3] либо в воде остается избыточное содержание хлора и других побочных продуктов дезинфекции. Именно поэтому встает вопрос о бытовых способах очистки воды из водопровода.

Таблица 2. ГОСТы, используемые в системе контроля качества питьевой воды

Что касается колодцев и скважин, то необходимость очистки поступающей из них воды вызвана наличием в грунтовых водах целого калейдоскопа вредных компонентов, источниками которых являются:

• Промышленные стоки и отходы, содержащие практически все известные химические элементы. Среди них особенно опасны вещества, вызывающие тератогенные (мутации плода) и канцерогенные (онкологические) изменения [4] .
• Коммунальные стоки и отходы, служащие источником биохимических и микробиологических загрязнений [5] .
• Размывание грунтовых пород, которое сопровождается повышением минерализации воды [6] .

Условно все современные методы очистки воды делят на следующие разновидности:

1. Химические , к которым относят:
   • обработку разнообразными окислителями (хлором, озоном, перманганатом калия);
   • коагулирование и флокуляцию — процессы слипания мелковзвешенных частиц мути, которые, после укрупнения легко удаляются из воды последующим фильтром;
   • применение ионообменных смол для умягчения воды.
2. Физические : процеживание, отстаивание, а также обеззараживание УФ-лучами.
3. Физико-химические , например аэрация под давлением, электрокоагулирование и электрофлокуляция, электроосмос.
4. Биологические — применяемые для очистки сточных вод (с использованием аэробных либо анаэробных бактериальных культур).

В большинстве случаев практикуется применение комплекса методов очистки и обеззараживания воды.

Типичные загрязнения питьевой воды: методы очистки

Чтобы определить, от какого именно типа загрязнений требуется очищать воду, необходимо провести ее анализ, выявляющий как качественные, так и количественные показатели всех составляющих.

Наиболее распространенные виды загрязнений и методы очистки питьевой воды:

• Механические примеси, которые могут присутствовать как в воде из колодца (скважины) , так и в водопроводной воде, удаляются при помощи грязевых (механических) и угольных фильтров.
• В тех случаях, когда в воде в большом количестве присутствуют микроорганизмы, органические соединения, а также превышены нормы содержания химических элементов, универсальным является применение метода обратного осмоса для очистки воды.
• Повышенное содержание железа в воде из колодца или из скважины требует обезжелезивания, которое выполняется при помощи различных методов: с применением в фильтрах инертных либо каталитических загрузок, методом аэрации, способом электромагнитной очистки.
• Высокое содержание марганца, которое часто встречается в воде из скважин или из открытых источников водозабора, можно нейтрализовать при помощи перманганата калия; каталитических загрузок; а при незначительных концентрациях — применением метода обратного осмоса.
• Жесткая вода из колодцев или скважин , отличающаяся избыточным содержанием гидрокарбонатов и сульфатов, требует умягчения фильтрами с ионообменными смолами.
• Вирусы и бактерии, которые встречаются в воде из природных источников (колодцев и скважин), но могут присутствовать и в водопроводной воде , уничтожаются с применением хлорирования, озонирования, УФ-облучения, ионов серебра или при помощи обратноосмотического мембранного способа очистки воды.
• Загрязнения смешанного характера — сероводород, механические примеси, железо, марганец, избыточная жесткость и прочее, — присутствующие в воде из скважин , требуют применения одновременно нескольких способов очистки.

В каждом конкретном случае подобрать наиболее эффективный метод водоподготовки поможет консультация со специалистом компании-инсталлятора водоочистного оборудования.

Очистка воды в загородном доме: задача повышенной сложности

Сложные загрязнения, с которыми приходится сталкиваться владельцам коттеджей, получающих воду из скважины или колодца, требуют системного подхода. Чтобы вода стала пригодной к употреблению, т. е. питьевой, обычно нужен целый комплекс водоподготовки, состоящий из последовательно соединенных фильтрующих устройств колонного типа. В качестве примера можно рассмотреть систему комплексной очистки воды для коттеджей, предлагаемую одним из лидеров рынка — компанией «Экодар». Это система «Стандарт EM». Данный комплекс выполняет следующие задачи:

1. Первичная очистка от механических примесей и осветление. Выполняется сетчатым грязевым фильтром.
2. Обезжелезивание, удаление марганца и сероводорода — ликвидация неприятного запаха затхлости и железистого цвета. Для этого используется безреагентный фильтр-обезжелезиватель в комплексе с аэрационной колонной со встречными турбулентными потоками.
3. Удаление избыточной жесткости. Для этого применяется фильтр умягчения воды со встроенным датчиком расхода ионообменной смолы.
4. Удаление микробиологических загрязнений, которое осуществляется методом УФ-облучения посредством стерилизатора.
5. Доочистка с использованием фильтра тонкой очистки.

В комплект входят также и дополнительные приборы, необходимые для корректной работы системы:

• безмасляный воздушный компрессор с функцией регулировки расхода воздуха;
• автоматическая система управления работой компрессора;
• регулятор жесткости воды;
• расходометр воды;
• манометры.

Подобный комплексный способ очистки воды из скважины позволяет получить на выходе чистую питьевую воду.

Приняв решение об установке водоочистной системы, следует внимательно подойти к расчету ее параметров:

• Производительность должна покрывать потребности домохозяйства в чистой воде с небольшим превышением. Для питьевой воды и воды, применяемой для хозяйственных потребностей, можно использовать фильтры различной степени очистки: например, дополнительно установив для кухни систему тонкой очистки воды методом обратного осмоса.
• Ресурс работы оборудования зависит от степени загрязненности исходной воды, ее температуры и биохимических свойств, принципа работы, объема и бренда фильтра, материала загрузки или картриджа. Гарантийные обязательства у различных установщиков также различаются.
• Способы и методы очистки воды , а также тип и объем фильтра подбираются в зависимости от результатов анализа вашей воды.
• Определяя производительность оборудования, важно учитывать расход воды и реагентов , необходимый системе для проведения регенерации; а в случае применения обратноосмотического фильтра — потери жидкости в виде сливаемого в канализацию субстрата, не прошедшего фильтрующую мембрану.
• Прежде чем отдать предпочтение тому или иному инсталлятору оборудования, стоит поинтересоваться, осуществляет ли он сервисное обслуживание , какова его периодичность и стоимость. У большинства крупных компаний, как правило, более конкурентный уровень цен. Кроме того, периодически они проводят акции и предлагают участие в программах лояльности.

Способы очистки водопроводной воды: просто и надежно

Какие способы очистки воды подойдут для квартиры или для дома, подключенного к центральному водоснабжению? В тех случаях, когда вода из-под крана не устраивает по мутности, цветности, запаху и вкусу, первым шагом для решения проблемы станет проведение комплексного анализа. По его результатам можно будет выбрать наиболее подходящий способ доочистки воды.

