Очистка воды от нитратов
Что интересного вы узнаете из содержания этой интересной статьи:
1. Проблемы вызываемые повышенным содержанием в воде нитратов
4. Сравнение эффективности методов
6. Альтернативные способы удаления нитратов
1. Проблемы вызываемые повышенным содержанием в воде нитратов
Нитраты - это соли азотной кислоты, наличие которых, как правило, вызвано поступлением в воду хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, а также стоков воды с сельскохозяйственных угодий, обрабатываемых азотосодержащими удобрениями, и с атмосферными осадками. В связи с этим концентрация нитратов часто наиболее высока в воде колодцев, неглубоких скважин, рек и озер. Поэтому при использовании воды из поверхностных и неглубоких подземных источников не лишним будет сделать анализ воды и на нитраты. Опасность нитратов обусловлена их токсичным действием на организм. Различают первичную токсичность нитратов и вторичную, возникающую при образовании нитритов, и третичную, связанную с образованием нитрозаминов. Накапливаясь в организме человека, нитраты вызывают метгемоглобинемию, т.е. реагируют с гемоглобином крови, образуя метгемоглобин. Это вещество в отличие от гемоглобина не переносит кислород, что приводит к кислородному голоданию тканей. В результате ухудшается самочувствие, появляется вялость. При содержании метгемоглобина 20—50% появляются одышка, тахикардия, потеря сознания, при метгемоглобинемии свыше 50% наступает смерть. Нитраты губительно воздействуют на нервную, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт и другие органы. Особую опасность нитраты представляют для маленьких детей, у которых еще не сформирована восстанавливающая ферментная система. По этим причинам необходимо ограничивать поступление нитратов в организм — минимизировать потребление нитратсодержащих продуктов и не употреблять воду с повышенной концентрацией нитратов (более 45 мг/л). Содержание нитратов в питьевой воде регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01.
Определить наличие нитратов воде визуально невозможно. Выявить точную концентрацию нитратов воде поможет химический анализ. Причем проводить желательно полный разбор состава в лаборатории. На основе полученных данных подбирается технология. Используемые для очистки системы отличаются не только по выбранному методу, но и по комплектации. Если необходимо удаление нитратов для загородных домов и коттеджей, системы более компактные. Для промышленных производств оборудование более расширено. На выбор технологии влияют свойства воды и её характеристики, особенности эксплуатации и деятельность производства.
Есть несколько способов удаления нитратов из воды:
1.Ионный обмен
2.Обратный осмос
Обе технологии ориентированы на удаление вредных загрязнений. Но у каждой из них есть свои особенности, преимущества и недостатки. Поэтому при выборе способа рекомендуется уточнить все детали. А именно, концентрацию нитратов, свойства воды и необходимую производительность.
1. Ионный обмен. Удаление нитратов из воды осуществляется методом ионного обмена в фильтрах от нитратов колонного типа (Рис.1) в качестве ионообменной смолы используется смола Purolite A-520, которая является анионообменной макропористой смолой, специально разработанной для удаления нитратов из воды в пищевой промышленности. Макропористая структура матрицы и специальные ионообменные группы обеспечивают идеальную селективность по нитратам этой смолы, делая ее подходящей даже для случаев удаления нитратов на фоне умеренно высокого содержания сульфатов в воде. Удаление нитратов из воды методом ионного обмена основано на способности ионообменных материалов обменивать нитрат ионы на хлорид ионы. Регенерация ионообменной смолы Purolite A-520 осуществляется раствором хлорида натрия (поваренная соль) концентрацией 5- 12%. Для предотвращения осаждение солей жесткости в анионообменной смоле Purolite A-520 рекомендуется перед фильтром от нитратов устанавливать фильтр умягчитель с сильнокислотным катионитом натриевой формы для удаления солей жесткости.
Рис.1 Фильтр умягчитель колонного типа
Технология ионного обмена очень эффективна. Модификация фильтров может немного отличаться, в зависимости от модели оборудования. Стандартный фильтр состоит из:
- Корпус. Выполнен из качественных материалов, которые противостоят вредному воздействию воды и примесей.
