Вода — водоснабжение и водоочистка

Мы на 70% состоим из воды. Ребенок более насыщен водой, чем пожилой человек. В биологическом смысле мы «высыхаем» к старости, когда истощаются водные ресурсы межклеточной жидкости. Вода для всего живого — это вопрос жизни и смерти. Вода — самое известное в мире вещество, очень простое и одновременно загадочное. Вот лишь небольшой и далеко не полный перечень функций воды в нашем организме.

  • Регулирует температуру тела
  • Увлажняет воздух при дыхании
  • Обеспечивает доставку питательных веществ и кислорода ко всем клеткам тела
  • Защищает и предохраняет жизненно важные органы
  • Помогает преобразовывать пищу в энергию
  • Способствует усвоению питательных веществ
  • Выводит шлаки и отходы процессов жизнедеятельности

Определенное и постоянное содержание воды — необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание температуры тела. Человек чрезвычайно остро ощущает изменение содержания воды в своем организме и может прожить без нее всего несколько суток. При потере 2% воды у человека появляется чувство жажды, при потере 6-8% наступает полуобморочное состояние, при 10% — галлюцинации, нарушение глотания. Потеря 10-20% воды опасна для жизни. Животные погибают при потере 20-25% воды.

Источники водоснабжения

Поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.Грунтовые воды характеризуются достаточно высокой минерализацией, жесткостью, низким содержанием органики и практически полным отсутствием микроорганизмов.

