Качество воды и способы ее очистки

Качество воды сегодня регулируется санитарными нормами и правилами, существуют и гигиенические требования относительно питьевой воды в централизованных системах водоснабжения. Они регламентируют такие показатели, как запах, мутность, цвет, вкус, максимально допустимое содержание в воде вредных веществ.

Источником водоснабжения могут служить подземные и поверхностные воды. Для того чтобы жидкость соответствовала нормам, ее качество обеспечивают различными способами очистки в зависимости от состава вредных примесей и степени загрязненности, например:

• обессоливанием и опреснением;
• обеззараживанием от болезнетворных бактерий;
• удалением из воды характерных примесей (марганца, железа, галогенорганических соединений, диоксинов);
• методами сорбционной очистки.

Обеззараживают воду с помощью хлора. Этот химический элемент обладает антимикробным воздействием. Для очистки хлор применяют как в твердом состоянии (гипохлорит натрия), так и в газообразном. Такой способ обеззараживания воды является наиболее дешевым и самым распространенным, но имеет существенные недостатки. Хлор обладает сильным токсическим действием, хранение его на станциях подготовки питьевой воды в газообразном состоянии в большом количестве является серьезной угрозой, поэтому требуются особые меры обеспечения безопасности. К тому же переизбыток химического элемента, введенного в воду, угрожает здоровью человека. Хлор способен вступать в реакцию с микропримесями органических соединений, оставшихся в воде, при этом образовываются отравляющие вещества, обладающие канцерогенным действием. Данные реакции могут активироваться при кипячении или нагревании воды, поэтому перед термической обработкой рекомендуется отстаивать ее в приоткрытой емкости, чтобы растворенный в ней избыточный хлор удалился.
Метод обеззараживания воды с помощью озона лишен вышеперечисленных недостатков. Этот газ помимо дезинфицирования способен обесцвечивать воду, устранять запахи и улучшать вкусовые качества. Озонирование не изменяет щелочность, минеральный состав и содержание свободной углекислоты в воде, потому что это вещество обладает высоким окислительным потенциалом. Перенасыщение воды озоном опасности для здоровья не представляет, поскольку этот химический элемент не стабилен и распадается с высокой скоростью, образуя полезный организму кислород. Однако если в воде содержатся ионы брома, которые окисляются озоном, образуется токсичное вещество. Это, пожалуй, единственный недостаток такого способа обеззараживания. Озонирование обходится дороже хлорирования, но такой способ дезинфекции наиболее эффективный. Для этого метода очистки на станциях водоподготовки требуется создание озонаторных установок, которые путем расщепления кислорода получают озон.
Дезинфицирование воды можно производить с помощью ультрафиолетового излучения. Этот способ безреагентный, в отличие от рассмотренных выше. Для того чтобы ультрафиолетовое излучение оказывало бактерицидное действие, длина волны должна составлять 200 − 295 нм. Таким образом удается уничтожить микроорганизмы, обитающие в воде (водоросли, вирусы, бактерии и другие). Недостатков, связанных с появлением токсичных веществ или изменением химического состава воды, у этого способа не существует. Важное требование при обработке ультрафиолетом − прозрачность воды. Это ограничение является существенным, поэтому устранение мутности производится на предварительных этапах обработки.
К безреагентным способам дезинфицирования воды также относятся следующие виды обработки:

• ультразвуковая (химическое разрушение бактерий ультразвуком происходит на частоте свыше 200 кГц);
• термическая (кипячение);
• ионизирующими облучениями (рентгеновские лучи);
• токами высокой частоты.

Метод сорбционной очистки заключается в улавливании загрязнений с помощью поверхности высокопористого твердого металла. Активированные древесные угли являются самым распространенным адсорбентом, они не только удаляют вредные примеси, но и дехлорируют воду.
Самыми распространенными методами опреснения и обессоливания воды являются электродиализ, ионный обмен, дистилляция и обратный осмос.
Электрохимически активные ионитовые мембраны используют для очистки сточных вод (ионный обмен). Для такого способа чаще всего используют гетерогенные ионитовые мембраны, которые являются тонкими пленками, изготовленными из ионообменной смолы, размельченной в порошок. Мембраны, в зависимости от смолы, из которой они произведены, бывают анионитовыми и катионитовыми. Процесс электродиализа заключается в переносе ионов сквозь мембрану с помощью электрического поля.
Обратный осмос − метод фильтрования растворов под давлением, которое превышает осмотическое, при помощи полупроницаемой мембраны, изготавливаемой из специального материала, например, ацетатцеллюлозы. Мембрана пропускает молекулы воды, но задерживает частицы низкомолекулярных веществ. Причем давление в части сосуда с более концентрированным раствором повышается.
Дистилляция – это процесс нагревания и испарения воды с последующей конденсацией паров. Образующийся конденсат практически не содержит растворенные соли. Подготовка питьевой воды производится на централизованных станциях. Здесь в различных аппаратах осуществляется последовательная очистка в зависимости от того, насколько загрязнен источник водоснабжения.
В случаях, когда отсутствует система централизованного водоснабжения, для очистки можно использовать компактные модульные установки. Они также применяют вышеперечисленные способы, но рассчитаны на меньшую производительность.
Многие люди в быту после централизованной водоподготовки пользуются еще и малогабаритными очистными аппаратами. Такая доочистка весьма важна, потому что вода, протекая по изношенным старым трубам, повторно загрязняется тяжелыми металлами и окалиной. Бытовые фильтры, в зависимости от назначения, могут удалять как растворимые, так и нерастворимые соединения. Сорбционные фильтры используют для улучшения органолептических показателей и устранения органических соединений, растворенных газов, остаточного хлора. Помимо этого можно применять электрохимические, ионообменные, обратноосмотические фильтры и стерилизаторы.