- Ионной смолы. Гранулы могут быть разной структуры и диаметра.
- Блок управления. Позволяет контролировать процесс регенерации фильтра и работу системы.
- Дренажный слой.
- Бак для солевого раствора. В нем происходит растворение соли для обработки фильтрующей загрузки.
Кроме удаления нитратов, ионные смолы позволяют умягчить воду, удалив соли жесткости. У ионной загрузки есть свой, так называемый, резервный потенциал. А именно определенное количество раз, когда она полноценно насыщается натрием при регенерации. Когда резерв истощается, ионной смоле все тяжелее очищаться и восполнять свои свойства. В этом случае её полностью меняют на новую.
2. Обратный осмос. В системе обратного осмоса (Рис.2) происходит удаление нитратов из воды, которые не проходят через мембрану, получаемый пермеат (очищенная вода) направляется потребителю, образующийся концентрат отводится в дренаж. При подборе системы обратного осмоса следует учитывать, что селективность обратноосмотических мембран по одновалентным нитрат-ионам даже ниже, чем по ионам натрия, и составляет 90-95%. 
Рис.2 Схема очистки воды с системой обратного осмоса (1 - фильтр грубой очистки 50-300мкм, 2 - система дозирования антскаланта, 3 - система обратного осмоса, 4 - накопительная емкость, 5 - обратный клапан, 6 - насос подачи воды)
Основной фильтрующий элемент системы-мембрана. С внешней стороны она покрыта специальным материалом, который состоит из ячеек. Их очень много и они достаточно малы, чтобы задерживать все примеси. По окончанию фильтрации, потребителю выдается абсолютно чистая вода без каких-либо примесей. Но такой элемент требует бережного отношения и определенных свойств воды. Также мембрану необходимо промывать от скопившихся загрязнений. Для этого пускают поток воды в обратном направлении и все примеси вымываются под напором. Также мембрана, кроме нитратов способна задерживать и другие загрязнения. Это могут быть соли кальция и магния, железо и другие элементы. Промывку требуется осуществлять либо по прохождении определенного объема воды либо по истечении определенного времени. Чаще всего, такую задачу выполняют блоки управления. Для этого систему автоматизируют и настраивают программу. Из преимуществ метода можно выделить полное удаление примесей и нитратов. При этом температура воды после фильтрации остается неизменной. Так как кроме нитратов убираются все остальные загрязнения, то вкус и цвет воды улучшается. Метод полностью безопасный, потому что не использует в процессе химические вещества. А значит таким методом можно очищать питьевую воду. Из недостатков выделяют только высокую стоимость оборудования. Но это с лихвой компенсирует эффективность фильтрации.
Характеристики эксплуатационных затрат оборудования для удаления нитратов предсталены в таблице №1.
Таблица №1. Эксплуатационные затраты на оборудование для удаления нитратов
| Наименование | Эксплуатационные затраты |
Ежемесячные затраты на очистку воды в кол-ве 30куб.м |
| Ионный обмен | Таблетированная соль | 750 |
| Обратный осмос | Мембрана обратного осмоса, антискалант | 1 250 |
4. Сравнение эффективности методов
Оба метода доказали свою эффективность в очищении воды от нитратов и могут использоваться в любых сферах производства и бытовой фильтрации. Основная разница методов в фильтрующем элементе. Либо используется ионная смола либо мембрана. Ионная смола может быть разной. Зависит от производителя. Тем более есть установки, которые включают в себя несколько ступеней очистки. И на каждой используется свой тип фильтрующих веществ. Ступеней фильтрации может быть и больше, зависит от технологических особенностей. Ионная загрузка обладает большим ресурсом и способна качественно производить очистку. Это несомненное преимущество способа. Но есть и недостатки. Один из которых-это расходы на таблетированную соль. Её расход зависит от частоты промывок. То есть если вода сильно загрязнена нитрата, а также дополнительными примесями, фильтр придется регенерировать чаще. Это скажется на расходе соли. Поток воды, при такой технологии, движется только сверху вниз. И если в системе не предусмотрен автоматический блок для регенерации, то требуется постоянный контроль. При пропуске момента промывки, нитраты смогут попасть в очищенную воду, тем самым делая её очень опасной.
