Как сделать: добыть и очистить воду в экстремальных условиях

Как сделать:: добыть и очистить воду в экстремальных условиях

Если без пищи взрослый человек может прожить три недели, то без воды — всего три дня. В обычной жизни, мы, в принципе, не испытываем недостатка ни в том, ни в другом, правда, объемы и качество их различны у каждого человека. Однако, попав в экстремальные условия, например, оказавшись в лесу, горах или пустыне и не имея в запасе живительной влаги, у каждого возникнет вопрос о том, как добыть воду и сделать ее пригодной для питья. Предлагаем несколько возможных способов добычи и очистки воды в экстремальных условиях.

Оказавшись в экстремальных условиях, будет полезно вспомнить общую схему круговорота воды в природе и постараться определить места скопления воды. На каждом этапе круговорота можно найти оптимальное место для сбора воды.

Основные вредные примеси в воде из любой скважины

В частном доме владелец самостоятельно решает вопросы водоподготовки. Для определения требований к специализированному комплекту оборудования делают лабораторный анализ проб из скважины. Большая глубина источников этой категории подразумевает минимальное содержание загрязнений техногенной природы, органики. Но контакт жидкости с горными породами значительно повышает концентрацию двухвалентного железа, солей кальция и магния.

Перечисленные примеси растворены в исходном состоянии, поэтому их невозможно задержать обычным механическим фильтром. Водоочистка воды из скважины выполняется с применением специальных технологий обезжелезивания и умягчения. Эти этапы обработки продлевают срок службы бытовой техники, уменьшают затраты на поддержание чистоты в доме.

Необходимость через отвращение

Повторное использование сточных вод для орошения и других непитьевых целей стало обычным явлением и существует уже не одно десятилетие. Так, например, в Израиле, почти 90% сточных вод страны используется повторно в сельском хозяйстве.

Для доочистки сточной воды до состояния питьевой необходима надежная технологическая схема, которая включает как минимум пять стадий. Повторно используют очищенные сточные воды питьевого качества Австралия, Сингапур, Намибия, Южная Африка, Кувейт, Бельгия, Великобритания и США (штаты Калифорния и Техас). В этих странах очищенной водой пополняют подземные или поверхностные водные источники (плотины).

Речная вода, используемая в различных городах для производства питьевой воды, содержит в себе большие объемы сточных вод. Переработанная вода безопасна для питья, но некоторые люди не могут преодолеть чувство отвращения. Периодически во всем мире проходят акции по преодолению психологических барьеров. Так, основатель Microsoft Билл Гейтс выпил стакан жидкости, которая была переработана из человеческих фекальных масс в питьевую воду по технологии Omniprocessor Фонда Билла и Мелинды Гейтс. А французская компания Veolia запустила в Чехии совместный проект с пивоварней Čížová, которая из переработанных стоков сварила пиво.

Отстаивание воды

Для того чтобы убить бактерии, содержащиеся в воде водопровода, используют хлор. Хлор может накапливаться в организме человека. А при кипячении такой воды образуются вредные для здоровья соединения. Поэтому хлорированную воду нужно отстаивать в открытой емкости. Хлор улетучивается примерно через сутки. Также при отстаивании воды происходит осадка разнообразных тяжелых примесей.

Внимание! Если в воде присутствуют соли тяжелых металлов, отстаивание не поможет избавиться от них

Навыки выживания: Очистка воды в чрезвычайной ситуации

Вода – наиболее важный ресурс в экстремальных условиях, ведь не только от ее наличия, но и от ее качества зависит здоровье, а порой – и жизнь. Ведь не всю жидкость, найденную поблизости (даже в том случае, если взята она из проточных водоемах) можно употреблять без предварительной подготовки из-за наличия болезнетворных микроорганизмов.

В настоящей статье мы расскажем о том, как обеззаразить и очистить воду, сделав её пригодной для питья, для выживания при чрезвычайной ситуации.

Важный момент — поиск источника воды

Перед тем, как дезинфицировать воду, следует ее найти. В целях безопасности следует всегда выбирать (конечно, если таковой выбор есть) проточные источники или, тем более, выходы подземных вод. Отличным вариантом станет талая вода, получаемая из снега или льда. Она, даже без дополнительной обработки, практически безопасна для здоровья человека.

А вот брать жидкость из стоячих прудов, озер или, тем более, болот, следует лишь в крайнем случае. Ведь, даже если бактерии в ней и будут убиты обработкой, наличие большого количества органических и минеральных веществ (особенно в случае с болотной водой) вряд ли принесет большую пользу здоровью.

10 способов очистки воды

1. Кипячение воды

Самый простой, надежный и традиционный способ обеззараживания воды. Для того, чтобы в ней погибло 99% из всех возможных бактерий, достаточно 5-ти минутного кипячения, а 10-ти минутное делает полностью безопасной (в плане риска инфекции) даже жидкость из болота. Причем, для того, чтобы вскипятить воду, вовсе необязательно наличие металлической посуды (так что не расстраивайтесь, если у вас есть только пластиковая тара или емкость, выдолбленная из дерева).

Подберите подходящие по размеру камни (желательно темные, мелкокристаллические, с однородной поверхностью – это поможет избежать их опасного раскалывания с отлетанием частиц при резком нагреве и охлаждении) и положите в угли костра на 30 минут. После этого один за другим перенесите камни (при помощи палочек или других подручных средств) в емкость с водой. При контакте с разогретой поверхностью жидкость закипит, но сама тара окажется неповрежденной. Дезинфицировать таким способом можно даже воду, налитую в брезентовый или кожаный мешок.

2. Дистилляция воды

Наиболее безопасный метод, при котором не только убиваются все патогенные микроорганизмы, но и удаляется часть вредных химических соединений. Для того, чтобы дезинфицировать воду подобным образом, потребуется герметичная емкость (в которую и нужно будет налить жидкость), медная трубка, свитая по спирали (змеевик) и охлаждающая среда (проточная вода или емкость с ней), в которую он должен быть помещен. При нагревании закрытой тары образующийся пар будет попадать в змеевик, охлаждаться и конденсироваться, вытекая из него в виде абсолютно стерильной жидкости.

Но, учитывая, что в полевых условиях подобное оборудование вряд ли окажется под рукой (только если оно не взято заранее, если предполагалось длительное отсутствие безопасной питьевой воды), то можно прибегнуть к импровизированному методу солнечной дистилляции. Для этого понадобится кусок прозрачной пленки, лопатка или ножик. Для начала нужно вырыть углубление в земле (чем больше – тем лучше, исходя из размера доступного куска пленки), после чего в его центр поместить емкость для сбора влаги. Внутрь контейнера следует вставить трубочку для питья (дабы не разбирать каждый раз всю конструкцию), один конец которой следует вывести наружу.

После этого яму следует накрыть пленкой таким образом, чтобы ее центральная часть провисала, находясь точно над емкостью для сбора воды. Края пленки следует зафиксировать камнями и присыпать песком или землей (для большей эффективности такого дистиллятора внутрь его можно поместить срезанные кусочки дерна с неядовитыми растениями).

Принцип работы всего устройства следующий. При прохождении сквозь пленку, солнечные лучи будут нагревать землю и траву под ней, увеличивая температуру и вызывая отделение влаги. Испаряясь, она будет конденсироваться на поверхности пленки и, благодаря тому, что она имеет вогнутую внутрь форму, скатываться к ее центру и, накапливаясь, падать в емкость для сбора. По мере накопления чистую воду можно будет пить через трубочку (если последней нет под рукой, то можно обойтись и без нее, но тогда дистиллятор придется часто разбирать, от чего его эффективность значительно снизится).

3. “Спасительные соломинки”

Это портативные фильтры для выживания, в оригинале имеющие название Survival Straws (straw буквально переводится “соломинка”). Такой фильтр-трубка позволяет пить воду прямо из водоемов, не подвергая ее предварительной очистке (она выполняется при прохождении жидкости через само устройство). Несмотря на то, что такие фильтры для воды позволяют экономить большое количество времени (которое могло бы уйти на кипячение или дистилляцию) они не убирают из воды 100% опасных микроорганизмов, из-за чего применять их следует только на относительно чистых водоемах.

Пить при помощи них воду прямо из пруда следует лишь при отсутствии любых других вариантов дезинфекции. Также стоит отметить, что многие варианты таких фильтрующих трубок содержат в себе адсорбирующие вещества, поглощающие из жидкости химические соединения и органику, делая таким образом воду более приятной для питья.

4. Фильтры для воды

Они позволяют более тщательно (но и за более длительный период времени, чем фильтр-трубки) производить очистку грязной воды, делая из нее питьевую. Для большего удобства, в большинстве случаев, делаются складными, из мягких материалов или совмещаются с гидраторами. Позволяют всегда иметь при себе пригодную для питья воду, не затрачивая время на ее подготовку. Но, как и в предыдущем случае, не стоит полагаться на них полностью и фильтровать все подряд, ведь абсолютной гарантии того, что в жидкости не останется бактерий или вирусов, они не дают.

5. УФ-фильтры

Ультрафиолетовые фильтры для воды работают по принципу миниатюрных кварцевых ламп, сочетающих в себе простоту в обращении, быструю скорость дезинфекции и высокую чистоту жидкости на выходе. Единственным их минусом является высокая цена и невозможность качественно обработать воду со взвешенными частицами (препятствующими воздействию УФ лучей на патогенные организмы). Но, при облучении жидкости с высокой прозрачностью, пригодной для питья станет даже вода с высоким содержанием бактерий.

6. SODIS

Англоязычный термин, производный от SOlar DISinfection, что означает солнечная дезинфекция. Подразумевает все туже обработку воды ультрафиолетом, но, на этот раз – природным. Для использования этого метода потребуется лишь одно – подходящая прозрачная посуда, например – пластиковая бутылка. Залитую в нее воду следует оставить на солнечном месте не менее, чем на 2 дня (причем, ясная погода должна быть в течение всего времени обработки). По истечение этого срока жидкость станет полностью безопасной для питья в плане болезнетворных бактерий.

Но, как нетрудно догадаться, данный метод имеет большое количество минусов, а именно: его невозможно использовать в пасмурную погоду или при переходах на местности, он требует значительного ожидания (что может стать большой проблемой при длительном отсутствии питьевой воды) и, главное, он не удаляет опасные соединения, способные навредить здоровью не меньше микроорганизмов.

7. Дезинфицирующие таблетки

В нашей стране наиболее известны в виде средства Акватабс (хотя встречаются и аналоги с другими названиями). Позволяет в короткие (около 35 минут) сроки выполнить очистку даже очень грязной, в плане бактерий, воды. Действующее вещество после своего растворения убивает до 99% из всех возможных микроорганизмов, делая воду пригодной для употребления. Иметь подобные средства следует, при возможности, на всех выходах в дикую природу, особенно – дальних и многодневных, когда существует риск возникновения проблем с водой.

Из минусов следует отметить также, как и в предыдущем случае, невозможность устранения с их помощью опасных химических соединений из жидкости, вредность самих таблеток для организма при чрезмерно длительном применении, а также их малую доступность в свободной продаже.

8. Обеззараживание воды химией

Хорошим средством для уничтожения опасных бактерий в воде являются обеззараживающие медицинские препараты, такие как калия перманганат, йодинол или йод. В первом случае достаточно добавить в жидкость несколько крупиц марганцовки так, чтобы вода стала слабо розовой, после чего ее вполне можно пить. Единственное, раствор не должен быть слишком темным и содержать не растворившиеся кристаллики (поскольку это может привести к ожогу слизистой). Чтобы этого избежать, достаточно аккуратно через край перелить воду в другую тару, оставив ее небольшое количество в первоначальной посуде.

Что же касается йода и йодинола, то их следует добавлять по 5-10 в первом случае и по 8-16 капель во втором на один литр воды (в зависимости от ее чистоты – тем больше мути, тем больше нужно добавить средства). После этого жидкость следует оставить минимум на 30 минут, после чего ее можно употреблять в пищу. Главное не забывать, что здесь, как и в ситуации с марганцовкой, не следует превышать допустимую концентрацию вещества.

9. Самодельные фильтры для воды

Получить воду высокой чистоты даже из болотной жижи можно при помощи самодельных фильтров на основе древесного угля или живой древесины. В первом случае потребуется набить углем подходящую по размерам трубку, и пропускать через нее воду. Правда, даже при длительном использовании такого фильтра выходящая из него вода может содержать твердые частицы самого наполнителя и иметь темный цвет.

Избежать этого поможет простой фильтр из древесины сосны. Для этого палочку, очищенную от коры, следует поместить внутрь подходящей трубки и надежно зафиксировать (хомутиком, изолентой или другими средствами, препятствующими прохождению воды мимо самой пробки). После этого трубку следует заполнить водой и ждать, пока пористая древесина не пропустит ее через себя.

Несмотря на простоту способа, он позволяет надёжно убирать из жидкости до 99,9% содержащейся в ней кишечной палочки и большинство других бактерий. Единственным недостатком метода является длительное время ожидания, превышающее таковое у фильтров, работающих по другим принципам.

10. Употребление сырой воды

Безусловно, это не способ ее очистки, но это способ не умереть от обезвоживания в экстремальных условиях, о котором нельзя не сказать. Ведь иногда бывают ситуации, когда даже самая простая дезинфекция невозможна, а риск летального исхода от недостатка влаги намного превышает последствия употребления грязной воды.

Главное при этом помнить о том, что было сказано в начала – выбирать, если есть возможность, только проточные источники, несущие воду с небольшим количеством различимых глазом загрязнителей.

Очистка воды в бытовых условиях: способы водоподготовки

В наше время качество воды, которую можно считать безопасной для употребления, регулируется нормативно-техническими документами. Так, для централизованных и нецентрализованных систем питьевого и горячего водоснабжения в России действуют санитарные и гигиенические требования, своды правил, методические рекомендации и указания (см. табл. 1). Кроме того, для аккредитации испытательных лабораторий, методов контроля качества, а также отбора и анализа проб питьевой воды разработаны национальные и межгосударственные стандарты (см. табл. 2).

Таблица 1. Основные санитарные и гигиенические нормы, определяющие требования к качеству воды

Однако, несмотря на госрегулирование, водопроводная вода часто подвергается вторичному загрязнению уже после прохождения очистки, что связано с неудовлетворительным санитарно-техническим состоянием разводящих сетей [2] . Источником появления вредных для человека элементов может являться также сам процесс обработки воды на промышленных очистных станциях. Это происходит в тех случаях, когда для обеззараживания воды применяются значительные дозы химических коагулянтов на основе железа или алюминия [3] либо в воде остается избыточное содержание хлора и других побочных продуктов дезинфекции. Именно поэтому встает вопрос о бытовых способах очистки воды из водопровода.

Таблица 2. ГОСТы, используемые в системе контроля качества питьевой воды

Что касается колодцев и скважин, то необходимость очистки поступающей из них воды вызвана наличием в грунтовых водах целого калейдоскопа вредных компонентов, источниками которых являются:

• Промышленные стоки и отходы, содержащие практически все известные химические элементы. Среди них особенно опасны вещества, вызывающие тератогенные (мутации плода) и канцерогенные (онкологические) изменения [4] .
• Коммунальные стоки и отходы, служащие источником биохимических и микробиологических загрязнений [5] .
• Размывание грунтовых пород, которое сопровождается повышением минерализации воды [6] .

Условно все современные методы очистки воды делят на следующие разновидности:

1. Химические, к которым относят:
   • обработку разнообразными окислителями (хлором, озоном, перманганатом калия);
   • коагулирование и флокуляцию — процессы слипания мелковзвешенных частиц мути, которые, после укрупнения легко удаляются из воды последующим фильтром;
   • применение ионообменных смол для умягчения воды.
2. Физические: процеживание, отстаивание, а также обеззараживание УФ-лучами.
3. Физико-химические, например аэрация под давлением, электрокоагулирование и электрофлокуляция, электроосмос.
4. Биологические— применяемые для очистки сточных вод (с использованием аэробных либо анаэробных бактериальных культур).

В большинстве случаев практикуется применение комплекса методов очистки и обеззараживания воды.

Типичные загрязнения питьевой воды: методы очистки

Чтобы определить, от какого именно типа загрязнений требуется очищать воду, необходимо провести ее анализ, выявляющий как качественные, так и количественные показатели всех составляющих.

Наиболее распространенные виды загрязнений и методы очистки питьевой воды:

• Механические примеси, которые могут присутствовать как в воде из колодца (скважины) , так и в водопроводной воде, удаляются при помощи грязевых (механических) и угольных фильтров.
• В тех случаях, когда в воде в большом количестве присутствуют микроорганизмы, органические соединения, а также превышены нормы содержания химических элементов, универсальным является применение метода обратного осмоса для очистки воды.
• Повышенное содержание железа в воде из колодца или из скважины требует обезжелезивания, которое выполняется при помощи различных методов: с применением в фильтрах инертных либо каталитических загрузок, методом аэрации, способом электромагнитной очистки.
• Высокое содержание марганца, которое часто встречается в воде из скважин или из открытых источников водозабора, можно нейтрализовать при помощи перманганата калия; каталитических загрузок; а при незначительных концентрациях — применением метода обратного осмоса.
• Жесткая вода из колодцев или скважин , отличающаяся избыточным содержанием гидрокарбонатов и сульфатов, требует умягчения фильтрами с ионообменными смолами.
• Вирусы и бактерии, которые встречаются в воде из природных источников (колодцев и скважин), но могут присутствовать и в водопроводной воде , уничтожаются с применением хлорирования, озонирования, УФ-облучения, ионов серебра или при помощи обратноосмотического мембранного способа очистки воды.
• Загрязнения смешанного характера — сероводород, механические примеси, железо, марганец, избыточная жесткость и прочее, — присутствующие в воде из скважин , требуют применения одновременно нескольких способов очистки.

В каждом конкретном случае подобрать наиболее эффективный метод водоподготовки поможет консультация со специалистом компании-инсталлятора водоочистного оборудования.

Очистка воды в загородном доме: задача повышенной сложности

Сложные загрязнения, с которыми приходится сталкиваться владельцам коттеджей, получающих воду из скважины или колодца, требуют системного подхода. Чтобы вода стала пригодной к употреблению, т. е. питьевой, обычно нужен целый комплекс водоподготовки, состоящий из последовательно соединенных фильтрующих устройств колонного типа. В качестве примера можно рассмотреть систему комплексной очистки воды для коттеджей, предлагаемую одним из лидеров рынка — компанией «Экодар». Это система «Стандарт EM». Данный комплекс выполняет следующие задачи:

1. Первичная очистка от механических примесей и осветление. Выполняется сетчатым грязевым фильтром.
2. Обезжелезивание, удаление марганца и сероводорода — ликвидация неприятного запаха затхлости и железистого цвета. Для этого используется безреагентный фильтр-обезжелезиватель в комплексе с аэрационной колонной со встречными турбулентными потоками.
3. Удаление избыточной жесткости. Для этого применяется фильтр умягчения воды со встроенным датчиком расхода ионообменной смолы.
4. Удаление микробиологических загрязнений, которое осуществляется методом УФ-облучения посредством стерилизатора.
5. Доочистка с использованием фильтра тонкой очистки.

В комплект входят также и дополнительные приборы, необходимые для корректной работы системы:

• безмасляный воздушный компрессор с функцией регулировки расхода воздуха;
• автоматическая система управления работой компрессора;
• регулятор жесткости воды;
• расходометр воды;
• манометры.

