Обессоливание воды

Почему вода содержит соли? Морская вода всегда солёная, так как она включает минеральные вещества донных горных пород, формировавшихся в течение долгих лет. Но и жидкая среда пресноводных водоёмов также может содержать соли: в природные бассейны они попадают в процессе стекания дождевых вод и талого снега по склонам скал. Потоки частично вымывают горные породы, несут их фрагменты в реки и озёра.

Как соли появляются в воде из колодца или скважины? Такие источники предполагают добывание ресурсов из недр земли, где пролегают слои почвы, песка, водоносных горизонтов, а также горных пород. И если скважина глубокая артезианская, то есть пробуренная на большую глубину от 35-40 м, то в неё вполне могут попадать частицы минералов. Кроме того, соли могут содержаться в скважинной воде из-за нарушения основных правил технологии бурения или из-за близкого расположения солоноводных водоёмов (морей).

В водопроводной воде также могут содержаться соли, хотя обычно их концентрация не превышает установленных норм, ведь для организации городских систем водоснабжения водные ресурсы подвергаются многоступенчатой комплексной очистке. И всё же нарушения правил водоподготовки, поломки очистных сооружений, сбои в работе электроники и автоматики – всё это может провоцировать увеличение концентрации солей.

Минерализация воды – нормальное явление. В состав жидкости вполне могут входить соли, но их содержание регламентируется и зависит от назначения водных ресурсов. Так, в воде, используемой для питья, бытовых целей или приготовления пищи, может содержаться не более 1000 мг/л, то есть не более 1 грамма на литр. Такие нормальные показатели зафиксированы в СанПиН.

Также есть требования ГОСТ: в воде, которая является дистиллированной, может быть не более 5 миллиграммов солей на литр. А для некоторых узких промышленных, фармацевтических и прочих направлений допустимая концентрация должна быть ещё меньше.

Все знают, что морская вода на вкус солёно-горькая. А как понять, что соли содержатся в системе водоснабжения? Можно также изучить органолептические свойства жидкости – её мутность, вкус, запах. Вода с солями может быть мутной. При отстаивании на дне ёмкости образуется осадок. Вкус солоноватый, выражено солёный или даже с горьковатым привкусом.

Полезная информация! Чрезмерно солёная вода может влиять на качество стирки одежды и белья, мытья посуды и уборки. Из-за высокого показателя солесодержания остаются разводы на поверхностях и материалах, моющие и чистящие средства плохо пенятся, ткани становятся жёсткими и грубыми на ощупь.

Другой метод определения концентрации солей в воде – выпаривание жидкости. При нагреве молекулы воды испаряются, превращаясь в пар. А твёрдые растворённые и нерастворимые вещества и химические элементы остаются на месте. При длительном кипячении можно заметить осадок, который укажет на значительное содержание солей в составе воды.

Но самый эффективный, достоверный и точный метод определения содержания солей в водной среде – это анализ. Он проводится в специальной аккредитованной лаборатории. После исследования выдаются результаты, в которых указываются количественные значения для разных компонентов состава: железа, хлора, марганца, солей и прочих химических элементов и соединений.

Перед тем как обессолить воду, следует вникнуть в суть данного понятия. Обессоливание является процессом, при котором происходит частичное или полное удаление из состава солей. После процедуры общая минерализация не должна превышать 5 мг/л. Деминерализация – это синоним обессоливания. Такой термин тоже обозначает удаление солей. Результатом является дистиллированная вода, пригодная для промышленных, медицинских и иных подобных целей.

Опреснение – это понятие, применимое к морской или иной солёной воде. Данный процесс предполагает снижение минерализации до показателей, установленных СанПиН – до 1000 мг/л. В результате опреснения получается пресная вода, пригодная для питья, бытовых и хозяйственных нужд.

Есть и другое понятие – умягчение. Фильтры-умягчители используются в системах водоподготовки, требующих уменьшения количества солей жёсткости – магния и кальция. Но для умягчения подходят некоторые установки, которые применяются для обессоливания. Это технологии обратного осмоса (обратноосмотические) и ионного обмена, о которых будет подробно написано ниже в этой статье.

