Комфорт в вашем доме. Чистая вода.

О том, что современная цивилизация лишила человека возможности использовать природную воду без специальной обработки, знают теперь даже дети. Эта тема уже лет 5-6 периодически всплывает в печати, но кардинального ответа на вопрос "Что делать?" пока никто не дал. Нет, не то что бы совсем никто не дает никаких советов, советы пытаются давать все, но сводятся они в основном к одному - необходимо поставить фильтр (при этом каждый пытается хвалить свой).

Но если те же 5-6 лет назад Российскому покупателю предлагалось оборудование всего двух-трех фирм, то в настоящее время за потребителя борются почти 30 фирм-изготовителей (больше половины из них американские, несколько немецких, есть и английские, и шведские, и французские, и швейцарские, и южнокорейские, и, что нас особенно порадовало, - четыре российских).

Как же разобраться во всем этом море продукции? Что и говорить, проблема не простая. Эту тему мы начали рассматривать в своем обзоре в № 28, посвятив его импортным бытовым фильтрам. В нем мы рассмотрели различные варианты фильтров, предлагаемых нашему покупателю современным рынком, от наиболее простых - угольных ($ 9), до фильтров обратного осмоса ($ 980).

Все рассмотренные нами фильтры предназначались для установки на кухне в качестве насадки на водопроводный кран или в качестве фильтра с отдельным краном для питьевой воды. В обзоре мы не затронули дорогостоящие автоматические агрегаты стоимостью ~ 4,5 - 6 тыс. дол., заслуживающих, на наш взгляд, отдельного рассмотрения. Мы так же не затронули отечественных бытовых фильтров, пообещав наши читателям вернуться к этому вопросу и посвятить им отдельный обзор. 

Сегодня мы предлагаем продолжить тему бытовых фильтров и посвятить этот обзор снабжению чистой водой коттеджей или даже целых коттеджных поселков. Выбрали же мы именно эту тему вот почему. При подготовке предыдущего обзора нам довелось стать свидетелями беседы, происходившей между потенциальным покупателем и менеджером одной из крупных московских фирм (название фирмы мы сознательно опустим).

Покупатель внимательно выслушал все пояснения продавца по различным фильтрам, в том числе по полностью автоматическим и наиболее "мощным", но потом заявил, что все это его совершенно не устраивает. Ему бы хотелось, чтобы из любого крана в его доме (а не только на кухне) шла "чистая" вода и её количества было бы достаточно и для посудомоечной машины, и для душа (а лучше для ванны - джакуззи).

И тут мы к своему удивлению услышали короткий и лаконичный ответ продавца: "Такого оборудования нет!". "Не может быть" - усомнился покупатель - "Я слышал о таком оборудовании". "В России такого оборудования нет!" - авторитетно уверил его продавец. В общем, содержание этой беседы нас на столько заинтересовало, что заставило провести целое "расследование". Результаты этого расследования мы и предлагаем Вашему вниманию. Скажем сразу - нам удалось найти фирму, производящую такое оборудование и к нашей (не побоимся этого слова) огромной радости эта фирма оказалась Российской. Но как всегда обо всем по порядку.

Как правило, подземная вода из скважин имеет повышенное содержание железа и марганца, а также так называемых солей жесткости - солей кальция и магния. Пользоваться ею без предварительной очистки зачастую просто недопустимо, так как при её использовании страдает бытовое оборудование и в первую очередь оборудование систем отопления и горячего водоснабжения. В естественных подземных резервуарах Центрального региона России, включая Подмосковье, концентрация железа колеблется от 0,5 до 10,0 мг/л (наиболее часто встречающаяся цифра - 3-5 мг/л). В питьевой воде концентрация железа не должна превышать 0,3 мг/л (в соответствии с ГОСТом). Чем же так опасно присутствующее в воде железо? 

