Нанофильтрация воды как инновационный метод очистки.

На сегодняшний день можно выделить множество вариантов очищения воды от различных примесей. Реагентные и безреагентные способы знакомы многим. Тем не менее прогресс не стоит на месте. Со временем появляются все более современные и усовершенствованные технологии очистки воды. В данной статье мы ознакомимся более подробно с последними инновациями в данном области и узнаем о том, что такое нанофильтрация воды.

Как очищали воду до нанофильтрации

Современные водоочистные технологии на сегодняшний день малоизвестны и представляют собой выгодную нишу для бизнеса. Сейчас в таких устройствах применяется и микроэлектротехника, и сенсорное управление. Тем не менее проверенные старые методы очистки воды еще пользуются популярностью. В чем же причина?

Во-первых, это обусловлено низкой платежеспособностью населения. Далеко не каждый гражданин РФ может себе позволить приобрести дорогостоящее оборудование. Поэтому россияне до сих пор отстаивают, осветляют и кипятят воду. К тому же, многие современные водоочистные устройства подходят только для предварительно обработанной воды, и при помощи осветления люди избавляют воду от определенного осадка, а также от взвешенных частиц. Данных микроэлементов в паводковый период насчитывается около 2500 мг/л воды. Далее в таблице вы можете ознакомиться с информацией, как быстро оседают те или иные примеси в воде, нагретой до кипения (100 °С).

Кипячение как способ смягчения воды работает не так долго, как отстаивание, однако при этом формируется накипь, которая является одним из самых существенных недостатков некачественной воды. И в отличие от старых технологий очистки воды, новые способны избавить воду от образования осадка.

Очищать воду можно не только с целью умягчения. Зачастую жидкость, используемую для технических нужд, достаточно очистить от переизбытка железа и болезнетворных бактерий. Воду очищают от железа с помощью окислителей или специальных установок, отфильтровывающих железосодержащие примеси.

Также, помимо жесткости, существуют и другие проблемы. Как правило, вода, добываемая из глубоких скважин, содержит огромное количество разнообразных примесей, с некоторыми из которых бороться довольно трудно.

Добиться того, чтобы такая вода стала чистой, мягкой и пригодной для питья, непросто. Идеальных фильтров не бывает. Одно устройство не может подойти для абсолютно любой воды, потому что жидкость из разных источников обладает различным набором примесей. Именно поэтому для бытовых нужд и в промышленности пользуются водоподготовкой – специальным комплексом фильтров, который помогает очистить воду от различных элементов. Из всех способов очистки воды чаще всего отдают предпочтение:

• Озонированию – окислению примесей посредством жидкого кислорода. Данный способ является экологически безопасным. Озон за довольно короткий срок испаряется с поверхности, эффективно борется с вирусными бактериями. Единственный минус заключается в том, что могут образоваться биологические наросты.

• Ультрафильтрации – одному из наиболее известных мембранных методов, который относится к разряду новейших технологий очищения воды. С помощью ультрафильтрации можно устранить практически любые примеси. Но недостаток всех разновидностей приборов данного метода заключается в том, что они работают только с заранее подготовленной жидкостью. Таким образом, воду нужно предварительно очистить.

• Обратному осмосу – первому варианту мембранного метода очистки. Он отлично борется не только с жесткостью воды, но и органикой, большим количеством бактерий, вирусов, превосходно опресняет морскую воду. Благодаря данному методу очистки можно получить действительно качественную питьевую воду.

• Ионообменным методам, которые являются довольно старыми, но проверенными и довольно часто используемыми, поскольку ионы лучше всего смягчают воду, сохраняя при этом высокую скорость очистки.

• Смешанным установкам, которые относятся к технологиям очистки воды. К таким методам относятся, например, озоно-каталитические приборы с использованием активированного угля. Данные технологии избавляют жидкость от хлористых и органических соединений, при этом уголь сохраняет свои водоочистные свойства.

Что такое нанофильтрация воды

Нанофильтрация воды, в отличие от устаревших методов очистки, является универсальной технологией. С помощью нее можно избавить воду от цвета, галогенных органических и хлорсодержащих примесей, не прибегая к использованию вредных реагентов.

