Общий подход к комплексной водоподготовке при автономном водоснабжении коттеджа или загородного дома

Современная система водоснабжения коттеджа представляет собой сложный комплекс устройств. Необходимыми составляющими такой системы являются не только насос, реле давления, манометр, гидроаккумулятор, обратный клапан и прочие необходимые для подачи воды приборы, но и комплексная, подобранная под состав воды система очистки.

Иногда скважины бурят с нарушением технологии и не представляют потребителю данные химического анализа и дебет скважины (количества воды, которое можно выкачать из нее за единицу времени). А эти данные являются необходимым условием первого этапа создания схемы водоподготовки при автономном водоснабжении.

Появление спроса на чистую воду в доме сделало системы очистки воды обычным рыночным товаром, началась конкурентная борьба за уровни их продаж. Образовался настойчивый поток рекламной информации, которая необходима для продажи систем очистки. Но в рекламно-информационных материалах не всегда делается акцент на качественную составляющую процесса и его необходимость. В специальных изданиях и средствах массовой информации говорится о многочисленных загрязнениях, содержащихся в питьевой воде, делающих ее опасной для здоровья человека. Очевидна необходимость применения устройств для очистки вод от вредных примесей. Но производство и продажа таких устройств является предметом бизнеса, и это ограничивает потребителя в правильности и объективности выбора.

Обычно потребитель реально не представляет соответствия функций прибора поставленным задачам. Очень трудно разобраться в большом количестве существующих в настоящее время приборов для очистки воды (как отечественных, так и зарубежных). Все они сильно отличаются друг от друга не только по принципу работы и технологии, но и по ценам. Для того, чтобы определиться с линейкой необходимых приборов очистки воды в системе автономного водоснабжения необходимо иметь правильные данные о качестве воды используемого источника и характеристики возможных очистных систем.

Качество очистки воды очень сложно оценить. Отличия во вкусе воды до и после всех фильтров системы очистки еще не говорит о том, что очищенная вода достаточно чиста и, следовательно, вам правильно рекомендовали систему очистки.

Проблема разработки компактных очистных систем сложна. В отличие от крупных водоочистных станций, где существуют склады реагентов и бригады обслуживающего персонала, домашние установки должны иметь малые габариты и работать в автоматическом режиме, а также иметь невысокую стоимость и минимальные эксплуатационные затраты.

Индивидуальное жилище — это сложный объект внедрения водоочистной технологии, где любая система подвергается самой серьезной проверке на надежность и эффективность. Частный заказчик должен следовать во взаимоотношении с подрядчиками таким критериям как «надежность», «гарантийные обязательства», «сервис» и «ответственность».

Можно отметить, что прорыва в разработке очистных технологий нет, а известные технические решения имеют как преимущества, так и недостатки. Любая вода характеризуется биологическими, органическими и химическими показателями (основные из них рассмотрены нами в разделе "Проблемы с водой"). Во многих случаях используется вода из артезианских скважин, которая характеризуется, как правило, повышенным содержанием ионов жесткости и растворенного железа. В этой ситуации улучшение органолептических свойств воды представляет собой сложную техническую задачу.

Но современную экологическую проблему создали не эти примеси, а загрязнение природных вод огромным количеством истинно растворенных токсичных загрязнений антропогенного характера, таких как летучие галогеноводы, высокомолекулярные органические вещества, гербициды, пестициды, нитраты, ионы тяжелых металлов и радионуклиды. Из существующих специальных методов очистки воды наиболее известны сорбция на активном угле, аэрация, ионный обмен и мембранные методы. Подземные артезианские воды хотя и не несут бактериального загрязнения, но и кроме повышенного содержания растворенного железа и ионов жесткости часто содержат повышенные концентрации фтора и сероводорода. Вблизи крупных промышленных предприятий возможно загрязнение водоносных горизонтов нитратами, органическими веществами антропогенного происхождения, солями тяжелых металлов. Когда вода, подаваемая в эти индивидуальные дома, не соответствует требованиям ГОСТ «Вода питьевая», требуется ее очистка. Типичный европейский коттедж содержит обычно все типы водоочистной аппаратуры и включает следующие ступени очистки:

 

- патронный фильтр для задержания взвешенных веществ (фильтр грубой очистки);

- фильтр с каталитической загрузкой для удаления железа и сероводорода (в случае необходимости) — эти устройства обычно рассчитываются на весь расход воды, подаваемой в дом;

- отдельная установка для умягчения воды для водонагревателя и горячего водоснабжения, иногда - совмещенная с функциями удаления железа и деманганации (комплесксная система);

- отдельная установка для приготовления питьевой воды, устанавливаемая перед кухонным краном.

Эффективность и надежность работы любой системы очистки воды зависит от ее своевременного обслуживания. Общая сумма затрат, стоимость сервисных услуг, запчастей и реагентов будут являться главными критериями при выборе фирмы-поставщика. При подборе системы водоподготовки для конечного потребителя главными должны быть следующие вопросы:
Кто будет устанавливать и осуществлять сервисное обслуживание?
Будет ли установка обеспечивать требуемое качество воды?
Каков срок службы установки?
В чем состоит сервисное обслуживание и его стоимость в год?
Каким образом осуществляется гарантийное обслуживание?

Наша точка зрения на все эти проблемы состоит в следующем:

Проблемы очистки воды для городской квартиры и для загородного дома различны. В первом случае муниципальные службы уже выполнили большую часть работы по доведению качества воды до уровня, соответствующего требованиям СанПиН 2.1.4.599-96. Решение доочистки водопроводной воды в городской квартире технически достаточно просто и легко осуществимо. Труднее реализовывать на практике проект комплексного водообеспечения загородного дома.

Первая задача хозяина коттеджа — подвести воду к своему участку. Если участок может быть обеспечен водой путем подключения к уже действующему водопроводу, то можно переходить к решению задачи очистки. Если нет, то следует решить, каким способом необходимо добывать драгоценную влагу. Колодец не годится из-за низкой производительности и сомнительного качества колодезной воды, которая по сути представляет собой грунтовые воды с глубины от 1 до 20 м, пополняемые сезонными осадками. Вода из колодца не может обеспечить требуемый «городской» уровень комфорта.

Вода из артезианской скважины поступает с известняковых водоносных горизонтов с глубины 30–200 м. Производительность такой скважины может составлять несколько тысяч литров в час. Вода сначала может казаться прозрачной, но при наличии в ней растворенного железа наблюдается эффект надрезанного яблока — железо на воздухе окисляется и выпадает в осадок. Бурение индивидуальной артезианской скважины стоит дорого. При объединении нескольких хозяев можно осуществить роторное бурение и эксплуатацию такой скважины по приемлемым для каждого участника ценам.

Большинство застройщиков в московском регионе принимают решение о бурении сравнительно неглубокой скважины глубиной несколько десятков метров на воду с песчаных горизонтов. Для этого используется метод шнекового бурения, более дешевого, чем роторное.

В каждом регионе выбор типа скважины зависит от местных условий. В любом случае бесперебойная подача воды зависит не только от свойств самого водоносного горизонта, но и от надежности используемого оборудования, от точного выполнения технологии бурения.

Следующей задачей водоснабжения является очистка поступающей из скважины воды. В первую очередь следует выполнить анализ химического и бактериологического состава воды в специальной лаборатории. Вода может иметь разную степень жесткости, содержать нерастворимые механические примеси, взвесь, растворенные железо, марганец, иметь неприятный запах, цветность, мутность, в ней могут находиться опасные бактерии. Механические примеси, песок могут привести к засорению и более быстрому износу труб и сантехники. Содержащееся в воде растворенное железо и марганец портят вкус и цвет воды, загрязняют сантехнику и являются одной их причин коррозии. Жесткость воды определяется наличием в ней растворенных солей магния и калия, высокое содержание которых приводит к появлению накипи в трубах. Это может привести к порче посудомоечной и водонагревательной техники, стиральных машин, выходу из строя клапанов бытовой техники. Кроме того, жесткая вода отрицательно действует на кожу и волосы.

Не существует единого фильтра, задерживающего все эти включения. Поэтому процесс очистки воды является многоступенчатым.

