Обессоливание воды: виды и методы

О чем речь? Обессоливание воды снижает концентрацию минеральных соединений и делает ее пригодной для разных задач: от питья до использования в высокотехнологичных производственных процессах. Существуют разные технологии деминерализации, пригодные в быту и промышленности.

Что учесть? Методы обессоливания различаются по принципу действия, эффективности и сфере применения. Выбор подходящего способа зависит от исходного состава воды, целевых показателей чистоты и экономических факторов. Именно поэтому понимание особенностей разных технологий помогает находить оптимальные решения под конкретные условия.

Что такое обессоливание воды

Обессоливание (деминерализация) воды — это процесс очистки, при котором из жидкости полностью или частично удаляются растворенные минеральные соли. В результате получают обессоленную воду, которую также называют деминерализованной или деионизированной. Ее отличительными особенностями являются минимальное содержание растворенных веществ (TDS — Total Dissolved Solids) и очень низкая электропроводность.

Чем отличается обессоленная вода от обычной?

Основное различие заключается в составе воды. Природная и питьевая вода содержит растворенные минеральные вещества: соли кальция, магния, натрия, калия, а также хлориды, сульфаты и гидрокарбонаты. 

Фото: bearfotos / magnific.com

Именно эти компоненты формируют вкус воды, определяют ее жесткость и способность проводить электрический ток. В деминерализованной воде содержание подобных веществ сведено практически к нулю.

Сравнительные характеристики обычной и обессоленной воды

По своему химическому составу обессоленная вода максимально приближена к дистиллированной. Она представляет собой практически чистую воду (H₂O), содержащую лишь незначительное количество ионов.

Где применяется обессоленная вода

Во всем мире пресная и опресненная вода используется для питьевого водоснабжения, бытовых нужд, сельского хозяйства и различных отраслей промышленности. 

Для каждой сферы разработаны собственные нормативные документы — ГОСТы, технические условия (ТУ), санитарные правила (СанПиН) и отраслевые инструкции, устанавливающие требования к качеству воды и максимально допустимому содержанию растворенных солей.

Процессы умягчения и обессоливания воды востребованы в следующих областях:

• Для котельного оборудования

Глубокая очистка воды необходима для предотвращения образования накипи, шлама и минеральных отложений на внутренних поверхностях котлов. По статистике, около 97 % неисправностей водогрейных и паровых котлов связано именно с использованием жесткой воды. Чтобы увеличить срок службы дорогостоящего оборудования, рабочую жидкость подвергают многоступенчатой очистке, максимально удаляя соли и другие вредные примеси перед подачей в систему.

• Для увлажнителей воздуха и парогенераторов

Использование обычной водопроводной воды в подобном оборудовании не рекомендуется. Пока вода поступает к потребителю, она проходит через протяженные трубопроводы и может содержать различные примеси. При распылении мельчайшие частицы попадают в воздух, которым дышат люди, что потенциально способно вызывать аллергические реакции. Кроме того, соли быстро засоряют мембраны, форсунки и другие рабочие элементы оборудования, а известковый налет значительно сокращает срок службы парогенераторов.

• В микроэлектронике

Производство микросхем, печатных плат, жидкокристаллических дисплеев, полупроводников и других электронных компонентов требует применения деионизированной воды высокой степени очистки. Для таких задач используют ультрачистую воду классов А, Б и В, получаемую с помощью специализированных систем сверхтонкой фильтрации.

• В медицине и фармацевтической промышленности

Высокоочищенная вода необходима при изготовлении инъекционных растворов, лекарственных препаратов и косметической продукции. Присутствие посторонних химических соединений может изменить свойства готового продукта или нарушить технологический процесс. Именно поэтому применяются промышленные установки глубокой очистки, обеспечивающие получение воды с заданными характеристиками.

• В лабораториях

Во время научных исследований даже незначительное количество примесей способно повлиять на точность результатов экспериментов. Поэтому качеству лабораторной воды уделяется особое внимание. В исследовательской практике применяют воду трех классов чистоты (I, II и III), различающихся уровнем электропроводности. Вода класса I используется при спектроскопии и молекулярно-генетических исследованиях, класса II — в хроматографии и аналитических приборах, а класса III — для общелабораторных задач, промывки оборудования, замены дистиллята и питания очистных систем.

Фото: magnific.com

• В пищевой промышленности

Для производства продуктов питания, безалкогольных напитков, бутилированной воды и алкогольной продукции требуется вода с контролируемым минеральным составом. Перед использованием из нее удаляют соли жесткости, тяжелые металлы и другие нежелательные примеси. Качество воды должно соответствовать санитарным требованиям, поэтому процессы обессоливания широко применяются на предприятиях молочной, мясоперерабатывающей, хлебопекарной и других отраслей пищевой промышленности.

• Для систем охлаждения

В системы охлаждения автомобилей и другой техники не рекомендуется заливать неочищенную воду. Соли жесткости способствуют образованию отложений, ускоряют развитие коррозии металлических деталей и могут привести к появлению ржавчины внутри системы. В результате снижается эффективность охлаждения и возрастает риск выхода оборудования из строя.

