С учетом упомянутых особенностей необходимо рассматривать не только степень чистоты воды, но и объемы, которые потребляются. Когда мы говорим о системе очистки воды в частном доме или квартире, часто имеется в виду небольшой аппарат, который можно расположить под мойкой. В противоположность этому, если речь идет о крупных промышленных предприятиях, то зачастую для установки очистного оборудования необходимо выделить целое техническое помещение, в котором разместится необходимое оборудование для очистки.
© 2021 АО «Аргументы и Факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Главный редактор еженедельника «Аргументы и Факты» Игорь Черняк. Директор по развитию цифрового направления и новым медиа АиФ.ru Денис Халаимов. Шеф-редактор сайта АиФ.ru Владимир Шушкин.
СМИ «aif.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР), регистрационный номер Эл № ФС 77-78200 от 06 апреля 2020 г. Учредитель: АО «Аргументы и факты». Интернет-сайт «aif.ru» функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.
Шеф-редактор сайта: Шушкин В.С. e-mail: karaul@aif.ru, тел. 8 495 783 83 57. 16+
Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт aif.ru.
Одним из самых простых и широко известных в бытовых условиях методов механической очистки воды является процесс отстаивания. Когда вы заполняете емкость водой, можно быть уверенным, что в течение определенного времени все тяжелые взвеси оседают на дно, позволяя вам после этого извлечь чистую воду без опасений о наличии в ней загрязняющих примесей.
Главные тренды рынка
Как развитые, так и развивающиеся страны сегодня сталкиваются с общей проблемой — увеличением объемов как промышленных, так и городских сточных вод. Это явление, в свою очередь, подстегивает разработчиков из разных стран к поиску новых, более совершенных технологий для очистки воды.
Традиционные методы очистки воды в основном включают использование адсорбентов, систем обратного осмоса, ионного обмена и электростатического осаждения. Эти методы, несмотря на свою популярность, имеют недостатки — такие как высокая стоимость, ограниченные возможности повторного использования и часто низкая эффективность. На фоне развитых технологий, которые наблюдаются за последнее десятилетие, применение старых методов всё равно остается ограниченным из-за многообразия свойств материалов и их высоких затрат.
По данным аналитического агентства Mordor Intelligence, в 2020 году объем мирового рынка технологий очистки воды составил примерно $50,5 миллиарда. Ожидается, что к 2026 году этот рынок будет расти в среднем на 7% в год, причиной чему становится стремительное уменьшение запасов пресной воды во всем мире. Спрос также растет со стороны таких аспектов, как разработка месторождений сланцевых углеводородов, производство биотоплива и многое другое.
На фондовые рынки и разработку технологий очистки воды также негативно повлияла пандемия COVID-19. Вместе с этим возникли новые технологии, например, позволяющие обнаружить коронавирус в сточных водах. Данный метод предоставляет возможность измерять наличие РНК-генетического материала SARS-CoV-2 (рибонуклеиновой кислоты) в человеческих фекалиях, которые попадают в систему сбора сточных вод. Исследования, проведенные в Нидерландах, продемонстрировали связь между объемом вирусного материала в сточных водах и количеством зарегистрированных случаев заражения в данном регионе, что позволяет отслеживать эпидемиологическую ситуацию и эволюцию вирусов. Аналогичная методика была апробирована в 2020 году в более чем 40 штатах США, где, в частности, в Университете Аризоны она помогла предотвратить вспышку коронавируса, когда были выявлены два человека с бессимптомным течением болезни.
Теперь рассмотрим пять наиболее инновационных технологий очистки воды, которые представляются особенно перспективными в текущих условиях.
1. Мембранное разделение
Этот метод, являющийся давно известным и популярным способом очистки воды от различных примесей и загрязнителей, основан на использовании фильтров, которые пропускают воду через пленку с микроскопическими отверстиями. Загрязняющие частицы застревают на мембране, в то время как чистая вода продолжает движение.
Современные методы мембранного разделения, такие как обратный осмос, способны удалять частицы размером даже 0,001-0,0001 мкм, включая соли жесткости, сульфаты, нитраты, ионы натрия и красители. Данные технологии могут очищать воду от 99,5% всех примесей, однако, для этого размеры пор мембран должны составлять менее микрона. Основным недостатком этого метода является высокая стоимость обслуживания, так как мембраны имеют свойство быстро забиваться.
2. Облучение
Данная технология основывается на воздействии радиации на сточные воды с целью уничтожения органических загрязнителей. Используемые источники излучения могут варьироваться от гамма-лучей до ультрафиолетового света.
Обычно облучение применяется для обеззараживания, однако некоторые методы, такие как ионизирующее облучение, комбинируя с добавлением озона или перекиси водорода, могут значительно повысить эффективность разложения органических примесей, таких как пестициды и фенолы.
