Фильтры грубой и тонкой очистки воды
Согласитесь, что когда идет речь о колодце, то у большинства из нас сразу возникает стойкая ассоциация с идеально чистой и вкусной питьевой водой. Наверняка, весомый вклад в это устойчивое мнение внесли литературные произведения – очень часто в них упоминается «кристально чистая колодезная вода». Кроме того, у многих есть собственный опыт, когда во время похода по летнему зною огромным удовольствием становятся несколько глотков холодной воды из попавшегося источника – она действительно кажется изумительно чистой и свежей.
Фильтры грубой и тонкой очистки воды
Но вот у тех людей, которые пользуются водой из колодца или скважины постоянно, часто на этот счет имеется и иное мнение. Увы, но качество автономных источников водоснабжения очень часто далеко не только от идеала, но и от установленных допустимых санитарных норм. И для того чтобы использование источника было совершенно безопасным и максимально комфортным, применяют специальные системы водоподготовки, которые включают разнообразные по исполнению и по принципам работы фильтры грубой и тонкой очистки воды.
Для чего нужны фильтры грубой и тонкой очистки воды?
Содержание статьи
- 1 Для чего нужны фильтры грубой и тонкой очистки воды?
- 2 Фильтры механической очистки воды
- 2.1 Фильтры первичной механической очистки воды - грязевики
- 2.2 Сетчатые фильтры механической очистки
- 2.2.1 Видео: фильтр сетчатый «Нonеywell»
- 2.3 Фильтры механической очистки картриджного типа
- 3 Фильтры и устройства тонкой очистки воды
- 3.1 Очистка воды от железа
- 3.2 Способы очистки воды от сероводорода
- 3.3 Фильтры – умягчители воды
- 4 Комплексные системы фильтрации и очистки воды
- 4.1 Видео: еще один пример системы водоподготовки в частном доме
- 4.2 Общая производительность системы фильтрации и очистки воды
- 4.2.1 Калькулятор расчета пикового расхода воды
Автономные источники водоснабжения крайне редко могут «похвастаться» абсолютной чистотой воды. От тех или иных типов загрязнений не застрахованы ни поверхностные водоносные слои, из которых питаются колодцы, ни глубинные, к которым пробурены скважины. Все это имеет объяснение – подобные проявления вызываются и вполне обычными природными процессами, и техногенными факторами, к которым, кстати, нередко приходится относить нарушение технологий строительства и оборудования точек водозабора или нарушение правил их эксплуатации.
Как создаются источники автономного водоснабжения?
Для каждого типа водозабора существуют собственные правила его создания и оборудования. В специальных публикациях нашего портала можно найти немало полезной информации о том, как самостоятельно выкопать и обустроить колодец, пробурить водоносную скважину, и о том, как затем от точек водозабора провести водопровод в дом.
- Какими особенностями может отличаться вода из колодцев?
Наиболее близкорасположенные к поверхности земли водоносные слои, естественно, являются и в максимальной степени уязвимыми к внешним негативным воздействиям.
- В первую очередь, даже на самых благоприятных с точки зрения экологии участках постоянно идет «биологический круговорот» — почва насыщается органикой, непрерывно происходит естественный процесс ее разложения, а это само по себе – идеальные условия для развития микробиологических форм жизни. Само собой, все это «богатейшее многообразие» микроорганизмов, в том числе – и выраженного патогенного характера, имеет все шансы просочиться в используемый источник воды.
В колодцах нередко встречается и такая картина
- Вторая составляющая проблемы – это загрязнение поверхностны почвенных слоев промышленными выбросами, выхлопами автомобилей, разлитыми нефтепродуктами, химикатами агротехнического или даже бытового применения. Все это активно переносится вместе с талой или ливневой водой, впитывается в почву и вполне может попасть в верхние водоносные слои. Нередко этому способствует и неправильное оборудование колодца, в частности, некачественная его внешняя гидроизоляция.
В итоге вода из колодца, даже достаточно глубокого, порядка 20 метров, может «отдавать» нефтепродуктами, иметь выраженный гнилостный запах или характерный «аромат» сероводорода. Бывает, что даже органолептически, на ощупь, вода имеет слизистую консистенцию или «цветет» – это явный признак обильного содержания бактерий. Но запах – запахом, а практически неопределимыми без специальных лабораторных исследований, но от этого не становящихся менее опасными, являются соли тяжелых металлов, нитритные или нитратные соединения, ядохимикаты и прочие загрязняющие воду компоненты. И плюс ко всему – откладывающийся постепенно на дне колодца ил или намываемые песчаные отложения. Одним словом, использование воды из колодца без очистки связано с очень высокими рисками.
- А что можно сказать про скважины?
Здесь, казалось бы, все должно обстоять более благополучно? Поверхностные загрязнения в нижние водоносные слои практически не проникают, выраженной биологической активности – тоже нет. Однако, далеко не все так «радужно».
Вода из скважины тоже способна преподнести «сюрпризы»
Прежде всего, следует отметить, что некоторые виды микроорганизмов не только выживают на значительных глубинах, но еще и активно размножаются в таких условиях. Речь идет о так называемых серобактериях, наличие которых нередко приводит к достаточно распространенному явлению – вода из «чистой», казалось бы, скважина через определенный промежуток време8 начинает пахнуть сероводородом.
А второе то, что скважинам присуща иная крайность – это чрезмерная минерализация воды. Постоянный контакт водоносных слоев с пластами различных геологических пород вызывает насыщение волы солями – сульфидами, карбонатами, хлоридами кальция и магния, растворенным железом, другими неорганическими компонентами, в зависимости от строения грунтов в конкретном регионе. Такая вода имеет выраженную жесткость, и становится причиной целого ряда проблем при ее бытовом использовании.
Развернутую картину по состоянию употребляемой воды, особенно в том случае, когда особых внешних проявлений нет, способен дать только лабораторный анализ. На его основе можно будет правильно спланировать систему фильтрации и очистки воды для конкретных условий. При этом следует помнить, что состояние автономных источников бывает сильно зависимым от времени года и устоявшейся погоды, так что для достоверности картины, скорее всего, придется протестировать несколько проб, разнесенных по времени и приходящихся на самые «экстремальные» периоды – массовое весеннее таяние снега, пик жаркой засушливой погоды и затяжные осенние дожди.
Проблема очистки воды, во многих своих аспектах, напрямую касается и владельцев даже того жилья, которое подключено к центральной системе водоснабжения. Даже при качественном многоуровневом процессе водоподготовки на центральном водозаборе и на насосных станциях, по пути следования к потребителям качество может существенно снижаться – из-за неудовлетворительного состояния старых изношенных водопроводных коммуникаций.
Центральная система водоснабжения далеко не всегда отвечает санитарным нормам
Разнообразие устройств для фильтрации и очистки воды очень велико. Но все же можно выделить две основных группы.
- Первая – это фильтры грубой очистки воды, то есть ее механической фильтрации от взвешенных твёрдых примесей. Без этого «рубежа» использование каких бы то ни было систем доочистки будет или невозможным, или крайне неэффективным.
- Вторая группа – устройства тонкой очистки, которых уже будет напрямую зависеть от качества конкретного источника воды. Об этом будет рассказано ниже.
Фильтры механической очистки воды
Как уже говорилось, без системы грубой фильтрации обойтись, наверное, в принципе невозможно, какой бы чистотой воды ни славился ее источник. Никто и ничто не может гарантировать попадание мелких песчинок или ила, органических волокон, частичек окалины, сорвавшихся со стен фрагментов известкового налета и т.п. Такие взвеси и неприятны сами по себе, и приводят к зарастанию труб, особенно на фитингах или поворотах, и быстро выводят из строя сантехнику. Абразивное воздействие твердых включений «съедает» резиновые и полимерные уплотнения, повреждает керамические детали кранов или картриджей смесителей. Серьезно может пострадать от этого и крупная бытовая техника – стиральные или посудомоечные машины, бойлеры, колонки и другие приборы.
Твердые взвеси в воде быстро изнашивают сантехнику и бытовые приборы
Если используется автономный источник водоснабжения, то, как правило, первый рубеж механической очистки расположен уже на самой погружном насосе или на конце заборного рукава. При выборе насосного оборудования этот момент обязательно учитывают – исходя из особенностей колодца, открытого водоема или скважины.
Как правильно выбрать насос для автономного водоснабжения?
Насосное оборудование, используемое для обеспечения жилого дома водой, должно отвечать целому ряду требований. Рекомендации по выбору насоса для скважины можно найти в специальной публикации портала.
Безусловно, на этом этапе первичной фильтрации удаляются только крупные взвеси, и о приемлемой чистоте воды говорить пока не приходится. Вот именно теперь находится работа для фильтров грубой очистки.
Фильтры первичной механической очистки воды - грязевикиПринцип их работы – незамысловат. Вода проходит через ячеистую структуру того или иного типа, которая не пропускает далее взвешенные твердые включения. Диаметр (размер) ячейки сетки предопределяет глубину очистки. Как правило, если разговор идет о фильтрах грубой очистки, то имеется в виду удержание частиц размером от 100 мкм и выше. Впрочем, часто встречаются изделия, которые также именуют фильтрами грубой очистки, но обладающие способностями отделять включения диаметром порядка 50 мкм.
Твердые осадки на сетке фильтра
Во многих фильтрах грубой очистки дополнительно используется и иной принцип — их конструкция такова, что поток воды попадает в расширяющееся пространство, где резко теряет в скорости, и самые крупные частицы оседают на дно под действием гравитационных сил. Обычно такие фильтры ставят на «передовые позиции», перед врезкой в водопроводную систему частного или даже многоэтажного городского дома.
Если есть возможность, то можно установить два, а то и больше фильтров грубой очистки, естественно, с постепенным снижением размера ячейки сетки – так будет достигаться оптимальный результат с наименьшей вероятностью быстрого выхода устройств из строя или без необходимости проведения частых промывок.
Вертикальный грязевик-отстойник
- Фильтры, первыми встречающие поток воды из источника, очищающие его от самых крупных включений, нередко называют вполне понятным термином – грязевиками. Они могут различаться размерами, способом врезки в трубу — быть фланцевыми или муфтовыми (резьбовыми), особенностями конструкции. Так, бывают грязевики в форме вертикально расположенного цилиндра – в них то как раз и используется принцип гравитационного оседания осадка. Очень распространены так называемые «косые» грязевики, с характерной конфигурацией фильтрующей камеры, расположенной наклонно к трубе.
Всем известный «косой» фильтр
Все подобные грязевики требуют регулярной проверки и очистки от скопившегося осадка (шлама). Для этого они оснащаются резьбовыми или фланцевыми пробками, после снятия которой появляется доступ к фильтрующему сетчатому элементу и накопительной камере. Нередко под пробкой расположены и магнитные вставки, притягивающие в себе железосодержащие твердые частицы, повышая тем самым качество фильтрации.
Сетчатые фильтры механической очистки
Грязевики – важный элемент систем водопровода и отопления
Большинство используемых в бытовых условиях устройств такого класса вполне подходит и для водопроводных труб, и для контуров отопления. Более подробно о фильтрах-грязевиках можно узнать в специальной публикации портала.
Намного удобнее и в использовании, и в регулярном обслуживании сетчатые промывные фильтры.
Базовое устройство вертикального сетчатого фильтра
Они состоят из металлического корпуса (поз. 1) с резьбовыми муфтами или патрубками для врезки в трубу (поз. 2). Многие фильтры сразу комплектуются накидными гайками («американками»), которые предельно упрощают процесс монтажа и позволяют свободно снимать изделие при необходимости.
Снизу на корпус герметично накручен металлический или прозрачный пластиковый стакан (поз. 3). Внутри него размещена сетка, обычно исполненная их пищевой нержавейки (поз. 4). Снизу стакан оканчивается краном и сливным патрубком, позволяющим проводить промывку фильтра потоком воды.
Более качественной, безусловно, является обратная промывка – поток воды, направленный с противоположной стороны, намного лучше прочищает ячейки сетки. В некоторых моделях фильтров эта функция заложена в их конструкцию. Если нет, то можно просто организовать при монтаже трубной разводки обратную петлю, позволяющую временно перенаправлять поток воды при промывке.
Многие фильтры оснащены манометром (поз. 6), показывающим напор в водопроводе. Манометров может быть и два, на входе и на выходе – разница показаний дает возможность судить о степени засорённости фильтрующего элемента. Нередко такой фильтр совмещен с редуктором давления – это дает возможность регулировать уровень напора воды, что бывает важно для бытовой техники, подключенной к водопроводу.
Признанным лидером по производству подобных сетчатых фильтров является компания «Нonеywell». Ее ассортимент чрезвычайно широк – от простейших недорогих типов до оснащенных механизмом обратной промывки, или даже осуществляющих самоочиску – обратную промывку в автоматическом режиме, по мере засорения фильтрующего элемента.
Некоторые модели сетчатых фильтров «Нonеywell» представлены в таблице:
| Модель | Иллюстрация | Краткое описание | Размер фильтрующей ячейки | Габариты (монтажная длина ? высота), масса | Средняя стоимость |
|---|---|---|---|---|---|
| FF06 1/2" AA (miniplus) |  | Внешнее резьбовое соединение ? ", «американки» в комплекте. Латунный корпус, прозрачный стакан из ударопрочного пластика. Для холодной воды – до 40°С. Максимальный расход воды – 1,5 м?/час. Давление в системе – до 1,6 Мпа. Дополнительного оснащения нет. | 100 мкм | 140?158 мм, 0,7 кг | 2740 руб. |
| FF06 3/4" AAM (miniplus) |  | Соединение ? ". Латунные корпус и стакан. Может использоваться как для холодной, так и для горячей воды – верхний предел 80°С. Максимальный расход – 3,0 м?/час, давление – 2,5 Мпа. Дополнительного оснащения нет | 100 мкм | 158?180 мм, 1,0 кг | 3880 руб. |
| FK06 1/2" AA |  | Соединение ? ". Латунный корпус и прозрачный ударопрочный стакан. Для холодной воды – до 40°С. Максимальное давление на входе – 1,6 Мпа. Встроенный редуктор давления с диапазоном регулировки на выходе от 0,16 до 0,6 Мпа. Пиковый расход – 1,8 м?/час. Предусмотрены два посадочных отверстия для установки манометров на входе и выходе. | 100 мкм | 140?245 мм, 0,7 кг | 5200 руб. |
| FK06 3/4" AAM |  | Фильтр для очистки холодной и горячей воды. Металлический непрозрачный стакан. Соединение ? ". Рабочее давление на входе – 2,5 Мпа. Встроенный редуктор с диапазоном от 0,15 до 0,6 Мпа на выходе. Расход пиковый для бытового использования – до 2,9 м?/час. | 100 мкм | 160?245 мм, 1,0 кг | 7950 руб. |
| F74С 1" AA |  | Фильтр сетчатый магистральный для очистки холодной воды (до 30°С). Соединение 1". Встроенный механизм обратной промывки фильтрованной водой. Возможность подключения привода автоматической промывки. Кольцо-памятка о необходимости обслуживания. Расход 4,0 м?/час. Рабочее давление – от 0,15 до 1.6 Мпа. Встроенный манометр. | В зависимости от модификации: АА – 100 мкм; АС – 50 мкм; АD – 200 мкм. | 105?324 мм, 3,2 кг | 11650 руб |
| F76S 1/2" AA |  | Фильтр для холодной воды с присоединением ? ", но высокими показателями производительности – до 3,2 м?/час. Механизм обратной промывки с ручным управлением или с автоматическим режимом очистки по заданному времени (блок приобретается отдельно). Встроенный манометр. | По желанию потребителя используется сетка из широкого размерного диапазона: В – 20 мкм; С – 50 мкм; А – 100 мкм; D – 200 мкм. Допустимо применение вкладышей в сборе с сетками: Е – 300 мкм; F – 500 мкм. | 140?449 мм, 2,9 кг | 13850 руб. |
Сетчатые фильтры «Нonеywell» отличаются высочайшим качеством, и всегда сопровождаются паспортом изделия с обязательной гарантией производителя. Приобретать их следует в специализированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, которых, к сожалению, немало.
Видео: фильтр сетчатый «Нonеywell» Фильтры механической очистки картриджного типа
Лидеры по широте использования - фильтры картриджного (патронного) типа
Очень удобны в использовании фильтры механической очистки патронного (картриджного) типа. Среди бытовых устройств они занимают одну из лидирующих позиций – за счет невысокой цены и простоты в эксплуатации.
Несложное устройство картриджного фильтра
Конструктивно они состоят из корпуса (поз. 1) с резьбовыми гнездами для подключения к водопроводу на ?; ? или 1 дюйм (поз.2). Корпус обычно оснащен системой подвеса его на стену на кронштейне (поз. 3) или консоли. Обычно сверху корпуса расположена кнопка или пробка (поз.4) для стравливания давления в фильтре при его обслуживании. Снизу к корпусу крепится цилиндр (стакан) из металла, непрозрачного или прозрачного пластика (поз. 5). Соединение герметизируется кольцевой прокладкой и накидной резьбовой муфтой (поз. 6) (в некоторых моделях сама колба имеет резьбовое соединение с корпусом). В комплекте фильтра идет специальный ключ (поз. 70) для герметичного обжима стакана.
Внутри стакана устанавливается сменный картридж (патрон). Это всегда – полый цилиндр, стенки которого выполняют фильтрующую функцию. Вода при движении через фильтр поступает во внешний объем стакана, проникает сквозь станки патрона в его внутреннюю полость, и уже оттуда движется к выходному отверстию фильтра. Естественно, конструкция фильтра и картриджа подразумевает плотное их прилегание друг к другу, чтобы вода не находила себе «лазейки» для свободного прохода.
Материал и форма исполнения фильтрующих стенок цилиндрического картриджа может различаться. Так, можно приобрести фильтрующий элемент из намотанных полипропиленовых нитей (поз. а), из вспененного губчатого полипропилена (поз. в), полипропиленовой гофры. Полипропилен выбран в качестве материала неслучайно – он химически инертен и имеет сертификацию для использования в пищевой промышленности и в медицинских целях, то есть неспособен оказывать негативное влияние на воду, употребляемую в питьевых целях.
Понятно, что такие картриджи имеют определенный ресурс использования, и после его выработки подлежат замене. Но можно приобрести патрон и с сетчатой структурой, которая поддается обслуживанию – очистке и промывке (поз. б).
Размеры подавляющего большинства картриджей выдержаны в единых стандартах: SLIМ LINE или BIG ВLUE с длиной 5, 10 или 20 дюймов.
Используются, в основном, фильтры двух стандартов - SLIМ LINE (слева) и BIG ВLUE с различной длиной картриджа
Размер фильтрующей ячейки подобных картриджей может быть настолько мал (порядка 1 ? 5 мкм), что даже сложно их назвать фильтрами грубой очистки. Это, скорее, система тонкой механической фильтрации. Но чтобы такое устройство не забивалось быстро крупными включениями, его рекомендуется устанавливать после уже упомянутых грязевиков или сетчатых фильтров.
Единственный недостаток такой схемы – это необходимость приобретения сменного картриджа. Однако, стоимость их невысока, и позволить себе регулярную замену фильтрующего элемента сможет каждый.
| Модель | Иллюстрация | Основные характеристики | Размер фильтрующей ячейки | Цена |
|---|---|---|---|---|
| PS-1M (5М; 10М; 20М) |  | Стандарт «Slim Line», размер 10" (254 мм). Фильтрационный материал – вспененный полипропилен. Для холодной воды (от +2 до +35°С). Ресурс – до 10 м?, но замена не реже 1 раза в 6 месяцев. Рекомендуемая производительность – до 10 л/мин. | В зависимости от модели – 1; 5; 10 или 20 мкм | 75 руб. |
| PP-1M (5М; 10М; 20М) |  | Все данные – аналогичны указанным выше. Отличие – фильтрующий элемент из намотанного полипропиленового шнура («веревка»). | В зависимости от модели – 1; 5; 10 или 20 мкм | 90 руб. |
| EL-5M (20М) |  | Отличие – фильтрующий элемент из гофрированного полипропиленового нетканого полотна. Картридж выдерживает до 6 циклов промывки. Скорость фильтрации - до 20 л/мин. | В зависимости от модели – 5 или 20 мкм | 200 руб. |
| NET-10 |  | Картридж стандарта «Slim Line» с сетчатой полимерной структурой, допускающей регулярное обслуживание (промывку). Скорость фильтрации – до 50 л/мин. | 150 мкм | 220 руб. |
| PS-5M-10BB (10М, 20М) |  | Стандарт «Big Blue», длина 10". Материал – вспененные полипропилен. Рекомендуемый расход – до 15 л/мин. Ресурс – до 20 м?, но с обязательной заменой раз в полгода. | В зависимости от модели – 5; 10 или 20 мкм | 280 руб. |
| PP-5M-10BB (10М; 20М) |  | То же самое, но из намоточного полипропилена. | В зависимости от модели – 5; 10 или 20 мкм | 370 руб. |
| EL-5M-10BB (20М) |  | Отличие – фильтрующий элемент их полипропиленовой гофры с возможностью проведения до 6 промывок. Скорость фильтрации – до 30 л/мин. | В зависимости от модели – 5 или 20 мкм | 500 руб. |
| NETSS-10BB |  | Сетчатый картридж из нержавеющей стали, стандарта «Big Blue» длиной 10". Скорость фильтрации – до 200 л/мин. | 150 мкм | 3000 руб. |
Для более производительных фильтров стандарта «Big Blue» с длиной 20 дюймов также выпускаются соответствующие картриджи, в целом повторяющие строение элемента и размер ячеек моделей, указанных в таблице. Естественно, у них больший ресурс – до 40 м?, выше скорость фильтрации. Но периодичность смены (или промывки – для обслуживаемых моделей) все равно выдерживается единой – не реже 1 раза в 6 месяцев. Соответственно, выше и цена изделий.
Очень большое удобство фильтров стандартов SLIМ LINE и BIG ВLUE еще и в том, что их корпуса в полной мере универсальны – в них могу использоваться картриджи не только для механической очистки воды, но и для более глубокой, о которой речь пойдет в следующем разделе.
Фильтры и устройства тонкой очистки воды
Удаление из массы поступающей воды твердых включений вовсе не решает всех проблем. Как уже говорилось, особую проблему составляют растворенные в жидкости минеральные или органические вещества, находящиеся в ней микроорганизмы – все это может сделать воду непригодной для пищевых нужд, опасной для употребления или, в лучшем случае, существенно снизить ее вкусовые качества.
Существует несколько основных технологий тонкой очистки воды, которые реализованы в различных фильтрующих приборах или сменных картриджах к ним. Целесообразность применения специфических фильтров зависит исключительно от результатов анализа основного источника воды.
Очистка воды от железаМного неудобств и серьезных неприятностей может доставить чрезмерное содержание железа в поступающей воде. К сожалению, очень часто оно превышает установленную СанПиН предельно допустимую концентрацию – 0,3 мг/литр.
Железо в составе воды может принимать различные формы:
- Всегда присутствует растворенное железо в свободной двухвалентной форме (Fe+2). Оно абсолютно не заметно визуально, и никак не поддается обычной механической фильтрации.
- Взаимодействие двухвалентного железа с кислородом воздуха или растворенным в воде вызывает его переход в трехвалентную форму. Это уже – мелкодисперсная консистенция, взвешенная в толще жидкости. Тот самый ржавый налет, который оставляет вода – это проявление именно такой химической формы железа. Поддаётся отстаиванию и тонкой фильтрации.
Ржавые потеки - это взвешенные в воде частицы трехвалентного железа
- Органическое коллоидное железо – хотя и является взвесью, но настолько мелкой, что отстаиванию и фильтрации практически не поддается.
- Железо в форме гидроокиси – нерастворимый осадок, легко удаляемый механической фильтрацией.
- Очень необычная форма – бактериальное железо. Оно проявляется слизистыми налетами на стенках сосудов или тонкой пленкой на поверхности воды. По сути – это колонии бактерий и продукты их жизнедеятельности – эти микроорганизмы питаются за счет энергии, выделяющейся в процессе преобразования двухвалентной формы в трехвалентную.
Насколько опасно превышение концентрации железа в воде?
- В принципе, полезный в умеренных дозах для организма человека элемент, при большом содержании часто вызывает нарушения обменных процессов, дисфункцию почек, печени, надпочечников, щитовидной железы. Может негативно измениться состав крови, что приведет к тяжелым и частым аллергическим проявлениям. А железобактерии нередко становятся причиной серьезных отравлений или хронических расстройств системы пищеварения.
- Вода с повышенным содержанием железа становится неприятной на вкус.
- Твердые формы железа, если их не удалить из воды, приводят к постепенному засорению труб и быстрому износу сантехнических и бытовых приборов.
- После стирки на белье могут оставаться желтые пятна. Раковины и ванны постоянно будут иметь неопрятный вид.
Существует немало технологий обезжелезивания, но многие из них применимы только в промышленных масштабах – на станциях подготовки воды. А каким образом можно избавиться от железа в воде на бытовом уровне?
- Аэрация и последующей фильтрацией
Раз двухвалентное железо при реакции с кислородом переходит в нерастворимую трехвалентную форму, значит необходимо создать условия для максимального контакта воды с воздухом. Один из способов – аэрация (барботация) – пропускание мелких воздушных пузырей через воду. Это реализуется в аэрационных колоннах.
Так выглядит аэрационная колонна с компрессором
В такую колонну подается вода из источника, через которую постоянно пропускается нагнетаемый компрессором воздух. Управление обычно осуществляется в автоматическом режиме – при открытии крана срабатывает датчик потока, передающий сигнал управления на запуск компрессора.
Аэрация, помимо обезжелезивания, способна выполнить еще ряд полезных функций. Так, пузырьки воздуха способны увлечь и вывести в дренаж мелкие твердые включения минеральной или органической природы – снижается нагрузка для последующих в цепи фильтрующих устройств. Кроме того, это дает эффект в борьбе с сероводородом – об этом будет рассказано ниже.
Аэрационную колонну, если она требуется, обычно размещают после магистрального фильтра грубой очистки. Это – достаточно дорогие изделия (обычно стоимость полного комплекта аэрации даже минимальной производительности начинается с отметки в 30 тысяч рублей), но в условиях, когда автономный источник не отличается чистотой воды, без них обойтись сложно.
- Обезжелезивание по реагентной технологии
Быстрое окисление железа и переход его в пригодное для механической фильтрации состояние могут быть вызваны специальными мощными окислительными компонентами – яркий пример тому обычная марганцовка (перманганат калия). Однако, такой способ требует очень точной дозировки, постоянного пополнения реагента, и при малейшем нарушении технологии является не вполне безопасным для организма человека. На бытовом уровне он не используется.
- Безреагентный метод очистки от железа
Это – наиболее широко применяемая технология. Смысл ее в том, что вода контактирует со специальной засыпкой, которая сама по себе не вступает в реакцию, но стимулирует использование кислорода, содержащегося в воде для окисления железа.
Засыпка может быть, как минеральной (например, доломит, цеолит, глауконит), так и синтетической или комплексной («Pyrolox», «МЖФ», «ВIRM», «МGS»).
Упаковка засыпки типа «ВIRM»
Такие очистители могут быть исполнены в виде колонн, или же в форме картриджей к уже упоминавшимся фильтрам патронного типа.
Колонны обезжелезивания воды
Характерно, что в процессе окисления железа компонентная засыпка практически не расходуется. Перешедшее в твёрдую фазу железо или остается в самой засыпке, либо удаляется далее по ходу воды в сорбционном или тонком механическом фильтре. Засыпной состав легко регенерируется - очищается промывкой воды. Правда, картриджи для обезжелезивания – одноразовые, и регенерации, увы, не подлежат.
| Модель | Иллюстрация | Основные характеристики | Цена |
|---|---|---|---|
| Колонна для обезжелезивания Clack 1054 |  | На основе безреагентного наполнителя «Superferox». Ручной клапан промывки. Объем наполнителя я- 40 л, дренажного гравия – 10 кг. Объем воды для регенерации – 300 л. Диаметр труб присоединения к водопроводу - 1", к дренажу – ?". Высота установки – 1520 мм, глубина – 550 мм. Масса – 40 кг. | 18000 руб. |
| Колонна для обезжелезивания Runxin 1054 |  | На основе безреагентного наполнителя «Superferox». Автоматическая промывка реагента и дренажа. Производительность 0,9 м?. Высота установки – 1520 мм, глубина – 550 мм. Масса – 40 кг. | 26900 руб. |
| Картридж для обезжелезивания IR-10 |  | Стандарта «Slim Line» длиной 10". Засыпка - BIRM. Производительность – до 2 л/мин. Ресурс – 4 м? или полгода эксплуатации. | 380 руб. |
| Картридж для обезжелезивания IR-10BB |  | Стандарта «Big Blue» длиной 10". Засыпка - BIRM. Производительность – до 8 л/мин. Ресурс – 12 м? или полгода эксплуатации. | 1200 руб. |
| Картридж для обезжелезивания IR-20BB |  | Стандарта «Big Blue» длиной 20". Засыпка - BIRM. Производительность – до 15 л/мин. Ресурс – 24 м? или полгода эксплуатации. | 2300 руб. |
Есть у безреагентного метода свои недостатки:
- Есть определенные ограничения по химическому составу воды – в частности, по ее кислотности и концентрации щелочных составляющих. Это обязательно указывается в паспортах изделий. Также необходимо до такого обезжелезивания избавиться от повышенной концентрации растворенного сероводорода.
- «Собственного» кислорода воды может быть недостаточно для качественной очистки ее от железа таким методом. Выход – рекомендуемая предварительная аэрация.
- Такая очистка не оказывает никакого влияния на биохимических, в том числе – патогенный состав воды. Требуется последующее обеззараживание.
- Система в ходе эксплуатации требует регулярного обслуживания – промывки и прочистки. Пренебрежение этими операциями может закончиться выходом оборудования из строя – потерей засыпкой своих каталитических качеств.
Многие системы очистки очень тесно функционально связаны между собой. Так, безреагентный метод обезжелезивания воды успешно действует и на растворенные соли магния, которые становятся причиной повышенной ее жёсткости. Равно, как и другие методы очистки (например, ионообменный или по технологии обратного осмоса) оказывают влияние и на содержание железа в воде.
Способы очистки воды от сероводородаЗапах сероводорода неприятен уже сам по себе, и такая вода малопригодна для бытового и пищевого использования. Однако, опасность даже более серьезная, чем кажется на первый взгляд.
Сероводород не только неприятен на запах и вкус, но и представляет серьезную угрозу здоровью
Это – очень токсичное соединение, и даже небольшая доза, попавшая организм с водой или даже через органы дыхания, может вызвать головокружения, тошноту, более серьезные поражения нервной системы с весьма печальными последствиями. Дело в том, что сероводород входит в необратимую реакцию с красными кровяными тельцами, которые поражаются и перестают выполнять основную функцию – доставку кислорода по тканям и системам организма.
Есть еще одна характерная особенность – этот газ, даже при не сильно частых контактах, снижает чувствительность вкусовых и обонятельных рецепторов, и человек просто перестает обращать на него внимание. И патологическое его действие продолжается незамеченным, до тех пор, пока не проявится явными признаками отравления.
Есть у сероводорода еще одно негативное свойство – он резко снижает устойчивость металлических труб к коррозии – повышается их хрупкость, разрушаются стенки, выходят из строя вентили и т.п.
Одним словом, если анализ показывает наличие сероводорода свыше допустимых норм (более 0,03 мг/литр), или появился характерный запах, следует принимать меры.
Уже упоминалось, что сероводород может проявиться в скважине не сразу, а с течением времени – это говорит о появлении колоний серобактерий. Они, кстати, могут «свить гнездо» и в нагревательных устройствах – внезапно чистый, казалось бы, бойлер начинает издавать на выходе характерный «аромат».
Какие методы применяются для того, чтобы избавиться от сероводорода:
- Уже упомянутая выше аэрация становится достаточно эффективным средством и в этом случае:
- Во-первых, этот газ плохо растворяется в воде, и поток воздушных пузырьков способен «утаскивать» его с собой вверх, а затем он через клапан аэрационной колонны выходит в атмосферу. Такое своеобразное «проветривание» воды.
- Во-вторых, обили кислорода в воде – это крайне неблагоприятная среда для серобактерий, колонии которых в таких условиях начинаю гибнуть.
- И в-третьих, само соединение за счет молекул водорода является активным восстановителем, вступая в реакцию со свободным кислородом. На выходе получается вода и серный осадок, который потом несложно удалить механической фильтрацией.
- Существуют достаточно сложные и требующие особой квалификации персонала технологии химической и биохимической очистки воды от сероводорода. В условиях автономного водоснабжения они не используются.
- Сорбционная очистка – это то, что широко используется и в промышленных масштабах, и в быту.
Сорбционная засыпка из гранулированного активированного угля
Специальные сорбционные засыпки, как правило – на основе активированного угля, способны вывести из воды опасные химически соединения, в том числе хлор и сероводород, стать катализатором для окислительных процессов, и даже фильтрующей «решеткой» для тонкой механической очистки. Тщательно подобранные составы становятся непреодолимым барьером и для различных патогенных микроорганизмов.
Многие сорбционные засыпки (к примеру, «Centaur» для производства которого используются определенные породы каменного угля) имеют немалый ресурс и способны регенерироваться после определенного промывок, конечно, до определенного предела. Такие сорбционные фильтры могут быть в виде колонн – на мощных фильтрующих комплексах, или опять же в форме сменных картриджей стандартного типоразмера.
| Модель | Иллюстрация | Краткое описание | Ориентировочная цена |
|---|---|---|---|
| Сорбционная колонна CF-1054/F71B1-T |  | Сорбент – уголь активированный кокосовый, количество – 42 л. Производительность колонны – до 0,7 м?/час. Габариты 260 ?1550 мм, соединение – ? ". | 17700 руб. |
| Картридж угольный BL-10 |  | Стандартный типоразмер «Slim Line», 10". Скорость фильтрации – до 2 л/мин. Ресурс – до 4 м? или полгода эксплуатации, без возможности регенерации | 130 руб. |
| Картридж угольный BL-10BB |  | Стандарт «Big Blue», 10". Производительность – до 12 л/мин. Ресурс – до 12 м? или полгода эксплуатации, без регенерации. | 450 руб. |
| Картридж угольный GAC-KDF |  | Типоразмер - «Slim Line», 10". Засыпка – гранулированный активированный уголь. Повышенная степень очистки, в том числе и от тяжелых металлов за счет компонентной добавки KDF. Производительность – до 2 л/мин. Ресурс - – до 4 м? или полгода эксплуатации. | 340 руб. |
| Картридж угольный GAC-20BB |  | Стандарт «Big Blue», 20". Гранулированный активированный уголь. Производительность – до 20 л/мин. Ресурс – до 24 м? или полгода эксплуатации. | 1200 руб. |
Еще одна «болезнь» воды – это ее повышенная жесткость, вызванная высокой концентрацией солей магния (сульфаты) и кальция (обычно это гидрокарбонаты). Соли иных металлов хотя и присутствуют, но на фоне указанных выше их воздействие невелико.
Жесткость больше характерна для скважинной воды, хотя это – не догма, и колодезная или водопроводная вода тоже могут иметь повышенный градус жесткости.
Какие негативные последствия влечёт такая вода:
- Быстрое зарастание посуды и бытовых приборов накипью.
- Снижение вкусовых качеств воды – она начинает горчить, особенно после приготовления пищи.
- Отмечается плохая растворяемость моющих средств, стирального порошка, снижение эффективности шампуней и гелей для душа. В результате реакции с солями моющие средства образуют трудносмываемую нерастворимую пленку из шлаков, а это может закончиться раздражением кожи, болезнями волос, проявлениями аллергии.
- Ткани после стирки в такой воде могут быстро изнашиваться – повышается ломкость волокон.
- Зарастание труб известковым налётом. Еще хуже, если им покрываются нагревательные элементы бытовой техники – резко снижается их КПД, а сами ТЭНы быстро перегорают. Кроме того, уплотнения теряют эластичность, что приводит к протечкам.
Как можно снизить жесткость воды:
- Метод кипячения не рассматриваем – он никак не относится к системам фильтрации.
- Технологию химического умягчения пользуют на бытовом уровне с давних пор, например, добавляя в воду соду. Более технологичный вариант – использование специальных химических умягчителей по типу картриджных фильтров, но только с кристаллической или таблетированной засыпкой.
Такие химические фильтры-умягчители ставят на входе в стиральные или посудомоечные машины
Частично растворимая засыпка (чаще всего это полифосфат натрия) постепенно вымывается и требует регулярного пополнения.
Способ эффективный и проверенный. Но он больше подходит для бытовой техники (стиральных или посудомоечных машин), перед которой такие фильтры обычно и монтируются. Для пищевых целей необходимо иное решение.
- Самый действенный в настоящее время метод – это применение технологии ионного обмена. Атомы кальция и магния заменяются более активным металлом – натрием, а его соли не оказывают никакого негативного влияния на состав и консистенцию воды.
Ионообменная смола-катионит
Для подобной реакции используются специальные искусственные смолы – катиониты, с выражено высоким содержанием натрия. Реакция не требует никаких особых температурных и барических режимов – все протекает «само собой». И еще одно важнейшее достоинство – катиониты вполне могут регенерироваться после обработки их концентрированным раствором обычно поваренной соли – NaCl. При этом ионы магния и кальция освобождаются и отводятся с водой в дренаж.
Подобная фильтрация реализована в специальных ионообменных колоннах - с возможностью регулярной промывки и регенерации смол (в ручном или автоматическом режиме).. Для патронных фильтров используются картриджи с соответствующим наполнением, но восстановлению они обычно не подлежат и эксплуатируются до выработки своего ресурса.
- Отдельно можно отметить технологию магнитного умягчения воды, хотя она тоже вряд ли относится к фильтрам.
Специальные компактные устройства или врезаются в водопровод, или надеваются сверху на трубы. В различных устройствах применяются или мощные неодимовые постоянные магниты, или электромагниты – тогда они требуют подключения к питанию. Потребление энергии у них невелико, не более 15 Вт, а заложенный ресурс может составлять до 10 и более лет.
Устройства магнитного умягчения воды - с постоянными (слева) и электромагнитами
Физико-химический механизм магнитного воздействия на соли до конца не изучен. Но факт остается фактом – кристаллизация солей магния и кальция происходит не на поверхности труб или приоров, а в самой воде, и этот твердый осадок уже затем несложно отфильтровать механически.
| Модель | Иллюстрация | Краткое описание | Ориентировочная цена |
|---|---|---|---|
| «Магнолия – Силвер» |  | Оригинальный умягчитель магнитного действия в виде шара, укладываемый в стиральную или посудомоечную машину на время их работы | 1200 руб. |
| «АкваЩит ДУ60» |  | Электромагнитный умягчитель воды. Блок питания и провода для навивки на тело водопроводной трубы. Потребление – 5 Вт/час. Габариты блока 150?100?70 мм. Максимальный диаметр трубы – до 60 мм. | 8800 руб. |
| «Akvasoft ECO ONE» |  | Умягчитель с постоянными магнитами. Устанавливается на трубах перед входом в бытовые приборы. Производительность – до 0,6 м? час. Габариты 75?55 мм (для трубы 16 мм) | 1700 руб. |
| «Новая вода» В120 |  | Умягчитель химического типа действия с насыпным реагентом (полифосфат натрия). Масса наполнителя – 235 г. Производительность – до 0,8 м?/час. Для непищевого использования. | 920 руб. |
| Колонна ионообменная «ATOLL EcoLife S-20» |  | Регенерация автоматическая при непрерывном водопотреблении. Производительность – до 1,8 м?/час. Объем ионообменной смолы – 20 л. Индикация уровня наполненности регенерационной солевой засыпки. Габариты: 870?350?510 мм | 26000 руб. |
| Колонна ионообменная «EcoWaterESM 11» |  | Полная степень автоматизации процесса, возможность дистанционного контроля, интеллектуальная система управления с блоком анализа расхода и принятия решения о необходимости регенерации. Производительность – 0,9 м?/час. Объем ионообменной смолы – 11 литров, емкость солевого бака – 25 кг. | 43000 руб. |
| Умягчающий картридж ST-10 |  | Стандарт «Slim Line» 10". Производительность – до 2 л/мин. Ресурс – 4 м? или 6 месяцев эксплуатации. Не восстанавливаемый. | 370 руб. |
| Умягчающий картридж ST-10BB |  | Типоразмер «Big Blue», 10". Производительность – до 8 л/мин. Ресурс – 12 м? или 6 месяцев эксплуатации. Не восстанавливаемый. | 850 руб. |
Комплексные системы фильтрации и очистки воды
Все упомянутые выше ступени фильтрации, по мере необходимости (на основании лабораторных исследований источника), обычно объединяются в целые комплексы, обеспечивающие высококачественную очистку воды. Единых «рецептов» здесь нет, но для примера можно привести один из вариантов подобной схемы:
Пример организации системы автономной водоподготовки
Вода поступает из внешнего источника (поз. 1) и сразу проходит через грязевик или сетчатый фильтр механической очистки (поз. 2).
После первичной фильтрации поток попадает в аэрационную колонну (поз. 3) в которую нагнетается воздух с помощью компрессора (поз. 4). Для того чтобы компрессор работал только по мере необходимости, он связан сигнальным кабелем с датчиком потока, установленным уже на выходе из системы (поз. 5).
Насыщенная кислородов вода переходит в колонну обезжелезивания (поз. 6). Выпавшие в осадок окислы частично сбрасываются в дренаж (поз. 7), или задерживаются на сетчатом фильтре грубой очистки (поз. 8).
Следующая колонна – с ионообменной смолой (поз. 9), для умягчения воды. Здесь также предусмотрена своя система дренажа (поз. 10) которая используется при промывке и регенерации смолы. Между этим и следующим рубежом вновь установлен фильтр грубой очистки (поз. 11).
Следующая установка – это колонна сорбционной очистки (поз. 12), которая удалит химические и биологические составляющие, повысит общие органолептические качества воды. Система дренажа необходима для регулярных промывок фильтрующей засыпки.
Далее, по ходу движения воды установлен магистральный фильтр картриджного типа (поз. 14), который обеспечит окончательную тонкую очистку воды. После этого поток разделяется.
Напрямую (поз. 15) вода уходит для технического и хозяйственного использования. А для пищевого (питьевого) применения она проходит еще и стадию ультрафиолетового обеззараживания в специальной установке (поз. 16) где надежно уничтожаются все патогенные микробы. И уже затем (поз. 17) идет на пищевой водозабор.
Видео: еще один пример системы водоподготовки в частном домеПодобные схемы, понятно, подходят для достаточно больших домов и значительного уровня потребления воды. Однако, ничего не мешает собрать ее самостоятельно и в городской квартире, используя патронные фильтры и картриджи к ним самого разного предназначения.
Но в любом случае очень важно учесть то, что производительность системы должна в полной мере соответствовать возможному суммарному расходу воды. В противном случае эффективность очистки будет под большим вопросом.
Общая производительность системы фильтрации и очистки водыДля того, чтобы в любой момент времени и на любой точке водоразбора было обеспечено необходимое количество прошедшей очистку воды, обязательно оценивается общая производительность создаваемой системы фильтрации. Характерная особенность – общая производительность никогда не может быть выше, чем у отдельного фильтрующего модуля, и, значит, оцениваться должна по самому «медленному» своему элементу.
- В первую очередь необходимо оценить общий требуемый объем воды, необходимый для обеспечения потребностей всех членов семьи. Например, нормой суточного потребления считается примерно 200 литров на человека. Исходя из этого, несложно подсчитать, что, скажем, для семьи из четырех человек потребуется 200 ? 4 = 800 л или 0,8 м? в сутки.
- Расходование воды идет не постоянно в течение суток. Значит, следует оценить возможность фильтрационной системы выдать этот объём за более короткий срок. Обычно исходят из времени пользования, равное 10 часам. Значит, в рассматриваемом случае, при суммарном расходе в 800 л/сутки, производительность должна быть не ниже 800 / 10 = 80 л/час.
- Но и это еще не всё - существует понятие пикового потребления. Весьма маловероятна, но все же возможна ситуация, когда все точки водопотребления в доме включены одновременно. Расход воды в конкретный момент времени может достичь максимально возможного значения, которое существенно превышает рассчитанные выше
Для расчета пиковой нагрузки на систему водоочистки необходимо просуммировать усредненный расход всех точек водопотребления в доме, которые теоретически могут быть включены одновременно. Далее, расчет выполняете по формуле:
Qпик = ?Q(1?n) ? kn
Qпик – пиковое потребление.
?Q(1?n) – сумма расходов воды всех точек водопотребления, от первой до n-ной.
kn – поправочный коэффициент, учитывающий общее количество точек водоразбора (n).
kn рассчитывается по следующей формуле:
kn = 1 / v (n-1)
Значение расхода для различных точек водопотребления обычно является уже рассчитанной величиной, которую, к примеру, можно взять из таблицы, приведенной ниже:
| Тип точки водопотребления | Максимальный расход (л/с) |
|---|---|
| Смеситель кухонный | 0.2 |
| Смеситель умывальника в ванной | 0.1 |
| Смеситель ванной | 0.25 |
| Душевая кабинка | 0.25 |
| Сливной бачок унитаза | 0.1 |
| Биде | 0.1 |
| Стиральная машина | 0.4 |
| Посудомоечная машина | 0.2 |
| Кран (?") для хозяйственных нужд (полив, помывка автомобиля и т.п.) | 0.35 |
Чтобы не загружать посетителя сайта самостоятельными расчетами, снизу размещен удобный калькулятор, позволяющий мгновенно получить искомое значение пикового потребления воды.
Калькулятор расчета пикового расхода воды
Полученное значение производительности может показаться пугающим – далеко не всякая система фильтрации способна справиться с такой нагрузкой. Однако, следует понимать, что речь идет именно о пиковых, маловероятных и очень ограниченных по времени расходах. Тем не менее, чтобы не допустить чрезмерной нагрузки на систему фильтрации, можно, например, оборудовать аккумулирующие очищенную воду ёмкости. А еще лучше - стараться не допускать пиковых скачков потребления, принимая какие-то свои домашние «административные» меры.
А в тех случаях, когда многоступенчато очищенная вода используется только лишь для питьевых целей и для приготовления пищи, можно поступить и проще – приобрести консольную установку, на которой уже размещены необходимые фильтры.
Компактная консольная система очистки воды с установкой под кухонной мойкой
Такие комплекты пользуются большой востребованностью – они компакты и легко помещаются в пространство под мойкой на кухне. Чаще всего от них выходит трубка на дополнительный краник с подачей максимально очищенной питьевой воды.
Как выбрать фильтр для дома или квартиры?
В настоящей публикации не упомянуты фильтры высшей степени очистки – установки обратного осмоса. Фильтрация здесь происходит буквально на молекулярном уровне, что предопределяет особенности конструкции таких установок. Но подробнее о них и о других устройствах рассказано в отдельной публикации, посвященной проблемам выбора фильтра для бытового использования.
