Правильная вода в доме

Эта статья посвящена достаточно новому для Украины направлению – очистке воды хозяйственно-бытового назначения в домах и квартирах.

Популяризация здорового образа жизни, так или иначе, утвердила в сознании украинцев необходимость очищать питьевую воду, а вот идея о том, что вся вода в доме должна соответствовать определённому уровню качества только зарождается. Успешность бизнеса домашних систем очистки воды, впрочем, как и других направлений в водоподготовке, напрямую зависит от технической осведомлённости специалистов. Именно поэтому мы предлагаем вниманию наших читателей ответы на наиболее важные и интересные технические и маркетинговые вопросы, а также ознакомиться с современным водоочистным оборудованием для квартир и коттеджей.

Зачему нужно очищать воду для дома?

В развитых странах установка системы очистки воды на входе в квартиру или дом является неотъемлемым этапом благоустройства жилья, а фильтры для очистки воды относятся к бытовой технике первой необходимости. Социологи попытались выяснить в чём причина этого и задали соответствующий вопрос жителям США. Причин очищать воду для всего дома украинцам не занимать, вот только осведомлены они гораздо хуже американцев.

Механические примеси

В требованиях к качеству воды за них отвечает показатель мутности.  Это самые крупные примеси, представляющие собой взвешенные в воде частицы песка, глины, ила, ржавчины и других веществ (рис. 1).

Рис. 1.Вода с разной мутностью (единицы НЕФ)

Использование в быту воды, содержащей механические примеси, в течении короткого времени приводит к целому ряду повреждений сантехнического оборудования и бытовой техники:

• забиванию форсунок душевых распылителей и кранов, гидромассажных панелей, сопел джакузи, устройств для полива, а также защитных фильтров бытовых приборов;
• появлению отложений на внутренних поверхностях труб и, следовательно, к снижению их коррозионной устойчивости;
• засорению и ускорению абразивного износа металлических швов и стыков, а также к выходу из строя клапанов и другой запорной арматуры;
• появлению на сантехнике и кухонных поверхностях пятен грязи и налёта.

Жесткость воды

Этими словами производители стиральных и посудомоечных машин небезосновательно пугают с экранов телевизоров доверчивых домохозяек. Жесткость воды вызывают растворённые в ней соли кальция и магния. Часть этих солей при нагревании выпадает в осадок (временная жесткость), тем самым вызывая образование накипи на теплопередающих поверхностях.

Согласно действующему нормативу на питьевую воду (ДСанПиН 2.2.4-171-10), показатель общей жесткости воды не должен превышать 7 мг-экв/л. Такая вода действительно не представляет угрозы для здоровья человека, однако, способна в сравнительно короткие сроки повредить бытовую технику и сантехническое оборудование. Железо и марганец являются неотъемлемой составляющей практически любой артезианской и колодезной воды, поскольку входят в состав распространённых пород и минералов, контактирующих с природными водами. В период весеннего половодья концентрации этих элементов могут превышать нормативные и в водопроводной воде. Железо и марганец присутствуют в природных водах в виде минеральных и органических соединений, которые делают её коррозионно агрессивной. Их наличие придаёт воде металлический привкус и запах, сохраняющиеся в еде и напитках. Кроме того, эти примеси приводят к образованию желтых и черных пятен на сантехнике, порче одежды при стирке и образованию железистых отложений в трубах.

Минерализация

Характеризуется показателем сухого остатка и определяется количеством растворенных в воде минеральных веществ. В природной воде это чаще всего хлориды, сульфаты, карбонаты и гидрокарбонаты кальция, магния, натрия и калия. Высокое содержание сульфатов и хлоридов – одна из причин активной коррозии оборудования. Прежде всего эти примеси вызывают точечную коррозию трубопроводов и соединений. Кроме того, высокоминерализованная вода затрудняет уборку помещений, оставляя на всех поверхностях разводы и белесые пятна.

Хлор и сероводород

Обнаружить сероводород в воде из скважин не составляет труда – он придаёт ей запах "тухлых яиц". Неприятные особенности этого газа – высокая растворимость и низкий порог ощутимости. Даже при малых концентрациях, соответствующих нормативам, вода может обладать резким неприятным запахом.

Запах хлора характерен для водопроводной воды, поскольку его соединения применяются для дезинфекции воды водоканалами. Хлоргаз крайне токсичен и может вызвать серьезные раздражения слизистых оболочек и кожи даже во время принятия душа или ванны.