Фильтры классифицируются по своему применению и предназначены для решения следующих характерных проблем с водой:

• механическая очистка — удаление нерастворенных примесей, взвешенных частиц глины, песчинок, ржавчины и т.п.;
• удаление растворенного железа и марганца;
• умягчение воды;
• удаление растворенных в воде газов, улучшение вкуса и запаха;
• удаление органических примесей;
• обеззараживание воды;
• бытовые фильтры.

 

Фильтр грубой очистки справится с большим количеством крупных примесей. Осадочные фильтры бывают следующих типов: автоматические установки с фильтрующими средами, фильтры патронного типа со сменными картриджами, сетчатые самопромывные и др. Фильтры засыпного типа осветлят мутную воду и значительно увеличат ресурс работы последующих фильтров более тонкой очисткию. По способу сохранения фильтрующих свойств фильтры можно разделить на промываемые, чья фильтрующая способность может быть восстановлена, и заменяемые после фильтрации заданного объема воды. В многоступенчатой системе картриджных фильтров удаляют не только крупные примеси, но и многие другие нежелательные вещества и микроорганизмы: накипь, хлор, ионы тяжелых металлов, соли, спорообразующие цисты и др.

Наиболее важная и достаточно трудная задача — удаление растворенных в воде железа и марганца. В качестве сорбента для обезжелезивания воды используют природные или синтетические цеолиты, содержащие оксид марганца, являющиеся катализатором окисления железа и марганца в более высокие валентные состояния. Окисленные частицы осаждаются на поверхности сорбента. Фильтрующие материалы подбираются в зависимости от физико-химических свойств воды: Birm — синтезированное вещество, хорошо работающее с аэрированной водой, Greensand — цеолит, покрытый окисью марганца, регенирируемый раствором KMnO4 («марганцовки»), МЖФ, Сорбент АС и др. При выборе сорбента надо учитывать, какой тип канализации действует в доме. В случае септика не рекомендуется выбирать сорбент на основе перманганата калия, т.к. сбрасываемая при промывке фильтра вода может погубить полезные бактерии системы канализации. Периодически необходимо проводить взрыхляющую промывку сорбента обратным током воды, а затем уплотнительную промывку прямым током. Кроме того, следует заранее рассчитать возможности канализационной системы принять большой объем воды (до 400–500 л) во время промывки фильтров.

Высокая жесткость воды определяется присутствием в ней большого количества ионов кальция и магния. Местные различия по этому параметру весьма заметны. Например, вода в московском регионе довольно жесткая, в Санкт-Петербурге, наоборот, почти не содержит кальция и магния. Работа установки по умягчению воды основана на прохождении ее через колонки с ионообменной смолой (натрий-катионитом). Соли жесткости устраняются за счет обмена катионов кальция и магния на катионы натрия. Через определенное время эксплуатации фильтра производится регенерация свойств ионообменной смолы с помощью раствора поваренной соли. Работа установок полностью автоматизирована: один-два раза в месяц производится единственная ручная операция – добавление твердой поваренной соли в бак солерастворителя. Обязательно надо умягчать воду, поступающую в систему горячего водоснабжения, а также используемую для мытья посуды, стирки и приготовления пищи. Тем, кто часто бывал в горах хорошо известно, какой вкусный чай получается на воде из горных рек, которая почти не содержит солей жесткости. Для полива сада, работы фонтана или работы сливного бачка туалета воду умягчать нет необходимости.

Существуют комбинированные фильтры для очистки воды (комплексные системы). В них способность к умягчению воды сочетается с удалением растворенного железа, органических соединений, свинца и других тяжелых металлов. Использование макропористых анианитов в сочетании с сильнокислотными катионитами позволяет эффективно удалять трудно окисляемые комплексы «органического» железа. Подбор фильтрующих материалов производится специалистами индивидуально. Для улучшения органолептических показателей воды (вкуса, запаха, цвета), удаления хлора и вредных органических соединений используются угольные фильтры. Гранулированный активированный уголь за счет пористости обладает огромной активной поверхностью. Неизбирательная физическая сорбция угля происходит за счет необратимого захвата высоко- и низкомолекулярных соединений микропорами поверхности. Современные технологии производства активированных углей, импрегнированных серебром, позволяют значительно увеличить ресурс эффективной работы фильтров. Добавление небольшого количества серебросодержащего сорбента позволяет очистить воду от опасных бактерий. Лучшим сырьем для активированного угля является скорлупа кокоса. Из нее получается уголь с высокими адсорбирующими свойствами.