• Для автомоек

При мойке автомобилей использование жесткой воды приводит к образованию трудноудаляемых белесых разводов после высыхания. Кроме того, минеральные примеси способны негативно влиять на лакокрасочное покрытие кузова, резиновые элементы и другие детали транспортного средства.

Технологии обессоливания широко применяются при подготовке больших объемов воды для пансионатов, санаториев, домов отдыха, туристических баз и спортивных объектов. Очищенная вода необходима в сельском хозяйстве, при содержании животных, орошении сельскохозяйственных культур, эксплуатации ледовых арен, гальваническом производстве, а также на энергетических предприятиях и теплоэлектроцентралях, где качество воды напрямую влияет на надежность оборудования и эффективность технологических процессов.

Виды обессоливания воды

В зависимости от требований к качеству очищенной воды и особенностей ее дальнейшего использования применяют два основных вида деминерализации.

1. Полное обессоливание

Предусматривает практически полное удаление растворенных минеральных веществ из воды. После такой обработки остаточное содержание солей, как правило, не превышает 1 мг/л, а показатель электропроводности составляет менее 1 мкСм/см. Подобная степень очистки требуется в технологических процессах, предъявляющих особенно высокие требования к качеству воды, например при производстве полупроводниковой продукции, изготовлении лекарственных препаратов, а также при эксплуатации котлов высокого давления на тепловых электростанциях.

2. Частичное обессоливание

Частичная деминерализация предполагает снижение общей минерализации либо удаление отдельных видов растворенных солей до установленного уровня. После такой обработки содержание минеральных веществ обычно составляет от 5 до 50 мг/л. Этот вариант считается экономически оправданным при подготовке технической воды, используемой в системах охлаждения, отопительных контурах, а также на предприятиях пищевой промышленности.

Как обессолить воду в быту

В домашних условиях объем потребляемой воды значительно меньше, чем на промышленных предприятиях. При этом следует учитывать, что среднесуточная норма водопотребления на одного человека (около 400 литров) включает все бытовые нужды, тогда как для приготовления пищи и напитков требуется лишь небольшая часть этого объема.

Фото: bugphai / magnific.com

Наиболее доступными способами бытового обессоливания являются:

• Вымораживание (холодная дистилляция). Этот способ требует достаточно много времени и усилий. Полученная талая вода отличается приятными вкусовыми качествами, однако приготовить ее в большом количестве заранее затруднительно из-за высокой трудоемкости процесса.
• Выпаривание (опреснение). Метод подходит практически для любой воды, включая морскую. Во время длительного кипячения растворенные соли остаются в исходной емкости, а образующийся при испарении конденсат собирают и используют в качестве очищенной воды. Основными недостатками данного способа являются невысокая производительность и значительные временные затраты.

Если необходимо быстро получить очищенную воду для бытового использования, наиболее удобным решением станут бытовые системы обессоливания, фильтры обратного осмоса или компактные установки комплексной водоочистки.

Профессиональные методы обессоливания воды

Современная водоподготовка использует несколько технологий деминерализации. Каждая из них отличается принципом действия, особенностями подключения оборудования и эффективностью очистки. Выбор конкретного метода определяется качеством исходной воды, необходимой производительностью системы и финансовыми возможностями.

Обратный осмос

На сегодняшний день это один из наиболее распространенных способов обессоливания. В основе технологии лежит полупроницаемая мембрана, которая свободно пропускает молекулы воды, задерживая при этом растворенные соли и большинство других загрязнений. Такой метод обеспечивает высокую степень очистки, а сама система работает в автоматическом режиме и требует минимального обслуживания.

Читайте также!

Коагуляция и флокуляция воды: как все работает

Подробнее

Установки обратного осмоса широко применяются в квартирах, частных домах, офисах и предприятиях общественного питания. Благодаря компактным размерам они легко размещаются на кухне и позволяют получать мягкую воду без образования известкового налета.

Обессоливание методом ионного обмена

Данная технология основана на использовании специальных ионообменных смол. В процессе очистки ионы кальция и магния заменяются другими ионами, благодаря чему существенно снижается жесткость воды. Метод отличается высокой эффективностью при обработке воды с большим содержанием солей жесткости, а скорость очистки позволяет использовать его в системах с высокой производительностью.

Ионообменные установки широко применяются в котельных, частных домовладениях и на различных промышленных предприятиях. При правильной эксплуатации и своевременной регенерации смолы оборудование обеспечивает стабильное качество очищенной воды.

Дистилляция — традиционный способ получения очищенной воды

Принцип работы основан на испарении воды с последующей конденсацией образовавшегося пара. Во время нагревания жидкость переходит в газообразное состояние, а затем вновь превращается в воду, тогда как минеральные соли и другие примеси остаются в первоначальной емкости.

Дистилляция обеспечивает очень высокую степень очистки, однако отличается значительным потреблением энергии и сравнительно невысокой производительностью. По этой причине данный способ чаще всего используется в лабораториях, медицинских учреждениях и других сферах, где требуется максимально чистая вода.

Электродиализ — очистка воды с использованием электрического поля

Работа этой технологии основана на перемещении растворенных ионов через специальные мембраны под воздействием электрического тока. Электродиализ особенно эффективен при обработке больших объемов воды на промышленных объектах. Несмотря на более сложное устройство оборудования, данный метод отличается высокой экономичностью при непрерывной эксплуатации и позволяет получать воду со стабильно заданными характеристиками.

Обслуживание и эксплуатация систем обессоливания воды

Для стабильной и эффективной работы оборудования, предназначенного для деминерализации воды, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание и соблюдать рекомендации производителя по эксплуатации. Своевременный уход позволяет увеличить срок службы установок и поддерживать неизменно высокое качество очищенной воды.

Мембранные системы требуют периодической химической очистки, которая удаляет накопившиеся отложения и загрязнения. Интервал между промывками определяется качеством исходной воды и обычно составляет от одного месяца до одного квартала. Для растворения карбонатных отложений применяются кислотные составы, а для удаления органических загрязнений — щелочные растворы. Мембранные элементы рекомендуется заменять, если производительность оборудования снизилась примерно на 15 % или эффективность удержания солей опустилась ниже 95 %.

Читайте также!

Особенности разводки воды в частном доме

Подробнее

Ионообменные установки нуждаются в регулярном контроле состояния фильтрующих смол и своевременном проведении регенерации. Для удаления механических загрязнений используется обратная промывка. Полную замену смолы обычно выполняют после снижения ее обменной емкости на 30–40 % относительно первоначального значения. Автоматические системы регенерации могут работать как по объему обработанной воды, так и по заранее установленному временному интервалу.

Современные автоматизированные комплексы позволяют дистанционно контролировать состояние оборудования и с высокой точностью (до 95 %) прогнозировать сроки проведения технического обслуживания.

Часто задаваемые вопросы об обессоливании воды

Можно ли использовать полностью обессоленную воду для питья?

Вода, полностью очищенная от минеральных солей и близкая по составу к дистиллированной, не считается оптимальным вариантом для постоянного употребления. В ней практически отсутствуют кальций, магний, калий и другие минералы, необходимые организму, а крайне низкая минерализация способна влиять на водно-солевой баланс. Именно поэтому во многих бытовых системах после этапа глубокой очистки предусматривается минерализатор, который возвращает в воду необходимое количество полезных солей, улучшая ее вкус и свойства. Допустимые показатели минерализации питьевой воды устанавливаются действующими санитарными нормами.

Как подобрать подходящую технологию обессоливания?

При выборе системы очистки необходимо учитывать несколько основных факторов:

• химический состав исходной воды (уровень минерализации, жесткость, содержание железа, органических веществ, показатель pH);
• требуемую степень очистки в зависимости от назначения воды (питьевая, техническая, лабораторная);
• объем ежедневного потребления воды;
• стоимость оборудования и дальнейшие эксплуатационные расходы, включая обслуживание, расходные материалы и энергопотребление;
• особенности установки и доступное пространство для размещения оборудования.

Для квартир чаще всего оптимальным решением становится система обратного осмоса с последующей минерализацией воды. В котельных обычно используют установки ионного обмена, а в лабораториях наиболее эффективной считается комбинация обратного осмоса с дополнительной деионизацией.

Нужно ли проводить анализ воды перед выбором системы обессоливания?

Да, проведение лабораторного анализа является обязательным этапом. Без информации о составе воды существует высокий риск подобрать неподходящую технологию, что может привести к быстрому износу оборудования. 

Читайте также!

Принцип обратного осмоса для очистки воды

Подробнее

Например, повышенное содержание железа и марганца ускоряет загрязнение мембран обратного осмоса, а большое количество органических соединений сокращает срок службы ионообменных смол. Анализ позволяет определить концентрацию всех основных примесей и правильно подобрать как предварительную систему очистки, так и основную ступень деминерализации.

Может ли процесс обессоливания негативно повлиять на качество воды?

При правильном подборе и эксплуатации оборудования — нет. Однако ошибки действительно могут ухудшить качество воды. Например, если после глубокой деминерализации не предусмотрена последующая минерализация, вода становится практически лишенной полезных веществ. 

Кроме того, загрязненные мембраны, выработавшие ресурс смолы или отсутствие регулярной санитарной обработки способны привести к вторичному загрязнению системы. Именно поэтому важное значение имеют грамотное проектирование, качественный монтаж и своевременное техническое обслуживание оборудования.

Обессоливание воды является одним из важнейших этапов водоподготовки как для бытовых нужд, так и для высокотехнологичных отраслей промышленности. Выбор подходящей технологии — обратного осмоса, ионного обмена или комбинированных систем — зависит от характеристик исходной воды, требований к степени очистки и экономической целесообразности. 

Правильно спроектированная и регулярно обслуживаемая система позволяет обеспечить высокое качество очищенной воды и надежную работу оборудования на протяжении длительного времени.

Источник изображения на шапке: bugphai / magnific.com

Автор Волчкова Мария Бренд менеджер

Понравилась статья? Поделитесь: