О методах очистки питьевой воды

Вода является одним из немногих веществ, которые мы потребляем ежедневно. Между тем, недели, месяцы или даже годы, в течение которых мы пьем так называемую «очищенную» воду, могут оказаться одной из самых больших угроз для нашего здоровья.

Даже «одобренная» питьевая вода по стандартам Государственных санитарных норм и правил «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком» (ГСанПиН 2.2.4-171-10) может содержать определенное незначительное количество свинца, мышьяка, ртути, радиоактивных частиц и других ядовитых веществ. Все эти соединения накапливаются в тканях тела, что с течением времени может привести к болезням и даже смерти.

Считается, что существуют четыре основных типа загрязнителей, которые можно найти в воде:

• Механические загрязнители — это, главным образом, частицы пород или почвы. Они обычно безвредны биологически, однако слишком большое их количество может повредить на физиологическом уровне.
• Химические загрязнители — это могут быть природные или техногенные соединения и элементы, включающие хлор, азот, пестициды, токсины, свинец, ртуть, фармацевтические препараты и отходы промышленности.
• Биологические загрязнители — это микроорганизмы, которые процветают в воде и могут включать бактерии, вирусы и простейшие.
• Радиологические загрязнители — это атомно неустойчивые химические элементы, которые выделяют вредное излучение. К ним относятся цезий, плутоний и уран.

Существует много путаницы и дезинформации относительно эффективности методов и средств, используемых для очистки питьевой воды. Мы постарались разобраться в этом хаосе и представить обзор современных способов очистки воды как для домашнего, так и для промышленного применения. Кроме того, мы поможем вам определить, какой метод или методы лучше подойдут именно для вас.

1. Угольные фильтры

Преимущества:

• отлично подходят для устранения пестицидов и хлора;
• низкая цена.

Угольные фильтры являются одним из старейших и наименее затратных способов очистки воды. Они бывают разных форм и размеров, но принцип работы всех таких фильтров одинаков. Внутренняя часть фильтра наполнена активированным углем, через который легко просачивается вода, оставляя в нем все нежелательные примеси. Активированный уголь используется как в твердом блочном, так и в гранулированном виде. Воде нужно больше времени, чтобы пройти через угольный блок, что делает эту форму более эффективной при поглощении загрязнителей.

Фильтры из активированного угля лучше всего подходят для удаления органических загрязнителей, таких как инсектициды, гербициды и полихлорированные бифенилы (ПХБ). Они также способны удалять большинство промышленных химикатов и хлор. Активированный уголь не задерживает неорганические химические вещества, растворенные тяжелые металлы (например, свинец) и биологические загрязнители.
Чтобы помочь преодолеть эти слабые стороны многие производители используют активированный уголь в сочетании с другими средствами очистки, такими как керамические фильтры и ультрафиолетовый свет. Однако, даже с этими дополнениями, системы угольной фильтрации имеют свои ограничения и недостатки.

Недостатки:

• не действуют против бактерий;
• недолговременны.

Угольные фильтры могут стать средой размножения бактерий. Если воду не обрабатывали хлором, озонированием или любым другим бактерицидным методом перед фильтрацией углем, бактерии, окажутся как бы в ловушке внутри фильтра. Размножаясь они будут еще больше загрязнять воду. По этой причине мы бы не рекомендовали использовать угольные фильтры, если ваша вода поступает из не хлорированной скважины. Некоторые производители утверждают, что проблему можно решить, насыщая уголь в фильтре ионами серебра. К сожалению, это не работает. Для бактерицидного эффекта вода должна оставаться в контакте с серебром гораздо дольше, чем это происходит во время ее прохождения через фильтр.

Угольные фильтры также со временем теряют свою эффективность. Как только фильтр достигнет максимума своей абсорбционной способности, все больше и больше примесей будет оставаться в воде. А поскольку вода будет продолжать легко проходить через фильтр, без проведения проверки качества воды не существует способа узнать, функционирует ли фильтр должным образом. Поэтому очень важно проводить замену фильтра через определенные промежутки времени или когда будет достигнут предел его фильтрационной способности, в зависимости от того, что наступит раньше.

