Системы фильтрации воды, водоподготовка

Автономное водоснабжение загородного дома сопровождается комплексным решением целого ряда проблем. Воду нужно не только "взять" из естественного или искусственно созданного источника и доставить по "месту назначения", но и очистить, "превратить" в бытовую и питьевую.

Нередко она бывает перенасыщена различными микроорганизмами, солями жесткости и железа, имеет повышенную кислотность, неприятные запах и цвет.

Получение чистой воды — сложный и кропотливый процесс. Существует два подхода к очистке: американский и российский. Мы привыкли к тому, что вместе с водой получаем определенный и необходимый нашему организму набор солей. Часть полезных веществ, конечно, попадает к нам из пищи, но еще в 1970-80-х годах НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН определил минимальный и оптимальный уровни биологически активных макро- и микроэлементов, которые должны содержаться в питьевой воде. Так, считается оптимальным, если вместе с водой мы получаем 200-500 мг/л солей. Американский подход иной: воду сначала полностью очищают от примесей, а затем вводят в нее необходимые элементы. Кроме того, считается, что все необходимые для жизни вещества человек получает вместе со специально приготовленной пищей и поливитаминами.

Требования, определяющие предельно допустимое содержание бактерий, газов, органических и неорганических веществ в воде, установлены ГОСТ Р 51232-98 "Вода питьевая" и СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". В российские санитарные нормы включено более 2 000 параметров, подлежащих контролю, из них более двухсот проверять нужно обязательно.

"Букет" загрязнений может быть очень сложным, поэтому перед покупкой системы очистки следует сделать анализ воды. Совсем необязательно приобретать оборудование, способное очистить воду от всех элементов таблицы Менделеева. Ряд загрязнений — осадок, повышенная жесткость, соли железа, запах, водоросли — определяется самостоятельно. Например, избыточное железо приводит к образованию желтого налета на сантехнике и накоплению ржавчины в системе водоснабжения, а повышенная жесткость — к появлению накипи на стенках чайника и водонагревательных элементах. Однако большинство примесей, растворенных в воде, и в первую очередь соли тяжелых металлов и некоторые органические соединения, можно обнаружить только после соответствующих исследований. Полный анализ химического состава воды выполняется в СЭС или специальных лабораториях. Нередко необходимые мероприятия проводят и специалисты фирмы-поставщика оборудования водоподготовки — сделанный анализ позволит оптимизировать состав комплекса очистки и добиться лучших результатов.

Скажем прямо, устройства, способного удалить из воды все вредные примеси сразу, не существует. Процесс очистки многоступенчатый, поэтому в современных установках для водоподготовки применяется целый комплекс фильтров — каждый из них удаляет излишки строго определенных соединений. Так, оборудование для механической очистки "нивелирует" содержание взвешенных частиц глины, песка, ржавчины и других нерастворимых примесей. Кроме того, есть фильтры для удаления ионов железа и марганца, органических примесей, благодаря чему снижается жесткость воды и улучшаются ее органолептические показатели. Из таких устройств и собирается установка необходимой конфигурации; ее работой управляет микропроцессорный блок.

В общем виде комплекс водоподготовки состоит из осадочного фильтра, за которым при необходимости устанавливают оборудование для удаление растворенных соединений железа, марганца и сероводорода (фильтр-обезжелезиватель). Пропускная способность устройств рассчитана на весь объем воды, которая подается в коттедж. Для умягчения воды используется отдельная установка понижения жесткости, а для приготовления питьевой воды — оборудование тонкой очистки.

ПЕСОК ОТДЕЛЬНО, ВОДА ОТДЕЛЬНО

От механических примесей избавляются с помощью осадочного, или седиментационного, фильтра. В зависимости от типа фильтрующего элемента и степени очистки воды различают автоматические установки с фильтрующими средами, фильтры патронного типа со сменными картриджами, сетчатые и дисковые самопромывные модели, а также модели с ручной промывкой. Наиболее простыми и дешевыми являются патронные фильтры картриджного типа (AQUAFILTER, SAFE WATER TECHNOLOGY, PENTEK, США; ATLAS FILTRI, AQUA, GEL, Италия; "ГЕЙЗЕР", Россия). Они очищают воду от сравнительно крупных частиц размерами от нескольких микрон и изготавливаются из полипропиленового шнура, намотанного на сердечник, плиссированного полиэстра, меланин-целлюлозы. Особенность картриджных фильтров — ограниченная грязеемкость, а основная проблема, связанная с ними, — сложность проверки выработки ресурса, влияющего на качество воды на выходе. Поэтому многие устройства оснащаются небьющимися прозрачными корпусами. Срок службы картриджа зависит от степени загрязнения воды и может достигать шести месяцев, их стоимость — 50-300 у.е.

Сетчатые фильтры имеют самую разнообразную конструкцию; сетка выполняется из полимера или нержавеющей стали. Размер ее ячейки составляет всего 0,05 мм, благодаря чему очистка воды получается довольно тонкой. Тем не менее сетчатые фильтры нуждаются в регулярной очистке. Для этого в ряде моделей предусмотрены устройства автоматической или полуавтоматической промывки.

Самыми мощными из осадочных фильтров считаются системы засыпного типа. Их основные элементы — баллон для засыпки фильтрующей среды и автоматический блок управления. В качестве засыпок используются алюмосиликаты или специальная керамика. Фильтрующие свойства среда восстанавливает после промывки, которая происходит в автоматическом режиме: блок управления "узнает" о степени засорения по росту сопротивления давлению, по таймеру времени или объему обработанной воды. При превышении определенного значения он переводит установку в режим промывки; накопившиеся отложения сбрасываются в дренаж. Чтобы повысить степень водоочистки, засыпные фильтры используют в сочетании с фильтрами тонкой очистки.

Достоинства систем засыпного типа заключаются в их высокой производительности и долговечности — они могут работать без замены фильтрующей среды несколько лет. Однако эти устройства довольно громоздки и дороги — система фильтрации производительностью кубометр в час обойдется в 1 500-3 000 у.е. Среди производителей подобных систем лидируют американские компании ECOWATER SYSTEMS, GENERAL ELECTRIC, OSMONICS, PENTAIR WATER, HYDROTECH, CLACK CORPORATION. Причина этому не только высокое качество техники, но и суровые будни американской жизни. Дело в том, что вода из скважин на большей части территории США отличается очень высокой степенью минерализации.

БЕСПОЛЕЗНАЯ РЖАВЧИНА

Соединения железа и марганца делают воду непригодной для питья и бытовых целей. Самый простой способ избавиться от растворенного железа — перевести его посредством окислительно-восстановительных реакций в обычную ржавчину. В химическом процессе участвуют различные окислители: озон, гипохлорит натрия, перманганат калия. Полученная же ржавчина легко отфильтровывается. Помимо железа подобные установки справляются с соединениями марганца. Большинство фильтров-обезжелезивателей регенерируются в автоматическом режиме по сигналу таймера или счетчика воды. Здесь важно отметить одну особенность подобного оборудования — поступающую в него воду нужно предварительно очистить от нефтепродуктов и нерастворимых соединений. Иными словами, в нормальном режиме обезжелезиватели работают только в комплексе с осадочным и угольным фильтрами. Еще один способ очистить воду от соединений железа и марганца — использовать фильтры на базе различных сорбентов (природных или синтетических цеолитов).

Они содержат оксид марганца, который провоцирует процесс окисления этих соединений. Полученные же вещества оседают на поверхности сорбента. Фильтрующие материалы в этом случае подбираются в зависимость от физико-химических свойств воды.

МЯГКОСТЬ НЕ ПОРОК

Не менее распространенная проблема, с которой приходится сталкиваться в автономных системах водоснабжения, — слишком высокая жесткость воды. Она влияет, причем не лучшим образом, на работу бытовой техники, систем горячего водоснабжения и отопления. Накипь, сравнительно безобидная на стенках чайника, способна преждевременно вывести из строя сантехнические устройства, посудомоечные и стиральные машины. Кроме того, в 90% случаев это враг номер один для теплообменников бойлеров.

