Email: info@homeforlife.ru

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net
Водоподготовка Фильтры для очистки воды

Фильтры для очистки воды

Сегодня практически невозможно найти источник воды, который в полной мере соответствовал бы по качеству существующим нормам, как для питьевой, так и воды хозяйственно-бытового назначения. Продукты техногенного загрязнения, отходы жизнедеятельности человека и многое другое делают воду как поверхностных, так и подземных источников непригодной к использованию. Поэтому наличие системы водоподготовки является необходимой составляющей автономного водоснабжения Вашего загородного дома.
Согласно ГОСТ 2874-73 количество взвешенных частиц для воды хозяйственно-бытового назначения не должно быть более 1,5 мг/дм3. Мутностью обычно отличаются воды поверхностных источников (рек и озер), но иногда она встречается и в воде из скважин, как результат коррозии металлических труб.


При автономном водоснабжении из скважины возможно присутствие в воде частиц ила, песка, глины, органических загрязнений, солей металлов и др.
Современный рынок предлагает множество установок и систем водоочистки, применение которых превращает очистку воды из задачи со многими неизвестными в процесс, не доставляющий особых хлопот. Не меньшего внимания заслуживают и промышленные системы водоочистки, обеспечивающие непрерывный производственный процесс. Как разобраться в море предлагаемых технологий, оборудования, какие фильтры выбрать, - консультация специалистов не будет лишней.


Фильтры механической очистки


Фильтры механической очистки предназначены, главным образом, для защиты системы водоснабжения, оборудования, запорной и регулирующей арматуры от засорения, ведущего к снижению пропускной способности трубопровода, преждевременному его износу. Другая, не менее важная функция механических фильтров – предотвращение коррозии, возникающей в результате электрохимической активности взвешенных частиц, - основной причины выхода из строя металлического оборудования, труб и фитингов. Механические фильтры – это первый необходимый элемент в системе фильтрации, устанавливающийся обычно на входе системы водоподготовки и служащий для очистки воды от нерастворимых загрязнений: ржавчины, частиц глины и песка, а также различных органических и неорганических примесей вплоть до присутствующих в воде микроорганизмов. Механическая фильтрация в зависимости от минимального размера отфильтрованных частиц делится на грубую очистку (размеры задерживаемых частиц находятся в диапазоне 5-500 мкм), тонкую (0,5-5 мкм) и ультратонкую (менее 0,5 мкм). Механические фильтры продлят срок службы бытовой техники, не позволят засориться фильтрам тонкой очистки и выйти из строя водоразборной арматуре. Дополнительные фильтры тонкой очистки доведут воду до желаемой вами степени очистки.


В зависимости от применяемого способа фильтрации механические фильтры подразделяются на:

  • -сетчатые и дисковые самопромывные фильтры;
  • -засыпные, фильтрующим элементом в которых является многослойная зернистая загрузка;
  • -картриджные фильтры, состоящие из корпуса и фильтрующего элемента – сменного картриджа.

Для удаления относительно крупных взвешенных частиц (более 20-50 микрон) применяются сетчатые или дисковые механические фильтры. Однако, при сильной загрязненности либо высокой производительности такие фильтры неприменимы, поскольку требуют частой промывки. Более целесообразным является использование в подобных случаях засыпных автоматизированных систем, в которых фильтрующей загрузкой служит обезвоженный алюмосиликат. Обезвоженный алюмосиликат применяется при размерах взвешенных частиц от 20 микрон, а для более тонкой очистки используют засыпку из специальной керамики.
Дисковые и сетчатые фильтры бывают как автоматическими, так и с ручной промывкой.


Фильтр дисковый с ручной промывкой


Фильтрующей загрузкой здесь является пакет специальных дисков, на поверхностях которых нанесены по диагонали бороздки. Принцип действия фильтра основывается на образовании объемной сетчатой структуры, возникающей при сжатии двух соседних дисков.


Сетчатые фильтры

Принцип водоочистки в сетчатых механических фильтрах заключается в пропускании загрязненной воды через

специальную сетку. Основным затруднением при применении таких фильтров является очистка самой сетки от забивающих ее загрязнений. В течение длительного времени с начала прошлого века был распространен метод очистки сетки противотоком. Это устаревший метод очистки сетки, имеющий значительное количество ограничений, в настоящее время при появлении новых технологий становится нецелесообразным и вытесняется технологией фокусированной очистки, обеспечивающей превосходное качество очистки сеток в сочетании с высокой степенью надежности.


Технология фокусированной очистки сеток от накопившихся загрязнений существует двух видов:

  • -очистка с помощью сканера;
  • -очистка с помощью щеток.

