Анализ эффективности бытовых очистителей воды презентация

Описание презентации по отдельным слайдам:

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Источники загрязнения внутренних водоемов Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения

механическое — повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений; химическое — наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; бактериальное и биологическое — наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей; радиоактивное — присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах; тепловое — выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС. Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

Очистка сточных вод — обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения- сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода) Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Для очистки воды в бытовых условиях люди используют разные способы. Однако далеко не все знают, как правильно их необходимо осуществлять и какой может при этом возникнуть побочный эффект. Все способы очистки воды можно условно разделить на две группы: очистка без использования фильтров и очистка с использованием фильтров.

Данный вариант наиболее распространен и доступен, поскольку для очистки воды не требуется приобретение дополнительных устройств, кроме как обычной кухонной посуды. Отстаивание Вымораживание

Отстаивание используют для удаления из воды хлора и оседания крупных частиц. Как правило, для этого водопроводную воду наливают в большое ведро и оставляют в нем на несколько часов. Без перемешивания воды в ведре, удаление газообразного хлора происходит примерно с ⅓ глубины от поверхности воды. Именно этот слой потом и используется для употребления. Вывод. Эффективность данного способа очистки воды оставляет желать лучшего. После отстаивания необходимо кипятить воду. Вымораживание Отстаивание

Вымораживание 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. Данное явление можно наблюдать на примере свечи. В потухшей свече, подальше от фитиля ,получается чистый прозрачный парафин, а в середине, где горел фитиль, собирается сажа и воск получается грязным. Этому закону подчиняются все жидкие вещества. Вымораживание

Современные фильтры для очистки воды используют в основном методы озонирования, применение активного серебра и активированного угля, йодирование, ультрафиолет, озонированиеи обратный осмос. Озонирование воды Применение активного серебра Активированный уголь Йодирование Ультрафиолет

Озонирование воды в качестве технологии водоподготовки пользуется популярностью в западных странах. Принцип действия озона при очистке таков: молекулы этой химически активной формы кислорода проникают через клеточные мембраны органических веществ и быстро их окисляют.Это становится причиной гибели клетки микроорганизма. Водоподготовкас помощью озона способствует улучшению вкусовых качеств водыи уничтожению неприятных запахов. Озонирование воды

Очищающие свойства серебра используется человеком с незапамятных времен. Когда-то воду просто выдерживали некоторое время в серебряных сосудах, считалось, что после этого вода полностью обеззараживалась. Современное применение серебра для водоочистки заключается в соединении ионов серебра с оболочкой бактерий. У этого метода, однако, есть противники, которые утверждают, что поскольку серебро — тяжелый металл, то такого рода очистка представляет опасность для человеческого организма. На сегодняшний день серебро применяют также для длительного хранения исходно чистой воды. Применение активного серебра

Активированный уголь это реагент сорбционной (от лат. sorbeo — поглощаю) очистки воды для удаления из воды хлора, запахов и цвета. Благодаря своей высокой сорбционной способности, активированный уголь эффективно поглощает из воды остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения. Пористая структура активированного угля и, как следствие, большая площадь поверхности, обеспечивает его высокую эффективность. Активированный уголь

Йодирование – часто применяющийся способ очистки воды в плавательных бассейнах. Кроме того, специально разработанными йодными таблетками удобно дезинфицировать воду в походных условиях, например, набрав воды из старого сельского колодца или кристально чистого на первый взгляд родничка. Йодирование

Обработка воды ультрафиолетовыми лучами или посредством ультрафиолетовой мембраны признана одним из наиболее эффективных способов водоочистки. Технология обеззараживания воды с помощью ультрафиолета заключается в прохождении особых фотохимических реакций ,в результате которых клетки микроорганизмов, находящихся в воде, серьезно повреждаются, и бактерии погибают. ультрафиолет

ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте «Инфоурок».

Пройдя курс Вы получите:
— Удостоверение о повышении квалификации;
— Подробный план уроков (150 стр.);
— Задачник для обучающихся (83 стр.);
— Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
— БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
— Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте «Инфоурок»!

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

источник

Вода как участник процессов жизнедеятельности организма человека. Дополнительные устройства по очистке воды, их отличия по принципу действия, эффективности очистки и цене. Сорбционные фильтры «Барьер» и «Аквафор» кувшинного типа со сменными модулями.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

на тему: «Анализ эффективности бытовых очистителей воды»

Вода является активным участником процессов жизнедеятельности организма человека, поэтому от качества воды зависит состояние здоровья населения. В многочисленных публикациях доказывается взаимосвязь состояния здоровья населения и качества употребляемых питьевых вод.

На практике безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01 [1]. Потребители оценивают качество воды по органолептическим свойствам: запаху, привкусу, цветности, мутности. Правда в настоящее время этот метод может быть лишь приближенной оценкой качества воды, т.к. в связи с загрязнением поверхностных и подземных вод возрастает опасность присутствия в них мутагенных и канцерогенных соединений в концентрациях, которые не могут быть определены на основании органолептических показателей. Поэтому потребители руководствуются рекламой, либо приобретают воду, расфасованную в емкости, а также используют в быту локальные системы доочистки поступающей водопроводной воды.

Современный рынок предлагает широкий выбор дополнительных устройств по очистке воды, отличающихся по принципу действия, по эффективности очистки и по цене. Безусловно, прежде чем покупать бытовой фильтр, необходимо определить, от чего он должен очищать воду, т.к. в питьевой воде содержится много различных веществ, совершенно необходимых организму человека для его нормальной жизнедеятельности. Так, недостаток ионов кальция способствует развитию различных заболеваний сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата и т.д. Определенное содержание НСО₃ — ионов влияет на состояние гидрокарбонатной буферной системы организма и, следовательно, на протолитический гомеостаз.

Поэтому представляет интерес исследование эффективности работы некоторых наиболее распространенных очистительных фильтров и анализ качества очищенной ими воды.

Материалы и методы. Для исследования были использованы следующие фильтры: сорбционные фильтры «Барьер» и «Аквафор» кувшинного типа со сменными модулями (кассетами) и устройство «Изумруд», в основе работы которого лежит также процесс электролиза.

Сменная кассета фильтра «Барьер» содержит кокосовый активированный уголь, который очищает от активного хлора, органических и хлорорганических веществ, пестицидов, нефтепродуктов; устраняет неприятные запахи и привкусы. Предварительная обработка активированного угля серебром предотвращает возможность размножения бактерий внутри фильтра. Сменная кассета включает также ионообменную смолу для очистки от ионов токсичных металлов, тяжелых металлов и для снижения жесткости. Возможно дополнительное включение фторирующего компонента для фторирования воды до гигиенических нормативов и волокнистого ионообменного материала для эффективной очистки от ионов железа. Нами использовался фильтр «Стандарт» без указанных выше дополнительных включений.

Сменный фильтрующий модуль «Аквафора» содержит запатентованное ионообменное волокно АКВАЛЕН, гранулированный активированный уголь, сульфокатионит в натриевой форме и карбоксильный катионит в водородной форме.

Очистительное устройство «Изумруд» в дополнение к фильтрам использует способ, основанный на электролизе, что дополнительно очищает воду от механических примесей. Очистительный потенциал «Изумруда » выше, но он более дорог, требует специальной установки и очищает только водопроводную воду.

Для очистки указанными фильтрами использовали следующие воды: водопроводная, бутилированная вода «Угорская» и артезианская негазированная вода «Здравница», реализуемая в киосках г. Екатеринбурга.

Анализ исследуемых вод до и после пропускания через фильтры проводили по следующим методикам: спектрофотометрия на спектрофотометре LEKI модели LEKI SS 2109 UV, потенциометрия на иономере «Анион 4100», кондуктометрия на кондуктометре «Анион 7020»; объемные методы анализа: комплексонометрия, нейтрализация.

Результаты исследования и их обсуждение. С использованием перечисленных методов анализа снимали спектры поглощения исследуемых вод в ультрафиолетовой области спектра от 200 до 300 нм, определяли удельную электропроводность, водородный показатель и окислительно-восстановительный потенциал, общую жесткость и щелочность вод. Результаты исследований представлены в таблице. В таблицу также включены аналогичные показатели качества воды до очистки.

Показатели качества воды до и после очистки (293 К)

Окислительно-восстановительный потенциал, мВ

источник

Презентацию на тему: «Способы очистки и фильтрации питьевой воды» подготовил ученик 8 класса.В своем проекте он грамотно подобрал и использовал материал по заданной теме. Кроме того, в практической части он изготовил и продемонстрировал простой фильтр, который можно самостоятельно сделать и использовать в домашних условиях.

«Способы очистки и фильтрации питьевой воды»

• Введение:

• Цели и задачи. Актуальность.
• Цели и задачи.
• Актуальность.
• Основная часть:Теоретическая часть:
• Теоретическая часть:

• Вода — ценнейший природный ресурс. Загрязнители воды. Нормативные документы качества воды. Основная классификация способов и методов очистки воды. Фильтры. Практическая часть.
• Вода — ценнейший природный ресурс. Загрязнители воды. Нормативные документы качества воды. Основная классификация способов и методов очистки воды. Фильтры.
• Вода — ценнейший природный ресурс.
• Загрязнители воды.
• Нормативные документы качества воды.
• Основная классификация способов и методов очистки воды. Фильтры.
• Практическая часть.
• Заключение.
• Список литературы.

Изучить влияние водных ресурсов на здоровье человека, исследование качества воды, способы очистки и фильтрации питьевой воды.

1. Узнать о значении воды в жизни человека

2. Ознакомиться с определением качества воды

3. Рассмотреть способы улучшения качества питьевой воды

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека. В настоящее время вопросы качества питьевой воды имеют наивысшую актуальность.

Вода — единственное соединение на планете, существующее в природе в виде трех агрегатных состояний: жидкое, твердое, газообразное.

Вода — ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Человек — элемент биосферы. Все жизненные ресурсы он получает из биосферы. В неё человек сбрасывает и отходы. Долгое время такой тип человеческой деятельности не нарушал равновесия биосферы.

Существование биосферы и человека всегда было основано на использование воды. Человечество всегда стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу многообразное давление. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания в ней неорганических веществ, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и др.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, обще санитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Загрязнители воды подразделяются на химические (синтетические поверхностно-активные вещества , пестициды, тяжелые металлы, диоксины, нефтепродукты и др. ), биологические (вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы) и физические (радиоактивные вещества, тепло ).

Нормативные документы для обеспечения качества питьевой воды

Для обеспечения качества воды в водоисточниках и системах водопотребления используется ряд документов, основанных на значениях ПДК, из которых главными являются следующие:

• ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора». «Санитарные нормы предельно-допустимого содержания вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования» СанПиН 42-121-4130-88. «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения». СанПиН 4630-88 «Водный кодекс РФ», 1997 год.
• ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
• ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора».
• «Санитарные нормы предельно-допустимого содержания вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования» СанПиН 42-121-4130-88.
• «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения». СанПиН 4630-88
• «Водный кодекс РФ», 1997 год.

Использование воды ненадлежащего качества очень сильно влияет на здоровье человека. Поэтому вода, поступающая из скважины, водоёма или водопровода, нуждается в специальной обработке, представляющей собой комплекс физических, химических и биологических методов.

Общая классификация методов и способов очистки воды.

Методы очистки воды делятся на четыре группы:

• Механические (являются наиболее дешевыми и применяются для выделения взвесей).

• Химические (используются для нейтрализации в сточных водах неорганических примесей).

• Физико-химические (используются для фильтрации грубо — и мелко- дисперсионных частиц)

• Биологические (используются для нейтрализации растворенных органических соединений).

Отстаивание используют для удаления из воды хлора. Для этого водопроводную воду наливают в емкость и оставляют на несколько часов.

Данный способ очищает воду только от нерастворимых примесей.

Кипячение используют для уничтожения вирусов, бактерий, микроорганизмов, удаления хлора.

Недостатки : при кипячении вода меняет структуру из-за испарения кислорода, концентрация солей в оставшемся объеме увеличивается из-за испарения воды, многие вирусы гибнут при более высокой температуре, образуется дополнительный хлороформ вызывающий раковые заболевания.

Метод основан на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а в наименее холодном затвердевает все, что было растворено в основном веществе.

Недостатки : метод требует медленного замораживания, не все растворимые соли осаждаются на дне сосуда.

При кипячении вода из жидкого состояния переходит в газообразное, оставляя на дне емкости растворимые в ней соли, вирусы, бактерии. Поднимаясь вверх, и двигаясь по газоотводному приемнику дистиллятора, охлаждается и переходит в жидкое состояние. Недостатки : легкая хлорорганика перегоняется вместе с водяным паром, уничтожаются важные микроэлементы, дистиллированная вода при длительном употреблении вымывает из организма соли кальция, железа и многие другие.

Обеззараживания воды алюмокалиевыми квасцами

Алюмокалиевые квасцы очищают воду за счет образования продуктов гидролиза от бактерий, взвешенных частиц и примесей органических веществ, выделившаяся серная кислота нейтрализует воду, имеющую щелочную реакцию. Выпавший осадок удаляется фильтрованием.

Один из наиболее реальных и эффективных методов очистки воды, позволяющий существенно улучшить качество питьевой и очищенной сточной воды, решить проблемы здравоохранения и экологии.

Преимущества метода : высокая активность озона в отношении обеззараживания воды от бактерий и вирусов; одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, устраняются запахи и привкусы; не изменяет натуральные свойства воды; заменяет традиционные методы хлорирования, ультразвук, фильтрацию и другие. Недостатки : большие затраты электроэнергии.

Хлор давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически во всех очистных предприятиях России. Он взаимодействует с составными частями клетки микроорганизма, что приводит к нарушению обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. Недостатки : хлор — сильнодействующее ядовитое вещество; способствует образованию в воде токсичных и хлорорганических соединений; обладает последействием; очистные станции, использующие хлор, являются объектами повышенной опасности.

Применяется в жидком виде, получают на месте применения электрохимическим способом. Эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов, безопасен при использовании и хранении. Недостатки : неэффективен против цист; при хранении теряет активность и выделяет хлор; после использования образует большое количество побочных продуктов; требует немедленного использования сразу после получения.

Фильтры бывают разных типов:

• Обратноосмотические (В них используются тонкие мембраны с размером ячеек, сопоставимым с размером молекулы воды)
• Ионообменные ( В них применяются ионозамещающие смолы, которые смягчают воду)
• Безреагентные фильтры обезжелезивания (Из воды выводятся вредные вещества в виде осадка с помощью избытка кислорода)
• Сорбционные (Применяется активированный уголь)
• УФ- и озоновые фильтры

Самый простой способ очистки воды в домашних условиях – это фильтрование .

Вот так выглядит схема простейшего фильтра, который можно изготовить дома

Для изготовления такого фильтра нам потребуется пластиковая 5-литровая бутылка из-под воды. От неё отрезаем дно. Завязываем горлышко несколькими слоями чистой ткани. Насыпаем древесный уголь, потом речной песок.

Вода до и после фильтрации

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рациональное использование для нужд народного хозяйства — одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения!

• Г.А. Скоробогатов, А.И. Калинин “Водопроводная вода. Ее химические загрязнения и способы доочистки в домашних условиях” — СПб/издательство СПб 2003
• Краузер Б.; Фридмантл М. Химия. Лабораторный практикум.- М:Химия, 1995
• Чебышев Н.; Каган Б. Высшая школа 21-го века: Проблема качества//Высшее образование в России.- 2000
• Фридмантл М. “Химия в действии”. М. “Мир” 1991
• Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. — М.: Стройиздат, 1987.
• Гавич И.К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения.- М.: Агропромиздат, 1985.
• Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат, 1987.
• Соколов А.К. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. — М.: Стройиздат, 1992.

источник

Методы очистки питьевой воды Выполнил: Сабадашов К.С. ученик 11 «Б» гимназии №25 Руководитель: Безик Ю.Б. г. Краснодар

Цели и задачи исследования: – знакомство с теорией по данной проблеме; – проведение экологического мониторинга состояния питьевой воды в выбранных районах; – выявление основных загрязнителей воды; – установление соответствия качества питьевой воды санитарным нормам; – сопоставление качества исследуемой воды; – определение химических показателей дополнительно очищенной воды; – составление таблиц и графиков по данному материалу

Что такое питьевая вода? Питьевой считается вода, пригодная к употреблению внутрь и отвечающая критериям качества — то есть вода безопасная и приятная на вкус. В мире эти критерии были утверждены Европейским Сообществом, а затем приняты с некоторой адаптацией каждой из стран. В нашей стране c 1 января 2002 года действует документ с названием «Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.1.4.1074-01».

Без воды наше существование невозможно. А без хорошей воды невозможно хорошее существование. Вода доставляет в клетки организма питательные вещества и уносит отходы жизнедеятельности, участвует в процессе терморегуляции и дыхания. Для нормальной работы всех систем человеку необходимо как минимум 1,5 литра воды в день. Парадоксальный факт: вода необходима для жизни, но она же является и одной из главных причин заболеваемости в мире. Опасность употребления некачественной воды может быть микробиологической: вода в природе содержит множество микроорганизмов, некоторые из которых вызывают у человека такие заболевания, как холера, тиф, гепатит или гастроэнтерит. Загрязнение воды может быть и химическим. При этом последствия употребления грязной воды могут наступить как немедленно, так и через несколько лет.

Основные методы очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения Проблема очистки воды охватывает вопросы физических, химических и биологических ее изменений в процессе обработки с целью сделать ее пригодной для питья, т.е. очистки и улучшения ее природных свойств. Основными методами очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, к воде прибавляют раствор коагулянта (сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Фильтрование Фильтрование — самый распространенный метод отделения твердых частиц от жидкости. При этом из раствора могут быть выделены не только диспергированные частицы, но и коллоиды. В процессе фильтрования происходит задержание взвешенных веществ в порах фильтрующей среды и в биологической пленке, окружающей частицы фильтрующего материала. Вода освобождается от взвешенных частиц, хлопьев коагулянта и большей части бактерий.

Обесцвечивание Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание воды (дезинфекция) Так как полного освобождения воды от болезнетворных бактерий ни отстаивание, ни фильтрование не дают, с целью дезинфекции применяют следующие способы: введение в воду сильных окислителей (хлор, йод, марганцево-кислый калий, перекись водорода, гипохлорит натрия и кальция, жидкий хлор и хлорную известь), способных убивать ферменты бактериальных клеток; нагревание воды до температуры 80 °С (пастеризация) — 100 °С (стерилизация); облучением воды ультрафиолетовыми лучами; озонированием; воздействием ультразвуком; введением в воду серебра или других металлов, обладающих олигодинамическим действием на микроорганизмы. Практическое применение нашли 1, 3 и 4-й методы.

Для устранения запаха хлора к обрабатываемой воде прибавляют одновременно с хлором в небольших количествах аммиак (аммонизация воды). Хлор, введенный в воду, образует хлорноватистую кислоту и соляную кислоту по уравнению Сl2 + Н2О = = НОСl + НСl. Хлорноватистая кислота НОСl — соединение нестойкое, диссоциирующее с образованием гипохлоритного иона ОСl. При этом окислительное действие на органические вещества, в том числе и бактерии, проявляют как хлорноватистая кислота, так и гипохлоритный ион. Соляная кислота соединяется с карбонатами, находящимися в воде. Для устранения запаха хлора к обрабатываемой воде прибавляют одновременно с хлором в небольших количествах аммиак (аммонизация воды). Хлор, введенный в воду, образует хлорноватистую кислоту и соляную кислоту по уравнению Сl2 + Н2О = = НОСl + НСl. Хлорноватистая кислота НОСl — соединение нестойкое, диссоциирующее с образованием гипохлоритного иона ОСl. При этом окислительное действие на органические вещества, в том числе и бактерии, проявляют как хлорноватистая кислота, так и гипохлоритный ион. Соляная кислота соединяется с карбонатами, находящимися в воде.

Дезодорация воды Для удаления из воды веществ, вызывающих нежелательные привкусы и запахи, применяют следующие методы ее обработки: аэрацию (основана на летучести большинства веществ, обуславливающих привкусы и запахи); окисление хлором, озоном, перманганатом калия и другими окислителями (для удаления из воды запахов, обусловленных жизнедеятельностью микроорганизмов и водорослей); сорбцию активным углем.

Ступени водоочистки Учитывая состав водопроводной воды, которая зачастую содержит хлориды, фториды, сульфиды, сульфаты, металлы, хлор и хлорорганические соединения, а также промышленные загрязнения в виде хрома, никеля, ртути, свинца, мышьяка, меди, радионуклидов, большинство производителей предлагают фильтры многоступенчатой водоочистки. В процессе прохождения через такой фильтр на каждой ступени очистки вода теряет те или иные примеси.

1-ая ступень — это механическая очистка воды, в процессе которой удаляются такие инородные частицы, как песок, ил, ржавчина. Осуществляется она с помощью полипропиленовой сетки, в зависимости от размеров отверстий в которой удерживаются только примеси (микрофильтрация) или примеси и бактерии (ультрафильтрация). 1-ая ступень — это механическая очистка воды, в процессе которой удаляются такие инородные частицы, как песок, ил, ржавчина. Осуществляется она с помощью полипропиленовой сетки, в зависимости от размеров отверстий в которой удерживаются только примеси (микрофильтрация) или примеси и бактерии (ультрафильтрация).

2-ая ступень — удаление хлора, пестицидов, запахов. Происходит адсорбция, то есть поглощение частиц в порах какого-либо материала. Самым распространенным адсорбентом является природный фильтрант уголь, также используются синтетические волокна. 2-ая ступень — удаление хлора, пестицидов, запахов. Происходит адсорбция, то есть поглощение частиц в порах какого-либо материала. Самым распространенным адсорбентом является природный фильтрант уголь, также используются синтетические волокна. Уголь очищает, поглощая остаточный хлор, органические соединения и споры бактерий, и улучшает — вкус, запах, цвет питьевой воды . Многие производители применяют активированный уголь из скорлупы кокоса, адсорбционная способность которого в 4 раза выше. Чтобы предотвратить размножение бактерий внутри фильтра активированный уголь покрывают слоем серебра. В некоторых фильтрах используется полимерное углеродное волокно аквален — смесь угля и синтетических материалов.

3-я ступень — умягчение воды и ее освобождение от тяжелых металлов — ионный обмен. Помимо всего вышесказанного, мягкая вода в несколько раз улучшает вкус чая, кофе и других напитков, а также более пригодна для умывания и применения в быту.

Методы очистки воды Существует несколько методов очистки воды, но все они входят в три группы методов: — механические методы; — физико-химические методы; — биологические методы.

Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы. Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков. Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Высокопроизводительный и в то же время дорогой способ очистки. Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения. Наиболее дешевая — механическая очистка — применяется для выделения взвесей. Основные методы: процеживание, отстаивание и фильтрование. Применяются, как предварительные этапы. Химическая очистка применяется для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, выделение растворенных соединений, обесцвечивание и обеззараживание стоков. Физико-химическая очистка применяется для очистки сточных вод от грубо- и мелкодисперсионных частиц, коллоидных примесей, растворенных соединений. Высокопроизводительный и в то же время дорогой способ очистки. Биологические методы применяются для очистки от растворенных органических соединений. Метод основан на способности микроорганизмов разлагать растворенные органические соединения.

В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68% всех стоков, физико-химической- 3%, биологической — 29%. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80%, что улучшит качество очищаемой воды. Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиям при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями. В настоящее время из общего количества сточных вод механической очистки подвергается 68% всех стоков, физико-химической- 3%, биологической — 29%. В перспективе предполагается повысить долю очистки биологическим методом до 80%, что улучшит качество очищаемой воды. Основным методом повышения качества очистки вредных выбросов предприятиям при рыночной экономике является система штрафов, а также система плат за пользование очистными сооружениями.

Исследование качества питьевой воды в г. Краснодаре Объектом исследования выбрана вода микрорайон Комсомольский, Юбилейный, Черёмушки. Задачи исследования: – знакомство с теорией по данной проблеме; – проведение экологического мониторинга состояния питьевой воды в выбранных районах; – выявление основных загрязнителей воды; – установление соответствия качества питьевой воды санитарным нормам; – сопоставление качества исследуемой воды; – определение химических показателей дополнительно очищенной воды; – составление таблиц и графиков по данному материалу

Органолептические показатели воды. Содержание взвешенных частиц. Этот показатель качества воды определяется фильтрованием воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы. Для анализа берется 500 мл. воды. Фильтр перед работой взвешивается. После фильтрования осадок с фильтром высушивается до постоянной массы при 105 С, охлаждается в эксикаторе и взвешивается. Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы. Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяется по формуле: (m1 – m2) • 1000/V, где m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г; m2 – масса бумажного фильтра до опыта, г; V – объем воды для анализа, л. ПДК = 10мг/г.

Цвет (окраска) При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10 см. Диагностика цвета – один из показателей состояния водоема. Для определения цветности воды используется стеклянный сосуд и лист белой бумаги. В сосуд набирается вода и на белом фоне бумаги определяется ее цвет (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый) – показатель определенного вида загрязнения.

Прозрачность Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических соединений. Для определения прозрачности воды используется прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливается вода, подкладывается под цилиндр на расстоянии 4 см от его дна шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, и сливается вода до тех пор, пока сверху через слой воды не будет виден этот шрифт. Измеряется высота столба оставшейся воды линейкой и выражается степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см водопотребление ограничивается. Уменьшение прозрачности природных вод свидетельствует об их загрязнении.

Запах Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов, обнаруживаемый непосредственно в воде или (водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее хлорирования, не должен превышать 2 баллов. Определение основано на органолептическом исследовании характера и интенсивности запахов воды при 20 ˚ и 60˚С.

источник

Вода, единственное соединение на планете существующее в природе в виде трех агрегатных состояний: жидкое, твердое, газообразное. Является универсальным растворителем, обладает “памятью”, необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле. Статистика последних лет показывает, что количество пресной воды на планете уменьшается. В результате зарегулирования рек, строительства на них водохранилищ, периодически возникающих аварийных ситуаций, выброса промышленных отходов и неочищенных коммунально- бытовых стоков в русло пресных водоемов приводят к загрязнению не только наземных, но и подземных бассейнов. Качество пресной воды ухудшается из-за увеличения цветности, появления привкусов и запахов, наличия повышенного содержания органических примесей, пестицидов и других химических соединений. Используемые фильтры и обеззараживающие соединения в водопроводных очистных сооружениях не эффективны, а порой даже не безопасны. В результате в питьевой воде, потребляемой населением, содержатся практически те же загрязнения, что и в природной. Проблема обеспечения населения питьевой водой, отвечающей требованиям стандарта, является одной из основных и требует комплексного и эффективного решения. С неэффективностью очистительных фильтров местных водонапорных станций мы сталкивакмся ежедневно, поэтому исследовательская работа посвящена поиску создания фильтра способного устранять или улучшать качество питьевой воды. Это стало главной целью исследований. Главная задача в создании фильтров – подбор компонентов способных устранять запах, улучшать вкусовые качества, задерживать не только не растворимые в воде примеси, но и примеси находящихся во взвешенном состоянии. Для решения поставленной задачи использованы различные методы исследования: анализ литературных и интернет источников, химический анализ на определение жесткости и кислотно – щелочной среды, способы очистки воды от примесей, анализ и подбор наиболее безопасного для здоровья, но эффективного обеззараживающего метода.

1.1 Способы очистки воды методом отстаивания

Отстаивание используют для удаления из воды хлора. Для этого водопроводную воду наливают в емкость и оставляют на несколько часов. Газообразный хлор удаляется с 1/3 глубины от поверхности воды. После отстаивания воду необходимо кипятить.

1.2 Способы очистки воды методом фильтрования

Данный способ очищает воду только от нерастворимых примесей, при этом растворимые соли, вирусы, бактерии, микроорганизмы остаются.

1.3 Способы очистки воды методом кипячения

Кипячение используют для уничтожения вирусов. Бактерий, микроорганизмов, удаления хлора. Недостатки: при кипячении вода меняет структуру из-за испарения кислорода, концентрация солей в оставшемся объеме увеличивается из-за испарения воды, многие вирусы гибнут при более высокой температуре, образуется дополнительный хлороформ вызывающий раковые заболевания.

1.4 Способы очистки воды методом кристаллизации

Метод основан на химическом законе, согласно которому при замерзании жидкости, сначала в наиболее холодном месте кристаллизуется основное вещество, а в наименее холодном затвердевает все, что было растворено в основном веществе. Недостатки: метод требует медленного замораживания, не все растворимые соли осаждаются на дне сосуда.

1.5 Способы очистки воды методом дистилляции

Метод основан на свойствах воды изменять агрегатное состояние в зависимости от температуры. Так при кипячении вода из жидкого состояния переходит в газообразное. Оставляя на дне емкости растворимые в ней соли, вирусы, бактерии. Поднимаясь вверх и двигаясь по газоотводному приемнику дистиллятора охлаждается и переходит в жидкое состояние. Недостатки: легкая хлорорганика перегоняется вместе с водяным паром, уничтожаются важные микроэлементы, дистиллированная вода при длительном употреблении вымывает из организма соли кальция, железа и многие другие.

1.6 Методы обеззараживания воды алюмокалиевыми квасцами

В домашних условиях обеззараживание воды от бактерий осуществляют путем добавления 1гр соли на 4л воды. Алюмокалиевые квасцы очищают воду за счет образования продуктов гидролиза от бактерий, взвешенных частиц и примесей органических веществ, выделившаяся серная кислота нейтрализует воду, имеющую щелочную реакцию. Выпавший осадок удаляется фильтрованием.

Один из наиболее реальных и высокоэффективных методов очистки воды, позволяющий существенно улучшить качество питьевой и очищенной сточной воды, решить проблемы здравоохранения и экологии. Преимущества метода: возможность получения озона на месте применения; высокая активность озона в отношении обеззараживания воды от бактерий и вирусов; одновременно с обеззараживанием происходит обесцвечивание воды, устраняются запахи и привкусы; не изменяет натуральные свойства воды; заменяет традиционные методы хлорирования, ультразвук, фильтрацию и другие. Недостатки: большие затраты электроэнергии.

Хлор давно используется в качестве основного обеззараживающего реагента практически во всех очистных предприятиях России. Механизм бактерицидного действия хлора заключается во взаимодействии с составными частями клетки микроорганизма, что приводит к нарушению обмена веществ в клетке и отмиранию микроорганизмов. Недостатки: хлор сильнодействующее ядовитое вещество; способствует образованию в воде токсичных и хлорорганических соединений; обладает последействием; очистные станции использующие хлор являются объектами повышенной опасности.

Применяется в жидком виде, получают на месте применения электрохимическим способом. Эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов, безопасен при использовании и хранении.

Недостатки: неэффективен против цист; при хранении теряет активность и выделяет газообразный хлор; после использования образует большое количество побочных продуктов; требует немедленного использования сразу после получения.

Для проведения эксперимента были взяты образцы воды из трех разных источников: водопроводная, вода подземного бассейна, вода из природного водоема г.Краснодара, п.Северного. проведен анализ каждого образца и выбран для дальнейшего исследования наиболее загрязненный источник. Все исследования проводились поэтапно независимо от способа очистки в одинаковой последовательности.

Цели:

• получить фильтр максимально очищающий воду от примесей;
• уменьшить показатель щелочной среды;
• очистить воду от неприятных запахов;
• улучшить вкус воды;
• снизить содержание растворимых солей;
• уменьшить показатель жесткости воды.

Задачи:

• подобрать компоненты фильтра на основе их характеристик удовлетворяющие поставленным целям;
• определить фильтр наиболее эффективно очищающий воду от примесей и неприятных запахов;
• определить наиболее безопасный, но эффективный обеззараживающий способ очистки воды;
• по результатам исследований разработать ряд рекомендаций для органов местного самоуправления по использованию в водоочистительных станциях наиболее эффективных способов очистки воды.

Методика последовательного исследования:

• отстаивание;
• фильтрование;
• определение кислотно-щелочной среды раствора или фильтрата;
• определение жесткости раствора или фильтрата.

Метод исследования: химический (экспериментальный).

Оборудование: образцы проб трех различных источников, универсальная индикаторная бумага, шкала определения рН среды, мыльный раствор туалетного мыла, ватные диски, активированный уголь, песок, древесные опилки, поваренная соль, стеклянные: колбы, воронки, палочки.

Предмет исследования: Химия. Здоровье человека.

Актуальность исследования: Вода жизненно важное соединение и от ее качества зависит здоровье, долголетие человека, а так же всех живых организмов.

2.1 Анализ образцов проб воды из разных источников

Для анализа взяты образцы проб пресной воды из трех различных источников: образец №1 — водопроводная вода, образец №2 — вода подземного бассейна (колодезная), образец №3 — вода из природного водоема г. Краснодара, п.Северного (приложение 1).

В результате проведения ряда последовательных экспериментов получены следующие результаты: отстаивание представленных образцов (приложение 2а) показало наличие не растворимых солей в каждом образце; фильтрование (приложение 2б) – наличие загрязнителей во всех образцах даже после отстаивания; определение кислотно – щелочной (рН) среды раствора – все три образца (приложение 3) имеют щелочную среду, причем содержание щелочи в водопроводной воде значительно выше чем в колодезной, но меньше чем у природного источника. Вывод: не рекомендуется пить сырую водопроводную воду из-за повышенного содержания щелочи, купаться или брать воду для хозяйственных нужд из природного источника; определение жесткости воды (приложение 4) показало содержание во всех трех образцах повышенное содержание солей кальция и магния.

Для дальнейших исследований выбрана вода наиболее загрязненного источника – природного водоема (образец №3).

2.2 Очистка воды методом кристаллизации

Выбранный образец (приложение 5) подвергли кристаллизации с последующим удалением нижней части содержащей нерастворимые примеси. Произвели размораживание при комнатной температуре и провели анализ полученного образца. Результат выявил не эффективность данного метода по очистке воды от растворимых солей (приложение 5).

2.3 Очистка воды из природного водоема сложными фильтрами и ее анализ

2.3.1 Фильтровальный диск — опилки

Анализ полученного фильтрата (приложение 6) показал не эффективность использования при очистке воды данного фильтра, так как показатель щелочной среды не изменился, жесткость воды осталась в неизменном виде, о чем говорит масса хлопьев на поверхности фильтрата.

2.3.2 Фильтровальный диск – песок — опилки

Через трехслойный фильтр (приложение 7) пропустили исследуемый образец. Проанализировали полученный фильтрат (приложение 7). Результат: щелочная среда фильтрата уменьшилась с интервала 10 – 11 до 9 – 10; количество хлопьев на поверхности фильтрата значительно сократилось, что доказывает снижение содержание солей кальция и магния, уменьшение жесткости воды.

2.3.3 Фильтровальный диск – активированный уголь

Активированный уголь выступает в роли сорбента при фильтровании поглощая вредные примеси и неприятный запах, поэтому он был выбран в качестве компонента фильтра. Произвели фильтрование образца №3 через фильтр, фильтрат подвергли поэтапному химическому анализу. Результат: свойства фильтрата в сравнении с образцом не изменились (приложение 8). Вывод: активированный уголь не способствует снижению содержания солей и щелочной среды.

2.3.4 Фильтровальный диск – активированный уголь — опилки

Показатель жесткости воды и рН среды в полученном фильтрате изменился, но незначительно (приложение 9). Вывод: данный фильтр улучшает качество воды, но не является эффективным.

