проблемы с водой

Речь здесь пойдет не о проблемах водоснабжения как такового. Предполагается, что вода в вашем доме, квартире, офисе, на предприятии, да и вообще в городе все-таки есть.

Как правило, вода, поступающая из скважины или, допустим, из муниципальной водопроводной системы, требует предварительной обработки. Цель — доведение качества воды до нормативов. А каковы эти нормативы и, следовательно, какая вода считается хорошей? К примеру, многие москвичи, а особенно москвички считают, что хорошая вода — прозрачная, без запаха и вредных примесей. Еще очень модны и популярны разговоры на тему «как бы не напиться водицы с тяжелыми металлами или радионуклеидами. А то козленочком станешь»… И это правильно. Но лишь в общих чертах. На самом деле судить о качестве воды и ее соответствии или несоответствии установленным нормам можно только на основании максимально полного химического и бактериологического анализа. Только на основе этого анализа можно делать окончательный вывод о «водяной» проблеме или комплексе проблем.

Основные неприятности, с которыми приходится сталкиваться нам с вами (и нашей сантехнике), следующие:

• Наличие в воде нерастворенных механических частиц, песка, взвесей, ржавчины, а также коллоидных веществ. Их присутствие в воде приводит к ускоренному абразивному износу сантехники и труб, к их засорению.

• Присутствие в воде растворенного железа и марганца. Такая вода первоначально прозрачна, но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато-бурую окраску, что становится причиной ржавых подтеков на сантехнике. При повышенном содержании железа вода приобретает характерный «железистый» привкус.

• Жесткость, которая определяется количеством растворенных в воде солей кальция и магния. При их высоком содержании возможно выпадение осадка и появление белесых разводов на поверхности ванны, мойки и т.д. Соли кальция и магния, называемые также солями жесткости, являются причиной возникновения всем хорошо известной накипи. Сравнительно безобидная в чайнике накипь, откладываясь на стенках водонагревательных устройств (бойлеров, колонок и т.п.), а также на стенках труб в линии горячей воды, нарушает процесс теплообмена. Это приводит к перегреву нагревательных элементов, перерасходу электроэнергии и газа. Отложение накипи становится причиной до 90% аварий водонагревателей.

• Наличие в воде неприятного привкуса, запаха и цветности. На эти три параметра, которые принято называть органолептическими показателями, могут оказывать влияние находящиеся в воде органические вещества, остаточный хлор, сероводород.

• Бактериологическая загрязненность. Вызвана наличием в воде различных микробов или бактерий. Некоторые из них могут представлять непосредственную угрозу здоровью и жизни человека. Причем даже сравнительно безопасные бактерии в процессе своей жизнедеятельности выделяют органические вещества, которые не только влияют на органолептические показатели воды, но и, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны создавать ядовитые и канцерогенные соединения.

Естественно, приведенный выше список, не исчерпывает всего многообразия проблем, возникающих с водой. Это лишь самые основные. Причем, вопреки расхожему мнению, вероятность и опасность попить водички, содержащей тяжелые металлы, нитрататы, пестициды, радионуклиды и т.п., достаточно мала, хотя и не исключена.

Проблема на самом деле в другом. Если вы решили выбрать систему очистки воды для своего жилища, то обязательно нужно учитывать, что эту воду вы будете использовать как для стирки и мытья посуды, так и для питья и приготовления пищи. Понятно, что требования к чистоте воды в первом и втором случаях должны быть разные. Иначе — или вы расточаете питьевую воду на хозяйственные надобности или пьете воду, не прошедшую должной очистки. Задачу доведения качества воды до нужного уровня решают с помощью соответствующих систем очистки воды. Такие системы принято подразделять на те, которые устанавливаются в точке входа (там, где вода поступает в дом), и те, которые ставятся в точке пользования (например, на кухне). Первые делают воду «хозяйственно-бытовой» (с ней нормально работает стиральная машина, можно помыть посуду, ополоснуться под душем). Вторые — готовят питьевую воду.

Сейчас существует целый ряд устройств, позволяющих решать практически любые проблемы с водой. С некоторой долей условности их можно назвать фильтрами. Фильтры, в свою очередь, классифицированы по свойствам и целям своего применения — в зависимости от тех конкретных проблем, для устранения которых они предназначены. При этом фильтры одного класса могут отличаться друг от друга как по принципу действия, так и по конструктивному исполнению. Самые распространенные — механические, химические, адсорбционные и мембранные методы очистки.

Чтобы лучше понять принципы построения бытовых, а также коммерческих и промышленных систем, нужно знать, что такое «Типовая схема водоочистки». Здесь мы приводим схему для жилого дома, но она достаточно универсальна практически для всех применений.

Итак, какими бывают фильтры
и чем они отличаются друг от друга?

Осадочные фильтры.

Предназначены для удаления из воды механических частиц, песка, взвесей, ржавчины, а также коллоидных веществ. Для удаления относительно крупных частиц (свыше 20-50 микрон) применяют сетчатые или дисковые фильтры грубой очистки. Недостаток — сравнительно низкая грязеемкость. Поэтому при сильном загрязнении воды или большой производительности они требуют частой промывки, что нетехнологично. В этих случаях целесообразно применение автоматизированных систем засыпного типа. В качестве фильтрующей среды применяют в основном обезвоженный алюмосиликат, обеспечивающий фильтрацию частиц от 20 микрон. Для более тонкой очистки (от 5 микрон) применяют засыпку из специальной керамики Makrolite.

Фильтры-обезжелезиватели.

Фильтры этого класса предназначены главным образом для удаления из воды железа и марганца, находящихся в растворенном состоянии. В качестве фильтрующей среды используются различные вещества, включающие в свой состав двуокись марганца (Birm, Filox, Greensand и т.п.). Двуокись марганца служит катализатором реакции окисления, при которой растворенные в воде железо и/или марганец переходят в нерастворимую форму и выпадают в осадок, который задерживается в слое фильтрующей среды и в дальнейшем вымывается в дренаж при обратной промывке. В процессе окисления железа и марганца некоторые фильтры также эффективно удаляют растворенный в воде сероводород. Некоторые из фильтрующих сред требуют регенерации перманганатом калия. При больших концентрациях железа и/или марганца применяют специальные методики, способствующие их более интенсивному окислению.

Фильтры-умягчители.

Это обширный класс устройств, предназначенных для снижения жесткости воды. Благодаря применению специальных засыпок фильтры этого типа могут обладать комплексным действием и способны также удалять из воды определенные количества железа, марганца, нитратов, нитритов, сульфатов, солей тяжелых металлов, органических соединений. Фильтры этого типа требуют регенерации солевым раствором, и поэтому снабжены специальным баком для приготовления регенерирующего раствора (солевой бак).

Угольные фильтры.

Активированный уголь уже давно применяется в водоочистке для улучшения органолептических показателей воды (устранения постороннего привкуса, запаха, цветности). Благодаря своей высокой адсорбционной способности активированный уголь эффективно поглощает остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения.

Однако, так как накапливающаяся органика трудно выводится из угля при обратной промывке, возможен залповый сброс загрязнений в выходную линию. Для предотвращения этого явления засыпка из активированного угля требует периодической замены. В настоящее время для увеличения ресурса работы применяют активированный уголь из скорлупы кокоса, адсорбционная способность которого в 4 раза выше, чем угля, получаемого традиционными методами (например, из древесины березы). Для борьбы с биологическим зарастанием применяют также специальные угли с бактериостатическими присадками.

Ультрафиолетовые стерилизаторы.

Наиболее распространенным методом борьбы с бактериологическим загрязнением (наличием в воде микробов и бактерий) является облучение воды ультрафиолетом. При этом параметры излучения подобраны таким образом, что гарантируют почти полную стерилизацию воды. В качестве стерилизаторов этого типа широко применяются специальные ультрафиолетовые лампы, смонтированные в жестком корпусе, внутри которого протекает вода, подвергаясь воздействию ультрафиолетового излучения.

Системы подготовки питьевой воды

Наиболее прогрессивные системы подготовки питьевой воды в настоящее время — обратноосмотические системы. Вода, получаемая с помощью таких установок, обладает прекрасными вкусовыми качествами. Ключевой компонент такой системы — полупроницаемая мембрана. От ее качества и материала, из которого мембрана сделана, зависит степень очистки воды, достигающая 98-99%. Чтобы обеспечить нормальную работу системы, она комплектуется предварительными картриджными фильтрами, насосом и т.д. в зависимости от параметров исходной воды. Устанавливаются такие системы, как правило, на кухне и используются только для получения питьевой воды. В качестве таких систем известны, например, установки компании Topway Global International, США. Система обычно монтируется под мойкой и снабжена всей необходимой арматурой для врезки в линию холодной воды. Для чистой воды выводится отдельный кран.

Эти системы отлично подходят, если требуется подготовка питьевой воды в городских квартирах или — как последняя ступень системы очистки воды — для установки подготовки питьевой воды в коттедже (см. Типовую схему очистки воды). Системы TGI отличаются прекрасным дизайном и высоким качеством, что подтверждает присвоенный им специальный знак качества международной ассоциации Water Quality Association.

Системы TGI прекрасно работают на водопроводной воде. Как достигается такая высокая степень очистки? Основная причина — применение в качестве основного элемента мембраны обратного осмоса (RO). Вода проходит через систему картриджей и полупроницаемую обратноосмотическую мембрану и очищается от растворенных в ней солей, механических примесей и бактерий. В результате получается чистая питьевая вода с прекрасным вкусом, по своим свойствам близкая к талой ледниковой воде. Именно такая вода считается наиболее экологически безопасной для человека. Причем, в процессе очистки не используются никакие химикаты.

Основные проблемы с водой и причины, их вызывающие

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.

          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.

По материалам журнала "MATERIAL"