Активность железа при нагреве воды резко возрастает. Уже при концентрации 0,5 мг/л в горячей воде железо, растворенное в воде, начинает интенсивно окисляться, что приводит к появлению хлопьев, при осаждении которых образуется рыхлый шлам. При температурах порядка 65 - 95°С (типичная температура для системы горячего водоснабжения/отопления), шлам затвердевает в виде осадка на внутренних поверхностях труб, постепенно забивая теплообменники, радиаторы, трубопроводы, сужая их проходное сечение. Этому процессу помогают и железобактерии, которые есть везде, где есть железо (в том числе и в подземных водах). Железобактерии успешно размножаются при концентрации железа уже с одного-двух мг/л и температуре +25-40°С, т.е. условия в системе горячего водоснабжения им вполне подходят. В результате их жизнедеятельности в трубах образуются грязно-бурые сгустки.

Таким образом, при повышенной концентрации железа водопровод может полностью зарасти за несколько месяцев, а что происходит с приборами автоматики и сантехники, которые то и дело выходят из строя из-за шламовых пробок, вы и сами догадываетесь.

Жесткая вода таит в себе много неприятностей, виной которых является накипь. Накипь образуется при осаждении солей кальция и магния под воздействием высоких температур. Слой накипи всего в 1,5 миллиметра приводит к уменьшению теплопередачи в радиаторе ~ на 15 процентов. Соответственно нарушение теплопередачи ведет к повышенному расходу топлива в системе отопления. Про аварии с электроводонагревателями, чайниками, кипятильниками каждый из наших читателей знает на собственном опыте (накипь химически активна и разъедает прокладки, уплотнения). Отслоившиеся частицы накипи, попадая в краны и приборы автоматики, выводят их из строя. В бытовых приборах, прежде всего, выходят из строя из-за зарастания устройства с мелкими отверстиями - душевые сетки, разбрызгивающие головки стиральных и посудомоечных машин, гидромассажные насадки. Единственный действенный способ борьбы с этими явлениями - использовать как можно более мягкую воду. 

По данным журнала ВСТ (№ 6, 1998) "длительное употребление человеком воды с повышенным содержанием железа приводит к заболеваниям печени, увеличивает риск инфарктов, негативно влияет на репродуктивную функцию организма. Избыток марганца вызывает окраску и вяжущий привкус, заболевание костной системы. Вода с повышенным содержанием железа (более 0,3 мг/л) и марганца (свыше 0,1 мг/л) причиняет неудобства в быту, неприятна на вкус. Фтор является активным в биологическом отношении микроэлементом, содержание которого в питьевой воде должно быть в пределах 0,7-1,5 мг/л. При использовании воды с повышенным содержанием фтора человек заболевает флюорозом, приводящим к потере зубов и поражению желудочно-кишечного тракта, теряется подвижность суставов". Что и говорить, эти данные излагают весьма печальные факты.

Для борьбы с повышенной концентрацией железа используются специальные фильтры. Внутри таких фильтров находится катализатор, многократно ускоряющий реакцию окисления железа. В результате этой реакции железо переходит из растворимой формы в нерастворимую и приобретает вид "хлопьев". В таком виде железо "легко" отлавливается фильтром механической очистки.

Для уменьшения жесткости воды так же используются специальные фильтры. Наиболее распространенными являются фильтры на основе ионообменных смол, которые "отфильтровывают" из воды ионы кальция и магния за счет ионообменной реакции. 

Споры о преимуществах той или иной технологии очистки не утихают. Главным аргументом в спорах является эффективность очистки воды. Ниже мы предлагаем таблицу, в которой представлена сравнительная оценка эффективности различных технологий очистки (представлено по агентства по охране окружающей среды США). Из анализа таблицы становится очевидным, что наиболее эффективный способ очистки от солей жесткости, железа и любых других примесей является использование мембранных фильтров (очистка воды по методу обратного осмоса). По всеобщему мнению этому способу очистки принадлежит будущее, а его широкое применение в настоящее время сдерживается слишком большой ценой. Но давайте попробуем разобраться так ли это на самом деле.

Вода в жилом доме в основном требуется на хозяйственно-бытовые нужды (стирка, мытье посуды, душ). Вода для питья и приготовления пищи составляет небольшую часть общего водопотребления. Для гарантированной очистки питьевой воды используют мембранные обратноосмотические установки небольшой производительности (2-5 л/ч). В последнее время малые установки очистки питьевой воды доказали свою эффективность и стали очень популярны. Главным недостатком мембранных водоочистных установок является высокая стоимость, что ограничивает их применение.

