Не знаю как вас, дорогие читатели, а меня очень волнует вопрос использования чистой воды, так как проживаю в пригородной местности с весьма сомнительными эпидемиологическими оценками состояния питьевой воды. Существующие очистительные системы не оправдывают своего назначения. Население, в основном, покупает или использует дополнительные индивидуальные системы очистки питьевой воды. Вот поэтому я пристально отношусь к изучению этой темы.
Вода необходима для поддержания жизни. Усовершенствованный источник воды, согласно методу Совместной программы мониторинга ВОЗ / ЮНИСЕФ, относится к воде из водопроводной сети, трубчатых колодцев, защищенных выкопанных колодцев, источников и сбора дождевой воды.
В последние десятилетия информированность и прогресс в области очистки и распределения воды позволили многим получить доступ к улучшенным источникам питьевой воды. Использование незащищенного источника воды приводит к различным заболеваниям потребителей.
Плохая экология приводит к тому, что патогенные микроорганизмы загрязняют поверхностные и подземные воды. Употребление загрязненной воды часто приводит к болезням, таким как диарея, рвота и гастроэнтерит. Большинство случаев кишечных заболеваний вызваны кишечной палочкой, энтерококком, криптоспоридиумом и ротавирусом.
Заболевания, передающиеся через воду, можно избежать, если правильно обработать воду. В развитых странах и крупных городских районах водоснабжение в основном осуществляется централизованными системами очистки воды. Обычные централизованные системы очистки воды состоят из основных процессов удаления вредных микроорганизмов. Затем очищенная вода распределяется между домохозяйствами через разветвленную систему трубопроводов.
Технологии точечного использования (POU) - это системы очистки воды, которые снижают количество патогенных микроорганизмов в источниках воды до их потребления.
Технологии очистки воды
Существует много передовых технологий очистки воды, технологии, применяемые в недорогих системах очистки, в основном охарактеризованы как фундаментальные, нацеленные на удаление водных патогенов.
Доступные технологии - это в основном:
- флокуляция и коагуляция,
- фильтрация
- дезинфекция.
Флокуляция и коагуляция устраняют помутнение в воде, что снижает опорнодвигательную структуру микроорганизмов и приводит к их удалению.
Фильтрация удаляет микроорганизмы путем исключения по размеру, в результате чего микроорганизмы, размер которых превышает размер пор фильтра, будут сохраняться в системе.
Дезинфекция - это инактивация и уничтожение микроорганизмов в системе до безопасного уровня.
Все три этапа используются повсеместно в регионах с развитой инфраструктурой. Сегодня мы остановимся на двух первых видах технологии очистки воды.
Коагуляция и флокуляция
Коагуляция и флокуляция успешно апробированы в процессах обработки питьевой воды и в основном используются для воды с высокой мутностью. Однако коагуляция и флокуляция не могут быть единственным решением для очистки воды. В процесс включаются дезинфицирующие средства для эффективного удаления патогена. Далее процесс требует надлежащего хранения воды для предотвращения повторного загрязнения.
В то время как коагуляция и флокуляция показали положительные результаты в удалении мышьяка и меди, необходимы дополнительные исследования для оценки эффективности удаления других потенциальных тяжелых металлов, которые могут потенциально находиться в источниках воды.
Кроме того, обычно применяемые коагулянт и флокулянт предназначены для одноразового использования. Это делает процесс дорогим в долгосрочной перспективе. Сульфат железа, распространенный коагулянт, обладает потенциалом восстановления и повторного использования. Электрокоагуляция, процесс, который генерирует коагулянт гидроксида алюминия, также показал потенциал в децентрализованной обработке воды. Ветроэнергетическая система электрокоагуляции способна удалять до 90% микроводорослей и 97% растворенного красителя из синтетических сточных вод в течение 72 часов. Этот процесс продемонстрировал способность удалять как патогенные, так и растворенные химические вещества.