Современные системы ультрафиолетовой обработки внедряют светодиодные лампы, которые начинают активно использоваться как в коммунальном секторе, так и в космических разработках NASA.
Необходимость через отвращение
Повторное использование сточных вод для орошения и других непитьевых целей стало практиковаться на протяжении нескольких десятилетий. Например, в Израиле почти 90% сточных вод страны находят повторное применение в сельском хозяйстве.
Для доочистки сточных вод до состояния питьевой воды требуется надежная технологическая схема, которая включает минимум пять стадий очистки. Повторное использование очищенных сточных вод питьевого качества широко распространено в таких странах, как Австралия, Сингапур, Намибия, Южная Африка, Кувейт, Бельгия, Великобритания и США (например, в штатах Калифорния и Техас). В этих регионах очищенной водой пополняются подземные или поверхностные водные источники, включая плотины.
Речная вода, используемая в различных городах для производства питьевой воды, часто содержит значительное количество сточных вод. Переработанная вода считается безопасной для питья, однако не все люди могут преодолеть психологический барьер отвращения. В ряде стран периодически проводятся акции, направленные на преодоление этих предубеждений. К примеру, основатель Microsoft, Билл Гейтс, продемонстрировал свою готовность к изменению восприятия, выпив стакан жидкости, переработанной из человеческих фекальных масс в питьевую воду при помощи технологии Omniprocessor Фонда Билла и Мелинды Гейтс. Кроме того, компания Veolia провела совместный проект с чешской пивоварней Čížová, в ходе которого было изготовлено пиво из переработанных сточных вод.
Определение наличия тех или иных примесей в воде осуществляется с помощью множества критериев. Стандарты для питьевой и водопроводной воды предполагают наличие хороших органолептических характеристик, то есть отсутствие неприятного запаха и вкуса, и отсутствие опасных химических соединений.
Фильтры кувшинного типа
Фильтры кувшинного типа представляют собой самый простой и экономически доступный вариант очистки воды. Они выглядят как кувшин с воронкой и встроенным фильтром, позволяющим очищать воду, когда она проходит через слой сорбента, обычно состоящего из активированного угля. Такие фильтры-кувшины отличаются невысокой стоимостью, просты в использовании и не требуют подключения к водопроводу. Сменные картриджи доступны в большинстве супермаркетов. Однако стоит отметить, что такие устройства обеспечивают только неглубокую и довольно медленную очистку. Бюджетные модели кувшинов зачастую не являются эффективными для фильтрации солей жесткости, что приводит к возникновению накипи.
Дополнительной и улучшенной версией фильтров-кувшинов являются водоочистители, представляющие собой устройства с двумя резервуарами: один для воды, предназначенной для фильтрации, а другой для хранения уже очищенной воды. Такие автономные системы проточного типа включают несколько уровней фильтрации, что гарантирует более качественное очищение и насыщение очищенной воды полезными минералами.
Проточные фильтры
Существуют различные виды проточных фильтров: насадки на кран, настольные версии, модели, устанавливаемые под мойкой (как обычные, так и обратноосмотические), а также магистральные системы.
Насадка на кран
Это самый простой вариант проточных устройств для очистки воды. Насадка фиксируется непосредственно на кране, и вода проходит через нее под давлением. Основные преимущества насадок на кран заключаются в их доступной цене, компактных размерах, простоте установки и более глубокой очистке по сравнению с бюджетными кувшинами. Это очень удобный вариант, так как не придется ждать фильтрации, и устройство не занимает много места на кухне. Однако если модель не комплектуется переключателем, вам придется каждый раз снимать ее с крана, когда будет нужно быстро набрать нефильтрованной воды.
Настольные питьевые фильтры
Это устройство включает сменный картридж, установленный в пластиковом корпусе. Такой фильтр размещается на мойке рядом с обычным краном и подключается к водопроводу с помощью гибкого шланга. Для подачи очищенной воды предусмотрен отдельный кран, расположенный на одном уровне с фильтром. Данная модель хорошо подходит для небольшой семьи, где водопроводная вода имеет приемлемое качество. Настольные фильтры обеспечивают среднюю глубину очистки.
Проточные питьевые фильтры под мойку
Фильтры данного типа устанавливаются под мойкой, а очищенная вода поступает через отдельный кран, который отводится от фильтра. Данный вариант очень удобен и эстетичен: все фильтры спрятаны от глаз и не занимают ценного места на столешнице или раковине. Проточные фильтры работают быстро и эффективно, обеспечивая глубокую очистку через три-четыре колбы с различными фильтрами. Они способны удалять хлор, хлорорганические соединения, ржавчину, тяжелые и даже радиоактивные металлы. Тем не менее, бюджетные модели не справляются с фильтрацией солей жесткости (накипи). Учитывая это, важно отметить, что умягчающие картриджи в более дорогих версиях требуют частой замены. Установка устройства на водопровод может потребовать помощи профессионала.
