Осветление воды

В норме вода, используемая для питья, должна быть прозрачной. И неважно, из какого источника она поступает в квартиру, загородный коттедж, на дачу или в частный дом: из центрального водопровода городских сетей водоснабжения, из личной скважины домовладельца или его колодца. Если вода стала мутной или цветной, это указывает на её загрязнение и требует реализации схемы очистки с обязательным осветлением.

Чтобы изучить существующие способы водоподготовки для устранения мутности и цветности, нужно сначала узнать причины таких проблем. Они могут быть следующими:

• Содержание железа. В воду металл может попадать из горных пород: подземные воды, содержащиеся в водоносном слое, проходят через пласты железных руд, частично растворяют их, увлекая вещества за собой. Также порода может частично разрушаться при бурении скважины. Другой вариант загрязнения железом – коррозия труб, частицы которых оказываются в воде.
• Наличие тяжёлых металлов. Причины – проникновение из горных пород, затронутых бурильной установкой или размытых подземными водами, а также деятельность промышленных, добывающих предприятий.
• Планктон, частицы водорослей. Они могут присутствовать в природных источниках – естественных водоёмах, из которых добывается вода.
• Попадание в скважинную воду частиц ила, глины, песка. Оно может быть связано с повреждением обсадной трубы, поломками насоса, неправильным выбором насосного оборудования, выходом из строя фильтра, некорректным монтажом элементов системы водоснабжения.
• Химические вещества, которые образуются при деятельности людей и предприятий. Они в подземные водоносные слои могут проникать из сточных вод, ближайших водоёмов. Но обычно такие загрязнения возникают, если скважина была пробурена на небольшую глубину. В неё в этом случае могут попадать поверхностные, грунтовые воды.
• Органические вещества. В артезианских скважинах они практически не встречаются. Но зато есть в водоёмах, поверхностных, иногда в грунтовых водах. Частицы органики могут проникать в неглубокие скважины, колодцы. Они в процессе разложения и гниения делают воду мутной, придают ей неприятный запах.
• Микроорганизмы, в числе которых и патогенные, которые вызывают инфекции, отравления. Вирусы, грибки, бактерии в глубоких скважинах практически не встречаются. При их наличии меняются цвет, прозрачность, запах. Вода, которая используется в качестве питьевой, становится крайне опасной.
• Высокая жёсткость. Обусловливающие её соли магния и кальция при невысоких концентрациях образуют осадок в чайнике при кипячении. Если таких соединений в воде много, под их действием формируется известковый налёт на ТЭНах отопительного оборудования, водонагревательных устройств, бытовой техники (посудомоечной, стиральной машины)

Далеко не всегда прозрачность воды говорит о том, что она чистая. Вода становится мутной и окрашенной лишь при содержании взвешенных веществ в концентрациях от 25-40 мг/м³, а также при уровне цветности не меньше 30 м/л при определении с помощью платиново-кобальтовой шкалы. И если показатели ниже указанных, это не гарантирует чистоту воды.

Чтобы выяснить точный состав, нужно сдать водную пробу в лабораторию на анализ. После проведённого исследования организация выдаст заключение с указанием результатов. Это самые главные показатели качества и безопасности: жёсткость, минерализация, pH, наличие и точные количества примесей: железа, сульфатов, сероводорода.

Что такое осветление воды? Для чего его проводят? Это процесс, при котором происходит удаление из жидкости частиц различных веществ, которые находятся в коллоидном состоянии либо взвешенном. Именно такие фрагменты обычно определяют увеличение цветности и мутности.

Взвешенные примеси могут иметь разную степень дисперсности. Крупные частицы большого размера под действием собственной силы тяжести подвергаются осаждению – оседают на дне ёмкости. А вот малые фрагменты веществ, называемые микрочастицами, формируют коллоидные системы. Они не осаждаются, через них проникает свет (но лучам свойственно рассеиваться).

