Водоподготовка питьевой воды

Сегодня, ввиду сильного загрязнения окружающей среды, невероятно сложно найти естественный источник действительно пригодной для питья воды. Впрочем, человечество давно научилось искусственно очищать воду, и необходимость поиска таких источников утратила актуальность.

В этой статье расскажем, какие технологии очистки воды актуальны на сегодняшний день в промышленном секторе – там, где нужны большие объемы.

Понятие водоподготовки

В профессиональной среде очистка воды с целью ее дальнейшего применения для технологических или бытовых нужд называется водоподготовкой. Водоподготовка – это комплекс технологических процессов, направленных на улучшение ее качества и приведение к соответствию нормам СанПиН.

В зависимости от используемого источника воды, различаются ее качественные показатели: поверхностные воды в большей степени подвержены загрязнению органическими веществами и микроорганизмами, а подземные воды, за счет естественной фильтрации слоями почвы, чаще имеют повышенную концентрацию неорганических примесей. Качественные показатели определяются анализом воды, которые необходимо сделать в специальной лаборатории.

Методы водоподготовки

Универсального метода водоподготовки, который справился бы со всеми загрязнениями разом, не существует. Каждый метод хорош в борьбе с одними загрязнениями, и совершенно бесполезен против остальных. Это – причина, по которой водоподготовка всегда является комплексным мероприятием. Суть – грамотно комбинировать различные методы между собой для достижения необходимого эффекта. Определенная комбинация различных методов водоподготовки называется технологической цепочкой, которая составляется на основе данных лабораторного анализа исходной воды.

Отстаивание

Отстаивание — метод очистки воды, направленный на удаление крупных взвешенных частиц. Применяется для снижения нагрузки на оборудование последующих этапов водоподготовки, поскольку крупные частицы значительно быстрее засоряют поверхности фильтров.

Принцип работы технологии отстаивания раскрывается уже в названии – поток воды, оказавшись в резервуаре, практически не движется, что позволяет плотным, крупным частицам оседать на дно.

Фильтрация

Фильтрация воды — это важный процесс, который может включать в себя несколько типов фильтров, каждый из которых решает специфические задачи.

• Сетчатые фильтры — это простые и надежные устройства, которые предназначены для грубой очистки воды от песка и крупных примесей. Они используются в системах водоснабжения для частных домов и промышленных объектов, обеспечивая защиту труб и оборудования от механических загрязнений.
• Дисковые фильтры считаются более сложными и эффективными. Они задерживают мелкие частицы и органические вещества, что делает их идеальными для обработки больших объемов воды на промышленных предприятиях или в частных домах, особенно в условиях высокого содержания железа или марганца в воде. Однако их обслуживание требует больше времени и усилий, чем сетчатые аналоги.
• Засыпные фильтры — это многофункциональные устройства, которые используют разные фильтрующие материалы (смолы, активированный уголь и т.д.) для удаления специфических загрязнений. Например, засыпные фильтры для умягчения воды эффективно устраняют соли жесткости, предотвращая образование накипи в трубах и бытовой технике. Кроме того, существуют системы, которые помогают избавиться от тяжелых металлов, таких как железо и марганец, что особенно важно для воды из скважин.

Выбор подходящей системы фильтрации зависит от состава воды и конкретных нужд потребителя. Например, для частных домов часто применяются комбинированные решения, которые включают несколько типов фильтров, обеспечивая полную защиту от механических и химических загрязнений.

Дезинфекция

Дезинфекция – процесс уничтожения микроорганизмов с целью обеспечения биологической безопасности воды. Способов обеззараживания несколько, и, несмотря на единую цель и результат обработки, в технологиях есть другие существенные различия, которые влияют на целесообразность применения каждой из них.

Хлорирование требует строгого контроля концентрации активного вещества в воде и дополнительной последующей обработки для удаления излишков хлора и его соединений.