Очистка воды — решения проблем

  1. Фильтрация механических частиц
    Фильтры механической очистки воды устанавливаются первыми на вводе трубопровода в дом и служат для задержания крупных примесей (частиц песка, окалины и т.д.), которые выносятся из скважины или поступают из водопровода. Существуют следующие типы механической очистки:
    • Осадочный фильтр
    • Сетчатые и дисковые, легко промывающиеся фильтры. Сетчатые и дисковые фильтры оптимальны для удаления осадочных частиц, песка, окалины, для грубой и предварительной фильтрации при низком качестве исходной воды, или при периодическом изменении ее качества. Сетчатые и дисковые фильтры оборудованы системой для эффективной очистки накопившейся грязи.
    • Картриджные фильтры — предназначены для доочистки воды от песка, грязи, ржавчины и других нерастворимых примесей. Сменные фильтрующие элементы — картриджи изготовлены из полипропилена, полиэстера, целлюлозы или других материалов с размерами пор от 0,5 до 70 мкм, что позволяет гибко подходить к требуемой степени очистки воды. Картриджные фильтры эффективно использовать совместно с сетчатыми или дисковыми фильтрами.
  2. Удаление хлора
    Фильтры на основе активированного угля и углеродного волокна эффективно удаляют посторонние привкусы и запахи, вызванные присутствием хлора в воде. Фильтры для удаления хлора обычно устанавливают непосредственно в месте использования рядом с кухонным краном. Возможно также установить автоматический угольный фильтр на входную магистраль холодной воды.
  3. Удаление железа из воды
    Удаление из воды железа — одна из самых сложных задач в водоочистке. Каждый из существующих методов применим только в определенных пределах и имеет как достоинства, так и существенные недостатки. К существующим методам удаления железа относятся:
    • Окисление. Окисление железа кислородом, хлором, озоном с последующим осаждением и фильтрацией. Процесс занимает долгое время и имеет существенные недостатки. Используется на крупных муниципальных системах.
    • Каталитическое окисление. Распространенный метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Чаще всего используется диоксид марганца (MnO2) и перманганат калия (KmnO4). Большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой.
      Этот метод не эффективен в отношении органического железа и тогда, когда содержание железа в воде превышает 10-15 мг/л.
    • Ионный обмен. Этот метод используется в основном для умягчения воды. Железо и марганец, находящиеся в воде в растворенном состоянии, также могут быть из нее удалены. Так что этот метод удаления железа может быть целесообразен там, где одновременно существует проблема с жесткостью воды.
      Не эффективен при высокой концентрации железа в воде, при наличии в воде трехвалентного железа, которое «забивает» смолу и очень плохо из нее вымывается.
    • Дистилляция. Вода, испаряясь, освобождается практически ото всех примесей. В дистилляторах вода нагревается до температуры кипения, что приводит к интенсивному образованию пара. При этом механические частицы, содержащиеся в воде оказываются слишком тяжелыми, чтобы быть подхваченными паром. Почти все растворенные в воде химические вещества, включая соли железа, выпадают в осадок. В дальнейшем пар, охлаждаясь конденсируется, опять превращаясь в воду. Этот конденсат и является той высокоочищенной водой, которую называют дистиллятом.
      Дистилляторы имеют малую производительность (около 1 литра в час) и потребляют значительное количество электроэнергии, в бойлере дистиллятора постоянно образуются осадок и накипь, которые надо вычищать.
    • Мембранные методы. Основное назначение мембранных систем — удаление бактерий, и вирусов, обессоливание, подготовка высококачественной питьевой воды. Удаление железа отнюдь не главное их предназначение, а побочный эффект. Тем не менее мембраны пригодны для удаления трехвалентного железа, способны удалять коллоидное и бактериальное железо, а обратноосмотические мембраны удаляют даже растворенное органическое и неорганическое железо и марганец. Мембранные системы требуют достаточно тщательной предварительной подготовки воды, в частности — удаления взвесей и органики. То есть, мембранные системы применимы либо там, где нет органического, коллоидного, бактериального и трехвалентного железа, либо проблема с этими загрязнениями должна быть предварительно решена другими методами. Их применение рентабельно там, где требуется очень высокое качество воды, например, в пищевой промышленности.
  4. Умягчение воды
    Имеется несколько различных типов умягчения воды, каждый из которых имеет свои особенности:
    • Добавление полифосфатов или других «антинакипинов».
    • Магнитное воздействие — метод магнитной обработки воды известен давно, но только разработка магнитов нового поколения с высокими техническими характеристиками позволила использовать этот метод на практике.
      Метод магнитной обработки воды не требует каких-либо химических реактивов и электроэнергии и поэтому является экологически чистым.
    • Электромагнитное воздействие — основе технологии обработки воды используется принцип изменения формы кристалла карбоната кальция под действием магнитных или электромагнитных волн звукового диапазона. Эти волны, которые безвредны для человека, приводят к изменениям кристаллической структуры солей, образующих накипь.
      Изменения достигаются дестабилизацией ионов кальция (Са++) и карбонат ионов (СО3-). Обычно при нагревании эти ионы, объединяясь, формируют прочную смесь аморфных отложений, содержащую в основном кристаллы кальцита. Чистый кальцит принимает форму ромбических кристаллов, которые чрезвычайно прочны. Именно их электромагнитное излучение переводит в структуру, которая придает кристаллу хрупкость, неустойчивость, заставляя его терять свойство наслаиваться.
      Под действием излучения и обработанной им воды меняется и структура кристаллов уже накопившихся отложений накипи. Преобразованная в хрупкие кристаллы накипь легко смывается с поверхностей и выносится потоком воды.
      Специфика такого метода обработки заключается в том, что кристаллическая решетка восстанавливается через несколько дней после прекращения воздействия. Свойства умягченной воды, таким образом, утрачиваются. Они вновь восстанавливаются при повторной обработке. В отличие от постоянных магнитов, применяемых для той же цели и теряющих эффективность в процессе эксплуатации, электромагнитное излучение выдает стабильный результат по качеству обработки в течение всей работы.
    • Использование специальных сплавов — уникальный тип сплава, полученный при производственном процессе прессовки различных материалов, таких как алюминий, железо, хром, цинк, кремний и т.д., обладает свойством преобразования карбоната кальция в коллоидное состояние. Устройство эффективно концентрирует электростатические поля из окружающей среды и вместе со слабыми магнитными полями воздействует на растворенные в воде анионы гидрокарбоната, удерживая их в коллоидной форме. Это вызывает процесс кристаллизации непосредственно в массе воды, а не на стенках труб или других поверхностях, например нагревательных устройств. Этот процесс более известен как «кристаллизация в объеме». В результате физической обработки, жесткая вода приобретает ощутимые свойства мягкой, которая не образует накипь и способна растворять старые отложения. Преимущества этого метода в простоте установки, отсутствии затрат на энергию и обслуживание, пожизненный срок эксплуатации.
    • Ионообменные смолы применяются в водоочистке с 60-х годов XX века, но особенное распространение получили в конце 80-х — в 90-х годах. Ионообменная смола представляет собой мелкие (меньше миллиметра в диаметре) шарики, изготовленные из специальных полимерных материалов, именуемых для простоты «смолой». Внешне такая смола напоминает икру. Однако, эта «икра» обладает уникальными свойствами. Шарики смолы, способны улавливать из воды ионы различных веществ и «впитывать» их в себя, отдавая в замен «запасенные» ранее ионы. Таким образом осуществляется ионный обмен — отсюда и обобщающее название этих смол — «ионообменные».
  5. Удаление неприятных привкусов и запахов
    Фильтры на основе активированного угля и углеродного волокна решают проблему удаления посторонних привкусов и запахов из воды за счет поглощения хлора и органических соединений. Фильтры для удаления посторонних запахов и привкуса обычно устанавливают непосредственно в месте использования рядом с кухонным краном.
  6. Удаление бактерий и вирусов
    Используются следующие способы удаления вирусов и бактерий:
    • Фильтры с порогом фильтрации менее 0.5 микрон будут удалять Cryptosporidium и Giardia.
    • Системы, использующие особенности смолы ПентаПюр, уничтожают содержащиеся в воде бактерии и вирусы.
    • Ультрафиолетовые стерилизаторы. Предназначены для обеззараживания воды используемой для хозяйственно бытовых и питьевых целей.
      Обработка воды ультрафиолетом — это наиболее простой и эффективный способ обеззараживания воды, не изменяющий ее физические свойства и химический состав.
      Ультрафиолетовое излучение безвредно для потребителей и окружающей среды. Уменьшение содержания бактерий и вирусов на 99,9% достигается при обработке воды ультрафиолетовым излучением с длиной волны 250 — 260 нм. Разрушая ДНК и клеточные мембраны, ультрафиолет уничтожает микроорганизмы всех известных форм: вирусы, бактерии и их споры. УФ стерилизаторы выполнены в корпусе из нержавеющей стали, внутри которого размещена ультрафиолетовая лампа в кварцевом кожухе. Устанавливаются после всех других элементов системы очистки воды. Все проблемы по очистке воды решаются при использовании технологии обратного осмоса. Для хозяйственно-бытовых нужд это, конечно, дорогой способ очистки воды. Обратный осмос является наиболее эффективным способом для получения кристально чистой питьевой воды. Такая вода очищена от всех ядовитых и химических соединений, тяжелых металлов, бактерий и вирусов.