Осветление воды должно не только устранять цветность и мутность, но и влиять на причины изменений данных органолептических показателей, которые характеризуют качество жидкости. Поэтому нужно сделать правильный выбор очистного оборудования.

Важно! Осветление требуется для сточных вод и промышленных, для водопроводной жидкости, скважинной, для заполнения бассейнов, а также для прочих процессов, например, полива растений, разведения рыб.

Существуют различные методы осветления. Требуемая его степень зависит от нескольких факторов. Первый – это особенности дальнейшего использования воды, например, в качестве питьевой воды или для бытовых нужд. Второй фактор – дисперсность входящих в состав взвешенных частиц, то есть их размеры. Третий – их концентрация, то есть количество в определённом объёме жидкости. Четвёртый фактор – это физические, химические свойства загрязнений.

Грубодисперсные взвеси, отличающиеся относительно большими размерами частиц, из жидкости обычно выделяют путём отстаивания, осаждения, а также фильтрации с использованием жёстких очищающих перегородок. Реагентная обработка в большинстве случаев не требуется.

Тонкодисперсные взвеси требуют использования других, более эффективных методов, так как в осадок они самостоятельно не выпадают, а размеры частиц настолько малы, что с ними не справляются многие механические фильтры. Действенными способами являются отстаивание, при котором добавляют специальные реагенты, фильтрование с тонкой очисткой, а также осаждение с применением центробежного поля.

Условно все методы делятся на механические и химические, а также комбинированные. В первом случае частицы удаляются механически: либо оседают самостоятельно, либо убираются фильтрами, образующими препятствие для загрязнителей. Химические способы предполагают протекание реакций, при котором вещества могут переходить из одной формы в другую, например, из растворённого вида в нерастворимый, при котором возможно образование осадка.

Для максимальной эффективности работы системы очистки применяют различные комбинации указанных выше методов. Иногда совмещают предварительное отстаивание с последующим фильтрованием образовавшегося осадка. Другой вариант – коагуляция на первом этапе с дальнейшими отстаиванием и удалением осаждённых загрязнений.

Далее рассмотрим подробно все возможные методы, которыми осуществляется осветление воды из разных источников.

Отстаивание

Данный метод осветления основан на влиянии силы тяжести. В процессе отстаивания загрязнители опускаются на поверхность дна специальной ёмкости, оседают там. Таким способом возможно удаление подверженных коагуляции хлопьев, а также взвешенных частиц.

Скорость осветления зависит от условий протекания процесса, а также от размеров фрагментов веществ. Например, оптимальная температура должна находиться в пределах 8-12 градусов Цельсия. Также важна скорость перемещения воды, которая в идеале составляет от 0,12 миллиметров в секунду до 0,6.

Ёмкости для отстаивания называют отстойниками. Это сооружения нескольких типов: горизонтальные, радиальные, вертикальные. Их размеры, шероховатость внутренней поверхности, конфигурация – всё это влияет на процесс осветления. Эффективность таких резервуаров обычно не превышает 60-70%. Получить способом отстаивания питьевую воду невозможно.

Гидроциклоны

К методам осветления воды относится использование гидроциклонов. Поток очищаемой жидкости вращается. Благодаря тангенциальной скорости частицы твёрдой фазы сепарируются: довольно крупные примеси прижимаются к стенкам гидроциклона, убираются под действием силы своей тяжести.

Коагуляция с флокуляцией

К способам осветления относятся также коагуляция, флокуляция. В воду добавляется коагулянт – специальный реагент, который имеет электрический заряд, противоположный заряду коллоидных частиц. Последние вместо того, чтобы отталкиваться, как это происходит при обычных условиях, начинают притягиваться, формируя хлопья. Эффективность такой обработки находится в зависимости от дозы вводимого коагулянта, значения его щёлочности, от времени смешивания. Необходимо точно определить вид реагента, его дозировку, длительность периода соединения с водой.

Далее внедряется флокулянт – активное вещество, которое способствует слипанию образованных хлопьев в ещё более крупные фрагменты. Потом эти примеси подвергаются фильтрации – проходят через песчаную или другую загрузку, где остаются.

