Что такое водоподготовка воды
Небольшой ликбез по водоподготовке
1. Что же такое чистая вода?
Согласно нормативной документации чистой водой является вода, которая соответствует требованиям «СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения.» Таким образом формально «невкусная вода с запахом хлора» будет являться чистой и соответствующей всем нормам и требованиям, а чистая вода из горного источника — нет.
Вопрос тут в том, что в большинстве водоканалов производственный контроль качества фактически осуществляется только на выходе с очистных сооружений, а доходящая до дома/квартиры вода уже набрала в себя вредных веществ и иногда бактерий пройдя через километры трубопроводов. Для избегания части данных проблем — любая, даже идеально чистая вода из источников (а такие города в России есть) подвергается хлорированию с поддержанием нормируемого показателя остаточного хлора.
2. Основные проблемы, общие для домашнего использования и промышленной водоподготовки
Следующая по сложности проблема — наличие солей в воде.
Часть из них, например двухвалентное железо убирается практически легко обычной ионобменной смолой, часть, например трехвалентное железо и марганец — достаточно тяжело поскольку в данном случае составляется целая секция ионобменных фильтров и используются дополнительные реагенты. Соли кальция и других щелочных металлов убираются несложно простыми ионобменными фильтрами, где они связываются в фильтрах и дальше при регенерации фильтра уходят в канализацию. Альтернатива, но более дорогая в промышленном исполнении — мембранная очистка воды, ультрафильтрация. Экзотические вещи — окисления веществ, например хлором, рассматривать тут будет лишним. Ни к чему хорошему для потребителя это зачастую не приводит…
Моя рекомендация для дома — подобрать систему ионобменных фильтров.
Третья проблема — цветность и мутность воды.
Четвертая проблема — радиоактивность воды.
Радиация в воде от естественных источников так-же является проблемой, которую рассмотрим как последнюю.
Основным загрязнителем является радон, весьма противный и опасный газ. Для его удаления основной применяемый метод — это аэрация, и дополнительно дальше вода чистится либо сорбционными фильтрами, либо осмотическими мембранами. Простого массового домашнего решения в данной ситуации я не встречал.
Вроде рассмотрел все основные аспекты загрязнителей воды, исключая экзотические (нефтепродукты и т.д.) и выдал некоторые рекомендации. Аспект обратного осмоса особо специально не затрагивал, поскольку идет вечная война между его сторонниками и противниками=)
В любом случае перед закупкой оборудования первым делом стоит сделать в нормальной лаборатории анализ воды и уже по нему смотреть какие примеси и в каком количестве необходимо очищать!
Водоподготовка
Водоподгото́вка – процесс изменения состава воды путём удаления органических и минеральных примесей и микроорганизмов или добавления веществ для приведения её состава и свойств в соответствие с требованиями потребителей. По конечному назначению использования воды различают водоподготовку для питьевых (в т. ч. коммунально-бытовых) и промышленных нужд.
Вода для питьевых нужд должна удовлетворять требованиям санитарно-эпидемиологической и радиационной безопасности, быть безвредной по химическому составу и обладать благоприятными органолептическими свойствами. Это достигается путём удаления биогенных элементов, тяжёлых металлов, галогенопроизводных, бактерий и пр., а также, в случае необходимости, добавления недостающих микроэлементов.
При подготовке воды для промышленных нужд из воды удаляются грубодисперсные и коллоидные примеси, соли и микроорганизмы для предотвращения образования накипи, коррозии металлов, засорения трубопроводов и загрязнения обрабатываемых материалов при использовании воды в технологических процессах. Так, в теплоэнергетике, где вода является теплоносителем, важно удалить из воды соли жёсткости и другие примеси в ионной форме, т. к. повышение температуры в процессе нагревания приводит к образованию накипи в технических элементах системы – котлах, трубопроводах, градирнях. Технологические стадии водоподготовки для промышленных нужд и для питьевых целей нередко полностью совпадают.
