В современной водоподготовке не существует не решаемых задач,
существует понимание целесообразности и рентабельности их решения.
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. Руководствуясь анализом исходной воды, требованиям к очищенной воде и другими необходимыми параметрами можно из отдельных фильтров создать схему водоподготовки того или иного объекта с учётом самых притязательных требований заказчика.
Чтобы лучше понять принципы построения бытовых, а также коммерческих и промышленных систем, нужно знать, что такое «схема водоподготовки». Здесь мы приводим схему для жилого дома, но она достаточно универсальна практически для всех типов объектов. Крайне редко на одном объекте водоподготовки применяются все составляющие настоящей схемы, но последовательность установки фильтров и систем практически никогда не меняется. Далее мы подробнее остановимся на основных принципах работы каждого элемента данной схемы водоподготовки.
Типовая схема водоочистки:
1 — Фильтр очистки от механических примесей
2 — Фильтр для обезжелезивания воды
3 — Система умягчения воды
4 — Солевой бак системы умягчения
5 — Сорбционный угольный фильтр
6 — Установка обеззараживания воды
7 — Система очистки питьевой воды
Очистка воды от нерастворённых механических примесей
Любая вода, будь то скважинная или водопроводная, содержит в своем составе механические примеси. Обычно это песок, ржавчина, взвеси, подмотка с трубных соединений и т.п. В зависимости от концентрации этих примесей и требуемой производительности используют следующие типы фильтров механической очистки:
Магистральные сетчатые фильтры для воды — это фильтры, в которых в качестве фильтрующего элемента используется сетка, которая и задерживает на своей поверхности поступающие с водой механические примеси. Размер ячеек сетчатых фильтрующих элементов колеблется от 20 до 500 мкм и выбирается в зависимости от степени загрязнения воды. В данных фильтрах можно выделить два типа:
- Самопромывные — есть возможность промывки фильтрующей сетки от загрязнений, без разборки корпуса самого фильтра и прекращения подачи очищенной воды. Процесс можно так же автоматизировать при помощи автомата промывки и реле перепада давления воды. На многих фильтрах данного типа имеется возможность монтажа как на горизонтальную, так и на вертикальную трубопроводную магистраль.
- Непромывные или грязевики, чтобы произвести их очистку нужно разобрать фильтр и почистить сетку вручную.
Фильтры для очистки холодной воды чаще всего имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующей сетки. Корпус фильтров для горячей воды, как правило, изготавливается из металла.
Наиболее привлекательны с точки зрения потребительских качеств фильтры, совмещенные с клапаном регулировки выходного давления. Такие устройства защищают бытовую технику не только от грязи, но и от скачков давления и гидроударов. Рекомендуется дополнительно приобретать для таких комбинированных фильтров манометры, показывающие давление воды, установленное на выходе.
Основными особенностями сетчатых фильтров для воды являются небольшие габариты фильтра, и отсутствие необходимости замены фильтрующих элементов. Во время эксплуатации необходимо только периодически промывать сетку. Перед установкой самопромывного фильтра желательно заранее предусмотреть наличие дренажной магистрали для слива воды в процессе промывки.
Магистральные картриджные фильтры для воды — это фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используется сменный элемент (картридж), помещаемый в прочный корпус (колбу) из пластика или стали. Степень очистки от 50 до 0,5 мкм. Фильтры для очистки холодной воды чаще всего имеют корпус из прозрачного пластика, позволяющего визуально оценить степень загрязнения фильтрующего картриджа.
Корпуса фильтров для горячей воды, изготавливается из непрозрачного термоустойчивого пластика или нержавеющей стали.
Особенностью данного типа фильтра является необходимость периодической замены фильтрующего элемента.
Следует заметить, что эти фильтры преимущественно используются для небольших потоков, требующих более тонкой фильтрации воды по сравнению с сетчатыми фильтрами. Картриджные фильтры, предназначенные для фильтрации больших потоков воды, отличаются соответствующим увеличением габаритных размеров и стоимости.
При этом у пользователя всегда имеется возможность изменить тип используемого картриджа, добавив к функции механической очистки, еще например и удаление хлора (если использовать картридж из волокна, пропитанного углем) или другие дополнительные возможности. Существуют, например, сменные фильтрующие элементы чулочного типа, используемые для фильтрования волокон тины или глинистых загрязнений, которые быстро забивают и выводят из строя другие типы фильтрующих элементов. Установив последовательно на одну магистраль несколько картриджных фильтров, можно гибко и оперативно перенастраивать получившуюся систему под различные требования путем изменения комбинации используемых картриджей.
Некоторые корпуса для картриджных фильтров имеют на крышке специальные кнопки сброса давления, используемые для исключения пролива воды при разборке в целях замены сменного элемента. В некоторых моделях предусмотрены заглушенные отверстия для возможности установки манометра.
Засыпные фильтры механической очистки — эти фильтры представляют собой специальные емкости, напоминающие по форме колонны, изготовленные из прочных антикоррозионных материалов и наполненные фильтрующим материалом. При прохождении через этот материал, происходит фильтрация воды — степень очистки до 5 мкм. В верхней части колонны устанавливается управляющий блок, определяющий параметры процесса фильтрации и периодичность регенерации (специальный режим, восстанавливающий свойства фильтрующего материала).
Этот фильтр эффективно используется при высоких концентрациях разнородных механических примесей в воде. В этом смысле это, пожалуй, наиболее универсальный тип фильтра механической очистки. Однако, для данного фильтра необходимо иметь достаточно места для его размещения в отапливаемом помещении, а также должна быть предусмотрена дренажная магистраль для обеспечения режима регенерации и электрическая розетка 220V.
