Очистка воды

1. Кипячение (от 15 до 30 минут).

2. Хлорирование
   Хлорирование воды - это процесс обеззараживания питьевой воды с помощью гипохлорита натрия (NaClO), который является активным хлорным соединением. Этот метод широко применяется в системах водоснабжения для уничтожения патогенных микроорганизмов.
   (https://wwtec.ru/index.php?id=540#07).
   ГОСТ Р 57675-2017: ХИМИЧЕСКИЕ ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИЕ СРЕДСТВА. Хлорсодержащие средства для обеззараживания индивидуальных запасов воды. Общие требования.

   Поскольку вода содержащая хлор совсем не полезна для человека то желательно иметь так же представление о методах и способах дехлорирования. Обычные проточные бытовые системы имеют угольные картриджи для улавливания хлора. Эффективность удаления хлора картриджем из активированного угля прессованного типа - 90-99%. У гранулированного типа угля 80-90%. Но эти картриджи часто разборные, - в них можно засыпать новый уголь, также требуется промывать старый. Но когда менять, - это надо по тестам выяснять. На случай проблем с водой неплохо бы записать адреса ближайших лабораторий способных сделать анализ воды. Ресурс работы картриджей с активированным углем не слишком велик и зависит от форм фактора. Большие фильтры имеют больший ресурс.

   Big Blue 20 - ресурс до 70 000 л. воды (точнее указано в инструкции).
   Big Blue 10 - ресурс 25 000-40 000 л (точнее в инструкции)
   10" Slim Line (10SL) - ресурс 7000-8000 л.
   При подключении магистральных корпусов похожих на Big Blue не путайте вход и выход, так как возможный гидроудар грозит разрывом колбы и потопом.

   
   "Важно учитывать, что ресурс истощается в процессе фильтрации воды, и картридж постепенно засоряется мелкодисперсными твёрдыми частицами, которые блокируют контакт угля с водой и снижают эффективность водоочистки".

   Пишут также что после окончания ресурса сорбент может отдавать молекулы задержанных веществ обратно в воду.

   Исходя из этого обстоятельства нам дают такие рекомендации:
   Обратите внимание на признаки истощения фильтра:
   Вода изменила вкус или запах (появился привкус хлора, горечь или металлический оттенок).
   Снизилась скорость потока (вода из фильтра стала течь заметно медленнее).
   Появился осадок или муть (вода после очистки потеряла кристальную прозрачность).

   Для избежания путаницы и неразберихи желательно контролировать литраж (показания водомера) и "протоколировать" даты замен "угольных" фильтров.
   

3. Озонирование
   ГОСТ 31829-2012 'Оборудование озонаторное. Требования безопасности';
   kvanta.ru из плюсов - часто установки озонирования позволяют очищать не только воду но и воздух, это полезно например в подвалах, - для борьбы с грибком. По своей сути озонирование относиться к химическим способам обработки. Хотя технология не связана с покупкой и хранением озона но вполне доступна в быту благодаря очень простому способу получения озона на месте. Так как озон разрушает хлор то с помощью озонирования можно провести дехлорирование. Смотрите например немецкий промышленный стандарт DIN 19643 по комплексным технологиям очистки вод плавательных бассейнов. Если верить рекламе то озонацией устраняется даже сам запах хлора. Довольно мощные системы озонирования воды могут стоять в общественных плавательных бассейнах. Либо их могут туда завезти. Так что есть вероятность их использования для хранения аварийного городского запаса питьевой воды. По сути они спроектированы как емкости для хранения и постоянной очистки воды от небольших загрязнений и бактерий.

4. Обработка ультрафиолетом.
   ГОСТ Р 71911-2024 - национальный стандарт Российской Федерации 'Оборудование для обеззараживания воды ультрафиолетовым облучением. Общие технические требования'.

   filter-water.by,
   Требует высокой прозрачности воды.
   Уничтожает или калечит в том числе устойчивые к хлору виды. После стерилизации бактерии всё ещё могут оставаться в воде живыми, но не могут размножаться.
   Не консервирует и не фильтрует воду, просто облучает.

   Фильтрация воды.