Если нужно на постоянной основе получать питьевую воду высокого качества, достаточно организации стандартной системы очистки с механическим фильтром со сменными картриджами, ионообменной установкой или оборудованием вида обратного осмоса. При большом количестве в жидкости солей нужно обязательно предусмотреть опреснение. Такой технологии достаточно для водоснабжения частного дома, загородного коттеджа или дачи.

Если же вода после обработки должна получиться дистиллированной и соответствующей регламентированным требованиям, то опреснения будет мало. Необходим процесс обессоливания, при котором выполняется утилизация всего объёма солей или его большей части.

Обессоливание применяют в разных сферах и областях:

• Медицина и фармацевтика. Очищенную воду применяют для подготовки различных растворов, хранения инструментов или биоматериалов.
• Промышленность: пищевая, химическая, металлургическая. В некоторых рабочих процессах на промышленных предприятиях нужна тщательно очищенная дистиллированная вода без примесей и загрязнений.
• Электроника и микроэлектроника. Очищенная обессоленная вода используется при производстве электрических устройств и их отдельных деталей.
• Теплоэнергетика, в частности ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, которые работают с использованием жидких теплоносителей. Вода должна иметь высокое качество, в противном случае она будет выводить из строя оборудование.
• Котельные в многоквартирных и частных домах. Как малые бытовые, так и большие профессиональные котлы требуют применения воды высокого качества.
• Обессоливание сточных вод. Различные фильтры применяют на водоочистных станциях и сооружениях в профильных компаниях, занимающихся очисткой стоков. После фильтрации и удаления всех загрязнений сточные воды сбрасываются в водоёмы.

Все методы обессоливания воды делятся на две категории. Первая группа – это технологии, которые меняют агрегатное состояние водной среды, то есть, например, вызывают превращение жидкости в пар (газ). В эту категорию входят дистилляция, вымораживание (замораживание), термическое обессоливание воды при очень высоких температурах, газогидратная методика.

Вторая группа – это методы, при использовании которых агрегатное состояние остаётся исходным. К ним относятся установки обратного осмоса, электродиализ, химическое обессоливание воды методом ионного обмена. Ниже на нашем сайте рассмотрены все эффективные технологии.

Термическое обессоливание воды – метод, который предполагает изменение структуры, состояния и свойств жидкости с помощью температур. К таким методам относятся выпаривание, перегонка, дистилляция. Принцип всех этих технологий заключается в термическом действии, которое провоцирует переход воды из жидкого состояния в паровое. После испарения запускается образование конденсата, а все растворённые твёрдые частицы остаются в виде отложений.

При выпарке сначала осуществляется кипячение. Далее воду, принявшую паровое состояние, охлаждают для конденсации. Затем остаётся удалить отходы, то есть осадок – те самые частицы солей.

Термическое обессоливание воды методом её дистилляции требует использования специальных испарителей – дистилляторов. Самыми эффективными и популярными являются электрические и паровые. Испаритель является специальным котлом низкого давления, в котором в процессе дистилляции происходит конденсация – деление воды на пар и солесодержащий концентрат. Данный концентрированный раствор либо постоянно, либо периодически отводится, сбрасывается.

В последнее время чаще используют многоступенчатые дистилляционные схемы установок, в которых предусмотрены дополнительные этапы предварительного медленного кипячения. С одной стороны, такие системы дистилляции обеспечивают снижение затрат электроэнергии. Но капитальные расходы увеличиваются из-за большой площади испарения.

Обессоливание воды ионным обменом представляет собой метод с применением специальных ионообменных смол – катионитов и анионитов. В процессе такой обработки содержащиеся в воде ионы с отрицательным и положительным зарядами (анионы и катионы) замещаются частично на катионы водорода.

При замене катионы водорода разрушают соли с последующим выведением из воды образовавшихся газов. Количество удалённых газообразных соединений зависит от степени, глубины очистки. При глубокой ионообменной обработке происходит снижение количества солей и прочих примесей до минимального или практически до нуля.