История водоподготовки
Первое упоминание о применении методов подготовки питьевой воды для повышения её качества – улучшения вкуса и удаления запаха – датируется IV тысячелетием до н. э. Тогда применялись такие методы водоподготовки, как фильтрация через древесный уголь, отстаивание на солнце и кипячение. Для устранения мутности, т. е. удаления из воды взвешенных частиц, древние египтяне еще за 1,5 тыс. лет до н. э. использовали алюминиевые квасцы. В XVII в. для подготовки питьевой воды стал использоваться метод фильтрации, однако степень очистки воды была недостаточной. С начала XIX в. песчаные фильтры применялись в большинстве городов Европы. В 1806 г. в Париже была запущена в эксплуатацию первая крупная станция водоподготовки, где вода проходила стадии отстаивания и фильтрации через песчаные и угольные фильтры. В 1870 г. Р. Кохом и Д. Листером было доказано, что микроорганизмы, находящиеся в источниках водоснабжения, могут вызывать инфекционные заболевания. Впоследствии, в начале ХХ в. эти открытия привели к применению методов обеззараживания питьевой воды. В 1906 г. в Ницце для дезинфекции питьевой воды был использован метод озонирования, а в 1908 г. в США в качестве дезинфектанта стал применяться гипохлорит кальция. С 1926 г. для удаления взвешенных частиц начали применять метод коагуляции. В 1940-х гг. началось развитие ионообменных технологий обессоливания воды, а в 1957 г. появились первые мембранные фильтры, однако в широкую практику водоподготовки они вошли гораздо позднее. Во второй половине ХХ в. в большинстве развитых стран стали применяться комплексные схемы подготовки питьевой воды, включающие технологии отстаивания, фильтрации, коагуляции, обеззараживания и др.
Целевые компоненты поверхностных и подземных вод при водоподготовке
При подготовке воды для питьевых или промышленных нужд в зависимости от направления конечного применения до нормативных значений доводится содержание представителей следующих групп веществ:
Химический и биологический состав воды определяет выбор применяемых технологий водоподготовки и используемых технологических схем.
Технологии водоподготовки
При водозаборе из поверхностного водного объекта (река, водохранилище, озеро и т.д.), первый этап подготовки воды – предварительная очистка, включающая, как правило, следующие методы:
Умягчение воды – процесс удаления из воды растворённых солей щёлочноземельных металлов (Сa 2+ и Mg 2+ ), обусловливающих жёсткость воды. Соли жёсткости могут удаляться четырьмя способами:
Обезжелезивание воды. В воде поверхностных источников железо, как правило, находится обычно в форме органоминеральных коллоидных комплексов, в подземных водоисточниках – в форме растворённого бикарбоната двухвалентного железа. Для обезжелезивания воды из поверхностных источников используются реагентные методы с последующей фильтрацией в сочетании с предварительной обработкой воды:
Обезжелезивание подземных вод осуществляются также путем мембранной фильтрации (микро-, ультра-, нанофильтрации или обратного осмоса).
Обеззараживание – процесс уничтожения вирусов и патогенных микроорганизмов (бактерий, простейших) дезинфицирующими агентами или/и физическими воздействиями. Эффективность обеззараживания воды напрямую зависит от степени её предварительной очистки, т. к. удаление из воды коллоидных и диспергированных частиц увеличивает подвод дезинфицирующего вещества к целевым объектам обеззараживания – бактериям, вирусам, простейшим. Для обеззараживания применяются следующие методы:
На практике чаще всего используется сочетание различных методов обеззараживания, позволяющих снизить отрицательный эффект одних и усилить достоинство других.
Дегазация воды. Присутствие в воде растворённых газов – кислорода, свободной углекислоты и сероводорода обусловливает её коррозионные свойства. Используются следующие способы дегазации воды:
Коррекция качества питьевой воды. Ряд важных для организма макро- и микроэлементов (йод, фтор, кальций, магний и т.д.) поступает в организм человека вместе с питьевой водой. Однако часто вода из водоисточника не содержит такие вещества в необходимом количестве. Для корректировки состава питьевой воды применяются следующие методы:
ВОДОПОДГОТОВКА
комплекс технол. процессов обработки и очистки воды для приведения ее кач-ва в соответствие с требованиями потребителей. Осн. процессы рассмотрены ниже. Кроме того, при В. из воды могут удаляться Mn, F, синтетич. моющие и красящие в-ва, пестициды и др. В. проводят на спец. станциях, производительность к-рых может составлять от неск. м 3 /сут до млн. м 3 /сут.
