Как вода становится питьевой: современные методы очистки

Чистая и безопасная вода в наших домах – не дар природы, а достижение человеческой цивилизации. Полезно знать, как происходит очистка воды на современных водоочистных станциях и почему водопроводную воду все же стоит пропускать через фильтр.

Круговорот воды в организме

Воды на Земле много, но лишь ничтожную ее часть человек может пить без какой-либо дополнительной обработки. Неочищенная «природная» вода может быть источником не только жизни, но и болезней из-за содержания патогенных микроорганизмов или вредных примесей. Поэтому важнейшим достижением человечества стало изобретение методов очистки воды – процесса, с помощью которого из влаги удаляются нежелательные химические соединения, органические и неорганические материалы, а также биологические загрязнители. Достижения науки и техники сегодня позволяют эффективно очищать воду как в больших масштабах, централизованно снабжая безопасной питьевой вода целые города, так и в малых – на уровне отдельных домов, офисов и квартир. Как это происходит?

Централизованная очистка: «голубой стандарт»

Большая часть воды, используемой в промышленно развитых странах, очищается на крупных водоочистных сооружениях, настоящих фабриках по производству чистой воды. Методы предварительной обработки на них в целом стандартизированы, что помогает обеспечить соответствие национальным и международным нормам.

Перед началом очистки воды ее откачивают из природных источников в накопительные резервуары. После этого начинается собственно процесс очистки, который в Москве, например, занимает 8-12 часов.

Предварительная обработка

При предварительной обработке из воды удаляются биологические загрязнители, химические вещества и любые посторонние примеси.

Скрининг. Первым шагом в этом процессе является механическая очистка (скрининг, экранирование) от наиболее крупного мусора при помощи «решета» с диаметром отверстия 5-6 мм. Она необходима, когда вода получена из поверхностных источников, например озер и рек. Предварительная обработка может также включать добавление химикатов для контроля роста бактерий в трубах и резервуарах (предварительное хлорирование) и фильтрацию через песок, которая помогает взвешенным твердым частицам оседать на дно резервуара для хранения.

Умягчение. Еще одним этапом предварительной обработки является умягчение воды. В резервуары добавляется карбонат натрия (кальцинированная сода) чтобы вытеснить карбонат кальция, который является одним из основных компонентов раковин. Умягчение гарантирует, что вода не будет оставлять минеральные отложения на трубах системы водоснабжения, а также в бытовой технике.

Прехлорирование часто является заключительным этапом предварительной обработки, хотя эта практика сейчас подвергается сомнению учеными. Хлор применяется к неочищенной воде, которая может содержать высокие концентрации природных органических веществ. Эти вещества вступают в реакцию с хлором, что может привести к образованию побочных продуктов дезинфекции (ППД), таких как тригалометаны, галогенуксусная кислота, хлорит и бромат. Эти соединения потенциально опасны для здоровья – в частности, их связывают с риском развития рака желудка и мочевого пузыря.

Финальная очистка

После предварительной обработки вода может проходить химическую обработку и тонкую очистку. Этот процесс включает коагуляцию, этап, на котором добавляются неорганические вещества (как правило, это квасцы или соли железа), вызывающие слипание мельчайших частиц. Затем следует флокуляция, при которой вода перемешивается большими лопастями, так что коагулированные частицы собираются в более крупные сгустки (хлопья) и медленно оседают на дне резервуара.

Очищенную от крупных хлопьев воду пропускают через отстойники, также называемые осадочными бассейнами или осветлителями, где оседает основная часть оставшейся после флокуляции взвеси. После этого жидкость проходит фильтрацию, как правило, через слой песка, которая удаляет оставшиеся взвешенные частицы и неосевшие хлопья, а также многие микроорганизмы и водоросли.

Дезинфекция — заключительный этап очистки воды. На этом этапе вредные микробы, такие как бактерии, вирусы и простейшие, уничтожаются путем добавления дезинфицирующих химикатов. В дезинфекции обычно используется хлор или хлорсодержащие вещества. Например, в Москве это гипохлорит натрия, который в отличие от хлора не горюч и не взрывоопасен. Как уже упоминалось, побочными продуктами дезинфекции хлором являются потенциально опасные вещества. Однако хлорирование в настоящий момент является единственным способом защитить воду от появления микроорганизмов на протяжении длительного времени и обеспечить ее безопасность при доставке к потребителю по протяженной сети. Там, где водопроводные трубы не тянутся на тысячи километров, возможна дезинфекция методами, не имеющими «побочек» — такими, как озонирование и обработка ультрафиолетовым излучением.

«Одомашненная» водоочистка: обратный осмос, уголь и смолы

Эффективная водоочистная система сегодня умещается в объем стакана – примерно такой размер имеют фильтрующие картриджи бытовых фильтр-кувшинов. Правда, они обладают небольшой производительностью, поэтому в офисах и ресторанах чаще можно встретить системы водоочистки проточного типа, которые могут отличаться по конструкции и применяемой технологии очистки.

В системе водоочистки, использующей принцип обратного осмоса, вода, проходя через специальную полупроницаемую мембрану, очищается практически до состояния дистиллированной (полученной путем конденсации водяного пара). Но он дорог, работает медленно и, как это ни парадоксально, расходует много воды – чтобы получить литр чистой воды, нужно слить в канализацию до 10 литров «грязной». Также обратноосмотические фильтры удаляют из воды минеральные соли, полезные для человека, такие как кальций, калий, магний. Такая вода безвкусна, что нравится немногим.
Поэтому более распространены фильтры, работающие по принципу сорбции (впитывания) вредных веществ. Сорбентом в них служит активированный уголь, который обычно дополняют фильтрующие мембраны и ионообменные смолы для более эффективной очистки. Например, популярная проточная система подготовки воды , очищает H2O в 4 этапа:

1) Фильтрация крупных частиц с помощью крупнопористой мембраны.
2) Умягчение воды с помощью гранул ионообменной смолы – из воды удаляются лишние соли и металлы, что предотвращает образование отложений в бытовой технике.
3) Очистка сорбентом (активированным углем). Он эффективен, в том числе, в отношении хлора и хлорорганических соединений, содержащихся в водопроводной воде.
4) Тонкая фильтрация с помощью мембраны из флиса гарантирует, что вода будет чиста от мельчайших частиц.

Именно фильтрованную водопроводную воду ученые сегодня называют оптимальным вариантом, если выбирать между нею, бутилированной водой и обычной водопроводной. В отличие от водопроводной воды, она не содержит хлорорганических соединений и полностью безопасна для здоровья человека, при этом намного дешевле и экологичнее бутилированной.

Протестируйте Vi-Tap у себя в офисе

Мы бесплатно привезем, установим и научим пользоваться.
В течение 2-х недель вы сможете оценить преимущества системы и объективно принять решение о дальнейшей аренде или покупке.

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности.