Водоочистка, водоподготовка для частного дома
Обычно традиционным источником водоснабжения частного дома является индивидуальная скважина. Подземные воды содержат большое количество растворенных в воде веществ. Артезианские воды (скважина глубиной порядка 90-150 метров - до слоя залегания известняка) чисты в микробиологическом отношении, но содержат, как правило, большое содержание солей жесткости и железа, приводящие в негодность дорогостоящее водонагревательное оборудование, сантехническую арматуру (краны, вентили) и бытовую технику, но самое главное пагубно влияют на наше здоровье. Вода из скважин глубиной порядка 10 метров (в слой песка) содержит меньшее количество солей жесткости, но подвержена влиянию грунтовых вод, приносящих в водоисточник следы удобрений (нитраты), может содержать колиформные бактерии (E.coli) и, следовательно, не безопасна в микробиологическом плане.
Для эффективной защиты здоровья людей и технического состояния водонагревательного оборудования, водопроводных систем, сантехнической арматуры и бытовой техники необходимо оборудовать Ваш частный дом системой водоочистки и водоподготовки. Расчет системы очистки воды осуществляется на основании:
· Результатов анализа воды (желательно по 22 показателям)
· Данных об условиях водопотребления (пиковый и среднесуточный расход воды - рассчитывается на основании данных о скважине, насосе, точках водораздела и количества проживающих человек)
· Требований пользователя к качеству выходной очищенной воды - под технические нужды или питьевого качества.
Как правило (в каждом конкретном случае система рассчитывается индивидуально), система состоит из следующих ступеней:
1. Механическая фильтрация 200-5 мкм для удаления твердых нерастворенных в воде примесей (песок, образовавшаяся ржавчина и пр.)
2. Обезжелезивание воды производится путем окисления растворенного в воде железа с его последующем улавливании в слое фильтрующей загрузки. В качестве окислителя используется кислород воздуха или гипохлориты. Окисление происходит на каталитических засыпках, некоторые из которых могут требовать регенерации перманганатом калия (реагентное обезжелезивание). Кроме того, дозация в воду окислителя способствует разрушению коллоидных комплексов железа, органики, сероводорода, гибели микроорганизмов и препятствует инактивации каталитической засыпки (из-за зарастания тонкой пленкой органики), вследствие чего отпадает необходимость в применении ультрафиолетового обеззараживания воды (облучением).
3. Для защиты организма человека, водонагревательного оборудования и сантехники от отложения солей жесткости - «водного камня» (карбонатов кальция и магния) необходимо удалять из воды избыточное содержание ионов Ca2+ и Mg2+ - этот процесс называется умягчение воды. В коттеджах это целесообразно реализовывать с помощью пропускания воды через ионообменную смолу, забирающую из воды ионы Ca2+ и Mg2+, заменяя их ионами Na+.
4. Для улучшения органолептических свойств воды (вкуса, запаха) она пропускается через фильтрующий элемент - активированный уголь, абсорбирующий на себя хлор, органику и пр.
Существует принципиальная минимальная схема очистки воды в коттедже. Она включает в себя узел обезжелезивания и умягчения. Такая схема пригодна для очистки подземных вод, в которых отсутствуют биологические и органические загрязнения. В первом фильтре производится механическая фильтрация и обезжелезивание. В зависимости от количества железа и марганца в исходной воде используется:
· Очистка на загрузке типа «Birm» с вводом дополнительного воздуха эжектором или компрессором, включающимся по сигналу от датчика протока.
· С использованием засыпки типа «Greensand» с регенерацией его раствором перманганата
· С использованием засыпки типа «Greensand» с системой его пропорционального дозирования. В этом случае возможно удаление сероводорода, обеззараживание воды и окисление органики.
· С использованием засыпки Quantum DMI-65 с дозацией гипохлорита натрия. В этом случае возможно удаление сероводорода, обеззараживание воды и окисление органики.
На очистку вода с введенным воздухом, или другим окислителем (перманганат, гипохлорит) поступает в блок управления (головку) и из нее в верхнюю часть фильтра, вводится внутрь через распределительную систему, фильтруется сверху вниз через слой загрузки, очищается при этом от железа и взвешенных частиц и через расположенный внизу фильтра дренаж, помещенный в слой гравия, выводится из фильтра в блок управления.
