Технологии очистки и обеззараживания воды. Часть 1. Разговор с клиентом (РСК)

Б.В. Косинов – технический директор ООО «ЭКОВОД»

Предприятие «ЭКОВОД» продолжает публикации в рубрике РАЗГОВОР С КЛИЕНТОМ (РСК), в которой знакомит своих клиентов с различными технологиями очистки и обеззараживания воды.

В 4-м выпуске РСК мы знакомим наших клиентов с существующими технологиями очистки воды. В первой части этого выпуска мы представим нашим читателям технологии удаления из воды взвешенных частиц и технологии удаления растворенных в воде газов, органических и минеральных соединений.

В последующих выпусках РСК будет продолжена тема по технологиям очистки воды: будут рассмотрены технологии умягчения воды, удаления железа и технология обратного осмоса.

Отдельный выпуск РСК будет посвящен технологии электрохимической активации (ЭХА-технология) и технология обогащения воды ионами кремния (СИ-технология).

Мировая концепция подготовки питьевой воды состоит в том, что очистка и обеззараживание воды до уровня высокого качества производится в месте ее потребления. В противном случае, возможно ее вторичное загрязнение, так как качество водопроводных сетей очень низкое и в воду попадают вторичные загрязнители в виде механических примесей, различных химических и органических соединений, а также в виде бактериальных загрязнителей, что говорит о целесообразности применения систем очистки непосредственно в квартирах, котеджах, местах общественного питания.

В жилище человека должно быть три вида воды: водопроводная, бытовая и питьевая.

ВОДОПРОВОДНАЯ – это вода, поступающая в квартиры после очистки на предприятиях «водоканала».

БЫТОВАЯ – это вода, прошедшая первый уровень водоподготовки, который включает грубую и/или тонкую механическую фильтрацию, а также систему специальной обработки воды, предотвращающую образование накипи на водонагревательных установках, в стиральных машинах и пригодную для мытья.

ПИТЬЕВАЯ – это вода, используемая для питья и приготовления пищи.

ГРУБАЯ И ТОНКАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ.

Для удаления примесей взвешенных тонких и грубых частиц из воды (глинистых веществ, карбонатных пород: мела, гипса, ила, песка, малорастворимых гидроокисей металлов, некоторых органических веществ, планктона, а также бактерий) используют отстаивание, фильтрование центрифугирование.

ОТСТАИВАНИЕ. Эффективность этого процесса определяется удельной массой частиц. Грубые и тяжелые частицы осаждаются довольно быстро (от 1сек. до 2 мин.) Тонкие и мелкие частицы могут оседать очень долго (от 2 часов до 2 лет).

Для ускорения процесса седиминтации (осаждения) используют коагулянты – это специальные вещества (сернокислый глинозем – Al2(SO4)3, хлорное железо – FeCL3, сернокислое железо – FeSO4 и др.) Под действием коагулянтов примеси слипаются, укрупняются и выпадают в осадок в виде хлопьев. А для ускорения образования хлопьев добавляют другие специальные вещества – флокулянты.

Однако, использования коагулянтов и флокулянтов для очистки питьевой воды, по мнению автора, малоэффективно и опасно для здоровья, так как из-за наличия, например алюминия в составе коагулянтов сохраняется опасность развития болезни Альцгеймера (слабоумие).

Наиболее распространенными технологиями удаления тонких и грубых взвесей являются фильтрование и центрифугирование. В этих технологиях используются принципы тонкослойного фильтрования через высокопористый полимерный материал, в качестве которого применяют синтетическое полотно на основе полиэстера или полипропилена. Из такого материала изготавливают сменные фильтрующие элементы. Сменные элементы имеют размер пор от 0,2 до 100мкм и используются в патронных фильтрах.

Удачной технологией удаления взвешенных частиц, по мнению автора, является технология, используемая в фильтрах с обратной промывкой. Эти фильтры не имеют сменных элементов, а для фильтрации используют сетку из нержавеющей стали с размерами пор 20, 50, 100 или 150мкм.

