Вода – это вещество, которое мы употребляем ежедневно, и для здоровья человека очень важно пить качественную воду. В разных странах имеются разные стандарты воды «из-под крана», по которым определяются прозрачность и содержание в ней различных веществ. Россия не относится к странам с самыми строгими нормами. Даже если в воде имеются тяжелые металлы, очень маловероятно, что организации, осуществляющие водоснабжение, будут это широко афишировать. Хотя патогенные микроорганизмы обычно в воде «из-под крана» не встречаются, различных химических веществ в ней содержатся предостаточно. Если самостоятельно не позаботиться о чистоте воды, то можно заработать в связи с этим набор самых неприятных заболеваний. Поэтому мы предлагаем ознакомиться с тем, какие существуют современные методы очистки воды.
Содержание статьи:
Способы очистки воды
Сейчас можно встретить много неоднозначной информации о методах и системах, используемых для очистки воды. В этой статье дается обзор современных методов очистки воды для домашнего и промышленного использования, а также проясняются некоторые вопросы относительно эффективности этих методов.
Угольные фильтры
Достоинства угольных фильтров:
- Отлично удаляют пестициды и хлор.
- Недороги.
Фильтры бывают всех форм и размеров. Это один из самых старых и самых дешевых способов очистки воды. В большинстве угольных фильтров используется активированный уголь. Вода легко проходит через фильтр с активированным углем, который обладает большой площадью поверхности пор (до 1000 м2/г), в которых происходит адсорбция загрязняющих веществ. Активированный уголь используется как в форме твердых блоков, так и в гранулированной форме. Через твердый блок вода проходит дольше, что делает подобные фильтры более эффективными в поглощении загрязнений. Фильтры с активированным углем лучше всего подходят для удаления таких загрязнителей, как инсектициды, гербициды и полихлоринатные бифенилы. Они могут также удалять многие промышленные химикаты и хлор. Но активированный уголь не удаляет большинство неорганических химических веществ, растворенных тяжелых металлов (например, свинец) или биологические загрязнения. Чтобы в некоторой степени справиться с этими недостатками, многие производители используют активированный уголь в сочетании с другими способами очистки, такими как керамические фильтры или ультрафиолетовое излучение, о которых речь пойдет позже. Даже с этими усовершенствованиями, однако, угольные системы фильтрации имеют свои ограничения и недостатки.
Недостатки угольных фильтров:
- Не удаляют бактерии.
- Недолговечны.
Угольные фильтры представляют собой отличную среду для размножения бактерий. Если вода не подвергалась обработке хлором, озоном или другим способам бактерицидной защиты перед фильтраций, то бактерии из воды осядут в фильтре и будут там размножаться, загрязняя проходящую через него воду. По этой причине не рекомендуется использовать угольный фильтр в том случае, когда вода поступает напрямую из природного источника. Некоторые производители утверждают, что проблема решается при помощи добавления серебра. К сожалению, эта технология работает недостаточно эффективно. Вода должна оставаться в контакте с серебром гораздо дольше, чтобы появился существенный эффект. Также со временем угольные фильтры начинают терять свою эффективность. Постепенно фильтр теряет способность задерживать загрязнения и все больше и больше примесей попадает в отфильтрованную воду. При этом вода продолжает протекать через фильтр с легкостью, и узнать насколько эффективно работает фильтр можно только при помощи анализа качества воды, но не у всех дома есть лаборатория. Поэтому фильтр необходимо заменять через определенный промежуток времени или после фильтрации определенного объема воды.
Керамические фильтры
Плюсы керамических фильтров:
- Хорошо очищают от паразитов и физических примесей.
- Легко чистятся.
Вода проходит через очень мелкие поры в керамическом материале. Такие фильтры легко удаляют из воды ржавчину, грязь, паразитов, таких как криптоспоридии (Cryptosporidium) и лямблии (Giardia lamblia), а также другие загрязнители. Некоторые пивоваренные заводы используют керамические фильтры в качестве альтернативы пастеризации. Они также хорошо подходят для путешествий или занятий альпинизмом, так как легко очищаются снаружи и могут быть использованы повторно.
Минусы керамических фильтров:
- Неэффективны против органических загрязнителей и пестицидов.
