Очистка воды от органических соединений
Любой источник на планете подвержен загрязнениям различными органическими примесями. Использование воды с высоким содержанием органических веществ в быту или производстве недопустимо из-за вреда, наносимого здоровью и оборудованию. Поэтому для каждого вида загрязнений разработан свой метод фильтрации.
- Как попадают в воду органические соединения?
Типов органических соединений существует большое количество. Они разделяются на природные, образованные естественным путем, и техногенные, в связи с деятельностью человека. К природным органических примесям относят жиры, аминокислоты, фенолы, танин, белки, гуминовые кислоты и другие. Это те вещества, которые образуются в процессе разложения растений, жизнедеятельности бактерий и животного мира. Техногенная органика – это диоксины.
Попасть такие соединения могут в любую воду. Особенно много органических соединений встречается в воде их поверхностных источников: рек, озер, водохранилищ, колодцев и т.д. Несмотря на очистку, которую вода проходит на централизованных водоочистных сооружениях водоканала, органические соединения часто встречаются и в уже очищенной хозяйственно-бытовой воде. Например, водопроводная вода подвержена загрязнению через трубопровод, в котором могут скапливаться бактерии, вирусы, органическая грязь, колонии бактерий и т.д. Скважинная вода, от загрязненных органикой грунтовых вод. Наземные источники – при разливе рек, таянии снега, осадков. Так же в воду попадает органика из-за деятельности химических предприятий, в технологии производства которых используется вода, а потом утилизируется в природные ресурсы.
Больше подвержены загрязнению примесями поверхностные воды. Это водоемы и неглубокие скважины, до 15 метров. В артезианских скважинах наличие органических соединений более редкое явление, так как они закрыты пластами земли. Например, песчаными или глиняными. Показателями, характеризующими наличие в воде органических веществ, являются:
- перманганатная окисляемость – более 5 мг/л;
- цветность выше 20 градусов;
- мутность более 1,5 мг/л;
- наличие в воде неприятного привкуса и запаха, превышающего нормативы более 2 баллов.
Определить какого происхождения органические соединения сложно. Одним из основных показателей является перманганатная окисляемость (ПМО). Это общее число, которое определяет количество органических примесей, при окислении реагентом. От вида окислителя называют окисляемость: перманганатная или бихроматная. То есть используется либо перманганат калия, либо бихромат калия. Чаще бихроматная окисляемость используется в промышленности, для определения показателей в сточных водах. А перманганатная окисляемость применяется при анализе воды из скважин и колодцев.
2. Проблемы, которые вызывает вода, насыщенная органическими соединениями
Превышение органического загрязнения воды чаще всего определяет изменение вкуса и/или цвета. Например, запах земли – актиномицеты. Водоросли дают фенолы. Бактерии – сероводород. В любом случае появляется мутность, привкус. Если рассматривать природные органические соединения, то их опасность зависит от типа растений или продуктов жизнедеятельности животных.
Следует помнить, что органические соединения в воде не так уж и безопасны. И чем выше концентрация, тем более губительное воздействие оказывают. С минимальной концентрацией, организм человека сможет справиться. Но если происходит потребление загрязненной воды на постоянной основе, то нарушается работа иммунной и эндокринной систем, с высокой долей вероятности возможно инфекционное пищевое отравление организма. Некоторые типы органики вызывают онкологию. К тому же, попадая в пищеварительный тракт, значительно ухудшают работу ЖКТ. Могут вызвать отравление и обострения хронических заболеваний. Некоторые виды бактерий и вирусов, такие как гепатит, сибирская язва, легонелла вызывают сильную интоксикацию организма с возможным летальным исходом.
Для оборудования повышенное содержание органики грозит поломкой. Так как, например, на стенках труб, образуется налет, и они сужаются. Могут появиться пятна на сантехнике. То есть при длительном использовании воды, с повышенным содержанием органических соединений, возникают неисправности в работе оборудования и многочисленные поломки.
3. Способы удаления органических примесей
Есть несколько эффективных методов очистки от органических загрязнений. Для промышленной обработки, например, сточных вод используются реагенты. Фильтрация таким методом питьевой воды не рекомендуется.