 

Очистка с помощью сканера

Грязная вода поступает через водозаборник (9) фильтра внутрь фильтрующей сетки (11), представляющей собой цилиндр. Очищенная вода отводится через слив (10). При работе фильтра взвешенные частицы оседают на внутренних стенках цилиндра. Когда перепад давлений достигает определенного значения, то это значит, что сетка нуждается в очистке. Контроллер (4)открывает клапан (12) и приводит в действие сканер(8). Очищающий сканер – это полая труба с отходящими от нее форсунками (7). Сообщение полости трубы с атмосферой осуществляется в шламопроводе посредством сбросного клапана (12). При вращательно- поступательном движении сканера, всасывающие сопла форсунок, двигаясь по спирали над поверхностью загрязненной сетки, последовательно ее очищают. Перепад величин давления между рабочим давлением в трубопроводе (вход фильтра) и атмосферным давлением в шламопроводе вызывает приток воды в сканер и вымывание ее вместе с загрязнениями. Вращательно-поступательное движение сканера обеспечивается либо гидротурбиной (вращение вокруг оси)(6) и гидроцилиндром (поступательное движение вдоль оси) (1), либо при помощи электропривода с червячным валом.


Основные преимущества технологии очистки сетки с помощью сканера:

  • -процесс подачи отфильтрованной воды не прерывается во время промывки;
  • -предотвращение обрастания сетки и высокое качество очистки;
  • -непрерывный процесс очистки сетки при непрерывной подаче очищенной воды даже при высоких уровнях загрязнений.

Очистка с помощью щеток

Основное отличие щеточного способа очистки от очистки сканером заключается в том, что центральная часть фильтра в этом случае представляет собой не трубу сканера, а вал с прикрепленными щетками (2) и когда наступает необходимость очистки сетки (при срабатывании таймера, когда перепад давления достигает определенного значения), контроллер открывает сбросной клапан (5) и приводит во вращение вал с плоскими щетками, очищающими стенки цилиндра от загрязнений. Также как и при сканерном способе очистки сетки вода, устремляющаяся из-за разницы давлений в шламопровод, уносит загрязнения. Вал приводится в движение посредством электропривода (1). Преимущества те же, что и у фильтров со сканерным способом очистки сетки, кроме этого данная модификация позволяет очищать воду от крупных загрязнений (таких как рыба, ракушки и др.) при их значительной концентрации в очищаемой воде.

 


Фильтр осадочный фланцевый с магнитным стержнем

Осадочные фильтры предназначены для предварительной фильтрации воды, а разновидность осадочного фильтра с магнитным стержнем способна улавливать помимо механических загрязнений также ферромагнитные включения. Монтируются осадочные фильтры, как правило, перед насосами, счетчиками воды и другой водоизмерительной аппаратурой, установленной в сетях водоснабжения и тепловых сетях. Отличаются высокой надежностью, легкостью монтажа и эксплуатации, возможностью длительной безотказной работы даже в сложных условиях эксплуатации.
Засыпные механические фильтры способны задерживать взвешенные примеси размером не менее 10 мкм, а в некоторых конструкциях фильтров даже примеси размером не менее 3 мкм. Принцип очистки при применении засыпных фильтров заключается в том, что за счет действия как центробежной силы, так и адгезии к граням зерен загрузки, частицы загрязнений, двигаясь в каналах между зернами и многократно при этом меняя направление движения, осаждаются на зернах и слоях ранее осажденных частиц. В зависимости от целесообразности в качестве фильтрующей загрузки может применяться кварцевый песок, гидроантрацит, гранат, керамзит, Filter Ag и другие сыпучие природные и искусственные материалы с высокой степенью фильтрации и адсорбции, способные удерживать на своей поверхности или в объеме взвешенные частицы твердых загрязнений, а также коллоидные частицы. Зернистые материалы, применяемые в засыпных фильтрах, чаще всего имеют пористую структуру, позволяющую осуществлять не только механическую очистку, но и адсорбцию многих веществ. Чтобы зернистые фильтрующие материалы (кварцевый и гранитный песок, габбро и другие подобные кристаллические твердые горные породы, а также отходы некоторых производств – стеклянная, фарфоровая, керамическая крошка) могли использоваться в качестве сорбента, необходима специальная их обработка.


Засыпной механический фильтр очистки воды

Фильтры засыпного типа являются наиболее предпочтительным вариантом механической очистки при организации автономного водоснабжения как из скважин, так и из поверхностных источников. Они превосходно справляются с залповыми выбросами загрязнений и эффективно очищают воду от взвешенных частиц размерами до 20 мкм. Осадочные фильтры являются являются разновидностью засыпных промывных фильтров и состоят из:
-фильтрационной колонны (ФК) с фильтрующей средой (ФС);
-водоподъемной трубы (ВТ), расположенной по оси фильтрационной колонны;
-управляющего клапана (УК) – устройства из группы клапанов, осуществляющих регулирование подачи и направления потоков воды через фильтрационную колонну. УК конструктивно соединен как с трубой для очищаемой воды, так и с канализационной линией (КЛ).

 

 

 

Засыпные фильтры выпускаются для самых широких диапазонов производительности и грязеемкости, обеспечивают три режима работы:

  • -режим фильтрации, при котором очищаемая вода, подаваемая под давлением, проходит вниз через фильтрующую загрузку, где освобождается от примесей, и затем по водоподъемной трубе поднимается к выходу из управляющего клапана в линию очищенной воды;

  • -режим обратной промывки, при котором создается ток воды в водоподъемной трубе в противоположном (ко дну фильтрационной колонны) направлении. При этом вода, проходя через фильтрующую среду снизу вверх, взрыхляет ее и вымывает задержанные примеси в канализационную линию;
  • -режим прямой промывки, при котором поток воды, как и в режиме фильтрации проходит сверху вниз, уплотняя фильтрующую среду и вымывая из нее осажденные примеси черз управляющий клапан в канализационную линию.

Режим промывок (частота и длительность) задается электронным контроллером управляющего клапана, обеспечивающем автоматическую работу фильтра.


Эксплуатационные характеристики осадочных фильтров определяются составом фильтрующей среды, которая в свою очередь зависит от количества и вида удаляемых загрязнений, режима промывки и допустимых скоростей фильтрации. В некоторых модификациях засыпных фильтров применяется композиция из нескольких фильтрующих сред, позволяющая в определенных случаях комплексно решать задачи водоочистки. Средний срок службы фильтрующей среды около 3-х лет и зависит от состава исходной воды, а также условий эксплуатации. При снижении фильтрующих качеств (скорости фильтрации и грязеемкости), фильтрующая среда подлежит перезасыпке.


В качестве фильтрующей загрузки в засыпных фильтрах большое распространение получил Filter Ag® - фильтрующий материал на основе диоксида кремния, обладающий целым рядом преимуществ в сравнении с большинством гранулированных фильтрующих материалов того же предназначения:

  • -неровности частиц загрузки обеспечивают большую поверхность соприкосновения с очищаемой водой и, как следствие, больший ее объем;
  • -более сложная траектория движения потока через слой загрузки, обусловленная неровной поверхностью частиц фильтрующей среды обеспечивает высокий уровень фильтрации;
  • -более крупные в сравнении с другими материалами размеры гранул загрузки уменьшают потери давления в фильтре и обеспечивают более глубокое проникновение в фильтрующий слой микрочастиц загрязнений;
  • -низкий удельный вес загрузки уменьшает расход воды, необходимый для промывки;
  • -экономичность, обусловленная вышеперечисленными преимуществами: снижением потерь давления, высокой производительностью, уменьшением расхода промывочной воды на взрыхление;
  • -длительный срок службы загрузки.

Емкость засыпного фильтра с применением Filter Ag® в качестве фильтрующей среды вместо кварцевого песка увеличивается более, чем в два раза.


Картриджные фильтры механической очистки

В отличие от промывных фильтров механической очистки, картриджные (патронные) фильтры имеют одноразовый сменный фильтрующий элемент – картридж (редко встречаются модели с промывным картриджем). Для смены картриджа (или его промывки) необходимо перекрывать воду, снимать корпус фильтра, промывать его, заменять картридж (либо почистить фильтрующую сетку у промывного картриджа) – подобная перспектива оптимизма, как правило, не внушает. Поэтому особого распространения картриджные фильтры не получили. Используются они, главным образом, для небольших потоков воды, требующих более высокой степени очистки, чем та, которую могут обеспечить промывные сетчатые фильтры, либо для предварительной очистки в системах водоочистки.

 

Фильтры обезжелезиватели

Артезианские воды Подмосковья отличаются повышенными концентрациями железа и обезжелезивание такой воды является жизненной необходимостью владельцев загородных коттеджей. Элементарное железо Fe присутствовать в растворенном виде в воде, естественно, не может, поскольку при контакте с водой окисляется, т. е ржавеет. В растворенном виде в воде присутствует двухвалентное железо Fe(II) и его наличие визуально никак не проявляется: вода, содержащая двухвалентное железо, бесцветна и прозрачна, однако при отстаивании образуется красно-коричневый осадок, что объясняется окислением двухвалентного железа до трехвалентного Fe(III). Вот на этом принципе окисления двухвалентного железа и дальнейшего удаления образующегося осадка и основано действие фильтров обезжелезивателей.