Очень эффективны установки для обеззараживания воды, основанные на облучении ультрафиолетовым излучением с длиной волны 253,7 мкм. При этом не используются какие-либо химические реагенты, вкус воды не изменяется. Довольно часто, особенно на глинистых и песчаных почвах, вода бывает мутной. Для приведения ее к норме используются осветлительные фильтры. В качестве фильтрующих материалов в таких аппаратах применяется сорбент Filter AG. Данный материал позволяет эффективно очищать воду от окисленного железа, ила, взвеси и устраняет мутность.

Отдельную группу фильтров для тонкой доочистки небольшого количества воды, предназначенной для питья и приготовления пищи, составляют системы обратного осмоса. Они содержат полупроницаемую мембрану, задерживающую до 98–99% примесей и пропускающую молекулы воды.

Не существует фильтров, за которыми не требуется контроль и профилактический уход. Ресурс фильтров зависит не только от качества воды, но и от правильного ухода за его состоянием.

Приведем пример комплектации системы водоподготовки и очистки на примере коттеджа среднего размера (жилая площадь — 250 кв.м), в котором постоянно проживает семья из 4 человек. В доме 2 туалета, душ и ванная комната, открытый бассейн площадью 20 кв. м. Участок имеет площадь 20 соток. Летом требуется полив газона и цветника. Средний расход воды составляет 0,5 куб.м на человека в час, следовательно, производительность фильтрующей цепочки должна быть около 2 куб.м/час.

Исходя из протокола исследования качества питьевой воды, можно предложить установить следующее фильтровальное оборудование для получения воды, соответствующей требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» и СанПиН 2.1.4.559-96 (см. схему ниже).

 

Производительность: 1,5–2,0 куб.м/час.

ФИЛЬТР -ОСВЕТЛИТЕЛЬ (1) для удаления взвеси и устранения мутности.

ИНЖЕКТОРНЫЙ ФИЛЬТР-ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАТЕЛЬ (2) с автоматической регенерацией для удаления 10-кратного превышения количества железа и марганца. Фильтр работает в автоматическом режиме по заданной программе.

Для заданной производительности необходим размер минерального бака не менее 12х54 дюйма. Ресурс работы сорбента — до 4 лет, после чего его требуется его заменить.

ФИЛЬТР-УМЯГЧИТЕЛЬ (3) с солевым баком (4). Представленный выше анализ показывает соответствие жесткости воды принятым в России нормам. Однако, рекомендуем снизить жесткость до комфортной величины 1,5–2,5 мг экв/л. Это позволит увеличить срок службы бытовых водонагревательных приборов и системы отопления. Более мягкая вода приятнее и полезнее для волос и кожи. В предложенных умягчителях используется ионообменная смола с высокими обменными характеристиками и механической прочностью. Срок службы смолы — не менее 5 лет, после чего производится досыпка или замена смолы. Давление воды, необходимое для работы фильтра — 2,8 бар.

УГОЛЬНЫЙ ФИЛЬТР (5). Фильтр с активирированным углем после фильтрационной установки в любом удалит из воды запахи и улучшит ее органолептические показатели.

УФ лампа (6) предотвратит бактериологическое загрязнение воды.

Для улучшения вкуса питьевой воды под мойку в кухне можно поставить БЫТОВОЙ ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ (7).

Водоподготовка и водоочистка — дело недешевое. Стоимость бурения и обустройства скважины может составлять от $ 3500 до $ 5000, стоимость современной системы фильтрации — от $2500 до $ 4500. Правильно подобрать оборудование вам помогут опытные специалисты нашей компании. Нами также производится гарантийное и постгарантийное обслуживание, при необходимости — ремонт и модернизация действующего оборудования.

В результате оптимального подбора всего комплекса оборудования водоснабжения потребитель оказывается в несомненном выигрыше — пьет кристально чистую, вкусную и полезную воду, а все инженерные системы дома, требующие воды, работают надежно и не требуют дополнительных затрат.

 

Методика подбора фильтров

Определение производительности системы фильтров

2. Удаление органики

3. Удаление других загрязнений