Осветление. Вода поверхностных (открытых) источников, как правило, содержит крупнодисперсные и коллоидные минер. и орг. примеси, обусловливающие ее цветность. Для их удаления воду обрабатывают коагулянтами [A12(SO4)3, FeSO4, FeCl3] и флокулянтами (полиакриламидом, активной H2SiO3 и др.). Образовавшуюся хлопьевидную массу, состоящую в осн. из гидроксидов А1 и Fe и примесей, выделяют из воды в отстойниках или спец. осветлителях (осадок в них поддерживается во взвешенном состоянии потоком поступающей снизу воды), напорных или открытых фильтрах и контактных осветлителях с загрузкой из зернистых материалов (кварцевый песок, дробленый антрацит, керамзит, шунгизит и др.), а также во флотаторах, гидроциклонах, намывных фильтрах. Для частичного удаления крупнодисперсных примесей и фитопланктона, образующегося при цветении водоемов, применяют сетчатые микрофильтры, плоские и барабанные сетки. См. также Осаждение.
Обеззараживание. Наличие в воде болезнетворных микроорганизмов и вирусов делает ее непригодной для хозяйственно-питьевых нужд, а присутствие в воде нек-рых видов микроорганизмов (напр., нитчатых, зооглейных, суль-фатвосстанавливающих бактерий, железобактерий) вызывает биол. обрастание, а иногда и разрушение трубопроводов и оборудования.
Умягчение заключается в удалении из воды катионов Са 2+ и Mg 2+ (см. Жесткость воды).
Воду обрабатывают известью и содой в тех случаях, когда Са и Mg присутствуют в воде не только в виде гидрокарбонатов, но и в виде хлоридов и сульфатов, т. е. для устранения как карбонатной, так и некарбонатной жесткости. При этом образуются осадки СаСО 3 и Mg(OH)2, в р-р переходит Na + (в виде Na2SO4 и NaCl) в кол-ве, эквивалентном кол-ву Na2CO3. Вода, умягченная известью и содой без подогрева, имеет остаточную жесткость порядка 0,5-1,0 ммоль/л. При нагр. воды до 35-40
Как выбрать систему очистки воды для частного дома
Чтобы вода была чистая, как в роднике
Загородные дома обычно не подключены к системе центрального водоснабжения, а вода из колодца или скважины жесткая и пахнет.
Если постоянно готовить на плохой воде, можно испортить желудок, а еще из-за нее быстро образуется накипь на электроприборах, и они ломаются. Чтобы не подорвать здоровье и сэкономить на ремонте бытовой техники, в доме устанавливают систему фильтрации.
Я живу в Вологодской области, и мой частный дом снабжается водой из скважины глубиной 70 метров. Долгое время у меня не получалось добиться хорошего качества воды, я перепробовал множество фильтров.
В этой статье расскажу, как устроены фильтры и от каких загрязнений помогают. А также сколько стоит система, способная очистить любую воду до состояния родниковой.
Принцип действия и конструктивные особенности фильтров
В частном доме обязательно применяют механические фильтры очистки воды. Они работают по принципу обычной марли: фильтрующий элемент процеживает воду и задерживает примеси.
Механический фильтр поможет, если вода идет с песком или мелкими камушками. Если механического фильтра нет, в кастрюлях и ванне будет осадок, а после душа песок будет застревать в волосах. Твердые частицы, попав в посудомоечную или стиральную машину, могут вывести ее из строя.
Кроме механических фильтров для улучшения качества воды применяют:
Как победить выгорание
Какие проблемы решает фильтр для воды
Перед тем как выбрать фильтр, нужно понять, что не так с водой. Могут быть следующие проблемы:
Эти проблемы могут сочетаться друг с другом, а при наихудшем сценарии — быть все разом.
В идеале нужно заказать исследование воды. Его делают частные лаборатории и лаборатории при Роспотребнадзоре — тоже за деньги. В анализе будут видны все проблемы.
Протокол исследования можно проанализировать самостоятельно, а можно отдать специалисту по водоподготовке, который разработает систему очистки и подберет фильтры.
В некоторых магазинах сантехники такой проект сделают бесплатно при условии, что вся система будет из компонентов одного производителя, дилером которого является магазин.
Проще всего решить проблему с крупными примесями: для этого обычно хватает фильтра механической очистки.
Если же вода слишком жесткая или с запахом, скорее всего, потребуется использовать реагенты. Это увеличит стоимость системы очистки, ведь химические фильтры обходятся дороже и нуждаются в постоянной замене.
Какие бывают фильтры
По месту установки выделяют магистральные и локальные системы очистки:
По принципу работы фильтры бывают механические и немеханические:
Кроме химикатов в немеханических фильтрах может использоваться система обратного осмоса, ионообменная смола и ряд других схем — о самых распространенных расскажу дальше.
Виды фильтров грубой очистки
Фильтры грубой очистки — это механические фильтры, которые используют для удаления крупных примесей. Как правило, их устанавливают магистрально, хотя можно использовать и локально, в определенных местах дома.
Механические фильтры бывают трех основных типов:
Виды фильтров для питьевой воды
Вот основные виды фильтров питьевой воды.
Фильтры-кувшины. Это самые простые фильтры, они не требуют подключения к водопроводу. Их можно брать с собой на дачу или в поход, чтобы чистить воду из озера.
Фильтр-кувшин по форме напоминает чайник. В корпус вставляется резервуар, в который и наливают воду. Вода самотеком проходит через фильтр и после очистки переливается в кувшин.
Можно ставить разные фильтрующие элементы: для очистки от примесей, солей, хлора, тяжелых металлов и другие. Самый популярный фильтр — с активированным углем от примесей и токсинов.
Насадки на кран. По сравнению с кувшинами, это более производительные фильтры при сопоставимом качестве фильтрации. Средняя пропускная способность насадки на кран — 0,5—1 литр в минуту.
Есть два варианта монтажа насадок: прямо на лейку смесителя или же через шланг, идущий от лейки.
В первом случае насадка и есть корпус фильтра, во втором корпус ставят рядом с раковиной.
Фильтры-насадки легко установить и снять — это их основной плюс. Но если моете посуду вручную, обратите внимание, чтобы у фильтра-насадки была кнопка переключения с фильтрованной воды на нефильтрованную. Ни к чему тратить ресурс картриджа на посуду.
Если же насадка подключается к корпусу фильтра через шланг, его придется отсоединять каждый раз, когда нужна нефильтрованная вода.
Фильтры под мойкой. Это многоступенчатые фильтры, то есть вода в них проходит через несколько картриджей — обычно их три. Схема может выглядеть так: очистка от примесей обычным полипропиленовым картриджем, затем кокосовый или активированный уголь для удаления хлора и бактерий, затем фильтр на основе серебра для окончательного обеззараживания.
Многоступенчатые фильтры довольно медленные, поэтому обычно их подключают автономно от основного смесителя: делается вывод на отдельный краник. Напор очищенной воды в таком кранике значительно меньше, чем в основном.
Монтаж фильтра под мойкой: потребуется перекрыть воду и сделать отдельные выводы на фильтр
Ультрафильтрация. Это способ очистки воды при помощи очень тонкой мембраны с порами размером до 0,1 микрона. Такая мембрана внешне выглядит как обычный картридж в фильтр под мойку. Системы с ультрафильтрацией чаще всего имеют не три, а пять ступеней очистки, их тоже ставят под мойку. Мембрана удаляет взвешенные частицы и микроорганизмы. Считается, что она эффективно борется с вирусами.
Есть три причины, по которым ультрафильтрация не получила распространения, а выбор таких установок невелик:
Фильтры на основе обратного осмоса. Обратный осмос похож на ультрафильтрацию: вода под давлением проходит через мембранный фильтр, который задерживает примеси, соли и бактерии. Разница в типе мембраны и общем принципе работы.
Упрощенно говоря, ячейки обратноосмотической мембраны по размеру равны молекуле воды. То есть мембрана пропускает воду, а все более крупные молекулы задерживает на своей поверхности. Поэтому обратный осмос считается наиболее эффективным способом очистки. Вероятность проникновения бактерий и вирусов через фильтр практически нулевая, а вода на выходе даже не требует кипячения.
Фильтры на основе обратного осмоса подключаются к канализации, и все загрязнения с мембраны смываются в нее. Обратный осмос снижает минерализацию воды, поэтому фильтры оснащают минерализаторами или системой обогащения кислородом. Однако не всегда дополнительные устройства могут восстановить воду до оптимального минерального состава.
Из-за этого такие фильтры часто критикуют: вода на выходе из них получается «переочищенной» и больше похожа на дистиллят, чем на нормальную питьевую воду. Кроме того, обратный осмос снижает pH: воду после такого фильтра не рекомендуют пить людям с повышенной кислотностью желудка.
Уровень pH можно измерить аквариумными тест-полосками, опустив их в стакан с очищенной водой.
Фильтры с ионообменной смолой. Это специальные фильтры для смягчения жесткой воды. Такие устройства популярны в частных домах, поскольку вода из скважин и колодцев часто бывает жесткой.
Основа такого фильтра — блок с ионообменной смолой. Внешне смола похожа на губку, которая преобразует тяжелые металлы в более легкие соединения.
В частных домах часто применяют колонны с ионообменной смолой — выглядят они как баллоны с электронным управляющим блоком.
стоит колонна с ионообменной смолой «Катилакс»
Чтобы ионообменная смола нормально работала, ее периодически «прочищают» — этот процесс называют регенерацией. Во время прочистки нельзя пользоваться фильтром, поэтому блок управления программируют таким образом, чтобы регенерация запускалась по ночам — примерно раз в две недели.
В более компактных системах без колонн ионообменные картриджи промывают вручную раствором лимона с солью или сразу меняют на новые.
Критерии выбора системы очистки воды
При выборе системы очистки учитывают качество воды, ее расход, удобство монтажа фильтров и их стоимость. Расскажу подробнее об этих критериях.
Качество воды и необходимость доочистки. От качества воды зависит состав системы водоочистки.
В минимальную систему очистки входит фильтр для удаления механических примесей и взвешенных веществ, то есть песка, грязи, мелких камушков.
Такой фильтр нужен, даже если с водой все в порядке: примеси могут попасть в систему водоснабжения в любой момент — например, из-за поломки оборудования или изменения геологии скважины.
Дополнительные фильтры нужны, если вода с запахом, мутная, странного цвета, в ней повышенное содержание железа и марганца.
Ежедневный расход воды. Один взрослый человек ежедневно расходует от 95 до 250 литров воды.
Это усредненный норматив, в реальности обычно меньше. К тому же при выборе фильтра важен не общий суточный расход, а пропускная способность в час или в минуту. От этого зависит, справится фильтр с объемом или же вода будет «застревать» в системе очистки.
Магистральные фильтры могут пропускать больше 200 литров в час. Как понять, сколько нужно? Есть три способа:
Свободное место. Обычно для локальной системы фильтрации место найти просто: небольшие фильтры располагают под мойкой или умывальником.
Магистральные фильтры с картриджами более габаритные, к тому же их надо ставить на вводе в дом. Чем сложнее система, тем больше места она требует: если два-три механических фильтра реально поставить в коридоре или ванной, то для колонны с ионообменной смолой, скорее всего, потребуется специальное помещение.
Рекомендую по возможности выносить водопроводные системы в изолированные помещения — бойлерные, котельные или пристройки. При обслуживании фильтров сложно избежать пролитой воды, иногда соединения и запорная арматура дают течи. В техническом помещении будет проще устранить последствия протечки.
Необходимость обслуживания фильтра. Вечных фильтров не бывает, любой нужно периодически обслуживать: прочищать или менять. Перед установкой системы водоочистки желательно продумать этот вопрос.
Для механической фильтрации удобны самопромывные фильтры: их легко почистить за пару минут, просто открыв специальный краник или нажав кнопку. Воду с грязью сливают в ведро. Еще фильтр можно подключить шлангом к канализации — тогда и ведро не нужно.
Картриджи магистральных фильтров обычно надо откручивать специальным пластиковым ключом. Предварительно воду из колбы сливают, открутив снизу сливной клапан. Фильтр желательно сразу расположить так, чтобы его было удобно обслуживать.
Эксплуатация стационарного фильтра и его обслуживание
Чтобы фильтры дольше работали, а картриджи приходилось менять как можно реже, важно соблюдать последовательность очистки воды. Вот она:
В системе не обязательно должны быть все шесть ступеней — все зависит от качества воды. Но важно, чтобы все крупные частицы и песок уловили механические фильтры: случайно попавший в воду кусочек окалины может пробить дорогую ионообменную мембрану и ее придется менять.
Схема и порядок подключения фильтра. Все фильтры врезаются в действующую сеть водопровода, поэтому порядок подключения такой:
Подготовка системы к запуску. Перед началом работы фильтра подключают водоснабжение: аккуратно, не дергая вводной кран, чтобы избежать скачка давления.
Вода заполнит фильтр постепенно — нужно подождать две-три минуты, в зависимости от напора. Когда проток прекратится, осмотрите фильтр и места соединений: не должно быть подтеков и трещин.
Если все нормально, прогоните тестовый объем воды — откройте любой кран на 5—10 минут.
Следите за давлением воды
Многие фильтры начинают течь, если давление воды превышает 6 атмосфер. Также фильтры чувствительны к резким перепадам давления. Поэтому используйте редуктор, если давление воды слишком высокое, или компенсатор гидроударов — если оно скачет.
До и после механического фильтра можно врезать манометры. Некоторые фильтры, в частности самопромывные, поставляются в комплекте с манометром. Они помогут отслеживать давление, а еще состояние самого фильтра: если на входе давление нормальное, а на выходе низкое — значит, картридж засорился, пора его менять.
Как я чистил воду из скважины
В 2018 году я купил частный дом, вода в него поступала из скважины глубиной 70 метров. Проблемы мы заметили сразу: вода была с песком, пахла болотом, в чайнике быстро появилась накипь.
На вводе в дом стоял единственный фильтр — механический, внутри него был полипропиленовый картридж. Около года я безуспешно экспериментировал с картриджами. Ничего не помогало: песок все равно оставался в воде.
я потратил на эксперименты с картриджами
Воду я проверял китайским TDS-метром, который оценивает содержание в воде солей, то есть ее жесткость. После установки умягчителя видимых изменений не произошло, а TDS-метр показал на 4—5 единиц меньше предыдущего значения — это в пределах погрешности.
Эксперименты с картриджами шли тяжело, потому что сам фильтр оказался ненадежным. Он постоянно подтекал, картриджи то и дело не подходили под размер колбы, и я подрезал их канцелярским ножом. Резьба на колбе со временем растрескалась.
Я пытался также использовать фильтры-кувшины, чтобы у нас был запас воды для приготовления пищи, но картриджи этих фильтров тоже оказались бесполезными. Кроме того, фильтры-кувшины очень медленные — воды постоянно не хватало.
В результате мы решили отказаться от скважинной воды. Вместо этого в 2018 году я заказал проект подключения центрального водопровода, а пока стал возить бутилированную воду в 19-литровых канистрах. Скважинную воду мы использовали, чтобы помыться и для бытовых нужд.
Считаю, что я принял верное решение: лучше переплатить один раз и избавить себя от проблем в будущем. Ведь автономная система очистки требует постоянного обслуживания, замены фильтров и расходных материалов. А замена скважинного насоса, если он сломается, — тоже приличные деньги.