 

  • Элементарным и наименее затратным способом обезжелезивания является простое отстаивание. Вода из скважины поступает в большой бак (500-1000 л), в котором и происходит окисление железа и выпадение его в осадок. Для ускорения этого процесса возможна дополнительная аэрация с помощью компрессора. Несмотря на дешевизну, этот способ обезжелезивания не пользуется особой популярностью, поскольку требуется много места для установки бака и дополнительного насоса для дальнейшей подачи воды в дом, процесс окисления даже при аэрации протекает медленно и недостаточно эффективно – удаляются лишь сравнительно небольшие концентрации железа. Применение этого способа оправдано лишь в тех случаях (как предварительная ступень обезжелезивания), когда концентрации железа в исходной воде значительны.

 

Современные установки обезжелезивания намного компактнее, да и процесс окисления протекает в них гораздо быстрее. Процесс обезжелезивания может быть как реагентным, так и безреагентным. Фильтрующая загрузка (Birm, Pyrolox и др.), являющаяся катализатором окислительного процесса, ускоряет обезжелезивание. При соприкосновении с гранулами загрузки, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, оседая на загрузке. Очищенная вода поступает дальше на следующую ступень очистки, либо прямо в дом. Сам процесс обезжелезивания происходит в считанные секунды. Когда фильтрующая загрузка забивается осадком из трехвалентного железа, ее необходимо просто промыть. Обратная промывка осуществляется автоматически посредством электронного блока управления, включающего обратный ток воды, смывающей ржавый осадок в канализацию. Время очередной промывки можно устанавливать либо через определенное время ( раз в 3-4 дня), либо по расходу воды (через определенный объем воды). Такой способ обезжелезивания(когда промывка осуществляется только обратным током воды) является безреагентным и используется лишь при незначительных концентрациях железа в воде. При значительном содержании железа в очищаемой воде используются другие фильтрующие загрузки, такие как MTM, Green Sand, Quantum и др., способные к окислению и улавливанию до 10-12 мг/л железа. Для регенерации этих загрузок обратной промывки уже недостаточно: для восстановления окисляющей способности загрузок в данном случае применяется промывка раствором перманганата калия KmnO4. Такой способ обезжелезивания называется реагентным. При реагентном обезжелезивании в канализацию поступает значительное количество воды с непрореагировавшим перманганатом калия. Если канализация централизованная, то особой беды в этом нет, но при наличии у Вас автономной канализации (например, ТОПАС), перерабатывающей сточные воды с помощью бактерий, реагентное обезжелезивание такого типа не всегда возможно, поскольку химикаты, стекающие в канализацию, уничтожат бактерии. Сброс такой воды можно производить по обводной линии, минуя септик, либо в таком случае рекомендуется применять другие схемы реагентного обезжелезивания. Обезжелезивание с дозированным впрыском реагента с последующей фильтрацией предотвращает попадание реагента в канализацию. Регенерация фильтрующей загрузки обезжелезивателя длится около двух часов и в это время пользоваться системой водоснабжения нежелательно. Если же требуется непрерывный режим работы, то подобное затруднение решается очень простым технологическим решением: два фильтра обезжелезивателя с разными сроками регенерации соединяются параллельно.


С помощью фильтров обезжелезивателей удаляется из воды также растворенный марганец и, иногда, растворенный сероводород. При значительных концентрациях железа и марганца возможно применение новой технологии, ускоряющей окисление,- озонирования.


Фильтры умягчители


Умягчение воды подразумевает удаление из нее солей жесткости, а именно катионов кальция и магния. Накипь, образующаяся на внутренних стенках водонагревательных приборов (колонок, бойлеров и др.), в трубопроводах, нарушает процесс теплообмена, увеличивая потребление электроэнергии и газа. Именно накипь является основной причиной выхода из строя водонагревателей. Жесткая вода имеет неприятный привкус, ухудшает состояние волос и кожи, выводит из строя бытовые электроприборы. Наибольший же вред применение жесткой воды приносит на различных производствах, при ее вступлении в контакт с технологическим оборудованием. Согласно ГОСТу жесткость воды не должна быть больше 7 мг-экв/л, однако в некоторых отраслях промышленности требуется гораздо более глубокое умягчение.

