Физико-химические методы очистки воды

За последние несколько столетий интенсивный рост городов, развитие промышленности и сельскохозяйственной деятельности привело к серьёзным проблемам обеспечения населения чистой пресной водой. Загрязнения в воде могут находиться в любом агрегатном состоянии: твёрдом, жидком, газообразном. Не всегда для удаления посторонних примесей из воды достаточно простой фильтрации. Физико-химические методы очистки воды позволяют устранять из неё тонкодисперсные взвешенные частицы, растворённые газы и металлы, трудноокисляемые и органические соединения.

В связи с повсеместным разнообразным загрязнением воды такие методы её очистки нередко применяются в быту. Однако наибольшее распространение они получили в промышленности. Существует несколько физико-химических методов очистки воды.

Коагуляция воды

В основе метода лежит дозация в воду специального раствора-коагулянта, например, сульфат алюминия (алюминия сернокислого). Эти вещества способствуют склеиванию и, таким образом, укрупнению мелкодисперсных взвесей в воде. Слипшиеся загрязнения выпадают в осадок и затем легко удаляются сорбционно-осветлительными очистными установками или фильтрами тонкой механической очистки.

Флокуляция воды

Флокуляцию относят к одной из разновидностей коагуляции. Реагенты-флокулянты представляют собой высокомолекулярные соединения, которые адсорбируют нитевидные макромолекулы одновременно на различных частицах. После чего они преобразуются в крупные рыхлые хлопья, которые легко задерживаются в процессе фильтрации воды. В природе также существуют свои флокулянты, например, крахмал, декстрин, эфиры целлюлозы, альгинат натрия и гуаровые смолы.

Сорбция воды

Метод сорбции основывается на способности некоторых веществ поглощать различные примеси в воде.

В зависимости от способа действия различают:

• адсорбцию (поглощение на поверхности сорбента);
• абсорбцию (диффузное поглощение);
• хемосорбцию (химическое взаимодействие сорбента и примесей).

Самые популярные сорбенты: активированный уголь, алюмосиликаты, цеолиты и т.п. Они особенно эффективны для устранения из воды хлора, фтора, органики, мутности и неприятного запаха.

Ионный обмен

Метод ионного обмена представляет собой обратимую химическую реакцию, в процессе которой ионы загрязнителя заменяются на нейтральные. Это самый эффективный и экономичный способ умягчения жёсткой воды. В качестве фильтрующей среды используются специальные полимерные смолы, которые заменяют ионы солей кальция и магния на ионы натрия. Используется в фильтрах умягчителях воды.

Аэрация воды

Аэрация – это процесс, при котором вода тесно контактирует с воздухом и насыщается кислородом. Такой метод чаще всего применяют для окисления растворённого в воде железа. При этом аэрация воды способствует устранению из неё и некоторых растворённых газов, ухудшающих её органолептические свойства:  сероводород, двуокись углерода, углекислота, аммиак, метан и т.д. Аэрация воды может происходить тремя способами:

• Безнапорная аэрация воды – отстаивание жидкости в открытых резервуарах;
• Напорная аэрация – аэрационные колонны (вода под давлением поступает в колонну, куда компрессор нагнетает воздух); эжекторы (смешивание воды с кислородом в узле трубки Вентури); статические смесители (перемешивание воды с воздухом или реагентом в специальной трубке с лопастями);

Обратный осмос

Обратным осмосом называют процесс фильтрования жидкости через полупроницаемую мембрану под давлением, превышающим осмотическое. Этот метод применяется в установках обратного осмоса для опреснения морской воды, а также для получения практически идеальной, дистиллированной. При обратном осмосе отделяются частицы, не превышающие по размеру молекулы растворителя. Результаты очистки определяются в зависимости от типа используемых мембран, их проницаемости, селективности, физической и химической стойкости.

Основное преимущество физико-химических методов воды – высокая степень производительности. Они могут применяться как на стадии предварительной водоподготовки, так и на финишных этапах глубокой очистки воды. На данный момент особо распространение физико-химические методы очистки воды получили за счёт повсеместного внедрения оборотных систем водоснабжения.