Системы обратного осмоса под мойку
Использование систем обратного осмоса аналогично предыдущему типу фильтров, поскольку они также монтируются под мойкой, а для очищенной воды устанавливается отдельный кран. Однако основным отличием является наличие узла мембранной очистки, который не пропускает никаких веществ, кроме воды.
Модели, которые оснащены накопительным баком, могут хранить запас воды до десяти литров. Для эффективной работы фильтров обратного осмоса необходимо, чтобы давление в водопроводе составляло не менее 3 атмосфер. Процесс фильтрации происходит значительно медленнее по сравнению с обычными проточными фильтрами, а монтаж и обслуживание требуют определённых профессиональных навыков, что в свою очередь ведет к дополнительным расходам. Системы обратного осмоса, как правило, относятся к самой высокой ценовой категории, однако и степень очистки у них оказывается самой высокой.
Фильтры обратного осмоса эффективно удаляют магний, ртуть, нитраты, нитриты, стронций, мышьяк, свинец, сульфаты, железо, хлор, а также множество бактерий и вирусов. Однако вместе с данными вредными веществами эти фильтры устраняют и полезные минералы, такие как калий, магний и натрий, в результате чего вода в какой-то мере становится подобной дистиллированной.
На следующем этапе, в отстойниках, часть загрязнений оседает естественным образом. После этого вода, оставаясь всё еще загрязненной и имея неприятный запах, может быть направлена на обработку с помощью аэрирования. В процессе аэрирования в аэротенках (это не опечатка!) воду смешивают со специальным илом и бактериями, которые способствуют «поеданию» большинства загрязнений и органических остатков.
Фильтрация в бытовых условиях
Водопровод, подающий воду в жилые квартиры, часто имеет существенный недостаток — высокий уровень содержания железа. Удаление железа возможно с помощью таких методов, как аэрация, а также озоновая и фторовая обработка. Аэрация представляет собой процесс, при котором воздух пропускается через жидкость, тем самым активируя окисление.
Современные технологии очистки способны не только устранять видимый осадок, но и эффективно нормализовать уровень железа.
Жесткость воды можно нормализовать следующим образом:
Чтобы улучшить вкус, запах и цвет воды, а также для удаления хлора или других органических соединений, часто применяется процесс сорбции с использованием активированного угля.
Существует два основных вида систем обеззараживания, которые применяются для ликвидации биологических загрязнителей в воде, подаваемой в жилые помещения и очищаемой централизованно — на местных водоканалах:
- Химический метод — в воду добавляются специальные реагенты или осуществляется дезинфекция с использованием газообразного хлора. Данный вид очистки выделяется своей доступностью и высокой эффективностью.
- Физический метод — обработка воды ультрафиолетовыми лучами, при которой обеззараживание фиксируется благодаря фотохимическим реакциям. Это крайне экологичный и долговечный способ.
Каждый загородный дом или коттедж обычно укомплектован локальной системой водоснабжения, такой как колодец или скважина.
Справка. В частном секторе расслабления чаще устанавливаются комплексные системы фильтрации, которые интегрированы в трубопровод и очищают всю поступающую жидкость.
Комплексные фильтры могут быть предназначены для следующих видов очистки и обеззараживания:
- Механическая очистка — удаление крупных частиц и посторонних веществ из жидкости;
- Химическая очистка — устранение органических соединений;
- Биологическая очистка — борьба с опасными микроорганизмами;
- Нормализация уровня железа и жесткости воды.
Системы грубой фильтрации обычно используются для получения технической воды. Для питьевых нужд актуально применение тонкой фильтрации в паре с предварительной грубой очисткой.
Переработка стоков
Система фильтрации сточных вод состоит из четырёх основных этапов: механической, биологической, физико-химической и дезинфицирующей.
- Первый этап — механический, в ходе которого удаляются вещества, нерастворимые в жидкости. Для этого жидкость процеживается через специальные сетки и подвергается отжиму в центрифуге.
- Второй этап — биологический, заключающийся в проведении аэробной и анаэробной фильтрации, направленной на вывод углерода и вредных микроэлементов.
- Третий этап — физико-химическая фильтрация, часто называемая «эффективной очисткой», в процессе которой происходит удаление фосфора и азота.
- Четвертый этап — дезинфекция, которая подразумевает дополнительную переработку жидкости, необходимую для устранения остаточных веществ после предыдущих этапов.
При желании вы можете просмотреть видео, посвященное очистке сточных вод:
Более подробную информацию об очистке сточных вод вы можете найти здесь.