2. Керамические фильтры

Преимущества:

• эффективны против паразитов и грязи;
• легко чистить.

Ржавчина, грязь, паразиты, такие как криптоспоридии и лямблии, а также другие примеси могут быть легко удалены из питьевой воды путем прохождения через очень мелкие поры в керамическом материале. Некоторые пивоварни используют керамические фильтры как альтернативу пастеризации. Очистка воды с помощью керамического фильтра напоминает процесс очистки методом обратного осмоса: загрязнители остаются внутри мембраны и удаляются посредством промывки.

Недостатки:

• неэффективны против органических частиц и пестицидов.

Керамические фильтры, неэффективны при удалении органических загрязнителей и пестицидов. Для домашней питьевой воды мы не рекомендуем использовать такие фильтры отдельно. Их следует сочетать с угольными фильтрами.

3. Озонирование воды

Преимущества:

• устраняет бактерии, вирусы, водоросли и паразитов.

Озон в отличие от обычного кислорода содержит три атома вместо двух. Этот дополнительный атом кислорода делает озон очень неустойчивым и реактивным. Когда озон в виде пузырьков газа проходит через воду, он быстро и очень эффективно убивает бактерии, вирусы, водоросли и паразитов. Озон не только дает в тысячи раз мощнее эффект, чем хлор, но и не производит вредных побочных продуктов. Именно по этой причине озонирование стало основным методом очистки воды в элитных бассейнах и спа-салонах.

Недостатки:

• неэффективен по отношению к тяжелым металлам, минералам и пестицидам;
• эффективность быстро уменьшается;
• слишком дорогой метод.

Для очистки питьевой воды озонирование само по себе не дает полного результата. Оно не удаляет из воды тяжелые металлы, минералы и пестициды. В отличие от хлора, который оставаясь в воде продолжает работать, озон имеет очень короткий период полураспада. Иными словами, он рассеивается почти мгновенно и не дает никакого остаточного потенциала очистки. Окончательным камнем преткновения с озоновыми фильтрами является их высокая стоимость и дефицит на рынке. Мы не знаем ни одного коммерческого озонового фильтра, который можно было бы экономически выгодно использовать для очистки домашней питьевой воды.

4. Ультрафиолетовый свет

Преимущества:

• убивает бактерии и вирусы.

Когда микроорганизмы, такие как бактерии и вирусы, подвергаются воздействию лучей ультрафиолетового спектра, определенные химические реакции в ядре их клеток делают невозможным их размножения и приводят к гибели колонии. Поэтому ультрафиолетовое облучение является очень эффективным методом уничтожения патогенов (кишечная палочка и сальмонелла) без добавления химических веществ, таких как хлор. УФ-свет является одним из немногих методов очистки воды от вирусов, что особенно актуально, если вы проживаете в сельской местности и употребляете колодезную воду.

Оборудование для ультрафиолетового очистки воды представляет собой конструкцию из металлической или пластиковой трубы, внутри которой вмонтирована лампа ультрафиолетового свечения. Само излучения появляется в результате испарения в полости лампы определенного металла, который может отличаться в зависимости от производителя. Вода попадает в обеззараживатели между кварцевым чехлом и корпусом где получает достаточную дозу УФ лучей.

Недостатки:

• устраняет не все виды вредных организмов;
• не очищает воду от тяжелых металлов, пестицидов и грязи.

Ультрафиолетовый свет имеет свои недостатки: он неэффективен в отношении некоторых типов организмов (например, некоторых паразитов), оно не влияет на присутствие тяжелых металлов, пестицидов и других загрязнители (песка, ила, глины). Для того, чтобы УФ свет был эффективным, очищенная вода должна подвергаться воздействию источника света в течение достаточно длительного периода времени. А еще, чтобы свет мог проникнуть сквозь воду, она изначально должна быть относительно прозрачной. Как и в большинстве методов, самого отдельно взятого ультрафиолетового излучения для полной очистки питьевой воды недостаточно. Его следует рассматривать как дополнение к другим способам очистки.

