Типові схеми очищення води для житлового будинку. Фільтри для води та їх відмінності один від одного.

Влітку Москва нагадувала пустелю Сахару. Не в тому сенсі, що всім нам було дуже жарко (по крайней мере в червні-липні), а в тому, що наші водоканальних служби мають шкідливу звичку влітку воду в місті вимикати. Добре ще, що тільки гарячу. Але мова тут піде не про проблеми водопостачання як такого. Передбачається, що вода у вашому будинку, квартирі, офісі, на підприємстві, та й взагалі в місті все-таки є.

Як правило, вода, що надходить зі свердловини або, припустимо, з муніципальної водопровідної системи, вимагає попередньої обробки. Мета - доведення якості води до нормативів. А які ці нормативи і, отже, яка вода вважається хорошою? Наприклад, багато москвичів, а особливо москвички вважають, що гарна вода - прозора, без запаху і шкідливих домішок. Ще дуже модні і популярні розмови на тему «як би не напитися водиці з важкими металами або радіонуклєїда. А то козенятком станеш »... І це правильно. Але лише в загальних рисах. Насправді судити про якість води та її відповідність або невідповідність встановленим нормам можна тільки на підставі максимально повного хімічного та бактеріологічного аналізу. Тільки на основі цього аналізу можна робити остаточний висновок про «водяний» проблеми або комплексі проблем.

Основні неприємності, з якими доводиться стикатися нам з вами (і нашої сантехніці), наступні:

• Наявність у воді нерозчинених механічних частинок, піску, суспензій, іржі, а також колоїдних речовин. Їх присутність у воді призводить до прискореного абразивного зносу сантехніки і труб, до їх засмічення.


• Присутність у воді розчиненого заліза і марганцю. Така вода спочатку прозора, але при відстоюванні або нагріві набуває жовтувато-бурого забарвлення, що стає причиною іржавих патьоків на сантехніці. При підвищеному вмісті заліза вода набуває характерного «залізистий» присмак.


• Жорсткість, яка визначається кількістю розчинених у воді солей кальцію і магнію. При їх високому вмісті можливе випадання осаду і поява білястих розлучень на поверхні ванни, миття і т.д. Солі кальцію і магнію, звані також солями жорсткості, є причиною виникнення всім добре відомої накипу. Порівняно нешкідлива в чайнику накип, відкладаючись на стінках водонагрівальних пристроїв (бойлерів, колонок тощо), а також на стінках труб в лінії гарячої води, порушує процес теплообміну. Це призводить до перегріву нагрівальних елементів, перевитрати електроенергії і газу. Відкладення накипу стає причиною до 90% аварій водонагрівачів.


• Наявність у воді неприємного присмаку, запаху і кольору. На ці три параметри, які прийнято називати органолептичними показниками, можуть впливати знаходяться у воді органічні речовини, залишковий хлор, сірководень.


• Бактеріологічна забрудненість. Викликана наявністю в воді різних мікробів або бактерій. Деякі з них можуть становити безпосередню загрозу здоров'ю і життю людини. Причому навіть порівняно безпечні бактерії в процесі своєї життєдіяльності виділяють органічні речовини, які не тільки впливають на органолептичні показники води, але і, вступаючи в хімічні реакції (наприклад, з хлором), здатні створювати отруйні і канцерогенні з'єднання.

Природно, наведений вище список, не вичерпує всього різноманіття проблем, що виникають з водою. Це лише самі основні. Причому, всупереч розхожій думці, вірогідність і небезпека попити водички, яка містить важкі метали, нітратати, пестициди, радіонукліди тощо, досить мала, хоча і не виключена.

Типова схема водоочистки 1 - Фільтр осадовий 2 - Фільтр знезалізнення 3 - Умягчитель 4 - Бак-Солерозчинник 5 - Фільтр вугільний 6 - Ультрафіолетовий стерилізатор 7 - Система підготовки питної води

Проблема насправді в іншому. Якщо ви вирішили вибрати систему очищення води для свого житла, то обов'язково потрібно враховувати, що цю воду ви будете використовувати як для прання та миття посуду, так і для пиття та приготування їжі. Зрозуміло, що вимоги до чистоти води в першому і другому випадках повинні бути різні. Інакше - або ви марнує питну воду на господарські потреби або п'єте воду, що не пройшла належного очищення. Задачу доведення якості води до потрібного рівня вирішують за допомогою відповідних систем очищення води. Такі системи прийнято поділяти на ті, які встановлюються в точці входу (там, де вода надходить у будинок), і ті, які ставляться в точці користування (наприклад, на кухні). Перші роблять воду «господарсько-побутової» (з нею нормально працює пральна машина, можна помити посуд, обполоснутися під душем). Другі - готують питну воду.

