Приоритетные водоочистные устройства

В настоящее время для получения доброкачественной питьевой воды широко используются различные бытовые водоочистители, в большом ассортименте производимые отечественными и зарубежными фирмами.

Применение бытовых водоочистных устройств целесообразно, если подаваемая коммунальными и ведомственными
хозяйственно-питьевыми водопроводами питьевая вода не отвечает по тем или иным показателям (органолептическим, химическим или микробиологическим) требованиям ГОСТа и нуждается в дополнительной очистке. Удельный вес проб водопроводной воды, не соответствующих в последние годы гигие­ни­ческим нормативам, составляет:

– по санитарно-химическим показателям – 20,5–23,8%,

– по микробиологическим – 10,8–12,8%.

Причиной вторичного микробного загрязнения и ухудшения состава и свойств питьевой воды в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения является плохое техническое состояние водоразводящих сетей, т.к. их износ нередко составляет 50% и более. Несвоевременное устранение аварий и утечек,
отсутствие профилактического обеззараживания объектов и сооружений водопроводов – все это создает реальный риск неблагоприятного влияния водного фактора на формирование здоровья населения. Это подтверждает необходимость и обоснованность использования бытовых водоочистных устройств с целью улучшения (до нормативных значений) качества воды и обеспечения ее безопасности и безвредности.

Функционирование различных бытовых водоочистителей (фильтров) имеет свои особенности, определяемые принципами их действия. В зависимости от применяемого способа очистки воды выделяют четыре основных типа бытовых водоочистных устройств: угольные, мембранные, ионообменные и электрохимические.

Из угольных фильтров отечественного производства можно назвать «Барьер» (рис. 10), «Бриз», «Колибри», «Мечта», «Родник», «Таруса» и др.; из зарубежных – «Вrita» и «Instpure» (рис. 11).

Действие угольных фильтров базируется на свойствах используемого при этом универсального очистителя (сорбента) – активированного угля – задерживать загрязнения на своей поверхности. Такой способ называется сорбцией (поглощением). Угольные фильтры очищают воду от хлора, фенолов, тяжелых металлов и бактерий. Однако, задерживая многие органические вещества, уголь создает благоприятную питательную среду для развития бактерий, которые, размножаясь, могут сделать профильтрованную воду более загрязненной микроорганизмами, чем исходная водопроводная вода.

Поэтому необходимо строго соблюдать рекомендуемую продолжительность эксплуатации фильтра и своевременно
менять его до истечения установленного ресурса, указанного в инструкции к ВУ.

Эффективной очистке воды от различных частиц способствует установка, работающая по принципу обратного осмоса, когда при создании определенного давления в более концентрированном растворе (загрязненная вода) через полупроницаемую перегородку (мембрана) начинается обратный процесс прохождения растворителя от более концентрированного раствора к слабо концентрированному, а растворенные вещества (загрязнения) осаждаются на мембране.

Рис. 10. «Барьер»         Рис. 11. «Instpure»

К фильтрам указанного типа относится водоочиститель вышеупомянутой американской серии Instpure – модель RО-100; фильтр финского производства NЕRОХ (рис. 12) и отечественный мембранный фильтр «Крымская росинка».

На данном принципе основано функционирование системы очистки питьевой воды «Nimbus» (рис. 13).

Рис. 12. NEOROXРис. 13. «Nimbus»

Принцип действия мембранных фильтров основан на том, что вода пропускается через мельчайшие поры мембраны, соразмеримые с молекулами воды. Все загрязнения, оставшиеся на мембране, смываются в дренаж обратным током воды. С одной стороны, это простой и удобный способ (не надо менять картридж), однако у этих фильтров имеется недостаток: во-первых, вода бывает настолько грязной, что мембранные поры полностью забиваются, во-вторых, мембрана задерживает не только вредные, но и полезные организму вещества, например соли кальция.

Отдельные типы мембранных водоочистителей имеют многоступенчатые системы очистки, задерживающие до 99 % всех примесей; получается фактически дистиллированная вода.

В ней используется давление воды в домашнем кране для отделения примесей из воды с помощью процесса обратного осмоса через полупроницаемую мембрану.