Фильтрация (фильтрование)
Фильтрация - это простой процесс очистки воды, способный удалять коллоиды, взвешенные вещества и патогены из источников питьевой воды. Его основной механизм удаления - исключение вредоносных частиц определенного размера. Хорошо спроектированная система фильтрации сможет генерировать чистый поток питьевой воды.
Мембранная фильтрация
При мембранной фильтрации обычно для достижения желаемой скорости потока требуется внешняя движущая сила,которая зависит от размера пор мембраны, площади поверхности и качества поступающей воды. По сравнению с мембраной с большей площадью поверхности и размером пор, более высокое приложенное давление требуется для фильтрации воды через меньшую площадь мембраны с меньшим размером пор. Кроме того, в процессе фильтрации требуется техническое обслуживание. После длительного периода фильтрации слой фильтра будет осаждаться на фильтрующий слой. Он может быть восстановлен путем обратной промывки. В мембранной системе обратная промывка удаляет обратимое загрязнение, в то время как химическая очистка необходима для удаления биологического обрастания и образования накипи.
Мембранная фильтрация является широко используемой технологией и одним из наиболее эффективных процессов очистки питьевой воды и средством профилактики кишечных заболеваний. Это обеспечивает абсолютный барьер для микроорганизмов, удерживая их в пределах источника воды. Однако мембранные фильтры требуют внешней движущей силы, такой как электрическая накачка. В последнее десятилетие инновационные разработки и оптимизация позволили производителям производить мембранные фильтрующие системы с автономным или не электрическим приводом. Такие компании, как Wateroam, Icon lifesaver и Villagepump, внедрили ручной насос в мембранную систему, сделав систему независимой от энергосистемы. Независимая от сети система фильтрации воды имеет решающее значение, потому что во многих местах по всему миру нет непрерывного электроснабжения. Хотя некоторые мембранные системы фильтрации имеют высокую начальную стоимость, их расход и срок службы привели к снижению затрат на литр произведенной воды. Долгосрочные исследования показали, что системы мембранной фильтрации при правильном обслуживании могут последовательно давать аналогичные результаты по качеству воды в течение продолжительных периодов времени.
Biosand фильтрация
BSF - это многообещающий процесс лечения питьевой воды, который используют более 500 000 человек по всему миру. Он может быть легко внедрен с использованием сырья, полученного из местных источников. Концепция BSF аналогична концепции обычного медленного песочного фильтра. Тем не менее, BSF испытывает различную скорость потока и прерывистую фильтрацию через слой песка. Выход очищенной воды расположен выше слоя песка, что позволяет слою песка насыщаться водой на протяжении всей операции.
BSF способен уменьшить мутность и удалить кишечную палочку. Он продемонстрировал успех в уменьшении кишечных заболеваний во всем мире. Также было показано, что он имеет длительный срок службы фильтра, например, BSF в Камбодже работает до 8 лет непрерывного использования.
Проблемы и потенциальные решения
Хотя идея бытовой медленной фильтрации с использования песка существовала с 1980-х годов, обширные исследования проводились только с 2000 года. BSF продемонстрировал большой потенциал для очистки воды. Изменения в рабочих условиях и составах фильтрующих материалов могут давать разные результаты. Одним из решений является добавление биочара в системы BSF для улучшения удаления патогенных микроорганизмов. Подобно BSF, biochar - это недорогой и устойчивый адсорбент, который может быть изготовлен из местных материалов. Хотя системы BSF и мембранные POU способны эффективно удалять патогенные микроорганизмы, они не способны удалять растворенные твердые вещества. Растворенные твердые частицы, такие как тяжелые металлы, могут быть удалены с помощью плотных мембранных систем, таких как процесс обратного осмоса (RO), который представляет собой обычно используемую плотную мембрану для удаления растворенных твердых веществ из водных источников при опреснении. Неблагоприятное состояние воды может привести к быстрому загрязнению мембраны, увеличению частоты обслуживания и уменьшению производства воды. В тех случаях, когда водные условия неблагоприятны, перед мембранным процессом требуется предварительная обработка.