Озонирование также требует тщательного контроля концентрации, а из-за особых свойств молекулы озона – активного вещества, он не хранится, поэтому для обеспечения работы установки необходима постоянная локальная генерация взрывоопасного газа.

Ультрафиолетовое излучение уничтожает микроорганизмы без использования химических реагентов, но чувствительно к количеству взвешенных частиц в воде, снижающих эффективность метода. Кроме того, вода, обеззараженная ультрафиолетом, подвержена повторному заражению.

Коррекция pH

Коррекция pH — это важный процесс, который направлен на поддержание кислотно-щелочного баланса воды. Правильный уровень pH способствует не только улучшению вкусовых и органолептических свойств воды, но и защите оборудования от коррозии. Это особенно важно в системах водоснабжения как для частных домов, так и для промышленных объектов. При использовании воды, содержащей растворенные соли магния и кальция, часто возникает проблема избыточной жесткости. Коррекция pH помогает смягчить воду и предотвратить образование накипи на трубах и оборудовании.

Для изменения pH применяют различные реагенты, включая соединения натрия. Очень важно следить за правильной дозировкой, так как несоответствующий уровень pH может негативно сказаться на здоровье человека и привести к ускоренному износу оборудования.

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация — это современная технология, которая используется для тонкой очистки воды. Она удаляет крупные молекулы, такие как бактерии, вирусы, и даже некоторые примеси, что делает воду максимально безопасной для питья. Принцип работы основан на использовании полупроницаемой мембраны, которая задерживает вредные вещества, пропуская только чистую воду. Мембраны работают под высоким давлением, что обеспечивает высокую производительность при условии регулярной промывки.

Несмотря на то, что ультрафильтрация требует периодической замены картриджей и мембран, она обеспечивает надежную защиту от опасных для организма веществ, включая нитраты и соли тяжелых металлов. Технология широко применяется как в бытовых, так и в промышленных условиях для решения проблем загрязнения воды .

Обратный осмос

Обратный осмос – процесс фильтрации воды при помощи полупроницаемой мембраны. Часто технологию называют обессоливанием, поскольку поры обратноосмотической мембраны пропускают только молекулы воды, задерживая все остальные.

Обратный осмос значительно отличается от ультрафильтрации. Помимо устройства мембраны и тонкости очистки воды, обратный осмос требует иного подхода к промывке мембраны – обязательно добавление химических реагентов, регенерация требует больше времени.

Технология обратного осмоса имеет значительные потери: в ходе процесса фильтрации вода разделяется на очищенный и концентрированный растворы – пермеат и концентрат, причем большая часть воды уходит в концентрат. Во избежание таких значительных потерь в установках применяется несколько обратноосмотических мембран, сложно соединенных между собой. Это помогает изменить соотношение пермеата к концентрату.

Автоматизация процессов водоподготовки

Сложные технологические цепочки для очистки питьевой воды требуют постоянного контроля ситуации – как на конкретных этапах, так и относительно всей системы водоподготовки. Для облегчения отслеживания и корректировки параметров воды, оборудование оснащается автоматизированными системами управления. Такие системы позволяют в реальном времени отслеживать качество воды на всех этапах очистки, корректировать режим работы оборудования, а также оперативно реагировать на изменения параметров исходной воды. Автоматизация процессов ощутимо снижает вероятность возникновения ошибок и неполадок, причиной которых является человеческий фактор, за счет чего обеспечивает стабильное качество конечного продукта.

Водоподготовка – сложный, многоступенчатый процесс, требующий глубоких знаний, скрупулезного подхода и тщательного контроля на каждом этапе, начиная уже с забора и расшифровки лабораторного анализа исходной воды. Во избежание ошибок при подборе, установке и пусконаладке оборудования, следует обращаться к специалистам. Это поможет не только избежать неприятных ошибок, но и продлить срок службы всей технологической цепочки – инженеры проводят инструктаж по эксплуатации и обслуживанию оборудования, а также по технике безопасности при работе с ним.