Сучасні проблеми питної води та методи її очищення

Проблема питної води турбує людство все сильніше останні роки. У доповіді ООН про проблеми нестачі питної води кажуть прямо: «До середини 21 століття питної води не вистачить 7 млрд. людей і вже більше 5 років 2 млрд. людей на планеті страждають від її нестачі.» Використання води на душу населення зменшиться втричі через 20 років. Що характерно — 97,5% запасів води на планеті не придатні для пиття — так як надто мінералізовані. А решта 2,5% запасів більше ніж на половину знаходяться в твердому стані в Арктиці, Антарктиці, в гірських льодовиках і за полярним колом.

Техногенна цивілізація вклала істотний внесок у зменшення запасів питної води, розчиняючи в ній домішки своєї життєдіяльності. Це призводить до того, що урбанізовані людиною райони планети знищують процес циркуляції прісної води в екосистемі!

Ми виділили способи і розставили їх у пріоритетному порядку від найбільш популярних і доступних до менш відомих і поширених. Розглянемо кожен спосіб детальніше:

Кип'ятіння

Воду потрібно кип'ятити близько 20 хвилин для ліквідації шкідливих бактерій. За даними СКО США, джерельна, артезіанська вода водопровідна, яка набрана в ємність, приблизно через 3-5 діб сповнена мікробів і бактерій, а через добу вже токсична. Крім цього, вода зеленіє, що говорить про зростання синьо-зелених водоростей, які виробляють шкідливі токсини. Під час кип'ятіння такої води, залишаються радіонукліди, солі важких металів, вона лише частково очищається від шкідливих бактерій, при цьому гинуть і корисні. Кип'ятіння води, яка містить хлористі з’єднання, може призвести до онкозахворювань. При кип'ятінні, кількість органічних сполук практично не зменшується. Це енерговитратний процес і вимагає час, при цьому мало допомагає поліпшенню смаку самої води.

Механічне очищення

Найбільш поширене та необхідне очищення води. Застосовують як попередній етап перед більш глибоким очищенням. Основне завдання механічної очистки — звільнити воду від грубих, механічних забруднень, таких як пісок, глина, іржа, а так само хлор. Механічні фільтри виготовляють зі спіненого пористого поліпропілену, бавовняних та поліпропіленових волокон, а також різних фракцій активованого вугілля, як кокосового, так і бітумного.

Вугільні фільтри

Ці фільтри роблять різних типів і різних розмірів. Це найдавніший і найдешевший спосіб очищення води. У всіх вугільних фільтрах http://activcarbon.com.ua/ використовується активоване вугілля. Вода вільно проходить крізь фільтр з активованим вугіллям, який володіє площею поверхні пір до 1000 м2/р. Всередині фільтра відбувається процес адсорбції забруднюючих речовин. Активоване вугілля використовується як в гранульованій формі, так і твердих блоках. Через твердий блок вода проходить складніше, що робить подібні фільтри ефективними у затриманні забруднень. Фільтри з активованим вугіллям краще підходять для видалення інсектицидів, поліхлорінатних біфенілів та гербіцидів. Вони можуть також видаляти промислові хімікати і хлор. На жаль активоване вугілля не видаляє багато неорганічні хімічні речовини, розчинені важкі метали, такі як свинець або забруднення біологічного характеру. Щоб справитися з цим, виробники рекомендують використовувати активоване вугілля в поєднанні з іншими способами очищення. На сьогоднішній день вугільні фільтри є невід'ємною частиною будь-якої системи очищення. Вугільні фільтри це ідеальне середовище для розмноження бактерій. Якщо вода не піддавалася обробці озоном, хлором або іншим бактерицидним захистом перед початком очищення, бактерії починають осідати у фільтрі і плодиться, забруднюючи воду, що проходить через нього. Використовувати вугільний фільтр, в момент коли вода надходить з природного джерела не рекомендується. Більшість виробників вказують, що проблема усувається з допомогою срібла. Але ця технологія працює не ефективно. Контакт з сріблом повинен відбуватися тривалий час. Надалі фільтри втрачають свої властивості. При цьому вода продовжує проходити через фільтр з легкістю, і виміряти ефективність роботи фільтра можна лише за допомогою аналізу якості води. Фільтр потребує своєчасної заміни після проходження через нього певного обсягу брудної води.

Зворотний осмос

Це процес зворотного проникнення концентрованого розчину (водопровідної води) в менш концентрований розчин (H2O) через тонкоплівковий матеріал під високим тиском. Спочатку системи зворотного осмосу використовувалися для опріснення солоної морської води. Цей спосіб, видаляє від 90% до 98% вірусів, бактерій та інших організмів, органічних і важких металів та інших неорганічних сполук. Вода під впливом високого тиску проходить крізь синтетичну напівпроникну мембрану. Крім молекули води h2o, інші речовини мембраною не пропускаються. Але на жаль у систем зворотного осмосу є недоліки. Для початку, вони надзвичайно ресурсо-витратні: для отримання 1 л чистої води в каналізацію йде 3-6 л. забрудненої води. Для правильної роботи система також вимагає мінімальний тиск води 3 атм. Мембрана руйнується під впливом хлору і очищаючи каламутну воду. З-за чого осмотичні мембрани потребують попередньої очистки з допомогою вугільних і поліпропіленових картриджів. Системи зворотного осмосу сприяють розмноженню мікроорганізмів, рекомендується установка ультрафіолетової лампи між накопичувальною ємністю і краником чистої води.

Іонообмінні фільтри для води (Пом'якшувачі)

Іонний обмін — це обмін іонів між двома електролітами. У даному випадку одним електролітом виступає вода, а іншим іонообмінний розчин(наприклад смола). Стандартні теплообмінники — це іонообмінні смоли (пористі або гель-полімерні). Найбільш популярні способи фільтрації при іонному обміні це: зм'якшування і знезалізнення.

Пом'якшення води — це процес видалення в першу чергу кальцію, а також магнію в жорсткій воді. В результаті м'яка вода є більш сумісною з милом (хімією) і продовжує термін служби сантехніки та побутового обладнання.

Знезалізнення — процес окислення заліза під час вступу в реакцію з іонними смолами. Вода звільняється від надлишкового розчиненого заліза, залишаючи його в смолі (засипання) і при цьому насичуючись киснем.

Ультрафільтрація або метод пористого волокна

Пориста мембрана фільтрує частки і бактерії. Короткочасно знижує число бактерій. Спосіб не ефективний для очищення органічних і неорганічних речовин або вірусів. Додатково застосовують вугільні фільтри.

Озонування

Озон (03) відрізняється від кисню тим, що він складається з трьох атомів кисню (02) замість двох. Цей додатковий атом перетворює озон в сильний окислювач. Коли бульбашки озону проходять крізь воду, озон вбиває віруси, бактерії, водорості і паразитів. Процес озонування не створює шкідливі побічні продукти, які з'являються при хлоруванні. З цих причин цей метод очищення застосовується при обробці води в басейнах.

Ультрафіолетове випромінювання

Мікроорганізми (бактерії і віруси) поглинаючи ультрафіолетове випромінювання — гинуть. Завдяки УФ-випромінюванню ефективно знищуються патогенні мікроорганізми, таких як: кишкова паличка та сальмонела, без використання хімічних речовин.

Виморожування

Цей спосіб значно ефективніше попереднього, так як використовується процес перекристалізації молекул води. Важливо відзначити, що хлорвмісні елементи переганяються разом з водяною парою, осідаючи навіть у дистильованій воді. Безумовно, процес виморожування набагато складніше, ніж просто налити воду в посуд, а потім розморозити для вживання. Така процедура по ефективності дорівнює нулю, оскільки виморожування — процес дуже довгий і складний.

Мінеральні судини

Вода проходить крізь корали, пісок та інші природні камені під засобом сили тяжіння і збагачується мінералами. Даний спосіб не очищає воду від вірусів, бактерій та інших органічних сполук. Застосування не ефективно.