5. Медно-цинковые очистные системы

Преимущества:

• эффективно удаляют хлор, тяжелые металлы.

В основе медно-цинковых фильтров для воды, также известных под названием KDF (Kinetic Degreadation Fluxion), используются гранулы меди и цинковых сплавов. Молекулы меди и цинка действуют как противоположные полюса на батарейке. Когда загрязненная вода проходит через гранулы, одни загрязнители прилипают к цинку, в то время как другие, с противоположным зарядом, мигрируют к меди. В результате химических реакций внутри фильтра высвобождаются молекулы озона, которые убивают бактерии и другие микроорганизмы.
Эта технология фильтрации хорошо подходит для очистки горячей и теплой воды, поэтому медно-цинковые фильтры чаще всего используются в ваннах и душах. Фильтрация KDF эффективно удаляет хлор и его соединения, а также тяжелые металлы.

Недостатки:

• неэффективный против пестицидов и органических соединений.

Фильтрация гранулами меди и цинка не способна удалить из воды пестициды и другие органические загрязнители. Для компенсации этого недостатка к системе KDF обычно добавляют блок угольного фильтра.

6. Обратный осмос

Преимущества:

• высокоэффективный против тяжелых металлов, бактерий, вирусов, микроорганизмов, органических и неорганических веществ.

Обратный осмос — это процесс, с помощью которого вода пропускается через полупроницаемую синтетическую мембрану. Сначала его использовали для преобразования соленой воды в пресную. При соответствующих условиях системы обратного осмоса могут удалять из воды от 90% до 98% тяжелых металлов, вирусов, бактерий и других организмов, а также органических и неорганических соединений.

Недостатки:

• расходует много воды;
• синтетическая мембрана портится под действием хлоридов и механических примесей;
• системы обратного осмоса могут стать местом размножения бактерии, поэтому требуют установки угольного фильтра между системой очистки и баком для хранения очищенной воды;
• плохо работает с жесткой водой.

Системы обратного осмоса имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, они очень ресурсоемкие и расточительные — для получения одного литра чистой воды от 3 до 8 литров воды смывается в канализацию.

Для надлежащей работы системы обратного осмоса требуют минимального давления воды 2,72 атм. Если же в вашем доме давление в водопроводной сети меньше, придется установить специальный насос для повышения давление воды.

Синтетическая мембрана быстро деградирует при наличии в воде хлора и механических частиц грязи. Для обеспечения целостности мембраны следует устанавливать предварительный угольный фильтр.

Системы обратного осмоса также подвергаются критике за то, что они являются идеальной средой размножения бактерий. То есть, потребуется установка второго угольного фильтра между прибором обратного осмоса и резервуаром для хранения воды, а также третьего такого фильтра между резервуаром и выходом воды.

Наконец, если ваша вода отличается повышенной твердостью, обусловленной сульфатами и хлоридами кальция и магния, вам придется использовать средство для смягчения воды, прежде чем запустить ее через устройство обратного осмоса.

Учитывая эти ограничения, обратный осмос никак нельзя считать лучшим способом очистки питьевой воды для дома.

7. Кипячение

Преимущества:

• очищает воду от всех патогенов: бактерий, вирусов, паразитов.

Это, пожалуй, самый древний метод очистки воды, который до сих пор широко используется не только в отдаленных местностях, но и в высоко урбанизированных районах. Кипячения воды требует такого количества тепла, которое убивает почти все виды возбудителей болезней, делая воду более безопасной для питья.

