Очистка и подогрев воды

Состав загрязняющих воду примесей весьма многообразен, столь же велико и число способов ее очистки.

Виды очистки воды и виды фильтров

Чаще всего вода нуждается в механической очистке (удалении взвесей и других примесей), умягчении (удалении солей), обезжелезивании (устранении избыточного железа) и обеззараживании.. Различается очистка природной воды (забираемой из скважины, колодца) и доочистка водопроводной воды (первичная очистка которой уже проведена).

Кроме того, в зависимости от объемов бывают технологии очистки питьевой воды для домашних нужд, подготовки бытовой воды для хо­зяйственных нужд и очистки воды в промышленных масштабах. Чтобы подобрать правильную систему, необходим предварительный анализ воды. Как правило, система включает фильтры разных типов, допол­няющие друг друга.

Наиболее известные сегодня фильтры:

насыпные;

сетчатые и мембранные;

мембраны обратного осмоса;

фильтры на основе ионообменных смол.

Насыпные фильтры

Очистные системы насыпного типа имитируют естественный, природ­ный способ очищения. В них объединяются химические и фильтрующие процессы. Современные искусственные фильтрующие среды (засыпки) работают гораздо эффективнее природной среды. Достоинства таких систем: гибкость за счет большого разнообразия засыпок; широкий диапазон производительности — от нескольких литров до нескольких кубометров в час; относительно низкие эксплуатационные расходы. Недостатки: высокая начальная стоимость, громоздкость, сложность подключения. Кроме того, трудно точно определить, когда очищаю­щая способность засыпки снижается до критического уровня и ее пора заменять.

Сетчатые и мембранные фильтры

Сетчатые и мембранные водоочистители объединяют широкий спектр устройств: от фильтров с грубой сеткой с большими размерами ячейки, улавливающих только крупные нерастворимые примеси, до фильтров с размером ячейки в доли микрон, способных выполнять так называе­мую «нанофильтрацию», то есть фильтрацию на уровне молекул. Фильт­рующим элементом в этом случае являются мембраны из органических или неорганических материалов.

Мембрана полимерного типа на волокнистой основе используется в картриджных фильтрах. Размеры ячеек у нее могут быть различны­ми. Такая структура не обладает возможностью обратной промыв­ки — восстановления.

Мембраны на основе оксидов применяются в водоочистителях с про­точными керамическими фильтрующими элементами. Благодаря воз­можности объединения в модули мембранные водоочистители облада­ют достоинствами как насыпных, так и картриджных систем и лишены их недостатков. Они легко регенерируются — промываются обратным током воды. Любопытная особенность: по мере работы фильтра и его загрязнения снижается производительность установки, но качество фильтрации только повышается! Это происходит в связи с уменьше­нием эффективного размера ячеек. Таким образом, падение произво­дительности фильтра — верный сигнал, что пора заняться его восста­новлением.

К недостаткам мембранных водоочистителей следует отнести обяза­тельное наличие промывающего дренажного стока, проходящего по поверхности мембраны. Этого недостатка можно избежать за счет осо­бенностей подключения этих приборов к системе водоснабжения.

Мембраны обратного осмоса

Обратный осмос — очень популярная, прогрессивная система, по от­зывам зарубежных специалистов не имеющая недостатков в работе. При обратном осмосе в качестве фильтрующего элемента используется мембрана с порами размером приблизительно с молекулу. Очистка происходит практически на молекулярном уровне, так как через поры мембраны могут проскочить только молекулы воды. Метод позволяет удалить более 95 % всех известных примесей. Кроме универсальности, у мембранных систем водоочистки есть и дру­гие плюсы. Они «отслеживают» сезонные изменения состава воды, имеют простой и эффективный индикатор выработанного ресурса: если поры мембраны забились, она перестает пропускать воду.

В последнее время появились многоступенчатые очистные установки, которые имеют обратноосмотическую мембрану, супертонкий фильтр, который задерживает даже ионы растворенных веществ, а не просто взвеси или бактерии. В результате можно получить очень чистую воду, но она будет обессоленная, практически как дистиллированная. По аме­риканским стандартам, такую воду можно пить. По мнению наших ги­гиенистов, вода должна содержать определенное количество солей натрия и кальция, а их такие фильтры убирают. Кроме того, подобные фильтры пригодны для получения только небольших объемов чистой воды. При этом расходуется значительное количество воды, необхо­димой для промывки обратноосмотической мембраны.

Главным недостатком мембранных водоочистных установок, помимо излишнего, по мнению ряда специалистов, обессоливания воды, явля­ется их высокая стоимость.

Ионообменные фильтры

Ионный обмен — это обратимая химическая реакция, при которой происходит обмен ионами между твердым веществом (смолами) и рас­твором электролита (так можно назвать неочищенную воду) или между различными электролитами в растворе. Ионный обмен применяют, в частности, для умягчения воды. Фильтры на основе ионообменных смол выводят из воды ионы кальция и магния, а вместо них в воду пере­ходит натрий. В этом случае установка автоматически регенерируется раствором поваренной соли. Важно ли уменьшать жесткость воды?