Нитраты

Чаще всего присутствуют в колодезной воде, особенно в районах активного сельскохозяйственного производства. Они вызывают кислородное голодание тканей организма. Нитраты коварны тем, что придают воде прекрасные вкусовые качества и чрезвычайно плохо удаляются системами очистки питьевой воды. Именно поэтому проблему нитратов необходимо решать на стадии очистки воды для всего дома.

Органические примеси

Характеризуются показателем окисляемости и являются одной из основных проблем водопроводной воды. Причина этого – высокое содержание в поверхностных водах природных органических веществ, продуктов разложения растений и животных. Эти примеси придают воде желтый или зеленоватый оттенок, а значит использование такой воды в быту способно вызвать дискомфорт у любителей чистоты.

От чего чистить украинскую воду?

Чтобы достоверно проинформировать наших читателей о типичных проблемах каждого типа воды, мы обратились к проекту водного мониторинга в Украине "Что ты пьёшь", организованному общественной организацией WaterNet.

Водопровод

"Цезарь может гордиться рабами, которые гордятся водопроводом" – это высказывание В. Шендеровича давно стало крылатым, правда несколько в ином контексте. Нам же интересен вопрос – могут ли украинцы гордиться своим водопроводом? Большинство коммунальных станций очистки воды и трубопроводов достались Украине в наследство от Советского Союза, поэтому главной проблемой централизованных систем водоснабжения остаются изношенность трубопроводов и оборудования, а также устаревшие технологии очистки воды. Если взглянуть на карты качества воды, размещенные на сайте общественного проекта "Что ты пьешь?", то по количеству красных отметок можно выделить наиболее характерные проблемы водопроводной воды для всей территории Украины.

Наличие в воде солей кальция и магния является самой распространенной проблемой украинских водопроводов. Причём самые высокие значения общей жёсткости отмечаются в Восточной Украине, для которой также характерно повышенное солесодержание воды. В водопроводной воде ряда населенных пунктов, расположенных в основном в центральной Украине, зафиксировано превышение действующих нормативов по общему железу. Причиной, вероятно, является коррозия устаревших коммуникаций. Подтверждением этому стала обнаруженная в Киеве журналистами телеканала 1+1 интересная закономерность: чем дальше расположен дом от станции водоподготовки – тем выше в воде общее содержание железа.

Скважины

Артезианские скважины – основной источник водоснабжения коттеджей. Подземные воды, как правило, более качественные, чем грунтовые и поверхностные. Они наименее подвержены антропогенному влиянию, а потому риск обнаружить в такой воде нитраты, фосфаты или нефтепродукты практически отсутствует. Многое зависит от глубины скважины: чем глубже – тем вода чище. Однако даже самые глубокие источники не лишены наиболее типичных проблем с минеральным составом. Так, для всех артезианских вод Украины характерна высокая жёсткость. В зависимости от глубины скважины этот показатель может достигать 20 мг-экв/л. На востоке и юге Украины помимо солей жёсткости в воде присутствует большое количество сульфатов и хлоридов, калия и натрия, которые обуславливают её высокое солесодержание (> 1000 мг/л).

Кроме того, очень редко встречаются артезианские воды, не содержащие примесей железа и марганца. Эти два элемента – спутники. Они попадают в воду вследствие размытия пород. Наличие железа в артезианской воде может быть сразу незаметно, и только со временем отмечается постепенное пожелтение воды и образование осадка. Марганец же не проявляет себя даже при отстаивании, его наличие можно установить только при химическом анализе.

Резюмируя данные мониторинга, а также принимая во внимание опыт компаний, занимающихся очисткой воды, можно выделить типичные проблемы как водопроводной, так и артезианской воды.

Типичные проблемы украинской воды

Водопроводная вода:

• Механические примеси (песок, ржавчина, глина и др.)
• Хлор
• Органические примеси
• Жесткость

Артезианская вода:

• Механические примеси
• Жесткость
• Железо и марганец
• Сероводород
• Нитраты
• Минерализация

Вместе с тем, необходимо подчеркнуть, что представленные данные носят исключительно общий характер. Говорить о проблемах индивидуального источника водоснабжения, зная только его местонахождение и тип – категорически неправильно. Перед выбором системы очистки, воду необходимо проанализировать в специализированной лаборатории и, основываясь на результатах анализа, принимать решение об установке того или иного оборудования.

Как используется вода в быту?

Прежде чем перейти к обсуждению технологий очистки воды, поговорим о том, как используется вода в быту, и каким требованиям она должна отвечать.

Как было сказано выше, начинать нужно с анализа воды. Заключение, которое выдаёт специализированная лаборатория, содержит фактические значения показателей ка-чества проанализированной воды, а также их нормативные значения в соответствии с действующими требованиями к питьевой воде.

Вода для питья и приготовления пищи должна соответствовать наивысшему уровню качества, обладать безупречными вкусовыми характеристиками и не иметь посторонних запахов. Но должна ли вся вода, используемая в доме, соответствовать этим требованиям? Ведь для питья и приготовления пищи мы потребляем в среднем до 5 литров воды в сутки, а для бытовых нужд – не менее 200 литров. Значительная часть воды используется для полива растений, купания, стирки, мытья посуды, обогрева помещений и уборки.

Где ставить фильтры для воды?

В зависимости от конечной цели и назначения воды существует несколько мест установки фильтров. Так, фильтры питьевой воды устанавливаются на кухне в непосредственной близости от крана, а фильтры очистки воды хозяйственнобытового назначения монтируются на входе воды в дом. В частных домах и коттеджах точка установки располагается сразу после механических фильтров, являющихся первым этапом любой системы очистки (рис. 5). При этом нужно не забыть об организации отвода воды на поливные устройства. Далее следуют фильтры, которые очищают воду для котлов, санузлов и кухни.

Рис. 5. Схема установки систем очистки воды
1 – Механический фильтр; 2 – Фильтр для умягчения и удаления железа и марганца; 3 – Бойлер для нагрева воды; 4 – Котел; 5 – Фильтр для питьевой воды

Сколько нужно очищенной воды?

Первое, что необходимо знать специалисту – как правильно рассчитать производительность системы, исходя из потребностей в очищенной воде. Для этого нужно оценить максимальный расход воды в доме, т. е. количество воды в литрах, которое может расходоваться за единицу времени, если одновременно открыть все краны. Для этого достаточно иметь в виду, что один открытый кран обеспечивает расход воды от 8 до 10 литров в минуту.

Таким образом, для квартиры с одним санузлом и кухней достаточно установить фильтр производительностью 16–20 литров в минуту или 1,0–1,2 м 3 /час. Важно выбрать фильтр нужной производительности, поскольку, в случае её превышения, качество очищенной воды резко ухудшится. Производительность фильтров определяет их размеры. Для небольших квартир существуют специальные компактные аппараты, так называемые "кабинеты", которые могут встраиваться в интерьер. Для частных домов и коттеджей, в связи с большим водопотреблением, используются аппараты больших размеров. Обычно их размещают в котельных или специальных бытовых помещениях (рис. 6, 7).  

  

Рис. 6. Фильтр умягчения воды типа "кабинет", установленный под умывальником

Рис. 7. Система очистки воды для всего дома, установленная в специальном помещении

Определившись с производительностью системы и возможными вариантами её размещения, можно переходить к подбору оборудования. При разработке технологии очистки воды нужно начинать с удаления самых крупных примесей, затем обеспечить очистку воды от растворенных солей, и на завершающем этапе – соединений, придающих воде запахи и привкусы.

Очистка от механических примесей

Начнем с механических примесей, наличие которых легко определить "на глаз" по помутнению воды в стакане или осадку на сетке крана. Для решения этой проблемы применяют механические фильтры.  В механических фильтрах вода проходит через пористый материал или сетку, поры или размер ячеек которых не превышают 100 мкм (микрон). Удаление частиц размером более 100 мкм, обеспечивает надежную защиту трубопроводов и бытовой техники. Механические фильтры бывают двух типов: картриджные (полипропиленовые или веревочные) и сетчатые (из нержавеющей стали) (рис. 8, 9).

Рис. 8.Сетчатый механический фильтр

 

Рис. 9. Картриджные механические фильтры

Для подземной воды лучше всего использовать картриджные фильтры, т.к. они надежно "впитывают" загрязнение любого характера, практически не меняя своей пропускной способности. Сетчатые фильтры целесообразно применять для водопроводной воды, которая обычно содержит меньше механических примесей. Эти фильтры обычно оборудованы устройствами промывки сетки, т.е. при их эксплуатации не нужна регулярная замена фильтрующих элементов, в отличие от картриджных. При выборе механического фильтра, следует иметь в виду, что при очистке воды с высоким содержанием железа, сетка сетчатых фильтров достаточ-но быстро загрязняется вплоть до блокирования фильтрации воды.

Механические фильтры обоих типов требуют минимального обслуживания, с которым легко справляется сам пользователь. В картриджном фильтре замену фильтрующего элемента необходимо производить, если показания манометров до и после фильтра отличаются на 1 атм, но не реже чем раз в полгода. Для сетчатых фильтров достаточно периодически на 1–2 минуты открывать кран промывки. Частота промывки определяется количеством накопившихся на сетке примесей. В многоэтажных домах рекомендуется использование сетчатых фильтров с клапанами понижения давления, которые нейтрализуют скачки давления в водопроводе.  

