История очистки воды — обзор главных вех

Способам сделать воду чище несколько тысяч лет, а городской фильтрации около двухсот: первые установки для снабжения жителей очищенной водой появились в начале XIX века.

Сейчас очистка воды представляет собой рутинный и понятный нам процесс. Технологии позволяют сделать его интуитивно доступным и свести подачу воды к простому касанию крана. Оборудование, напротив, постоянно усложняется: современные умные системы не только очищают воду, но и угадывают желания пользователя. Питьевая система WATWELL служит примером интеллектуального оборудования: встроенная система диспетчеризации анализирует данные о потреблении воды и оптимизирует процесс ее подготовки.

До этого водоочистка прошла долгий путь. Рассмотрим основные вехи ее развития.

Античность и Средние века: философия, медицина, фильтрация

Одни из самых ранних свидетельств очистки воды найдены в Древнем Египте: на стенах гробниц изображены устройства, работавшие по принципу сифона, с их помощью воду переливали, оставляя осадок. Египтяне также использовали для осветления воды квасцы.

Древнегреческий врач Гиппократ, которого называют отцом медицины, писал, что воды различаются по вкусу и другим свойствам и сильно влияют на здоровье. Он советовал кипятить и процеживать дождевую воду через матерчатый мешок. Такое приспособление потом называли «рукавом Гиппократа».

В Древнем Риме очистка воды была связана со строительством акведуков: на их пути устраивали отстойники, где оседали ил и песок. Это один из первых примеров очистки в системе общественного водоснабжения.

В Средние века опыты с очисткой воды почти не развивались. В 1627 году английский философ Фрэнсис Бэкон в трактате «Sylva Sylvarum» описал опыты по опреснению морской воды путем пропускания через песок. Опреснить воду так не удалось, но с его работы принято отсчитывать научные эксперименты с фильтрацией.

Старинные устройства не похожи на современные фильтры, но идея остается прежней: качество воды влияет на здоровье и самочувствие. Это учитывалось создателями WATWELL: после фильтрации питьевая вода сохраняет необходимый баланс минералов.

Новое время: не только географические открытия

Во второй половине XVII века произошли два важных для истории водоочистки события. Голландский натуралист Антони ван Левенгук, не изобретатель микроскопа, а мастер, заметно улучшивший однолинзовые микроскопы, в 1670-х годах первым описал микроорганизмы в воде. Он назвал их «анималькулями», то есть «зверьками». В 1685 году итальянский врач Лука Антонио Порцио опубликовал первое известное иллюстрированное описание песчаных фильтров: для обеспечения водой солдат в походе он предлагал процеживать воду, отстаивать ее, а затем многократно пропускать через песок.

Первый патент на фильтр получил французский изобретатель Жозеф Ами: заявку он подал в 1745 году, патент выдан в 1746-м. Его домашние фильтры использовали песок и губки. Во второй половине XVIII и в XIX веке водоочисткой активно занимались английские и шотландские инженеры. Их работа привела к медленному песчаному фильтру, который наряду с хлорированием стал одним из важнейших изобретений в истории водоочистки. Вода медленно просачивается сквозь слои песка и гравия, а на поверхности песка образуется биологическая пленка, которая задерживает загрязнения и часть микроорганизмов.

В 1791 году английский архитектор Джеймс Пикок запатентовал фильтр из трех резервуаров с восходящим потоком воды. Под действием силы тяжести часть осадка оставалась в нижней камере, не достигая фильтрующего материала. Пикок предложил промывать фильтр обратным током воды, а фильтрующую загрузку укладывать с градацией: от крупных камней внизу до мелкого песка вверху. Промывка обратным током стала одним из основных элементов более поздних скорых фильтров.

Принцип последовательной очистки от крупных частиц к мелким используют и сегодня. В фильтрах WATWELL вода проходит четыре ступени фильтрации: от предварительной очистки от грязи и ржавчины до тонкой очистки от мельчайших частиц. Многоступенчатость позволяет очистить воду тщательно, что сказывается на ее составе и вкусе.

Индустриальное общество: впереди планеты всей

Развитие водоочистки в XIX веке было тесно связано с ростом промышленных городов. Санитарные условия в них были тяжелыми: сточные воды часто текли по открытым канавам и попадали в те же реки, из которых брали питьевую воду.

Первую фильтровальную установку, воду из которой получали жители города, построили в 1804 году в Пейсли (Шотландия). Владелец белильной фабрики Джон Гибб установил фильтр по проекту инженера Роберта Тома, а излишки очищенной воды продавал горожанам. Фильтр состоял из концентрических кольцевых камер, через которые вода проходила сквозь гравий и песок.

В Лондоне инженер компании Chelsea Waterworks Джеймс Симпсон искал способ очищать питьевую воду, которую компания брала из загрязненной Темзы. В 1827 году он построил экспериментальный фильтр, а в 1829 году компания ввела в работу медленные песчаные фильтры из слоев кирпича, гравия и песка. Это считается первым в мире общественным водоснабжением с очисткой воды. После эпидемий холеры в Лондоне закон 1852 года (Metropolis Water Act) обязал компании фильтровать воду, которую они брали из Темзы для города.

Во второй половине XIX века ведущую роль стали играть Соединенные Штаты: фильтрацию изучали на экспериментальных станциях, проектировали крупные очистные сооружения. В 1880-х годах в США распространилось химическое коагулирование: в воду перед фильтрацией добавляли квасцы (сульфат алюминия), и мелкие взвешенные частицы слипались в хлопья, которые легче задержать.

На основе коагуляции появился скорый, или «механический», фильтр. Первые такие фильтры представляли собой металлические резервуары с песком, в отличие от английских медленных фильтров в виде открытых песчаных бассейнов. Вода проходила через них во много раз быстрее, а загрязнения удаляли промывкой обратным током. Скорые фильтры быстро вытеснили медленные в крупных городах США и до сих пор используются на водопроводных станциях, предприятиях и в бассейнах.

Война с микробами: фильтрация как необходимость

Массовому внедрению очистки воды помогло развитие микробиологии. В 1860-х годах Луи Пастер доказал, что брожение и порчу вызывают микроорганизмы, и развил микробную теорию болезней. Окончательно ее признали после работ немецкого врача Роберта Коха: в 1882 году он открыл возбудителя туберкулеза, а в 1883-1884 годах выделил холерный вибрион, который распространяется с водой.

Инженерную основу фильтрации в США заложили работы Лоуренсской экспериментальной станции в Массачусетсе. Работавший там инженер-химик Аллен Хейзен предложил параметры для расчета песчаных фильтров (эффективный размер зерен и коэффициент неоднородности песка), а опыты станции показали, что правильно устроенная песчаная фильтрация задерживает большую часть бактерий.

Следующим шагом стало хлорирование. Первое непрерывное хлорирование городского водопровода в США запустили в 1908 году в Джерси-Сити (штат Нью-Джерси). Хлор оказался дешевым и надежным средством обеззараживания, и вместе с фильтрацией он резко снизил заболеваемость брюшным тифом и другими инфекциями, передающимися через воду.

В 1974 году выяснилось, что при хлорировании хлор реагирует с природной органикой и образует побочные продукты, в первую очередь тригалометаны. Длительное воздействие части из них связывают с повышенным риском некоторых видов рака, поэтому их содержание в воде нормируют. Сам хлор при этом остается главным средством обеззараживания водопроводной воды. Для потребителя важны также вкус и запах, и фильтры с активированным углем убирают привкус хлора. Система фильтрации WATWELL также удаляет мутность, пестициды, хлор и его соединения при помощи активированного угля, при этом сохраняя все полезные качества воды.

Двадцатый век: технологии на страже безопасности

С конца 1920-х годов на водопроводных станциях начали применять активированный уголь для борьбы с привкусами и запахами (первые фильтры с гранулированным углем появились в Германии в 1929 году и в США в 1930-м). Сам древесный уголь использовали для улучшения воды с глубокой древности. Для обеззараживания стали применять озонирование, то есть обработку сильным окислителем озоном: первая станция заработала в 1893 году в Аудсхорне (Нидерланды), а в 1906 году озонирование внедрили в Ницце, где его применяют до сих пор.

Первые практичные мембраны обратного осмоса создали в США в конце 1950-х и начале 1960-х годов, а в 1970-х технология пришла в бытовые фильтры. Сегодня фильтр обратного осмоса один из самых популярных бытовых фильтров.

В 1974 году в США был принят Закон о безопасной питьевой воде (Safe Drinking Water Act), который с тех пор неоднократно дополнялся. На первый план вышли вопросы водной устойчивости, то есть сохранения водных ресурсов. Ученые разрабатывают способы очистки с использованием возобновляемой энергии, например солнечное опреснение с помощью солнечных дистилляторов. Растут и технологичность оборудования, и требования к качеству воды.

Питьевые системы WATWELL осуществляют тщательную четырехступенчатую фильтрацию. Система очистки не только очищает воду от вредных примесей, но и сохраняет в ней полезные вещества, при этом вода остается вкусной. Если ресурсы фильтра заканчиваются, кран блокирует подачу воды: система следит за тем, чтобы вы пили только чистую воду.

Использование инноваций позволяет нам быть уверенным в работе нашего оборудования. Будьте уверены и вы: WATWELL позаботится о фильтрации и предложит самые эффективные решения с уважением к богатой истории водоочистки.

Короткие ответы на частые вопросы (FAQ)