Фильтры для очистки воды от железа
Удаление из воды железа и сопутствующих ему загрязнений (марганец, запах и т.д.) — достаточно сложный процесс, который в большинстве случаев требует комплексного подхода к его решению. На процесс удаления железа влияет большое количество факторов, и набор оборудования для этого определяется исключительно на основе химического анализа исходной воды.
Все многообразие существующих фильтров для очистки воды от железа условно можно разделить на две группы:
Реагентные — эти фильтры представляют собой специализированные автоматические системы очистки воды, содержащей высокие концентрации растворенного железа, марганца, сероводорода . Снижение содержание этих веществ обеспечивается с помощью специальных загрузок ( наполнителей), использующих технологии удаления железа, не требующих применения агрессивных химических реагентов. Для восстановления фильтрующих свойств обезжелезивающих наполнителей данных фильтров требуется промывка определённым реагентом.
Безреагентные — в этом случае для восстановления свойств наполнителей проводиться промывка просто водой. Это многоцелевые, универсальные автоматические системы очистки воды, которые в зависимости от типа наполнителя способны очищать воду от целого спектра различных примесей. Эффективное снижение содержания загрязняющих веществ обеспечивается с помощью применения новейших неагрессивных наполнителей, разработанных с использованием последних физико-химических технологий. В связи с невысокими эксплуатационными расходами и минимальными требованиями к сервисному обслуживанию безреагентные фильтры получают всё большее распространение в для очистки воды в загородных домах.
Фильтрующие загрузки, использующиеся для обезжелезивания, имеют свои индивидуальные пределы применимости, и выбор той или иной загрузки определяется исключительно в зависимости от анализа исходной воды.
Фильтры для удаления солей жёсткости
Существует довольно большое количество способов очистки воды от солей жесткости. Наиболее часто встречающимся способом очистки является фильтрация воды через ионообменную смолу.
Принцип работы ионообменных фильтров достаточно прост: исходная вода пропускается через наполнитель, состоящий из синтетической ионообменной смолы, засыпанной в напорный танк фильтра. Смола задерживает в своем объеме ионы всех двухвалентных металлов, в том числе ионы кальция и магния, обуславливающие жесткость воды. Со временем наполнитель насыщается ионами кальция и магния и, для того чтобы восстановить обменную способность, его промывают раствором поваренной соли. Так как по своей сути смола является основной рабочей средой умягчителей, качество аппарата во многом зависит именно от качества смолы.
Пределы применимости этих фильтров определяются тремя параметрами: ионообменной емкостью (количеством солей жесткости), которое может принять на себя объем смолы до истощения), жесткостью исходной воды и требуемой производительностью фильтра.
Фильтры для удаления солей жесткости по типу управления бываю двух видов:
- по расходу воды — используются преимущественно в бытовых условиях, т.к. регенерация по объему пропущенной воды позволяет уменьшить расход соли;
- по времени — используются преимущественно в промышленности, т.к. позволяют добиться требуемого рабочего времени.
Установки обеззараживания воды
Обеззараживание воды является одним из важнейших этапов в фильтрации и подразумевает под собой удаление из воды всех микроорганизмов,
вирусов и бактерий. Наиболее прогрессивным методом обеззараживания воды на сегодняшний день является метод обработки воды ультрафиолетом.
Этот метод очистки воды основан на обработке воды ультрафиолетовым излучением. Его основное преимущество в том, что в воду не привносятся никакие химические реагенты. Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые формы бактерий и не изменяют свойства воды. Если в случае с хлорированием и озонированием при неправильном расчете дозы требуется убирать реагенты дополнительной стадией фильтрования, то ультрафиолетовое излучение в этом отношении абсолютно безопасно.
Сорбционные фильтры для воды
Обычно сорбционными фильтрами называют фильтры на основе активированного угля. Принцип работы угольных фильтров основан на явлении адсорбции. Адсорбция — задержание молекул загрязнителей внешней поверхностью твёрдого вещества. В качестве фильтрующей среды используются активированные угли из скорлупы кокосов, адсорбционная способность которых в 4 раза выше, чем угля, получаемого традиционными методами (например, из древесины березы) и обладающими высокой абразивной стойкостью. Фильтры этого типа предназначены для улучшения таких показателей воды, как вкус, цвет, запах; удаления остаточного хлора, растворенных газов и органических соединений.
Фильтры для очистки питьевой воды
На сегодняшний день самыми эффективными фильтрами для получения чистой питьевой воды являются системы обратного осмоса. Ни один из фильтров, работающих по другому принципу, не может обеспечить подобной степени очистки. Очень важно понимать то, что даже лучшие из «простых» бытовых фильтров не удаляют или далеко не полностью удаляют из воды пестициды, бактерии, а также тяжелые металлы и радионуклиды.
Основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки, — это тонкопленочная мембрана, размер ячеек которой сравним с размером молекулы воды. Разумеется, сквозь такую «сетку» могут пройти либо сами молекулы воды, либо вещества, размер молекул которых еще меньше — растворенный в воде кислород. В результате чего из воды удаляются практически все растворенные компоненты и примеси, а также соли тяжелых металлов, органические примеси, вирусы и бактерии. Обратный осмос по праву признан единственным фильтром, способным удалить из воды известковый налёт и накипь со 100% эффективностью. Ну, а все остальные конструктивные элементы системы обратного осмоса призваны только обеспечивать благоприятные условия для работы такой мембраны.
Для того, чтобы поры мембраны не засорялись, перед мембраной устанавливаются префильтры — несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений, задерживающая взвеси, песок и нерастворимые примеси с размером частиц более 5 мкм. Еще одна ступень обеспечивает химическую очистку от хлора, хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п. с помощью сорбции на активированном угле. В зависимости от качества исходной воды количество ступеней в префильтре может быть увеличено.