Важно помнить, что перед группой фильтров магистрального (или колонного) типа всегда ставятся грязевые (механические) фильтры грубой очистки — сетчатые или засыпные. Они продлевают ресурс всей системы водоподготовки и фильтрации. На выходе из нее либо непосредственно перед модулем обратного осмоса (если он необходим), но после фильтров для обезжелезивания и умягчения ставятся фильтры тонкой очистки воды требуемой селективности:

• Сорбционный метод очистки воды, или метод микрофильтрации , предполагает применение активированного угля либо иного пористого сорбента-органопоглотителя. Бытовые сорбционные фильтры извлекают из воды в основном молекулы органики, коллоидные частицы и взвеси с частицами от 100 до 0,1 мкм (микрон). После применения активированного угля также ускоряется разложение присутствующих в водопроводной воде молекул активного хлора и озона.
• Метод ультрафильтрации состоит в прохождении воды через мембрану с размером пор от 0,1 до 0,01 мкм, что позволяет удалять из воды органические вещества, высокомолекулярные химические соединения, некоторые бактерии и часть вирусов. Так, при диаметре пор мембраны 0,02 микрона вода будет очищена от кишечных лямблий (8–15 мкм), криптоспоридий (4–6 мкм), кишечной палочки (0,5–1,5 мкм), палочковидной бактерии (0,3 мкм) и колифагов (0,25 мкм).
• Мембранная нанофильтрационая очистка — «младшая сестра» обратного осмоса — позволяет извлекать гораздо больший спектр примесей, включая вирусы и соли жесткости, пропуская лишь одновалентные ионы и мельчайшие органические формы. Однако она требует поддержания давления в водопроводе на уровне 3–10 бар, в зависимости от конструкции фильтра. Этот метод очистки получил широкое распространение во Франции, Нидерландах и США.

Работа обратноосмотического фильтра заслуживает более пристального рассмотрения, поскольку процесс эксплуатации данной системы имеет важные особенности. Рассмотрим их на примере модели бытового обратноосмотического фильтра WiseWater Osmos .

Производитель сообщает, что данное оборудование качественно удаляет взвешенные частицы (ржавчину, песок, ил), нитраты, нитриты и соли аммония, фториды, пестициды… Фильтр также задерживает вирусы и бактерии, уменьшает жесткость воды, количество растворенного в ней железа и активного хлора.

Это сложная система, имеющая несколько ступеней водоподготовки и очистки:

1. Механический картридж, который обеспечивает начальную очистку от нерастворимых примесей.
2. Сорбционно-картриджный фильтр с гранулами активированного угля, предназначенный для удаления активного хлора, что также защищает мембрану от его воздействия.
3. Карбон-блок — монолитный прессованный угольный блок для очистки от запахов и органики.
4. Мембрана DOW — непосредственно обратноосмотический элемент, обеспечивающий очистку от химических и органических компонентов.
5. Минерализатор — специальный картридж в моделях WWOS5М и WWOS5PM для насыщения воды полезными микроэлементами.
6. Посткарбон — картридж дополнительной очистки, способствующий улучшению вкусовых качеств воды, а также окончательно удаляющий оставшиеся запахи.

Для чего необходимо такое количество ступеней обработки? Фильтры, предварительно очищающие воду до попадания ее на чувствительную обратноосмотическую мембрану, призваны убрать те виды загрязнений, которые способны вывести ее из строя, данные этапы являются обязательными.

Наличие минерализатора требуется для насыщения отфильтрованной воды полезными минералами, поскольку процесс обратного осмоса вычищает из воды практически все микроэлементы, обедняя ее состав. В некоторых моделях минерализатор не устанавливают. Посткарбоновый картридж позволяет довести качество воды до идеального состояния с точки зрения ее органолептических свойств.

В комплекте также идет накопительный бак, поскольку фильтрация методом обратного осмоса — довольно медленный процесс, наличие такого бака позволяет всегда иметь под рукой запас чистой питьевой воды.

В некоторых случаях, например в модели WiseWater Osmos WWOS5PМ , присутствует так называемый повысительный насос, необходимый для обеспечения рабочего давления. Во всех изделиях устанавливается ограничитель дренажа, уменьшающий сброс непрошедшей фильтрацию воды в канализацию. Если вы приобретаете модель от известного производителя, то можете не сомневаться, что данное устройство позволит заметно минимизировать расход воды.

Итак, выбрав оптимальный способ водоподготовки и фильтрации, вы не только позаботитесь о сохранении здоровья своей семьи и обеспечите качественной водой технические потребности домохозяйства, но также защитите от преждевременного износа и поломок бытовые приборы и теплообменное оборудование, особо чувствительное к солям жесткости.

• 1 https://www.britannica.com/topic/water-purification
• 2 https://clck.ru/EZ38L
• 3 https://elibrary.ru/download/elibrary_25896187_28964822.pdf
• 4,5 https://elibrary.ru/download/elibrary_20178530_93674294.pdf
• 6 http://masters.donntu.org/2008/ggeo/rudokvas/library/7.htm

Вы­бор ком­плек­с­ной сис­те­мы во­до­под­го­тов­ки и филь­тра­ции для част­но­го до­мов­ла­де­ния — это лишь по­ло­ви­на де­ла, важ­но до­ве­рить ее мон­таж и пус­ко­на­лад­ку про­фес­си­о­на­лам. По этой при­чи­не обя­за­тель­но про­ве­ряй­те не толь­ко на­ли­чие сер­ти­фи­ка­тов со­от­вет­ст­вия и са­ни­тар­но-эпи­де­мио­ло­ги­чес­ких за­клю­че­ний на все при­о­бре­та­е­мое обо­ру­до­ва­ние у про­дав­ца, но так­же сви­де­тельст­ва о до­пус­ке к опре­де­лен­ным ви­дам ра­бот и о членст­ве в стро­и­тель­ных СРО у ком­па­нии-ин­стал­ля­то­ра.

Современные методы и системы очистки воды в бытовых условиях

Очищение питьевой воды весьма актуально для российского потребителя. Избыток соединений хлора, неприятный запах, излишняя жесткость и повышенное содержание растворенного железа — «норма» для системы центрального водоснабжения во многих регионах нашей страны. Что касается частных домовладений, то здесь следует напомнить: природная вода, в зависимости от источника, может быть перегружена солями тяжелых металлов, нефтепродуктами, различными органическими и неорганическими соединениями, а в отдельных случаях — содержать бактерии и вирусы. Чтобы найти правильное решение, подобрав систему фильтрации, отвечающую именно вашим целям и задачам, попробуем разобраться в методах очистки питьевой воды.

Методы очистки питьевой воды в зависимости от типа загрязнения

Если мы говорим о бытовой очистке питьевой воды, то следует понимать, что методы, используемые в домашних фильтрах, отличаются от технологий очистки, применяемых на крупных производствах. Связано это со спецификой производственных процессов, в результате чего вода загрязняется теми веществами, которые обычно не встречаются в скважинной или водопроводной воде.

В данном обзоре мы будем говорить о бытовых фильтрах для очистки питьевой воды и охарактеризуем лишь основные методы, применяемые в них, согласно наиболее типичным загрязнениям водопроводной воды и воды из скважин.

Все методы фильтрации можно разделить на механические (включая отстаивание), физические (обеззараживание ультрафиолетом, кипячение, обратный осмос и т.д.), химические (хлорирование, фторирование, озонирование и др.), биологические (предполагают применение микроорганизмов) и физико-химические (электролиз, ионизация серебром и пр.). Все они применяются в той или иной степени в системах очистки воды и воздействуют на различные виды загрязнений.

Например, механические частицы удаляются с помощью отстаивания воды, коагуляции (осаждения частиц с помощью химических средств) и использования различных фильтрующих материалов. Избыток железа , свойственный российской водопроводной воде, ликвидируется в результате аэрации (интенсификации процессов окисления в трубопроводе), обработки активными окислителями — озоном, фтором, гипохлоритом натрия и пр., фильтрованием через модифицированную загрузку, при котором удаляется не только осадок, но и растворенное двухвалентное железо.

