История фильтра и очистки воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени СЕРГО ОРЖДОНИКИДЗЕ» МГРИ

Кафедра: Техносферной безопасности

Дисциплина «История науки и техники»

Реферат

На тему: «История фильтра и очистки воды»

Выполняла:

Студентка 1 курса ТБ-20

Каримова Рахимахон Собитовна

Проверил:

Бузин Артём Андреевич

Москва 2021 г

Содержание

Введение

1. История появления фильтров

2. Очистка воды: немного истории

3. Фильтры для воды: история и современность

Заключение

Список литературы

Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Проблема качества питьевой воды затрагивает многие стороны жизни человеческого общества. Словосочетание "питьевая вода" появилось относительно недавно и, несмотря на это, уже превратилось в термин, который встречается в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению. В настоящее время питьевая вода - это проблема социальная, политическая, медицинская, географическая, инженерная, экономическая.

Питьевая вода - вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки воды, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека, либо для производства пищевой продукции.

В последние десятилетия в результате интенсивного антропогенного воздействия качественно изменился химический состав не только поверхностных, но и подземных вод. Даже на бытовом уровне человек сталкивается с такими проблемами как:

-вода имеет неприятный запах и привкус;

-вода мутная или желтого цвета;

-водонагревательные приборы покрыты густым желтым или белым налетом;

-при использовании воды возникает зуд на кожных покровах.

Для того, чтобы устранить подобные проблемы или свести их к минимуму необходима качественная очистка воды. Прежде чем приступать к системе очистки воды необходимо сделать ее анализ. По результатам анализа оценивается состав воды по технологическим и токсикологическим показателям и выдаются рекомендации по корректировке состава воды с учетом концентрации компонентов и технологии очистки.

Очистка воды - технологические процессы, применяемые для осветления и обесцвечивания воды.

Водоподготовка - технологические процессы обработки природной воды для приведения ее качкства в соответствие с требованиями водопотребителей. Водоподготовка включает следующие стадии: осветление воды, обеззараживание воды, обезжелезивание воды, умягчение воды, озонирование воды, деминерализация воды, дегазация воды, добавление некоторых компонентов: фторирование и пр.

1. История появления фильтров

В современном мире очистке воды уделяют много внимания. Муниципальные службы обеззараживают и частично очищают воду до того, как она попадет к нам в дом. А мы самостоятельно стремимся улучшить качество воды с помощью различных фильтров очистки для воды. Как же люди раньше справлялись с грязной водой?

Не все знают историю развития способов очистки для воды. С водой появилась жизнь и человек, но как она появилась, так и ежегодно уносится болезнями, которые передаются через воду. В пресной воде живет огромное количество бактерий и вирусов, способных нанести смертельный вред человеку. Поэтому, хотя до промышленной революции, вода в реках, озерах и источниках была значительно чище - там отсутствовали пестициды, продукты нефтепереработки и другими химическими соединениями, люди все равно стремились ее очистить. Пожалуй, как только люди научились добывать огонь, создали посуду, они начали очищать воду самым простым способом - кипячением.

И сейчас приходится применять другие методы очистки, а конкретнее к древней культуре Египта. Именно там археологи засвидетельствовали первые способы массовой очистки воды. Египет - это цивилизация, которая появилась на берегах Нила. Эта река считается очень грязной, и египтяне вынуждены были очищать воду реки перед использованием. Применялось очищение с помощью тонкой ткани, сложенной в несколько слоев. Проходя через такой тканевой фильтр, удерживался значительный процент песка и взвесей воды. Также именно в Египте были построены первые песочные дамбы в местах водозабора, которые очищали воду. Развитые древние цивилизации Египта, Греции и Рима строили канализационные системы, чтобы отходы жизнедеятельности не попадали в питьевые воды жителей городов. Римская большая клоака, построенная еще в древности, функционирует до сих пор, как часть римской канализационной системы.

Люди не только стремились очистить свою воду, но и улучшить ее вкус и запах, добавляя натуральные ароматизаторы.

Настоящий прорыв произошел во времена технического прогресса, люди изобрели микроскоп и исследовали состав воды. Понимание того, что содержит вода, привело к тому, как ее надо очищать. Люди, измученные пандемиями, вызванными загрязненной водой, ждали нового витка в эволюции очистки воды.

Ключевым методом очистки - стало хлорирование воды. Было выявлено, что хлористые соединения способны справляться с вирусами холеры, дизентерии и тифа. Благодаря использованию нового метода, многие жизни людей были спасены. Но нельзя забывать, что хлор - это яд не только для вирусов и бактерий, но и для человека. Поэтому сейчас человечество ищет новые способы очистки воды без участия хлора.

В данный момент применяется метод биологической очистки стоковых вод, в котором используются аэробные бактерии. В основе принципов физико-химичекой очистки лежат методы сорбции, флотации и ионообменных процессов. Также используется механическая очистка, избавляющая воду от песка, взвесей и других механических загрязнений. В домашних условиях для дополнительной очистки рекомендуется использовать бытовые, многоступенчатые, фильтры для воды.

Эволюция очистки воды не стоит на месте, поэтому можно ожидать, что в скором будущем появятся еще более надежные и эффективные методы фильтрации воды.

2. Очистка воды: немного истории

Очистка воды появилась тогда же, когда появились первые системы водоснабжения, а это произошло в Древнем Риме. Огромные по протяженности акведуки подавали чистую родниковую воду в города. В термах воду долго кипятили, и только после этого ее использовали патриции за своим обеденным столом.

Однако с падением Римской Империи в Европе не было больше водопроводов, и только в 18 веке они мало помалу начали возрождаться.

Жизнь средневекового человека была связана с постоянными проблемами из-за грязной воды: люди пили воду из открытых источников без всякой очистки, в города эта вода доставлялась в бочках за плату, а нечистоты сливались непосредственно на улицу из окна под ноги прохожих.

В России ситуация до 18 века мало отличалась от общеевропейской. Нечистоты сливали в ближайшую канаву или овраг, питьевую воду брали из родников или колодцев. Однако в отдельных частях Руси, например, на Украине, археологи нашли зачатки водопроводов в районе крепостей, которые выдерживали долгие осады. Был водопровод и в самой Москве еще в 17 веке: вода из Москва-реки набиралась машиной на конской тяге под напором подавалась в особую башню, внутри которой был бак. Оттуда она текла по свинцовым трубам в царские палаты, из-за чего некоторые русские цари страдали раковыми заболеваниями.

Первые исследования воды на Руси производились еще в 12м веке, знахари и лекари уже тогда знали, что питье прямо из речки приводит к «болести и пакости во чреве». Знаменитая русская сказка сохранила на века народную мудрость и облекла ее в поэтическую форму: не пей, Иванушка, водицу из лужицы, козленочком станешь. Ведь как еще объясним детям, почему нельзя пить воду из прудов, луж, рек? Только колодцы и родники считались надежными источниками чистой питьевой воды.

На Украине первый водопровод появился во Львове в 15 веке, трубы в нем были изготовлены гончарами из глины, они подавали воду в город из родников.

Однако уже в глубокой древности было известно, что даже самую чистую родниковую воду нередко нужно специально очищать прежде чем ее пить. Как люди в древности справлялись с этой задачей?

Первым способом очистки было кипячение воды, им пользовались уже в Древнем Египте врачи. Больных поили исключительно кипяченой водой. Египтяне хорошо знали, что хотя Нил и являлся житницей страны и он него зависело благосостояние страны, пить воду из Нила было нельзя, так как уже в древности эта река была сильно загрязнена илом и песком, что делало ее мутной. Употребление такой воды вызывало болезни желудка и кишечника, нередко заканчивавшиеся летальным исходом.

Поэтому уже в Египте был придуман первый в истории фильтр для воды, он представлял собой кусок льняной ткани, сложенный в несколько слоев, через который воду фильтровали. Ил и грязь оседали на ткани и на выходе вода получалась намного чище, чем на входе. Другим изобретением египтян были песочные дамбы в местах забора воды. Вода проходила сквозь слой песка и очищалась.

Древние греки также придавали чистоте питьевой воды особое значение, в частности, они тщательно разделяли источники для слива нечистот и источники для забора воды для питья. Кроме того в Греции люди научились улучшать вкусовые качества питьевой воды путем добавления вина, лимона, красных фруктов и других, эти добавки также служили уничтожению вредных бактерий и микробов. Еще одним важным источником питьевой воды в Древней Греции были каменные колодцы для сбора дождевой воды.

Однако настоящим прорывом в очистке воды явилось изобретение микроскопа в Голландии в 1 590 году. Ученые с его помощью начали исследовать состав воды и выяснять, каким образом ее следует очищать, чтобы она не стала причиной пандемий, измучивших население Европы к тому времени. Самыми смертоносными вирусами и бактериями в то время были холера, дизентерия и тиф. И тогда ученые открыли, что с ними способен справляться хлор. После этого открытия многие жизни были спасены. И только намного позже выяснилось, хлор - это яд, его воздействие на человека оказывается не менее вредным, чем воздействие болезнетворных микробов. Однако только в 21 веке ученые смогли найти альтернативу хлору для обеззараживания воды. Ими сьтали бытовые многоступенчатые фильтры для воды.

3. Фильтры для воды: история и современность

Фильтр для воды представляет собой устройство, которое удаляет загрязнения из жидкости с помощью тонкой физического барьера, химических или биологических процессов. Фильтры для быстрой очистки воды в той или иной степени подходят для орошения, аквариумов, бассейнов, или питья. История фильтрации питьевой воды не такая уж длительная. В течение 19 и 20 веков были созданы первые фильтры для воды. Они стали пригодными для домашнего использования. Речь идет о производстве песчаных фильтров (также называемые механическими фильтрами). Хотя до 1800 года уже находились в эксплуатации первые фильтрационные системы, они начали повсеместно применяться для локальных систем фильтрации только через много лет. Первая система, охватывающая весь город, была внедрена в Пейсли (Шотландии). Она была введен в эксплуатацию в 1804 году, и это был медленный песчаный фильтр. Между 1800 и 1810 годами в Великобритании и на континенте построили сотни этих медленных фильтров. Песчаная фильтрация помогла в формировании системы современной медицины. В 1893 году в Лоуренсе (штат Массачусетс) фильтр был запущен в связи с эпидемией тифа, вызванного загрязненными источниками питьевой воды.

Современные фильтры не просто удаляют описанные элементы из жидкости. Они могут быть ориентированы на полноценное умягчение воды. В результате можно получить действительно вкусную и полностью чистую питьевую воду. Купить качественные фильтры для воды по низким ценам вы можете.

Первый непрерывно работающий песочный фильтр был разработан Алленом Хазеном для города Олбани в штате Нью-Йорк. Это произошло в 1897 году. В начале промышленного процесса механической фильтрации эффект находился в зависимости от добавления сульфата алюминия. Добавка необходима была перед фильтрацией. Сейчас используются более современные и эффективные технологии.

Высококлассные фильтры для быстрой очистки воды обладают уникальными характеристиками. Это действительно полезное оборудование, которое можно использовать на постоянной основе. Оно обеспечивает умягчение и полноценную очистку воды. Так что никаких проблем с проведением такого процесса не возникает. Больше полезной информации также можно получить при помощи тематических ресурсов. Фильтр выбрать нужно в зависимости от определенных потребностей и предпочтений. Помочь в этом могут профессионалы.

Фильтр для воды, типы фильтров для воды по способу очистки

Фильтр для воды -- устройство для очистки воды от механических, нерастворимых частиц, примесей, хлора и его производных, а также от вирусов, бактерий, тяжелых металлов и т. д.

Фильтр воды для домашнего применения.

Бытовые фильтры, используемые для получения питьевой воды, условно можно разделить на три категории -- простейшие бытовые фильтры, средней степени очистки и бытовые фильтры высшей степени очистки. К лучшей (высшей) степени очистки относится очистка обратноосмотическими бытовыми фильтрами -- наиболее качественная и передовая технология на сегодняшний день. К простейшим относятся кувшины и насадки.

Типы фильтров для воды по способу очистки

Механические

Процесс очистки воды имеет несколько стадий. Сначала удаляются механические загрязнения, то есть вещества, находящиеся в воде в виде взвеси, а не раствора. Для удаления из воды крупных частиц (свыше 5-50 микрометров) используют сетчатые или дисковые фильтры грубой очистки, или предфильтры, подсоединяемые к водопроводу. Для очистки от грубых примесей в многоступенчатых фильтрах применяются намоточные картриджи из полипропилена или из полимерной пены. Эти фильтры предназначены для защиты сантехники и бытовой техники.

Ионообменные

Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.

С точки зрения удаления из воды железа важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически, концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Достоинством ионного обмена является также и то, что он «не боится» верного спутника железа -- марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена то, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и «грязной» (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, как окисление. вода фильтр очистка орошение

Обратного осмоса

Обратный осмос

Метод обратного осмоса является самым экологически оправданным методом очистки воды.

Системы обратного осмоса обеспечивают самую лучшую фильтрацию воды. Удаляются бактерии и вирусы, все вредные вещества (нитриты, мышьяк, цианиды, асбест, фтор, свинец, сульфаты, железо, хлор и т. п.), которые могут быть в водопроводной воде. Поэтому это самая эффективная очистка воды, которая не имеет аналогов.