К таким системам относятся, например системы M&A 415, 625U, 625UP, 550P, производства TGI Pure Water System (США) (подробно рассмотрены нами в обзоре в № 28). Картриджные системы позволяют избавиться только от тех примесей, на удаление которых сориентированы картриджи, установленные в данной системе.

Принципиальное отличие обратно осмотических систем от картриджных состоит в использовании мембраны с диаметром пор 3-5 ангстрем. Именно такая очистка позволяет удалить более 95% всех известных видов загрязнений, так как через поры мембраны при таком их диаметре могут проскочить только молекулы воды, т.е. очистка происходит практически на молекулярном уровне.

Если картриджная система практически не может отследить сезонные изменения состава воды, то такая система справляется с этим легко. И если большинство картриджных систем никаких индикаторов, со-общающих о не-обходимости замены картрид-жа, не имеет, то эта система имеет очень простой и очень эффективный индикатор - когда поры мем-браны забились, она просто пере-стает пропускать воду. 

К сожалению, стоимость таких фильтров (до $ 980) довольно высока, а их производительность обеспечивает только подачу воды в отдельный кран "питьевой" воды на кухне.
(ПроФильтр.Ру - подробнее о питьевых системах обратного осмоса)

В настоящее время существует ряд фирм, специализирующихся на продаже водоочистных систем для небольших объектов производительностью до 10 м3/ч, включающих фильтры с загрузкой типа BIRM или GREENSAND (фильтры "обезжелезивания"), активным углем (сорбционный фильтр для удаления органических веществ и хлора), катионообменной смолой (фильтр "умягчения") и обратно осмотической системы. Стоимость системы водоочистки такого типа, обеспечивающей по производительности потребности в чистой воде целого коттеджа (используем зарубежные данные) оценивается в ~ 7-7,5 тыс. дол.

Давайте, для начала, попробуем разобраться - какие же основные недостатки имеют системы фильтрации, использующие в своей основе картриджную систему. Современный рынок малых водоочистных установок заполнен огромным количеством таких «фильтров», основанных на технологиях сорбции, ионного обмена, микрофильтрования, рекламирующих высокую эффективность задержания загрязнений антропогенного характера. Даже если предположить, что все методы одинаково позволяют производить воду отличного качества, основным критерием оценки должны быть трудозатраты и денежные затраты на сервис, стоимость запчастей, реагентов. Именно затраты фирмы, осуществляющей сервис, и показывают экономическое преимущество того или иного метода.

Пользуясь этим критерием, можно достаточно обоснованно показать недостатки многих предлагаемых технологий. В первые часы работы перечисленных выше установок качество очищенной воды соответствует предъявляемым к ней требованиям, но из-за истощения сорбционной или рабочей обменной емкости и "грязеемкости" фильтров качество и количество очищенной воды будут неизбежно падать. Возникает проблема регенерации и замены загрузок, патронов или фильтрующих материалов. Таким образом, основной недостаток многих современных установок очистки воды для использования в быту определяется не долговечностью работы, а сложностью и высокой стоимостью их сервиса.

Анализ опыта монтажа, эксплуатации и сервиса, широко рекламируемых в настоящее время систем обезжелезивания и умягчения воды выявил следующие их особенности, сказывающиеся на эксплуатационных затратах:

1. В сети исходной воды требуется наличие давления 2,5-3,5 бар, для того чтобы обеспечить расход воды 2-3 м3/ч для взрыхления загрузки фильтров при их автоматической или ручной промывке. При отсутствии необходимого давления в сети на входе в фильтр устанавливается дополнительный насос. Как правило, давление 2,5-3,5 бар недостаточно для взрыхления, так как диаметры существующих в доме трубопроводов разводки (1/2 или 3/4 дюйма) не могут обеспечить требуемого пропуска воды.

2. Неэффективность промывок влечет за собой потерю загрузкой фильтра способности окислять и задерживать растворенное в воде железо. В результате приходится производить замену загрузки фильтра, что является трудоемкой и дорогостоящей операцией.

3. Частые промывки разрушают зерна загрузок (например, фильтр «BIRM»), вызывая забивание пор «пылью» (обломками частиц загрузки), что увеличивает сопротивление фильтрующего слоя.