Микробиологические примеси , такие как вирусы, бактерии, другие микроорганизмы, устраняются под воздействием, например, всем известного хлора и ультрафиолетового облучения. Озон оказывает губительное действие на вирусы и споровые формы (в т. ч. устойчивые к хлору) и не образует канцерогенных соединений в отличие от хлора. Однако перед употреблением воды он должен успеть распасться, поскольку является сильнейшим ядом, так же, как хлор и фтор. Поэтому для бытовых нужд подобные способы не рекомендуются.

В случае повышенной кислотности используется гранулированный карбонат кальция или полуобожженный доломит, содержащий магний. Что касается повышенной жесткости, то она образуется из-за высокого содержания солей кальция и магния и ликвидируется с помощью кипячения, катионирования (поглощение ионов кальция и магния с помощью специального вещества), электродиализа (воздействие электрическим током) и обратного осмоса. Последний метод очистки питьевой воды применяется также при загрязнении органическими соединениями, микроорганизмами и солями.

Системы очистки воды в частном доме

В частных домах и коттеджах зачастую используются магистральные фильтры, которые встраиваются в трубопровод и очищают весь поступающий объем воды. Магистральные фильтры, как и бытовые, отличаются по назначению и по типу фильтрующего элемента — в зависимости от видов удаляемых загрязнений и объема потребляемой воды. Они могут предназначаться для механической очистки от крупных частиц, для химической — от различных органических соединений, для биологической — от патогенных микроорганизмов, а также для обезжелезивания, умягчения воды и т.д. Как правило, такие системы имеют модульную конструкцию, позволяющую установить нужное количество фильтров определенного типа. Но вначале важно провести анализ воды, которая поступает в ваш загородный дом. Это позволит выбрать наиболее подходящую систему водоподготовки и очистки.

В зависимости от желаемого результата можно использовать системы для грубой или тонкой очистки. В первом случае на выходе получается вода для технического использования, во втором — для питья. Фильтры тонкой фильтрации желательно устанавливать после оборудования для грубой очистки, таким образом фильтр будет медленнее загрязняться.

Сетчатые фильтры предназначены для грубой механической очистки, а картриджные — для тонкой механической, хотя от производителя к производителю могут быть исключения. Умягчающие фильтры бывают двух видов — наполненные гранулами полифосфата или регенерируемые, с ионообменной смолой. Если полифосфатные гранулы всего лишь предотвращают образование накипи, что спасает бытовые приборы, но не делает воду пригодной для питья, то регенерируемые фильтры очищают и смягчают воду достаточно глубоко. Однако их стоимость довольно высока — порядка 500–1200 долларов.

Метод обратного осмоса, о котором мы говорили выше, также может использоваться в системах очистки питьевой воды для загородных домов. При этом на выходе получается практически дистиллированная вода. Однако в этом и заключается недостаток данной системы, ведь человеческий организм получает из потребляемой воды до 60% суточной нормы кальция, магния и калия. Таким образом, метод обратного осмоса лишает нас значительной доли важных микроэлементов (особенно если вода используется не только в питьевых целях, но и для приготовления пищи), что может привести к хронической нехватке жизненно необходимых веществ. Кроме того, обратноосмотическая установка требует высокого давления в водонапорной сети.

Наконец, магистральные фильтры отличаются по количеству ступеней очистки. Чем больше ступеней (модулей), о которых было сказано выше, тем большее количество разнородных загрязнений удаляется в результате их прохождения. Например, первый фильтр — для грубой механический очистки, за ним — второй, для тонкой очистки, удаления хлора, биологических примесей и неприятного запаха, на третьей ступени происходит смягчение воды и удаление нерастворенного железа. В зависимости от выбранной модели в структуру могут входить фильтры самых разных видов — магнитные, ионообменные и т.д. Таким образом, компонуя различные принципы фильтрации, реализованные в различных модулях, на выходе можно получить питьевую воду высокого качества.

Фильтры для очистки водопроводной воды

В условиях центрального водоснабжения необходимости в магистральных фильтрах нет, так как вода, поступающая в наши квартиры, — что бы там ни говорили — достаточно безопасна. Ее можно пить, просто дав ей постоять какое-то время (для испарения оставшихся соединений хлора). Тем не менее дополнительная очистка и умягчение водопроводной воды пользуются популярностью у россиян. Для этой цели применяются самые разнообразные методы — фильтры-кувшины и системы фильтрации, которые размещаются под мойкой или крепятся непосредственно на кран либо душевую лейку.

Кувшинные фильтры наиболее удобны в том случае, если нет необходимости в больших объемах питьевой воды. Вода наливается и используется только по мере необходимости, что для многих россиян является вполне приемлемым вариантом. Такие фильтры достаточно хорошо очищают воду, а их стоимость невелика — порядка 400–500 рублей. Тем, кому необходимо очищать сразу весь объем поступающей воды, можно порекомендовать проточный фильтр для воды. Они бывают трех видов — под мойку, настольные (устанавливаются рядом с мойкой) и фильтры на кран. Примерная стоимость фильтра под мойку в зависимости от количества ступеней, производительности и типа фильтрации — порядка 3000–12 000 рублей, фильтров на кран — 800–900 рублей, фильтров рядом с мойкой — 4000–7000 рублей. Порточные обратноосмотические фильтры обойдутся в сумму 10 000–20 000 рублей (в зависимости от количества ступеней и производительности).

Итак, выбор фильтра для очистки питьевой воды должен основываться прежде всего на ее качестве непосредственно в вашем доме. Чтобы получить достоверные и полные данные о ее составе, рекомендуется заказать предварительный анализ в аккредитованной лаборатории. Если же нет желания тратить время и деньги, пусть и незначительные, на исследования, можно сразу приобрести многоступенчатую систему для очистки и умягчения воды, рассчитанную на самый неблагоприятный прогноз. Но в этом случае экономия на анализе питьевой воды обернется постоянными расходами на замену различных ступеней очистки, хотя без некоторых из них вполне можно было бы обойтись.

При вы­бо­ре прин­ци­па филь­тра­ции и, собст­вен­но, са­мой сис­те­мы очист­ки пить­е­вой во­ды, сле­ду­ет ру­ко­водст­во­вать­ся сле­ду­ю­щим ал­го­рит­мом дейст­вий. Во-пер­вых, сдай­те про­бу во­ды на экс­пер­ти­зу в ак­к­ре­ди­то­ван­ную для этих це­лей ла­бо­ра­то­рию. Во-вто­рых, че­рез 2–7 дней по­лу­чи­те ис­чер­пы­ва­ю­щее за­клю­че­ние о со­ста­ве во­ды. В-треть­их, вы­бе­ри­те под­хо­дя­щий вам ва­ри­ант, ис­хо­дя из под­роб­ных ре­ко­мен­да­ций ла­бо­ра­то­рии. Пье­те ка­чест­вен­ную во­ду, от­филь­тро­ван­ную за ра­зум­ные день­ги!

Водопотребление

Водопотребле́ние – использование водных ресурсов для удовлетворения потребностей населения, коммунально-бытового сектора, промышленности и сельского хозяйства, обязательно предполагающее забор воды из водных объектов. В узком смысле под водопотреблением понимается потребление воды из систем водоснабжения Федеральный закон от 03.06.2006 № 74-ФЗ «Водный кодекс Российской Федерации». .

Выделяют две основные категории водопотребления:

1. хозяйственно-питьевое и коммунальное – потребление воды для удовлетворения питьевых, бытовых и поливомоечных нужд;
2. производственное или техническое – потребление воды для технологических нужд промышленного, энергетического и транспортного секторов, противопожарных нужд и т. д. По типам различают возвратное или оборотное водопотребление, заключающееся в многократном использовании воды, и безвозвратное водопотребление, при котором вода используется однократно.