2.3.5 Фильтровальный диск – активированный уголь – поваренная соль – активированный уголь

Анализ фильтрата полученного из сложного четырехслойного фильтра (приложение 10) показал эффективность его использования, так как: 1 – щелочная среда фильтрата уменьшилась по сравнению с исходным образцом с интервала 10 – 11 до 8 – 9; 2 – жесткость воды уменьшилась, что доказывает снижение содержание растворимых солей.

Проведенные исследования проб воды взятой из трех разных источников показали:

1 — неэффективность использования очистительных фильтров в водоочистительных станциях. Водопроводная вода содержит растворимые и нерастворимые в воде соли содержание которых превышает установленные нормы, вода жесткая, с повышенной щелочной средой;

2 — вода подземного бассейна содержит различные загрязнители так же превышающие установленные нормы;

3 – проба воды взятой из наземного природного водоема вызывает наибольшие опасения из – за наличия цветности, запаха, примесей во много раз превышающие нормы и тем самым опасны для нормальной жизнедеятельности живых организмов водоема, показатель щелочной среды находится на критической отметке.

Для дальнейших исследований был выбран образец пробы воды из природного водоема показавший наиболее отрицательный результат. В ходе проведения экспериментальных работ и анализа полученных фильтратов возникли трудности в подборе слоев фильтра способных максимально устранить выявленные ранее отрицательные показатели. Однако, не смотря на всю сложность эксперимента, были достигнуты неплохие результаты. Если использовать сложный многослойный фильтр, состоящий из: фильтра, активированного угля, поваренной соли и песка в комплексе с озонированием будет достигнут конечный результат удовлетворяющий поставленным целям. На основании вышеизложенного составлен ряд предложений рекомендательного характера для органов местного самоуправления:

1. Использовать в имеющихся очистительных водонапорных станциях комплексного подхода в очистке питьевой воды от примесей состоящего из: сложного четырехслойного фильтра с последующим озонированием фильтрата;

2. Закончить строительство водоочистительной станции в г. Краснодаре, п.Северном и подключить жителей к централизованному водопроводу.

Проблема качества питьевой воды и способов ее очистки всегда была, есть и будет актуальной. Исследование в данном направлении нельзя прекращать, а методику данных исследований включить в один из разделов элективного курса по выбору “Практическая химия”.

Список использованной литературы

1. Г.А. Скоробогатов, А.И. Калинин “Водопроводная вода. Ее химические загрязнения и способы доочистки в домашних условиях” — СПб/издательство С.-Петерб., 2003
2. Краузер Б.; Фридмантл М. Химия. Лабораторный практикум.- М:Химия, 1995
3. Чебышев Н.; Каган Б. Высшая школа 21-го века: Проблема качества//Высшее образование в России.- 2000
4. Фридмантл М. “Химия в действии”. М. “Мир” 1991
5. И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская Учебник для 9 кл. общеобразовательных учреждений/ 4-е изд. М.:ООО ТИД “Русское слово”, 2009
6. И.И. Новошинский, Н.С. Новошинская Учебник для 8 кл. общеобразовательных учреждений/ 4-е изд. М.:ООО ТИД “Русское слово”, 2009

источник

презентация исследовательской работы.pptx — Презентация исследовательской работы «Очистка воды с помощью бытовых фильтров».

МБОУ « Сорская СОШ №3
с углубленным изучением отдельных предметов»
ТЕМА: «ОЧИСТКА ВОДЫ С
ПОМОЩЬЮ БЫТОВОГО
ХИМИЯ
ФИЛЬТРА»
Автор …………………., 3А класс
Руководитель Постоногова Г.В,
учитель начальных классов
г.Сорск,
2016г.
Автор …………………., 3А класс Руководитель Постоногова Г.В, учитель начальных классовг.Сорск,2016г.

Без воды человек не может обходиться,
но на состояние нашего здоровья
влияет не только количество выпитой воды,
но и ее качество.
М. Ахманов

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: изучить особенности очистки воды с
помощью бытового фильтра.
ЗАДАЧИ:
 изучить принцип работы фильтров;
 проанализировать, какие легкодоступные компоненты могут
очищать и обеззараживать воду;
 подобрав необходимые материалы, провести эксперименты по
 разобрать и посмотреть из чего делают сменные кассеты на
фильтрации;
бытовые фильтры;
 попробовать создать модель фильтра для воды из подручных
средств и сравнить результат его очистки с результатом очистки с
помощью современного бытового фильтра;
 изучить способы очистки воды, применяемые жителями города.

ГИПОТЕЗА: предположим, что улучшить качество питьевой воды
можно не только с помощью фильтра для очистки воды, но и другими
способами.

Основные этапы
Работа проходила в ТРИ ЭТАПА:
 на ПЕРВОМ этапе собиралась информация о фильтрах
«Барьер», их предназначение, необходимость в
использовании.
 на ВТОРОМ этапе проводился небольшой эксперимент с
использованием данного фильтра.
 на ТРЕТЬЕМ этапе изучил способы очистки воды,
применяемые жителями города

ПРОБЛЕМА
ИССЛЕДОВАНИ
Я.
Проблема заключается
в том, что каждый второй
житель нашей страны
использует питьевую воду,
не соответствующую
гигиеническим
требованиям.
5

ЭКСПЕРИМЕНТ №1
В чистую пол­литровую банку налил воды из под крана.
Растворил чайную ложку сахарного песка. Затем закрыл и поставил на 48
часов в теплое место.

Вода стала мутной, значит она, малопригодна для
питья. Что же делать? Где добывать чистую воду?
На эти вопросы можно дать один ответ: необходимо
очищать воду самостоятельно.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОСА
1. Пользуетесь ли вы фильтрами для очистки воды?
Родственники
Знакомые и соседи
Сумма
21
7
15
4
2
7
14
Да
Нет
кувшин
насадка на кран
вода в бутылках (.)
«Аквафор»
«Барьер»
2. Какой фильтр вы используете дома?
3. Какой марки ваш фильтр?
14
6
9
3
2
4
10
7
1
6
1

3
4
4. Как вы думаете, зачем нужны фильтры?
для очистки воды от хлора
для очистки от растворенных в воде веществ
для улучшения вкусовых качеств воды
4
2
1
13
5
3
5. Умеете ли вы и ваша семья правильно обращаться с фильтрами?
20
2
9
3
2
8

Да
Нет
Родственники
12
2
Знакомые и соседи
Какой марки ваш фильтр?
Да Нет
Да Нет
7
«
«
«
«

ЧТО ТАКОЕ ФИЛЬТР? ПРИНЦИП РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ
Фильтр ­ это специальный прибор, который очищает воду
от примесей и растворенных в воде веществ, а также
умягчает её.

СМЕННЫЕ КАССЕТЫ
В состав всех фильтров входит:
высококачественный кокосовый активированный
уголь;
обрабатывается серебром;
ионообменная смола.
.
Сменная кассета «БАРЬЕР­7»
предназначена для очистки воды
с повышенным содержанием железа
Сменная кассета «БАРЬЕР­5»
Содержит фтор, который
обеспечивает фторирование воды
до гигиенических нормативов.
Сменная кассета «БАРЬЕР­6»
предназначена для
эффективного снижения
жесткости воды
9

Я РЕШИЛ ИСПОЛЬЗОВАТЬ:
марлю;
активированный уголь;
 волокна с кожуры банана;
 песок (мелкая галька) ;
 хвойные иголки;
серебряная цепочка.
12

ЭКСПЕРИМЕНТ №2
Взял две стеклянные банки. В одной из которой наша испытуемая
доработки.
вода с сахаром. Далее собрал фильтр из материалов, которые я только
что перечислил. И пропустил через него воду во вторую банку. В
результате отфильтрованная вода стала значительно темнее.
ВЫВОД: этот фильтр не подходит для использования, требует
13

Попробуем разобраться,
рассмотреть воду через лупу.
14

Чтобы посмотреть, что будет,
если использовать вату, я провел
еще один ЭКСПЕРИМЕНТ №3.
Собрал фильтрующую губку из:
марли, ваты, активированного угля.
ВЫВОД: вода, пропущенная через
губку, стала чище. Значит, вата
значительно задерживает частицы,
но требуется сделать конструкцию,
чтобы вода не лилась мимо.
15

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФИЛЬТРА
В первый ярус положил: марлю, вату, активированный уголь;
Во второй ярус – рубленую кожуру банана в марле;
В третий ярус – марлю, вату, серебряную цепочку, кремень.
16

Показатель
До фильтрации После фильтрации
цвет
запах
мутность
прозрачность
сероватый
мокрой пыли
мутная
нарушена
бесцветный
слабый запах банана
не имеет мутности
прозрачная
ВЫВОД: данный фильтр можно применять для очистки
воды, он делает воду более чистой и прозрачной.
17