Излишнее же умягчение питьевой или хозяйственно-бытовой воды может нанести не меньший вред, чем жесткая вода, не прошедшая предварительную обработку. Соли магния и кальция в определенной концентрации должны присутствовать в организме человека. Так, недостаток магния вызывает ослабление функций имунной системы организма, уменьшает способность клеток организма противостоять заболеванию лейкемией, приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям.
Соли кальция – основной строительный материал для костей, зубов и ногтей; они также повышают сопротивляемость организма инфекциям, оказывают противовоспалительное действие, участвуют в процессах кроветворения. Все это является довольно весомыми причинами сохранять необходимый баланс солей кальция и магния (не превышать нормативы, но и не занижать их) при выборе системы водоочистки, способа и степени умягчения.


Выбор способа умягчения определяется, в первую очередь, составом исходной воды, а также требуемым уровнем ее умягчения. В практике водоподготовки широкое распространение получили следующие методы умягчения воды:

  • -реагентный (метод осаждения), сущность которого заключается в связывании ионов кальция и магния химическими веществами в малорастворимые и легко удаляемые осаждением и фильтрованием соединения – карбонат кальция и гидроксид магния. В зависимости от применяемого реагента способы реагентного умягчения также подразделяются на известковый, содовый, фосфатный и др.;
  • -ионообменное умягчение, основанное на способности ионообменных материалов (катионитов) обменивать присутствующие в воде катионы кальция и магния на катионы натрия или водорода, не придающие воде свойств жесткости;
  • -диализ, осуществляемый в мембранных аппаратах с использованием солевого раствора: исходная жесткая вода движется в камере с одной стороны катионитовой мембраны, раствор поваренной соли NaCl – по другую сторону мембраны, при этом ионы натрия мигрируют в мебрану и далее в исходную воду, а ионы кальция – в противоположном направлении, т. е. из жесткой воды в рассол;
  • -термическая обработка (дистилляция и вымораживание);
  • -комбинированные методы.

Рассмотрим более подробно каждый из этих методов.


Реагентное умягчение.

В качестве основных реагентов при реагентном умягчении наиболее широко применяются известь и сода. Применение извести в качестве реагента оправдано при высоком содержании кальция и невысоком магния, либо когда удаление именно карбонатной жесткости является приоритетной целью умягчения. Известковый способ применяют, когда необходимо снизить щелочность исходной воды, при этом происходит эквивалентное снижение жесткости. При растворении извести в жесткой воде сначала происходит связывание растворенной в воде углекислоты с образованием бикарбонатных ионов, затем бикарбонатные ионы переходят в карбонатные, которые реагируя с присутствующими в растворе катионами кальция, которые при превышении произведения растворимости ПР CaCo3 выпадают в осадок, легко удаляющийся посредством механической фильтрации, иногда в сочетании с коагулированием. В качестве коагулянтов используют железный купорос, хлорид железа и др.
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2Н2O ;

Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + 2СaCO3 + 2Н2O .
Для устранения некарбонатной жесткости, обусловленной содержанием соединений кальция (CaSO4, CaCl2) применяется обычно кальцинированная сода Na2CO3.


Известково-содовый метод более универсален, так как позволяет одновременно удалять как магний в виде гидроксида магния, карбонатную жесткость, так и некарбонатную (постоянную) жесткость. Добавление в воду извести вызывает осаждение магния в виде Mg(OH)2:


Mg SO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4;
Mg Cl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ Ca Cl2.

Общая жесткость при этом не уменьшается, происходит лишь замена магниевой жесткости кальциевой.

Некарбонатная же жесткость устраняется добавлением кальцинированной соды:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2 SO4;
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl.
Этот метод умягчения в сочетании с нагреванием, ускоряющим реакции, и коагулянтами, упрощающими удаление образовавшегося осадка, дает превосходные результаты.Применение других реагентов, например, едкого натра (NaOH) или фосфатов (Na3PO4) не получило столь широкого распространения. Фосфатирование применяется чаще всего для более глубокого умягчения воды, уже обработа

нной другими способами (например, известково-содовым), при температуре выше 100 градусов. При этом в осадок выпадают труднорастворимые фосфорнокислые соли кальция и магния.
Реагентные методы умягчения обычно не используются для получения питьевой воды, так как вода после них обычно обладает сильно щелочной реакцией, но зато являются наиболее распространенными в энергетике и промышленности.

 

Ионообменное умягчение


Метод ионного обмена основан на применении ионообменной смолы в качестве фильтрующей среды. При взаимодействии с водой фильтрующая загрузка поглощает катионы солей жесткости Ca2+ и Mg2+, отдавая взамен ионы натрия Na+, водорода Н+ или аммония NH4+. Соответственно, методы ионного обмена называются Na-катионирование, Н-катионирование и NH4-катионирование.

Реакция обмена между катионитом и ионами исходной воды обуславливается диффузией ионов из раствора внутрь катионита и из катионита в исходную воду.