При забивании загрузки фильтра загрязнениями увеличивается перепад давления и падает производительность. В период проведения пусконаладочных работ в блоке управления устанавливается периодичность и время (обычно ночью), в которое фильтр автоматически переключается в режим регенерации загрузки. Регенерация проводится путем подачи воды с большой скоростью снизу вверх и сбросом загрязненных вод в канализацию. Скорость устанавливается выше скорости псевдоожижения загрузки такой, при которой она расширяется на 30-50%, что позволяет полностью удалить из нее задержанные загрязнения.Не растворившийся в воде воздух, который собирается в верхней части фильтра, выводится из него через автоматический воздухоотводчик (клапан сброса воздуха), а другие окислители улавливаются фильтрами-сорбентами (активированный уголь).
Очищенная от взвесей и железа вода умягчается на катионите в Na- форме. Конструкция и состав этого фильтра практически одинаковы у всех производителей. Отличия состоят в типе блока управления и узлах солерастворителя.
Вода подается в блок управления установки умягчения. В блоке расположены: счетчик расхода очищенной воды; программно-временное устройство, обеспечивающее проведение регенерации катионита, его отмывки и взрыхления; многоходовой клапан с электроприводом.
При работе установки умягчения на очистке, вода из блока управления поступает в корпус фильтра, фильтруется сверху вниз через слой катионита в Na-форме, очищается от солей жесткости, катионов тяжелых металлов и через расположенный внизу корпуса фильтра дренаж выводится из него.
После исчерпания емкости катионита качество умягчения значительно ухудшается. При проведении пуско-наладочных работ в блоке управления устанавливается объем раствора, после обработки которого фильтр автоматически переключается в режим регенерации катионита.
Регенерация катионита включает в себя следующие технологические операции:
· медленная отмывка сверху вниз;
· быстрая отмывка сверху вниз;
· подача в бак-растворитель заданного объема умягченной воды.
Для бытовых целей в блоке управления обычно предусматривается режим проведения т. н. отложенной регенерации, когда она производится после сигнала счетчика об исчерпании емкости фильтра в те же сутки ночью, когда расход воды отсутствует. Используется также вариант с периодической регенерацией через определенное число суток вне зависимости от расхода воды. Преимуществом такого варианта является меньшая на 5-7% стоимость, снижение возможности обсеменения загрузки при длительном отсутствии жильцов, а недостатки состоят в повышенном расходе соли и нестабильном качестве умягчения воды.
Важным моментом в расчете установки для частного дома является установление размеров фильтров, которые и определяют ее стоимость. Основой для расчета должно быть максимальное потребление воды, когда открыто наибольшее, но реальное, количество потребителей. Возникает вроде бы парадоксальная ситуация, когда для дома с суточным водопотреблением менее 1 м3 необходима установка производительностью 1-3 м3/ч. Невыполнение этого условия приводит при большом расходе воды к резкому ухудшению ее качества и уменьшению напора в системе. Критическим элементом в такой схеме является фильтр обезжелезивания. Его удельная производительность не должна превышать 10-12 м/м2*ч (рабочая скорость 10-12 м/ч) вне зависимости от применяемой загрузки и вводимого окислителя. Удельная производительность фильтра умягчения может быть вдвое выше, и качество воды не так сильно зависит от ее скорости. К сожалению, многие производители с целью снижения стоимости или повышения рентабельности завышают допустимые рабочие скорости, например, рассчитывая фильтры при работе с «Greensand» и перманганатом на скорость до 30 м/ч.
Для коттеджей очень важно правильно выбрать метод обезжелезивания. По нашему мнению, применение систем с регенерацией перманганатом, которые выводят из строя биосептики, допустимо только в случаях, когда концентрации железа и марганца очень велики и их не удается окислить воздухом, либо наряду с ними в воде присутствует сероводород. Другим эффективным путем удаления сероводорода и окисления железа является интенсивная аэрация воды при ее подаче в промежуточную емкость до установки очистки. Такой способ целесообразен и при нестабильной подаче воды из централизованного водопровода, поскольку позволяет иметь ее запас, а давление поддерживать собственным насосом.