Наилучшие доступные технологии очистки воды

В сравнении с древнейшими способами фильтрации через тканевый или песчаный фильтр современные технологии очистки воды представляются едва ли не волшебством. Отчасти такой прогресс вызван развитием науки, отчасти стал защитной реакцией на техногенное загрязнение окружающей среды. Но поиск новых эффективных способов водоочистки при весьма ограниченных объемах гидроресурсов, пригодных для питья и хозяйственно-бытовых нужд – это в буквальном смысле вопрос выживания человечества.

Современные методы водоочистки и водоподготовки

Сегодняшняя индустрия водоочистки развивает два направления подготовки воды для бытовых и промышленных целей. Обратноосмотическая очистка ориентирована на получение из исходной жидкости любого качества кристально чистой воды – фактически одних молекул H₂O с последующей минерализацией – обогащением необходимыми организму человека компонентами. Беспримесный водный дистиллят используют в ряде технологических процессов.

При втором способе очистки корректируются отдельные параметры воды путем удаления, замещения, поглощения химических веществ, концентрация которых превышает установленные нормы. Такая методика позволяет сохранить естественный солевой состав, но в зависимости от исходных характеристик и задач водопользования требует применения нескольких технологий:

• ионного обмена;
• сорбции;
• безреагентной фильтрации.

Поскольку ни один из перечисленных способов не универсален, система очистки воды предполагает использование нескольких аппаратов, образующих ступенчатую линию водоподготовки. Впрочем, для снижения нагрузки и увеличения срока эксплуатации мембран, и в установках обратного осмоса также не обходятся без этапа предварительной очистки. Тем не менее, названные технологии используют как в габаритных высокопроизводительных, так и в компактных бытовых станциях водоочистки, монтируемых под мойкой.

Обратноосмотическая фильтрация

Технология обратного осмоса базируется на свойствах мембраны пористостью 0,0001 мкм отфильтровывать все примеси крупнее этой величины. Процесс протекает только при избыточном давлении. В промышленных и мощных опреснительных установках его величина составляет 10-15 атм. Бытовые фильтры работают при напоре 3-8 атмосфер, в низконапорных сетях дополнительно устанавливают повышающие насосы.

Мембрана разделяет поток надвое. Сквозь поры проходят исключительно молекулы воды и сопоставимые по размерам частицы растворённых в воде газов и некоторых низкомолекулярных соединений. Фильтрация на молекулярном уровне обеспечивает глубину очистки свыше 99%. В концентрированном рассоле, сливаемом в дренаж, остаются многочисленные примеси:

• соли жесткости;
• радионуклиды;
• железо и марганец;
• нитриты и нитраты;
• тяжелые металлы;
• вирусы и бактерии.

Следует отметить, что обратный осмос – в равной мере технология очистки природных и сточных вод, содержание вредных веществ в которых регулируется природоохранным законодательством. Хозяйственно-бытовые стоки участвуют в общем круговороте жидкости, и ненадлежащая очистка прямо влияет на качество воды подземных водоносов, поверхностных водоемов, общую экологическую ситуацию.

Ионообменные фильтры

Ионный обмен используют преимущественно для умягчения жесткой и сверхжесткой воды. Классическая схема предполагает использование насыпных фильтров, в которых катионы натрия ионообменной смолы замещают ионы кальция и магния исходной жидкости. В результате показатель жесткости воды снижается. После насыщения смолы катионами кальция и магния для последующего использования выполняется её регенерация солевым раствором, благодаря чему ресурс загрузки фильтра восстанавливается.

В бытовых системах фильтрации для удаления избыточных солей жесткости методом классического ионного обмена используют сменные модули БС. Ионообменные смолы входят в состав картриджей «Арагон», служащих не только для умягчения, но также для удаления железа и тяжелых металлов. Ионообменный материал «Каталон», сочетающий механизмы катионного и анионного обмена, обладает более широким спектром действия. Помимо очищения от тяжелых металлов и солей жесткости, из воды выводятся хлорорганика, железо в коллоидной форме, железобактерии.

Безреагентная водоочистка

Основное назначение безреагентных фильтров – очистка воды из скважины от механических примесей, хлорорганических соединений, железа и марганца, избыток которых характерен для подземного водозабора. Отличительная особенность процесса – отсутствие химических реагентов. Для интенсификации окислительных реакций используются различные каталитические загрузки:

• Quantum DMI–65;
• Pyrolox;
• Birm;
• сорбенты АС, МС
• фильтрующие засыпки Greensand Plus, MTM.

Регенерация выполняется методом обратной промывки. Выбор типа загрузки зависит от концентрации соединений железа, показателя кислотности (pH), присутствия в воде сероводорода, фенола, нефтепродуктов, алюминия, органических соединений и других элементов.

Сорбционные фильтры

Сорбция – довольно эффективная и востребованная технология очистки сточных вод предприятий при организации оборотного водопользования. Используется как предварительная или самостоятельная глубокая водоочистка в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной промышленности и ряде других отраслей. При определенных условиях и экономической целесообразности технология применяется для извлечения растворенных в стоках ценных элементов.

В фильтрах для коттеджей, бытовых картриджных системах фильтрации сорбцию используют на завершающей стадии для очистки воды от ухудшающих органолептические характеристики примесей:

• растворенных газов,
• остаточного хлора,
• органических включений,
• нефтепродуктов,
• фенолов.

Сорбентом служит кокосовый активированный уголь, который выгодно отличается от традиционного березового лучшим раскрытием пор, увеличенной площадью взаимодействия, пониженной зольностью.

Для выбора оптимальной технологии или проектирования индивидуальной системы водоочистки целесообразно обращаться к специалистам и исходить из режима и объемов водопотребления, характеристик воды и типа водозабора.