Зараз існує цілий ряд пристроїв, що дозволяють вирішувати практично будь-які проблеми з водою. З деякою часткою умовності їх можна назвати фільтрами. Фільтри, в свою чергу, класифіковані за властивостями і цілям свого застосування - залежно від тих конкретних проблем, для усунення яких вони призначені. При цьому фільтри одного класу можуть відрізнятися один від одного як за принципом дії, так і за конструктивним виконанням. Найпоширеніші - механічні, хімічні, адсорбційні і мембранні методи очищення.

Щоб краще зрозуміти принципи побудови побутових, а також комерційних і промислових систем, потрібно знати, що таке «Типова схема водоочистки». Тут ми наводимо схему для житлового будинку, але вона досить універсальна практично для всіх застосувань.

Отже, якими бувають фільтри і чим вони відрізняються один від одного?

Осадові фільтри.

Призначені для видалення з води механічних частинок, піску, суспензій, іржі, а також колоїдних речовин. Для видалення щодо крупних частинок (понад 20-50 мікрон) застосовують сітчасті або дискові фільтри грубого очищення. Недолік - порівняно низька грязеемкость. Тому при сильному забрудненні води або великої продуктивності вони вимагають частої промивки, що нетехнологічно. У цих випадках доцільне застосування автоматизованих систем засипного типу. В якості фільтруючого середовища застосовують в основному зневоднений алюмосилікат, що забезпечує фільтрацію частинок від 20 мікрон. Для більш тонкого очищення (від 5 мікрон) застосовують засипку із спеціальної кераміки Makrolite.

Фільтри для видалення заліза.

Фільтри цього класу призначені головним чином для видалення з води заліза і марганцю, що знаходяться в розчиненому стані. В якості фільтруючого середовища використовуються різні речовини, що включають в свій склад двоокис марганцю (Birm, Filox, Greensand і т.п.). Двоокис марганцю служить каталізатором реакції окислення, при якій розчинені у воді залізо і / або марганець переходять в нерозчинну форму і випадають в осад, який затримується в шарі фільтруючого середовища і надалі вимивається в дренаж при зворотній промивці. В процесі окислення заліза і марганцю деякі фільтри також ефективно видаляють розчинений у воді сірководень. Деякі з фільтруючих середовищ вимагають регенерації перманганатом калію. При великих концентраціях заліза і / або марганцю застосовують спеціальні методики, що сприяють їх більш інтенсивному окислення.

Фільтри-пом'якшувачі.

Це великий клас пристроїв, призначених для зниження жорсткості води. Завдяки застосуванню спеціальних засипок фільтри цього типу можуть мати комплексною дією і здатні також видаляти з води певні кількості заліза, марганцю, нітратів, нітритів, сульфатів, солей важких металів, органічних сполук. Фільтри цього типу вимагають регенерації сольовим розчином, і тому забезпечені спеціальним баком для приготування регенеруючого розчину (сольовий бак).

Вугільні фільтри.

Активоване вугілля вже давно застосовується в водоочистці для поліпшення органолептичних показників води (усунення стороннього присмаку, запаху, кольоровості). Завдяки своїй високій адсорбційної здатності активоване вугілля ефективно поглинає залишковий хлор, розчинені гази, органічні сполуки.

Однак, так як накопичується органіка важко виводиться з вугілля при зворотному промиванні, можливий залповий скид забруднень у вихідну лінію. Для запобігання цьому явищу засипка з активованого вугілля вимагає періодичної заміни. В даний час для збільшення ресурсу роботи застосовують активоване вугілля з шкаралупи кокоса, адсорбційна здатність якого в 4 рази вище, ніж вугілля, одержуваного традиційними методами (наприклад, з деревини берези). Для боротьби з біологічним заростанням застосовують також спеціальні вугілля з бактеріостатичними присадками.

Ультрафіолетові стерилізатори.

Найбільш поширеним методом боротьби з бактеріологічним забрудненням (наявністю у воді мікробів і бактерій) є опромінення води ультрафіолетом. При цьому параметри випромінювання підібрані таким чином, що гарантують майже повну стерилізацію води. В якості стерилізаторів цього типу широко застосовуються спеціальні ультрафіолетові лампи, змонтовані в жорсткому корпусі, усередині якого протікає вода, піддававшись дії ультрафіолетового випромінювання.

Системи підготовки питної води

Найбільш прогресивні системи підготовки питної води в даний час - обратноосмотичні системи. Вода, що отримується за допомогою таких установок, володіє прекрасними смаковими якостями. Ключовий компонент такої системи - напівпроникна мембрана. Від її якості і матеріалу, з якого мембрана зроблена, залежить ступінь очищення води, що досягає 98-99%. Щоб забезпечити нормальну роботу системи, вона комплектується попередніми картриджними фільтрами, насосом і т.д. в залежності від параметрів початкової води. Встановлюються такі системи, як правило, на кухні і використовуються тільки для отримання питної води. В якості таких систем відомі, наприклад, установки компанії Topway Global International, США. Система зазвичай монтується під мийкою і забезпечена всією необхідною арматурою для врізки в лінію холодної води. Для чистої води виводиться окремий кран.





У Вашому будинку це буде виглядати приблизно так, як показано на фотографії.





Ці системи відмінно підходять, якщо потрібна підготовка питної води в міських квартирах або - як останній ступінь системи очистки води - для установки підготовки питної води в котеджі (див. Типову схему очищення води). Системи TGI відрізняються прекрасним дизайном і високою якістю, що підтверджує присвоєний їм спеціальний знак якості міжнародної асоціації Water Quality Association.

Системи TGI прекрасно працюють на водопровідній воді. Як досягається така висока ступінь очищення? Основна причина - застосування в якості основного елемента мембрани зворотного осмосу (RO). Вода проходить через систему картриджів і напівпроникну обратноосмотічеськую мембрану і очищається від розчинених в ній солей, механічних домішок і бактерій. В результаті виходить чиста питна вода з прекрасним смаком, по своїх властивостях близька до талої льодовикової води. Саме така вода вважається найбільш екологічно безпечною для людини. Причому, в процесі очистки не використовуються ніякі хімікати.

Основні проблеми з водою і причини, їх викликають

Проблема Уточнення Причина Корозійно-активна вода з високим вмістом кисню Вихід з ладу мідних труб і корозія бронзової арматури, особливо від гарячої води, при майже нейтральному рівні рН. У місцях з'єднань можуть з'являтися зеленуваті патьоки. Киснева корозія виникає при використанні поверхневих вод або, навпаки, води з глибоких свердловин в пустельних районах. При нагріванні такої води виділяється велика кількість кисню, що впливає на металеві поверхні. Руднична (особливо кисла) вода Неможливо збільшити рівень рН за допомогою кальциту. Зелені і бурі патьоки. Попадання в поверхневі води мінеральних кислот HSO4 і HCl з рудничних вод. Жорстка вода Збільшується витрата миючих засобів і відкладається вапняна накип (білий наліт на трубах, сантехніці, в системі опалення, в миючих машинах і чайниках). Наявність у воді солей кальцію (вапняк) і магнію в кількостях, що перевищують 50 мг / л (в перерахунку за CaCo3). Механічні нерозчинені частинки Осад на раковинах і трубах. Абразивний ефект при використанні води. Через фільтр механічного очищення проходить надмірна кількість дрібнодисперсного піску або інших механічних частинок. Запах рибний, затхлий, землистий або деревний - Присутність в поверхневих водах органічних сполук, як правило, безпечних для людини. Запах хлору Міська водопровідна вода. Сильне хлорування води. Запах тухлих яєць Освіта темних плям на посуді і предметах з срібла. Наявність жовтуватих, чорних плям на поверхні ванни і раковини. Зміна кольору кави, чаю та інших напоїв. Неприємний присмак приготовленої їжі, її неапетитний вид. 1. Наявність у воді розчиненого сірководню (H2S). 2. Наявність у воді сульфурних бактерій, що викликають появу слідів сірководню. Запах миючих засобів Вода піниться. Запах септика. 1. Витік з систем знезараження в підземні водоносні пласти. 2. Випадкове попадання мийних засобів в систему подачі води або свердловину. Запах бензину або нафтопродуктів (вуглеводні) - Витік у водоносний шар з ємностей для зберігання бензину або нафтопродуктів Запах метану або каламутна вода. - Результат розкладання органіки в районах нафтовидобутку, якщо житловий масив побудований на місці старої звалища, відходи якої потрапляють в джерело водопостачання. Запах фенолу (хімічний запах) - Попадання промислових стічних вод у системи водопостачання. Солонуватий присмак Вода іноді надає проносне дію. 1. Високий вміст солей натрію або магнію (NaCl, NaSO4, MgSO4). 2. Неправильне функціонування пом'якшувача (сольовий розчин потрапляє у вихідну лінію). Присмак лугу Плями на алюмінієвому посуді. Високий рівень загального солевмісту (TDS) і підвищена лужність вхідної води. Металевий присмак Підвищена кислотність 1. Рівень рН нижче 4,5 через кислотності неорганічного походження. 2. Високий вміст заліза (вище 3,0 мг / л) Корозія нержавіючих поверхонь Потемніння і корозія раковин, сантехніки і деталей посудомийних машин, виготовлених з нержавіючої сталі. 1. Дуже високий вміст хлоридів. 2. Високотемпературне осушення створює концентрацію хлоридів, прискорює корозію. Каламутність. 1. Суспензії з бруду, мулу, глини у воді. 2. Пісок, дрібний гравій, грязьовий або глинистий осад. 3. Пластівці іржі у воді, червонуватий колір води і бурий осад. 4. У воді сірі ниткоподібні волокна. 1. Суспензії в поверхневих водах (ставки, озера, джерела), особливо після дощів. 2. Несе пісок із ще непромитий нової свердловини або дефектний сітчастий екран. 3. Вода з підвищеною кислотністю вимиває залізо з трубопроводів. 4. Під вхідний воді міститься органіка - водорості і т.д. Кисла вода Зелені патьоки на раковині та інших фаянсових поверхнях. Синьо-зелений відтінок води. Результат реакції води з високим вмістом двоокису вуглецю (при рівні рН нижче 6,8) з мідними і бронзовими трубами і фітинги. Залозиста вода Вода з крана холодної води надходить прозора, але з часом, особливо при нагріванні, набуває бурого забарвлення. Білизна при пранні набуває жовтуватий відтінок. Потемніння кави, чаю та інших напоїв. Наявність у воді розчиненого (двовалентного заліза) у кількості вище 0,3 мг / л. Залізо в концентраціях вище 0,3 мг / л викликає бурі патьоки на водопровідної арматури, сантехніці, плями на посуді і білизну після прання. Вода червонувато-бурого кольору Практично відразу при відстоюванні на дні ємності осідають бурі частинки. Окислене залізо. Залізо «вимивається» із старих труб при рівні рН нижче 6,6. Коричневий відтінок води Осад не випадає. Органічне (бактеріальне) залізо. Червонуватий колір У воді зберігається червонуватий колір після 24 годин відстоювання. Колоїдне залізо. Жовта вода Вода набуває жовтуватий відтінок після пом'якшувача. Жовті розводи на тканині, порцеляні. У воді присутня танін (гумусова кислота), який є нешкідливим органічною сполукою. Зустрічається у воді, що проходить через торф'янисті грунти або шар рослинного перегною. Чорнуватий відтінок води Чорнуваті розлучення на білизну або сантехніці. Зміст марганцю вище 0,05 мг / л викликає плями. Взаимодействие двуокиси углерода или органических веществ с почвами, содержащими марганец. Обычно встречается в сочетании с железом. Вода молочного цвета. Мутная вода. 1. Образование взвеси из осадков при нагревании. 2. В воде содержится много воздуха из-за неисправного насоса. 3. В питьевую воду попал коагулянт из-за его передозировки в очистной системе. 4. В воде присутствует метан (СН4).

Осмос и обратный осмос

Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется сначала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.

Совершенствование технологии позволило применять обратноосмотические системы в домашних условиях. Сейчас в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки.

Принцип действия



Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Именно благодаря осмосу в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей нет.

Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный. Это вызывают в более концентрированном растворе повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.

Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется «осмотическим давлением».



В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции некоторых веществ с помощью активированного угля.

Применение

В системах обратного осмоса бытового назначения давление входной воды на мембрану соответствует давлению воды в трубопроводе. В случае, если давление возрастает, поток воды через мембрану возрастает тоже.

На практике мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что при повышении давления на входе не происходит роста содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

Из-за чего мембрана может засориться и перестать работать? Из-за того, что в процессе очищения воды концентрация солей со стороны входа возрастает. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий «рассол» в дренаж.

Есть несколько факторов, от которых зависит эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ. Это — давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются обратноосмотической мембраной. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85-98%. Мембрана обратного осмоса удаляет из воды и органические вещества. При этом органические вещества с молекулярным весом более 300 удаляются полностью; а с меньшим — могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану. В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.