Способы очистки воды без использования хлорсодержащих веществ

ФГОУ ВПО

САНКТ-ПЕТЕБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

 

 

 

 

 

 

Кафедра ОВР  и БЖД

 

 

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

 

"Способы  очистки воды без использования 

хлорсодержащих  веществ"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил: Зубрилов С. П.

 

Выполнила: студентка группы ГТ - 42 Тимофеева И. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011г.

 

 

Содержание

 

 

1. Как очистить воду без использования хлорсодержащих веществ?...................................................................................3
2. Химические способы очистки.................................................4
3. Физические способы очистки.................................................5
4. Механические технологии водоочистки................................7
5. Биологические методы очистки..............................................8
6. Банановый фильтр...................................................................9

 

 

 

 

 

 

Как очистить воду без использования хлорсодержащих веществ?

Сейчас способ очистки воды хлорированием  уже устарел и постепенно уходит в прошлое, но раньше он повсеместно  применялся на крупных станциях водоподготовки. Хлор как реагент водоподготовки имеет существенные недостатки.  Хлор и хлорсодержащие соединения обладают высокой токсичностью, что требует  строгого соблюдения повышенных требований техники безопасности, а также  обладает мутагенными свойствами, которые  проявляются не сразу, а через  некоторое время. Более того, планомерное  употребление хлорированной воды способно вызвать изменения на генетическом уровне, включая и ускорение такого геронтологического процесса как старение организма.

Озонирование же – технология хоть и хорошая, но весьма дорогостоящая  и сложная, поэтому широкого распространения  он не имеет. И хлорирование и озонирование относятся к химическим способам очистки воды.

В наши дни появилось множество  способов и методов очистки воды от различных загрязнений. Как известно, вода применяется повсеместно, в  том числе, для хозяйственно-бытовых  и промышленных нужд. Но для того, чтобы воду сделать по-настоящему безвредной, прозрачной и приятной на вкус, ее требуется сначала очистить.  Приведу примеры хотя бы некоторых  способов  очистки.

 

 

 

 

 

 

 

Химические способы очистки

Электрохимическая очистка  воды

Электрохимическая очистка воды базируется на окислительно-восстановительных  реакциях и представляет собой, собственно, воздействие электрического тока на сточные воды. Если говорить более  доступным языком, можно сказать, что сильный ток делит воду на «живую» и «мертвую» и тем  самым очищает ее.

Электрохимическая очистка воды достаточно экономична и весьма распространена в России в связи с тем, что может быть довольно продуктивной при очень маленьких финансовых затратах. Тем не менее, за рубежом, подобный метод не используется для бытовых вод, а применяется исключительно для промышленной очистки воды.

Электрохимическая очистка воды позволяет уничтожить все микроорганизмы, но при этом, она может негативно повлиять на различные органические вещества. В связи с тем, что в воде могут содержаться совершенно разные микроорганизмы и вещества, а точный анализ сточных вод, как правило, не делается, результат воздействия  тока на эту воду никто предсказать  не сможет. Соответственно, из-за непредсказуемой  реакции веществ в воде, в ходе ее очистки могут получиться не очень  безопасные соединения.

Обработка воды серебром. Серебрение воды.

Серебро способно в малых концентрациях (начиная с 2х10^-11 моль/л) оказывать бактерицидное действие. Но способность гарантированно уничтожать определенные бактерии наблюдается при концентрациях свыше 150 мкг/л.

При концентрациях 50-100 мкг/л ионы серебра  обладают бактериостатическим действием, т.е. способностью сдерживать рост и  размножение бактерий. Бактериостазис — процесс обратимый, и после прекращения действующего фактора, рост и размножение бактерий возобновляются. Исключением является случай длительного бактериостатического воздействия.

Ионы серебра убивают не все  бактерии. Ряд микроорганизмов, например, спорообразующие бактерии более  устойчивы к их воздействию. До конца  не ясен вопрос о воздействии ионов  серебра на вирусы.