4. Процедуры промывки (регенерации) фильтров занимают достаточно продолжительное время (0,5-1 ч) и требуют сброса значительного количества сточных вод в канализацию.

5. Система умягчения и обезжелезивания воды (GREENSAND) основана на дозировании реагентов (поваренная соль, перманганат калия), что требует не только материальных затрат, но и времени на поставку и приготовление растворов.

Таким образом, становится понятным, что описанные выше системы не являются универсальными. Например, в фильтре «BIRM» процесс обезжелезивания может идти только при определенных соотношениях концентрации железа, щелочности и рН. Для каждого состава воды подбирается технологическая схема, включающая дополнительные узлы: дозаторы, хлораторы, озонаторы, эжекторы, что значительно влияет на стоимость установок.

После того как мы разобрались с недостатками картриджных систем, мы вернемся к системе обратного осмоса.

Установки мембранной очистки воды, работающие по принципу обратного осмоса отличаются универсальностью: удаляют из воды одновременно в одну ступень большинство различных загрязнений (железо, ионы жесткости, фториды, органические загрязнения). Правда, при эксплуатации в быту таких установок возникают свои технические трудности. Дело в том, что технология водоподготовки с использованием мембранных установок должна включать несколько дополнительных операций:

• дозирование в исходную воду специальных ингибиторов осадкообразования в количестве 1-5 мг/л;

• обработку воды на мембранных установках; регулярные гидравлические промывки мембранных фильтров со сбросом давления;

• регулярные химические промывки (регенерации) мембранных фильтров с помощью специальных хелатообразующих средств (лимонной кислоты, трилона Б и т. д.);

• в ряде случаев на выходе очищенной воды из установки предусматриваются ультра-фиолетовые бактерицидные лампы.

Кроме перечисленных технических трудностей существуют и субъективные причины, препятствующие использованию мембранных установок в жилых домах, которые основаны на устаревших взглядах и предубеждениях в результате неудачного опыта применении зарубежных и отечественных установок в практике водоподготовки. К субъективным трудностям можно отнести и то, что традиционно считается, что обратноосмотические установки производят «дистиллят», т. е. воду с очень низким солесодержанием, в то время как современные требования к качеству очищенной воды подразумевают необходимое присутствие в питьевой воде ионов солей: кальция, магния, хлоридов, фторидов. Главным же недостатком мембранных установок является наличие "концентрата" - сбрасываемого в канализацию потока, "обогащенного" примесями, задержанными мембранным фильтром.

Наличие этого сбросного потока увеличивает общее потребление воды в доме.
Для водоснабжения коттеджей и других малых объектов лабораторией опреснения и обессоливания ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО сравнительно недавно была разработана технологическая схема установок, использующих принцип обратного осмоса. Эти установки прошли успешную апробацию на многочисленных объектах Московской обл. и ряда городов РФ. Успешная эксплуатация установок, относительно невысокие стоимость и эксплуатационные затраты позволяют использовать их для водоснабжения коттеджей, детских садов, домов отдыха, гостиниц. 

В этих современных установках концентрата составляет 30-50% количества очищенной воды. Поэтому общее количество потребляемой воды увеличивается также всего на 30-50 % по сравнению с количеством используемой для хозяйственно-бытовых целей очищенной воды. 

Использованные в созданных установках современные нанофильтрационные мембраны позволяют снижать содержание одновалентных ионов (Cl, F, Na) на 40-70 %, а двухвалентных (Са, Mg, SО4) - на 70-90 %. Таким образом, солесодержание очищенной воды по сравнению с исходной уменьшается после обработки на мембранных установках всего в 2-3 раза. Таким образом, можно уверенно утверждать, что эти установки производят далеко не «дистиллят» и все необходимые организму соли содержаться в них в достаточном количестве.

Проблема дозирования ингибитора в исходную воду перед мембранными фильтрами, о которой мы упоминали здесь, так же решена. В новых разработках на входе в установку применяют специальные ингибиторные патроны, в которых ингибитор содержится в виде твердой пористой массы, растворяющейся по мере прохождения исходной воды через патрон. Это упрощает обслуживание установки, сводя дозирование ингибитора к замене патронных фильтров на входе в установку.

Далее >>