что значит сорбционная очистка воды
Сорбционная очистка воды
Сорбционная очистка воды – это высокоэффективный метод глубокого очищения. При сорбции устраняются вредные химические соединения и примеси за счет того, что частицы связываются между собой из-за силы молекулярного взаимодействия. Уникальность сорбционной очистки воды состоит в том, что с помощью сорбционных материалов можно очистить воду от таких органических веществ, которые не удалялись с помощью других методов.
Благодаря очищению высокоактивными сорбентами обеспечивается выход воды с почти нулевыми остаточными концентрациями. Стоит также отметить, что высокоактивные сорбенты реагируют даже с теми веществами, которые содержатся в воде в малых концентрациях, когда остальные методы не работают. Кроме этого, существует ещё один вид сорбционной технологии: находясь в гетерогенной среде, происходит электрособция, если речь идет о воздействии внешних электрических полей.
С помощью сорбционной очистки воды устраняются различные запахи, привкусы хлорированных углеводородов и сероводорода. Сорбентами выступают пористые твердые материалы, эффективность которых определяется величиной поверхности взаимодействия. Сорбционной способностью материала называют емкость и определяют ее в зависимости от того, сколько загрязнителей, которые можно нейтрализовать с помощью данного количества сорбента.
В качестве сорбента чаще всего используют активированный уголь. Он особо эффективен за счет своей структуры: в нем присутствуют микропоры и субмикропоры, величина которых зависит от того, какой тип сырья выбран, а так же от процесса активации. В качестве основного сырья при получении активированного угля может быть: торф, древесина, скорлупа орехов и различные продукты животного происхождения. Если на активированный уголь нанести частицы иона серебра, то это предотвратит поражение сорбента различными микроорганизмами.
Обычно использование активированного угля происходит для удаления многих органических веществ, для водоподготовки перед системами обратного осмоса, при сорбционной очистке питьевая вода очень эффективно дехлорируется. Устранение хлора надо проводить не только, если используется многоступенчатая фильтрация питьевой воды, но и если речь идет о подготовке технической воды, которая используется для гигиенических целей.
Хотя хлор нашел свое широкое применение в качестве дезинфекции воды, но если хлор попадет в организм человека, это может пагубно воздействовать на жирные кислоты и нарушить обмен веществ. Поэтому лучше перестраховаться и дополнительно очистить воду от хлора с помощью сорбционной очистки воды.
Сорбционная очистка
Применение сорбционной очистки
Сорбционная очистка — наиболее приемлемая группа методов для глубокой очистки стоков от растворенных органических примесей на целлюлозно-бумажных, химических, нефтехимических, текстильных и других производствах.
Очистка методами сорбции может вестись самостоятельно, либо как метод предварительной очистки перед биологической очисткой стоков. Предварительная очистка сточных вод методом сорбции может понадобиться, если загрязнители являются сильнотоксичными или трудно окисляются биологическим путем.
Пределы использования сорбционных методов составляют от 5 до 1000 мг/л по содержанию загрязняющих веществ.
Локальные установки для сорбционной очистки оправданы в случаях, когда концентрации загрязнителей близки к верхнему пределу и вещество хорошо адсорбируется при небольшом удельном расходе сорбента.
Доочистка методом сорбции имеет смысл при невысоком содержании загрязняющих веществ — до 100 мг/л.
Адсорбцию как метод очистки сточных вод применяют для удаления из стоков гербицидов, пестицидов, фенолов, ароматической органики, поверхностно-активных веществ, синтетических красителей и проч.
Сорбция может применяться и как метод извлечения из растворов ценных веществ для последующей их утилизации. Очищенные стоки могут использоваться в системах технического оборотного водоснабжения.
Достоинства сорбционной очистки:
Ограничение применения метода — очистка высокотемпературных сточных вод, несмотря на их перспективность при очистке воды от продуктов коррозии и других загрязнений горячих стоков. Причина – в дефицитности и высокой стоимости термостойких сорбентов.
Поэтому разработка и синтез новых видов сорбентов для очистки стоков с высокой температурой — актуальная практическая задача.
Сорбционный фильтр Argel S
Для доочистки производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод могут применяться фильтры Argel S, реализующие принцип сорбционной очистки.
Сточная вода движется внутри корпуса фильтра через загрузку нисходящим потоком, и в процессе очистки освобождается от специфических компонентов.
Производитель предлагает две модификации фильтров Argel S.
Области применения сорбционных фильтров Argel S — очистка сточных воды в коммунальном хозяйстве, нефтехимической и горнодобывающей промышленности, металлургии, дорожном строительстве.