Иониты – полимерные соединения, почти не растворяемые в воде. Все они имеют собственные подвижные ионы. При контактах с водой такие частицы вступают в реакции с ионами солей (анионами и катионами), увеличиваются в размерах и, таким образом, выполняют свою функцию – ионный обмен.

Продумывая обессоливание воды методом ионного обмена, важно понимать, что каждый ионит (смола) имеет определённую конкретную обменную ёмкость: статическую и динамическую, рабочую и полную. Так как в ходе очистки иониты значительно уплотняются, необходима их регенерация. При этой процедуре смола подвергается обработке (промывке) чистой водой, подаваемой под напором.

Также для восстановления рабочей способности ионита может потребоваться применение реагентов – кислотных или щелочных растворов. Но, как правило, реагенты используются в мощных промышленных установках. В бытовых фильтрах ионного обмена для регенерации применяют концентрированные солевые растворы с ионами натрия. Промывки и регенерации в современных реагентных и безреагентных установках осуществляются в автоматическом режиме. Когда рабочий ресурс полностью исчерпан, ионообменная смола утилизируется.

Химическое обессоливание воды методом ионного обмена может включать одну, две или три ступени обработки. Также могут использоваться фильтры смешанного действия с многокомпонентными смолами.

Установка обессоливания воды методом обратного осмоса также называется мембранной. В конструкции предусмотрены полупроницаемые мембраны из синтетического материала. Станция обратного осмоса также может иметь насос, с помощью которого вода подаётся в резервуар с мембраной под давлением.

Мембранные установки обратного осмоса работают по принципу мелкоячеистой сетки. При таком методе фильтрации вода пропускается через мелкопористую мембрану, которая задерживает абсолютно все загрязнения и примеси. Метод обратного осмоса гарантирует эффективную обработку и удаление до 99% компонентов жидкости. Мембрана пропускает исключительно молекулы водорода. Все задержанные частицы направляются в слив, а сам мембранный фильтр практически не загрязняется.

Мембраны в оборудовании обратного осмоса имеют определённый рабочий ресурс, поэтому требуется их периодическая замена – примерно раз в год. Если вода содержит не только соли, но и грубые примеси типа песка, то в системе очистки нужно предусмотреть дополнительный механический фильтр. В противном случае мембрана обратного осмоса быстро засорится.

Электрохимическая обработка воды также называется электродеионизацией или электродиализом. Суть этого метода заключается в формировании электрического поля. При прохождении воды через такое поле ионы растворённых солей переносятся: анионы устремляются к анодам, а катионы – к катодам.

Установка для электрохимической обработки имеет три камеры (модуля) с катодной и анодной диафрагмами. Срединная колонна – ёмкость, через которую пропускается очищаемая жидкость. Через этот резервуар перемещается ток, делящий ионы содержащихся в среде солей на аноды и катоды.

До подбора оптимальной установки обессоливания воды нужно выяснить все преимущества и недостатки самых популярных и востребованных методов.

Химическое обессоливание воды методом ионного обмена имеет следующие плюсы:

• применение таких установок позволяет удалять различные растворённые и нерастворимые примеси, включая соли;
• умягчение воды при её высокой жёсткости;
• максимально чистая вода;
• небольшие расходы на покупку;
• нет реакции на исходную степень минерализации жидкости.

Минусы следующие:

• необходимость регулярных замен фильтров в оборудовании;
• возможность загрязнения экологии реагентами;
• сложная утилизация отходов.

Достоинства термических способов обработки:

• простая технология, не требующая больших затрат на очистку;
• минимальные количества солевых отходов после завершения обработки;
• небольшие затраты времени для реализации метода;
• отсутствие необходимости применения реагентов (химии).

Минусы:

• способ довольно устаревший;
• удаляются не все соли, а часть их общего объёма;
• вода не становится питьевой, а иногда представляет опасность для здоровья.