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

Работа ионообменных установок происходит в автоматическом режиме, однако раз-два в месяц в бак солера-створителя вручную добавляется поваренная соль. Так ионообменные смолы восстанавливают свои свойства.

Современные фильтры-умягчители отличаются высокой надежностью, эффективностью и значительной емкостью, что обеспечивает длительный срок их службы — у некоторых моделей он достигает шести-восьми лет. Кстати, некоторые ионообменные агрегаты извлекают из воды не только соли жесткости, но и растворимые соли железа, соли свинца, бария и даже радиоактивный радий.

Большинство фильтров-умягчителей представляет собой крупногабаритные установки, которые рассчитаны на кондиционирование больших объемов воды. Тем не менее в продаже можно найти и компактные устройства, подходящие для монтажа в квартире.

Существует также химический способ борьбы с избыточной жесткостью — дозированное добавление полифосфатов. Такие порошки широко рекламируются в качестве защиты от известковых отложений для стиральных машин. При химическом способе умягчения используются дозирующие комплексы или специальные картриджи. Существенный минус этого метода — необходимость регулярной покупки упаковок с гранулированным полифосфатом (что, впрочем, не очень дорого) и низкий ресурс картриджей. Кроме того, мягче вода не становится.

НА ВКУС И ЦВЕТ

Органолептические показатели воды нередко оставляют желать лучшего. Для удаления неприятного запаха, привкуса и оттенка, связанных обычно с наличием в ней органических веществ, остаточного хлора или сероводорода, давно и успешно используют угольные фильтры. (Сорбция на активированном угле — один из самых старых и наиболее распространенных способов очистки воды.) Гранулированный активированный уголь имеет огромную активную поверхность, поры которой поглощают растворенные газы и органические соединения. Однако скопившаяся органика практически не выводится при обратной промывке, поэтому угольные фильтры необходимо периодически менять. Чтобы продлить срок их службы, установки наполняют активированным углем, полученным из скорлупы кокоса. Его адсорбирующая способность в четыре раза выше, чем у угля, полученного, скажем, из березы.

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

Обеззараживание воды проводят с помощью УФ-установок. Химические реагенты при этом не используются, и вкус воды не меняется. Также для обеззараживания применяют и различные химические методы: хлорирование, озонирование и т.п.

ПЕЙ,НЕ ЖАЛЕЙ

В отдельную группу фильтров выделяют установки для тонкой доочистки небольшого количества воды, предназначенного для питья и приготовления пищи. Самый простой вариант — устройство, состоящее из осадочного и угольного фильтров. Оно рассчитано на очистку нескольких тысяч литров, работает в течение полугода и может дополняться фильтром на основе ионообменных смол.

Используют для доочистки питьевой воды и электрохимические установки, основанные на реакциях электрохимического окисления и восстановления токсичных веществ. Такие устройства работают от электросети, имеют большой ресурс работы и хорошо очищают воду от металлов и органики. Несколько хуже их показатели по удалению кислотных остатков.

Максимальную доочистку воды обеспечивают системы, основанные на принципе обратного осмоса (транспортировка чистой воды через мембрану), например, AQUAFILTER FRO 4, FRO 5, GE OSMONICSMERLIN, США; AQUA FLO, США; ATOLL-560Ecp, Россия; "ГЕЙЗЕР-6"; GELPUR, Италия. К сожалению, они характеризуются небольшой производительностью (максимум 20-30 л/сутки), к тому же и высокой ценой (300-600 у.е.). Как правило, они состоят из нескольких устройств. Сначала вода проходит через осадочный фильтр с порами примерно 20 мкм, который очищает ее от нерастворимых примесей, затем — через угольную установку, удаляющую остаточныйхлор и хлорорганические соединения. Далее располагается тонкопленочная композитная мембрана, которая удаляет примерно 90-95% всех примесей, и в самом конце — фильтр с активированным углем.

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