Однако, через определенный промежуток времени ионообменная смола насыщается ионами кальция и магния, постепенно утрачивая способность к умягчению. Регенерацию ионообменной смолы производят раствором поваренной соли NaCl многократно в течение всего срока использования. При регенерации (в случае натрий-катионирования) смола отдает воде хлористые соли кальция и магния, которые затем сбрасываются в канализацию, а взамен поглощает из рассола ионы натрия. В автоматических системах умягчения регенерация происходит без вашего участия и именно тогда, когда это нужно. Умягчители состоят из напорного бака с фильтрующей загрузкой, автоматического клапана и реагентного бака.

Современные системы умягчения с компьютерным управлением анализируют все: объем очищенной воды, оставшийся ресурс загрузки, предполагаемый расход воды в ближайшее время, и на основании полученных данных принимают решение – когда проводить регенерацию. Управление такими умягчителями предельно просто – нужно только ввести показатель жесткости воды и вовремя наполнять бак поваренной солью.

 

 

 


Умягчители Ecowater (USA)

 

Умягчитель EcoWater снабжен электронным блоком, контролирующим и регулирующим процессы подачи воды и процессы регенерации. Имеет собственный источник резервного питания.
Системы умягчения могут быть периодического (Single) и постоянного действия (Duplex и Twin). Периодический режим работы умягчителя может применяться только в тех случаях, когда возможны перерывы в водоснабжении на 1,5-2 часа на регенерацию фильтра. Single-установки состоят из корпуса, заполненного ионообменной смолой и блока управления и контроля. Умягчение происходит сверху вниз через слой ионообменной смолы, после чего через дренажно- распределительную систему, расположенную внизу корпуса, очищенная вода поступает на следующий этап очистки, либо непосредственно потребителю. Регенерация происходит по заданному расходу воды или, в случае небходимости, в заданное время. Умягчение в этот период не производится и пользоваться водопроводом в это время не рекомендуется.

 

Если же перерывы в работе установок нарушают технологический процесс или связаны с некоторыми неудобствами, то для таких случаев созданы системы умягчения постоянного действия. В зависимости от величины расхода воды и режима эксплуатации системы водоподготовки существуют две основные схемы работы умягчительных установок постоянного действия - Duplex и Twin.

 

 

 

 

Установки умягчения Duplex

Duplex - это система из двух подключенных параллельно фильтров-умягчителей и, соответственно, с двумя блоками управления. Система высокоэффективна, обеспечивает двойную производительность. Регенерация происходит поочередно, что позволяет не прекращать процесс водоочистки. Во время регенерации происходит снижение производительности, поскольку работает только один фильтр.

 

 

Установки умягчения Twin

Twin – представляет собой систему из двух параллельных фильтров и одним устройством управления, состоящим из двух клапанов (управляющего клапана и управляемого). Умягчители в данном случае работают по очереди: во время регенерации одного из умягчителей работает второй и, наоборот. Производительность такая же как и у одиночных систем, только процесс протекает непрерывно.

 


Принципиальная схема умягчения воды диализом

 

Диализ – метод разделения растворенных веществ, основанный на разных скоростях диффузии этих веществ с различной молекулярной массой через полупроницаемую мембрану. Метод достаточно эффективен (остаточная жесткость составляет около 0,01 мг/л ) и может использоваться для глубокого умягчения, но из-за высокой стоимости мембранных аппаратов не получил широкого распространения.
Тем не менее мембранные технологии водоочистки – это наиболее прогрессивные на сегодняшний день методы водоподготовки. В зависимости от размеров задерживаемых мембранами частиц и значений давления, требуемого для протекания процесса, различают следующие виды мембранных технологий водоочистки:

  • -микрофильтрация;
  • -ультрафильтрация;
  • - нанофильтрация;
  • -обратный осмос;
  • -диализ.

Методы водоочистки с применением мембранных технологий основаны на открытом еще в 18 веке механизме выравнивания концентрации растворенных в воде примесей по обе стороны полупроницаемой стенки клеток живых организмов. Это явление было названо осмосом. В том

же веке была измерена величина осмотического давления и установлена зависимость этой величины от концентрации растворенного вещества и массы его молекул. Было установлено, что воздействие внешнего давления, равного по значению осмотическому, прекращает диффузию молекул сквозь мембрану, а при повышении внешнего давления изменяется направление движения молекул через мебрану из более концентрированного раствора в разбавленный. Этот процесс получил название обратного осмоса.