История организованного водопотребления насчитывает несколько тысяч лет – период существования развитых человеческих цивилизаций. Первые сооружения для централизованного водоснабжения и водопотребления населения появились около 3300 до н. э. на территории современного Ирана. Позднее инженерные сети водоснабжения появились в Египте, Иерусалиме, а также в Древнем Риме, где водоснабжением было обеспечено 2 млн жителей и подавалось около 1 млн. м 3 воды/сут, или примерно 500 л/сут на человека. В России первые системы водоснабжения, построенные в XVII в. в Москве и Киеве, снабжали лишь отдельные сооружения – Московский Кремль и Киевскую духовную семинарию. Однако уже в XX в. системы централизованного водоснабжения имелись на территории 215 крупных и больших городов России. Тем не менее, эти инженерные системы не могли обеспечить полноценного водоснабжения, и объём водопотребления в большинстве городов составляла 20–50 л/сут на человека. Лишь в Москве и Санкт-Петербурге этот показатель достигал 100–150 л/сут. Величина удельного суточного водопотребления на душу населения в современном мире колеблется от 30–80 л/чел. в сельской местности до 200–600 л/чел. в городах, в 20–250 раз превосходя первичные физиологические потребности человека, составляющие

С начала XX в., в связи с многократным приростом численности населения и ростом уровня жизни благодаря техническому, экономическому и социальному прогрессу, величина мирового водопотребления стала резко возрастать. В 1900–1950 гг. водопотребление населения планеты возросло в три раза, а с 1950 по 2000 гг. – уже в семь раз. На сегодняшний день динамика роста водопотребления такова, что каждые 8–10 лет мировая потребность в воде возрастает вдвое.

Величина водопотребления населения определяется рядом факторов, в том числе численностью населения, уровнем развития и состоянием жилищно-коммунального хозяйства, культуры водопотребления, климатическими условиями расположения объекта. Величина производственного водопотребления в свою очередь, зависит от структуры и мощности промышленного предприятия, технических особенностей и характеристик используемых технологий.

В целом, водопотребление страны определяется общим уровнем её развития – в развитых странах на долю сельского хозяйства приходится до 50% водопотребления, на долю промышленности – до 40%, на долю коммунально-бытовых нужд – около 10%. Однако в среднем по миру величина водопотребления сельским хозяйством достигает 70–80%, а в развивающихся странах и больше.

По данным на 2012 г. в России основная часть извлекаемой воды (60,2%) используется в промышленности; 15,8% – в сельском хозяйстве и для хозяйственно-питьевых нужд, в т. ч. на орошение – 13,7%. Оставшаяся часть – 10,3% на иные нужды. В 2011 г. суммарный водозабор из природных водных объектов вырос по сравнению с 2010 г. на 1,5% и составил 77640,85 млн м 3 , что составило

2% водных ресурсов страны.

Хозяйственно-питьевое водопотребление

Подразумевает потребление воды на приготовление пищи, мытьё посуды, на питьевые нужды, в гигиенических целях, на стирку и влажную уборку. Основная трата воды в быту приходится на работу туалета (35%) и процедуры личной гигиены (принятие ванны, душа и умывание) – 32%. На стирку уходит 12% воды, на мытьё посуды – 10%, на питьё и приготовление пищи – 3%, а на прочие расходы, включая уход за домашними животными и поливку цветов – 8%. Всемирной организацией здравоохранения установлена норма расхода воды – 450 л/сут на душу населения. Однако среднесуточное водопотребление в странах Евросоюза, благодаря высокому уровню бытовой культуры населения и высокой стоимости услуг водоснабжения, значительно ниже этой нормы. Так, в Великобритании – 140 л, в Германии – 130 л, в США чуть больше – около 200 л/сут на человека.

Анализ данных Евростата свидетельствует о том, что в конце первого десятилетия XXI в. максимальная величина водопотребления из централизованных сетей водоснабжения в странах Евросоюза менялась по странам от 76 до 31 м 3 /чел. в год. Этот расчёт осуществлен исходя из общей численности населения конкретных стран. При оценках на основе городского населения приведённые цифры будут более высокими.

В Российской Федерации объём коммунального водопотребления за последние 20 лет неуклонно снижается. В 2012 г. в целом по всей стране они составляли 47–49 м 3 /год, или 129–134 л/сут. на одного человека, а по городам – 64–66 м 3 /год, или 175–181 л/сут. на одного горожанина.

На 2012 г. 67,7% населения Российской Федерации были обеспечены централизованным водоснабжением, остальные 32,3% – нецентрализованным водоснабжением или привозной водой. Водопотребление из централизованных систем водоснабжения имеет тенденцию к ежегодному снижению на 4–6%. Доля подземных вод в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет

45%, что намного ниже, чем в большинстве европейских стран, хотя подземные воды, вследствие лучшей защищённости подземных источников от загрязнения, можно с большей эффективностью использовать для коммунального водоснабжения. Более 60% городов и посёлков городского типа удовлетворяют потребности в питьевой воде, используя подземные воды, около 20% из них имеют смешанные источники водоснабжения. В сельской местности доля подземных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении достигает 80%.

Техническое водопотребление

Не существует ни одного технологического процесса, который обходился бы совсем без воды. Так, для выплавки одной тонны чугуна и перевода его в сталь и прокат расходуется 50 150 м 3 воды, для производства одной тонны меди – 500 м 3 , для получения одной тонны синтетического каучука и химических волокон – от 2 до 5 тыс. м 3 воды. Наиболее водоёмкими отраслями являются теплоэнергетика, чёрная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность. Подавляющее число производств использует только пресную воду; новейшим отраслям промышленности (производству полупроводников, атомной техники, полимерных материалов и др.) необходима вода особой чистоты. Расход воды на промышленные нужды суммарно по миру увеличился более чем в 60 раз, достигнув в 2000 г. 1900 км 3 , то время как в 1900 г. потреблялось всего 30 км 3 , в 1950 г. – 190 км 3 , в 1970 г. – 510 км 3 .

В России, как и в большинстве европейских стран, самым водоёмким сектором экономики является промышленность, на долю которой приходится более половины общего объёма суммарного забора воды из природных источников. В совокупности современные промышленные предприятия и тепловые электростанции России расходуют такое количество воды, которое сопоставимо с суммарным годовым стоком Енисея и Лены.

Удельная величина водопотребления на производственные нужды во всех отраслях экономики РФ снизилась с 71 % в 1970 г. до 53 % в середине 1990-х гг. Однако по мере восстановления промышленного комплекса этот показатель стал расти, достигнув 60,2 % к 2012 г.

Стабилизация водопотребления промышленностью связана с активным введением в эксплуатацию мощностей оборотного и повторно-последовательного водоснабжения, а также общей мировой тенденцией к внедрению водосберегающих технологий. При оборотном потреблении, когда отработанная вода после очистки снова используется в производстве, расход воды резко сокращается, например, тепловая станция при прямоточном водопотреблении расходует 1,5 км 3 /год, при оборотном – 0,12 км 3 /год, т. е. в 13 раз меньше. Тем не менее, использование воды в системах оборотного водоснабжения недостаточно: в России вода осуществляет 3–4 оборота, в то время как в США – 7–8 оборотов.