Подобный комплексный способ очистки воды из скважины позволяет получить на выходе чистую питьевую воду.

Приняв решение об установке водоочистной системы, следует внимательно подойти к расчету ее параметров:

• Производительность должна покрывать потребности домохозяйства в чистой воде с небольшим превышением. Для питьевой воды и воды, применяемой для хозяйственных потребностей, можно использовать фильтры различной степени очистки: например, дополнительно установив для кухни систему тонкой очистки воды методом обратного осмоса.
• Ресурс работы оборудования зависит от степени загрязненности исходной воды, ее температуры и биохимических свойств, принципа работы, объема и бренда фильтра, материала загрузки или картриджа. Гарантийные обязательства у различных установщиков также различаются.
• Способы и методы очистки воды , а также тип и объем фильтра подбираются в зависимости от результатов анализа вашей воды.
• Определяя производительность оборудования, важно учитывать расход воды и реагентов , необходимый системе для проведения регенерации; а в случае применения обратноосмотического фильтра — потери жидкости в виде сливаемого в канализацию субстрата, не прошедшего фильтрующую мембрану.
• Прежде чем отдать предпочтение тому или иному инсталлятору оборудования, стоит поинтересоваться, осуществляет ли он сервисное обслуживание , какова его периодичность и стоимость. У большинства крупных компаний, как правило, более конкурентный уровень цен. Кроме того, периодически они проводят акции и предлагают участие в программах лояльности.

Способы очистки водопроводной воды: просто и надежно

Какие способы очистки воды подойдут для квартиры или для дома, подключенного к центральному водоснабжению? В тех случаях, когда вода из-под крана не устраивает по мутности, цветности, запаху и вкусу, первым шагом для решения проблемы станет проведение комплексного анализа. По его результатам можно будет выбрать наиболее подходящий способ доочистки воды.

Важно помнить, что перед группой фильтров магистрального (или колонного) типа всегда ставятся грязевые (механические) фильтры грубой очистки — сетчатые или засыпные. Они продлевают ресурс всей системы водоподготовки и фильтрации. На выходе из нее либо непосредственно перед модулем обратного осмоса (если он необходим), но после фильтров для обезжелезивания и умягчения ставятся фильтры тонкой очистки воды требуемой селективности:

• Сорбционный метод очистки воды, или метод микрофильтрации , предполагает применение активированного угля либо иного пористого сорбента-органопоглотителя. Бытовые сорбционные фильтры извлекают из воды в основном молекулы органики, коллоидные частицы и взвеси с частицами от 100 до 0,1 мкм (микрон). После применения активированного угля также ускоряется разложение присутствующих в водопроводной воде молекул активного хлора и озона.
• Метод ультрафильтрации состоит в прохождении воды через мембрану с размером пор от 0,1 до 0,01 мкм, что позволяет удалять из воды органические вещества, высокомолекулярные химические соединения, некоторые бактерии и часть вирусов. Так, при диаметре пор мембраны 0,02 микрона вода будет очищена от кишечных лямблий (8–15 мкм), криптоспоридий (4–6 мкм), кишечной палочки (0,5–1,5 мкм), палочковидной бактерии (0,3 мкм) и колифагов (0,25 мкм).
• Мембранная нанофильтрационая очистка — «младшая сестра» обратного осмоса — позволяет извлекать гораздо больший спектр примесей, включая вирусы и соли жесткости, пропуская лишь одновалентные ионы и мельчайшие органические формы. Однако она требует поддержания давления в водопроводе на уровне 3–10 бар, в зависимости от конструкции фильтра. Этот метод очистки получил широкое распространение во Франции, Нидерландах и США.

Работа обратноосмотического фильтра заслуживает более пристального рассмотрения, поскольку процесс эксплуатации данной системы имеет важные особенности. Рассмотрим их на примере модели бытового обратноосмотического фильтра WiseWater Osmos .

Производитель сообщает, что данное оборудование качественно удаляет взвешенные частицы (ржавчину, песок, ил), нитраты, нитриты и соли аммония, фториды, пестициды… Фильтр также задерживает вирусы и бактерии, уменьшает жесткость воды, количество растворенного в ней железа и активного хлора.

Это сложная система, имеющая несколько ступеней водоподготовки и очистки:

1. Механический картридж, который обеспечивает начальную очистку от нерастворимых примесей.
2. Сорбционно-картриджный фильтр с гранулами активированного угля, предназначенный для удаления активного хлора, что также защищает мембрану от его воздействия.
3. Карбон-блок — монолитный прессованный угольный блок для очистки от запахов и органики.
4. Мембрана DOW — непосредственно обратноосмотический элемент, обеспечивающий очистку от химических и органических компонентов.
5. Минерализатор — специальный картридж в моделях WWOS5М и WWOS5PM для насыщения воды полезными микроэлементами.
6. Посткарбон — картридж дополнительной очистки, способствующий улучшению вкусовых качеств воды, а также окончательно удаляющий оставшиеся запахи.

