Мышьяк в воде
1. Опасность мышьяка в воде и причины появления
Мышьяк ядовитый элемент, который находится в природных условиях в горных породах, почве и растениях. Имеет несколько форм, но все они чрезвычайно токсичны. В воду попадает с помощью смывания почвы атмосферными осадками и в результате техногенного загрязнения. Деятельность человека оказывает отрицательное влияние и провоцирует увеличение концентрации мышьяка.
Промышленные предприятия применяют в процессе своей деятельности вещества, которые содержат мышьяк. Например, различные красители, мыло, металлические сплавы. Добавляют свою порцию этого вещества и сельское хозяйство. Так как содержится в некоторых видах удобрений.
Поскольку мышьяк не имеет вкуса, запаха или цвета, на самом деле нет простого способа узнать, есть ли мышьяк в питьевой воде. Любой, кто получает воду из колодца или другого частного источника, должен регулярно проверять систему на наличие мышьяка.
Особенно часто мышьяк попадает именно в грунтовые воды. Проходя пласты земли, подземная вода собирает много примесей. Мышьяк растворяется и делает воду токсичной. Поскольку мышьяк очень токсичен, максимальный уровень загрязнения (MCL) составляет 0,010 частей на миллион или 10 частей на миллиард. Эта цифра основана как на органических, так и на неорганических формах. Так как мышьяк содержится в почве, его проникновение в грунтовые воды на и более вероятно. При этом если элемент освобождается из горных пород, то отравляет все пространство. Опасность мышьяка доказана научно. Поэтому при обнаружении его в воде требуется обязательная установка систем фильтрации.
2. Проблемы, которые вызывает вода, насыщенная мышьяком
Так как мышьяк очень ядовит, то употребление такой воды смертельно. При низких концентрациях появляются головные боли, диарея, сонливость, изменение цвета кожи и ногтей. При накапливании в организме вызывает сильные боли в желудке, судорогу, слепоту и паралич. Кроме того, провоцирует возникновению онкологии.
Важно отметить, что для питьевой воды мышьяк опасен, но при использовании для других целей, он не так токсичен. Мышьяк не очень легко впитывается через кожные покровы, и он не попадет в воздух, если растворится в воде. При средних уровнях, около 500 частей на миллиард, использование воды для гигиенических процедур приемлемо. Но при этом следует отметить, что вода может попасть на слизистые и впитаться. Так что применение воды с мышьяком происходит на свой страх и риск.
Обычными способами мышьяк не убрать. То есть это не соли жесткости, которые устраняются при изменении температуры воды. В этом случае происходит все наоборот. Кипячение вызывает увеличение концентрации примесей мышьяка, что делает жидкость еще более токсичной. В случае обнаружения данного элемента поможет только установка специальных систем фильтрации.
3. Методы фильтрации
Устранение мышьяка из воды является обязательным условием перед применением жидкости. Для определения концентрации производится анализ. Так как элемент никак не меняет внешний вид воды, запах и вкус, определить визуально наличие не удастся. Самым оптимальным методом фильтрации считаются установки обратного осмоса.
3.1 Фильтрация обратным осмосом
Принцип работы системы: Поток воды поступает на обработку механическим фильтром. Удаляются самые крупные примеси, которые могут повредить мембрану. Далее вода поступает в колонну, где расположена мембрана. От назначения мембраны зависит диаметр ячеек. Под напором поток проходит через нее, разделяясь на концентрат и пермеат. Пермеатом называют чистую воду, и её объем равен примерно ¼ части поступившей воды. Концентрат-это загрязненная вода, которая сливается в дренаж. Технология позволяет устранить все типы мышьяка.
Рис 1 Принцип работы обратного осмоса
В установку может быть добавлен сорбционный фильтр перед мембраной. Это делается для устранения части мелких примесей, так же для разгрузки мембранного элемента. Плюс, такая обработка выступает в роли защиты фильтра. Мембрана чувствительна к внешнему воздействию. Как к механическому, так и к химическому. Если концентрация примесей велика это грозит увеличением частоты промывки и скорой замене.
Промывка мембраны осуществляется потоком воды в обратном направлении. Таким образом происходит выбивание примесей из ячеек. Используемая вода уходит в дренаж.
На производствах острым вопросом является производительность и снижение затрат на ресурсы. Метод обратного осмоса потребляет много воды, большая часть которой утилизируется. Для снижения затрат проводится повторная обработка концентрата и подача его в накопительный бак. Для увеличения скорости фильтрации устанавливаются дополнительные мембраны.
Установку можно автоматизировать. Несомненным преимуществом станет контроль промывки элемента. Это делает блок управления. Они бывают ручные или автоматические, включают промывку по времени или по количеству пройденной воды. Зависит от модели и производителя.
3.2 Метод ионного обмена на специальной мышьяк селективной ионообменной смоле
Ионная смола является эффективным средством для устранения различным примесей. Загрузочным материалом выступает анионообменная смола, сильнокислотные катиониты или макропористые среднеосновные аниониты.
Принцип работы: Вода подается в резервуар, который заполнен ионной смолой до определенного уровня. Происходит глубокое очищение от ионов мышьяка. Далее вода проходит в накопительную емкость или потребителю.
Рис 2. Очистка воды от мышьяка ионным обменом
Со временем загрузочный материал теряет свою способность к ионозамещению, по причине выдыхания. В таких случаях проводится регенерация. Процесс представляет собой подачу солевого раствора в воду. Длительность регенерации составляет в среднем 120 минут. Показатели могут меняться, в зависимости от истощения смолы и концентрации примесей. Солевой концентрат позже утилизируется.
Технология эффективна только при концентрации в воде определенного типа мышьяка. Например, триоксид мышьяка не удалится из-за отсутствия заряда.
Что касается недостатков, выделяют обязательную очистку воды, которая использовалась для регенерации. Дело в том, что она очень соленая, а по регламенту ее нельзя утилизировать без предварительной обработки.
4. Рекомендации
Мышьяк подлежит обязательному удаления из состава воды, так как является токсичным веществом. Использование загрязненной воды приводит к негативным последствия, особенно для организма человека. Так как мышьяк незаметен в воде, требуется обязательно провести химический анализ.
Существующие системы обработки воды позволят эффективно и быстро провести фильтрацию и удалить примеси мышьяка. Можно комбинировать элементы для более быстрой очистки, а также улучшению органолептических свойств. Для этого на финальной стадии обработки устанавливают фильтр сорбционный. Для увеличения скорости обработки можно добавить реагенты, которые увеличат скорость химической реакции. Добавлять химические вещества нужно на первых этапах обработки, чтобы снизить нагрузку на последующий фильтрующий элемент. При этом подача реагентов осуществляется дозированно. И после использования химикатов требуется пост обработка от возможных остаточных соединений. Такая схема больше приоритетна для промышленного производства, так как в быту нет потребности в высокой производительности. Да и применение реагентов при фильтрации воды для питья не рекомендовано.
Установки можно автоматизировать с помощью блоков управления, что позволит проводить очищение фильтрующего элемента без присутствия человека. Такое оборудование может быть уже включено в комплектацию. Или приобретается отдельно.
В этом году ученые из Канады провели исследование по изучению новых методов обработки наземных источников от мышьяка. По результатам практического применения удалось установить, что при смешивании древесных опилок с листовой мульчи, с добавлением известняка и железных опилок очищает воду. Полученная среда создает идеальные условия для размножения бактерий, которые меняют форму мышьяка из растворенного в твердое. После обработки, судя по анализу воды, концентрация мышьяка значительно снизилась. Исследование в этой области продолжаются.