Поток воды продавливается через обратноосмотическую мембрану. Происходит полное удаление солей и загрязнений из жидкости. После очистки воды путем обратного осмоса её обычно подвергают минерализации, для придания ей лучших органолептических свойств.

Существуют системы обратного осмоса различных степеней очистки (к примеру, трёхступенчатые или пятиступенчатые фильтры).

Биологические

При биологической фильтрации воды происходит очистка воды микроорганизмами, принимающими активное участие в обменных процессах. Если механическая фильтрация справляется только с нерастворимой органикой (кусочки корма, остатки растений и т. п.), то бактерии очищают воду от органических веществ, растворившихся в ней, путём разложения их на нитраты. Биологическая очистка применяется в основном в аквариумных фильтрах и в установках очистки сточных вод.

Физико-химические

Из физико-химических методов распространён метод сорбция -- процесс избирательного поглощения примесей из жидкостей или газов поверхностями твердых материалов (адсорбентов). Особенностью адсорбционных методов улавливания примесей является их относительно высокая эффективность при малых концентрациях примесей при значительных расходах перерабатываемых потоков. В качестве адсорбентов используются мелкодисперсные материалы: зола, торф, опилки, шлаки и глина. Наиболее эффективным сорбентом является активированный уголь.

Сорбцию применяют для очистки воды от растворимых примесей.

Процессы сорбции могут протекать:

на поверхности (адсорбция)

в объёме (абсорбция)

Другой распространенный метод -- аэрация. Различают напорную и безнапорную аэрацию. При безнапорной аэрации, вода распыляется в большой резервуар из форсунок в виде воздушно-водяной смеси. Кислород атмосферного воздуха окисляет растворенное железо, марганец, органические вещества, после чего окисленные не растворенные примеси выпадают в осадок. Преимуществом данного метода является удаление практически любого содержания железа. Напорная аэрация осуществляется с использованием специальных аэрационных колон, в поток воды внутри которой с помощью насосного оборудования закачивается атмосферный воздух, а извлечение окисленных осадков осуществляется на последующем этапе методом механического осаждения.

Электрические

Фильтр для чистки воды аквариума.

К электрическим методам можно отнести очистку воды озоном. Системы очистки воды озоном позволяют эффективно очищать воду от всех возможных окисляемых растворенных в ней загрязнений, наиболее распространенными из которых являются: железо, марганец, сероводород, хлор, хлорорганические соединения, азот аммонийный, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, и др. Кроме того, системы очистки воды озоном снижают до минимума такие показатели, как: мутность, цветность, привкус, запах, показатели БПК, ХПК, перманганатная окисляемость.

Одновременно происходит полное обеззараживание воды, включая бактерии, микробы, споры, вирусы и т. д.

Достоинства систем очистки воды озоном: озон имеет гораздо более высокую окислительную и стерилизующую способности, чем лампа УФ, марганцовка, хлор, кислород, гипохлорит, хлорамин и т. п. Отсутствуют отработанные реагенты в стоках.

Недостатки: высокая энергоёмкость процесса -- при производстве около одного килограмма озона расходуется 18 кВт·ч электроэнергии

Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод.

В ближайшей перспективе намечается внедрение мембранных методов для очистки сточных вод. На реализацию комплекса мер по охране водных ресурсов от загрязнения и истощения во всех развитых странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода ориентировочно, на примере США, относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов - 48,0, ликвидация твердых отходов - 15,0, снижение шума -0,7, прочие 1,1. Как видно из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов, Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы

Список литературы

1.Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов М.: Стройиздат 1987

2. Проблемы развития безотходных производств Б.Н. Ласкорин, Б.В. Громов, А.П. Цыганков, В.Н. Сенин М.: Стройиздат 1985

3. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств М.: Химия 1984

4. Беспамятнов Г.П.,Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде Л.: Химия 1987.

5. Абрамович С.Ф. Раппорт Я.Д. Тенденции развития водоснабжения городов за рубежом. Обзор М.: ВНИИИС 1987

6. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984

7. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.

8. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989

9. А.Г. Банников , А.К. Рустамов, А.А Вакулин Охрана природы М.: Агропромиздат 1987

10 П.И. Капинос, Н.А. Панесенко Охрана природы Киев: “Выща школа” 1991

11. Охрана окружающей природной Среды Под редакцией Г.В. Дуганова Киев: “Выща школа” 1990

12. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О.А. Юшманова М.: Агропромиздат 1985

13. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией И.К. Гавич М.: Агропромиздат 1985

14. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков Под редакцией В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992

Размещено на Allbest.ru