Условия применения:
- Перманганатная окисляемость не более 5 мг/л;
- Цветность не более 20 град;
- Наличие в воде неприятных запахов и привкуса.
3.1. Фильтрация с помощью реагентов
Используется хлор или гипохлорит натрия.
Принцип работы: Вода поступает в колонну для контакта с гипохлоритом натрия, туда же дозированно подается реагент. Его количество и частота подачи зависят от концентрации органических веществ. Происходит окисление среды и удаление примесей. Для финишной обработки используются сорбционные фильтры с угольной загрузкой. Они позволяют убрать продукты распада, остаточный хлор, а также улучшить органолептические свойства воды.
Рис. 1 Схема фильтрации с помощью реагентов
Примерный расчет для устранения органических веществ гипохлоритом натрия:
Все вычисления по формуле производятся при известных значениях наличия железа, марганца и перманганатной окисляемости.
Доза гипохлорита натрия = 0,64*Fe+1,3*Mn+ПМО+0,5, мг/л.
Fe – концентрация железа в исходной воде, мг/л.
Mn – концентрация марганца в исходной воде, мг/л.
ПМО – перманганатная окисляемость исходной воды, мг/л.
0,5 – коэффициент запаса гипохлорита на окисление органических веществ.
3.2. Фильтрация на системе ультрафильтрации
Принцип работы системы: Универсальность мембраны в её способности производить фильтрацию на молекулярном уровне. Поток воды направляется сквозь мембрану. Это фильтрующий элемент, поверхность которого пористая структура. Мембрана ультрафильтрации пропускает воду, растворенные в ней соли, но не пропускает взвешенные вещества, органические примеси. Размеры пор мембран ультрафильтрации составляют от 0,01 до 0,1 мкм. Это позволяет эффективно задерживать бактерии, гуминовые кислоты, водоросли, цисты, ил, некоторые виды вирусов.
Преимущество такой фильтрации в практически полном удалении органических соединений из воды за исключением некоторых видов вирусов. Промывается мембрана очищенной водой, которая потом сливается в дренаж. Размер ячеек мембраны может быть разный, зависит от находящихся в воде примесей. В основном применяют мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм.
3.3. Фильтрация сорбентами
Сорбционные фильтры используются для очистки давно и в разных сферах. Вот и для удаления органики они признаны эффективными.
Рис. 2 Схема фильтрации сорбентами
Принцип работы: Поток воды, также, как и практически при любой фильтрации, поступает в колонну и проходит загрузочный материал. Это может быть уголь или любой другой. Структура такого вещества пористая. Сорбент задерживает частицы органики и потребителю поступает чистая вода. Кроме удаления примесей, сорбционные фильтры улучшают вкус воды. Очищение загрузочного материала происходит промывкой проточной водой. Сорбенты используются исходя из качества исходной воды воды и технических характеристик самого материала.
4. Выводы
Способы очистки воды от органических веществ постоянно модернизируются, так же, как и материалы для очистки. Современные системы универсальны и могут использоваться в разных сферах.
Перед выбором системы фильтрации проводится анализ воды. Далее подбирается метод очищения от загрязнений. Не стоит забывать о комплектации оборудования. Если в приоритете ионная установка, обратный осмос или сорбционные фильтры, то желательно установить клапан управления. Он позволит контролировать время очистки фильтра (в случае с ионной смолой - регенерации). Что позволит продлить срок службы элемента, не теряя качества фильтрации.
Для более эффективной очистки используются многоступенчатые системы. То есть комбинируют несколько способов обработки воды. Например, использование реагентов и сорбентов. Или аэратор и сорбционный фильтр. Обязательна первичная обработка фильтром грубой очистки. Он позволяет устранить крупные примеси, тем самым снижая нагрузку на систему ультрафильтрации или сорбционные фильтры.
При неисправности оборудования, снижения качества фильтрации, протеканий и т д, обязательно требуется проверка и замена элементов. При правильной эксплуатации и периодической сервисной проверке таких проблем не возникнет. Осмотр проводится самостоятельно либо обращаются к специалистам.
