Технологии водоподготовки. Методы очистки питьевой воды. Кондиционирование воды для пищевой промышленности. Кондиционирование питьевой воды

Основные показатели качества воды.

Содержание различных примесей, как растворенных, так и находящихся в виде взвеси, в природных водах, обусловливает образование отложений, накипи, шлама на поверхности теплообменной аппаратуры и парогенераторов, что приводит к коррозии и ухудшению теплообмена. Во избежание этого потери воды в различных производственных циклах восполняются специально подготовленной подпиточной водой, качество которой должно удовлетворять техническим требованиям.

Таблица 4.4 стр341 Б

Вода должна соответствовать определенным значениям следующих показателей: температура, жесткость, общее содержание солей, окисляемость, химическое потребление кислорода, содержание взвешенных веществ, массе, ПАВ, хлоридов, сульфатов, фосфатов, соединений азота, остаточный хлор, рН.

Требования к питательной воде паровых котлов (парогенераторов) энерготехнологических процессов обусловлены необходимостью предотвращения накипеобразования и коррозии поверхностей нагрева.

К основным показателям качества питательной воды относятся: значение рН, общая жесткость, содержание кремниевой кислоты, растворенного кислорода, свободной углекислоты, железа, меди, и других соединений. Качество питательной воды зависит от параметров генерируемого водяного пара.

Требования к воде, используемой в качестве реагента, экстрагента, абсорбента и др., связаны с особенностями проводимых процессов и указываются в технологических регламентах конкретных химических производств.

Природную воду перед использованием в производстве подвергают очистке различными методами в зависимости от характера примесей и требований, предъявляемых к воде.

Водоподготовка.

Водоподготовка для питьевой воды включает: коагуляцию сульфатом алюминия, отстаивание, фильтрация, обеззараживание для речной воды. Для природной воды из скважин сразу предусмотрено обеззараживание, так как фильтрация естественна из скважины.

Промышленная водоподготовка

Промышленная водоподготовка представляет собой физических и химических операций, обеспечивающих очистку воды от механических примесей, растворенных солей и газов.

Основными операциями являются:

Очистка от взвешенных примесей отстаиванием и фильтрацией;

Умягчение и обессоливание;

Дегазация;

Обеззараживание.

Отстаивание крупных частиц осуществляется в непрерывнодействующих отстойниках большой емкости. От мелких частиц освобождаются фильтрацией.

Для осаждения коллоидных частиц их подвергают коагуляции путем добавления в воду коагулянтов (сульфаты или двойные соли алюминия – квасцы). Ион-коагулянт должен иметь заряд, противоположный заряду коллоидной частицы, чтобы он мог их адсорбироваться на поверхности заряженной частицы. Это приводит к слипанию отдельных частиц и образованию осадка.

Умягчение и обессоливание относят к основным процессам водоподготовки, которые состоят в удалении солей кальция, магния и др.

Различают физические способы (термический, дистилляция, вымораживание) и физико-химические методы (обратный осмос, ультрафильтрация, ионообмен) обессоливания и умягчения воды.

Дегазация осуществляется химическим или физическим способом. Для удаления углекислого газа воду пропускают через фильтр, заполненный гашеной известью, или добавляют к воде известковое молоко. (реакция)

Кислород удаляется фильтрацией через слой железных опилок или стружек.

Физический способ дегазации состоит в нагревании воды в вакууме или острым паром.

В случае необходимости производят обеззараживание воды дл уничтожения болезнетворных бактерий и окисление органических примесей хлорированием (газообразным хлором, хлорной известью, гидрохлоратом кальция).

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов:

1. Вода в промышленном производстве.

2. Классификация промышленных вод.

3. Требования к качеству воды

4. Методы водоподготовки

В данной статье подробно описаны аспекты водоподготовки. Как происходит этот процесс и так ли он на самом деле важен для промышленности, жкх, коттеджей и заводов. Вода является важнейшим компонентом жизнедеятельности человека, с помощью воды мы производим продукцию. Если вода не участвует в технологии прямо, она может участвовать косвенно, например, при охлаждении оборудования или использование в процессах нагревания. Проблема неочищенной воды стоит сегодня, как нельзя остро. Водоподготовка требуется во всех сферах жизни, производство качественной воды или любой другой продукции нуждается в полноценной системе очистки воды.

Прежде всего дадим определение выше указанному процессу. Водоочистка и водоподготовка представляют собой комплекс мероприятий по улучшению воды до заданных параметров в соответствии с нормативными документами и стандартами или требованиями потребителя.

Основные задачи водоподготовки – это получение на выходе чистой безопасной воды пригодной для различных нужд: хозяйственно-питьевого, технического и промышленного водоснабжения с учётом экономической целесообразности применения необходимых методов водоочистки, водоподготовки. Подход к водоочистке не может быть везде одинаковым. Различия обусловлены составом воды и требованиями к её качеству, которые существенно различаются в зависимости от назначения воды.

Сегодня мы затронем самые важные аспекты водоподготовки и подробно их разберем.