Для чего необходимо такое количество ступеней обработки? Фильтры, предварительно очищающие воду до попадания ее на чувствительную обратноосмотическую мембрану, призваны убрать те виды загрязнений, которые способны вывести ее из строя, данные этапы являются обязательными.

Наличие минерализатора требуется для насыщения отфильтрованной воды полезными минералами, поскольку процесс обратного осмоса вычищает из воды практически все микроэлементы, обедняя ее состав. В некоторых моделях минерализатор не устанавливают. Посткарбоновый картридж позволяет довести качество воды до идеального состояния с точки зрения ее органолептических свойств.

В комплекте также идет накопительный бак, поскольку фильтрация методом обратного осмоса — довольно медленный процесс, наличие такого бака позволяет всегда иметь под рукой запас чистой питьевой воды.

В некоторых случаях, например в модели WiseWater Osmos WWOS5PМ , присутствует так называемый повысительный насос, необходимый для обеспечения рабочего давления. Во всех изделиях устанавливается ограничитель дренажа, уменьшающий сброс непрошедшей фильтрацию воды в канализацию. Если вы приобретаете модель от известного производителя, то можете не сомневаться, что данное устройство позволит заметно минимизировать расход воды.

Итак, выбрав оптимальный способ водоподготовки и фильтрации, вы не только позаботитесь о сохранении здоровья своей семьи и обеспечите качественной водой технические потребности домохозяйства, но также защитите от преждевременного износа и поломок бытовые приборы и теплообменное оборудование, особо чувствительное к солям жесткости.

Фильтры кувшинного типа

Это самый простой и бюджетный вариант. Водоочистители подобного типа представляют собой своеобразный кувшин с воронкой и фильтром, в котором вода очищается, преодолевая слой сорбента, как правило, активированного угля. Фильтр-кувшины довольно дешевы, просты в эксплуатации и не нуждаются в подключении к водопроводу. Сменные картриджи продаются в любом супермаркете. К минусам можно отнести неглубокую и достаточно медленную очистку. Бюджетные модели кувшинов, как правило, не подходят для фильтрации солей жесткости — накипи.

Усовершенствованной вариацией фильтров-кувшинов являются водоочистители. Такие устройства имеют два резервуара: для воды, предназначенной для фильтрации, и для хранения уже очищенной жидкости. Автономная система проточного типа у водоочистителей включает несколько уровней фильтрации воды, обеспечивая более качественную очистку, а также насыщение полезными минералами.

Как речная вода становится питьевой?

Открыть кран и налить воду в чайник — что может быть проще? Взять речную воду, очистить её до состояния питьевой, а потом грязный канализационный сток превратить обратно в чистую воду — что может быть сложнее? И затратнее. Разбираемся, как вода из рек попадает к нам в кран и сколько приходится платить за её очистку.

Основные источники пресной воды

71% нашей планеты покрыт водой. В основном, солёной водой, абсолютно непригодной для питья. В общем количестве мировой воды всего 3% пресной. Если из этого скромного объёма убрать 68% льдов на полюсах и 30% подземных пресных источников, останется 0,8% в вечной мерзлоте, 0,2% в озёрах, 0,006% в реках и ещё чуть-чуть в атмосфере. То есть, количество легкодоступной пресной воды на планете мало, а та, что есть, чаще всего не подходит для питья без обработки. Так что примем за отправную точку тот факт, что питьевая вода — дорогой и дефицитный ресурс.

Россия лидирует по количеству поверхностной пресной воды, поэтому чаще всего воду для городского водоснабжения берут из крупных озёр и рек. Для небольших поселений используются артезианские скважины. Но даже в тех местностях, где протекают относительно чистые реки или прорыты скважины, вода требует подготовки перед тем, как её можно будет использовать для центрального водоснабжения, ведь в воде могут быть вирусы, опасные бактерии, тяжёлые металлы и прочие химические загрязнения. Так железистая вода бьёт по печени и сердечно-сосудистой системе, избыток фтора портит зубы и кости, диоксины, оставшиеся от сжигания мусора, вредят нервной системе и вызывают рак, слишком жёсткая вода провоцирует образование камней в почках, а свинец отрицательно влияет на развитие детей и вызывает анемию. А уж про бактерии и вирусы и так всё понятно — заболевания, аллергии и расстройства ЖКТ обеспечены. Да и использованную воду тоже хорошо бы очищать, а не просто сливать обратно в реку.

Городской цикл очистки воды состоит из двух этапов: забор воды из водоёмов и очистка для использования в водопроводах, а затем очистка получившихся канализационных стоков и сброс воды обратно в водоёмы. То есть водоснабжение и канализация.

Очистка воды для водопровода

Сперва на примере Москвы разберёмся, как вода попадает в водопровод. Как сообщает сайт Мосводоканала, «централизованное водоснабжение московского региона осуществляется, в основном, из поверхностных водоисточников. Ими являются Москворецко-Вазузская и Волжская водные системы, в которые входят 15 водохранилищ и тракты подачи воды — река Москва с притоками и канал им. Москвы.» Общая суточная водоотдача водозаборных станций столицы составляет 11 млн кубометров, что почти вчетверо превышает потребление.

Москвичи пьют воду из протекающей через весь город реки Москвы, хотя эта мысль сперва пугает. На самом деле, прежде чем содержимое судоходных рек попадёт в квартиры, вода проходит комплексную очистку на одной из четырёх станций водоподготовки. Места забора воды из рек закрыты и тщательно охраняются — это буквально стратегические объекты.

После грубой фильтрации воду озонируют, избавляясь от органики всех размеров, и смешивают с коагулянтами и флокулянтами. Эти реагенты «сбивают» оставшиеся загрязнения в хлопья, которые затем оседают. Смешивание воды с реагентами происходит в течение десяти минут — при меньшем времени хлопья не образуются, при более длительном смешивании уже начинают разрушаться. После отстоя осадка, воду вновь озонируют и отправляют фильтроваться.

Тонкие струйки воды после отстоя хлопьев. Источник: Мосводоканал

В качестве фильтра выступает двухметровый слой песка, сквозь который вода проходит естественным образом. Очищают такой фильтр примерно раз в сутки напором чистой воды с обратной стороны. Далее воду переливают в другой резервуар, где она так же, под собственным весом проходит через полутораметровый слой древесного угля.

Последним этапом очистки выступают мембраны, способные задержать частицы с размером всего 0,01 микрон (это не опечатка). Каждый час мембраны чистятся обратным потоком воды. С этого момента вода считается питьевой, то есть полностью безопасной для здоровья. Анализ воды на всех этапах производится каждые четыре часа, а в условиях повышенного риска (например, весеннее половодье) раз в час.

Мембранные модули и их содержимое. Источник: Мосводоканал

Кстати, хлором воду не чистят — его, вернее безопасный гипохлорит натрия, добавляют в самом конце, чтобы предупредить заражение воды во время прохождения по городским трубопроводам. По крайней мере в Москве холодная вода из-под крана официально считается полностью безопасной для питья без дополнительной очистки и кипячения.

Очистка канализационных стоков

Превратить речную воду в питьевую непросто, но ещё сложнее канализационный сток очистить до состояния чистой и безопасной для экологии воды. Столицу обслуживают четыре водоочистных станции, куда стекается сточная вода из канализаций. Самая крупная и современная из них, Курьяновская, после модернизации способна обрабатывать до 3,1 млн кубометров в сутки. Люберецкие сооружения при необходимости примут ещё 3 млн кубометров, Зеленоградские и Бутовские вместе — 220 тыс. кубометров. То есть запас мощности очистных сооружений, которые превращают московские стоки в чистую безопасную воду, вдвое превышает текущее потребление города.

Работают они так. Сперва по трубам сток поступает в приёмную камеру очистной станции — это большие резервуары, до недавних пор открытые, от которых невыносимый запах разносился на километры вокруг. К счастью, московские очистные сооружения накрыли специальными крышками, поэтому жители окрестных домов наконец смогли забыть о запахе канализации.

Невыносимо грязная вода с огромным количеством мусора, спущенного в канализацию, проходит грубую механическую очистку, в ходе которой удаляются все посторонние предметы, видимые глазом. Сухой остаток прессуется и вывозится на полигоны хранения.

Далее в отстойниках часть грязи оседает естественным образом, после чего воду, всё ещё грязную и дурно пахнущую, можно отправлять на аэрирование. В ходе этого процесса в аэротенках (это не опечатка!) воду смешивают со специальным илом и бактериями, которые «съедают» большую часть загрязнений и органики.

В тёплой, насыщенной кислородом воде бактерии быстрее очищают воду. Источник: Мосводоканал

Оседающий ил медленно убирается илососами. Вы, наверное, встречали фотографии очистных сооружений, где в круглых бассейнах от центра к краю построен мостик. Это и есть илосос, который медленно вращается, словно стрелка часов, и собирает со дна ил. К концу работы илососа вода становится визуальной чистой, но ещё не безопасной.

Отстойники с илососами — самая узнаваемая часть очистных сооружений. Источник: Мосводоканал

На последнем этапе воду на московских очистных сооружениях обеззараживают мощными кварцевыми лампами и затем сбрасывают в реку. Формально бывший канализационный сток чище, чем вода, забранная из реки для первичной очистки для водопровода. Кстати, ни хлорировать, ни озонировать канализационную воду нельзя, иначе остаточные следы газа и химикатов попадут в реку и заодно с бактериями уничтожат всё живое.

Наглядная схема современной очистки от Мосводоканала. Источник: Мосводоканал

Очиститель воды в кармане

Идея портативного средства для очистки любой воды до уровня питьевой была актуальна всегда. Во время Первой мировой солдаты изготавливали фильтры из песка, гравия и кирпича, для индивидуального использования предназначались таблетки с хлором и дехлорирующий агент. Сейчас в российские военные ИРП вкладывают таблетки для обеззараживания воды с натриевой солью дихлоризоциануровой кислоты.