   Военные специалисты уже массово отошли от использования методов химической очистки воды, так как химические процессы нейтрализации очень сложно рассчитать, а количество опасных соединений измеряется тысячами. Так что армия перешла на сравнительно простые в использовании мембранные технологии ультратонкой водоочистки. Хотя они к сожалению связаны со сбросом концентрата обратно в водоёмы. Так что водоем от использования таких систем может стать ещё грязнее. Если не предпринять дополнительных мер по очистке.

   Если нужна чистая вода из непонятного источника то фильтры ультратонкой очистки на мембранной основе (мембраны) являются самым ценным устройством и сменным картриджем.

   Возможна некоторая путаница в терминологии поскольку мембрану-сепаратор можно добавить как "навесное оборудование" к существующей проточной системе, для этого есть специальная колба.
   В условиях тяжелой ЧС связанной с нехваткой водных ресурсов нельзя допускать до установок обратного осмоса две категории людей, - идиотов (возможно что и военных) и не специалистов. Лучше иметь готовые материалы по эксплуатации связанные с разного рода типами и установками. Так как в условиях ЧС есть риск что не окажется специалистов способных запустить те или иные системы рассчитанные на большие объемы, городские и домовые сети. Это к сожалению не шутка, мы уже видели тяжелые последствия нехватки специалистов в Украине, вызванные снятием иммунитета от мобилизации со специалистов в сектора ЖКХ. В городах были случаи что не могли запустить дома в отопительный сезон, или не работали лифты.

   Если есть возможность то всегда пропускайте воду через предфильтры.

   Некоторые значения и их описание:
   20-50 мкм - грубая очистка, задерживает мелкий песок, ил, взвеси, крупную ржавчину.
   5-10 мкм - тонкая очистка, задерживает мелкие взвеси, угольную пыль, крупную органику.
   1-5 мкм - финишная очистка, задерживает очень мелкую механическую муть, цисты лямблий.
   менее 1 мкм - ультратонкая очистка, задерживает бактерии, часть вирусов, коллоидные примеси.

   Фильтры грубой механической очистки - это обычно сетки или решетки сделанные из нейлона или металла, также к этому типу можно отнести щебень и гравий.
   Могут быть сетки для отлова крупного мусора вроде веток, и мелкие сетки с ячейкой 30-100 мкм для водопроводной воды.
   Последние можно купить в виде картриджей для проточных систем.
   В принципе роль предфильтров выполняют также гидроциклоны, - они создают завихрение в партии воды и заставляют выпадать тяжелый осадок на дно, где есть функция сброса в канализацию. На тот случай если будет забивание водорослями (слизью), воду стоит пропускать через гидроциклоны и только потом через песок. Поскольку песок можно восстановить в отличии от полипропиленовых картриджей. Керамические картриджи забиваются довольно часто, по причине того что покрываются слизью и минеральными солями. Причем даже в установке обратного осмоса бактерии проходя сквозь поры картриджа тонкой механической очистки размером 5 мкм (не забивая его), выпадают в осадок на поверхности керамического фильтра размер пор которого - 0,5 мкм. Керамические фильтры также как и песочный фильтр можно очищать, но без фанатизма, - керамика истончается.

   Прессованный угольный карбон-блок имеет размер пор 0,0004-0,002 микрометра (мкм) что = 0,4-2 нанометра (нм). Ясно что его поры намного меньше керамического картриджа и его стоит поберечь как раз за счет установки керамики. Но можно также поставить засыпной картридж с гранулированным активированным углем.

   Для бытовых систем желательно предусмотреть защиту фильтров тонкой механической очистки на случай ЧС (например собрав песчаные фильтры из бочек, - с их помощью можно несколько оттянуть смерть фильтров тонкой очистки. Песчаные фильтры могут стоять близко к фильтрам тонкой очистки из полипропилена по качеству очистки. Кварцевый песок для фильтров должен соответствовать нормам EN 12904 или ASTM D-2946, регламентирующим не только размер частиц, но и их форму, химическую чистоту и абразивные свойства. Если поддерживать чистоту запаса воды с помощью оборудования для очистки бассейна то стоит держать в запасе три вида фракции песка - 1,0-1,6, 0,8-1,2, 0,4-0,8 миллиметра.

   Крупная фракция песка (1,0-1,6 мм) - снижает давление и требования к насосу, однако пропускает мелкие взвеси, что даёт не высокое качество воды. Однако, в качестве предварительной подготовки это тоже неплохо учитывая удобство и скорость работы насоса для бассейна. Отфильтровал, сделал обратную промывку. Засыпал мелкий песок, - включил и повторно профильтровал.

   Мелкие частицы песка (0,4-0,8 мм) - создают плотный барьер, эффективно задерживая загрязнения до 20-30 микрон. Это конечно далеко не предел мечтаний для питьевой воды. Но для подключения УФ стерилизатора и проточного фильтра это уже неплохо. Если использовать мелкий песок в фильтре для бассейна то лучше купить насос помощнее, также стоит ожидать частых обратных промывок (имеется в виду переключение насоса насоса на выдув в обратную сторону, что имеет некоторые нюансы, но может занимать меньше 2-х минут при хорошей подготовке).

   После песочного фильтра стоит поставить УФ-стерилизатор. Если вода после песчаного фильтра прозрачна, то она хорошо подходит для УФ-обработки. Но если есть возможность то лучше сделать комплексную стадию обработки - хлорирование хлоридом натрия, пауза, УФ обработка, + озонация (заодно и дехлоризация). Таким образом можно попробовать предотвратить рост бактерий в фильтре. После фильтра можно также поставить УФ стерилизатор. Не повредит. Особенно если это простая проточная система. Бактерии в любом случае могут размножаться внутри системы, даже в мембранах обратного осмоса и если не хочется рисковать или лень кипятить воду, то лучше поставить УФ стерилизатор на выходе.

   Для более тонкой очистки воды после песочного фильтра используются полипропиленовые и нитевые картриджи.

   Далее идут керамические картриджи (хотя в странах с проблемами с чистой водой керамические фильтры горшечного типа используются и безо всякой предварительной подготовки для уменьшения числа бактерий).

   <font color="navy">Тут надо отметить что стандартная проточная система имеет три колбы, но не запрещено объединять две системы в одну. Там могут быть и разновидности картриджей "Аквален" патентованные "Аквафор" (но, несовместимые с другими проточными системами и колбами) и разновидности картриджей "Арагон" разработанные в "Гейзер" на базе советских научных разработок. Для комплексного удаления из воды вредных примесей лучшие показатели имеет ПГС полимер на основе резорцина - 'АРАГОН'. Он успешно прошел испытания на соответствие российским стандартам для использования в системах очистки питьевой воды.
   ПГС-полимеры сочетают в себе сразу три метода фильтрации: механический, сорбционный и ионообменный. Ни один из существующих материалов не дает очистки по такому широкому спектру химических соединений, как ПГС-полимеры.
   Материал Арагон удаляет как тяжелые, так и радиоактивные элементы, что подтверждено использованием материала Арагон в районах, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС.</font> geizer.com
   Видимо Арагон достаточно ценная вещь в условиях ЧС.
   Это не мембранный фильтр и он не сливает воду в дренаж.
   Его можно восстановить в домашних условиях.

   Если есть обратный осмос то Арагоном лучше не рисковать и не ставить. Если осмоса нет, то можно поставить последним, - сначала керамический, потом угольный и потом Арагон (все 10SL). Это может быть актуально если вода бралась на очистку из мелеющих рек в которых могут быть большие концентрации разных хим. элементов и веществ. Таким образом Арагон будет улавливать только то что не смог уловить угольный фильтр. А угольный после фильтрации 7-8 кубов можно выкинуть. Хотя в промышленности регенерация угольных сорбентов распространенное явление, но насчет питьевых систем не знаю. Можно также попробовать разобрать и обжечь (при 800 градусах). Но лучше провести лабораторные тесты после восстановления.

   Есть вероятность что расходники будут нужны не только вам и лучше иметь большой запас картриджей, а также ремкомплекты для помп и насосных станций (не запрещено иметь в запасе и готовые изделия).

   Не исключено что придется подключать системы фильтрации к разного рода нестандартным устройствам для создания давления.
   Прежде всего стоит обратить внимание на сантехнические опрессовщики для труб и на ремкомплекты к ним. И стоят недорого и давление создают хорошее (порой достаточное для опреснения морской воды) и при этом не зависят от электричества. Конечно лучше иметь насосную станцию, электрогенератор и т.д., и т.п. Но в реальных условиях электроника часто выходит из строя. Так что системы жизнеобеспечения на её основе следует многократно дублировать. Да и к механическим системам также надо иметь запас расходников и запчастей.

5. Керамические горшечные фильтры на основе местных материалов широко распространены по всему миру в качестве систем очистки воды на месте использования. В 2009 году в 18 странах мира насчитывалось 35 заводов по производству керамических горшечных фильтров с ежемесячным производством 20 175 фильтров (Rayner et al., 2013). По оценкам, в 2012 году более 4 миллионов человек используют более 700 000 керамических горшечных фильтров для ежедневных нужд в питьевой воде. Источник: sciencedirect.com
   Краткая инструкция по полупромышленному производству: wiki.lowtechlab.org

6. Керамические картриджи для бытовых проточных систем под корпуса стандарта 10" SL (Slim Line). Есть отдельно керамика или керамика с активированным углем. Ступени фильтрации в таких системах можно изменять и при необходимости добавлять новые. Картридж удаляет механические загрязнения более 0,3 микрона (также некоторые бактерии и вирусы). Картриджи FCCER часто покрываются слизью и известковым налетом. При утрате фильтрационной способности их можно очистить под проточной водой с помощью жесткой войлочной губки. Для продления срока службы картриджа, следует установить полипропиленовый предфильтр механической очистки.

7. Керамические фильтры Katadyn - youtube.com и Очистка воды
   
8. Трековые мембранные фильтры Работают без электричества, имеют маленькую производительность, требуют довольно частой осторожной механической очистки и периодической стерилизации.
   
9. Обратноосмотическая мембрана - фильтрующий элемент, предназначенный для очистки воды от солей и посторонних примесей. Она произведена из полиамидной пленки, пропускающей молекулы, размер которых приблизительно равен диаметру молекул воды. Поток проходит сквозь мембрану под высоким давлением, разделяясь на пермеат и концентрат (часть исходной жидкости с примесями, солями и бактериями).
   С виду похожи на мембранные фильтры для ультрафильтрации и нанофильтрации. В случае остановки системы требуется процедура консервации и расконсервации. Высокая зависимость от качества воды. Требуется предфильтрация. Конкретно обратноосмотические не должны соприкасаться с хлорированной водой. Для эксплуатации желательно наличие установки для промывки мембран (хотя можно промыть и вручную щелочами и кислотами. Требуется знать ph устойчивость мембраны для кратковременной промывки). Существует отечественный производитель мембран: АО РМ Нанотех ("Мембраниум" https://www.membranium.com/ru/ ).

10. Ультрафильтрационные мембраны: По принципу действия аналогичны обратноосмотическим и нанофильтрационным. Рассчитаны как взаимозаменяемый расходник. Так что могут использоваться с теми же самыми корпусами в зависимости от требований к расходу воды, сбережению электроэнергии, качеству очистки.
    Обеспечивают дезинфекцию воды на 99.99%. Требует меньшего давления и меньше сливает воды в дренаж. Прочие достоинства мембраны этого типа в условиях ЧС не столь важны. Размер пор мембраны этого типа колеблется от 0.01 до 0.1 мкм. Размер вирусов начинается от 0.02 мкм, а бактерий - 0.04. так что размеров пор достаточно, чтобы задержать патогенные микроорганизмы и вирусы. Которые в 2 и в 4 раза больше, чем диаметр пор в мембране.
    
11. Нанофильтрационные мембраны для быта и промышленности
    С конца прошлого века нанофильтрационные мембраны используются при производстве напитков, в пищевой, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленности, фармацевтике и парфюмерии. Благодаря им удается получить жидкость, лишенную бактерий, вирусов, патогенных микроорганизмов, тяжелых металлов, коллоидных частиц и других вредных примесей.
    Чем нанофильтрация отличается от обратного осмоса?
    Диаметр пор нанофильтрационной мембраны около 1нм, что существенно превышает размер пор мембраны обратного осмоса. Глубина очистки уменьшена, но жидкая среда сохраняет полезные для человека соли - кальций, натрий, магний, сульфаты и гидрокарбонаты. Рабочие давления наномембран и обратного осмоса составляют от 3.5 и от 5 бар соответственно. Так как нанофильтрационные мембраны работают на меньших напорах, они потребляют меньше электроэнергии в сравнении с обратным осмосом.
    
