stringtranslate.com

Водяной фильтр

Фильтры для воды, изготовленные в Толедо, штат Огайо, в 1895 году из терракоты.
Крупногабаритный флокуляционный фильтр для воды

Фильтр для воды удаляет примеси, снижая загрязнение воды с помощью тонкого физического барьера, химического или биологического процесса. Фильтры очищают воду в разной степени для таких целей, как: обеспечение сельскохозяйственного орошения , доступной питьевой воды , общественных и частных аквариумов , а также безопасного использования прудов и бассейнов .

Методы фильтрации

В фильтрах используются просеивание , адсорбция , ионный обмен , биопленки и другие процессы для удаления нежелательных веществ из воды. В отличие от сита или экрана , фильтр потенциально может удалять частицы, намного меньшие, чем отверстия, через которые проходит вода, такие как нитраты или микробы, такие как Cryptosporidium . [1]

Среди методов фильтрации яркими примерами являются седиментация , используемая для отделения твердых и взвешенных веществ из воды [2] и обработка активированным углем , при которой кипяченая вода проливается через кусок ткани для улавливания нежелательных остатков. [3] Дополнительно допускается применение техники для работ по опреснению и очистке воды путем перестановки ее в многократные фильтрационные резервуары для воды . Этот метод предназначен для фильтрации воды в больших масштабах, например, для обслуживания целых городов. [2]

Эти три метода особенно актуальны, поскольку они уходят корнями в века и являются основой для многих современных методов фильтрации, используемых сегодня.

Типы

Фильтры для водоочистных сооружений

Иллюстрация медленного песочного фильтра

Типы фильтров для воды включают медиафильтры , сетчатые фильтры , дисковые фильтры, медленные песочные фильтры, быстрые песочные фильтры, тканевые фильтры [ 4 ] и биологические фильтры , такие как скрубберы из водорослей .

Фильтры для точек использования

Водоочиститель

Фильтры для домашнего использования включают фильтры с гранулированным активированным углем, используемые для угольной фильтрации , глубинные фильтры , фильтры из металлических сплавов , микропористые керамические фильтры , угольные блоки , мембраны для микрофильтрации и ультрафильтрации . Некоторые фильтры используют более одного метода фильтрации. Примером этого является многобарьерная система. Кувшинные фильтры можно использовать для небольших объемов питьевой воды. Некоторые чайники имеют встроенные фильтры, в первую очередь для уменьшения образования накипи .

Портативные фильтры для воды

Фильтры для воды используются туристами, [5] организациями по оказанию помощи во время гуманитарных чрезвычайных ситуаций и военными. Эти фильтры обычно небольшие, портативные и легкие (1–2 фунта (0,45–0,91 кг) или меньше). Обычно они фильтруют воду с помощью механического ручного насоса, хотя некоторые используют сифонную капельную систему для пропускания воды, а другие встроены в бутылки с водой. Грязная вода прокачивается по гибкой силиконовой трубке с сетчатым фильтром через специальный фильтр и попадает в контейнер. Эти фильтры удаляют бактерии , простейшие и микробные цисты , которые могут вызвать заболевания. Фильтры могут иметь мелкие сетки, которые необходимо заменять или чистить, а керамические фильтры для воды необходимо подвергать шлифовке снаружи, если они засоряются примесями.

Эти фильтры для воды не следует путать с устройствами или таблетками для дезинфекции воды, которые удаляют или убивают такие вирусы , как гепатит А и ротавирус .

Керамические фильтры для воды

Керамические фильтры представляют собой недорогие решения для фильтрации воды и широко используются, несмотря на то, что это один из старейших методов фильтрации. [6] Эти фильтры встречаются не только в жилых домах, но и используются в промышленном строительстве (в качестве высокотемпературных фильтров) для ряда процессов. [7]

Обычные керамические фильтры, используемые для ежедневного потребления воды, известные как фильтры свечного типа, работают под действием силы тяжести и центральной свечи, что существенно увеличивает время процесса фильтрации.