Серебро давно используется как бактериостатический  агент при длительном хранении питьевой воды, например на морских судах, во время космических полетов. При  хранении такой воды необходимо соблюдение некоторых условий:

1. вода изначально должна быть хорошего микробиологического качества.
2. должно быть исключено поступление в воду новых бактерий,
3. вода должна храниться в темноте, так как под действием света возможно выпадение осадка и изменение ее цвета (соединения серебра чувствительны к свету).

Серебро успешно применяется в качестве обеззараживающего средства в комбинации с другими дезинфектантами. Например, ионизация воды ионами меди и серебра в соотношении 10:1 (ПДК по меди по СанПиНу в 20 раз выше, чем у серебра, а бактерицидное действие по некоторым организмам даже лучше) дает хорошие результаты при обеззараживании воды в бассейнах и одновременно позволяет на 80% снизить степень хлорирования (но не отказаться от него!).

Сорбционно-осветлительная очистка

Сорбционно-осветлительный фильтр используется для финишной очистки воды. Он удаляет небольшие концентрации железа, марганца, а так же снижает содержание органических соединений. Фильтр очень хорошо удаляет из воды хлор (это особенно важно при очистке хлорированной водопроводной воды), улучшает вкус, цвет. Устраняет неприятные запахи. 
 
Отфильтрованные органические соединения, хлор, марганец и железо оседают на гранулах фильтрующей среды и в дальнейшем при обратной промывке фильтра сбрасываются в канализацию с потоком воды. Управляет процессом промывки фильтра (этот процесс называется регенерация) автоматический управляющий клапан. 
 
В качестве фильтрующей среды используется гранулированный активированный уголь. Уголь изготавливается из кокосовой скорлупы. Гранулы активированного угля имеют большую пористость и сорбционную ёмкость.

 

 

 

 

 

 

 

 

Физические способы очистки

Кипячение

Простейшей физической технологией  водоочистки можно назвать, пожалуй, кипячение. Кипячение, с одной стороны, полностью очищает воду от любых  болезнетворных организмов, но с другой стороны, такой принцип очистки  воды не позволяет избавиться от различных  химических загрязнений и может  применяться лишь в ограниченных объемах. Первый - при кипячении изменяется структура воды, т.е. она становится "мертвой", поскольку происходит испарение кислорода. Чем больше мы кипятим воду, тем больше погибает в ней патогенов, но тем более она становится бесполезной для организма человека. Второе - поскольку при кипячении происходит испарение воды, то концентрация солей в ней увеличивается. Они отлагаются на стенках чайника в виде накипи и извести и попадают в организм человека при последующем потреблении воды из чайника.

Вымораживание

Данный способ применяют для  эффективной очистки воды с помощью  ее перекристаллизации. Данный способ намного эффективнее кипячения  и даже перегонки, поскольку фенол, хлорфенолы и легкая хлорорганика (ряд хлорсодержащих соединений - страшнейший яд) перегоняются вместе с водяным паром (последнее дадим на заметку поклонникам дистиллированной воды).

Многие под данным способом понимают следующее: налить воду в посуду и  поставить ее в холодильник до появления льда, после вынуть посуду из холодильника и разморозить ее для питья. Сразу заметим, что  эффект очистки воды вышеприведенным  способом равен нулю, поскольку вымораживание - очень сложный и долгий процесс, эффективность которого целиком  зависит от точного следования разработанным  методикам.

Данный способ основывается на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а уж в последнюю очередь  в наименее холодном месте затвердевает все, что было растворено в основном веществе. Главное  - обеспечить медленное  замораживание воды и вести его  так, чтобы в одном месте сосуда его было больше, чем в другом. Важно отметить то, что приготовление  воды методом вымораживания может  длиться несколько часов с  постоянным отслеживанием процесса. В противном случае эффективность  резко снижается.

 

 

 Механические технологии водоочистки

Механические технологии водоочистки предполагают использование всевозможных фильтров. Фильтры бывают разные: грубые – для очистки воды от крупного мусора и песка – и тонкие – позволяющие отфильтровать очень мелкую пыль, а некоторые механические устройства очистки воды помогают удалить даже химические примеси и микроорганизмы. Почти всегда очистка воды и в промышленности, и в быту начинается с механической очистки от нерастворимых частиц. Это позволяет защитить остальное оборудование для очистки воды, а также другое технологическое оборудование от раннего износа и засорения. Если в исходной воде содержится много крупных и мелких частиц, то механическая очистка воды на производстве проводится в несколько ступеней.

