В условиях современной экологической обстановки, качество питьевой воды требует особого внимания. Зачастую те, кто решил установить систему очистки не задумывается о реальной сложности всего процесса очистки. В этой статье Вы узнаете, не только как очистить водопроводную воду, но и как правильно очистить воду из скважины или других источников.
На фоне множества видов загрязнений существует большое разнообразие систем водоподготовки и водоочистки. Очерк расскажет Вам о самом интересуемом вопросе тех, кто уже установил фильтр очистки воды: "Какие картриджи лучше использовать и в чём их отличия". А также расскажет, как собрать свой фильтр-станцию для небольшой семьи из 4-5 человек и даже немного восстановить ионо-обменные фильтра обезжелезивания и смягчения. В добавок, Мы расскажем истинное предназначение угольных фильтров и их недостатки.
Немного о воде и её свойствах pH.
В первую очередь необходимо отметить, что пригодная для питья вода - это не только очищенная от вредных микроорганизмов жидкость, но и содержащая в своем составе в добром диапазоне полезные для жизнедеятельности микроэлементы. У такой воды общее содержание солей рекомендуется от pH 6.5 до pH 8.5, но рекомендуется pH 7,4 или около того.
А что такое pH воды? pH воды - это водородный показатель или мера активности ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность. Равен по модулю и противоположен по знаку десятичному логарифму активности водородных ионов, выраженной в молях на один литр.
В чистой воде при температуре 22 гр. C концентрации ионов водорода ([H+]) и гидроксид-ионов ([OH−]) одинаковы и составляют 10−7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H+]*[OH−] и составляет 10−14 моль²/л² (при 25 °C). Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH−] говорят, что раствор является кислотным, а при [OH−] > [H+] — основным.
Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который, собственно, и является водородным показателем — pH.
А если задаться вопросом, почему рекомендуют у воды pH=7.4, то ответ окажется удивительным. Дело в том, что КРОВЬ имеет pH 7.36-7.44, у кожи здорового человека pH 5.5, а pH чистой воды равен pH 7.0. Вот такая химия - Вода приближенная к pH и свойствам крови человека усваивается легче.
Влияние степени фильтрации на падение давления.
Жидкость, как и загрязняющие её примеси и микроэлементы имеют ограниченный размер. Большинство конструкций фильтрующих устройств сочетают в себе несколько этапов фильтрации. Соответственно каждый этап дает свое понижение давления после фильтра. В момент планирования и проектирования устанавливаемой фильтрующей базы всегда надо рассчитывать на максимально возможное падение давления. В бытовых условиях используется не более 4 этапов очистки:
1) Механическая очистка (фильтр грязевик, самопромывные фильтра, дисковые фильтра, полипропиленовые фильтра для колб)
2) Тонкая очистка (фильтра с активированным углем очищающие от хлора и ржавчины)
3) Умягчение или удаление железа, извести(фильтра умягчения жесткости, пост-карбон, обезжелезивание)
4) Удаление неприятных запахов и хлорсодержащих примесей (фильтра тонкой очистки активированным углем с добавлением пористых засыпок)
Каждый этап ввиду разной плотности фильтрующих элементов суммарно понижает давление в среднем до 1,5 бар!!! И это не предел, по мере забивания фильтров падение давления может составлять большее значение. Ввиду этого всегда первой ступенью к подготовке очистки является этап осветления жидкости. Этот этап заключает в себя механическую очистку от крупных элементов в воде, а для увеличения срока службы дорогостоящих картриджей с засыпкой ставят фильтра механической очистки малого сечения от 50мкм и частенько по несколько штук последовательно.
Фильтр грубой очистки "грязевик".
Самый простой способ - это установка фильтра "грязевика". Такие фильтра необходимы для защиты от крупных элементов размером в 350-800мкм. Они способны уловить крупные фракции металлов, а также случайные попадания щебня и других неприятных сюрпризов. Сопротивление таких фильтров зачастую настолько мало, что им пренебрегают, но все же следует учитывать, так как достигает до 0,1-0,2 бар.
Фильтр самопромывной.
Следующий представитель механической очистки - это самопромывные фильтра. Степень фильтрации таких приспособлений может достигать до 100мкм. Что приводит к быстрому засорению фильтрующего элемента, а следовательно и частому обслуживанию. Однако, благодаря особой конструкции эти фильтра можно частично очистить, затратив небольшое количество времени и воды. Достаточно подать на выход воду под давлением и открыть промывной кран, а далее с мгновением струи весь шлам вымоет из фильтрующей сетки. Падение давления на таком фильтре может достигать до 0,2-0,26 бар. К тому же контроль давления намного удобнее, так как сам фильтр имеет манометр. Отлично подходит, как предварительный фильтр на водопроводе скважины, если нет возможности установить дисковый фильтр.
Дисковые самопромывные фильтра.
Следующим последователем явились дисковые фильтра - такие фильтра представляют конгломерат самопромывных фильтров и фильтров для капельного полива. Фильтрующий элемент сконструирован особым образом и состоит из тонких наборных полипропиленовых дисков, через которые просачивается жидкость. Плюс таких фильтров в более тонкой очистке от 200 до 5мкм, но и следовательно создает большое падение давления до 0,6-1,5 бар. Фильтр не только поддается чистке, но и полной промывке фильтрующих дисков, так как полностью разборный. Преимущество таких фильтров в разной фильтрующей способности полипропиленовых колец. (Зеленый = 200 мкм; Красный = 130мкм; Желтый = 100мкм; Синий = 50мкм; Фиолетовый = 20мкм; Черный = 5мкм) Ввиду своей универсальности эти фильтра применяют не только в качестве механической очистки домашнего водопровода скважины, но и в центральном водоснабжении, а также даже на магистралях водоснабжения. Вот такое универсальное и эффективное устройство.
Полипропиленовые фильтра для колб.
Делятся по типу назначения водоснабжения - горячее или холодное. Картриджи изготавливаются из полипропиленового волокна или нити. Среди трёх вариантов размеров встречаются: стандартный 10", 10"BB, 20"BB.
Независимо от идентичности материала фильтрующего элемента у таких картриджей есть достаточные различия. Например:
Картриджи из полипропиленового волокна служат намного меньше ввиду плотной структуры картриджа в виде мембраны. Ресурс уменьшается из-за быстрого заполнения пор фильтрующего материала верхних слоёв. Это приводит к скорому увеличению падения давления.
Картриджи из полипропиленовой нити служат практически в 2 раза дольше, чем картриджи из полипропиленового волокна (ткани). Связано это с тем, что здесь в процессе намотки внутренние слои наматываются плотнее, чем внешние. Контролируется процесс намотки. В результате верхние слои задерживают только частицы 50мкм. Это увеличивает ресурс картриджа. Конструкция фильтрующего элемента в итоге выглядит как конус - чем ближе к центру тем выше степень фильтрации. Зачастую картриджи в 50мкм из нити в процессе эксплуатации могут задерживать частицы от 50 до 25 мкм. Это является большим плюсом для предварительной механической очистки. Падение давления у таких картриджей плавное.
В результате однородности материала падение давления обычно составляет от 0,5 до 0,8 бар. Все зависит от размера пропускаемых частиц. Суммарный же срок службы варьируется в большом диапазоне и пропорционально зависит от степени загрязненности воды. В среднем при сильно загрязненной жидкости картридж на 5 микрон может прослужить максимум 1,5-2 месяца, в то время как расчетный срок работы составляет 3-6месяцев.
Фильтра воды на основе угля.
Картриджи на основе угля систем очистки воды являются самым лучшим абсорбентом в мире и используются для улучшения органолептических свойств воды (вкус, запах), а также для удаления Хлорида Натрия. Расчётный срок службы составляет примерно 2-4 месяца.
Помимо органолептических свойств - картридж из прессованного угля задерживает и механические частички размером 10-20 мкм. В большинстве случаев выполнены из кокосового угля. На рынке имеются модели для горячей и холодной воды. Однако, среди плюсов угольных картриджей имеется неприятный минус - загрязняясь, они становятся отличной микрофлорой для размножения бактерий и микроорганизмов. Поэтому не рекомендуется ставить такие картриджи для очистки воды, с большим содержанием органических примесей. Но зачастую, так как применение не запрещено полностью, то эксплуатация угольных картриджей в среде с большим содержанием микроорганизмов разрешена. Необходимо только своевременно производить замену картриджей, например как только почувствовался запах или неприятный привкус в воде.
Картриджи из гранулированного угля в отличии от фильтров из прессованного угля не обладают свойствами задерживать механические примеси. За счет этого увеличивается сорбционная поверхность. А следовательно, и увеличивается практически в 2 раза срок службы таких картриджей.
Среди угольных картриджей встречаются разные модификации, позволяющие изменить свойства фильтрации в положительную сторону. Например фильтра ГЕЙЗЕР с добавлением ионов серебра в гранулы угля. Такое решение позволяет уменьшить вероятность появление благоприятной флоры для размножения органических элементов. Конечно же следует учитывать, что эффект от серебра возникает, только когда расход воды через картридж останавливается.
Фильтра для умягчения воды.
Картриджи для умягчения воды используются в 3 ступенях фильтров. Применяются для удаления солей жесткости. Солями жёсткости называются соли Магния и Кальция в воде. Эффект солей проявляется в виде известковых отложений на поверхностях нагревательных элементах, кранах и других кухонных приборах. По применению больше всего подходят для установки на кухню. Связано это с тем, что максимальная эффективность картриджа обычно не превышает 1000 литров, далее эффективность картриджей умягчения снижается (до 2000л). Состоят из засыпки ионообменной смолы, поглощающей соли жесткости.
Одним из главных минусов ионообменных смол является сильная реакция с солями хлора в воде. Поэтому, картриджи на умягчение воды, не рекомендуют устанавливать на городское водоснабжение. Перед установкой таких картриджей нужно установить картриджи нейтрализующие хлор в воде.
Восстановление ионообменной смолы своими руками.
В большинстве случаев ионообменная смола позволяет регенерировать свои свойства. Связано это с наличием в составе ионов Натрия. Промышленные установки по водоподготовке и очистке воды делают эту процедуру автоматически. Следовательно, при верной эксплуатации картриджа его можно регенерировать до 3-5 раз. Как восстановить картридж умягчения в домашних условиях?
Для восстановления ионообменной смолы картриджа умягчения Вам понадобится емкость в которую будет помещен картридж и 10% раствор соли. Желательно 20гр. соли на 1 литр. Всё это оставляем на 8-12 часов. Затем промываем картридж от излишков соли водой и все готово.
Фильтра для удаления железа из воды.
Главным источником содержания железа в воде являются процессы механического разрушения и растворения горных пород. Процесс обезжелезивания, как правило, связан с процессом удаления марганца, который часто встречается вместе с железом в подземных водоносных пластах. В соответствии с ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» содержание в воде железа и марганца не должно превышать 0,3 мг/л (железо) и 0,1 мг/л(марганец) соответственно. Начиная с концентрации железа 1,0-1,5 мг/л вода имеет характерный металлический вкус.
И так, обезжелезивание – это процесс очистки воды от железа во всех возможных его формах и соединениях. В воде железо встречается в виде растворённого иона Fe2+ (двухвалентное железо), в подземных водах часто встречается в виде бикарбоната закисного железа Fe(HCO3)2. Нерастворенное в воде железо Fe3+ и в виде гидроксида Fe(OH)3, проявляется в виде осадка или взвеси, также встречается окисленное железо Fe3+ в виде окиси железа Fe2O3, находящееся в виде осадка. Помимо химических соединений не редко растворённое в воде железо существует в виде органических соединений, например: органическое железо, находящееся в составе растворимых комплексов с анионами гуминовых кислот. Представляет собой коллоидную взвесь, а самый удивительный вид железа в воде - это бактериальное железо, и является продуктом жизнедеятельности железобактерий. Да да.... Это не ошибка - есть и такой вид бактерий.
Железобактерии — бактерии, способные окислять двухвалентное железо (Fe2+) до трёхвалентного (Fe3+) и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов. Они чрезвычайно широко распространены как в пресных, так и в морских водоемах, играют большую роль в круговороте железа в природе. Благодаря их жизнедеятельности на дне болот и морей образуется огромное количество отложенных руд железа и марганца. Окисление протекает следующим образом:
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O => 4Fe(OH)3+8CO2
При этой реакции энергии выделяется немного, поэтому железобактерии окисляют большое количество двухвалентного железа и способны съев 279гр Fe2+ произвести 531гр Fe3+.