Керамические фильтры неэффективны при удалении органических загрязнителей или пестицидов. Так что эти фильтры не рекомендуется использовать для очищения воды в домашних условиях. Дома их стоит использовать в паре с угольным фильтром.
Озонирование воды
Польза от озонирования:
- Удаляет бактерии, вирусы, грибки, водоросли и паразиты.
Озон (О3) отличается от обычного кислорода тем, что он содержит три атома кислорода вместо двух. Этот дополнительный атом кислорода делает озон сильным окислителем. Когда пузырьки озона проходят через воду, озон быстро и очень эффективно убивает бактерии, вирусы, водоросли и паразитов. Этот способ не только в тысячи раз более эффективный по сравнению с хлорированием, но при этом он еще и не производит любых вредных побочных продуктов, которые появляются при хлорировании. По этим причинам этот метод очистки применяется при обработке воды в бассейнах.
Минусы озонирования:
- Этот метод не позволяет удалять тяжелые металлы, минералы и пестициды.
- Озон быстро распадается на кислород и теряет свою эффективность.
- Очень дорогой метод.
- Озон является очень ядовитым веществом, поэтому работа системы должна тщательно контролироваться датчиками.
Для получения питьевой воды одного озонирования недостаточно. Оно не удаляет тяжелые металлы, минералы и пестициды. И, в отличие от хлора, который, оставаясь в воде, продолжает выполнять свою функцию, озон имеет очень короткий срок действия. Он распадается почти мгновенно и не имеет остаточного эффекта очистки. Еще один камень преткновения в озонировании воды – это стоимость. Использовать озонирование в домашних условиях получается слишком дорого.
Ультрафиолетовые излучение
Достоинства применения УФ-излучения:
- Убивает бактерии и вирусы.
Когда микроорганизмы, такие как бактерии и вирусы, поглощают ультрафиолетовое излучение, то начинают происходить определенные реакции, вызывающие их гибель. Это делает УФ-излучение очень эффективным методом уничтожения патогенных микроорганизмов, таких как кишечная палочка и сальмонелла, без добавления химических веществ, например, хлора. УФ-излучение является одним из немногих способов очистки, позволяющим уничтожать вирусы, что особенно важно в сельской местности, где нет других способов получения качественной воды.
Недостатки УФ-излучения:
- Неэффективно против всех организмов.
- Неспособно удалять тяжелые металлы, пестициды, другие физические загрязнители.
УФ-излучение неэффективно при удалении всех видов организмов (например, некоторых паразитов), и оно никак не влияет на содержание в воде тяжелых металлов, пестицидов и многих других загрязняющих веществ. Хотя оно способно разрушать хлорсодержащие соединения. Чтобы излучение стало эффективным, вода должна подвергаться воздействию источника света в течение достаточного периода времени. Наконец, вода должна быть относительно прозрачной, чтобы УФ-излучение могло проникнуть через нее. Как и большинство других методов очистки воды, одного УФ-излучения недостаточно, стоит рассмотреть его применение в комплексе с другими.
Фильтры с ионообменом
Достоинства ионообменных фильтров:
- Продлевают работу водонагревателей, стиральных машин.
Недостатки ионообменных фильтров:
- Не очищают воду и не делают ее безопасной для человека.
Ионообменные фильтры действуют как умягчители воды и не оказывают никакого влияния на микроорганизмы. Смягчение жесткой воды хорошо для стиральной машины и водонагревателя, а также при купании. Жесткая вода больше стягивает кожу, и мыло в ней хуже мылится. Однако мягкая вода не является более полезной, чем жесткая. Умягчители не очищают воду.
Медно-цинковые фильтры
Достоинства медно-цинковых систем очистки:
- Эффективно удаляют хлор и тяжелые металлы.
Подобные фильтры для воды продаются под названием KDF. В них используется запатентованный медно-цинковый сплав, который содержится в фильтре в виде гранул. Молекулы меди и цинка действуют как различные полюса в батарее. При прохождении загрязненной воды через гранулы одна часть примесей направляется в сторону цинка, другая часть примесей с противоположным зарядом направляется в сторону меди. При этом происходят окислительно-восстановительные реакции, при которых обезвреживаются потенциально опасные химические вещества. В результате обработки хлорированной воды образуется хлористый цинк. Также подобные фильтры снижают содержание ртути, мышьяка, железа и свинца. При прохождении через фильтр в воде уничтожаются бактерии и другие организмы.
Недостатки медно-цинковых системы очистки:
- Неэффективны против пестицидов и органических загрязнителей.
Медно-цинковые системы очистки не позволяют удалять пестициды и другие органические загрязнители. Тем не менее, KDF-системы обычно включают блок угольных фильтров, чтобы устранить эти недостатки.
Системы обратного осмоса
Достоинства систем обратного осмоса:
- Хорошо очищают воду от металлов, бактерий, вирусов, микроорганизмов, а также органических и неорганических химических веществ.
Первоначально система обратного осмоса использовалась для опреснения морской воды. В процессе очистки вода под давлением проходит через полупроницаемую синтетическую мембрану. При благоприятных условиях данный способ фильтрации позволяет удалять от 90% до 98% тяжелых металлов, вирусов, бактерий и других организмов, органических и неорганических химических веществ.
Недостатки систем обратного осмоса:
- Большое количество воды в виде отходов.
- Синтетическая мембрана деградирует под воздействием хлоридов и физических загрязнителей.
- В системе могут размножаться бактерии.
- Хуже работают с жесткой водой.
Несмотря на свои достоинства системы обратного осмоса обладают существенными недостатками. Для начала, они чрезвычайно ресурсоемки; для получения 1 л чистой воды в канализацию смывается 3-8 л загрязненной воды. Факт, что эта сливаемая вода содержит концентрированные загрязняющие вещества, вынудил некоторые сообщества, страдающие от недостатка воды, полностью запретить подобные системы очистки.
Эти системы для должной работы также требуют минимального давления воды 2,7 атм. Необходимо принимать меры по поддержанию целостности мембраны, которую надо заменять каждые несколько лет.
Мембрана ухудшает свои свойства в присутствии хлора и при очистке мутной воды. Поэтому системы обратного осмоса требуют предварительную очистку воды угольным фильтром.
Системы обратного осмоса также являются хорошей средой для размножения бактерий, что может потребовать установки угольного фильтра между блоком обратного осмоса и резервуаром для хранения воды и еще одного фильтра между накопительным баком и краном, из которого сливается вода. И, наконец, если вода достаточно жесткая, то может потребоваться дополнительная система смягчения воды.
Учитывая перечисленные недостатки, действительно трудно рассматривать эти системы в качестве лучшего способа очистки воды.
Дистилляция
Плюсы дистилляции:
- Удаляет широкий спектр загрязняющих веществ, полезна в качестве первого этапа очистки.
- Можно использовать многократно.
При правильном выполнении дистилляции она обеспечивает получение довольно чистой и безопасной воды. Есть критики употребления дистиллированной воды, но многие люди употребляют дистиллированную воду годами, не испытывая при этом никаких проблем со здоровьем. Дистилляция является относительно простым процессом: вода нагревается до кипения и превращается в пар. Кипячение убивает различные бактерии и другие патогены. Полученный при кипячении пар охлаждают и вновь получают воду.
Минусы дистилляции
- Загрязняющие вещества переносятся в некоторой степени в конденсат.
- Требуется тщательный уход для обеспечения чистоты дистиллятора.
- Медленный процесс.
- Потребляет большое количество водопроводной воды (для охлаждения) и энергии (для нагрева).
Неорганические загрязнители способны мигрировать вдоль тонкой пленки воды, которая образуется на внутренних стенках. Также в воду переходят загрязняющие вещества из стекла или металла, в которых нагревается вода.
Органические соединения с температурой кипения ниже, чем 100°C, автоматически переходят в дистиллят, и даже органические соединения с температурой кипения более 100°C могут раствориться в водяном паре и также перейти в дистиллят. Во время кипения за счет поступающей энергии могут образоваться новые хлорорганические соединения.
Дистилляция является медленным процессом, который требует хранения воды в течение длительного времени. За время хранения возможно повторное загрязнение воды веществами из окружающего воздуха.
Дистилляция требует большого количества энергии и воды и, следовательно, является дорогим процессом в эксплуатации. Кроме того требуется регулярная чистка дистиллятора от загрязнителей, накопленных в процессе.
Добавить комментарий