Сельское хозяйство

С семидесятых годов прошлого века значительно изменилась величина водопотребления на нужды орошения и обводнения в России. В начале 1970-х гг. доля использования воды на эти нужды составляла 15% суммарного водопотребления, в начале 1980-х гг. – 23%. В дальнейшем с внедрением водосберегающих технологий, а позднее из-за резкого снижения площади поливаемых (с 4,8 до 2,5 млн. га) и орошаемых (с 6,2 до 4,3 млн. га) земель этот показатель снизился к 2012 г. до 13,2%

В развитых странах происходит переход на водосберегающие технологии и в сельском хозяйстве, так называемому капельному орошению.

Очистка и обеззараживание воды разными методами

Вода – это фактор, который напрямую влияет на качество жизни человека. От ее цвета и запаха зависит настроение человека утром после умывания, а от состава – самочувствие и здоровье организма.

Вода, являясь основой жизни, легко распространяет инфекционные заболевания. Чтобы предотвратить передачу болезнетворных микроорганизмов через питьевую воду, применяют обеззараживание и дезинфекцию жидкости. Эти процессы позволяют уничтожить грибки, бактерии, неприятный привкус и цвет, что обеспечивает безопасность питьевой воды.

Очистка и обеззараживание питьевой воды для подачи в жилые дома проводится на станциях водоподготовки централизованного водоснабжения. Также существуют методы и установки для локального использования – в виде небольших систем очистки воды из скважины или способов, позволяющих очищать воду, набранную в бутылку.

Классификация методов обеззараживания воды

Чтобы правильно выбрать способ обеззараживания, проводят анализ загрязненной воды. Исследуется количество и вид микроорганизмов, степень побочной загрязненности. Также определяется объем воды, которая будет проходить очистку, и экономический фактор.

Вода, прошедшая очистку, прозрачна и бесцветна, не пахнет и не имеет вкуса и привкуса. Чтобы добиться такого эффекта, применяют следующие группы методов:

Каждой группе присущи свои отличительные признаки, но все методы так или иначе позволяют удалить патогенные микроорганизмы из воды. Получить подробную информацию по оборудованию для очистки и обеззараживания воды можно в компании «КВАНТА+» в г. Тюмень.

Химический метод – это работа с реагентами, добавляемыми в воду. Физическое обеззараживание выполняется за счет температуры или различных излучений. Комбинированные методы сочетают работу этих двух групп.

Наиболее эффективные способы

Инфекционная безопасность воды – это важная и актуальная проблема, из-за чего изобретено множество методик для избавления воды от микроорганизмов. Способы дезинфекции не прекращают улучшаться. Они становятся более результативными и доступными. В наше время самыми лучшими считаются следующие методы:

• термообработка с помощью высоких температур;
• озонирование;
• ультразвуковая обработка;
• реагентные методы;
• ультрафиолетовое облучение жидкости;
• высокомощные электрических разрядов.

Физические методы обеззараживания воды

Перед ними вода обязательно должна проходить очистку от взвесей и примесей. Для этого применяется коагуляция, сорбция, флотация и фильтрация.

К данному виду методов относится применение:

• ультразвука;
• ультрафиолета;
• высоких температур;
• электричества.

Обеззараживание ультрафиолетом

Дезинфицирующее действие ультрафиолетового излучения известно очень давно. Его работа сходна с солнечным светом, успешно уничтожающим неприспособленные микроорганизмы за пределами озонового слоя Земли. Ультрафиолет воздействует на клетки, создавая поперечные сшивки в ДНК, вследствие чего клетка теряет возможность делиться и погибает (Рис. 2).

Установка состоит из ламп, помещенных в кварцевые чехлы. Лампы производят изучение, мгновенно уничтожающее микроорганизмы, а чехлы не позволяют лампам остывать. Качество обеззараживания при использовании этого метода зависит от прозрачности воды: чем чище поступающая жидкость, тем дальше распространяется свет и тем меньше загрязняется лампа. Для этого перед обеззараживанием вода проходит другие стадии очистки, в том числе механические фильтры.Резервуар, через который протекает вода, обычно оборудован мешалкой. Перемешивание слоев жидкости позволяет процессу дезинфекции проходить более равномерно.

Конструкция установки УФ-обеззараживания

Важно знать, что лампы и чехлы требуют регулярного ухода: конструкцию необходимо разбирать и очищать не менее одного раза в квартал.

Тогда результативность процесса не будет ухудшаться из-за появления накипи и других загрязнений. Сами лампы подлежат замене раз в год.

Установки ультразвукового обеззараживания

Работа таких установок основана на кавитации. Из-за интенсивных колебаний, которым подвергается вода благодаря высокочастотному звуку, в жидкости образуются многочисленные пустоты, она будто «вскипает». Мгновенный перепад давлений приводит к разрыву клеточных оболочек и гибели микроорганизмов.

Оборудование для ультразвуковой обработки воды эффективно, но требует больших затрат и грамотной эксплуатации. Важно, чтобы персонал умел обращаться с устройством – от качества настройки оборудования зависит его результативность.

Термическое обеззараживание

Этот метод крайне распространен среди населения и активно применяется в быту. С помощью высокой температуры, то есть кипячения, вода очищается практически от всех возможных патогенных организмов. В дополнение к этому снижается жесткость воды и уменьшается содержание растворенных газов. Вкусовые качества воды остаются прежними. Однако, у кипячения есть один недостаток: вода считается безопасной около суток, после чего бактерии и вирусы вновь могут в ней обосноваться.

Кипячение воды – надежный и простой метод обеззараживания

Электроимпульсное обеззараживание

Методика заключается в следующем: электрические разряды, поступающие в воду, создают ударную волну, микроорганизмы попадают под гидравлический удар и погибают. Этот способ не требует предварительной очистки и эффективен даже при повышенной мутности. Гибнут не только вегетативные, но и спорообразующие бактерии. Преимуществом является длительное сохранение эффекта (вплоть до 4-х месяцев), а недостатком – немалая стоимость и большое энергопотребление.

Химические методы обеззараживания воды

Они основаны на химических реакциях, которые происходят между загрязнением или микроорганизмом и добавляемым в жидкость реагентом.

При химическом обеззараживании важно контролировать дозу реагента.

Она должна быть точной. Недостаток вещества не сможет исполнить свою цель. К тому же, небольшое количество реагента приведет к повышенной активности вирусов и бактерий.

Чтобы улучшить работу химиката, его добавляют с избытком. В таком случае вредоносные микроорганизмы погибают, а эффект сохраняется продолжительное время. Избыток рассчитывается отдельно: если добавить слишком много, реагент дойдет до потребителя, и он отравится.

Хлорирование

Хлор широко распространен и применяется в водоочистке многих стран мира. Он успешно справляется с любыми объемами микробиологических загрязнений. Хлорирование приводит к гибели большей части патогенных организмов и отличается дешевизной и доступностью. К тому же, использование хлора и его соединений позволяет извлекать из воды металлы и сероводород. Хлорирование применяется в городских системах подачи питьевой воды. Оно также используется в бассейнах, где скапливается большое число людей.

Однако, у этого способа есть ряд недостатков. Хлор крайне опасен, вызывает рак и клеточные мутации, токсичен. Если избыток хлора не исчезнет в трубопроводе, а дойдет до населения, это может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Особенно сильна опасность в переходные периоды (осень и весну), когда из-за увеличения загрязненности поверхностных вод повышают дозу реагента при водоподготовке. Кипячение такой воды не поможет избежать негативных последствий, а наоборот – хлор превратится в диоксин, являющийся сильнейшим ядом. Для того, чтобы дать излишку хлора испариться, воду из-под крана набирают в большие емкости и оставляют на сутки в хорошо проветриваемом помещении.