Полировка воды

Термин «полировка воды» может относиться к любому процессу, который удаляет мелкие (обычно микроскопические) частицы материала или удаляет очень низкие концентрации растворенного материала из воды. Процесс и его значение варьируются от ситуации к обстановке: производитель аквариумных фильтров может заявлять, что его фильтры очищают воду, улавливая «микрочастицы» нейлоновыми или полиэфирными подушечками, точно так же, как инженер-химик может использовать этот термин для обозначения удаления магнитных смол из раствора путем пропускания раствора через слой магнитных частиц. [8] В этом смысле очистка воды — это просто еще один термин для систем фильтрации воды во всем доме. Полировка также широко применяется на водоочистных станциях. [9]

История

4000 лет назад в Индии и Китае индусы разработали первые стандарты питьевой воды. Индусы нагревали грязную воду, кипятя ее и подвергая воздействию солнечного света или семь раз погружая в горячие куски меди, затем фильтруя ее через глиняные сосуды и охлаждая. Это была продуманная процедура, позволяющая получить стерилизованную питьевую воду и сохранить ее эстетический вид. Этот метод был ориентирован на отдельных лиц и домохозяйства, а не на использование в качестве общественного источника воды. Египтяне впервые открыли принцип коагуляции при очистке воды после 1500 г. до н.э. Они адаптировали химическое вещество под названием квасцы для осаждения взвешенных частиц. [10]

До изобретения микроскопа существование микроскопической жизни было неизвестно. Прошло более 200 лет, прежде чем был изобретен микроскоп и стала ясна связь между микроорганизмами и болезнями. В середине XIX века было доказано, что холера передается через загрязненную воду. В конце 19 века теория Луи Пастера о частицах патогена наконец установила причинно-следственную связь между микроорганизмами и болезнями. Фильтрация как метод очистки воды была создана в 18 веке, а первая муниципальная станция очистки воды была построена в Шотландии в 1832 году. Однако в то время эстетическая ценность воды была важна, и эффективных стандартов качества воды не существовало до тех пор, пока конец 19 века. [10]

2000 лет назад в системах фильтрации питьевой воды майя использовались кристаллический кварц и цеолит . Оба минерала используются в современной фильтрации воды. «Фильтры удаляли бы из воды вредные микробы, соединения, богатые азотом, тяжелые металлы, такие как ртуть, и другие токсины». [11]

Персидский инженер Аль-Караджи ( ок.  953  – ок.  1029 ) написал книгу « Извлечение скрытых вод» , в которой дал раннее описание процесса фильтрации воды. [12] В XIX и XX веках фильтры для воды для бытового водоснабжения обычно делились на медленные песочные фильтры и быстрые песочные фильтры (также называемые механическими фильтрами и американскими фильтрами). Хотя до 1800 года существовало множество небольших систем фильтрации воды, Пейсли, Шотландия, обычно считается первым городом, получившим фильтрованную воду для всего города. Фильтр Пейсли начал работу в 1804 году и представлял собой ранний тип медленного песочного фильтра. На протяжении 1800-х годов в Великобритании и на европейском континенте были построены сотни медленных песочных фильтров. Песчаный фильтр периодического действия был построен и эксплуатировался в Лоуренсе, штат Массачусетс, в 1893 году из-за продолжающихся эпидемий брюшного тифа , вызванных загрязнением системы водоснабжения сточными водами. [13] Первый непрерывно работающий медленный песочный фильтр был разработан Алленом Хейзеном для города Олбани, штат Нью-Йорк, в 1897 году . [14] Наиболее полная история фильтрации воды была опубликована Мозесом Н. Бейкером в 1948 году и переиздана в 1981 году. [13]