Спиральная тонкопленочная мембрана (ТПМ), используемая в системе «Nimbus», представляет собой продукт передовой технологии. Такая мембрана состоит из миллионов микропор. Так как молекулы воды относительно малы, они могут пройти через эти поры, в то время как молекулы большей части примесей осаждаются на их поверхности.

Действие ионообменных фильтров основано на ионообменном способе очистки воды: при прохождении через фильтрующий слой ионы тяжелых металлов задерживаются фильт­рующим материалом, а вместо них в воду попадают безвредные ионы натрия.

Среди указанной группы особо необходимо отметить водоочистители «Аквафор» и «Гейзер» с трехступенчатой системой очистки, одной из ступеней которых является ионообменный фильтр. Кроме того, в водоочистителе «Аквафор» использовано уникальное по своим свойствам активированное угле­родное волокно «Аквален», запатентованное в США. Устройство фильтра представлено на рис. 14.

Рис. 14. Бытовой фильтр «Аквафор»

Условные обозначения:1 – входной штуцер AQUALOCK для легкого подключения к переходной втулке;2 –  изливная трубка, удобная для сбора очищенной воды в различные емкости;3 – высококачественный фильтр для удаления нерастворенных частиц;4 –  сорбционный материал, содержащий волокно АКВАЛЕН для глубокой очистки воды от хлора, растворенных органических веществ, тяжелых металлов и бактерий;5 – герметичный ударопрочный корпус;6 –  высокоэффективный ионообменный волокнистый фильтр для удаления тяжелых металлов, механических частиц и растворимых примесей.

Волокно «Аквален» задерживает даже очень малые концентрации вредных органических примесей и тяжелых металлов, оставляя в воде все полезные минеральные соли; оно препятствует также росту и размножению бактерий.

При изготовлении «Гейзера» (рис. 15) использован уникальный ионообменный материал, который можно легко очистить и восстановить в домашних условиях.

Электрохимический способ очистки воды основан на том, что электрический ток, проходя через воду, образует в ней химически активные вещества, способные коагулировать многие вредные примеси. При этом вредные органические примеси подвергаются окислительной деструкции; микроорганизмы уничтожаются; ионы тяжелых металлов нейтрализуются и превращаются в биологически неактивные, нетоксичные формы.

Рис. 15. «Гейзер»

Условные обозначения:а – корпус фильтра;b – фильтрующий элемент;с — прокладки из пищевой резины;d – гайка, соединяющая корпус фильтра с краном

Рис. 16. Фильтр «Аквалон»

Условные обозначения:1 – электроды;2 – держатель электродов;
3 – фиксирующая гребенка;4 – стеклянная банка объемом 3 литра;
5 – блок питания;6 – индикатор включения;7 – фильтр;
8 – конусный слив фильтра

Высокая производительность (50–70 л/час), эффективность очистки и практически неограниченный ресурс использования делают эти устройства пригодными для дома и офиса. Типичными представителями данного типа водоочистителей являются отечественные фильтры «Аквалон» (рис. 16), «Изумруд», «Кристалл» и «Сапфир» (рис. 17).

Рис. 17. Фильтр «Сапфир»

V. Практическая часть

Задание 1. Оценка экологической ситуации и безопасности территории по критериям водной нагрузки.

Цель работы:1. Ознакомиться с оценкой экологической безопасности и принципами ранжирования территорий с разными уровнями нагрузки на водные объекты.

2. Освоить расчет удельной токсичности веществ загрязнителей воды.

Содержание работы:

На основе ситуационных задач дается оценка экологической ситуации и безопасности территории по критериям водной нагрузки, рассчитываются показатели, характеризующие водную нагрузку.

Порядок выполнения:

1. Рассчитать сброс конкретного вещества в водоем в условных тоннах в год по формуле:

M = m_j×A_j,

где М – приведенная масса годового сброса загрязнителя (усл.т/год);m_j– масса годового сброса исследуемого вещества (т/год);A_j– показатель активности исследуемого вещества – загрязнителя, коэффициент опасности (табл. 21).

Таблица 21