Важно! Эта технология в большей мере подходит для бассейнов, накопительных технических ёмкостей, искусственных водохранилищ.

Осветлители (коагулянты), получившие наибольшее распространение – это железный купорос, хлорное железо, сернокислый алюминий. Такие вещества в формате растворов внедряются в воду в объёме от 60 миллиграммов на литр до 100-120.

Если нужно осветление жидкости в полевых, экстремальных условиях, например, на природе, то допустимо использовать бытовые окислители. Это бриллиантовый зелёный (зелёнка), белизна, перекись водорода. Такие вещества подойдут для осветления озёрной, речной воды.

Фильтрование

Осветление и обесцвечивание воды в некоторых случаях возможны путём фильтрации: либо через очищающий материал, либо через взвешенный осадок. В последнем случае коллоидные частицы, предварительно вступившие во взаимодействие с коагулянтами, попадают в слой взвешенного осадка, им задерживаются. Данная технология применима для очень мутной воды. Расход реагентов минимальный, а осветление эффективное.

Другой осветлитель – это фильтрующий слой. Он является зернистым особым материалом, в котором оседают коллоидные примеси. Для фильтрования используют минеральные, другие загрузки: кварцевые пески, антрацит в дроблёном виде, измельчённый гравий. Материал должен быть устойчивым к износу, механически прочным. В течение очистки он со временем истирается.

Подготовка воды фильтрованием осуществляется разными фильтрами. Они по длительности процесса очистки делятся на скорые, медленные. Последние используются для обработки воды, не прошедшей коагуляцию, содержащей примеси небольших размеров и масс. Эта методика безреагентная, поэтому степени мутности и цветности обычно средние.

Скорые установки для обработки воды фильтрованием применяются для сильно мутной воды довольно насыщенного цвета. Обычно они внедряются в многоступенчатые схемы подготовки после коагуляции и этапа отстаивания. В скорых фильтрах частицы перемещаются довольно быстро. Их скорость – от 5,5 метров в час до 15.

Хлорирование

Один из способов осветления воды, помутневшей из-за активности микроорганизмов, – хлорирование. Хлор обеспечивает эффективное обеззараживание, применяется для обработки воды в плавательных бассейнах, а также на водонапорных станциях городских сетей. Хлорирование эффективное, но, во-первых, действует на запах, цвет, вкус воды. Во-вторых, есть микроорганизмы, устойчивые к данному соединению.

Механические бытовые фильтры

Механические простые фильтры подойдут для осветления только при крупных примесях типа частиц песка. Они задерживают эти фрагменты и обеспечивают грубую очистку, которая обычно вводится в многоступенчатую систему в качестве первого этапа.

Фильтры механического типа делятся на несколько видов:

• Сетчатые. Пример – Farg серии 600 или Honeywell. Это самопромывные фильтры, в которых главный элемент – сетка с микропорами.
• Дисковые. В эту группу входит модель Waterstry Disk Filter есть другие размеры. И в таких фильтрах основным очищающим элементом является система уложенных друг на друга и имеющих мелкие зазоры дисков. Через эти отверстия проходит вода, а частицы примесей задерживаются.
• Мешочные. Изготовленный из мелкопористого материала мешок фиксируется на каркасе, задерживает имеющиеся в воде примеси, в том числе вызывающие мутность.
• Картриджные. Это фильтрующие устройства Waterstry серий Slim Line (SL), Big Blue (BB), Standard. В них вода очищается, проходя через картридж: полипропиленовый либо заполненный загрузкой в виде гранул.

Сорбционные фильтры

Осветлить воду в домашних условиях возможно, используя сорбционный фильтр. Его засыпка обладает свойством поглощать из грязной воды её примеси, причём даже мелкие частицы. Загрузки бывают натуральными минеральными, искусственными, угольными: из прессованного либо гранулированного кокосового или активированного угля, из алюмосиликатов, цеолита.

Аэрационные станции

Осветление и обесцвечивание воды, содержащей железо и окрашенной в рыжеватый, коричневый или жёлтый оттенок, осуществляется путём обезжелезивания. И для этого используют аэрационные колонны, например, Watersmart AS-WS.

Аэрация – это обогащение воды кислородом из атмосферного воздуха. При таком процессе протекает окисление находящегося в растворённом двухвалентном виде железа. В итоге металл переходит в другую форму – трёхвалентную, которая является нерастворимой, поэтому превращается в осадок, подлежит дальнейшей фильтрации.

Аэрационные фильтры бывают безнапорными и напорными. Последние оснащаются компрессорами, под давлением подающими воздух. В безнапорных моделях водный поток кислородом насыщается за счёт разбрызгивания, деления на струи. Также аэрационные установки могут быть безреагентными.

Ионообменные системы очистки

Система ионного обмена – это станция с несколькими модулями. В одном вода проходит предварительную механическую очистку. Во втором находится ионит. Это специальная загрузка – ионообменная смола, где ионы магния и кальция заменяются ионами натрия или же водорода. Таким образом, проводится умягчение, требуемое при значительной жёсткости. Другие проблемы ионообменные фильтры не решают.

В колонне также есть бак для солевого раствора, который регенерирует ионит во время автоматических промывок. Смола в среднем используется два или три года в непрерывном режиме, в зависимости от интенсивности загрязнений.

Если осветление предполагает именно умягчение (обессоливание), то обратите внимание на фильтрующие ионообменные аппараты Water Technics.

Очистка методом обратного осмоса

Обратноосмотические системы очистки, такие как Waterstry RO-400NP5S или NW-RO50, тоже можно использовать для осветления воды, причём при разных причинах высоких показателей цветности и мутности воды. Эти фильтры, которые называют мембранными, снабжаются специальной мембраной. Изготовлена она из мелкопористого материала. Такой полупроницаемый фильтрующий элемент может пропускать только молекулы H2O, то есть воды. А все примеси и посторонние вещества задерживаются, направляются в дренаж.

Суть обратноосмотической очистки заключается в проталкивании водного потока через мембрану под давлением. Такой элемент задерживает до 99% примесей и даже больше. Эффекты – умягчение, дезинфекция, обезжелезивание, удаление органики. Результат – обработанная, абсолютно чистая, осветлённая вода, подходящая для питья. Но она лишается не только загрязняющих частиц, но и полезных минеральных веществ. Чтобы вода на выходе получалась полезной, в системе предусматривается минерализатор.

Важно! Системы очистки, работающие по методу обратного осмоса, за день способны выдавать в среднем 250 литров очищенной воды. А одна мембрана при соблюдении условий бережной эксплуатации служит несколько лет.

Ультрафиолетовая обработка

Ультрафиолетовые фильтры, к примеру Waterstry UVLite, излучают ультрафиолет, который позволяет уничтожать бактерий. Это обязательно, если мутная вода загрязнена микроорганизмами. Устройство представляет собой UV-лампу в кожухе из стекла и корпусе из металла. Установить его можно самостоятельно. И чаще всего такое оборудование дополняет другие методы очистки воды, является частью многоступенчатой схемы.

Многоступенчатые схемы очистки

Для наиболее эффективной, качественной очистки воды, которая под действием разных примесей становится мутной и цветной, лучше выбрать многоступенчатую систему, которая обеспечит фильтрацию с осветлением. Примеры – Slim Line (SL) NW-PR203 и Big Blue (BB) NW-BRL03 от Waterstry. В них вода предварительно очищается механически, а затем производится основная фильтрация. В конце жидкость подвергается финишной тонкой подготовке.

Некоторые системы имеют пять ступеней очистки, которые включают префильтрацию, мембранный модуль, а также тонкую финишную обработку. Подобные установки получили большую популярность благодаря возможности повысить степень очистки до максимальной, соответствующей требованиям, предъявляемым к питьевой воде.