Сорбционные фильтры для воды
Нейтрализуют вредные микроорганизмы, неприятные запахи, оптимизируют структуру воды, и улучшает ее вкус, доводя по параметрам до уровня родниковой. Отдельные марки, кроме этого, обогащают воду фтором и йодом.
Очистительные фильтры любого класса препятствуют возвращению в природу вредных химических соединений, разлагая их на безвредные ингредиенты. Вследствие этого они считаются экологически оптимальными.
Как действует сорбционный фильтр?
В качестве поглотителя (сорбента) обычно используются гранулы алюмосиликатов или активированного угля. Вступая в химические реакции с примесями, содержащимися в неочищенной воде, гранулы их абсорбируют (поглощают) практически полностью, выполняя и ряд других операций по очистке воды.
Активированный уголь – наиболее популярный вид сорбентов. Он обладает следующими свойствами:
Алюмосиликаты как сорбент оптимальны при необходимости очистить поступающую на фильтрацию воду от примесей тяжелых металлов и органических загрязнителей. Этот тип сорбента обеспечивает:
При добавлении на решетку сорбционной системы ионов серебра обеспечивается нейтрализация болезнетворных бактерий.
Как устроены сорбционные фильтры?
Все модели делятся на две большие группы: автоматические (действующие под давлением, промываемые обратным током воды) и безнапорные. Как правило, автоматы используются для обработки больших объемов жидкости, ручные – для бытовых целей.
Автоматические
Автоматические сорбционные фильтры включают в себя:
Конкретная марка выбирается в зависимости от приоритетных требований к установке. Так, относительно небольшой Pentair ECT-1 очищает в час от 500 до 1000 литров воды при диапазоне температур от +2° до +40°С, обеспечивая при этом хорошую, до 3000 л/час, скорость обратной промывки (со сбросом накопившихся загрязнений в дренажную или канализационную системы). Базовая стоимость агрегата – 22 тыс. руб.
Более мощный ЕСТ-2 при том же температурном диапазоне в час очищает до 1400 л воды, имеет высокую скорость обратной промывки – до 4000 л/час, Базовая стоимость – 24,5 тыс. руб.
Безнапорные
Безнапорные состоят из следующих частей:
В чем их преимущества?
Прежде всего, в высоком качестве сорбента – как правило, это мелкогранулированный активированный уголь, полученный путем переработки высокопородной древесины или скорлупы кокосовых орехов. Спектр очистки достаточно широк: хлор-органические соединения и свободный хлор, сельскохозяйственные удобрения и яды (гербициды, пестициды, дератизаторы), радиоактивные элементы, тяжелые металлы, фенольные смолы, красители, нефтепродукты.
Достигается стопроцентная очистка воды от примесей, меняющих ее вкус и запах.
Как уже говорилось, все такие установки имеют сменные фильтрующие модули (картриджи), действующие в течение нескольких месяцев. Отработанный элемент легко извлекается и заменяется. Картриджи производятся в России, что дает возможность пользователю сдавать отработанные «капсулы» на переработку.
Производитель со своей стороны гарантирует их утилизацию без выброса накопившихся загрязнений в окружающую среду.
Достаточно популярна марка «Новая вода», артикул К875 (фирма «Ратна). Одной капсулы достаточно для очистки 8 тыс. л воды или работы в течение полугода. Температурный диапазон – от +2° до +35° С. Скорость фильтрации – 120 л/час. Стоимость модуля – 469 руб.
Марка К-205 фирмы «Стэнди» — значительно дешевле – 370 руб., но при тех же исходных параметрах одной капсулы хватает на 4 тыс. л. (или работы в течение полугода, что наступит раньше).
Плюсы и минусы сорбционной очистки
Плюсов заметно больше:
К минусам можно отнести:
В зависимости от объема, качества воды и степени очистки к устройству добавляются различные сопутствующие устройства, меняется химический состав сорбента.
Аквафор
Так, фирма «Аквафор» разработала углеродный сорбент аквален, состоящий не из гранул, а из волокон мельчайшего диаметра (не более 10 микрон). Аквален – вещество пористое, волокна обеспечивают увеличение активной поверхности сорбента. Вредные химические примеси задерживаются быстро и надежно.
Марка «Аквафор Трио Fe», использующая данный сорбент, работает в безнапорном режиме, рассчитана на очистку одним модулем 7 тыс. л воды, скорость фильтрации – 90 л/ч. Базовая стоимость – 2190 руб. (включая фильтрующий модуль).
«Аквафор Кристалл Н» той же фирмы обрабатывает до смены модуля 6 тыс. л воды но при большей скорости фильтрации – до 120 л/ч. Базовая стоимость – 2500 руб. (включая фильтрующий модуль).
Гейзер
Фирма «Гейзер» завоевала прочные позиции на рынке. Ее ноу-хау – добавка к обычному сорбенту йодосодержащей смолы, ионов фтора и серебра, за счет чего вода полностью обеззараживается и обогащается полезными микроэлементами.
Модель «Гейзер Ультра Био 421» прекрасно очищает даже воду повышенной жесткости, обеспечивает высокую производительность очистки – 180 л/ч, обрабатывает одним картриджем до 7 тыс.л воды. Стоимость базового комплекта – 3490 р. (с фильтрующим модулем).
«Гейзер 3 ИЖ» – несколько дороже (3800 в базовом комплекте с модулем), работает с водой любой степени жесткости, очищает 180 литров воды в час, может работать при более широком температурном диапазоне – от 1° до 40° С.
На все модели фирма дает трехлетнюю гарантию, что выше обычного гарантийного срока.
Из зарубежных производителей стоит отметить такие как «Акватоп», «Брита», «Инстапур», достаточно давно работающие на мировом рынке и имеющие заслуженно высокую репутацию.
Выбор типа и конкретной модели сорбционного фильтра определяется многими факторами. Полученная информация позволит потребителю подойти к этому процессу более грамотно.
Методы водоподготовки питьевой воды: сорбция
В настоящее время можно с полной уверенностью говорить о том, что мест с чистой водой у нас на планете осталось катастрофически мало! Причин тому – очень много, и главная из них – активное вмешательство человека в жизнь природы. Причем, следствием загрязнение вод может служить даже не прямое, а косвенное его воздействие. Пример привести здесь можно очень простой, но показательный – промышленные выбросы в атмосферу или канализационные стоки различных веществ. В результате чего вещества эти попадают в реки и озера и в значительной степени ухудшают их химический состав. А так как мы еще из школьного курса географии хорошо знаем о круговороте воды в природе, то прекрасно нужно понимать, что тут и к чему в результате приводит.
Так что даже если вы не сомневаетесь в качестве питьевой воды у себя на участке или в квартире, лучше все-таки ее проверить и при необходимости задуматься над таким вопросом как водоочистка. И один из самых распространенных вариантов здесь является водоподготовка в виде сорбции. О ней и поговорим.
Технологии водоподготовки
Но для начала нужно сказать хотя бы несколько слов о том, что вообще представляет собой процесс водоподготовки. Как правило, он подразумевает под собой варианты очистки воды путем воздействия на ее физико-химические свойства.
Стандартно технологии водоподготовки выглядят следующим образом:
Как вы понимаете, это приблизительный список этапов водоподготовки, окончательный вариант здесь составляется после проведения анализа воды. Какие-то этапы в итоге могут быть добавлены, какие-то убраны.
Сорбция
А вот теперь вернемся непосредственно к сорбции. Как вы теперь понимаете, к этапу данному вода подходит уже без крупных примесей и грязи. И остается здесь, по сути, только улучшить ее уже и без того хорошие показатели качества и избавить ее от тяжелых металлов.
Самыми распространенными сорбентами являются активированный уголь и алюмосиликаты (глинистая порода, цеолиты, органические и неорганические иониты).
Суть же метода, образно говоря, заключается в том, что активный ион сорбента (того же активированного угля) захватывает вредную примесь и удерживает ее силой молекулярного притяжения.
Плюсы и минусы метода
Естественно, как и у любого другого метода, у сорбции есть свои преимущества и недостатки. И из плюсов здесь хотелось бы выделить следующее:
— благодаря методу сорбции можно добиться отличного качества воды,
— сорбционные фильтры легко монтируются и демонтируются,
— данные фильтры не нуждаются в промывании кислотными растворами (как в случае с некоторыми мембранными фильтрами),
— метод сорбции позволяет исключить из цепочки водоподготовки некоторые этапы, к тому же метод может быть использован автономно,
— сорбционные фильтры занимают мало места и не требуют использования химических реагентов.
К недостаткам же метода можно отнести:
Кому точно подойдет метод сорбции:
— сторонникам здорового образа жизни,
— тем, кто стремится к экологической чистоте дома.
Сложности с использованием безнапорного сорбционного фильтра могут возникнуть в многоквартирных домах и коттеджных поселках с высоким водопотреблением.