Нанофильтрация воды пользуется огромной популярностью в Голландии, США и Франции. Она очень эффективно борется с остатками хлорки. Но, как мы уже упоминали ранее, все УФ-технологии требуют предварительной очистки воды. В данном случае используются как фильтры, так и коагуляция. Иногда перед процессом нанофильтрации воды применяют очистку посредством ультрафильтрационных установок или обратного осмоса.

Более того, такая мембрана способна очистить воду от различных солей на 85%. Соли, в состав которых входят одновалентные ионы кальция, задерживаются на 80%, а соли, содержащие двухвалентные анионы сульфата магния, задерживаются посредством наномембраны на целых 90%.

Нанофильтрацию воды используют для того, чтобы удалить из воды цветность и общий органический углерод, который содержится, к примеру, в поверхностных водах, очистить жидкость от жесткости или радия, а также понизить общее содержание растворенных веществ.

Под рабочим давлением наномембран подразумевается показатель около 1,5–16 бар, данный параметр определяется, в первую очередь, типом установки. Стоит заострить внимание на том, что нанофильтрация представляет собой высокопроизводительную систему очистки воды, превосходящую по качеству обратный осмос в четыре раза при аналогичных затратах на слив воды в дренаж. Например, с помощью бытовой обратноосмотической установки вы сможете очистить до 200 л/сут., а посредством нанофильтрационного устройства вы очистите до 750 л/сут.!

Основное преимущество нанофильтрации заключается в том, что вода очищается на 85%, таким образом, она сохраняет все полезные микроэлементы и минералы, оказывающие благоприятное воздействие на организм, а болезнетворные бактерии удаляются. К примеру, вода с жесткостью 5,1 после очистки посредством наномембраны характеризуется показателем жесткости 0,75, а после очистки обратноосмотическим фильтром – 0,17.

Таким образом, благодаря нанофильтрации воды мы можем полностью очистить жидкость от многовалентных ионов:

• кальция;

• магния;

• свинца, меди, ртути и других тяжелых металлов;

• марганца;

• железа;

• фосфатов;

• некоторых нитратов;

• пестицидов;

• и иных элементов.

Безусловно, с помощью нанофильтрации воды удаляется любое загрязнение, как и с помощью ультрафильтрации, микрофильтрации и механической очистки. Таким образом, посредством нанофильтрации удаляются не только тяжелые металлы, но также происходит обеззараживание жидкости.

Также нанофильтрация воды борется с солями жесткости, накипью. Другими словами, нанофильтрация обеспечивает безреагентное умягчение воды. Вода умягчается на 30–99 %, уровень очистки в этом случае зависит от масштаба пор. К примеру, при нанофильтрации ионы кальция удаляются, как правило, на 80–90%. И при этом не приходится прибегать к реагентам типа таблетированной соли. Но, безусловно, в том случае, когда уровень жесткости действительно высокий, может потребоваться дозированная защита. При этом расход данных реагентов не может сравниться с сотнями литров концентрированной соли, выливающихся на землю при обычном химическом умягчении воды типа ионного обмена.

Нанофильтрация воды не подойдет для удаления нитратов (в силу их маленького размера они проходят сквозь поры). Тем не менее, для удаления других веществ нанофильтрация является отличным средством. Как мы упоминали ранее, данный метод практически полностью справляется с пестицидами, тяжелыми металлами, железом, марганцем и другими органическими и хлорорганическими веществами.

Однако нанофильтрация воды, в силу большого количества предыдущих этапов, считается одним из самых дорогостоящих способов очистки воды. Как правило, ее активно применяют только для очистки воды специального назначения.

Лидирующие фирмы из Нидерландов и Великобритании предпринимают попытки изготовить аналогичные приборы. На сегодняшний день существует нанофильтрационное устройство в форме трубы, снабженное капиллярной мембраной. Преимущество данного фотокатализатора заключается в отсутствии застойных мест. Таким образом, примеси нигде не застревают благодаря трубчатой форме прибора. При этом на мембранах скапливается минимальный осадок.

