Водоподготовка: современные технологии и их практическое применение

Схема водоподготовки
 
Извлекаемая из природных источников вода по многим параметрам не соответствует требованиям, которые предъявляют к ней потребители. Она является великолепным растворителем, поэтому содержит множество самых разных вредных примесей. С другой стороны, в ней имеются различные микроорганизмы, которые также могут быть опасными. Чтобы очистить ее от таких загрязнений выполняется комплекс специальных мероприятий, водоподготовка.
 

Промышленные технологии водоподготовки

 
Будем изучать соответствующие процессы не только для получения теоретических знаний. Попробуем сразу же отмечать, какие из них будут интересны обычным пользователям, что пригодно для применения в быту.
 
Сразу отметим, что максимальную степень очистки обеспечивает вымораживание, дистилляция, комплексное использование вакуума и низких температур. Эти промышленные технологии, даже хорошо отработанные на практике, отличаются сравнительно высокими энергетическими и временными затратами.
 
Любой человек может поставить эксперимент с помощью простейшего устройства, дистиллятора, состоящего из следующих основных частей:
  • Нагревательный элемент;
  • Основная емкость (перегонный куб);
  • Элементы для сбора и конденсации пара с охлаждающими системами;
  • Накопительный резервуар.
В ходе эксплуатации такого набора выяснится, что для поддержания в длительном режиме кипения понадобится расходовать много газа или электроэнергии. Образованные в ходе процесса отложения, накипь не так просто удалить. За ходом подобных операций необходим контроль. Производительность подобных промышленных систем водоподготовки невелика. Даже для приготовления сравнительно небольшого объема питьевой воды потребуется длительное время.
 
Промышленная система водоподготовки Atoll
 
Такие решения используются на практике в южных странах, в городах, расположенных на берегах морей. Они незаменимы на судах, где опреснительная водоподготовка выгоднее, чем перевозка большого количества жидкости. Таким образом, дистилляцию применяют только там, где она действительно необходима, в том числе на фармацевтических и других производствах, в лабораториях, в других местах, где требуется идеальная очистка. Надо отметить, что эта промышленная технология водоподготовки полностью удаляют из воды все соли, микроэлементы, иные вещества, которые являются полезными для человеческого организма.
 
Желание снизить затраты. Необходимость удаления только части примесей. Отсутствие энергетических возможностей. Особый состав загрязнений. Эти и другие факторы способствовали разработке и внедрению иных технологий. Перечислим далее некоторые из них.
 
Осветление. Водоподготовка часто производится с целью удаления из жидкости различных частиц, которые можно увидеть невооруженным глазом. Как правило, для этого применяются большие емкости, в которых происходит отстаивание. Время от времени, накопившиеся на дне отложения удаляются.
 
Некоторые взвеси удалить сложно, так как составляющие их частицы имеют слишком малые размеры. Для соединения их в более крупные фракции используются специальные химические составы, сульфаты и другие коагулянты. Для увеличения их эффективности в растворы добавляются активные кремниевые кислоты, иные химические вещества.
 
Подобные методики позволяют преобразовать гидрооксиды металлов в своеобразные хлопья. Далее они осаждаются, либо отделяются от воды с использованием фильтров. В промышленных установках для этого используются часто засыпки их чистого кварцевого песка, керамзита, дробленого антрацита.
 
Как видите, даже неполное описание одной из технологий позволяет убедиться в достаточно высокой сложности. Подчеркнем, что некоторые рабочие добавки придется впоследствии удалить. Так, для нейтрализации упомянутой выше кремниевой кислоты используется необходимое количество каустического магнезита.
 
В целом можно охарактеризовать подобные промышленные технологии, как чрезмерно сложные для полноценного воспроизводства их в домашних условиях. Качественная бытовые системы водоподготовки и водоочистки не должна вызывать излишних затруднений у любого пользователя. Примем это утверждение в качестве основного критерия, который будет использован в дальнейшем для оценки качеств оборудования.
 

Что используется для очистки воды в домашних условиях?

 
Только фильтрацию можно причислить к достаточно простым технологиям. Однако внимательно изучение используемых в быту устройств позволит быстро сделать вывод о том, что в действительности это не так. Первичная водоподготовка, удаление механических примесей, будет производиться с меньшими эксплуатационными трудностями, если использовать соответствующий фильтр со сливом, подключенный к канализации. Его можно промывать без отключения системы. Пригодится внимательному пользователю и клапан регулировки давления. Этот узел не слишком удорожит конструкцию. Но зато его наличие поможет защитить все домашнее оборудование от перепадов давления в городских сетях.
 
На практике приходится удалять из воды не только механические, но и растворенные в ней примеси. Рассмотрим самую распространенную проблему, борьбу с повышенной жесткостью.
 

Обратный осмос

 
Наиболее простым методом является использования обратного осмоса с созданием небольшого избыточного давления с той стороны полупроницаемой мембраны, куда подается исходный раствор с солями кальция и магния. Так как эти молекулярные соединения велики, то они не смогут проникнуть через поры данной преграды. Они, а также иные примеси сливаются в дренаж. Очищенная вода может использоваться даже для питья, ведь по своим характеристикам она приближается к дистиллированной жидкости.
 
Эта технология водоподготовки хороша тем, что она работает безупречно и не требует в течение долгого времени никакого контроля, вмешательства со стороны владельца оборудования. Если не произошло случайного выброса загрязнений в водопровод, то сменные картриджи менять надо будет не часто, 1-2 раза в год. К сожалению, производительность систем обратного осмоса относительно невелика. Ее хватит только для приготовления пищи, заправки небольших отпаривателей, утюгов.
 

Ионный обмен

  
Ионный обмен применяется и в промышленных, и в бытовых установках очистки воды. В упрощенном виде данную технологию можно описать следующим образом:
  • Специальное вещество, катионит, в связанном со специальными смолами виде помещается в емкость;
  • При прохождении через такой наполнитель воды происходит обмен ионов солей кальция и магния на другие соединения, соли, основой которых является натрий;
  • Они не способны соединяться в виде твердых отложений, поэтому не оказывают никакого негативного влияния на технику;
  • По мере истощения катионита, его можно пополнить. Для регенерации используется раствор поваренной соли, который размещается в отдельном баке. Чтобы восстановить утраченные свойства необходимо пропускать его под давлением через засыпку.
Эти установки действительно хороши, но их необходимо периодически обслуживать, пополнять запасы соли, настраивать при изменении исходной жесткости воды. Специальные электронно-механические блоки позволяют автоматизировать только некоторые рабочие операции. Такие установки стоят дорого, а для их размещения понадобится достаточно большое пространство.
 

Электромагнитная водоподготовка

 
Электромагнитные установки водоподготовки используются также дома и на предприятиях. При воздействии электромагнитного поля, созданного с использованием генератора сигналов определенной амплитуды с заданной частотой соли жесткости утрачивают свои обычные свойства, не соединяются в виде накипи. Аппараты электромагнитного типа наиболее удобны, так как их полная функциональность обеспечивается в самых разных условиях эксплуатации в полностью автономном режиме, без настроек и контроля. Даже при прерываниях подачи электроэнергии не понадобится вторичное включение. Все необходимые действия будут произведены управляющей электроникой автоматически.