Сорбционные фильтры для очистки воды – виды и принцип работы
Сорбционные фильтры — достаточно востребованные изделия для удаления разнообразных механических и хлорорганических примесей путём поглощения загрязнителя внутренней поверхностью зерна загрузки.
О выборе и установке сорбционных фильтров пойдет речь в этой статье.
Что такое адсорбция
Термином «адсорбция» именуется процесс поглощения загрязнения жидкости поверхностным слоем твёрдого тела. Он основан на диффузии молекул загрязняющих веществ через специальную жидкостную плёнку, которая окружает частицы адсорбента, к поверхности последнего, которая происходит при перемешивании очищаемой жидкости.
Затем диффузия продолжается со скоростью, определяемой строением применяемого адсорбента и величинами молекул собираемых веществ.
Данный процесс наиболее эффективен в тех случаях, когда жидкость имеет низкую концентрацию загрязняющих веществ (на стадии глубокой очистки). В таких случаях эффективность процесса позволяет получить на выходе практически нулевую концентрацию загрязняющих веществ.
Эффективность и скорость адсорбции прямо зависит от:
На сегодняшний день лучшими сорбентами, предназначенными для очистки воды, считаются активированные угли разных марок. Эффективность последних определяется наличием микропор. Суммарный их объём является основной характеристикой и указывается для каждой марки.
Добавление озона или хлора (окислителя) до того, как вода поступит на фильтр, увеличивает срок эксплуатации активированного угля до замены, улучшает качество воды на выходе и очищает её от имевшихся соединений азота.
Совместное выполнение озонирования и сорбции позволяет добиться синергетического эффекта, что почти в 3 раза повышает возможности активированного угля.
Если сорбция происходит после предварительно выполненного хлорирования, то из очищаемой жидкости удаляется аммонийный азот.
Если в качестве сорбентов применяются содержащие Mg и Са минералы природного происхождения, либо оксиды алюминия, из воды весьма эффективно удаляются соединения фосфора.
Назначение и область применения
Сорбционные фильтры различных марок используются для осуществления глубокой очистки воды в системах замкнутого водоснабжения, а также для очистки от органических загрязнителей (включая биологически жёсткие) сточных вод.
Очистка с использованием процесса сорбции считается одним из самых эффективных методов проведения тонкой очистки этих вод от загрязнений органического происхождения.
Наиболее эффективна технология при выполнении очистки стоков от красителей, гидрофобных и ароматических соединений группы алифатических, слабых электролитов и т.п.
Метод сорбции не используется для очистки стоков, загрязнённых исключительно веществами неорганического происхождения, либо органическими низкомолекулярными (альдегиды, спирты).
Классификация установок сорбционной очистки
По гидродинамическому режиму:
По состоянию слоёв сорбента:
По направлению фильтрации:
По контакту взаимодействующих фаз:
По конструкции фильтра:
Конструкция сорбционного фильтра
Сорбционный фильтр состоит из:
Линейная скорость выполнения фильтрации зависит во многом от степени загрязнения воды, подаваемой на очистку. Её значение может составлять от 1 до 10 м3/час. Размеры зерна сорбента колеблются от 1 до 5 мм.
Наиболее оптимальным вариантом очистки считается фильтрация, в процессе проведения которой жидкость подаётся снизу вверх. При этом равномерно заполняется вся площадь сечения фильтра, а поступившие с водой пузырьки воздуха вытесняются достаточно легко.
Фильтры, имеющие неподвижный слой сорбентов, применяются для регенеративной очистки стоков с одновременным решением задач утилизации имеющихся в них ценных компонентов. Десорбция выполняется с использованием химических растворителей либо водяного пара.
Принцип работы
Вода, пройдя описанный выше предфильтр, поступает по подводящей трубе в сорбционный блок. Отсюда, через распределительно-разгрузочную трубу, вода перемещается в нижнюю распределительную зону.
Здесь она равномерно распределяется по всей площади заложенного сорбента, марка и объёмы которого зависят от начальной и конечной концентрации загрязняющих веществ и требуемой производительности. П
осле этого вода восходящим потоком направляется в сборный круговой лоток, а оттуда отводится через патрубок.
Монтаж сорбционного фильтра
Чтобы выбранный вами сорбционный фильтр удалял максимально возможное количество типов загрязняющих веществ, к угольному фильтру в обязательном порядке следует добавлять различные ионообменные вещества, перечень которых определяется с учётом приоритетных загрязнителей на вашем предприятии (участке).