Для бытовых систем фильтрации, железа в воде, существуют фильтра с засыпкой компании GreenSand, засыпка создает маргонцово-кислую плёночку, способную удалять двух валентное железо. Удаление происходит преобразованием в Fe3+ (трехвалентное железо). Конечно же применение данных картриджей в системах с колбами 10" не целесообразно, эффект будет минимален. А вот если поставить колбу 10BigBlue (10BB) или 20BigBlue (20BB) уже появится ощутимый эффект. Связано это с тем, что большое количество протекающей воды попросту не успеет обработать количество имеющего реагента, таким образом, привкус железа всё равно останется. И не стоит ожидать от бытовых фильтров фантастических результатов удаления двухвалентного железа. Максимум на что следует рассчитывать - удаление Fe2+ не более 0,7мг\литр. Что касается ржавчины (Fe3+), то удаление будет очень даже эффективно.
Как определить наличие двухвалентного железа в питьевой воде? Всё очень достаточно просто: первым признаком будет привкус железа в прозрачной воде, второй не маловажный показатель - это рыжение воды при оставлении её на открытом воздухе в течении нескольких часов. Если в течение 8 часов осадок отсутствует или его очень мало, значит есть возможность избавиться от железа в воде установив картридж обезжелезивания. В других вариантах только последовательная установка нескольких колб или системы водоподготовки.
По картриджам также стоит отметить, что применение фильтров удаления железа 10BB годится до 3 м.куб./час, до 5 м.куб./час следует применять 20BB, а вот если расход уже выше 5 м.куб./час - то здесь установка нескольких колб или система водоочистки. Средний срок службы картриджей удаления железа составляет от 1 до 3 месяцев.
Самодельный фильтр очистки воды.
Как сделать своими руками фильтр на подобие БАРЬЕР, АКВАФОР, ГЕЙЗЕР и подобию других производителей? А сделать его просто и что важно у простого человека потребует мало усилий. Что нам понадобится? Для самодельного фильтра очистки водопроводной воды или воды из скважины понадобятся колбы 10" или 20BB. несколько соединительных ниппелей, парочка кранов, картриджи от фильтров для колб ГЕЙЗЕР, БАРЬЕР, АКВАФОР и других производителей, а также фумлента или лён. Добавим сюда смекалку, немного времени, план самодельной системы водоочистки и малость инструмента. Всё! Можно приступать.
Рассмотрим пример бытового фильтра под раковину - резьба колб должна быть 1/2.
Во-первых, ставим на входе в фильтр вентиль, который будет регулировать скорость протока и снижать давление на фильтр. Бывает колбы рвет из-за высокого давления. В такой ситуации нужен редуктор давления (устройство способное автоматически поддерживать установленное давление).
Во-вторых, аккуратно скручиваем колбы между собой. Сильно не затягиваем ниппеля, так как можем вырвать латунную вставку из крышки колбы.
В-третьих, подключаем моно кран или пускаем выход на вход холодной воды в смеситель кухни. (Получим всегда свежую не застоявшуюся воду в фильтре, но и расход ресурса картриджей).
В-четвёртых, крепим уже наш фильтр к стене или мебели мойки. СЛЕДУЕТ учесть что размер колб занимает много места по ширине и удобнее будет разделить на несколько частей, соединив всё это гибкой подводкой.
В-пятых, вставляем картриджа, проверяем закрыты ли спускные краники на колбах, приоткрываем кран на входе и открываем кран на выходе, ждем, когда колбы заполнятся водой, проверяем течь.
В-шестых, пользуемся с удовольствием. Теперь у Вас всегда чистая холодная вода на кухне.
А для тех, кто дочитал до конца маленький бонус. Запомните порядок установки картриджей в ступенях фильтров: МЕХАНИКА, УГОЛЬНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ХЛОРА, СМЯГЧЕНИЕ от ХЛОРА и КАЛЬЦИЯ или ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ (3-4 ступени), УГОЛЬ АКТИВИРОВАННЫЙ(или ШУНГИТ) с КВАРЦЕМ (5 ступеней).
На этом всё!!! Приятного чаепития.