Действительно важно. В жесткой воде плохо мылятся мыло и шампуни, хуже происходит стирка, от такой воды ухудшается состояние кожи. Она вредна и для питья. Кроме того, жесткая вода вызывает образова­ние накипи на нагревательных элементах стиральных и посудомоеч­ных машин, что быстро выводит их из строя. Умягчение воды продле­вает жизнь этих приборов.

Поглощающие фильтры 

С солями тяжелых металлов, канцерогенными веществами органи­ческого происхождения, соединениями хлора, возникающими после хлорирования, неплохо справляются адсорбционные, то есть погло­щающие, фильтры. Наиболее известны среди них угольные. Их дей­ствие основано на свойстве активированного угля поглощать различные вредные примеси. Уголь хорошо адсорбирует хлор, органические ве­щества, пестициды, гербициды. Хотя угольные фильтры универсаль­ны, они имеют существенный минус — при использовании в течение 6-8 мес. без замены в них могут развиться целые колонии бактерий, тогда фильтр из источника питьевой воды превращается в источник заразы.

Другие виды очистки воды

Помимо фильтров как таковых, используются дополнительные способы обработки воды, такие как пропускание в магнитном поле, ультрафио­летовое облучение, насыщение озоном и др. В своем большинстве эти методы применяются для обеззараживания. Хорошо известно, что во­ допроводная вода в обязательном порядке хлорируется. Между тем это далеко не лучший способ обеззараживания.

Магнитная обработка

Магнитная обработка используется для умягчения воды хозяйствен­ного назначения, прежде всего воды для паровых котлов, бойлеров. Метод основан на пропускании воды через магнитное поле и служит для борьбы с образованием накипи на стенках котлов и нагреватель­ных элементов. При воздействии магнитного поля на воду накипь об­разуется не на поверхности нагрева, а в толще воды. Достоинства этого метода: прост, дешев, безопасен, снижает коррозийные процессы. Не­достатки: все соли остаются в воде, для их удаления требуется допол­нительное механическое воздействие, обработанная вода сохраняет свойства недолго.

Обеззараживание озоном

Благодаря высокому окислительному потенциалу озон активно всту­пает во взаимодействие с органическими и неорганическими веще­ствами и бактериальными клетками. Механизм обеззараживающего действия озона состоит в том, что он проникает внутрь бактериальной клетки и окисляет вещества, которые входят в ее состав. Озон как обез­зараживающее средство действует быстрее хлора в 15-20 раз. При этом расход озона меньше, а диапазон действия больше. Озонирование не изменяет в худшую сторону органолептические свойства воды (во многих случаях даже улучшает их), не вносит в воду дополнительных загряз­нений. Однако озон химически активен, озоновоздушная смесь даже взрывоопасна, поэтому работа с ним требует особых мер безопасности и применения стойких к агрессивному воздействию материалов. Метод дорогой, поскольку требует больших затрат электроэнергии.

Обеззараживание ионами серебра (олигодинамия)

Обеззараживание воды ионами серебра известно издавна. «Сереб­ряная вода» долго остается чистой, ей приписывают целебные свой­ства. Обогащение воды ионами серебра возможно следующими пу­тями.

Металлическое серебро. Количество ионов серебра в растворе за­висит от площади поверхности соприкосновения воды с металлом, поэтому серебро напыляют тонким слоем на предметы с развитой поверхностью и пропускают через них воду.

Электролитический метод. Основан на водном растворении се­ребра. Этот способ позволяет установить точную дозировку ионов серебра, которые подаются в воду, и регулировать процесс обез­зараживания. Олигодинамия применяется для небольшого количества воды на автономных объектах. Метод рекомендуется использовать при не­обходимости длительного хранения воды.

Обеззараживание ультрафиолетовыми лучами

При воздействии на воду ультрафиолетовых лучей отмирают вегета­тивные формы бактерий, погибают споры, вирусы, простейшие. Способ абсолютно безвреден, при этом вода не меняет физических и химиче­ских свойств. К сожалению, обеззараживание действует непродолжи­тельное время. Конструктивно аппараты, дающие ультрафиолетовое излучение, делятся на два вида: с погруженным и непогруженным ис­точником излучения. Первые более эффективны, но имеют сложную конструкцию и, как следствие, высокую стоимость.

Аэрация

Метод используется для удаления из воды избытка солей железа. Воду насыщают кислородом, в результате соли железа доокисляются и пере­ходят в нерастворимую форму. Полученные хлопья легко отфильтро­вать механическим способом. Поэтому аэрацию производят до окон­чательной фильтрации.

Все многообразие способов очистки воды, как правило, не приме­няется в одном комплексе. Состав системы, качество и количество фильтрующих и обрабатывающих элементов определяется составом исходной воды.