Это не рекламный трюк — портативный фильтр LifeStraw действительно позволяет пить воду из любых источников. Ну, или почти из любых… Источник: Vestergaard

В 2008 году настоящим прорывом стал трубчатый фильтр LifeStraw от швейцарской компании Vestergaard, через который можно пить воду буквально из любого водоёма, хоть из лужи. Отличием LifeStraw от типичных угольных фильтров стало применение трубчатой мембраны с порами в 0,2 микрона, которая справлялась с бактериями и паразитами лучше угля. Ранние версии LifeStraw не защищали от тяжёлых металлов и вирусов, но обновлённый LifeStraw Flex смог отфильтровать и их. Разные версии LifeStraw имеют ресурс от 1800 до 4000 литров и стоимость от $19,95.

Пучок тонких трубочек — это и есть мембранная фильтрующая система LifeStraw. Точно такая же, как на мембранных фильтрах московских очистных сооружений. Источник: YouTube

Сейчас в продаже можно найти множество туристических бутылок и трубок с фильтрами, однако, стоит обращать внимание на фильтрующий элемент. Если в описании упоминается только уголь, не стоит рисковать, набирая воду из луж и стоячих водоёмов — ограничьтесь водопроводной водой. Уголь дезодорирует воду, убирает тяжёлые металлы и хлор, но пропускает вирусы и бактерии.

Сколько стоит очистка воды

Научно-техническая магия по превращению миллионов тонн отходов в воду звучит здорово, но сколько стоит такой сложный процесс? В открытом бюджете Москвы на сбор, удаление отходов и очистку сточных вод выделено около 900 млн. рублей в год, и это только обеспечение работы уже действующей инфраструктуры. А затраты на обновление и строительство новых сооружений могут исчисляться миллиардами.

Это при том, что меры эффективного использования и экономии позволили снизить траты воды даже в Москве, хотя население столицы за 20 лет выросло на треть. По данным всё того же Мосводоканала, в 2018 году москвичи тратили около 3 млн кубометров воды. Если в 1995 году каждый житель города сливал в канализацию порядка 450 литров в день, то теперь около 202 литров.

Важен и тот факт, что немалые деньги при очистке воды уходят на энергоснабжение. В США, к примеру, это 4% всей потребляемой электроэнергии.

Можно ли дешевле?

Если под рукой у предприятий водоснабжения нет дешёвых и экологически безопасных (редкое сочетание) источников энергии, то придётся обходиться тем, что есть, то есть использовать местные энергокомпании и платить им по установленным тарифам. Некоторую экономию в перспективе может дать обновление оборудования станции, но для этого требуются серьёзные инвестиции. Остаётся один путь: повысить эффективность энергопотребления, не снижая качества очистки.

Для Японии энергозатратность очистки воды тоже стала проблемой — на это уходит 0,7% электроэнергии страны, а электричество на острове значительно дороже российского. Юкио Хираока, главный специалист подразделения Water & Environmental Systems в Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, предложил идею динамического изменения воздушного потока для аэрации воды в течение суток. На аэрацию, необходимую для жизнедеятельности бактерий, приходится до 60% электроэнергии очистных сооружений, однако поток стоков меняется в зависимости от времени дня — в утренние и вечерние часы больше, ночью новых стоков почти нет, излишняя аэрация уже очищенной воды ничего не даст. А значит, вместо постоянного аэрирования на одной мощности, можно менять подачу воздуха, сохраняя эффективность очистки воды.

Система аэрации с надстройкой от Toshiba. Источник: Toshiba

Для определения качества воды используется маркер NH4-N, количество которого говорит о готовности стоков к дальнейшей очистке. Основываясь на этом факте, Toshiba создала сенсор, который проверяет концентрацию NH4-N и количество растворенного в воде кислорода. Специальный софт считывает показания датчика и при необходимости «подкручивает вентиль», прекращая бессмысленную избыточную аэрацию.

Разработка Toshiba снизила воздушный поток на 10,3%, что позволило окупить её чуть больше, чем за два года и впоследствии снизить затраты на очистку воды за счёт уменьшения потребления электричества воздушными насосами. Решение Toshiba не требует переоснащения очистных сооружений — это лишь сенсор, компьютер и ПО, но в случае применения решения в масштабах целой страны, например, России, экономия на очистке воды будет исчисляться миллиардами рублей.

Заключение

Приведенные методы непрерывно совершенствуются и дополняют друг друга, при выборе конкретного варианта стоит ознакомиться с их особенностями и возможными ограничениями заранее.

Ни один из методов, который существует, нельзя назвать универсальным, при правильной организации водоподготовки они задействуются в комплексе.

Вне зависимости от выбранного метода к потребителю или на промышленные объекты подается вода с контролируемыми параметрами.