В 1800-х годах механическая фильтрация была промышленным процессом, который зависел от добавления сульфата алюминия перед процессом фильтрации. Скорость механической фильтрации обычно была более чем в 60 раз выше, чем у медленных песчаных фильтров, поэтому требовалось значительно меньше площади земли. Первая современная установка механической фильтрации в США была построена в Литтл-Фолс, штат Нью-Джерси , для компании East Jersey Water Company. Джордж У. Фуллер спроектировал и руководил строительством завода, который был введен в эксплуатацию в 1902 году. [15] В 1924 году Джон Р. Бэйлис разработал вспомогательную систему обратной промывки с фиксированной решеткой, которая состояла из труб с форсунками, которые впрыскивали струи воды в фильтрующий материал при расширении. [16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Выбор домашних фильтров для воды и других систем очистки воды | Питьевая вода | Здоровая вода» . Центры по контролю и профилактике заболеваний . 08 февраля 2021 г. Проверено 12 ноября 2022 г.
  2. ^ аб Мэйс, Ларри В. (1 мая 2013 г.). «Краткая история фильтрации/осаждения воды». Водоснабжение . 13 (3): 735–742. дои : 10.2166/ws.2013.102. ISSN  1606-9749.
  3. ^ Древние водные технологии. Ларри В. Мэйс. Дордрехт: Спрингер. 2010. ISBN 978-90-481-8632-7. ОСЛК  654396308.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)
  4. ^ «Типы фильтров». Общественный колледж Маунтин-Эмпайр . Архивировано из оригинала 9 января 2008 года . Проверено 1 октября 2008 г.
  5. ^ Лидем, Тим (20 апреля 2015 г.). Поход по западному побережью острова Ванкувер: обновленный и полный путеводитель. Книги Грейстоуна. ISBN 978-1-77164-147-0.
  6. ^ Сурибабу, ЧР; Сударсан, Дж.С.; Нитиянантам, С. (28 октября 2019 г.). «Эксплуатационные и технические характеристики свечного керамического фильтра для очистки воды». Международный журнал энергетики и водных ресурсов . Международный журнал энергетики и водных ресурсов (2020) 4. 4 : 37–45. дои : 10.1007/s42108-019-00043-7 . Проверено 4 декабря 2022 г.
  7. ^ Лунфэй Лю; Чжунли Цзи; Синь Луань (9 декабря 2019 г.). «Многокритериальная оптимизационная модель высокотемпературного керамического фильтра». Корейский журнал химической инженерии . Корейский J. Chem. англ., 37(5). 37 (5): 883–890. дои : 10.1007/s11814-019-0461-1 . Проверено 4 декабря 2022 г.
  8. ^ «Процесс полировки воды». (Описание патента.) Проверено 26 ноября 2009 г.
  9. ^ «Системы скрубберов водорослевого газона для контроля загрязнения» (PDF) . Гидроментия . Проверено 30 июня 2016 г.
  10. ^ ab «История очистки воды». Вода Буффало . Проверено 4 декабря 2022 г.
  11. ↑ Миллер, Майкл (22 октября 2020 г.). «Древние майя строили сложные фильтры для воды». Физика.орг . Проверено 3 декабря 2020 г.
  12. ^ Атаие-Аштиани, Бехзад; Симмонс, Крейг Т. (15 августа 2019 г.). «Тысячелетний учебник по гидрогеологии «Добыча скрытых вод» персидского математика и инженера Абубакра Мохаммада Караджи (ок. 953 – ок. 1029)». Дискуссии по гидрологии и наукам о системе Земли : 1–19. дои : 10.5194/hess-2019-407 . ISSN  1027-5606.
  13. ^ Аб Бейкер, Моисей Н. (1981). В поисках чистой воды: история очистки воды от самых ранних записей до двадцатого века. 2-е издание. Том. 1. Денвер: Американская ассоциация водопроводных предприятий, 64–80.
  14. ^ «Аллен Хейзен». (1930). Жур. Американская ассоциация водопроводных предприятий. 22:9, 1268–70.
  15. ^ Фуллер, Джордж В. (1902). «Фильтрационные работы компании East Jersey Water Company в Литтл-Фолс, штат Нью-Джерси». Сделки ASCE. 29 (февраль)): 153-202.
  16. ^ Бэйлис, Джон Р. (1959). «Обзор конструкции фильтрующего слоя и методов промывки». Журнал AWWA. 51:11 1433-54.

Внешние ссылки

В Wikisource есть текст статьи « Фильтр » из справочника для новых студентов .