Осветление воды

Для очистки жидкости от нерастворимых частиц применяют контактные осветлители, флотаторы, гидроциклоны, намывные фильтры и другие устройства. Более глубокая водоочистка в Москве и регионах предполагает дополнительное использование коагулянтов, флокулянтов, систем ультрафильтрации.

Это этап водоочистки, в процессе которого происходит устранение мутности воды путем снижения содержания в ней взвешенных механических примесей природных и сточных вод. Мутность природной воды, особенно поверхностных источников в паводковый период, может достигать 2000-2500 мг/л.

Обесцвечивание воды

Это устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Умягчение воды

Водоподготовка в Москве и в других крупных городах не обходится без снижения жесткости воды. Чтобы удалить из жидкости катионы кальция и магния, в ее состав вводятся анионы СО32- и ОН- для образования СаСО3 и Mg(OH)2, которые удаляются путем выделения в осадок и фильтрации. Для снижения карбонатной жесткости и щелочности воду обрабатывают известью. Водоподготовка и очистка воды с использованием извести и соды позволяет удалить из воды сульфаты и хлориды кальция и магния. В большинстве случаев при умягчении воды предпочитают использовать ионообменные смолы. Удаление катионов жесткости происходит при обмене свободными ионами в процессе их взаимодействия с ионообменной смолой. Ионы кальция и магния оседают на ионообменной смоле, взамен этого в воду поступают ионы натрия.

По традиционной схеме умягчение осуществляется методом ионного обмена, основанного на фильтрации воды через, так называемые, ионообменные смолы, обменивающие входящие в их состав ионы Na+ на ионы Ca2+ и Mg2+, содержащиеся в воде. При истощении рабочих свойств производится регенерация раствором NaCl, приготовляемым из специальной таблетированной соли. Периодичность регенерации зависит от геометрических параметров слоя, обменной емкости смолы, уровня жесткости, скорости потока, объема обрабатываемой воды.

Опреснение и обессоливание

Его методы отличаются большим разнообразием, называемое также деионизацией или деминерализацией, представляет собой уменьшение содержания растворенных в жидкости солей. Обессоливание морской или засоленной воды носит название опреснения. Нормы предусматривают содержание соли в воде, не превышающего одного грамма на литр. В отдельных случаях допустима концентрация соли полтора грамма на литр. Но во многих регионах концентрация солей в подземных и поверхностных водах превышает эти значения. А в морской воде, запас которой на планете является основным, соли содержится от десяти до сорока граммов на литр. Морская вода нуждается в опреснении. И для разных видов существуют свои методы обессоливания воды.

Водоочистка воды от солей может быть частичной или полной. Например, приведение жидкости в соответствие санитарным нормам требует снижения солесодержания до 1000 мг/л, а для питания барабанных и прямоточных котлов на тепловых электростанциях необходимо предельно возможное удаление солей и получение жидкости, по своим свойствам гораздо лучшей чем вода дистиллированная. Организации по очистке воды выбирают различные способы по снижению содержания солей: ионный обмен, обратный осмос, электродеионизацию, дистиляцию и другие. Выбор оптимального инженерно-технического решения для водоочистки водоснабжения выполняется после всесторонней оценки объекта и потребностей Заказчика.

Дегазация воды

По названию данного метода становится очевидно, что данный метод представляет собой удаление из воды растворенных газов. Дегазация воды необходима при использовании воды на хозяйственно-питьевые и промышленные цели, т. к. растворенные газы - кислород, свободная углекислота и сероводород - обусловливают или усиливают коррозионные свойства воды. Дегазация воды применяется в системах горячего водоснабжения, при подготовке питательной воды для котлов среднего и высокого давлений, при ионитовом умягчении и обессоливании воды, при обезжелезивании воды с помощью аэрации и в случаях использования подземных вод, содержащих растворенный сероводород.

Различают химические и физические способы дегазации воды. Сущность первых заключается в добавлении реагентов, которые связывают растворенные в воде газы, например обескислороживание воды путем добавки в нее гидразин-гидрата или путем фильтрации воды через фильтры, загруженные стальными стружками. В обоих случаях происходит связывание растворенного кислорода, который при этом утрачивает коррозионные свойства.

Обеззараживание воды

Или дезинфекция – завершающий этап процесса водоочистки. Цель – это подавление жизнедеятельности содержащихся в воде болезнетворных микробов. Так как полного освобождения ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции воды применяют хлорирование и другие способы.

В технологии водоподготовки известен ряд методов обеззараживания воды, который можно классифицировать на пять основных групп: термический; сорбция на активном угле; химический (с помощью сильных окислителей); олигодинамия (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука, радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей).

Из перечисленных методов наиболее широко распространены методы третьей группы. В качестве окислителей применяют хлор, диоксид хлора, озон, йод, марганцовокислый калий; пероксид водорода, гипохлорит натрия и кальция. В свою очередь, из перечисленных окислителей на практике отдают предпочтение хлору, хлорной извести, гипохлориду натрия. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов, возможностью автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Живя в огромном мегаполисе, с не очень хорошей экологией люди стараются подвергать свое здоровье как можно меньшим рискам. Большое внимание в наше время уделяют воде. Она является основным продуктом употребления в жизни каждого человека, поэтому вопросы жесткости и очистки стоят на первых местах. Благодаря технологиям водоочистки можно получить значительно очищенную воду, которая будет пригодной для употребления. Специалисты в этой отрасли постоянно борются с проблемой жесткости воды для того чтобы люди употребляли только чистую воду.

Почему так вопрос жесткости воды так сильно волнует специалистов в наше время? Многие из нас видели накипь на чайнике или же другой посуде. Так же повышенная жесткость воды оставит пагубные последствия. Мало кто обращал на это большое внимание и разбирал эту проблему. Почему образуется накипь, и чем она так страшна?

Многие признаки помогут вам определить, какой тип воды вы используете. Именно накипь и плохая проводимость тепла является главным признаком жесткой воды. Многие домохозяйки привыкли удалять накипь и не уделять ей особого внимания. Но нужно понимать насколько большой вред для здоровья приносит такая вода и не стоит упускать это из виду.

Самое главное, что нужно помнить жесткая вода подвергает загрязнению не только трубы, по которым течет, а так же все вредные элементы оседают на стенках нашего организма. Именно это ведет ко многим болезням. Так же неправильный образ жизни так же и плохое качество воды приносит огромный вред вашему здоровью и служит причиной возникновения множества хронических болезней.

Так же жесткость воды увеличивает потребление воды во время стирки. Мы этого можем не заметить, так как привыкли потреблять именно такое количество воды из года в год. Если рассмотреть, почему объем используемой воды именно таков, то все станет ясно. Так как жесткая вода плохо растворяет моющее средство, приходится добавлять гораздо больше воды, после стирки так же нам требуется больше воды для ополаскивания, так как соли, которые осели в нашей одежде, будет очень сложно вымыть с первого раза.

Применение водоподготовки водогрейного котла покажет разницу между потребляемым количеством воды «до» и «после».

В наше время люди думают, что фильтр для воды это непозволительная роскошь и их применение не так уж и важно. Перечитайте еще раз первые абзацы и подумайте еще раз. Неужели испорченные белыми разводами вещи, постоянная накипь на посуде и что самое главное испорченное здоровье действительно нужнее? С технологией водоподготовки вы навсегда забудете об этих проблемах и почувствуете огромную разницу между жесткой водой и мягкой.

Так же накипь обладает большим недостатком в виде плохой теплопроводимости. Если вовремя не убирать накипь с приборов, то можно просто остаться без него.

Когда накипь доходить до нагревательных элементов и покрывает их, передача тепла практически полностью прекращается. В начале, известковый налет все же немного пропускает тепло, но расход топлива или электроэнергии возрастает в разы. Нагреть такую поверхность становится все сложнее и сложнее. Рост топлива или электроэнергии возрастает вместе со слоем накипи
Расход топлива не самая главная проблема. После того как на приборе наберется большой слой накипи он начнет отключаться тем самым пытаясь сохранить себя от перегрева. Это главные сигналы, которые сигнализируют о скором сгорании прибора, реагировать нужно немедленно. Очистка такого прибора должна быть незамедлительной. Если не очистить накипь вовремя, то она перейдет в известковый камень, который очистить намного сложнее. Тут также присутствует риск потерять прибор. Если же и после образования известкового камня не почистить прибор, то теплу некуда будет выходить, и оно разорвет прибор. Чтобы избежать всех этих неприятностей, нужно изучить технологии водоподготовки.

В быту это может закончиться перегревов прибора и даже сгоревшей проводкой. В промышленности это выливается в свищи на трубах и взрывы котлов в теплоэнергетике.

Это лишь мала часть тех причин, которые заставят вас задуматься об установке водоподготовки для котельных установок. Сделайте жизнь вашей семьи более комфортной. Пусть ваши приборы прослужат вам дольше, и вам не придется счищать накипь, а ваши вещи больше не будут иметь белые соляные разводы. При выборе определенной технологии водоподготовки следует помнить, что одним смягчителем воды не обойтись. Лучше экономить на всем остальном, но только не на здоровье.

Технология водоподготовки

Не следует забывать о том, что при очистке воды перед вами становиться две задачи. Вода вам требуется для употребления в пищу, т.е. питьевая, и для бытовых нужд. Исходя из этого минимальным водоподготовочным процессом, будет служить, очистка воды с помощью, к примеру, электромагнитного излучателя. Вода прошедшая такую стадию очистки прекрасно подойдет для бытовых нужд. Для питьевой воды применяются минимальными мерами очистка фильтром, и максимально качественная - очистка обратного осмоса. В данном случае максимально эффективной станет защита от накипи и жесткой воды.

Где и как узнать исходные данные для того, чтобы правильно определить необходимый тип водоподготовки, и последовательности обустройства фильтрующих элементов?