12. фильтры VESTERGAARD LifeStraw Family - Очистка воды
    ------
    Надо заметить что носимые фильтры дают лишь возможность продержаться некоторое время. Применять их внутри города на фоне бытовых систем кажется нерационально. Но ответ на этот вопрос зависит от того насколько уязвима ваша городская станция водоочистки (от подачи электроэнергии, поставок ультрафиолетовых ламп, коагулянтов и флокулянтов). Проблема воды ещё и в том что неожиданно её может стать крайне мало. Да так что о восстановлении работы станций водоочистки можно будет смело забыть. В таком случае, пока есть время может иметь смысл вырыть колодец или пробурить скважину, построить дистиллятор.
    ------
    К слову дистилляторы проще всего сделать из черных пластиковых ведер, и полиэтилена. В ведро наливается немного воды, на дно ведра ставиться стакан. Сверху ведро накрывается полиэтиленом. На него сверху кладется камешек, оттягивая полиэтилен вниз, - так чтобы вода сконденсировавшаяся на полиэтилене стекала внутрь стакана. Однако полиэтилен быстро разрушается от ультрафиолета. Так что лучше закрывать ведра черной крышкой или тряпкой. Стакан я бы заменил воронкой вставленной во врезку для бочек. Да, это испортит ведро, но не надо будет постоянно думать о доливе воды и не будет процесса вторичного испарения жидкости уже находящейся в стакане.
    ------
    Другие способы обеззараживания:
    
13. Цеолиты удаляют из воды до 80% бактерий
    
14. Серебро - ионы серебра опасны и для человека а само серебро не вступает с водой ни в какие реакции и бесполезно - aquaphor.ru
    
15. Йод (Примерно 5 капель на 1л. - выждать полчаса).
    
16. Марганец (перманганат калия в порошковой форме) - очень сильный окислитель, поэтому нужно быть бдительным и не переборщить с дозировкой: полученный раствор должен быть лишь слегка розоватым. После перемешивания нужно настоять его как минимум 30 минут, а затем слить воду в другую емкость, по возможности избегая образовавшегося осадка. Ведь чем выше концентрация марганцовки, тем выше риск заработать химический ожог пищевода или желудка.). aquaphor.ru
    
17. Обработка ультразвуком. Один источник сообщает следующее: затраты энергии при обеззараживании сточных вод ультразвуком в несколько тысяч раз выше, чем при УФ-облучении. При малом времени воздействия или при низких интенсивностях ультразвука количество микроорганизмов может увеличиться. studfile.net
    
18. Кавитация. Метод отчасти экспериментальный и новаторский, основан на образовании большого количества пузырьков в воде с последующим их схлопыванием. По сути при схлопывании получается микроскопический гидроудар. Гидроудар характерен тем что вода в отличии от воздуха не сжимается и бьет очень сильно. От гидроударов например разрушаются двигатели автомобилей. От кавитации (образования пузырьков) в свою очередь разрушаются крыльчатки насосных станций. Кавитация в насосах часто связана с заужением трубы для подачи воды. Получается что насосу не хватает объема воды и он её разрывает, с образованием пузырьков и вакуума.
    Изучается также эффективность использования кавитации одновременно с озонированием. Примеры : cyberleninka.ru cyberleninka.ru и euroasia-science.ru
    

1. Лампа по возможности не должна включаться/выключаться а работать постоянно или длительно. Следовательно включать ее лучше при больших объемах воды.
   
2. Мощность блока питания (электронного пуско-разрядного устройства/аппарата / ЭПРА) должна соответствовать мощности лампы. Иначе упадет срок службы или упадет мощность излучения и скорость стерилизации.
   
3. Пусковое устройство можно взять от настольной лампы дневного света. Но тут есть нюансы. Вроде как в цоколь таких ламп ставиться конденсатор и неонка. То есть надо сравнить и если не жалко разобрать сберегайку и переставить детали.
   
4. Пусковое устройство можно взять из энергосберегающей лампы (не светодиодной а колбовой, идущей под обычный патрон. Такие лампы уже редкость в продаже, так как не экологичны. Осторожно! - они ртутные, - колбы не разбивайте. И вообще не разбивайте лампы без необходимости в помещении если точно не уверены что они не ртутные.) Если разобьете в доме то надо знать как убрать ртуть - ru.wikipedia.org .
   