Но стоит отметить, что данная технология является довольно дорогостоящей. Ее используют преимущественно для станций, производительность которых составляет не более 200 кубометров воды в сутки. Также еще одним недостатком нанофильтрации воды является большое потребление электроэнергии. Это связано с тем, что для осуществления данного процесса требуется непрерывный поток воды с высокой скоростью, а для того, чтобы обеспечить непрерывную циркуляцию воды, необходимо использовать насосы и затрачивать электроэнергию.

Установка для нанофильтрации воды

Установка для нанофильтрации воды, используемая в очистных сооружениях, является довольно сложной системой, основные функционирующие элементы которой представлены селективной мембраной и наносом, подающим воду в корпус фильтра для осуществления нанофильтрации воды. Данные два блока фильтра для нанофильтрации осуществляют ведущую роль в очистке воды. Поговорим подробнее об их свойствах, особенностях и задачах.

Установка нанофильтрации включает:

• Насос фильтра для нанофильтрации, который является установкой, подающей воду в корпус фильтра. Основная задача насоса для нанофильтрации воды заключается в поддержании необходимого для данного процесса давления в системе. Насос установки для нанофильтрации воды должен отличаться высокоточной работой, что необходимо для того, чтобы поддержать определенный уровень давления в системе для осуществления нанофильтрации воды. В том случае, когда уровень давления будет недостаточным, или, наоборот, избыточным возникает риск повреждения мембраны.

• Насос установки для нанофильтрации воды, представляющего собой соединительное устройство между водопроводом и корпусом фильтра. В водопровод данный насос монтируют посредством специальных патрубков, при этом следует особое внимание уделить герметичности соединения, поскольку именно негерметичность может послужить причиной отклонения необходимого уровня давления в корпусе установки для нанофильтрации воды.

• Корпус установки для нанофильтрации, который является прочным чехлом, внутри которого размещена селективная мембрана для нанофильтрации. Как правило, для того, чтобы изготовить корпус установки для нанофильтрации воды, используют довольно прочный пластик, также можно использовать и альтернативные варианты. Материал, из которого изготовлен корпус установки для нанофильтрации, непременно должен отличаться устойчивостью к повышенным температурам, поскольку данное свойство обеспечивает возможность использования установки для нанофильтрации в системе горячего водоснабжения.

• Селективную мембрану установки для нанофильтрации воды. Это тонкая композитная пленка, состоящая из двух слоев. Первый слой мембраны является тонким слоем сплошного материала, который принимает участие в активированной диффузии. Второй слой мембраны, который еще называют подложкой, является более грубым пористым материалом, служащим для укрепления первого слоя мембраны. Затем вода проникает сквозь поры мембраны для нанофильтрации.

За установкой для нанофильтрации необходим постоянный уход и регулярное обслуживание, как и за любым другим сложным фильтром для очистки воды. Дело в том, что мембрана для нанофильтрации постепенно засоряется молекулами растворенных загрязнителей, которые остаются на ее поверхности. Изначально засоренная мембрана обеспечивает двойную фильтрацию, поскольку сквозь налипшие частицы загрязнителя просачивается только чистая вода, тем не менее со временем мембрана для нанофильтрации полностью засоряется. Для того чтобы сохранить работоспособность установки для нанофильтрации воды, следует периодически промывать мембрану чистой водой, чтобы очистить ее поверхность от слоя частиц загрязнителя.

При использовании установки для нанофильтрации воды необходимо строго соблюдать правила эксплуатации оборудования. Мембрана является основным элементом установки для нанофильтрации воды, она чувствительна к любому воздействию внешней среды. К примеру, при перепадах давления в системе происходят механические повреждения мембраны, в результате чего мембрана теряет селективность, и установка для нанофильтрации воды теряет свою эффективность.

Также на мембрану для нанофильтрации воздействуют некоторые химические элементы, такие как хлор, который разъедает ее тонкий слой, в результате чего приходится менять мембрану, потерявшую свои свойства.

Также нанести вред тонкому слою композитной мембраны для нанофильтрации могут крупные частички нерастворимых загрязнителей (например, ржавчина, песок или глина), что может привести к необходимости восстановления установки для нанофильтрации воды.

Для того чтобы предотвратить механические и химические повреждения, вызванные загрязнителями воды, перед установкой прибора для нанофильтрации воды следует установить сорбционные фильтры, эффективно удаляющие любые виды загрязнений.