Озонирование

Озон обладает сильным окисляющим воздействием. Он проникает внутрь клетки и разрушает ее стенки, приводя к гибели бактерии. Это вещество не только является сильным антисептиком, но также обесцвечивает и дезодорирует воду, окисляет металлы. Озон работает быстро и избавляется практически от всех микроорганизмов, находящихся в воде, обгоняя по этой характеристике хлор.

Озонирование считается наиболее безопасным и эффективным методом, но и оно имеет несколько минусов. Избыток озона приводит к коррозии металлических частей оборудования и трубопроводов, аппараты изнашиваются и разрушаются быстрее обычного. Кроме того, новейшие исследования отмечают, что озонирование вызывает «пробуждение» микроорганизмов, находившихся в условной спячке.

Схема процесса озонирования

Способ отличается дороговизной установки и большим энергопотреблением. Для работы с озонирующим оборудованием требуется персонал высокой квалификации, ведь газ токсичен и взрывоопасен. Чтобы пустить воду населению, необходимо переждать период распада озона, иначе могут пострадать люди.

Обеззараживание полимерными соединениями

Отсутствие вреда здоровью, уничтожение запахов, вкусов и цветности, большая длительность действия – перечисленные достоинства относятся к обеззараживанию с помощью полимерных реагентов. Такой вид веществ также называют полимерными антисептиками. Они не вызывают коррозию и не портят ткань, не вызывают аллергии и отличаются результативностью.

Олигодинамия

Она основана на способности благородных металлов (таких как золото, серебро и медь) обеззараживать воду.

То, что эти металлы имеют антисептический эффект, известно давно. Медь и её сплавы часто применяют в полевых условиях, когда нужно в индивидуальном порядке обеззаразить небольшой объем жидкости.

Для более обширного воздействия металлов на микроорганизмы используются ионаторы. Это проточные аппараты, работающие на основе гальванической пары и электрофореза.

Обеззараживание серебром

Этот металл принято считать одним из самых древних способов обеззараживания воды. В древности было распространено мнение, что серебро лечит от любых болезней. Сейчас известно, что оно негативно влияет на множество микроорганизмов, однако неизвестно, уничтожает ли серебро простейшие бактерии.

Данное средство дает видимый эффект при очистке воды. Однако оно негативно влияет на организм человека при накоплении в нем. Не зря серебро имеет высокий класс опасности. Обеззараживание воды ионами серебра не считается безопасным методом, а потому практически не используется в промышленности. Серебряные ионаторы используются в единичных случаях в быту для обработки небольших объемов воды.

Компактный бытовой ионатор (осеребритель) воды

Иодирование и бромирование

Йод широко известен и используется в медицине с давних времен. Ученые многократно пытались использовать его обеззараживающее воздействие в водоочистке, однако его применение приводит к возникновению неприятного запаха. Бром отлично справляется практически со всеми известными патогенными микроорганизмами. Но имеет существенный недостаток – высокую стоимость. Из-за своих минусов эти два вещества для обработки сточных и питьевых вод не используются.

Комбинированные методы обеззараживания воды

Комплексные методы основываются на сочетании физических и химических методов для улучшения результативности. Примером является комбинация из ультрафиолетового излучения и хлорирования (иногда хлорирование заменяется на озонирование). УФ-лампы уничтожают микроорганизмы, а хлор или озон предотвращают их повторное возникновение. Кроме того, хорошо сочетаются окисление и обработка тяжелыми металлами. Реагент-окислитель дезинфицирует, а металлы продлевают бактерицидное действие.

Сочетание УФ-обеззараживания и действия ультразвука

Как обеззаразить воду в быту

Существует пять способов быстро продезинфицировать небольшой объем воды:

• кипячение;
• добавление перманганата калия;
• использование обеззараживающих таблеток;
• использование трав и цветов;
• настаивание с кремнием.

Перманганат калия прибавляется воду в количестве 1-2 г. на одно ведро воды, после чего загрязнения выпадают в осадок.

Специальные таблетки для уничтожения микроорганизмов применяются при обезвреживании воды из скважины, колодца или родника. Они являются наиболее современным способом, доступным, недорогим и результативным. Многие таблетки, например, марки «Акватабс», могут использоваться для очистки больших объемов жидкости.

Если воду необходимо обеззаразить в походе, можно воспользоваться специальными травами: зверобоем, брусникой, ромашкой или чистотелом.

Также можно использовать кремний: его помещают в воду и оставляют на сутки.

Нормативная документация в области безопасности питьевой воды

Со стороны государства качество воды строго контролируется с помощью нормативных документов, правил и ограничений. Основой законодательных актов в области охраны водных ресурсов и контроля качества используемой воды являются два документа: Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и Водный кодекс.

Первый закон содержит требования к качеству источников водоснабжения, из которых вода поступает в жилые дома и на нужды сельского хозяйства. Второй документ описывает нормы использования водных источников и указания по обеспечению их безопасности, а также определяет меры наказания.

ГОСТы

ГОСТы описывают правила, по которым должен проходить контроль качества сточных и питьевых вод. В них содержатся методики проведения анализов в полевых условиях, а также позволяют разделить воды на группы. Самые важные из ГОСТов представлены в таблице.

СНиПы

Строительные нормы и правила определяют требования к возведению сооружений очистки вод, к монтажу различных видов трубопроводов и систем водоснабжения. Информация содержится в СНиПах под следующими номерами: СНиП 2.04.01-85, СНиП 3.05.01-85, СНиП 3.05.04-85.

СанПиНы

Санитарно-эпидемиологические правила и нормы содержат гигиенические требования к качеству различных групп вод, к составу, к водозаборным сооружениям и месторасположению водозаборов: СанПиН 2.1.4.559-96, СанПиН 4630-88, СанПиН 2.1.4.544-96, СанПиН 2.2.1/2.1.1.984-00.

Таким образом, эффективность обеззараживания водопроводной воды контролируется с установленной регулярностью и в соответствии со множеством правил и нормативов. А большое число различных методов дезинфекции свежей воды позволяют для любых условий подобрать оптимальный вариант. Что делает грамотно очищенную и обработанную воду безопасной для употребления людьми.

Очистка питьевой воды

Чистая питьевая вода – ежедневная потребность человека, важная составляющая каждой живой клетки. Она необходима для совершения гигиенических процедур, приготовления пищи и других хозяйственно-бытовых нужд. Вода утоляет жажду и бодрит, но только при условии, что ее качественный и количественный состав соответствует санитарно-гигиеническим нормам.

КАЧЕСТВО СОВРЕМЕННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Независимо от того, пользуется человек централизованным водопроводом или автономным источником, состав воды почти всегда бывает далек от идеального. Подземные водные ресурсы, реки и озера, из которых осуществляется водозабор, содержат минеральные, микробиологические и органические примеси, которые изменяют вкус пищи, придают потоку неприятный запах. Кроме того, в почву и водоносные слои попадает масса химических загрязнений: удобрений, смывов горюче-смазочных материалов, канализационных стоков. Все это требует тщательной и грамотной очистки воды перед употреблением в пищу, причем даже городские станции водоподготовки не всегда справляются с поставленной задачей на 100 %. Например, обеззараживая воду и удаляя растворенные газы, установки насыщают ее хлором, придающим потоку характерный запах и привкус. Многим известна и такая проблема, как известковый налет, появляющийся из-за повышенной жесткости, или ржавые потеки на сантехнике – прямое следствие избыточного содержания железа.

