Вода является незаменимым элементом для многих сфер жизни. Но только в очищенном варианте. Исходные источники воды не могут использоваться и несут больше вреда, чем пользы. В ней может содержаться большое количество разнообразных примесей. Какие-то заметны и можно определить невооруженным взглядом, но другие не так легко увидеть. Это касается нитратов. Что же это такое? Нитратами называются соли азотной кислоты. Они очень вредны. Точнее начинают вредить, когда попадают в организм. По всем нормативам, для безопасного использования воды, концентрация нитратов не должна превышать 45 мг/л. Но очень часто наличие таких элементов значительно выше.
1. Вред нитратов в воде
Как же такие вредные примеси могут попадать в воду? И в какой именно воде их наибольшая концентрация? Чаще всего нитраты обнаруживают в скважинной воде. Этому есть простое объяснение. Грунтовые воды насыщаются нитратами, проходя различные пласты земли. А в землю они попадают благодаря сливу сточных вод, которые не были до конца очищены и сброшены в природные ресурсы. Сбросы от сельских хозяйств. К тому же, в своей деятельности они используют нитраты, избавляясь от вредителей и, естественно, потом с дождем или при поливе все они проникают в почву. Так что можно сказать, наличие нитратов в воде зависит от человеческой деятельности. В глубоких скважинах таких примесей практически нет или очень редко. А вот в колодцах или песчаных скважинах достаточно. То же самое касается наземных источников. В водопроводной воде так же могут присутствовать нитраты. Попадают туда из-за некачественной предварительной фильтрации воды. Так же могут впитываться в поток из трубопровода, но это только при нарушении изоляции труб.
Могут ли они нанести вред? Однозначно да. Нитраты снижают концентрацию кислорода в крови. Значительно влияют на желудочно-кишечный тракт, эндокринную систему. Способны оказывать негативное воздействие на эмаль. Нитраты имеют свойство накапливаться в организме. А вот их удаление очень сложное и длительное.
В воде могут содержаться не только нитраты, но и нитриты. Это очень похожие соединения, образующиеся, когда происходит разложение органики. Они могут преобразоваться. То есть нитриты могут стать нитратами и наоборот. Такие вещества невозможно обнаружить в воде. У них нет цвета, вкуса или запаха.
Садовые удобрения так же содержат нитраты, а именно калиевую и аммиачную селитру. Они легко растворяются в воде и проникают в почву. Их особенность в сильной «связанности» с водой. То есть они не испаряются, не выпадают в осадок.
Учитывая негативное влияние нитратов обязательно их удаление из воды. Именно для этого и используются специальные фильтры. Для удаления нитратов может комбинироваться несколько технологий. Наиболее часто методы удаления нитратов используются для очищения скважинной воды. Так как в ней чаще всего находят примеси. Это обусловлено тем, что вода из скважины является грунтовой. А именно в них впитывается большое количество нитратов. Для того чтобы получить концентрацию загрязнений, воду сдают на анализ.
Особенно важное значение придается удалению нитратов в промышленном производстве. В этой сфере вода используется для различных нужд. Источником может служить любая вода. Если рядом находится водоем, то воду потребляют из него. Если есть скважина, то качается оттуда. Если рядом проходит трубопровод, то создается узел подключения. В промышленности требуется очень много воды. Например, для обработки продукции. И если использовать загрязненную воду для таких манипуляций, то нитраты попадут на продукцию. Особенно это неприемлемо в пищевом производстве. То же самое касается производства бутилированной воды или напитков.
В бытовом секторе скважинная вода используется на загородных участках. И так же для различных целей. Это может быть личное использование для гигиены или питья. Для полива или других бытовых нужд. В любом случае, вода с нитратами нанесет вред.
На промышленном предприятии много нитратов содержится в сточной воде. Она остается после обработки продукции. Вообще в сточной воде содержится очень много разнообразных примесей. И она так же требует фильтрации перед тем как будет утилизирована.
2. Методы очистки воды от нитратов
Современные способы удаления нитратов-это мембранная технология и ионозамещение. Самостоятельно, без помощи фильтров, такие элементы не удалить. Разберем поподробнее, как же можно удалить нитраты, используя инновационные технологии.
Самыми известными методами являются использование ионной смолы и способ обратного осмоса.