Первоочередным действием становиться проведение химического анализа воды. Только на его основе в дальнейшем можно будет рассчитать необходимые данные, объем воды, все добавки и примеси. Получив результаты подобного исследования довольно легко определиться с методом очистки, понять саму технологию, и составить план размещения водяных фильтров, а также рассчитать их мощность.

Даже при условии использования воды с центральной системы очистки, она будет жесткой. Поэтому не стоит экономить на своем же здоровье и провести специальный анализ. Это, возможно, поможет сэкономить, поскольку при расчетах может оказаться, что хватит фильтра мощностью меньше, чем вы хотели брать, что предоставит хороший вариант экономии.

Технологии водоподготовки в общих чертах можно разделить на следующие типы :

• · механическая очистка воды;
• · химическая очистка воды;
• · дезинфекция;
• · микроочистка.

Химическая очистка подразумевает собой полное удаление различных примесей и нитратов, железа и хлора.

Микрочистка предоставляет в конечном итоге готовый продукт под названием дистиллят, или абсолютно чистая вода.

Более подробно следует остановиться на фильтрах для воды, которые в свою очередь работают под одной из действующих технологий очистки.

Механическая технология. Задачей ее стоит удаления из состава воды всех органических тяжелых примесей. Проходить может в несколько этапов. Первым является грубая очистка. Также возможно применение отстаивания, с участием в процессе осадочных и гравийных сетчатых фильтров.

Сетчатые фильтры подразумевают собой несколько сеток с разной пропускной способностью. Они используются для фильтрации твердых примесей всех размеров. В основном производятся такие сетки из нержавеющей стали. Устанавливаются такие фильтры при первом заборе воды, на начальном этапе.

Осадочные занимаются удалением более мелких примесей, тех которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Основополагающим материалом фильтрации становиться кварцевый песок. Применяется такого рода фильтр для повторной очистки. Таким способом очищаются стоки, либо подготавливается вода на производственных участких.

Картриджи. Фильтры такой составляющей представляют собой что-то средневзятое между предыдущими двумя вариантами. Применяется также для повторной очистке на обратном осмосе. Преимуществом является способность удаления частиц размером 150-1 микрон.

Химическая очистка. Представляет собой довольно интересную и более перспективную технологию, чем предшественники. Очистка подразумевает собой корректировку химического состава воды, не изменяя ее состояния. Очистка проводиться в автономном режиме, при этом путем ионного обмена проводиться смягчение воды, ее обезжелезивания и удаление хлора.

Отдельно для обезжелезивания применяется марганцевый цианид. Представляет собой зеленоватый песок, он максимально вступает в контакт с железистыми соединениями, и убирает их из воды. Также ускорению процесса и более качественно очистке способствует добавление кремния.

Еще одним вариантом становиться окисление железа водой, для очистки ее от примесей. Данный процесс является безреагенным, при этом дополнительно применяются специальные фильтры, в которых вода обдувается кислородом, благодаря чему железо оседает на внутреннем картридже.

Для смягчения воды используются ионообменные аппараты. Такие фильтры являются одними из самых распространенных, как в быту, так и на производстве. В основании фильтра лежит смоляной картридж, который в свою очередь перенасыщен натрием, благодаря чему его атомы легко заменить. Таким образом при вступлении в контакт с водой, легки атомы натрия заменяются тяжелыми элементами метала и побочных добавок. Со временем картридж полностью наполняется солями жидкости и прекращает процесс ионизации.

Если рассматривать промышленную водоочистительную систему, то следует отметить, что ионизирующие установки являются самыми популярными, кроме того одними из самых громоздких, поскольку представляют собой большие высоки баки. Но, не смотря на это, огромным преимуществом из становиться наивысшая скорости очистки, по сравнению с другими системами.

Что касается картриджей таких установок, то в быту они заменяются новыми, а на производственных объектах восстанавливаются и используются повторно. Поскольку ионообменный фильтр считается реагентным смягчителем, его нельзя было использовать в целях очистки воды для употребления пищи, до того, как придумали создать сменные картриджи.

Восстановление картриджей проводиться благодаря сильно соленому раствору. В домашнем использовании он просто заменяется, что делает использование такой системы достаточно дорогостоящим. Сама установка стоит не сильно дорого, но вот постоянная смена очистительного реагента создает постоянную надобность расходов. При это менять его приходиться довольно часто. В производственной же среде, достаточно большие расходы приходятся на закупку соли. Материал не дорогой, но требуется его достаточно много, и закупать приходиться постоянно. Также после восстановления картридж выделяет вредные отходы, которые без особого разрешения и доочистки выбрасывать в атмосферу строго запрещено. На его очистку также требуются дополнительные финансовые затраты. Тем не менее, по сравнению со стоимостью обратного осмоса, эти расходы в производстве считаются не значительными.

Новые и современные технологии водоподготовки

Для бытовых нужд, в целях экономии можно приобрести так называемый фильтр-кувшин. Но по правде говоря, покупка и установка обратного осмоса окупиться в разы быстрей чем подобное приобретение, с учетом опять таки постоянных расходов на смену фильтра.

Для удаления из воды остаточного хлора и мутного цвета обычно используется активированный уголь, который и является основой сорбированного фильтра.

Для выполнения дезинфекции используются использовать озонаторы или ультрафиолетовые фильтры для воды. Главной задачей современных фильтров становиться полная очистка воды от различных бактерий и вирусов. Озонаторы в большинстве случаев используют для очистки бассейна, хоть они и довольно дорогие, но являются экологически чистыми. Ультрафиолетовые фильтры представляют собой безреагентную установку, очистка проводиться за счет облучения воды ультрафиолетом, под действием которого погибают все бактерии и вирусы.

Еще одним, довольно популярным на сегодняшний день вариантом очистки стало электромагнитное умягчение воды. В основном подобные технологии применяются в теплоэнергетике. Но также подобные установки популяризировались и в бытовых условиях. Основными деталями подобного устройства являются постоянные магниты и электрический процессор. Очистка проходит путем воздействия на соли жесткости магнитными волнами, под действием которых они видоизменяются.

Далее, обретя уже видоизмененную форму, они не способны прилипать к поверхности. И их тонкая шероховатая поверхность только может тереться о старую накипь, что дает положительный эффект, поскольку разрушенные новые соли, своим трением устраняют старые. При этом процесс выполняется довольно качественно.

Если вы установите электромагнитный смягчитель воды, уже через месяц, попробуйте снять бойлер и посмотреть эффект действия. Будьте уверены результатом вы останетесь довольны. А с учетом того, что прибор не требует обслуживания, его можно без проблем снять и поставить самому, не требует промывок и замен комплектующих. Единственное условие использования, устанавливать его необходимо на чистый отрезок трубы, так что, возможно, придется поменять небольшой кусок.

И последним способом, который является новейшим, и находиться на пике технологий, является нанофильтрация и обратный осмос, в результате которой на выходе получается дистиллят. Данные технологии подразумевают тонкую очистку воды. В процессе вода очищается на молекулярном уровне, проходя дисперсионную мембрану с огромным количеством отверстий размером не больше молекулы воды. Единственным минусом становиться обязательная предварительная подготовка воды. Только после очистки менее высокого уровня можно проводиться очистку осмосом. Из-за таких факторов данные установки являются самыми дорогими, и материалы для замены мембраны стоят тоже не дёшево. Но при этом качество очистки самое высокое из всех.

Таким образом, следует отметить, что были разобраны все виды и способы водоподготовки, благодаря чему, теперь, вы полностью осведомлены, как работают каждый из типов очистительных приборов. Руководствуясь данной информацией, достаточно легко будет самому собрать необходимую систему водообработки для своего дома или производства.

Если мы Вам не ответили в течение 2-х часов, мы Вам гарантируем 10% скидку от полной стоимости работ. Для этого просим вас написать на , указав в теме письма ТЕХНОЛОГИЯ ВОДОПОДГОТОВКИ скидка 10%.

Получить чистую воду дома или на крупном производственном предприятии сегодня можно самыми разными способами. Благодаря развитию науки и техники, потребителю доступны, как химические, так и физические варианты получения не только умягченной воды, но еще и абсолютно очищенной. Основные методы водоподготовки потому и требуют изучения, ведь в знаниях сила

Метод водоподготовки: обеззараживание

Всегда противопоставляются домашние варианты получить очищенную воду и промышленные. Конечно, с нынешним развитием домашние варианты конкуренцию не выдерживают. Но некоторые слои населения продолжают их использовать, ориентируясь на их дешевизну. Все таки покупать отдельную на первый взгляд кажется дорогим удовольствием. Всегда проще проводить профилактику. Но как показывает практика, основные методы водоподготовки давно себя уже изжили.

Ниже в таблице представлены все методы, которые можно применить для обеззараживания воды или устранения последствий жесткости в домашних условиях.

У домашних методов обеззараживания воды есть один значительный недостаток, в большинстве случаев они борются не с причиной, а с последствиями. Это лучше всего прослеживается на примере мягкости. Вода, как известно в центральном водоснабжении жесткая, и о том, чтобы довести ее до нужного уровня, может позаботиться только сам потребитель.

Ему подвластны только наличные средства. Так обработка с лимонной кислотой помогает размягчить образовавшийся легкий налет на стенках оборудования. И то при условии, что он небольшой. В случае, если накипь уже застаявшаяся, то лимонная кислота или тот же уксус или эссенция уже не помогут. То есть какого-то вещества подручного и удобного, способного именно умягчить воду, а не устранить уже образовавшуюся накипь, нет. И значит домашние средства здесь точно не помощники. Жесткость, тем не менее, одна из важнейших причин применения умягчающих и очищающих установок. Ведь центральное водоснабжение мало когда обеспокоится степенью известковости воды, подаваемой конечному потребителю.

Тем не менее, оставить состояние воды без внимания тоже нельзя. Грозит это очень неприятными последствиями. Причем, почему нужно устранить твердый мусор, или соли железа, человек понимает, а вот чем так опасна и вредна жесткость не всегда. Это главная причина не должного внимания всем . Только в промышленности уже давно оценили степень вреда от накипи, и устраняют ее регулярно и стремятся устанавливать умягчающие системы.

Есть несколько причин, по которым обычный потребитель должен обеспечить себя и свою семью мягкой водой:

• Она полезная;
• Она экономичная;
• Она не портит бытовые приборы

Набор методов стандартный, но действенный. Если потребитель начнет пользоваться мягкой водой, он очень скоро поймет, как много он сэкономил. Сама по себе жесткая вода плохо растворяет моющие средства. Из-за этого и средств идет в разы больше. И самой воды. Качество стирки разительно уменьшается. За примерами не надо далеко ходить. Каждый видел разводы на одежде после стирки. Вот это все работа известковой воды.

Но хуже всего то, что сама по себе образованная такой водой накипь работает, как качественный теплоизолятор. При этом оседает она на нагреваемых поверхностях и нагревательных элементах. Что получается в результате? Весьма плачевные последствия. Накипь покрывает поверхности и тепло не уходит в воду. Точнее уходит, но не более 15 процентов от общего количества. Но по закону сохранения, бесследно исчезнуть она не может. Вот она и остается внутри поверхностей, которые раскаляясь, плавятся или разрываются. Потому легковесно относиться к обеззараживанию в домашних условиях точно нельзя. Есть риск остаться без всего набора бытовых приборов. И, как правило, самым первым от таких последствий страдает чайник. Только вот потребители больше грешат, на некачественного производителя. И только когда из строя выходит стиральная машинка или бойлер, люди начинают задумываться о приобретении установок обеззараживания в квартиру.

В промышленности все обстоит по-другому. Любая отопительная сеть, котельная зависят от качества воды. И легкий налет накипи может уничтожить все усилия по обеспечению горячей водой и отоплению. Да и небольшая накипь в состоянии привести к поломке котла. А это не стиральная машинка. Это огромные деньги. Пока не было различных фильтров для обеззараживания, в этой сфере массово использовали чистки и промывки. Но они не отличались высокой эффективностью. Ведь сколько поверхность не очищай, целее она от этого не становится. Потому при появлении различных умягчающих методов все отрасли промышленности старались перейти на их использование, если хватало ассигнований.

Методы водоподготовки в современных реалиях

При таких недостатках и домашних методов водоподготовки и простых очистных ритуалов, применение других вариантов стало единственно возможным защитным механизмом от недостатков воды. Что сегодня массово и применяют. Хотя у любого метода есть свои недостатки и достоинства. Даже сферы применения у них несколько разные. Точнее, просто применение того или иного метода более рентабельно в определенной сфере. Так дорогой мембранный обратный осмос оправдывает себя при производстве питьевой воды. А электромагнитное облучение дает свой положительный эффект при работе с котельными.

Рассматривать современные имеет смысл в той же последовательности, как и расположение этапов водоподготовки. При первичном заборе воды и высокой степени ее загрязненности, очистка начнется с механического устранения всех твердых примесей, вплоть до песчинок. Сегодня этот метод представлен разными современными приборами, от простого косого грязевика, до навороченных и сложных промышленных механических грязеуловителей. Главной целью механической очистки является устранение любых твердых частиц, чтобы избежать быстрого износа и поломок оборудования, работающего с водой. Долговечность работы приборов зависит от характера загрязнений и от прочности фильтрующих сеток или же применяемого вида очистной засыпки.

После механической чистки наступает этап устранения специфических примесей. К ним относятся соли металлов, в том числе железистые соли и марганцевые. Суть метода водоподготовки состоит в том, чтобы из растворенных солей в воде сделать малорастворимые. Тогда они образуют осадок, и их легко можно будет отфильтровать. Для этого растворимые формы соли следует окислить. Для этого используют аэрацию или же для химических приборов берут другие более сильные химические окислители. Очень часто в качестве окислителя на данном этапе могут использовать марганцовку. Фильтрующие элементы выбирают самые разные, в зависимости от полученного осадка.

Еще один очень основной метод водоподготовки – умягчение , которое занимается устранением из воды солей кальция да магния. Для их устранения используют катионные смолы, мембраны или же магнитные силовые поля, усиленные электрическими импульсами. При работе со смолами, их обменная способность довольно быстро себя исчерпывает, и картриджи приходится менять. Или же восстанавливать, но тогда появляется проблема с утилизацией отходов.

При работе с мембранными приборами приходится решать проблемы с доочисткой. Мембранная обработка относится к тонкой очистке, и отправлять неподготовленную воду в такой прибор нельзя. Из-за этого он и стоит намного дороже, но дает практически дистиллированную воду.

Электромагнитная обработка помогает не просто воду умягчить, она помогает решить проблемы с отложением старых и новых залежей извести. При этом не требуется ни вмешательства человека. Ни использование каких-то дополнительных веществ. Для теплоэнергетики эти приборы стали незаменимыми, т.к. помогают держать поверхности оборудования в чистоте. Набирают популярность такие устройства и в быту.

Для устранения таких примесей, как запахи, муть и цвет более всего применяют обычный активированный уголь. Он также часто используется для получения воды питьевого назначения дома. Особенно, когда количество хлорки в воде зашкаливает.

Еще одна относится к устранению нитратов с помощью специально созданных анионитов, орбразованных обычной солью. Заменить этот процесс может тот же обратный осмос. Что при его дороговизне позволяет ему удерживать лидирующие позиции среди очистных методов. Ведь он устраняет практически сто процентов примесей.

И еще один метод крайне важный. Это дезинфекция, в воде недолжно быть вообще никаких бактерий и вирусов. Устранить их помогут либо химикаты, либо ультрафиолетовое облучение. Есть еще вариант озонирования, но из-за трудностей с производством его, он пока массово не используется, хотя без сомнения является лучшим с точки зрения экологической безопасности.

С целью улучшения качества воды применяют следующие способы ее подготовки: отстаивание, фильтрация, коагуляция, деодорация, обезжелезивание, умягчение, обеззараживание.

Отстаивание и фильтрацию используют для освобождения воды от взвешенных частиц. Отстаивание проводят в резервуарах. Процесс осаждения частиц идет медленно. Способ требует больших отстойных резервуаров и площадей, поэтому применяется редко. Более распространена фильтрация через песочные и угольно-песочные фильтры.

Обычной фильтрацией нельзя освободиться от коллоидов. В этом случае проводят коагуляцию . Воду обрабатывают веществами (коагулянтами ), которые вызывают укрупнение коллоидных частиц и выпадение их в осадок. В качестве коагулянтов применяют сульфат алюминия и сульфат железа. В водном растворе сульфат алюминия подвергается гидролизу с образованием малорастворимой гидроокиси алюминия.

Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 SO 4

Хлопья гидроокиси алюминия имеют сильно развитую поверхность, которая способна адсорбировать растворимые органические вещества большой молекулярной массы (гуминовые вещества, кремневую кислоту и ее соли и т.д.). В результате этого вода осветляется и освобождается от неприятных привкусов. Для ускорения процесса коагуляции и снижения расхода коагулянтов в воду добавляют флокулянты (например, полиакриламид), способствующие хлопьеобразованию.

Деодорация – обработка воды, устраняющая неприятные запахи, привкусы, которые обусловлены наличием примесей в незначительных количествах. Применяют озонирование (дорогой способ) или обработку активным углем. При фильтровании воды через слой активного угля органические соединения адсорбируются на его поверхности. После такой обработки удаляются из воды не только запахи и привкусы, но снижается ее цветность и окисляемость.

Обезжелезивание . Вода с высоким содержанием железа имеет неприятный вкус и запах и ее использование отрицательно сказывается на процессах брожения, качестве готовой продукции. Поэтому соединения железа следует удалять. Чаще всего воду подвергают аэрированию. При этом Fe 2+ окисляется в Fe 3+ , образуется нерастворимый Fe(OН) 3.

4Fe(HCO 3) 2 + 2H 2 O + O 2 4 Fe(OH) 3 + 8CO 2

После такой обработки воду обязательно фильтруют.

Умягчение состоит в удалении из воды солей кальция и магния. Осуществляется несколькими способами: реагентным, ионообменным, обратноосмотическим, электродиализным.

Реагентный способ – основан на связывании ионов кальция и магния и переводе их в нерастворимые соединения. Разновидности реагентного способа - известковый и содово-известковый.

Известковый способ заключается в обработке воды раствором извести:

Са(HCO 3) 2 + Са(ОH) 2 2СаСО 3 + Н 2 О

Mg(HCO 3) 2 + Са(ОH) 2 MgCO 3 + СаСО 3 + 2Н 2 О

MgCO 3 + Са(ОH) 2 2СаСО 3 + Mg(OH) 2

Содово -известковый способ заключается в последовательной обработке воды растворами извести и соды:

Са,Mg(SO 4) + Na 2 CO 3 (Ca,Mg)CO 3 + Na 2 SO 4

После реакции осадок удаляют. Этот способ прост в исполнении, относительно дешев, можно умягчать воду при любой исходной жесткости до остаточной величины 0,5-1,8 ммоль/дм 3 , однако требует больших производственных площадей и значительного расхода реагентов. В настоящее время практически вытеснен способами ионообмена.

Ионообменный способ умягчения состоит в удалении из воды ионов кальция и магния при помощи ионитов.

Иониты – твердые, практически не растворимые в воде и органических растворителях материалы, способные обменивать свои ионы на ионы, находящиеся в воде. По характеру активных групп иониты делят на катиониты (замещают в растворе катионы на ионы Н 2 , Nа + или другие катионы) и аниониты (замещают анионы в растворе на ионы ОН - или другие анионы).

В качестве ионитов применяют синтетические смолы, природные алюмосиликаты (цеолиты, глаукониты), сульфоугли.

Для умягчения воды чаще всего используют сульфоуголь в Na + -форме, реже в Н + -форме.