На следующем этапе из воды удаляют растворенные минеральные примеси: соли кальция и магния, соединения железа и марганца, нитраты, аммоний или снижают общее солесодержание в зависимости от состава воды.  

Умягчение

И для водопроводной, и для артезианской воды самой актуальной задачей является снижение жесткости воды. Для её решения применяется специальный фильтрующий материал – катионообменная смола (катионит). Смола поглощает ионы кальция и магния, в обмен на ионы натрия, которые переходят в воду.

Для домашнего использования ионообменный материал засыпают в компактные полностью автоматические аппараты-умягчители. Процесс очистки осуществляется при прохождении воды через слой фильтрующего материала. В аппаратах также предусмотрена возможность автоматического удаления накопившихся примесей – регенерация фильтрующего материала. Для отмывки материала используется вода и поваренная соль, которая выпускается в таблетированном виде. Срок службы фильтрующего материала в среднем составляет около 5 лет.  

Удаление железа, марганца и органических соединений

Как уже отмечалось, для скважинной воды типичной проблемой является присутствие соединений железа и марганца. Существует несколько методов обезжелезивания и деманганизации. Большинство из них неудобны в эксплуатации в домашних условиях. Для одних требуется использование крайне дефицитного и агрессивного реагента – перманганата калия (марганцовки) для регенерации; для других – высокопроизводительных насосов и канализации; для третьих – существуют ограничения по составу воды, не соблюдение которых только усугубляет проблемы с марганцем. Одной из наиболее непривередливых и надежных технологий удаления железа и марганца является технология Ecomix ® , разработанная украинскими учеными в 1999 году.  Эта технология позволяет справиться с высокими концентрациями железа – до 15 мг/л и марганца – до 3 мг/л. Кроме того, Ecomix ® эффективно умягчает воду, снижает содержание органических веществ и аммония. Все эти процессы происходят одновременно в одну стадию и в одном фильтре. Материал широко применятся в Украине для очистки артезианской воды, для которой характерно одновременное присутствие всех перечисленных выше примесей в избыточных количествах.  Материал засыпается в аппараты аналогичные умягчителям, и при запуске фильтра многокомпонентная смесь самостоятельно расслаивается (рис. 10).

 

Рис. 10.Внешний вид фильтра для коттеджа с материалом Ecomix®

Отмывка от удаляемых примесей осуществляется с использованием все тех же соли и воды. После фильтра, содержащего Ecomix® , концентрация солей жесткости, железа, марганца, аммония и органических веществ полностью соответствует требованиям к питьевой и бытовой воде (статья "Ecomix ® – современная технология комплексной водоподготовки". – "ВиВТ", N№2, 2011 с. 47–49).  

Материал Ecomix® также целесообразно применять для очистки водопроводной воды поверхностного водозабора. Во-первых, даже в водопроводной воде встречается повышенное содержание железа и марганца, во-вторых, для нее характерно присутствие органических соединений природного происхождения, которые обуславливают желтую или жёлто-коричневую окраску воды. Это характерно для многих городов Украины – Киева, Черкасс, Днепропетровска, Запорожья, Николаева, Одессы и др. Фильтр Ecomix® очистит воду не только от солей жёсткости, но и обесцветит её.

Умягчители воды и фильтры Ecomix ® представляют собой оборудование, состоящее из фильтра с управляющим клапаном, заполненного фильтрующим материалом – катионитом или Ecomix ® , и солевого бака, предназначенного для хранения соли и приготовления регенерирующего раствора. Аппараты типа "кабинет" представляют собой единое устройство, в котором, с целью экономии пространства, фильтр помещен непосредственно в солевой бак (рис. 10).

Процесс очистки осуществляется по мере прохождения воды через слой фильтрующего материала. После очистки определенного количества воды, встроенный в управляющий клапан электронный контроллер автоматически запускает процесс регенерации, т.е. восстановления рабочих свойств фильтрующего материала. При этом через систему пропускается раствор соли, в результате чего удаленные из воды загрязнения вытесняются с поверхности катионита или Ecomix ® и смываются в канализацию. Электронный контроллер регистрирует расход очищенной воды и осуществляет регенерацию фильтрующего материала только, когда это необходимо.  

В результате от пользователя требуется только:

• раз в 3–6 месяцев производить дозагрузку соли в солевой бак.
• периодически проводить техническое обслуживание установки с помощью специалистов авторизованных сервисных центров.