Фильтрация с помощью ионной смолы . Метод основан на принципе ионозамещения. Активным веществом выступает ионная смола. Она может быть, как природная, так и искусственная. Синтетические вещества более приспособлены для очистки от нитратов. При их создании к гранулам могут быть «прикреплены» дополнительные полезные характеристики. К тому же она является полностью безопасной. Принцип работы с таким веществом очень простой. Специальную емкость наполняют ионной смолой, до заполнения определенного объема. Далее, подается поток воды. Проходя через фильтрующий материал, молекулы азотной кислоты очень крепко прилепляются к гранулам загрузки, а они, в свою очередь, отдают молекулы натрия. Тем самым происходит замещение вредных примесей на безопасный элемент. Ионная смола имеет свой ресурс работы. Отдавая натрий, она становится неэффективной и требует насыщения. Для пополнения запасов её промывают солевым раствором. Такая очистка называется регенерацией. Если вовремя не проводить такую очистку, эффективность удаления нитратов снижается и потребителю буде поступать некачественно очищенная вода.
Фильтрация с помощью обратного осмоса. В этом случае фильтрует поток воды мембрана. Выглядеть она может по-разному. Но чаще всего конструктивно напоминает трубку, на которую намотали много разных полимерных слоев. Ее поверхность пористая. И ячейки эти очень малы. Вода, которая находится под давлением, проходит сквозь полупроницаемую мембрану. Все нитраты остаются, потому что имеют диаметр больше, чем поры мембраны. Фильтр так же необходимо промывать. Но делается это путем подачи обратного потока воды.
Есть еще один вариант очистки воды от нитратов, но он не так популярен. Для этого используется цеолитовая загрузка. Что же такое цеолиты? Это синтетические или природные элементы, которые наделены пористой структурой. По свойствам она напоминает сорбентный материал. То есть гранулы на поверхности пористые. И при прохождении потока воды все нитраты попадают в эти поры. Если более подробно рассматривать структуру гранул, то они выглядят как положительно заряженные ионы, находящиеся в кристаллической решетке. Заряженными ионами могут быть кальций, магний, натрий. Благодаря такой структуре, цеолиты могут пропускать через себя поток воды, действуя как сито. Могут удалять не только нитраты, но и другие трудноудаляемые элементы. Промывать загрузочный материал можно просто потоком воды или солевым концентратом, зависит от элементов кристаллической решетки. Из явных недостатков методы выделяют обязательную точность диаметра примесей. Цеолиты могут удалять только некоторые молекулы нитратов определенной формы и размера. Это зависит от строения самой решетки, которая имеет полости. Если цеолиты могут удалять, например, железо, то не смогут избавится от нитратов и наоборот. К тому же загрузочный материал теряет свою эффективность при несоответствии определенных требований по техническим характеристикам воды. В частности, кислотно-щелочной баланс. Поэтому при массовом удалении примесей, в том числе нитратов, обязательна установка дополнительных элементов фильтрации. Потому что цеолиты будут удалять только один или два типа загрязнений, ввиду своей структурной особенности.
3. Фильтры, которые применяются при удалении нитратов
Зная технологии удаления нитратов из воды можно подобрать наиболее приемлемый вариант фильтра.
Например, мембраны имеют разную производительность. Что касается ионной смолы, то она бывает разного типа и с разыми техническими характеристиками. Есть стандартное наполнение систем фильтрации от нитратов. Оно состоит из:
· Емкость или корпус, где будет происходить фильтрация.
· Контроллер для автоматического управления.
· Фильтр или загрузочный материал.
· Кварцевая прослойка
· Бак для солевого раствора (при выборе метода ионозамещения)
Кроме того, что такие фильтры удаляют нитраты, они эффективно справляются и с другими видами примесей.
Комплектация системы зависит от того, в какой сфере оно будет использоваться. Для частного сектора оборудование более компактно, а вот для промышленности требуется установка множества фильтров. Это обусловлено фильтрацией воды для разного назначения и высокой производительностью. Если применяется технология обратного осмоса, то промышленные системы насчитывают несколько мембран. Очистка с помощью ионной смолы- различается уровень загрузочного материала.
4. Преимущества и недостатки фильтров
У каждой системы фильтрации есть свои сильные и слабые стороны. Разберем поподробнее. Мембранная технология. Такие элементы требуют обязательной предварительной очистки воды от механических загрязнений. Это необходимо для того, чтобы примеси не смогли повредить корпус мембраны. В принципе, такая первичная обработка воды обязательна в любом случае, но при установке систем обратного осмоса в особенности. Так же необходим определенный уровень давления. Так как подача воды производится под давлением, несоответствие снизит эффективность очистки. При использовании мембран нежелательно применение реагентов. Они довольно чувствительны к различным химическим веществам. Мембраны, при фильтрации разделяют поток на две части. Одна является очищенной и называется пермеатом. Вторая содержит примеси, называется концентратом и сливается в дренаж. Причем соотношение не очень равное 1:3. То есть большая часть фильтруемой воды сливается в канализацию. Это значительно повышает расход воды. Чтобы снизить количество сбрасываемой воды устанавливают несколько фильтров. А вот из преимуществ такой очистки — это полное удаление нитратов и других примесей, почти на 100%. Поэтому воду, после обратного осмоса, можно использовать в качестве питьевой, прямо из-под крана. К тому же технология не предполагает добавление реагентов. Системы обратного осмоса универсальны и могут использоваться в различных сферах. Можно автоматизировать для промывки фильтра по времени или по прохождению определенного литража.
Ионная смола так же эффективно производит удаление нитратов. Дополнительных комплектующих не требуется. Расход смолы зависит от концентрации примесей и производительности системы. Фильтрация проходит быстро и не занимает много времени. Из недостатков –это обязательная регенерация фильтра. То есть придется приобретать таблетированную соль на постоянной основе. И чем больше нитратов в воде, тем чаще происходит регенерация. Также периодически требуется производить полную замену загрузочного материала. Но это требуется редко, даже при повышенной нагрузке. Обычно хватает периодической регенерации. Обязательна автоматизация системы. Для этого необходима установка блока управления. Если его нет в комплекте, приобретается отдельно. Сливаемый солевой концентрат после очистки нельзя сразу же сливать в канализацию. Санитарные нормативы не позволяют утилизировать такую воду, сначала она подвергается фильтрации от основных токсичных загрязнений. Мало того, что он содержит удаленные нитраты, так еще является очень соленым. Поэтому потребуется дополнительная обработка. Если процесс фильтрации должен идти без остановки, то можно установить несколько колонн с ионной загрузкой. Для этого настраивается блок управления на поочередную регенерацию. Сначала работает одна колонна, когда приходит время очищения смолы, начинает работать другая. А первая уходит на регенерацию. Количество емкостей не ограничено. То есть можно установить две, три и более колонн с ионной смолой.
5. Нюансы при эксплуатации фильтров
От выбора оборудования зависит качество воды. Поэтому обязательно учитывать требования систем. Самым первым шагом перед подбором фильтров станет химический анализ воды. Кроме нитратов, в оде могут находится и другие различные загрязнения. Отталкиваясь от этого подбирается фильтр. Если, например, вода жесткая и в ней высокая концентрация солей кальция и магния, то приоритетней будет использование ионной смолы.
Далее стоит обратить внимание на производительность. Рассчитать расходы на эксплуатацию системы. Если выбран ионный фильтр, то расходы будут на соль. Если мембрана, то повысится расход воды. К тому же у мембран есть свой срок службы, по окончанию которого необходима замена элемента. Как часто это будет происходит зависит от состава воды и содержащихся в ней примесей. А также от нагрузки на элемент. Кроме этого может понадобится дополнительное оборудование в виде насосных станций или блока управления. Он не всегда идет сразу в комплектации.
Чтобы система работала эффективно обязательно удовлетворение требований по техническим характеристикам. Например, определённый диапазон температуры воды или кислотность среды.
Монтаж систем лучше доверить профессионалам. При неправильно установке оборудования теряется вся эффективность процесса.
Ионная смола очень эффективна при удалении примесей. К тому же позволяет умягчать воду. Часто вода, которая наполнена нитратами, бывает жесткой. Из недостатков можно выделить обязательную регенерацию. Если этого не делать, то ионная смола станет неэффективной. После очистки остается концентрированный раствор, который необходимо правильно утилизировать. Можно, конечно, установить «одноразовые» ионные фильтры. Они не подлежат промывке и заменяются по мере необходимости. Но в этом случае увеличивается содержание системы водоочистки.
Мембрана универсальна при фильтрации воды. Она полностью удаляет нитраты и другие примеси. Но при этом значительное количество воды сливается в канализацию. Так же обязательным условием будет создание определенного давления. В противном случае эффективность упадает. Простой монтаж. Не требуется установка нескольких фильтров или подключения дополнительных коммуникаций.
Все элементы системы должны уметь справляться с негативным воздействием загрязнений. Правильная эксплуатация поможет продлить сроки работы фильтров.
6. Схемы очистки от нитратов
Для очистки воды от нитратов в коттеджах и для промышленности имеются некоторые различия. Технологии используются одинаковые, но различается оборудование и количество этапов очистки.
В промышленном производстве. Чаще всего устанавливают ионообменные системы. Сначала определяют цели, для которых будет использоваться вода. От этого зависит степень сложности процессов водород-катионитных и анионитных. Первый этап фильтрации происходит с помощью водородо-катионитных фильтров. Происходит замещение катионов на водород-катионы. На следующем этапе подключаются анионитные фильтры и происходит замена анионов на ионы. Если требуется более глубокое очищение, то добавляются еще стадии фильтрации. Есть несколько схем очистки: одноступенчатая, двухступенчатая и трехступенчатая. В первом случае используется один катионитный и один анионитный фильтр. Во втором случае, фильтров используется четыре. И в третьем случае могут совмещаться катионитный и анионитный фильтр в одном элементе. Преимущество таких схем в эффективном очищении от нитратов и их соединений.
Еще может применяться технология обратного осмоса. Но солей в воде не должно быть больше 40 г/л. В этом случае конструкция состоит из нескольких мембран. Их количество неограниченно. Чем больше фильтрующих элементов, тем меньше нагрузка и выше производительность. Преимущество схемы в простоте и удобстве монтажа.
В частном секторе. В этом случае по большей части вода используется для определенных целей – бытовых нужд. Сюда можно отнести использование воды для питья, приготовления пищи, гигиенические процедуры и т д. Оборудование используется более простое. Устанавливают так же либо ионные фильтры, либо мембрану. Принцип действия технологии не изменяется. Ионная смола производит ионозамещение. А вот мембрана фильтрует, пропуская поток воды сквозь ячейки. Очистка фильтров происходит так же. Единственно, что ионные фильтры могут быть одноразовыми, исключив процесс регенерации. Они рассчитаны на очистку определенного литража воды, после чего подлежат замене. Но если устанавливать такую комплектацию, лучше заранее просчитать, насколько это выгодно. Потому что регенерация смолы гораздо дешевле полной замены элемента фильтрации.
В случае использования системы на дачных участках, они будут гораздо компактнее и с меньшей производительностью. Можно даже не автоматизировать систему, хотя это очень удобно. Не надо считать время или литраж воды для промывки фильтра. К тому же во многих бытовых системах блок управления уже в комплекте.
7. Выводы
Нитраты могут нанести существенный ущерб и являются вредными веществами. Поэтому обязательна фильтрация от этого типа загрязнений. Они могут присутствовать в любой воде, но чаще всего обнаруживаются в наземных или скважинных источниках. Попасть туда могут с помощью сточных вод или при обработке сельскохозяйственных территорий. Вода любого назначения должна строго придерживаться регламента. Зачастую при первом химическом анализе воды можно обнаружить значительно повышенную концентрацию нитратов.
Когда наступает время подобрать фильтр, следует обращать внимание на некоторые аспекты. Например, производительность, которую может выдавать элемент. Корпуса и все детали должны быть выполнены из качественных материалов и не подвергаться коррозии. Для бытовых фильтров важным условием является компактность.
Системы очистки можно комбинировать и подбирать самостоятельно, исходя из результатов химического анализа воды и требований. Так же важно периодически проверять состав, потому что он может меняться. Так же это контроль качества фильтрации. При желании все элементы можно автоматизировать.
Что касается ухода за фильтрами. Он им несомненно необходим. А именно промывание от скопившихся примесей.
Потребление ресурсов должно быть сведено к минимуму. Понятно, что на промышленном производстве они будут значительно выше, чем при фильтрации воды на дачном участке. Все оборудование желательно автоматизировать. Это даст возможность не только не беспокоиться о промывке фильтрующих элементов, но и смотреть ошибки.
Нитраты очень вредны. Особенно заметно их негативное влияние при попадании в организм человека. Могут вызывать новые болезни и обострять хронические. Кроме того, нитраты негативно влияют на окружающую среду. Устранять такие примеси необходимо не только в питьевой воде или технической, но и сточной. Больше это касается промышленности и сельского хозяйства. У каждого используемого метода есть преимущества и недостатки. При высокой концентрации нитратов методы возможно комбинировать. Но, как правило, хватает одного способа и несколько элементов очистки. Выбор технологии обусловлен требованиями к качеству и эффективности фильтрации. Производительность тоже не на последнем месте. Затрагивая опять же сервисное обслуживание, оно является обязательным. И не важно для каких целей установлена система фильтрации. Все элементы обязательно подлежат замене по окончанию срока эксплуатации. Так же система подвергается осмотру на возможные протечки или механические повреждения. При замене элементов фильтрации обязательно соблюдение инструкции. И если в промышленном производстве подобными манипуляциями занимаются профессионалы, то на дачном участке чаще производят замену самостоятельно. Если используются системы обратного осмоса, то замена производится довольно легко, главное следовать инструкции.
Обязательно следовать правилам эксплуатации. При неправильном монтаже или сильной нагрузке на элементы, они выходят из строя. Нельзя нарушать технические требования, предъявляемые к воде. Например, мембраны не очищают горячую воду. Есть определенный температурный диапазон. То же самое касается и ионной смолы. Все требования и нюансы лишь на первый взгляд кажутся невыполнимыми. Если правильно подобрать и смонтировать систему фильтрации, то она поможет устранить нитраты и другие виды примесей с высокой производительностью.
Если вам понравилась наша статья, поставьте пожалуйста лайк и подписывайтесь на наш канал, будет еще много полезной информации.