Что касается мембранной технологии, то в эффективности очищения также не приходится сомневаться. Мембрана позволяет очищать воду от всех видов примесей, делая её практически пустой. С одной стороны это можно выделить как преимущество, с другой как недостаток. Но несмотря на противоречия, со своей основной задачей, фильтр справляется. Очень важная особенность технологии в том, что качество фильтрации не снижется при изменении состава воды. То есть если концентрация примесей повысится, мембрана также продолжит эффективно очищать. Из недостатков выделяют лишь стоимость оборудования, особенно это касается промышленных устройств. И стоимость самой мембраны. Срок её службы составляет, в среднем, 5 лет. После чего элемент требуется заменить.
Поэтому выделить наиболее эффективный метод не получится. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Поэтому и подбирается технология, исходя из особенностей эксплуатации и характеристик воды. Например, для бытового сектора, приоритетнее будет выбор систем обратного осмоса, несмотря на их стоимость. Дело в том, что вода, после регенерации ионного фильтра должна смываться в канализацию. Но для этого её необходимо очистить. Такие стоки наполнены не только нитратами и другими примесями, которые остаются после очистки, но и содержат высокую концентрацию соли. В бытовых условиях обеспечить дополнительную промывку воды не очень удобно и невыгодно экономически. Ионный фильтр подойдет только если будет сменным. Однако, ресурс водоочистки у него значительно снижен. Что касается промышленных производств, в этом случае подойдет любая технология, которая будет приоритетнее по установке и затратам на обслуживание.
Рис. 3 Система обратного осмоса "Вагнер-5000" про-сть 5м3/час
с предочисткой воды в блочно-модульном здании.
Комплектация оборудования зависит от назначения. Если устройство используется для бытовых целей, то такие системы более компактны. Для промышленного производства устанавливают габаритное оборудование, рассчитанное на высокую производительность. Кроме того разница в количестве фильтрующих элементов. Для достижения наибольшей эффективности и скорости, устанавливают больше мембран, если используется технология обратного осмоса. Если речь идет об ионном фильтре, то увеличивается уровень загрузки или количество этапов фильтрации.
Все элементы конструкции должны быть защищенными от негативного воздействия воды и примесей. Также необходимо уделять внимание сервисному обслуживанию. Такие системы желательно автоматизировать. Потому что нитраты достаточно опасные вещества и если фильтр не будет выполнять свои задачи, по каким-то причинам, возможно их попадание в воду. Чтобы избежать последствий, конечно, в первую очередь необходима правильная эксплуатация. Каждое оборудование имеет определенные требования к воде и условиям эксплуатации. При сервисном обслуживании выявляются все возможные погрешности фильтрации. Это касается как настройки программы, так и герметичности соединений. При необходимости замены элемента при его деформации или трещинах, обязательно остановить фильтрацию и произвести ремонт.
У каждого типа оборудования есть свои возможности модернизации. Конечно, основная реконструкция это установка дополнительных элементов или фильтров. Но, кроме того, например, в системах обратного осмоса можно увеличить количество или тип мембран. Причем от этого зависит не только производительность, но и их расположение. Также при большем количестве фильтрующих элементов, снижается общая нагрузка на систему и увеличивается срок службы элемента. Что касается ионных установок, то они могут содержать несколько колонн, объединенных в одну систему. Как правило, их бывает одна, две или три. При установке двух резервуаров, фильтрация может происходить по очереди. Сначала работает одна колонна, потом уходит на регенерацию и включается в работу вторая. Таким образом очистка воды не останавливается, что особенно актуально для производств. Могут работать и оба корпуса с загрузкой, увеличивая производительность. Но тогда и на регенерацию они уйдут, скорее всего, одновременно. Если система имеет три колонны, то работают они либо по очереди либо по две одновременно. За регенерацией следит блок управления. Он может быть отдельным на каждый резервуар или один на всю систему. Ионная установка может внедряться в систему водоподготовки и быть одним из этапов очистки. В загородных домах или в бытовых условиях, такое оборудование является автономным.
6. Альтернативные способы удаления нитратов
Существует еще один метод, который позволит избавиться от нитратов-это цеолитовая загрузка. Цеолитами называют природные или искусственные адсорбенты, имеющие пористую поверхность. Структура гранулы представляет собой кристаллическую решетку, между которой расположены положительно заряженные ионы щелочных веществ. В качестве элементов в структуре используется натрий или кальций. Может быть включен магний, стронций.
Благодаря кристаллической решетке, цеолиты могут проводить через себя другие элементы или поглощать их. То есть этот основной каркас молекулы является своеобразным ситом. Принцип действия похож на ионозамещение. Кроме удаления нитратов, способен справляться с любыми тяжелыми примесями.
Природные материалы чаще используются для фильтрации скважинной воды. Позволяя очистить её от любых примесей. Промывка загрузки осуществляется при помощи подачи обратного потока воды или регенерация с помощью солевого концентрата. Позволяет удалять нитраты до 93%, нитриты до 100%.
Недостатки у метода тоже есть. При выборе типа цеолита необходима точно знать диаметр удаляемых загрязнений. Потому что структурная решетка имеет полости, способные задерживать молекулы только одного или двух типов. Например, удаляя нитраты, не сможет противостоять солям жесткости. Потому что размер примесей отличается, как и их геометрическая форма. Кроме того, цеолит очень требователен к характеристикам воды. Требуется определенный кислотно-щелочной баланс. Поэтому данный метод часто комбинируют с другими фильтрами. Обычно вода содержит не только нитраты, но и другие элементы. А цеолит рассчитан на удаление либо только нитратов либо других веществ, похожих по структуре и размерам. Чтобы не допустить попадание вредных веществ воду, устанавливают дополнительные элементы в систему.
Нитраты являются очень вредными веществами, способными вызвать различные заболевания и значительно влияя на здоровье человека. К тому же они очень опасны находясь в окружающей среде. Поэтому фильтрации подлежит не только питьевая и техническая вода, но и сточные воды. Особенно это касается промышленных предприятий и сельских хозяйств. Для удаления этих элементов можно использовать несколько способов. У каждой технологии есть свои плюсы и минусы, поэтому выбор производится исходя их особенностей условий фильтрации.
Оборудование подбирается на основе технологии и моет иметь различия. Это касается как внешнего вида, так и производительности. Очищение происходит без использования химических веществ, но у каждой системы свои требования к исходному источнику.
Обязательно проводить сервисное обслуживание на выявление неисправности системы. Все детали заменяются по мере окончания срока эксплуатации. Монтаж проводится только профессионалами. Особенно если система автоматизирована.
Для бытового использования более оптимально выбирать компактные системы, которые не требуют постоянного контроля в работе. Для этого подходят системы обратного осмоса. Промышленный вариант позволяет использовать любое оборудование. При замене элементов фильтрации следует точно следовать инструкции. При несоблюдении техники безопасности можно повредить систему. Чтобы избежать подобных ситуаций для монтажа и проверки системы вызывают специалиста. Который проверит оборудование и изношенность элементов, оставив рекомендации по правильной эксплуатации.
Для подбора и консультации свяжитесь с нами удобным для Вас способом:
1) Форма "Бесплатный звонок"
2) Форма "Оставить заявку"
3) Напишите нам при оформлении корзины заказа - укажите интересующий Вас вопрос по услуге в поле "Примечания к заказу"
4) Просто позвоните нам или отправьте на электронный адрес vagner-ural@bk.ru и задайте интересующие Вас вопросы по услугам по телефону +7(343) 300-12-92 (многокан.)
Ниже представленно видео о Ппроблемах вызываемых повышенным содержанием в воде нитратов. Методы удаления нитратов. Сравнение эффективности методов.
1. Методы очистки воды от нитратов
2. Расчет фильтроцикла (межрегенерационного периода) фильтра от нитратов ионообменного типа