 

 

Эффективность технологии во многом определяется материалом мембраны. Самые первые фильтровальные мембраны изготавливались из пленок животного происхождения (свиной мочевой пузырь) и имели множество недостатков. В настоящее время мембраны из ацетата целлюлозы и других полимерных материалов позволили мембранным технологиям продвинуться далеко вперед. Качественная мембрана должна обладать стабильностью, т. е не изменять своих свойств в течение длительного времени в условиях повышенного давления, должна иметь достаточное количество равномерно распределенных пор, определяющих ее пропускную способность. Для увеличения прочности ее часто делают многослойной, состоящей из фильтрующего слоя и подложки.

 

Фильтры обратного осмоса


Если ранее метод обратного осмоса применялся лишь для опреснения морской воды, то сейчас, с усовершенствованием технологии, этот метод применяется для глубокого умягчения питьевой воды, обеспечивающего гораздо более высокую степень очистки, чем традиционные методы фильтрации. При использовании систем обратного осмоса происходит не только умягчение воды: удаляются микроорганизмы, а также нитрат, нитриты, мышьяк, продукты нефтепереработки, асбест, фтор, сульфаты, железо, хлор, тяжелые металлы и др. – практически все лишнее, что может оказаться в водопроводной воде. Полупроницаемая мембрана, изготовленная из самых современных материалов по инновационным технологиям, задерживает 98-99% всех загрязнений, содержащихся в воде. Загрязнения остаются по одну сторону мембраны, а чистая вода по другую. Вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, что обеспечивает практически идеальную очистку. Очистка бутилированной питьевой воды также осуществляется методом обратного осмоса. Фильтровальные установки обратного осмоса для дома обеспечивают такое же высокое качество питьевой воды, что и известные производители. Метод обратного осмоса широко применяется в фармакологии, очистке сточных вод, в производстве прохладительных напитков самого высокого качества.

 

 

Бытовая система обратного осмоса состоит из нескольких ступеней очистки:

  • -предварительная механическая очистка, задерживающая включения размером 15-30 мкм (материал картриджа: витой или вспененный полипропилен);
  • -угольные картриджи, отфильтровывающие бактериальные загрязнения и остаточный хлор и его соединения, органические вещества размерами до 5 мкм;
  • -обратноосмотическая мембрана;
  • - фильтр на основе гранулированного активированного угля, для доочистки воды на выходе , улучшающий ее органолептические свойства (вкус и запах).

Комплектация системы обратного осмоса содержит: картриджи, мембрану, кран для чистой воды, накопительный бак, комплект подсоединительной арматуры. Монтаж системы осуществляется достаточно просто: фильтр и накопительный бак легко помещаются под мойкой, питьевой кран устанавливается на мойке, что вполне возможно сделать своими силами.


Производительность бытовых обратноосмотических систем невелика и зависит от производительности самой мембраны и давления воды, поступающей на очистку. Оптимальная производительность мембраны для небольшой семьи 140-210 литров в сутки. Отфильтрованная питьтевая вода накапливается в бачке объемом 12 литров и по мере расходования воды пополняется фильтром автоматически. Картриджи требуют замены 1-2 раза в год. Срок службы самой мембраны около 2 лет. Обратноосмотический фильтр требует определенных условий работы: давление воды на входе должно находиться в диапазоне 3-7 бар при температуре подаваемой воды от 4 до 38 градусов С. Если же давление воды на входе в фильтр меньше минимального, то используются обратноосмотические фильтры с помпой повышения давления.


Существуют также проточные системы очистки воды методом обратного осмоса, обладающие значительными преимуществами в сравнении с системами с накопительным баком.

Это сравнительно новая система очистки, обеспечивающая непрерывный поток воды и работающая от сетевого давления (от 2,8 атм), что позволяет обходиться без насоса и накопительного бака. Усовершенствованная низконапорная мембрана обеспечивает повышенную производительность системы (около2,73 кубометров воды в день), что расширяет спектр возможностей ее применения, причем без увеличения стоимости.


Для обогащения очищенной воды минералами, улучшения ее вкусовых качеств существуют также обратноосмотические системы с минерализатором.
Новыми перспективными технологиями водоочистки являются мембранные методы: ультрафильтрация и нанофильтрация. Поскольку стремление к экологичности является приоритетом во всем мире, то метод ультрафильтрации, не требующий применения химических реагентов для удаления задержанного на поверхности мембран осадка (удаление осадка осуществляется обратной промывкой током воды), может считаться технологией будущего. Нанофильтрация же, несмотря на высокую степень очистки,требует при промывке применения химикатов. Мембранная ультрафильтрация (размер пор мембраны составляет 0,002 – 0,1 мкм) позволяет задерживать коллоидные примеси, водоросли, бактерии, вирусы, тонкодисперсные взвеси, не изменяя ее солевого состава.