Воду сначала отстаивают, затем куагулируют и с помощью различных фильтров окончательно избавляются от взвешенных частиц. Далее необходима химическая очистка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биологические методы очистки

Биологический метод очистки воды заключается в использовании микроорганизмов, способных питаться органическими веществами и тем самым уничтожать их, очищая воду от коллоидных примесей и тонких суспензий. Биологические методы очистки воды заключаются в том, что микроорганизмы в процессе переработки органики, являющейся для них питательными веществом, воздействуют на процессы окисления и восстановления различных органических субстанций. Подобные субстанции образуют коллоидные системы или тонкие суспензии, рассеянные в канализации. В ходе такой переработки сточных вод, микроорганизмы очищают воду от твердых и жидких продуктов жизнедеятельности человека и хозяйственно-бытовых органических загрязнений.

Очистные  системы, реализующие биологические  методы очистки воды условно можно  подразделить на естественные и искусственные  сооружения:

1. Очистные системы, обрабатывающие воду в условиях, приближенных к естественным обстоятельствам.

Суть их работы заключается в  том, что очистные сооружения фильтруют  сточные воды через почву или  водоемы. Таким образом, при помощи данных систем можно очищать как  поля орошения или фильтрации, так  и естественные проточные водоемы (пруды, ручьи и т.д.).

В отличие от искусственных систем очистки воды, здесь микроорганизмы обеспечиваются кислородом, поступающим извне, без каких-либо дополнительных способов аэрации.

2. Очистные системы, работающие в искусственно созданных условиях.

Биологический метод очистки воды в данных системах заключаются в  том, что микроорганизмы очищают  сточные воды в аэротенках, а также аэро- и биофильтрах. В процессе функционирования искусственно созданных систем, микроорганизмы могут дышать кислородом благодаря механической аэрации или диффундированию кислорода через поверхность очищаемых вод (реаэрации).

Такая очистка воды более интенсивна, чем та, что проводится в естественных условиях. Она способствует более быстрому развитию микроорганизмов и, соответственно, благотворно влияет на активность их работы.

 

 

 

Умягчение

Если в воде присутствует большое  количество ионов калия и магния, вода обладает высокой жесткостью. Среди методов очистки промышленных вод существуют способы умягчения  воды. Умягчение воды необходимо проводить  и при очистке воды в городе. Жесткая вода, кроме вреда для  организма человека (сухость кожи и волос, отложение солей) приводит к повышенному потребление моющих средств и стиральных порошков, а  также накипи на трубах и нагревательных элементах. Умягчение воды может  быть особенно актуально при очистке  воды для прачечной, ресторана, кафе.

Умягчение проводится с помощью  аппаратов для очистки воды от ионов жесткости с помощью  ионообменных фильтров. При проходе  воды через фильтры с ионообменными  смолами ионы калия и магния обмениваются на ионы натрия.

Банановый фильтр

Самый неординарный способ очистки  воды о котором я услышала совсем недавно - использование банановых  фильтров. Научные исследования показывают, что большое количество тяжелых  металлов, таких как медь, свинец могут оказаться в воде  по причине стоков в водные каналы промышленных отходов, продуктов жизнедеятельности скота, а также в процессе добычи угля. Как известно, тяжелые металлы, которыми может быть заражены вода, оказывают негативное влияние не только на окружающую среду, но и на здоровье человека. А все известные в настоящее время способы удаления тяжелых металлов из воды либо очень дороги, либо, что еще хуже, используют субстанции, которые сами по себе  токсичны.

Учеными проводились эксперименты  со скорлупой арахиса, волокнами кокосового ореха, а также с отходами некоторых других растений, которые тоже могут очищать воду от токсинов.

В ходе работы Миленой Бониоло было установлено, что банановая кожура в высушенном и перемолотом виде прекрасно очищает воду от тяжелых металлов. Так же действует и свежая мелко порубленная кожура банана, что параллельно с Миленой Бониоло было доказано профессором  Густаво Кастро и его коллегами.