Отличительной особенностью этой технологии является наличие индикатора падения давления, сигнализирующего о необходимости промывки фильтра и оригинальная система промывки фильтрующей сетки обратным потоком воды. Недостатком этой технологии является высокая стоимость фильтров.

ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ, ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

СОРБЦИЯ И КАТАЛИЗ.

СОРБЦИЯ — это процесс поглощения одного вещества (сорбтива) другим (сорбентом). Сорбция разделяется на виды: адсорбция, абсорбция, хемосорбция и капиллярная конденсация.

АДСОРБЦИЯ – процесс поглощения сорбтива только поверхностью сорбента. Сорбируемое вещество располагается только на поверхности сорбента.

АБСОРБЦИЯ – процесс поглощения сорбтива всем объемом сорбента, когда извлекаемое вещество проникает в поры сорбента.

ХЕМОСОРБЦИЯ – процесс взаимодействия сорбтива и сорбента при протекании химических реакций.

КАПИЛЯРНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ – процесс сжижения паров в микропористых сорбентах.

КАТАЛИЗ – это изменение скорости реакции с помощью катализаторов, которые, участвуя в процессе не изменяют свой химический состав. Сорбция является одним их эффективных методов извлечения из воды растворенных в ней веществ: органического, минерального происхождения и хлора. В качестве сорбентов применяются различные природные и искусственные пористые материалы: активированные угли, зола, кокс, активные глины, цеолиты, диатомиты, шунгиты и др. Технология адсорбирования с помощью активированных углей основана на том, что молекулы растворенных в воде примесей вступают во взаимодействие с высокопористой поверхностью углей и закрепляются (сорбируются) на этой поверхности. Поскольку, у активированных углей очень развита площадь поверхности, то ресурс (фильтроцикл) таких фильтров может быть довольно значительным. Однако, активированный уголь при взаимодействии с водой, содержащей хлор, (а это водопроводная вода по всей территории Украины) может образовывать токсичные хлорорганические соединений, о чем предупреждают Скоробогатов Г.А. и Калинин А.И. из Санкт-Петербургского Университета в книге «Осторожно! Водопроводная вода!»

В связи с изложенным, необходимо использование других технологий очистки воды от хлора, органических и минеральных соединений, лишенных указанного недостатка. В качестве таких технологий могут выступать технологии использующие материалы цеолита, диатомита и шунгита.

ЦЕОЛИТ – минерал, представляющий собой водные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных материалов. Характеризуются наличием трехмерного алюмокремнекислородного каркаса, образующего системы полостей и каналов, в которых расположены щелочные и щелочноземельные катионы и молекулы воды. Общий объем системы полостей каналов у цеолита от 40 до 50% их объема каркаса. Катионы и молекулы воды слабо связаны с каркасом и могут быть частично или полностью замещены путем ионного обмена и дегидрации.

При этом, необходимо соответствие размеров входных отверстий в цеолитовом каркасе и размеров замещающих ионов для осуществления процесса ионного обмена. Химический состав цеолита Сокирнянского месторождения (по данным Закарпатского цеолитового завода) представлен в таблице 1.

Таблица 1

tehnologiya_ochistki_obezzar_tabl_1

По данным Закарпатского цеолитового завода, цеолит Сокирнянского месторождения способен поглощать из воды следующие катионы: Ca2+, Mg2+, Fe3+, Zn2+, Ba2+, Sr2+,Hg2+,Co3+, Al3+, Cr3+, Pb2+, Cd2+, Cs+, Ag+, Nh4+, а также следующие газы: CO2, CO, SO2, NH3, N2, O2, HCHO, CH3OH, He, Ar, Kr, Xe, Фреон.

При очистке воды с помощью цеолитов необходимо учитывать следующие особенности:

1) Общая минерализация обрабатываемой воды должна быть не менее 80мг/л, так как при меньшем содержании солей происходит растворение алюмосиликатного каркаса цеолита.

2) При рН обрабатываемой воды менее 6 также возрастает вероятность разрушения кристаллической решетки.

3) При обработке воды с помощью цеолитов необходимо жестко контролировать вымывание алюминия из каркаса цеолита в воду, а также осуществлять контроль за попаданием в воду других токсичных элементов, также находящихся в самом цеолите, например, мышьяка (As), свинца (Pb), фтора (F) и др.

Из 50 месторождений цеолитов на территории бывшего СССР нет ни одного, у которого содержание оксида алюминия было бы менее 12%, а потому (по данным института ВНИИГЕОЛНЕРУД) сохраняется возможность попадания алюминия в воду и как следствие, возможность возникновения болезни Альцгеймера.

Предприятия, выпускающие фильтры, использующие цеолиты, сочиняют много «хвалебных од» о полезных свойствах воды, обработанной на цеолитовых фильтрах, при этом ни слова не говорят об экологической безопасности этого материала. Конечно, цеолит обладает возможностью очищать воду от различных вредных примесей, однако, при этом, было бы целесообразным предоставить клиенту результаты исследований этого фильтра на экологическую безопасность (наличие/отсутствие в обработанной воде алюминия, свинца, хрома, мышьяка и других вредных элементов, содержащихся в цеолитах).

ДИАТОМИТ – природный минерал, светло-оранжевого цвета, образованный из осадочных горных пород, состоящих из останков диатомовых водорослей. Цеолит содержит оксид кремния (SiO2) 82-90%, оксид железа (Fe2O3) – до 3,2%, а также оксиды алюминия, магния и кальция, калия и натрия (Al2O3, MgO, CaO, K2O, Na2O) – 9%. Собственная пористость минерала – до 85%. Сорбент обеспечивает эффективное удаление из воды нефтепродуктов, железа, марганца, цветных металлов, улучшает органолептические свойства воды, стабилизирует кислотность.

ШУНГИТ – природный минерал Зажогинского месторождения (республика Карелия) представляет собой композит, матрицу которого образует глобулярный углерод. В углеродной матрице равномерно распределены высокодисперсные (менее 10 мкм) частицы силикатов (соединений кремния). Глобула имеет размеры 10-30нм. Структура самих глобул устойчива против фазовых переходов шунгитового углерода в другие типы кристаллического углерода – графит и алмаз. Химический состав шунгита Зажогинского месторождения представлен в Таблице 2.

Таблица 2

tehnologiya_ochistki_obezzar_tabl_2

Состав минералов в шунгите: кварц – 45%, углерод – 30%, сложные силикаты (слюды, хлориды) – 20%, сульфиты – 3%.

Химический состав и структура минерала шунгит позволяет ему иметь специфические свойства: сорбционные, каталитические, восстановительные и способность к саморегенерации. Шунгит обладает способностью сорбировать многие вещества как органические (нефтепродукты, бензол, фенол, пестициды и др.), так и минеральные (железо, марганец, фосфор, мышьяк и др.) Пористость внутренней поверхности шунгита уступает активированному углю. Потому уместно сравнить сорбционные свойства шунгита и активированного угля.

По данным работ выполненных в Институте минерального сырья (ВИМС) и в Химико-технологическом университете им. Менделеева, шунгит проигрывает активированному углю на первом этапе, в течение первых 250 часов. Зато, в дальнейшем начинает очищать раствор с более высокой и постоянной скоростью. Это объясняется каталитическими свойствами шунгита, способностью каталитически окислять сорбируемые органические вещества.

Шунгит как сильный восстановитель поглощает из воды кислород, который в результате химического взаимодействия превращается в атомарный кислород, являющийся сильнейшим окислителем. Атомарный кислород окисляет сорбированные органические вещества до СО2 и H2O и освобождает, при этом, поверхность шунгита для новых актов сорбции. Длительное действие шунгита по отношению к растворенным солям металлов объясняется тем, что соли металлов переводятся шунгитом в форму нерастворимых карбонатов. Этому способствует процесс окисления органических веществ до СО2 Таким образом осуществляется процесс саморегенерации шунгита.