Термическая обработка (дистилляция и вымораживание)


Термический метод обработки основывается на нагреве воды и позволяет снизить, хоть и не в полной мере, карбонатную кальциевую жесткость. Полного удаления СаСО3 достичь не удается, поскольку карбонат кальция частично растворим в воде (13 мг/л при температуре 13 градусов С). Некарбонатная жесткость, вызванная наличием сульфата кальция CaSO4, также частично устраняется кипячением. При нагревании растворимость солей уменьшается, благодаря чему часть их выпадает в осадок. Метод термической обработки несовершенен, протекает крайне медленно и поэтому не нашел широкого применения. Применяется в основном в промышленности (на ТЭЦ) или как предварительный этап перед основным процессом умягчения. При кипячении уменьшается также жесткость воды, обусловленная содержанием гидрокарбоната магния. Карбонат магния, образующийся при нагревании, растворим, но при нагревании в течение длительного времени он гидролизуется и выпадает в нерастворимый осадок, состоящий из гидроксида магния. Жесткость при применении термического метода умягчения снижается, но для достижения более полного эффекта его необходимо применять в сочетании с другими методами, в частности, с реагентным.


Дистилляция – это одна из разновидностей термического умягчения воды, которая основывается на свойстве воды испаряться при нагревании, разделяясь при этом на пресный пар и соленый остаток. Пресный пар, конденсируясь, образует полностью обессоленную пресную воду.

 

Для обессоливания воды дистилляцией применяют испарители различных типов, различающиеся как производительностью, так и конструкцией и видом потребляемой энергии. Обычно применяют электрические или паровые дистилляторы. Испарители представляют собой котлы низкого давления, в которых поступающая вода превращается в пар и концентрат со значительным солесодержанием, непрерывно или периодически сбрасывающийся. Для обеспечения большей степени чистоты кипячение должно происходить медленно, чтобы тяжелые примеси не уносились паром и не попадали в дистиллят. С целью уменьшения расхода энергии дистилляционные установки выполняются многоступенчатыми, что увеличивает площадь суммарной поверхности нагрева аппаратов и, соответственно, затраты. Оптимальное число ступеней выбирается в зависимости от расхода обрабатываемой воды. Так, при небольшом расходе до 2-3 кубометров в час используются одноступенчатые дистилляторы. В многоступенчатых установках (на тепловых электростанциях) вторичный пар каждой ступени, за исключением последней, используется в качестве греющего пара последующей ступени. Вторичный пар последней ступени конденсируется в хвостовом конденсаторе. С увеличением числа ступеней возрастает количество дистиллята, полученного на единицу затраченной тепловой энергии.
Кристаллизация или вымораживание –еще один термический способ умягчения воды. При замерзании происходит разделение воды на пресные кристаллы льда и концентрированный солевой раствор. Температура кристаллизации зависит содержания солей в исходной воде. Только дистиллированная вода замерзает при 0 градусов, вода же, содержащая соли, замерзнет при температуре около -2 градусов С. А это значит, что в первую очередь при вымораживании начинают появляться пресные кристаллы, на поверхности которых концентрация солей повышается. При обратном процессе сначала вытекает соленый раствор и лишь затем начинают таять пресные кристаллы, образуя обессоленную воду.
Электрохимическое умягчение воды
Это один из новейших методов умягчения воды, пока еще не получивший широкого распространения в быту. Принцип умягчения в данном случае заключается в воздействии на воду создаваемого двумя электродами электрического поля. Положительно заряженные ионы магния и кальция, являющиеся основной причиной жесткости, притягиваются под воздействием тока и оседают на катоде, исключая таким образом появление накипи на внутренней поверхности трубопроводов. Простота этого метода, невысокие эксплуатационные затраты позволяют предположить, что данный метод при дальнейшем развитии этой технологии получит должное признание.


Магнитная обработка воды


Сущность этого метода, заключается в том, что при воздействии магнитного поля на очищаемую воду, соли жесткости, являющиеся причиной накипи оседают не на поверхности нагрева, а в массе воды. Уже существующая накипь при этом также разрыхляется. Рыхлый осадок легко удаляется продувкой. Магнитные преобразователи, позволяющие избежать появления накипи на стенках труб и нагревательных элементов, являются экологически чистой технологией умягчения, не требующей для работы каких-либо химических реагентов. Имеют длительный срок эксплуатации, не требуют техобслуживания и расхода электроэнергии.


Магнитный умягчитель воды MWS

 

Комбинированные методы умягчения


Существует огромное количество моделей фильтров, объединяющих в себе различные функции. Так, например обезжелезиватель+ умягчитель 2в 1 WaterBoss позволяет одновременно удалять железо, марганец, соли жесткости и нерастворимые примеси.