Снижение солесодержания

Наибольшую сложность представляет очистка воды с общим солесодержанием более 1000 мг/л. Единственно возможным решением для такой воды в домашних условиях является применение технологии промышленного обратного осмоса. Обратный осмос – это физический метод очистки воды, который основан на использовании специальных мембранных элементов. Мембраны пропускают молекулы воды и задерживают растворенные соли. В отличие от процессов умягчения, технологии обратного осмоса требуют дополнительного оборудования: накопительной емкости (бака), в которую направляется вода после очистки, и насосной станции. Фильтры обратного осмоса для домашнего использования выпускаются как модульные установки, которые включают все необходимые элементы.  

Модульные установки обратного осмоса позволяют достичь наиболее глубокой очистки воды, но в тоже время являются самыми дорогостоящими. В большинстве случаев вода после обратного осмоса является также физиологически полноценной, поэтому решается сразу две задачи: подготовка воды для всего дома и для питьевых целей.

При относительно низком солесодержании очищенная вода будет содержать менее 200 мг/л солей. В этом случае для получения физиологически полноценной питьевой воды потребуется дополнительная минерализация.  

Очистка от нитратов

Отдельного внимания заслуживают нитраты в воде. Известно, что вода с нитратами наносит вред только при употреблении внутрь и совершенно безвредна при бытовом использовании. Далее мы обсудим особенности очистки воды от нитратов только потому, что их удаление с помощью фильтров питьевой воды ненадежно, не всегда эффективно и зачастую опасно для потребителя.

Для удаления нитратов используются два способа: специальные фильтрующие материалы – анионообменные смолы или обратный осмос. Второй способ значительно надежнее, но дороже. Применение смол требует более детального анализа исходной воды и тщательных расчетов. Не удивляйтесь, если Вас попросят провести дополнительные исследования воды на содержание хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов (показатель щелочность). Основная сложность очистки воды от нитратов состоит в том, что параллельно с их удалением также поглощаются сульфаты и гидрокарбонаты. Эти примеси конкурируют между собой, поэтому возможен случай, когда накопленные нитраты будут выталкиваться "конкурентами" в очищенную воду. В итоге потребитель получит воду, в которой содержание нитратов будет выше исходного. Тщательный расчет продолжительности работы фильтра требуется для того, чтобы вовремя его остановить и провести регенерацию.  Важно отметить, что при высоком содержании нитратов (более 150 мг/л) может применяться комбинация перечисленных методов.

Удаление запахов

Завершающим этапом технологии подготовки воды для всего дома является удаление из воды запахов. Для очистки водопроводной воды от хлора используют активированные угли, произведенные из скорлупы кокосовых орехов. Угли обеспечивают идеальную воду для душа, ванной и просто для бытового применения. Обесхлореная вода не вызывает раздражений кожи и глаз.  

Для удаления сероводорода, придающего скважинной воде запах тухлых яиц, используют специальный активированный уголь Centaur (Центавр). В больших концентрациях сероводород токсичен, однако даже при низком содержании он вызывает коррозии металлических предметов – столовых приборов, кухонных принадлежностей, ванн и др.

Активированные угли загружают в компактные аппараты, высотой 55 см и диаметром 30 см, которые могут использоваться для квартир и небольших коттеджей.

Устройства работают полностью в автоматическом режиме. Удаление накопившихся примесей происходит путем промывки материала водой. Срок службы углей, как правило, не превышает 1,5 года. По истечении этого времени их заменяют на новые.

Как сделать все правильно?

Мы достаточно детально рассмотрели основные фильтры, которые используются в домашних условиях. Резонно предположить, что у Вас возник вопрос: "Как будет выглядеть комплект фильтров, скажем, для квартиры в городе Киеве с одним санузлом?". Для ответа на него потребуется:

• посмотреть в анализ воды и определить примеси, которые следует удалить
• выбрать требуемые фильтры и их последовательность
• рассчитать потребность воды, чтобы выбрать нужный размер фильтра  Этот процесс отнимет немало времени и сил.

Руководствуясь коротким перечнем исходных данных легко выбрать правильное решение. Ответ на поставленный выше вопрос не займет и минуты. Аналогичные решения существуют также для котельных с котлами различной мощности. Подводя итог, мы приводим обобщенную таблицу, где показаны основные типы загрязнений, симптомы их проявления в быту и способы удаления. Все это необходимо знать для правильного выбора системы очистки воды для дома. Надеемся, что наши ответы облегчат специалистам выбор системы очистки воды для дома или квартиры и сэкономят время для новых проектов! 

Источник Waternet.ua