Высокие восстановительные, антиоксидантные свойства шунгита по отношению к хлорорганическим соединениям и свободным радикалам проверялись в Московском Университете и Военно-Медицинской Академии. Было показано, что шунгит выводит свободные радикалы из воды в 30 раз лучше, чем активированный уголь. Это важно потому, что свободные радикалы, образующиеся при обработке воды хлором, оказывают крайне негативное влияние на организм человека и являются причиной многих серьезных заболеваний (сердечно-сосудистых, диабета, атеросклероза, онкологических патологий, старения). Регулярное потребление свободнорадикальных частиц с питьевой водой истощает биохимические механизмы организма и способствует развитию различных патологий. Шунгит, являясь эффективным природным антиоксидантом, может быть использован в различных системах очистки питьевой воды.

Кроме очистки воды, шунгит также используют в медицинских целях, в препаратах при кормлении животных, а также в качестве материала обладающего радиоэкранирующими и радиопоглощающими свойствами, так как шунгит Зажогинского месторождения – электропроводен. Кстати, по свойству электропроводности легко определить настоящий шунгит от поддельного. Многие исследователи шунгита объясняют его исключительные способности к очистке воды только глобулярной формой углерода, называя такую структуру (С60) углерода модным словом «фуллерены». Автор, не умаляя достоинств углерода (наличие его в шунгите около 30%), однако, считает, что наибольший вклад в полезные свойства питьевой воды, очищенной шунгитом, вносит именно кремний (наличие его в шунгите около 57%), а точнее сочетание сочетание кремния с углеродом. О полезных свойствах кремния для организма человека можно прочесть в книге академика Воронкова М.Г. «Кремний в живой природе» Новосибирск, изд. «Наука», 1984г., а также в книгах Куртов В.Д. и Косинов Б.В. «Кремний и жизнь» и Косинов Б.В. «Её величество вода».

А как выглядит минерал шунгит с точки зрения экологической безопасности? Сорбционные, каталитические, восстановительные свойства шунгита, а также его способность к саморегенерации подтверждены многими исследованиями, однако, экологическую безопасность необходимо подтверждать более конкретно, путем проведения испытаний на радиационную безопасность образцов воды, очищенной с помощью шунгита, как это требует ДСАНПИН Украины. По суммарной объемной активности альфа и бета – излучения. В случае превышения этих уровней (альфа активность ˂ 0,1 Вк/л, бета активность ˂ 1,0 Вк/л) следует провести изучение радионуклидного состава исследуемой воды на соответсвие нормам радиационной безопасности. При этом, учитывать, что допустимый предел радиоактивности в питьевой воде по стронцию 1х10-10 Ки/л (кюри на литр), и по цезию – 5х10-10 Ки/л.

С.Утков, к.т.н., г.Москва в статье (uznaipravdu.ru), посвященной анализам гигиенических сертификатов на шунгит высказывает серьезные опасения по поводу альфа-бета безопасности воды, обработанной с помощью шунгита, а также по поводу максимально допустимых концентраций вредных микроэлементов содержавшихся в шунгите, например, стронция (0,001%), мышьяка (0,0011%) и вероятно попадающих в обрабатываемую воду.

Поэтому, кроме полезных свойств воды, очищенной шунгитом, целесообразно и актуально представить доказательства его альфа-бета- безопасности, а также показать отсутствие или наличие в допустимых пределах концентрации вредных микроэлементов, таких как мышьяк, свинец, стронций, алюминий и др.

Какие выводы можно сделать из этого выпуска РСК? Уважаемые клиенты предприятия «Эковод»! Вы являетесь обладателями аппаратов «Эковод» для обработки воды, с помощью которых вы получаете наиболее качественную (здоровую) питьевую воду, которая является очищенной, обеззараженной, биологически активной и наиболее полезной для человеческого организма.

Пейте воду «Эковод» в достаточном количестве и будьте здоровы! Напоминаю нашим клиентам, что каждый четверг с 14.00 до 16.00 автор читает лекции о воде в офисе «Эковод», по адресу ул. Шулявская 20/22

ПО ВСЕМ ВОПРОСАМ ЗВОНИТЕ: (044) 236-02-10, 236-54-59, 236-00-30, 236-45-40, (050) 334-11-18
Hello. Add your message here.