Мы знаем, что большинство патогенных микроорганизмов не выживут при температуре выше 70 градусов по Цельсию, при условии, что такая температура будет поддерживаться достаточно долго (процесс пастеризации). А поскольку в нормальных условиях вода закипает при 100 градусах по Цельсию (пузырьки являются визуальным индикатором того, что вода достигла 100 градусов), достаточно всего 1 мин кипячения, чтобы получить свободную от патогенов воду. Если вода мутная, перед кипячением ее следует пропустить через чистую ткань или фильтр для кофе, таким образом отделяя крупные механические загрязнители. После кипячения нужно дать воде остыть, поместить ее в чистый резервуар и закрыть, чтобы избежать повторного загрязнения бактериями и микробами.
 
Недостатки:

• медленный и не всегда удобный способ;
• вода приобретает характерный вкус.

Кипячения воды занимает определенное количество времени, обычно от 3 до 7 минут. К тому же, в результате мы получаем горячую воду, которую не удобно пить тогда, когда нас мучает жажда. Придется ждать, пока вода остынет до приемлемой температуры. Кипяченая вода всегда имеет характерный вкус. Его можно улучшить переливая воду из одного контейнера в другой перед тем, как пить.

8. Дистилляция

Преимущества:

• удаляет бактерии, вирусы, паразитов, механические примеси и тяжелые металлы.

Дистилляция — это процесс сбора конденсата с выпаренной воды. При правильном использовании дистилляция обеспечивает чистую и безопасную воду.

Процесс перегонки морской воды в пресную использовался древними греками из 200 года н.э. (Википедия). Многие культуры на протяжении истории использовали дистилляцию как эффективный способ получения чистой питьевой воды. Хотя материалы, которые применялись в процессе перегонки, менялись со временем, наука осталась неизменной. Она доказывает, что дистилляция - это метод очистки, который выдержал испытание временем.

Самые простые материалы, необходимые для дистилляции воды: чайник, контейнер для сбора конденсата, трубка для прохождения пара и источник тепла. На рынке также присутствуют специальные бытовые дистилляторы для дома.

После того, как вода закипит, пар проходит через трубку и, охлаждаясь, превращается в воду в новом контейнере. Поскольку загрязнители не могут существовать в газообразной форме воды, полученная «новая» вода будет свободной от бактерий, вирусов, паразитов, механических частиц и химикатов.

Недостатки:

• медленный и неудобный способ;
• очищенная вода лишена необходимых человеческому организму минералов.

Поскольку дистилляция является очень эффективным процессом очистки, она лишает воду не только загрязнителей, но и необходимых нашему организму минералов. Поэтому, если вы решите использовать дистиллированную воду для питья, вам придется добавлять к ней природные минералы, или же обеспечить их поступление в организм с помощью диетических добавок.

Какими бы хорошими ни были нынешние технологии очистки воды, у каждой есть свои недостатки и ограничения. Одни являются слишком дорогими, другие имеют малый ресурс, третьи требуют постоянных усилий в ежедневном обслуживании, в четвертых быстро размножаются микроорганизмы, пятые просто не могут обеспечить все более жестких требований к степени очистки и т.п.

Самый эффективный подход заключается в использовании одновременно нескольких методов фильтрации. Только так можно гарантировать, что вы и ваша семья будете потреблять чистую и безопасную воду. Подбор методов для каждого отдельного дома, офиса или производственного объекта зависит от множества факторов. Значение имеют как источник происхождения воды и ее физико-химические свойства, так и место расположения потребителя и состояние водопроводных сетей.

Спасибо, что нашли время, чтобы прочитать нашу статью о том, как очистить воду для питья. Надеемся, она поможет вам в выборе системы фильтрации, соответствующей вашим условиям и потребностям.

Мы хотели бы услышать ваши отзывы в разделе комментариев. Если вы нашли эту статью полезной и заинтересованы в получении дополнительной информации, обязательно подпишитесь на нашу информационную рассылку, наш инстаграм канал и поставьте лайк нашей странице в фейсбуке!