Как вода становится годной к употреблению

Как известно, количество воды на земном шаре не увеличивается и не уменьшается - изменяется лишь ее агрегатное состояние, поэтому современное человечество использует ту же самую воду, которая возникла вместе с Землей. К сожалению, человеческая деятельность приводит к тому, что качество природной воды постоянно ухудшается, и сегодня годный к использованию без очистки процент ее весьма мал.

Представим себе человека, который приобрел дорогое сантехническое изделие - джакузи, - чтобы с его помощью насыщать свой организм хлором, в избытке присутствующем в воде городского водопровода. Или другого - этот, построив себе коттедж, пробурил рядом водяную скважину, которая вместе с водой снабжает его марганцем, а также железом, как растворенным (двухвалентным), так и взвешенным (трехвалентным, или ржавчиной). Что уж говорить об употреблении такой воды в пищу€

Сегодня проблему подготовки воды приходится решать еще и при стирке белья, мытье посуды, горячем водоснабжении и отоплении, эксплуатации новейших образцов сантехники.

Вода высокой степени очистки используется в пищевой, химической и фармацевтической промышленности, она нужна и медицинским, и детским учреждениям, предприятиям общественного питания.

В настоящее время существует целый ряд устройств, позволяющих получать воду требуемого качества. С некоторой долей условности (ведь они не только фильтруют) эти устройства можно назвать фильтрами. Они могут быть классифицированы по применению, принципу действия и исполнению.

Наиболее часто встречающиеся проблемы качества воды, решаемые с помощью фильтров, - это наличие нерастворимых примесей, необходимость корректировки уровня водородного показателя рН, наличие растворенных в воде железа и марганца, а также постороннего привкуса, запаха, цветности. И, разумеется, жесткость воды.

Осадочные фильтры предназначены для удаления из воды частиц песка, взвесей, ржавчины, а также коллоидных веществ. Для удаления относительно крупных частиц (диаметром более 20-50 мкм) применяются сетчатые или дисковые фильтры. Недостатком их является сравнительно низкая грязеемкость. Поэтому, если очищаемая вода сильно загрязнена или велики объемы очистки, такие фильтры требуют частой промывки, что нетехнологично.

В этих случаях целесообразно применение автоматизированных систем засыпного типа. В качестве фильтрующей среды используется в основном алюмосиликат, обеспечивающий фильтрацию частиц, размер которых превышает 20 мкм.

Для более тонкой очистки применяется засыпка из специальной керамики.

Необходимость в контроле уровня рН возникает, во-первых, потому, что вода и с низким (меньше 6), и с высоким (выше 8) рН обладает повышенным коррозионным действием, во-вторых, потому, что для нормальной работы некоторых видов фильтрующих сред требуется определенный уровень кислотности. В данном случае применяются фильтрующие засыпки на основе природных кальцитов, которые, постепенно растворяясь, увеличивают рН, либо в воду дозированно добавляются химические вещества, понижающие уровень рН.

Фильтры-обезжелезиватели предназначены для удаления из воды растворенного в ней железа и марганца. В качестве фильтрующей среды используются различные природные вещества, содержащие двуокись марганца - Birm, Filox, Greensand.

Двуокись марганца является катализатором реакции окисления, при которой растворенные в воде железо и марганец переходят в нерастворимое состояние.

Далее они выпадают в осадок, который задерживается в фильтрующем слое и в дальнейшем удаляется 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 их перманганатом калия. При больших концентрациях железа или марганца окисления добиваются, применяя специальные методики. Наиболее перспективным направлением в данной области является озонирование.

Для улучшения органолептических показателей воды традиционно применяется активированный уголь. Благодаря своей высокой адсорбционной способности активированный уголь эффективно поглощает остаточный хлор, растворенные газы, органические соединения. Однако по причине того, что накапливающаяся органика с трудом выводится из угля при обратной промывке, возможен "залповый" сброс отфильтрованных загрязнений в выходную линию. Для предотвращения этого 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 из традиционного сырья, например, из древесины березы. Для борьбы с биологическим зарастанием применяют также специальные угли с бактериостатическими присадками.

Наконец, для снижения жесткости воды предназначен обширный класс устройств - фильтры-умягчители. Благодаря применению специальных засыпок фильтры этого типа, обладая комплексным действием, способны в определенной степени удалять из воды железо, марганец, нитраты, нитриты, сульфаты, соли тяжелых металлов, органические соединения.

В основе работы автоматических фильтров-умягчителей лежит ионообменный процесс, при котором содержащиеся в воде жесткие (труднорастворимые) соли заменяются на мягкие, то есть не образующие твердых отложений на стенках оборудования. (Будучи сравнительно безобидным налетом на стенках чайника, накипь может стать причиной преждевременного выхода из строя сантехники, посудомоечных и стиральных машин. Она является настоящим бичом автономных систем подогрева и отопления. Причиной 90% случаев выхода из строя бойлеров является отложение накипи на внутренних стенках как теплообменников котлов, так и труб.)

Жесткая вода, поступая в фильтр умягчителя, проходит через слой засыпки, представляющей собой гранулы высококачественной ионообменной смолы. При этом происходит изменение химического состава растворенных солей за счет замены ионов кальция и магния на ионы натрия, которыми насыщена смола. В момент, когда поглощающая способность смолы снижается до определенного уровня, блок управления умягчителя автоматически начинает цикл регенерации.

Периодичность регенерации определяется количеством воды, которое может пройти через умягчитель до полного истощения ионообменного абсорбента.

При этом учитывается множество факторов - и параметры смолы, и качество воды, и величина ее расхода.

Сигнал к началу регенерации подается в управляющий блок специальным расходомером. Восстановление свойств ионообменной смолы осуществляется при подаче в фильтр очищенного раствора поваренной соли за счет обратного замещения накопленных в смоле ионов кальция, магния на ионы натрия. Грязевая масса вымывается из фильтра в дренаж.

В зависимости от размеров умягчителя цикл регенерации-промывки может продолжаться до 2-3 часов. Во время регенерации отбор воды производить не рекомендуется, иначе в выходную линию будет поступать неумягченная вода. Именно по этой причине большинство одиночных систем (один фильтр плюс один блок управления) запрограммировано исключительно на ночной режим регенерации.

Однако нередко требуется, чтобы процесс разбора воды был непрерывным. Поэтому в зависимости от расхода, который необходимо обеспечить, и режима эксплуатации умягчительной установки применяют несколько схем построения системы.

Duplex - это система, состоящая из двух параллельных фильтров и одного блока управления.

Фильтры работают по очереди, регенерация производится по мере необходимости. Система обеспечивает такую же производительность, как и одиночная, но непрерывно.

Twin - это система, состоящая из двух параллельных фильтров и двух блоков управления. Фильтры работают одновременно, обеспечивая двойную производительность. Регенерация каждого из фильтров производится поочередно по мере необходимости. Во время регенерации работает только один из фильтров, и производительность падает вдвое.

Triplex - это система, состоящая из трех параллельных фильтров и трех блоков управления. Два фильтра из трех постоянно находятся в работе, обеспечивая двойную производительность, а третий пребывает в режиме регенерации или ожидания.

В момент истощения одного из работающих фильтров начинается его регенерация, а взамен включается резервный. В дальнейшем процесс циклически повторяется.