О системах водоподготовки

1892_masterskaia_vodosnabjenie_1

Системы водоподготовки:

Сделать воду пригодно для пользования в повсевдневной жизни — задача более сложная и требует профессионального подхода.  Подключение здания к источнику водоснабжения — не решение проблемы водообнспечения.  Доставка воды потребителю — это половина дела. Установка систем водоподготовки (фильтров, минерализаторов) решается на уровне Пользователя.

ВЫВЕСТИ ЗАБЛУЖДЕНИЯ НА ЧИСТУЮ ВОДУ

Доочистка водопроводной воды – сложный и кропотливый процесс, в отношении которого существует несколько мифов и заблуждений.

Заблуждение первое заключается в том, что водопроводная вода абсолютно пригодна для питья и бытовых нужд.

Попробуем разобраться. Действительно, вода в подразделениях водоканала проходит многоступенчатую очистку до норм предельно допустимых концентраций (ПДК) по основным показателям. Эти показатели регламентируются Республиканскими санитарными правилами и нормами (СанПиН 10-124 РБ 99) «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Однако, прежде чем попасть к конечному потребителю, вода проходит многие километры водопроводных труб, вентили и задвижки, которым чаще всего не один десяток лет и на которых могли возникать различного рода аварии в период эксплуатации.

В результате вода снова «обогащается» далеко не полезными добавками.

К «видимым» примесям, к примеру, относятся соли жесткости (соли кальция и магния), которые, по сути являясь безвредными, приносят потребителям множество неприятностей.

Повышенное содержание в воде окислов железа грозит ржавыми потеками на стенках сантехники и посуды, «зарастанием» труб. Но это только «цветочки». Помимо практических неудобств оксиды железа, накапливаясь в организме, могут послужить причиной возникновения ряда заболеваний.

Заблуждение второе заключается в том, что так называемое хлорирование воды препятствует распространению в ней возбудителей различных болезней.

Мастерская. ВодоснабжениеНо факт остается фактом: вспышки энтеровирусных инфекций в Беларуси возникают с определенной периодичностью. Вирусы некоторое время находятся в пассивном состоянии, накапливая «критическую массу», после чего начинается активная фаза, вызывающая массовые заболевания. Для обеззараживания воды при угрозе возникновения эпидемий применяют гиперхлорирование. А повышенное содержание хлора ухудшает вкус и запах воды. И это еще не самые неприятные последствия процедуры. Хлор, вступая в реакцию с органикой, образует хлорорганические соединения, являющиеся канцерогенами.

Заблуждение третье: при дополнительной очистке из воды удаляются необходимые организму человека микроэлементы. Еще в 1970–1980-х гг. НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН определил минимальный и оптимальный уровни биологически активных макро- и микроэлементов, которые должны содержаться в питьевой воде. Считалось оптимальным, если вместе с водой мы получаем 200–500 мг/л солей.

Однако по данным Всемирной организации здравоохранения, с водой мы потребляем не более 5 % необходимых организму химических элементов. Чтобы успокоить скептиков, в Америке воду сначала полностью очищают от примесей, а затем вводят в нее необходимые элементы. Все эти вещества человек получает вместе со специально приготовленной пищей и поливитаминами, вода же работает как универсальный растворитель. Поэтому она должна быть чистой.

Таким образом, в зависимости от местности, источников водозабора (открытый, закрытый), общей экологической обстановки в регионе вода может содержать как простые, так и сложные химические соединения. В воду могут попасть трудноудаляемые нитраты и нитриды, соединения тяжелых металлов и т.д.

Ряд проявляющих себя загрязнений – осадок, повышенная жесткость, окислы железа, запах, мутность, цветность – потребитель определяет самостоятельно. Однако большинство примесей, растворенных в воде, и в первую очередь соли тяжелых металлов и некоторые органические соединения, можно обнаружить только после соответствующих исследований. Полный анализ химического состава воды выполняется в СЭС или специальными аттестованными лабораториями.

Но если стоит задача добиться высокого качества потребляемой воды, следует обращаться в серьезные компании, имеющие достаточный опыт в подборе и эксплуатации фильтров.

Они обеспечивают квалифицированное гарантийное и постгарантийное обслуживание оборудования. Специалисты сами произведут анализ проб воды, что позволит подобрать систему водоочистки, оптимально соответствующую параметрам исходной воды и специфическим требованиям к ее качеству на выходе.

Единого устройства, способного удалить из воды все вредные примеси сразу, не существует.

Процесс очистки многоступенчатый, поэтому в современных установках, напоминающих многофункциональный конструктор, для водоочистки применяется целый комплекс фильтров. Каждый из них удаляет излишки строго определенных соединений.

Так, оборудование для механической очистки понижает до необходимых пределов содержание взвешенных частиц глины, песка, ржавчины и других нерастворимых примесей. Другие фильтры удаляют железо, марганец, сероводород (станции обезжелезивания). Для удаления солей кальция и магния применяются станции умягчения. Рабочим компонентом станций обезжелезивания и станций умягчения являются специально модифицированные рабочие среды.

Стоит отметить, что в процессе работы снижаются их фильтрующие свойства. Восстановление фильтрующих способностей загрузок (то есть их регенерация) производится путем их промывки раствором хлорида натрия (NaCl) и (или) исходной водой.

В общем виде комплект оборудования очистки воды представляет осадочный фильтр, за которым при необходимости устанавливают оборудование для удаления растворенных соединений железа (фильтр-обезжелезиватель) и станцию умягчения. Пропускная способность оборудования рассчитывается на весь объем потребляемой воды. Для очистки питьевой воды применяется дополнительное оборудование.

ЭТО ВАЖНО!

Часто вместо установки станций обезжелезивания работники коммунально-бытовых служб и энергетики предприятий предпочитают использовать химический способ борьбы с избыточной жесткостью – дозированное добавление полифосфатов. Такие порошки широко рекламируются в качестве защиты от известковых отложений для стиральных машин. При химическом способе умягчения используются дозирующие комплексы или специальные картриджи.

Недостаток этого метода заключается в необходимости регулярной покупки гранулированного полифосфата и низком ресурсе картриджей. Но самое главное, что соли жесткости в воде остаются (пусть и в связанном виде), а кроме них в воду добавляются еще и полифосфаты.

ГРЯЗЬ — ДЕЛО ТОНКОЕ

Мастерская. ВодоснабжениеОбычно при монтаже любого фильтрующего комплекса первым устанавливается фильтр грубой очистки (в некоторых источниках он называется фильтром тонкой очистки). Он удаляет механические примеси. В зависимости от типа фильтрующего элемента (картриджа) и степени очистки различают автоматические установки с фильтрующими средами, фильтры патронного типа со сменными картриджами, сетчатые и дисковые самопромывные фильтры, а также модели с ручной промывкой.

 

Наиболее простыми и дешевыми являются одноэлементные фильтры картриджного типа, например Aquafi lter, Safe Water Technology, Pentek (США), Atlas Filtri, Aqua, Gel (Италия), «Гейзер» (Россия). Они очищают воду от сравнительно крупных частиц размерами от 50 до 0,3 микрона. Изготавливаются из различных водопроницаемых материалов (полипропиленовое волокно и шнур, плиссированный полиэтилен, керамика, волокно, пропитанное меланином).

Особенность картриджных фильтров – ограниченная грязеемкость, а основная проблема, связанная с ними, – сложность проверки выработки ресурса, влияющего на качество воды на выходе. Поэтому многие устройства оснащаются небьющимися прозрачными корпусами.

Срок службы картриджа зависит от степени загрязнения воды и может достигать шести месяцев.

Сетчатые фильтры имеют самую разнообразную конструкцию – сетка выполняется из полимера или нержавеющей стали. Размер ее ячейки составляет всего 50 мкм, благодаря чему очистка воды получается довольно тонкой (отсюда и второе название данного типа фильтров). Тем не менее сетчатые фильтры нуждаются в регулярной очистке. Для этого в ряде моделей предусмотрены устройства автоматической или полуавтоматической промывки.

Самыми мощными из осадочных фильтров считаются системы засыпного типа. Их основные элементы – баллон для фильтрующей среды и автоматический блок управления промывкой. В качестве засыпок применяется специально обработанный песок или гравий и комбинированная загрузка на основе активированного угля. Фильтрующие свойства среды восстанавливаются после промывки, которая происходит в автоматическом режиме: блок управления включает промывку по времени или по объему обработанной воды. Накопившиеся отложения сбрасываются в дренаж. Чтобы повысить степень очистки, засыпные фильтры используют в сочетании с фильтрами тонкой очистки.

Достоинства систем засыпного типа заключаются в их высокой производительности и долговечности – они могут работать без замены фильтрующей среды несколько лет. Среди производителей подобных систем лидируют компании Ecowater Systems, General Electric, Osmonics, Pent Air Water, Hydrotech, Clack Corporation и др.

РЖАВЧИНА ОПАСНА НЕ ТОЛЬКО ТРУБАМ

Соединения железа и марганца делают воду непригодной для бытовых целей. Кроме того, вода с повышенным содержанием оксидов железа, употребляемая для питья, может со временем явиться причиной возникновения ряда заболеваний. А повышенное содержание оксидов железа встречается в Беларуси практически везде.

Мастерская. ВодоснабжениеСамый простой способ избавиться от растворенного железа – перевести его посредством окислительно-восстановительных реакций в обычную ржавчину. В химическом процессе очистки участвуют различные окислители: озон, гипохлорит натрия, перманганат калия. Полученная ржавчина легко отфильтровывается и выпадает в осадок. Помимо железа подобные установки справляются с соединениями марганца и сероводородом.

Большинство фильтров обезжелезивателей регенерируются в автоматическом режиме по сигналу таймера или счетчика воды. Важно отметить особенность подобного оборудования – поступающую в него воду нужно предварительно очистить от нефтепродуктов и нерастворимых соединений. Иными словами, в нормальном режиме обезжелезиватели работают только в комплексе с осадочным и угольным фильтрами.

Еще один способ очистить воду от соединений железа и марганца – использовать фильтры на базе различных сорбентов (природных или синтетических цеолитов).

Они содержат оксид марганца, который провоцирует процесс окисления этих соединений. Полученные же вещества оседают на поверхности сорбента.

Фильтрующие материалы в этом случае подбираются в зависимости от физико-химических свойств воды.

ЖЕСТКАЯ НАКИПЬ

Не менее распространенная проблема, с которой приходится сталкиваться в автономных системах водоснабжения, – слишком высокая жесткость воды. Повышенное содержание в воде солей кальция и магния (солей жесткости) характерно для всех регионов Беларуси. Высокая жесткость воды отражается на работе бытовой техники, систем горячего водоснабжения и отопления. Накипь, сравнительно безобидная на стенках чайника, способна преждевременно вывести из строя сантехнические устройства, посудомоечные и стиральные машины. Кроме того, это враг номер один для теплообменников
бойлеров. В водонагревательных приборах на нагрев жесткой воды расходуется на 40 % больше энергии. А для стирки и мытья в жесткой воде требуется почти в десять раз больше моющих средств.

С излишней жесткостью борются при помощи автоматических фильтров-умягчителей. В основе таких устройств – ионообменные смолы. Вода проходит через них, и ионы кальция и магния, отвечающие за жесткость, замещаются на ионы веществ, соли которых хорошо растворяются в воде и не образуют твердых отложений. Как правило, применяются ионообменные колонии на основе натрий-катионитов.

Регенерация ионообменных установок происходит в автоматическом режиме, однако раз-два в месяц в бак регенеранта добавляется поваренная соль. Ионообменные смолы восстанавливают свои свойства раствором поваренной соли, который инжектируется в фильтрующую среду во время цикла регенерации.

Современные фильтры-умягчители отличаются высокой надежностью, эффективностью и значительной емкостью, что обеспечивает длительный срок их службы – у некоторых моделей он достигает 8–10 лет. Кстати, некоторые ионообменные агрегаты извлекают из воды не только соли жесткости, но и окислы железа. На рынке представлен широкий спектр фильтров-умягчителей: от крупногабаритных установок, которые рассчитаны на обработку больших объемов воды и предназначаются для многоквартирных домов или промышленных предприятий, до компактных устройств.

МЕТОД СТАРЫЙ, НО НАДЕЖНЫЙ

Для удаления неприятного запаха, привкуса и цвета, связанных обычно с наличием в воде органических веществ, остаточного хлора или сероводорода, успешно используют угольные фильтры. Гранулированный активированный уголь имеет огромную активную поверхность, поры которой поглощают растворенные газы и органические соединения. Однако скопившаяся органика практически не выводится при обратной промывке, поэтому угольные фильтры необходимо периодически менять. Чтобы продлить срок их службы, установки наполняют активированным углем, полученным из скорлупы кокоса. Его адсорбирующая способность в четыре раза выше, чем у угля, полученного, скажем, из березы.

Еще одна опасность связана с бактериологическим зарастанием угольных фильтров. Избежать этого позволяют современные технологии производства – активированный уголь пропитывается бактериостатическими составами, самым простым из них является коллоидное серебро.

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ

Одной из самых сложных проблем в области водоподготовки является удаление бактерий и вирусов. Как уже упоминалось, хлорирование не только ухудшает вкусовые качества воды, но и чревато образованием вредных для организма хлорорганических соединений.

Поэтому на многих предприятиях, производящих напитки и пищевые продукты, а также в аквапарках и бассейнах используется метод обеззараживания воды с помощью УФ-установок. К примеру, в Японии ультрафиолетовую обработку проходит водопроводная вода в городах. Японцы отмечают практически полное прекращение вспышек инфекционных заболеваний, передающихся через воду, что оправдывает использование данного метода в общенациональном масштабе.

Химические реагенты при этом не используются, и вкус воды не меняется. Также для обеззараживания применяют озонирование и т.п.

ЧИСТО И ВКУСНО

Установки для получения чистой питьевой воды представляют собой отдельную группу фильтров. Самый простой вариант – устройство, состоящее из осадочного и угольного фильтров. Оно рассчитано на очистку нескольких тысяч литров, работает в течение полугода и может дополняться фильтром на основе ионообменных смол.

Наиболее технологически сложными и современными являются системы, основанные на принципе обратного осмоса (фильтрация чистой воды через полупроницаемую мембрану). К слову, на принципе осмоса работают мембраны клеток организма, отфильтровывающие необходимые для жизнедеятельности вещества.

Искусственные мембраны, используемые в этих устройствах, имеют величину отверстий, сравнимую с размерами молекул воды (10–9 м). Через эти поры проходит только вода и молекулы растворенных в воде газов. Примеси задерживаются на мембране и смываются в канализацию. В результате получается чистая вода, обогащенная кислородом.

К сожалению, мембраны имеют низкую производительность (от 30 до 200 л/сут) для бытовых фильтров. Поэтому они оснащаются накопительными баками, позволяющими постоянно иметь достаточный запас очищенной воды.

Такие системы состоят из нескольких устройств. Сначала вода проходит через осадочный фильтр со степенью очистки до 5 мкм, который очищает ее от нерастворимых примесей, затем через угольную установку, удаляющую остаточный хлор и хлорорганические соединения. Далее располагается пленочная полупроницаемая мембрана, которая удаляет 92–98 % различных примесей. Из накопительного бака вода подается на разборный кран через еще один угольный фильтр для удаления возможных привкусов и запаха от длительного хранения очищенной воды в баке.

В наиболее совершенных системах число фильтрующих узлов может достигать шести. Их даже оснащают специальными насосами для поддержания необходимого давления воды.

Источник информации: Журнал «Мастерская. Современное строительство»

Вернуться к списку