Преимущества установок обратного осмоса:

• не нужно использовать опасные реагенты в фильтрах;
• простые эксплуатация и обслуживание систем обратного осмоса;
• полная очистка с умягчением и обессоливанием;
• обработка воды для последующего питья;
• инертность по отношению к начальному составу среды;
• сброс отходов в систему канализации при фильтрации;
• недорогое обслуживание установок обратного осмоса.

Недостатки:

• предварительная очистка механическими фильтрами, которая иногда обязательна;
• требующееся непрерывное функционирование системы обратного осмоса;
• большие объёмы отходов;
• высокая стоимость оборудования.

Электрохимический способ в быту использовать возможно, но такие установки очень дорогие и потребляют большое количество электроэнергии.

Выбор системы водоочистки – главная проблема и основная задача для многих. Обессоливание – это специфический процесс, поэтому подбор типа технологии должен осуществляться после сравнения технологических особенностей, с учётом нескольких главных факторов:

1. Исходный состав воды. Чем выше концентрация солей, тем более эффективным и качественным должно быть обессоливание для получения очищенной жидкости. Стоимость сложных многоступенчатых установок выше, чем цена простых фильтров.
2. Необходимая производительность фильтра. Дома достаточно объёмов, обеспечивающих стандартный расход водных ресурсов. А вот на промышленном производстве требуются большие количества воды, обессоливание которых возможно только специальными мощными установками.
3. Условия эксплуатации и обслуживания установки. Для некоторых фильтров требуются регулярные ручные настройки и ревизии, а также замены расходных материалов и деталей – загрузок, картриджей. Но есть и системы, которые работают почти полностью в автоматическом режиме без вмешательств пользователя.
4. Цели обработки и ожидаемые конечные результаты обессоливания теми или иными фильтрами. Чтобы получить питьевую или бытовую воду, достаточно в ходе обработки с опреснением снизить уровень солей до разрешённой нормы – 1 г/л. Для промышленных целей требуется получение более тщательно очищенной и обессоленной жидкости. Кроме того, в условиях промышленности используют большие объёмы воды, поэтому установки должны иметь очень высокие производительность и эффективность.
5. Технические возможности и характеристики фильтров: потребляемая и выдаваемая мощность установки, расход электричества (энергопотребление), уровень издаваемого шума, режимы работы, дополнительные опции, к примеру, подключение ступеней предварительной очистки или насоса для повышения давления – напора потока.
6. Выделенный бюджет на покупку фильтра. Стоимость установки обессоливания воды зависит от её производительности и эффективности, особенностей работы и эксплуатации. Ценовой диапазон довольно широкий.
7. Ожидаемые расходы. В них включаются затраты на покупки и замены расходных материалов для фильтра, сервисное обслуживание, текущий ремонт, оплату электроэнергии, дополнительное необходимое оборудование (например, насосное).

Как химическое обессоливание воды, так и любой другой метод требует решения проблем выбора установки, её монтажа и обслуживания. Чтобы затраты были минимальными и оправданными, а система очистки работала бесперебойно и эффективно, следует купить фильтр известного бренда.

Наша компания работает с мировым ведущим производителем насосного и фильтрующего оборудования Waterstry. В каталоге на данном сайте есть разные типы систем очистки с отличными техническими характеристиками для получения идеально чистой воды:

• Механические картриджные фильтры из серии SL.
• Установки обратного осмоса линейки NW-RO с 4 или 5 ступенями очистки.
• Картриджи со смолой к установкам ионного обмена для опреснения и обессоливания серий BB и SL.
• Многоступенчатые системы очистки Waterstry Big Blue с комплексной обработкой несколькими фильтрами и качественным удалением всевозможных примесей.

Также мы предлагаем готовые решения очистки, которые позволяют забыть о проблеме водоподготовки и добиться качественной обработки жидкости. Это разные системы фильтров для любых целей, современное фильтрующее автоматизированное оборудование.

Из данной статьи вы узнали все виды фильтров и установок, применение которых гарантирует качественную обработку воды. Теперь принять верное решение, сделать выбор и найти оптимальный способ очистки будет проще. После изучения каталога вы можете связаться со специалистами нашей компании, оставив контакты или позвонив нам по телефону.