5. Ультрафиолетовую лампу можно сделать из лампы ДРЛ (стояли раньше на столбах освещения). Внутри колбы этой лампы находиться маленькая колба с ультрафиолетовой лампой. ДРЛ лампа запускается и работает просто от дросселя (балласта), без стартера и прочего. ДРЛ - лампа ртутная как и сберегайки. В 2014 году Российская Федерация подписала Минаматскую конвенцию. Согласно этому документу начиная с 2021 года должно быть прекращено производство, использование, экспорт и импорт ртутных изделий. Под запрет попадают газоразрядные приборы.
   
6. Желательно иметь под рукой хорошую статью по дросселям, стартерам и пуско-разрядным устройствам на случай самоделок. А лучше с десяток сохранить, - так как статьи пишут люди с разными познаниями.
   * lampaexpert.ru * ru.wikipedia.org * onlineelektrik.ru
   
7. Желательно иметь под рукой калькулятор который будет показывать скорость стерилизации бактерий в зависимости от расстояния, мощности и потока воды. Или статью с формулами.
   * osram.com
   
8. Ультрафиолет разрушает молекулы пластика и может повредить ёмкость, от него сильно выгорают краски интерьера (искусственное старение).
   
9. Ультрафиолет вызывает ожоги глаз и кожи. Требуется защита.
   
10. Не все УФ лампы обладают бактерицидным действием. Есть УФ лампы предназначенные для полимеризации, подсветки банкнот и создания, театрального освещения. Есть УФ лампы для рептилий (террариумов), растений и другие.
    
11. У бактерицидных УФ ламп максимальное стерилизующее действие наблюдается в узком диапазоне волн. Есть научные исследования которые показывают зависимость длинны волны и эффективности стерилизации.
    
12. Многие типы УФ ламп выделяют озон. Озон в целом тоже стерилизует и воду и воздух, даже там где УФ лампа бесполезна (в тёмных закутках) но для дыхания опасен.
    
13. Ультрафиолетовый стерилизатор не является фильтром - он не убирает бактерии из воды. Он в основном калечит бактерии и самую их чувствительную область - аппарат отвечающий за размножение. Даже если бактерии останутся живы то попадя в организм человека с водой их лавинообразного размножения не произойдет.
    
14. УФ лампы выпускаются в десятках типоразмеров. - Желательно иметь каталог по аналогичным моделям. Зачастую это длинна и толщина но есть также нюансы разъема, количества отводов, мощность и возможно другие параметры. * svetilkin.by * https://uv-product.com/philips-uvlamps
    

------
Обезжелезивание воды вообще отдельная большая тема связанная с химией и технологиями умного контроля состава воды. Есть два вида железа в воде - растворенное и в коллоидной форме (по сути взвесь механических частиц в воде). Железо растворенное в воде плохо поддается механической фильтрации, за исключением обратного осмоса. Обычно проблема высокого содержания железа возникает у частных лиц после подключения к воде из скважин.
Но и в городе в условиях ЧС вода в трубах может подаваться под низким давлением (для уменьшения утечек в трубопроводе) и в ней может появиться большое содержание железа (старые городские ржавые трубы при перебоях с водой выдают много пищи для размышления).

Могу предварительно сказать что покупать картриджи для обезжелезивания имеет смысл только тогда когда в воде мало железа, там где они могут спокойно стоять годами. В прочих случаях надо ставить "умные" системы обезжелезивания на основе ионного обмена (потребуется периодическая регенерация ионообменного материала с помощью солевой засыпки).
------
P.S. По возможности со временем дополню статью и накидаю ссылок.

Originally posted by Halifers:

Обработка ультрафиолетом вызывает некоторые технические вопросы которые не сводятся в одну статью.

Stayn:
Ответ на все эти вопросы - SteriPen.
Или имеется в виду обеззараживание в промышленных объёмах?

Ну мы же ЧС рассматриваем в основном а не путешествия. Тут весьма важна теоретическая подготовка и информация. Так то в продаже есть сотня проточных стерилизаторов и даже настольный кувшин от Эйвон (кажется от Эйвон).
Но кто его знает куда вас закинет. Может хоть свои компетенции передадите людям.