Умягчение воды путем ионообмена проводят в вертикальных колонках. Вода проходит через слой угля и происходит замещение ионов Na + или Н + катионита ионами Са 2+ и Mg 2+ , содержащихся в воде.

При этом протекают следующие реакции:

2NaR + Ca(HCO 3) 2 CaR 2 + 2NaHCO 3

2NaR + Mg(HCO 3) 2 MgR 2 + 2NaHCO 3

2HR + Ca,Mg(SO 4) (Ca,Mg)R 2 + H 2 SO 4

R – комплекс катионита.

Постепенно объемная емкость катионита уменьшается. Для ее восстановления Na + -катионит регенерируют путем пропускания раствора поваренной соли, Н + -катионит – растворами серной или соляной кислоты. При регенерации протекают следующие реакции:

(Сa,Mg)R 2 + 2NaCl 2NaR + (Ca,Mg)Cl 2

Недостатком Na-катионирования является подщелачивание воды, увеличение сухого остатка. При Н-катионировании данный недостаток отсутствует, т.к. образуются кислоты, снижающие щелочность воды.

Если временная жесткость более 5 ммоль/дм 3 , то лучше использовать комбинированный способ, например, Na-Н-катионирование (последовательное или параллельное).

В частных случаях можно обессолить воду путем последовательного Н-катионирования и ОН-анионирования. Такая вода по составу близка к дистиллированной, т.к. освобождена от катионов и анионов.

Электродиализный способ служит для обессоливания воды. Заключается в переносе растворенных веществ через ионитовые мембраны под действием электрического поля. При этом катиониты движутся к катоду, проходят через катионитовые мембраны и задерживаются анионитовыми. Аниониты движутся в обратном направлении – к аноду, проходят через анионитовые мембраны и задерживаются катионитовыми.

Недостатками метода являются закупорка мембран вследствие осаждения слаборастворимых солей (поэтому воду предварительно надо очищать), большие затраты электроэнергии.

Метод обратного осмоса наиболее перспективный. Он заключается в фильтровании воды под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны. При этом мембраны пропускают растворитель (воду), но задерживают растворенные вещества (ионы солей, молекулы органических соединений). Мембраны при этом меньше загрязняются, так как вещества на них не сорбируются

Обеззараживанию подвергается вода, которая имеет отклонения по бактериологическим показателям. Существуют следующие способы обеззараживания: хлорирование, обработка ультрафиолетовыми лучами, озонирование, обработка ионами серебра и ультразвуком.

Хлорирование – применяется газообразный хлор, хлорная известь (СаСl 2), гипохлорид кальция Са(ОСl) 2 . При обычных условиях хлорирования действие хлора распространяется лишь на вегетативные формы микроорганизмов. Для спорообразующих микроорганизмов требуется большие дозы хлора и длительный контакт с водой. Кроме того, хлор, соединяется с органическими соединениями, например с фенолами, и вода приобретает «аптечный» привкус. Вода с высоким содержанием хлора не пригодна для обработки дрожжей.

Озонирование . Сущность способа заключается в том, что до соприкосновения с водой воздух подвергается воздействию электрического разряда. При этом часть кислорода превращается в озон. Молекула озона очень нестойкая и распадается на молекулярный и атомарный кислород (О 2 и О +). Атомарный кислород, действуя как окислитель, приводит к гибели бактерий. Одновременно снижается цветность воды, она приобретает приятный вкус и запах. Метод дорогой, применяется ограниченно. По бактерицидному действию не отличается от хлорирования.

УФ-облучение – прогрессивный способ. Обеззараживающее действие является мгновенным и распространяется на вегетативные и споровые формы микроорганизмов. Эффективность бактерицидного воздействия ультрафиолетовых лучей зависит от продолжительности и интенсивности облучения, а также от наличия взвесей и коллоидов в воде, рассеивающих свет и препятствующих проникновению лучей в толщу воды. В качестве источника ультрафиолетового излучения используют ртутно-кварцевые и аргонно-ртутные лампы, которые устанавливают в аппаратах на пути движения воды. Установки бывают с погружными и непогружными источниками излучения.

Обработка ионами серебра. Ионы серебра даже в малых дозах обладают бактерицидным действием, но распространяется оно только на вегетативные формы микроорганизмов и очень незначительно - на споровые формы. Эффект бактерицидного действия достигается при продолжительном (двухчасовом) контакте ионов серебра с водой. Обогащают воду ионами серебра методом контактирования с посеребренным песком; непосредственным растворением в воде солей серебра; электролитическим способом с помощью ионизаторов.

Применение ультразвука . При большой мощности ультразвуковых волн вблизи поверхности вибратора происходит как бы взрыв жидкости и образование пустот. Этот процесс называется «кавитация». Под действием кавитации клетки микроорганизмов разрываются на части. При обработке ультразвуком в течение 5 мин достигается полная стерилизация воды. Метод дорогой и еще не нашел широкого применения в промышленности.

Чаще всего на предприятиях проводят комплексную обработку воды, включающей несколько ступеней очистки, что зависит от качества исходной воды.