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
ЖИТЕЛЯМИ ГОРОДА
18

ВЫВОД
Ы:
Природная вода богата примесями, что заставляет все население нашей
планеты искать новые, более совершенные методы для очистки и
обеззараживания воды. Одним из таких методов является фильтрование
питьевой воды с помощью фильтров кувшинного типа, на примере «Барьер».
В результате исследования я познакомился с устройством фильтра и его
работы, узнал о том, что использование фильтров для очистки воды
обоснованно, что фильтры изменяют состав воды. УЗНАВ СОСТАВ
СМЕННЫХ КАССЕТ, МОЖНО СДЕЛАТЬ СВОЙ ФИЛЬТР В ПОХОДЕ НА
ПРИРОДУ, ПРИ ЭТОМ СЭКОНОМИТЬ ФИНАНСЫ СЕМЬИ.
Мои исследования показали, что кроме бытового фильтра существует
множество разнообразных способов, доочистки, подготовки водопроводной
воды.
Я выяснил, что жители города активно используют большинство способов
очистки воды, и каждый из них хорош по – своему.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В мире нет ничего более драгоценного, чем чудесная,
самая обыкновенная чистая вода. Вода обладает многими
удивительными свойствами, а самое главное ее особая
роль в существовании всех живых организмов на Земле.
Даже самая серьезная и тщательная очистка воды не
может уберечь человека от попадания в организм опасных
веществ, которые
вызвать
заболевания.
в дальнейшем могут
Поэтому, чтобы избежать попадания в организм
вместе с водой различных веществ, необходимо проводить
доочистку воды в домашних условиях.
Данная работа – это лишь начало большого
исследования в области использования питьевой воды.
Необходимо более подробно изучить способы очистки
питьевой воды.

источник

Вода – основа всей органической жизни, без которой невозможно ни существование человека, ни развития человечества в целом. Кроме непосредственной необходимости поддерживать жизнедеятельность организма, человек потребляет пресную воду в больших количествах для содержания сельского хозяйства и обеспечения различных бытовых нужд. Вода покрывает более 70% поверхности земли и составляет около 1/4400 от общей массы планеты, но при этом на долю пресной приходится менее 3% от общего ее количества. При этом около 70% всей пресной воды находится в форме ледников, что затрудняет ее использование.

Конечно же, даже оставшаяся часть пресной воды, являющаяся более доступной, — это громадные объемы, исчерпать которые не так-то просто. Тем не менее, в настоящее время проблема нехватки пригодной для питья и использования воды – одна из основополагающих, что обуславливается рядом причин. Во-первых, вместе с ростом численности населения земного шара и стремительным развитием водопотребляющих отраслей промышленности и хозяйства, растут и “аппетиты” на пресную воду. Во-вторых, уже имеющиеся запасы непрерывно сокращаются за счет загрязнения из различных источников, связанных с деятельностью человека.

По объективным причинам невозможна ни остановка роста населения, ни тем более прекращение развития человечества. В то же время сокращение загрязнения пресной воды и предварительная ее подготовка – не только наиболее осуществимые, но и наиболее предпочтительные методы решения проблемы увеличивающегося водопотребления. Стоит также упомянуть и о других способах, направленных либо на сокращение потребления, либо, наоборот, на разработку новых источников пресной воды. В первом случае за счет модернизации производств увеличивается эффективность использования воды, либо же проводятся мероприятия, направленные на более рациональное использование воды в быту. Во втором случае осуществляются попытки добычи пресной воды из альтернативных источников: разработка айсбергов, конденсация атмосферной влаги, обессоливание морской воды и т.д. Тем не менее, водоочистка и водоподготовка остаются наиболее приоритетными направлениями.

Основными источниками загрязнения и в то же время основными потребителями подготовленной воды являются промышленность, сельское хозяйство и бытовое хозяйство. В свою очередь к основным формам загрязнения относят физическое химическое, биологическое и тепловое.

При физическом загрязнении в водоемы попадают плохо растворимые примеси, такие как песок, глина или различный мусор. Тепловое загрязнение обычно выделяют в отдельный вид, так как основным загрязняющим компонентом является тепловая энергия, косвенно влияющая на окружающую среду. Дополнительный подогрев водоема способен сильно изменить протекающие в нем биологические процессы, что может привести к массовой гибели рыб и других водных обитателей, или же наоборот стать причиной бурного роста водорослей или простейших, необходимость очистки от которых может значительно усложнить последующий процесс водоподготовки. Однако нужно заметить, что тепловое загрязнение может оказывать и положительное воздействие, поэтому термин “тепловое загрязнение” является относительным, а характер воздействия на окружающую среду должен оцениваться отдельно для каждого случая.

Химическое загрязнение – это попадание в водоемы химических веществ, специфических для различных производств или отраслей промышленности и сельского хозяйства. В особенности стоит выделить загрязнение нефтепродуктами, соединениями тяжелых металлов, поверхностно-активными веществами (ПАВ) и нитратами, главным источником которых является смыв сельскохозяйственных удобрений. В случае биологического загрязнения речь идет о засорении органическими веществами и микроорганизмами (в том числе болезнетворными и паразитическими). Кроме того, ряд химических соединений, богатых азотом и фосфором биогенного происхождения, является питательной средой для определенных организмов, и загрязнение водоема такими соединениями ведет к его эвтофикации – постепенному зарастанию с последующим превращением в болото.

Разнообразие различных загрязнителей порождает не меньшее разнообразие способов очистки воды от них. Тем не менее, их все можно разделить на группы по принципу действия. Таким образом, наиболее общая классификация способов очистки выглядит следующим образом:

• Физические;
• Химические;
• Физико-химические;
• Биологические.

Каждая из групп способов включается в себя множество конкретных вариантов реализации процесса очистки и его аппаратного оформления. Так же необходимо учитывать, что очистка воды, как правило, — это комплексная задача, требующая для своего решения комбинации различных способов для достижения максимальной эффективности. Комплексность задачи очистки обуславливается характером загрязнения – обычно в качестве нежелательных компонентов выступает целый ряд веществ, требующих разного подхода. Установки очистки, основанные на одном способе, обычно встречаются в тех случаях, когда вода преимущественно загрязнена одним или несколькими веществами, эффективное отделение которых возможно в рамках одного способа. В качестве примера можно привести сточные воды различных производств, где химический и количественный состав загрязнителей заранее известен и не отличатся большой разнородностью.

В основе работы физических способов очистки воды лежат различные физические явления, которые используются для воздействия на воду или содержащиеся в ней загрязнения. При очистке больших объемов воды эти методы используются преимущественно для удаления достаточно крупных твердых включений и выступают в качестве предварительной стадии грубой очистки, призванной снизить нагрузку на последующие стадии тонкой очистки. В то же время существует ряд физических методов, способных проводить глубокую очистку воды, но, как правило, производительность таких методов мала.

К основным физическим методам очистки воды относят:

• процеживание;
• отстаивание;
• фильтрование (в том числе центробежное);
• ультрафиолетовая обработка.

Процеживание представляет собой пропускание очищаемой воды через различные решетки и сита, на которых происходит задержание крупных загрязнителей. Этот метод относится к грубой очистке и часто выступает в качестве предварительной стадии. Его назначение – удалить из очищаемой воды легко отделяемые загрязнители для снижения нагрузки на очистные сооружения и обеспечить работоспособность последующих установок тонкой очистки, которые могут выйти из строя из-за попадания крупных механических включений.

Дополнительная информация по процеживанию

Отстаивание заключается в отделении части механических загрязнений из воды под действием гравитационных сил, заставляющих частицы опускаться на дно, образуя осадок. Отстаивание может выступать как в качестве предварительной стадии очистки, на которой отделяются наиболее крупные загрязнители, так и в качестве промежуточных стадий. Данный процесс осуществляется в отстойниках – резервуарах, снабженных устройствами для удаления осадка, время пребывания воды в которых рассчитывается из условия полного осаждения всех загрязняющих частиц, которые должны быть отделены.

Дополнительная информация по отстойникам

Фильтрование основывается на прохождении очищаемой воды через пористый слой фильтрующего материала, на котором происходит задержание частиц определенного размера. По своему принципу фильтрация схожа с процеживанием, однако с ее помощью можно проводить как грубую, так и тонкую очистку. Фильтрация позволяет удалять такие загрязнители как ил, песок, окалина, а также различные твердые включения размером в несколько микрон. Кроме того, с помощью фильтрации можно улучшить органолептические качества воды. Механическая фильтрация получила широкое распространение, как в крупных установках водоочистки, так и в бытовых фильтрах малой производительности.

Ультрафиолетовая дезинфекция воды, хоть и не производит непосредственно очистку, но активно применяется в процессе водоподготовки и заключается в обработке уже очищенной воды ультрафиолетовой частью спектра света (в частности используется диапазон волн с длиной 200-400 нм), невидимой для человеческого глаза, с целью обеззараживания воды. Смерть живых организмов под данным излучением наступает преимущественно вследствие повреждений молекул ДНК и РНК, что вызвано фотохимическими реакциями, возникающими в их структуре. Преимуществами такого способа обеззараживания является независимость процесса от состава воды и сохранение этого состава после УФ обработки. Тем не менее необходимо учитывать наличие в воде твердых примесей, способных оказывать экранирующий эффект по отношению к излучению.