Еще одна проблема – сезонное подтопление водных источников. Весной и осенью в период дождей уровень воды в реках и колодцах повышается, она приобретает желтоватый цвет и становится мутной. Если при выборе системы очистки не была учтена данная особенность, то в межсезонье это будет доставлять массу хлопот жильцам дома или квартиры.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОЙ ВОДЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Установка бытовых фильтров. Привести показатели питьевой воды в соответствие со стандартами можно с помощью проточных или накопительных систем, которые продаются в обычных магазинах. Это простой и относительно недорогой способ очистки, требующий только периодической замены картриджей. Проточные фильтры можно встраивать непосредственно в водопровод. Современные системы автоматического контроля и управления сообщают пользователю о загрязнении картриджа или включают механизм очистки для восстановления фильтрующей способности. Бытовые установки удаляют соли жесткости, избыточный хлор, железо, марганец, растворенные газы, тяжелые металлы, некоторые микроорганизмы.

Кипячение. Простой и доступный способ очистки питьевой воды, который поможет избавиться от ионов кальция и магния, двухвалентного железа, сероводорода, опасных бактерий. Кипячение проводят в эмалированной или стеклянной посуде в течение 15 минут. После этого воде дают отстояться и остыть естественным образом. Примеси при нагревании переходят в нерастворимые соединения и образуют осадок, который следует слить. Хранить кипяченую питьевую воду необходимо в закрытой посуде для защиты от пыли.

Простое отстаивание. Воду наливают в небольшую чистую емкость и оставляют на несколько часов. Крышку не используют, чтобы хлор мог свободно улетучиться. После верхние слои воды можно использовать для приготовления пищи, а нижние лучше слить. Такой метод очистки позволяет удалить нерастворимые соли железа, твердые примеси, песок, частицы ржавчины. Длительно отстаивать воду нельзя, так как в ней начинают размножаться бактерии, поэтому способ применяется только в случае слабой загрязненности источника.

Покупка бутилированного продукта. Если точно не известно, какие примеси есть в водопроводной воде, и подобрать оборудование для очистки сложно, можно купить продукцию в пластиковых бутылках. Производитель должен указывать на упаковке состав продукта и стандарт, по которому он изготавливался. Гарантировать безопасность такой продукции сложно: невозможно сказать, из какого источника осуществлялся водозабор и как проводилась очистка питьевой воды. Но для периодического использования такой вариант подойдет. Необходимо обращать внимание на срок годности и не нарушать условия хранения.

ЭТАПЫ ВОДОПОДГОТОВКИ

На городских станциях водоподготовки питьевая вода подвергается комплексной многоступенчатой очистке. В целом процесс можно разделить на два этапа:

Механическая фильтрация – удаление твердых примесей, хлопьев, волокнистых включений с помощью фильтрационных решеток.

Химическая очистка – воду пропускают через отстойники, подвергают коагуляции, осветлению, деминерализации, дозируют реагенты для умягчения и обеззараживания.

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Осветление. Это начальный этап очистки, который часто требуется при заборе из колодцев, озер, других открытых источников. Мутность и взвеси в воде говорят о наличии органических примесей: гуминовых и фульвокислот, колоний микроорганизмов. На этапе осветления в поток добавляют хлорсодержащие соли и коагулянты. Активный окислитель разрушает органические соединения в воде и провоцирует выпадение осадка. Нерастворимые агломераты впоследствии легче задерживаются фильтрами механической очистки.

Коагуляция. Технология направлена на удаление из воды коллоидных взвесей, которые не всегда видны невооруженным глазом. В качестве коагулянтов используют соли алюминия, которые вызывают слипание органических молекул, разрушают оболочки микроорганизмов, образуя с примесями тяжелые хлопья. Далее поток направляется в отстойники.

Отстаивание. На станциях водоподготовки предусмотрены специальные емкости, внутри которых с небольшой скоростью переливается вода. Нижние слои движутся медленнее, чем верхние, поэтому загрязняющие твердые частицы и хлопья коагулированных соединений успевают выпасть в осадок. Со дна резервуара отстоявшиеся массы удаляют через сливное отверстие.

Фильтрация. Для очистки питьевой воды используют фильтры с сорбирующей загрузкой. Раньше повсеместно применялись активированные угольные картриджи, но сегодня их постепенно заменяют порошкообразные и гранулированные засыпки. Основное отличие в том, что не вода проходит через загрузку, а сорбент высыпают в нее и перемешивают. Такой метод водоподготовки проще и эффективнее традиционной фильтрации, позволяет удалять химические примеси, тяжелые металлы, органические взвеси и поверхностно-активные вещества.

Обеззараживание. Специальная обработка необходима для устранения эпидемической опасности воды. Очистка от болезнетворных бактерий может проводиться химическими и физическими методами, но по-прежнему наиболее эффективной технологией обеззараживания является хлор. Атомы окислителя сохраняют свою активность по мере движения потока, дезинфицируя внутренние стенки трубопровода.

Деминерализация. Удаление марганца и железа из воды актуально для подземных источников, особенно расположенных вблизи рудных залежей. Деминерализацию проводят методом аэрации – насыщения потока кислородом воздуха. Вода подается в специальные колонны, где барботируется или распыляется через форсунки. В результате нежелательные примеси окисляются и образуют нерастворимые соединения. Далее происходит очистка воды на механических фильтрах.

Умягчение. Жесткость обусловлена высокой концентрацией солей кальция и магния. Для умягчения воды используют фильтры с ионообменной смолой, при прохождении через которую металлы замещаются ионами водорода или натрия, безопасными для здоровья человека. Метод дорогостоящий, поэтому используется не на всех станциях водоподготовки. В большинстве городских квартир для питьевой воды характерна повышенная жесткость, требующая установки локальных ионообменных фильтров.

По завершении комплекса водоподготовки и анализа основных параметров поток подается в распределительную сеть. Стоит понимать, что даже в случае полного соответствия санитарных показателей питьевой воды нормативным значениям при движении в старых трубопроводах происходит ее повторное загрязнение. Поэтому рекомендуется проводить анализ в аккредитованных лабораториях и обращаться за помощью в подборе фильтров в специализированные компании.

Современные методы очистки питьевой воды

Водопроводная вода, хоть и проходит стадию подготовки на очистных сооружениях прежде, чем попасть к потребителю, требует дополнительной очистки до питьевой. Процесс удаления нежелательных веществ нужен не только для особо требовательных физико-химических процессов на производственных предприятиях, но и для бытового потребления в квартирах, частных домах, для полива растений и содержания животных. Для осуществления этого процесса используются один из 4 методов очистки воды до питьевой, либо применяется комбинированный способ.

Как связано качество питьевой воды и методы очистки воды

Технология очистки воды до питьевой – это процесс подготовки природной воды, включающий различные методы удаления нежелательный частиц, минералов, биологических веществ и газов, результатом которого является получение пригодной питьевой воды.

Прежде чем выбрать способы очистки воды питьевой воды, необходимо разобраться, от чего чистить воду. К основным загрязнениям пресной воды (водопроводной, колодезной, родниковой, скважинной) относят:

• механические примеси – песок, ил, глина, ржавчина;
• микроорганизмы, бактерии, вирусы и органические соединения;
• железо, марганец и тяжелые металлы;
• гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, соединения азота и свободных лор;
• легкорастворимые соли и газы.

Реализуемые современные методы очистки воды до питьевой различны и подбираются в зависимости от качества исходной воды, которое проверяют путем лабораторного исследования.

Основные методы для очистки питьевой воды

В зависимости от принципа действия активных компонентов очистительных устройств выделяют 4 группы способов очистки воды питьевой:

1. физические;
2. химические;
3. биологические;
4. физико-механические.

Физические методы и средства очистки питьевой воды

Физические методы питьевой водоподготовки применяются для очистки воды от твердых, нерастворенных, взвешенных и чаще всех крупнофракционных частиц. На особую эффективность данных методов водоподготовки питьевой воды не рассчитывают, поэтому применяют только для первичной очистки. Самые известные среди них:

• отстаивание;
• процеживание;
• кипячение;
• заморозка;
• очистка питьевой воды методами фильтрации;
• обработка ультрафиолетом.

Химические технологии очистки питьевой воды

Современные химические методы для очистки питьевой воды имеют высокую производительность и эффективность. Очистка происходит за счет взаимодействия специальных химических компонентов, которые угнетают действия примесей. Основные реакции:

• нейтрализация (выравнивание щелочного баланса среды);
• окисление (обезвреживание токсичных компонентов и хлора);
• восстановление (удаление ряда переходных элементов, простых металлов и соединений).

В силу применения активных химических веществ некоторые технологии водоподготовки питьевой воды являются опасными для здоровья человека.

Биологические методы и способы очистки питьевой воды

Как следует из названия в основе метода подготовки питьевой воды лежит принцип использования живых микроорганизмов: аэробных либо анаэробных бактериальных культур. Данный современный метод подготовки питьевой воды перспективный, но применяется лишь для очистки сточных вод.

Физико-химические методы очистки и обеззараживания питьевой воды

Самый популярный метод, используемый для очистки питьевой воды, – физико-химический. Основные современные способы очистки (обезжелезивание, ионный обмен, обратный осмос) включены в данную группу.

Применяемые методы для очистки питьевой воды, входящие в эту группу весьма разнообразны, и способы справиться со всеми самыми распространенными типами загрязнения воды. Они отличаются высокой производительностью и эффективностью, и, что самое важное, абсолютно безопасны для человека, растений и животных.

Технологии подготовки питьевых вод с помощью обезжелезивания и аэрации

Результатом обезжелезивания является полное извлечение из воды железа и марганца. В зависимости от валентности присутствующего металла применяют разные схемы очистки питьевой воды от железа. Два наиболее популярных: реагентный с помощью введения окислителей, безреагентный с использованием катализаторов окисления и метод аэрации.

Аэрация позволяет избавиться от самого распространенного вида железа – двухвалентного. Сущность данной схемы водоподготовки питьевой воды – насыщение воды кислородом, под действием которого железо из растворенной формы переходит в твердую, впоследствии отделяемую механической очисткой.

Данные современный способы очистки питьевой воды безопасны, улучшают вкус воды и сравнительно не дороги. К минусам системы можно отнести узконаправленность метода, необходимость соблюдения определенного PH воды, необходимость регулярной смены фильтра.

Ионообменные методы подготовки воды для хозяйственно питьевого потребления

Принцип работы ионообменных фильтров заключен в действии специальной смолы. Когда вода проходит через фильтр умягчения, происходит реакция ионного обмена, так смоле удается удерживать ионы кальция, магния, насыщая воду полезным натрием или нейтральным водородом. Получаемые соли являются безвредными, не выпадают в осадок и не вызывают накипи. Также смолы улавливают вредные тяжелые металлы. Применяются системы совместно с фильтром грубой чистки и, когда минерализация воды находится на уровне более 100 мг на 1 л. Среди недостатков таких методов подготовки питьевой воды выделяют:

• необходимость частой регенерации смолы;
• невысокая скорость очистки.

Данный способ относится к наиболее эффективным методам очистки питьевой воды и сточных вод.

Обратный осмос – современный метод очистки питьевой воды

Системы очистки воды, в основе которых лежит процесс обратного осмоса, считаются универсальным способом. Эффективность данного метода очистки питьевой воды до 99%. Процесс строится на действии физических сил, под влиянием которых чистая вода проходит сквозь полупроницаемую мембрану, а примеси (механические, растворенные соли, металлы) остаются в исходном растворе и в последствии выводятся в сток. Самая важная составляющая для осуществления процесса – достаточный напор воды.

Выделяют два основных недостатка обратноосмотического способа подготовки питьевой воды: неспособность улавливать летучие компоненты, такие как хлор и летучая органика, и полная деминерализация воды. Поэтому в установках обратного осмоса используют фильтры пред и послеобработки.

Обеззараживание – основной метод очистки питьевой воды от микробиологического загрязнения

Методы обеззараживания служат для уничтожения вредных микроорганизмов, вирусов и бактерий. Существует несколько методов очистки питьевой воды:

• хлорирование;
• озонирование;
• йодирование;
• термическая обработка;
• применение ультразвуковых установок;
• использование серебра.

Каждый метод очистки питьевой воды от бактерий имеет свои плюсы и минусы, оказывая или нет влияние на здоровье человека. Наибольшую эффективность имеют комбинированные бактерицидные установки, предназначенные для обеззараживания воды небольших объемов и применения в бытовых целях.

Подготовка питьевой воды с помощью сорбции

Данный метод очистки питьевой воды с помощью угольных фильтров в России используется для того, чтобы проводить эффективную очистку воды в больших объемах. Он подходит для глубокой очистки воды любого назначения, а также в качестве этапа водоподготовки и заключительного этапа очистки.

Действующее вещество – сорбент, который способен удерживать на своей поверхности вредные вещества за счет пористой структуры. Обычно используются активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты. Данный способ очистки питьевой воды позволяет избавиться от нитратов, гербицидов и пестицидов, фенолов, ПАВ и т.д.

Флотация – новый метод очистки питьевой воды

Принцип работы систем на основе процесса флотации сводится к насыщению воды пузырьками воздуха, которые способны улавливать взвешенные частицы загрязняющих компонентов, выводя их на поверхность и образуя пену, которая в свою очередь удаляется механическим способом. Часто вместо обычного воздуха используют химические компоненты. Метод подготовки воды питьевого качества применяется в основном для очистки от нефтепродуктов, масел и других компонентов, которые не поддаются удалению другими методами. Это достаточно эффективный, но узконаправленный метод, который применяется в основном в промышленной водоподготовке.

Электродиализ и электродеионизация – специальные методы очистки питьевой воды

Метод электродиализа и электродеионизации сочетает в себе наличие ионообменной мембраны и подключенных к постоянному току электродов. Таким способом происходит обессоливание и удаление вредных ионов. Так, под действием тока ионы веществ движутся к электродам и «встречаются» с заряженными мембранами, которые и осуществляют процесс фильтрации. В результате получаются два раствора: чистая вода и концентрат. Данный метод очистки и обеззараживания питьевой воды применяется на химических предприятиях, и служит отличным способом для вторичной переработки концентрата.

Мы знаем все о качестве питьевой воды и методах ее подготовки

Все методы подготовки питьевой воды имеют свои достоинства и недостатки, поэтому выбирая подходящий вариант, нужно основываться на пригодности способа в каждом конкретном случае. Например, провести анализ воды и установить качественный и количественный состав примесей, а также понять, какой уровень очистки воды на выходе требуется, ведь к питьевой воде, воде для бытовых нужд и технической воде предъявляются разные требования. Наилучший вариант – приобрести комплексную установку, позволяющую провести очистку и насыщение воды полезными минералами.