Методы очистки данной группы основаны на химическом взаимодействии определенных веществ (реагентов) с загрязнителями, в результате чего вторые либо разлагаются на неопасные компоненты, либо переходят в иное состояние (к примеру, образуют нерастворимые соединения, выпадающие в отделяемый осадок). Несмотря не огромное разнообразие возможных загрязнителей и химический реакций, в которые эти загрязнители могут вступать, выделяют ряд способов очистки, принципиально отличающихся по типу химического взаимодействия:

Нейтрализация заключается в, как следует из названия, осуществлении процесса нейтрализации, при котором происходит выравнивание кислотно-щелочного баланса за счет взаимодействия кислот и щелочей с последующим образованием соответствующих солей и воды. Нейтрализацию проводят как путем смешения очищаемых вод с кислотной и щелочной средой, так и путем добавления реагентов, создающих в воде среду определенной реакции (кислотной или щелочной). Для нейтрализации кислых стоков обычно используют аммиачную воду (NH₄OH), гидроксиды натрия и калия (NaOH и KOH), кальцинированную соду (Na₂CO₃), известковое молоко (Ca(OH)₂) и т.д. В случае щелочных стоков применяют различные растворы кислот, а также кислые газы, содержащие такие оксиды как CO₂, SO₂, NO₂ и т.д. В качестве кислых газов обычно используют отходящие газы, которые пропускают через очищаемую воду, при этом попутно осуществляется процесс очищения и самих газов от твердых включений.

Окисление и восстановление также используется для очистки воды от различных загрязняющих веществ, хотя на практике соотношение их использования сильно смещено в сторону окислителей. Несмотря на то, что в реакции нейтрализации также протекают параллельные процессы окисления и восстановления, данный метод отличается использованием значительно более сильных окислителей и восстановителей, так как целевые загрязнители просто не будут вступать в реакцию с веществами, используемыми в методе очистке нейтрализацией. С их помощью проводят обезвреживание различных токсичных веществ, и также веществ, трудно извлекаемых из воды иными способами. Осуществлением реакций окисления добиваются переведения токсичных загрязнителей в менее токсичные или нетоксичные формы. Также за счет использования сильных окислителей достигается гибель микроорганизмов, наступающая вследствие окисления их клеточных структур. В основном применяют хлорсодержащие окислители: газообразный хлор (CL₂) а также различные хлор соединения, такие как диоксид хлора (CLO₂), гипохлориды калия, натрия и кальция (KCLO; NaCLO; Ca(CLO)₂). Помимо этого использую перекись водорода (H₂O₂), перманганат калия (KMnO₄), озон (O₃), кислород воздуха (O₂), дихромат калия (K₂Cr₂O₇) и т.д.

Хлорирование, то есть обработка воды хлорсодержащими соединениями, как процесс хорошо отработано и широко применяется в водоподготовке. Обработка хлором обладает также пролонгированным антибактерицидным действием, что особенно важно при водоснабжении в условиях изношенных трубопроводов, где может происходить вторичное загрязнение воды. Кроме того, реагенты для хлорирования относительно дешевы и доступны. В то же время у этого метода есть ряд недостатков, которые побуждают искать альтернативы. В некоторых случаях побочные соединения, образующиеся после хлорирования, могут быть не менее токсичными, кроме того сам хлор является ядовитым веществом, поэтому требуется тщательно соблюдать условия дозирования при хлорировании. В настоящий момент все большее распространение получает обработка воды озоном (озонирование), поскольку эффективность этого метода многократно превосходит хлорирование, озон не образует опасных соединений и со временем распадается на неопасный двухатомный кислород (O₂), благодаря чему передозировка озона не влечет за собой нежелательных и опасных последствий. Широкому распространению озонирования препятствуют только техническая и экономическая сложности его получения в достаточном количестве, а также взрывоопасность озона, что требует соблюдения строгих правил безопасности на очистных сооружениях.

Как следует из названия, методы очистки воды данной группы совмещают в себе химическое и физическое воздействие на загрязнители воды. Они достаточно разнообразны и применяются для удаления самых разных веществ. В их числе растворенные газы, тонкодисперсные жидкие или твердые частицы, ионы тяжелых металлов, а также различные вещества в растворенном состоянии. Физико-химические методы могут применяться как на стадии предварительной очистки, так и на поздних этапах для глубокой очистки.

Разнообразие методов данной группы велико, поэтому ниже будут приведены наиболее распространенные из них:

• флотация;
• сорбция;
• экстракция;
• ионообмен;
• электродиализ;
• обратный осмос;
• термические методы.

Флотация, применительно к водоочистке, представляет собой процесс отделения гидрофобных частиц при пропускании через воду большого числа пузырьков газа (обычно воздуха). Показатели смачиваемости отделяемого загрязнителя таковы, что частицы закрепляются на поверхности раздела фаз пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность, где образуют слой пены, который может быть легок удален. Если отделяемая частица оказывается больше по размерам чем пузырьки, то вместе они (частица + пузырьки) образуют так называемый флотокомплекс. Нередко флотацию комбинируют с использованием химических реагентов, к примеру, сорбирующихся на частицах загрязнителя, чем достигается снижение его смачиваемости, или являющихся коагулянтами и проводящих к укрупнению удаляемых частиц. Флотацию преимущественно используют для очистки воды от различных нефтепродуктов и масел, но также могут удаляться твердые примеси, отделение которых другими способами неэффективно.

Существуют различные вариант осуществления процесса флотации, ввиду чего выделяют следующие ее типы:

• пенная;
• напорная;
• механическая:
• пневматическая;
• электрическая;
• химическая и т.д.

Приведем в качестве примера принцип работы некоторых из них. Широко используется метод пневматической флотации, при которой образование восходящего потока пузырьков создается за счет установки на дне резервуара аэраторов, обычно представляющих собой перфорированные трубы или пластины. Подаваемый под давлением воздух проходит сквозь отверстия перфорации, за счет чего дробиться на отдельные пузырьки, осуществляющие сам процесс флотации. При напорной флотации поток очищаемой воды смешивается с потоком воды, перенасыщенной газом и находящейся под давлением, и подается в камеру флотации. При резком падении давления растворенный в воде газ начинает выделяться в виде пузырьков малого размера. В случае электрофлотации процесс образования пузырьков протекает на поверхности расположенных в очищаемой воде электродов при протекании по ним электрического тока.

Сорбционные методы основаны на избирательном поглощении загрязняющих веществ в поверхностном слое сорбента (адсорбция) или в его объеме (абсорбция). В частности для очистки воды используется процесс адсорбции, который может носить физический и химический характер. Отличие заключается в способе удержания адсорбируемого загрязнителя: с помощью сил молекулярного взаимодействия (физическая адсорбция) или благодаря образованию химических связей (химическая адсорбция или хемосорбция). Методы данной группы способны достичь большой эффективности и убирать из воды даже малые концентрации загрязнителей при больших ее расходах, что делает их предпочтительными в качестве методов доочистки на завершающих стадиях процесса водоочистки и водоподготовки. Сорбционными методами могут удаляться различные гербициды и пестициды, фенолы, поверхностно активные вещества и т.д.

В качестве адсорбентов используются такие вещества как активированные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты. Их структура делается пористой, что значительно увеличивает удельную площадь адсорбента, приходящуюся на единицу его объема, из-за чего достигается большая эффективность процесса. Сам процесс адсорбционной очистки может быть осуществлен путем смешения очищаемой воды и адсорбента, или же путем фильтрации воды через слой адсорбента. В зависимости от сорбирующего материала и извлекаемого загрязнителя процесс может быть регенеративным (адсорбент после регенерации используется вновь) или деструктивны, когда адсорбент подлежит утилизации ввиду невозможности его регенерации.

Очистка воды методом жидкостной экстракции заключается в использовании экстрагентов. Применительно к очистке воды, эктсрагент – это несмешиваемая или мало смешиваемая с водой жидкость, значительно лучше растворяющая в себе извлекаемые из воды загрязнители. Процесс осуществляется следующим образом: очищаемая вода и эктрагент перемешиваются для развития большой поверхности контакта фаз, после чего в них происходит перераспределение растворенных загрязняющих веществ, большая часть которых переходит в экстрагент, затем две фазы разделяются. Насыщенный извлекаемыми загрязнителями экстрагент называется экстрактом, а очищенная вода – рафинатом. Далее экстрагент может быть утилизирован или регенерирован в зависимости от условий процесса. Данным методом из воды удаляются преимущественно органические соединения, такие как фенолы и органические кислоты. Если экстрагируемое вещество представляет определенную ценность, то после регенерации экстрагента оно вместо утилизации может быть с пользой использовано для других целей. Данный факт способствует применению экстракционного метода очистки к сточным водам предприятий для извлечения и последующего использования или возврата в производство ряда веществ, теряемых со стоками.

Ионный обмен в основном используется в водоподготовке с целью умягчения воды, то есть изъятия солей жесткости. Суть процесса заключается в обмене ионами между водой и специальным материалом, называемым ионитом. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты в зависимости от типа обмениваемых ионов. С химической точки зрения ионит представляет собой высокомолекулярное вещество, состоящее из каркаса (матрицы) с большим количеством функциональных групп, способных к ионообмену. Существуют природные иониты, такие как цеолиты и сульфоугли, которые применялись на ранних этапах развития ионообменной очистки, но в настоящее время широкое распространение получили искусственные ионообменные смолы, значительно превосходящие свои природные аналоги по ионообменной способности. Метод очистки ионным обменом получил широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Бытовые ионообменные фильтры, как правило, не используются для работы с сильнозагрязненными водами, поэтому ресурса одного фильтра хватает на очистку большого количества воды, после чего фильтр подлежит утилизации. В то же время при водоподготовке ионообменный материал чаще всего подлежит регенерации с помощью растворов с большим содержанием ионов H + или OH — .

Электродиализ представляет собой комплексный метод, сочетающий мембранный и электрический процессы. С его помощью можно удалять из воды различные ионы и проводить обессоливание. В отличие от обычных мембранных процессов, в электродиализе используются специальные ионоселективные мембраны, пропускающие ионы только определенного знака. Аппарат для проведения электродиализа называется электродиализатором и представляет собой ряд камер, разделенных чередующимися катионообменными и анионообменными мембранами, в которые поступает очищаемая вода. В крайних камерах расположены электроды, к которым подводится постоянный ток. Под действием возникшего электрического поля ионы начинаются двигаться к электродам согласно своему заряду, пока не встречают ионоселективную мембрану с совпадающим зарядом. Это приводит к тому, что в одних камерах происходит постоянный отток ионов (камеры обессоливания), а в других, наоборот, наблюдается их накопление (камера концентрирования). Разводя потоки из разных камер можно получить концентрированный и обессоленный растворы. Неоспоримые преимущества данного метода заключаются не только в очищении воды от ионов, но и в получении концентрированных растворов отделяемого вещества, что позволяет возвращать его назад в производство. Это делает электродиализ особенно востребованным на различных химических предприятиях, где вместе со стоками теряется часть ценных компонентов, и применение данного метода удешевляется за счет получения концентрата.

Дополнительная информация по электродиализу

Обратный осмос относится к мембранным процессам и проводится под давлением больше осмотического. Осмотическое давление – избыточное гидростатическое давление, приложенное к раствору, отделенному полупроницаемой перегородкой (мембраной) от чистого растворителя, при котором прекращается диффузия чистого растворителя через мембрану в раствор. Соответственно, при рабочем давлении выше осмотического будет наблюдаться обратный переход растворителя из раствора, за счет чего концентрация растворенного вещества будет расти. Таким способом можно отделять растворенные газы, соли (включая соли жесткости), коллоидные частицы, а также бактерии и вирусы. Также установки обратного осмоса выделяются тем, что используются для получения пресной воды из морской. Данный тип очистки с успехом используется как в бытовых условиях, так и при обработке сточных вод и водоподготовке.

Термические методы основаны на воздействии на очищаемую воду повышенных или пониженных температур. Одним из наиболее энергоемких процессов является выпаривание, однако оно позволяет получить воду высокой степени чистоты и высококонцентрированный раствор с нелетучими загрязнителями. Также концентрирование примесей может осуществляться с помощью вымораживания, поскольку в первую очередь начинает кристаллизоваться чистая вода, и лишь затем оставшаяся ее часть с растворенными загрязнителями. Выпариванием, как и вымораживанием, можно проводить кристаллизацию – выделение примесей в виде выпадающих в осадок кристаллов из насыщенного раствора. В качестве экстремального метода используется термическое окисление, когда очищаемая вода распыляется и подвергается воздействию высокотемпературных продуктов сгорания топлива. Данный метод используется для нейтрализации высокотоксичных или трудно разлагаемых загрязнителей.

Как следует из названия, методы очистки данной группы основаны на использовании живых организмов. Несмотря на очевидность метода, биологическая очистка является наиболее передовым и перспективным направлением в очистке сточных вод. Для осуществления процесса обычно используются бактерии различных видов, но также это могут быть низшие грибы и водоросли, простейшие и даже некоторые многоклеточные, такие как красные черви и мотыль. Одной из особенностей биологического метода очистки является возможность подбора определенных живых организмов для оптимальной очистки сточных вод заданного химического состава. Так нитрофицирующие бактерии, такие как Nitrobacter и Nitrosomonas, способны окислять азотосодержащие соединения в процессе питания, а фосфат аккумулирующие организмы применяются для очистки воды от фосфора.

Скопление микроорганизмов, используемое при биологической очистке, называется активным илом. Он представляет собой темно-коричневую или черную жидкую массу с землистым запахом, которая при отстаивании образует оседающие хлопья. Благодаря этому активный ил может быть сравнительно легко отделен от воды после завершения процесса очистки. Сами микроорганизмы, как правило, находятся в активном иле не поодиночке, а в составе колоний, называемых зооглеи. В зависимости от состава очищаемой воды и условий проведения процесса очистки зооглеи могут иметь различную форму: шарообразную, древовидную и т.д.

В общем случае все используемые в биоочистке микроорганизмы можно разделить на две большие группы, определяющие характер проведения процесса: аэробные и анаэробные. Аэробные организмы потребляют кислород в процессе питания, необходимый им для окисления веществ. В свою очередь анаэробные организмы не нуждаются в кислороде. Для процесса очистки использование микроорганизмов того или иного типа определяет характер проведения процесса и необходимое для его осуществления оборудование.

Биологическая очистка может проводиться в следующих условиях:

• биологические пруды;
• поля фильтрации;
• биофильтры;
• аэротенки (окситенки);
• метантенки.

В первых двух случаях используются крайне простые сооружения. Биологический пруд – это естественный или искусственный водоем с, как правило, естественной аэрацией, в котором обитают микроорганизмы активного ила. Поле фильтрации представляет собой участок почвы (песок, глина, суглинок или торф), через который осуществляют фильтрацию воды и ее очистку за счет содержащихся в почве микроорганизмов. Сооружения такого типа неспособны работать с сильнозагрязненными водами при большом расходе. В тоже время они почти не требуют эксплуатационных затрат и постоянного контроля со стороны человека.

Биофильтр – это сооружение, в котором очистка воды осуществляется путем фильтрации через слой загрузочного материала, покрытого слоем аэробных микроорганизмов, который также называется биопленкой. Для обеспечения достаточного количества кислорода, необходимого организмам для биоразложения загрязнителей, предусматривается воздухораспределительная система. Однако аэрация может осуществляться и естественным путем.

Аэротенк является более сложным очистным сооружением, в котором аэрация осуществляется искусственным образом. Как следует из описания, в нем проводится очистка аэробными микроорганизмами. Перед подачей в аэротенк вода предварительно смешивается с активным илом. Аэрация в аэротенке не только насыщает среду кислородом, стимулируя процессы биоразложения загрязнений, но и обеспечивает дополнительное перемешивание. Обычно для аэрации используется атмосферный воздух, но в случае окситенков вместо него используется технический кислород, что значительно увеличивает эффективность процесса.

Биологическая очистка сточных вод анаэробными организмами преимущественно проводится в метантенках. Отличительной особенностью такой очистки является отсутствие потребности в кислороде и получение биогаза в качестве продукта жизнедеятельности анаэробных бактерий. Также в метантенк обычно подается не сама вода, а выпадающий в отстойниках концентрированный осадок, который необходимо подвергнуть брожению. Для интенсификации процесса брожения в метантенке может быть предусмотрен дополнительный подогрев. При этом выделяют мезофильное сбраживание, проводимое при 30-35 °C, и термофильное сбраживание, проводимое при 50-55 °C. Сам процесс анаэробного разложения достаточно сложен и протекает в несколько стадий, а на завершающей стадии происходит образование метана, являющегося экологически чистым топливом.

Перед непосредственной подачей на очистку сточная вода попадает в усреднитель, где по необходимости разбавляется чистой водой. Это делается с целью выравнивания концентраций загрязняющих веществ в воде, чтобы предотвратить заторы на стадии механической очистки и не допустить чрезмерного разрастания активного ила в случае биологической очистки. Наличие пиковых нагрузок на очистное оборудование обуславливается неравномерностью поступления сточных вод на очистку. Далее следует стадия механической очистки, которая может включать в себя такие аппараты как песколовки, жироловки, отстойники и решетки для улавливания крупного мусора.

После того, как вода прошла предварительную очистку, она подается на основную очистку. В большинстве случаев для этих целей используется биологическая очистка в аэротенках с использованием активного ила. Основной метод может быть дополнен глубокой очисткой, где используются фильтры, установки обратного осмоса и т.д. На протяжении всех стадий из воды выделяются различные вещества, выдающие в виде осадка, которые необходимо утилизировать. Для этого они подвергаются ряду операций (отжим, сушка и т.д.), а дальнейшая их судьба зависит от ценности полученного обработанного осадка. Также обработке подвергается избыток активного ила, выводимого из цикла работы аэротенка, который затем используется как кормовая добавка. Очищенную до необходимого состояния воду затем обеззараживают хлорированием, озонированием или обработкой УФ излучением.

источник