Водоподготовка для частного дома: комплексные системы

У многих в голове сложился стереотип о кристальной чистоте и свежести воды из колодца или скважины — должно быть, это поддерживается какими-то ассоциациями из прочитанной литературы или просмотренных фильмов. На деле же – все не так «радужно». Поэтому водоподготовка для частного дома – это обязательный комплекс мер, напрямую влияющий не только на уровень комфорта, но и на безопасность проживающих людей.

Почему вода из автономных источников нуждается в подготовке

Из открытых природных водоемов хозяевам частных домов вода для бытового использования в наше время берется крайне редко. Очень сложно привести такую воду к состоянию, когда можно будет рассчитывать на полную безопасность ее потребления.

В качестве источников воды обычно рассматриваются колодцы и скважины. И те и другие эти гидротехнические сооружения подпитываются подземными водоносными горизонтами, но расположенными на различной глубине от уровня земли. Именно этот фактор в максимальной степени влияет на преобладающий характер и степень загрязнения воды, на необходимость тех или иных уровней ее подготовки.

• Колодцы наполняются водой из близкорасположенных к поверхности водоносных слоев. Обычно глубина водозабора не превышает 15 метров, но чаще – даже значительно меньше.

Понятно, что верхние водоносные горизонты в гораздо большей степени подвержены загрязнениям извне. Посудите сами.

— Прежде всего, в верхних, почвенных слоях грунта кипит растительная и животная жизнь. А это значит что они пропитаны органикой, подверженной биологическому разложению. А в этих процессах распада активно участвуют мириады микроорганизмов, многие из которых — далеко не безвредны.

— Грунт во многих регионах буквально «нафарширован» металлом. Это тоже может давать очень значимый фон избыточного содержания железа в воде.

— Огромное значение имеют загрязнения техногенного свойства. Выбросы крупных предприятий, выхлопы автомобилей – все это подхватывается и переносится на сотни километров, выпадая затем осадками. А пики загрязнений колодцев обычно как раз и приходятся на периоды затяжных дождей или массового таяния снегов.

Сюда же можно отнести разлитые на грунт нефтепродукты или иные химикаты. Например, большое влияние на загрязненность поверхностных водоносов могут оказывать распыляемые над сельхозугодьями пестициды, вносимые в почву удобрения и т.п.

— Наконец, на чистоту воды в колодцах может оказывать негативное влияние и просто свинское отношение к экологии, выражающееся в неорганизованных свалках мусора, в сбрасывании на грунт или в водоёмы неочищенных стоков, в том числе обычных бытовых канализационных.

В итоге вода в колодцах, может иметь явно неприятные запахи – гниющей органики (сероводорода), нефтепродуктов, быть «цветущей», склизкой, мутной или явно отдавать ржавчиной. В такой воде могут содержаться совершенно недопустимые концентрации опасных для здоровья человека химических соединений, солей тяжелых металлов, токсинов. Добавьте сюда еще и возможное элементарное замусоривание зеркала волы и заиливание дна – и потребность в качественной очистке станет вполне очевидной.

• Теперь посмотрим, что можно ожидать от скважины. Наверняка многие полагают, что раз вода берется с большой глубины, то это говорит о ее чистоте. Логически рассуждать – так оно должно и быть: вода проходит грунтовую фильтрацию, загрязнения на глубину не попадают и биологической активности там тоже быть не может…

Прежде всего, надо сказать, что даже весьма значительные глубины, порядка 50 метров, не становятся препятствием для развития некоторых биологических форм жизни. В частности, серобактерии вполне могут развиваться и в таких условиях. И порой случается, что вода из когда-то «чистой» скважины вдруг начинает отдавать запахом сероводорода. Могут сказываться на качестве воды из скважины и факторы местного экологического неблагополучия.

Но не это главное. Главным «бичом» воды из скважины является ее чрезмерная минерализация. Имеется в виду насыщение минеральными составляющими, из-за постоянного контакта водоносных слоев с расположенными глубоко в грунте породами. Естественно, характер и степень этого насыщения зависит от геологических особенностей участка, на котором скважина пробурена.

Из-за такого контакта в воде наблюдается избыточное содержание солей щелочноземельных металлов – чаще всего магния и кальция. Особую опасность представляют карбонаты этих металлов – именно они дают ту самую накипь на стенках труб, на посуде, на нагревательных элементах бойлеров, стиральных машин, в теплообменниках котлов и газовых колонок. Немало вреда при высокой концентрации несут они и человеческому организму.

Могут содержаться в воде из скважины и другие растворенные химические элементы и соединения. То есть в любом случае определенная подготовка воды, так или иначе, необходима.

• Не стоит игнорировать водоподготовку и тем домовладельцам, что подключены к водопроводной сети города или поселка. Да, вода должна проходить несколько ступеней очистки перед тем, как подаваться в систему. Но, во-первых, уверены ли вы в качестве этой очистки? Сплошь и рядом, особенно в небольших населенных пунктах в сельской местности, станции подготовки воды очень далеки от совершенства. А во-вторых, не забываем об изношенности магистралей. Так что порой водопроводная вода преподносит «сюрпризы» похуже колодезной или скважинной. И, наконец, с жесткостью воды, так или иначе, приходится бороться самостоятельно.

Итак, водоподготовка требуется в любом случае. Разница может быть лишь в масштабах и количестве ступеней очистки. И чтобы правильно спланировать систему, необходимо иметь информацию о качестве поступающей в дом воды.

Как получить информацию о качестве воды из источника?

Для чего необходимо исследовать воду?

Наверное, ни у кого не будет возражений относительно утверждения — прежде, чем лечить, необходимо знать, от чего лечить. Медики ставят диагноз человеку, до того, как расписывают программу лечения. Ну а хозяин дома должен поставить диагноз своему источнику воды, чтобы определиться, какие методы водоподготовки необходимо будет задействовать.

Полагаться на собственные ощущения, на вкус, обоняние, зрение – дело заведомо проигрышное. Да, определённые отклонения от нормы заметны сразу. Но многие загрязнения практически никак не проявляются «на глаз», но вместе с тем способны нанести очень серьезный урон и здоровью человека, и создаваемой в доме водопроводной системе с подключенным к ней бытовым оборудованием.

Не следует особо полагаться и на рекомендации соседей. Во-первых, они сами зачастую точно не знают реальной картины, а к некоторым дефектам воды и вовсе привыкают до такой степени, что не ощущают неприятных запахов или вкуса, то есть перестают их принимать за аномалию. А во-вторых, даже расположенные не так далеко друг от друга колодцы или скважины вполне могут показывать разные показатели загрязненности.

Подбор оборудования для водоподготовки, осуществляемый по чисто интуитивным соображениям, запросто может привести к двум крайностям:

• Недооценка ситуации выливается в то, что семья потребляет воду, не проведшую полноценной подготовки. Это сказывается в первую очередь на здоровье людей, хотя не стоит сбрасывать со счетов и состояние бытовой техники и оборудования, которые быстро будут приходить в негодность.
• На другом «полюсе» – ситуация, когда отсутствием у владельцев жилья внятной информации могут воспользоваться работники фирм, осуществляющих поставку и установку систем водоподготовки. То есть, рассказав несколько «ужасных историй», навязать покупку такого оборудования (весьма дорогостоящего, безусловно), которое в имеющихся условиях – совершенно не требуется.

Выход один – проводить профессиональный лабораторный анализ воды из своего источника. Да, эта процедура – не бесплатная, но на некоторых вещах экономить недопустимо. И оценка качества воды – как раз такой случай.

Не следует особо полагаться и на наборы для самостоятельного экспресс-анализа воды, столь широко распространенные в последнее время. Специалисты санитарно-эпидемиологического надзора предупреждают, что результаты таких анализов не могут являться основанием для принятия решений о создании станций водоподготовки той или иной степени сложности. Такие экспресс-тесты хороши тем, что позволяют оперативно выявить признаки неблагополучия, но дать картину о том же процентном или весовом содержании вредных примесей, и тем более  по микробиологическому заражению – они не способны.

Какие же цели ставятся перед подобным лабораторным исследованием воды из автономного источника?

• Во-первых, они позволяют оценить принципиальную возможность использования воды из конкретного источника для питья и хозяйственных надобностей. Как знать, не исключено, что придётся искать и вовсе иной вариант. Особенно важным это бывает при покупке участка или дома с уже имеющимся водозабором.
• Во-вторых, результаты анализа покажут развернутую картину, позволяющую наметить всю «стратегию» создания системы водоподготовки.
• В-третьих, если анализ проводится при уже созданной системе фильтрации и очистки, он позволяет очень точно оценить эффективность её работы.
• В-четвертых, регулярно проводимые исследования дают возможность отслеживать сезонные колебания химического состава воды. Не секрет, что в колодцах (чаще) или скважинах (не так выраженно, но все же) в зависимости от времени года, количества осадков или при массовом таянии снега возможны очень значительные изменения в качестве воды. Особенно важно их отслеживать у «свежих» колодцев или скважин, то есть в течение нескольких первых лет после введения в эксплуатацию.

Методы лабораторного исследования воды

Различают два типа исследования воды в лабораторных условиях – химический и микробиологический. Разница между ними должна быть понятна уже из названия.

• Химический анализ должны проходить пробы воды изо всех источников, безо всякого исключения. По результатам исследований оцениваются ее органолептические характеристики, то есть прозрачность-мутность, цвет, наличие запахов. Но главное – это концентрация растворенных иди взвешенных в воде химических элементов и соединений. Эти показатели сравниваются с предельно допустимыми значениями (ПДК – предельно допустимые концентрации), установленными санитарными нормами (СанПиН 2.1.4.1074-01). Если содержание превышает ПДК, то вода считается непригодной для использования и требующей соответствующей подготовки.

Просто для примера – ПДК по некоторым основным показателям:

— содержание железа – 0,3 мг/л;

— марганец – 0,1 мг/л;

— хлориды – 350 мг/л;

— нитраты – 45 мг/л;

— водородный показатель – 6÷9 ед. РН

— содержание солей жесткости – 7 мг-экв./л (или 7 °Ж – градусов жесткости, по действующему с 2014 года ГОСТ 31865-2012).

Для удобства результаты анализа обычно заносятся в специальный бланк, на котором впечатаны нормативные показатели ПДК. То есть заказчик сразу видит, с чем ему предстоит бороться.

Как правило, общая методика химического анализа дает порядка 12÷16 основных показателей, в том числе оценка по запаху, цвету и мутности (в условных баллах), по пермангатнатной окисляемости, щелочности, содержанию солей, в том числе тяжелых металлов, по другим параметрам. Иногда перечень показателей может быть и расширен – достигает порой 30 и более пунктов.

• Микробиологический анализ предназначен для выявления возможного содержания в воде патогенных микроорганизмов, превращающий ее в непригодную для употребления и даже чрезвычайно опасную для здоровья людей.

Основными критериями оценки при таком анализе являются три показатели содержания патогенной микрофлоры:

— Общее микробное число (сокращенно – ОМЧ), то есть концентрация бактерий в единице объема воды (1 мл).

— Показатель общей концентрации колиформных бактерий (ОКБ), естественной средой обитания которых является система пищеварения людей и животных. Как правило, такие бактерии попадают в водоносные источники с растворенными фекальными массами.

— Наибольшую опасность представляют термотолерантные колиформные бактерии (ТКБ), к числу которых относится известная патогенная кишечная палочка E.coli, способная вызывать сильнейшие интоксикации организма. В нормальной, пригодной для питья воде ее вообще не должно быть.

Всегда ли требуется проводить оба исследование, то есть химическое и микробиологическое?

Если речь идет о колодце или даже о неглубокой (до 25-30 метров) скважине, то это даже не должно обсуждаться. На таких глубинах колонии бактерий чувствуют себя прекрасно, а вероятность попадания сверху продуктов разложения органики, создающих питательную среду для микрофлоры – весьма высока.

При глубоких скважинах вероятность биологического загрязнения воды невелика. Тем не менее, перед началом эксплуатации такого источника оба анализа все же стоит провести. Ну а в дальнейшем, если патологии не выявлено – обычно ограничиваются только химическим.

Как сдать воду на анализ?

Исследования должны проводить исключительно сертифицированные лаборатории. Как правило, они функционируют при местных органах санитарно-эпидемиологического надзора или могут также быть в организациях, занимающихся вопросами водоснабжения и канализации. Кроме того, подобные услуги оказывают и другие компании, но в обязательном порядке – обладающие действующей лицензией на проведение таких исследований, то имеющие штат специалистов и соответствующее оборудование.

Кстати, не следует опасаться именно частных компаний. Если судить по отзывам, то качество услуг в основном на высоте, да и сроки исполнения заказов тоже бывают более короткими, нежели в государственных организациях.

Протокол в обязательном порядке заверяется соответствующим образом, является юридическим документом. То есть фальсификация результатов влечет серьезную ответственность.

Хозяевам источника на месте надо будет уточнить, кто может провести исследования, познакомится с отзывами о тех или иных исполнителях и с уровнем расценок. И после этого выбрать оптимальный для себя вариант.

Забор проб воды на химический и микробиологический анализы имеет очень существенные различия.

• Для того чтобы сдать воду на химический анализ, можно воспользоваться полуторалитровой пластиковой бутылкой, чистой, в которой ранее была негазированная питьевая вода (не пиво, не лимонад и т.п.!)

— Перед заполнением бутылки вода должна свободно проливаться не менее 15 минут. А в том случае, если скважина долго стояла на консервации, не использовалась, то потребуется не менее двух часов.

— После такого пролива следующим шагом и бутылка, и крышка тщательно ополаскиваются струей протекающей воды. Недопустимы никакие моющие средства!

— Далее, напор снижается до минимального. Наполнение бутылки следует производить тонкой струйкой, пуская ее по стенке. Важно не допустить появления пузырей воздуха (аэрации), так как излишний контакт воды с кислородом может весьма существенно исказить реальное положение дел.

— Заполнение ведется до обреза горлышка бутылки, с переливом, чтобы под крышкой не оставалось воздушной прослойки. Крышка сразу плотно закручивается, и бутылка отправляется в лабораторию.

• Со взятием пробы для микробиологического анализа все обстоит несколько сложнее. Прежде всего, для забора воды должна использоваться исключительно стерильная емкость. Многие лаборатории практикуют выдачу таких контейнеров. Если нет, то можно воспользоваться стеклянной банкой на 500 мл, которая вместе с крышкой, должна пройти стерилизацию на пару.

Вода также должна быть свободно пропущена по трубе через кран, как минимум 10 минут. Но еще до открытия края его срез дезинфицируют. Это можно сделать либо огнем от свечки или зажигалки, либо обработкой спиртом. Этим самым исключается случайное попадание в пробу несвойственных для источника бактерий.

После того как вода будет свободно пролита, производится набор ее в подготовленную емкость, для чего желательно надеть одноразовые стерильные перчатки. Сразу после набора банка тут же плотно закрывается крышкой.

Взятая проба (для любого анализа) должна быть доставлена в лабораторию как можно скорее, желательно в течение 2÷3 часов. Поэтому лучше всего заранее спланировать это мероприятие и согласовать время передачи образцов с лабораторией. Правда, у очень многих компаний, занимающиеся подобной деятельностью, в стоимость услуги входит и выезд лаборанта для взятия пробы на месте. Безусловно, это очень удобно.

Если вдруг по тем или иным причинам не получается срочно доставить образцы в лабораторию, то их можно хранить определенное время (но не более суток) в холодильнике. Не замораживая, конечно.

Периодичность лабораторного исследования воды

Последний вопрос по исследованию воды – сколько раз и с какой периодичностью рекомендуется его производить.

Многое здесь зависит от особенностей источника.

В любом случае недавно выкопанный колодец или пробуренная скважина должны обследоваться по развернутой схеме еще до запуска в полноценную эксплуатацию дважды. Первый раз – при оценке чистоты самого источника для планирования системы водоподготовки, и второй раз – уже для оценки эффективности созданной системы.

В ходе дальнейшей эксплуатации источника на первом году его «жизни» рекомендуется проверку провести ежеквартально, тем самым получив картину сезонных изменений состава воды. После этого такие «инспекции» должны проводиться не режа одного раза в год. Но если владельцы дом почувствовали какое-то изменение в качестве воды – не откладывая следует провести внеплановые исследования.

Кстати, протоколы исследований не следует выбрасывать или терять. Во-первых, они помогут воссоздать картину динамики изменения состава, ежели таковая будет наблюдаться. А это позволит специалистам, например, определить причину деградации качества воды и справиться с ней. Во-вторых, как уже говорилось, протоколы являются юридическими документами, и порой могут стать подспорьем в разрешении спорных или даже конфликтных ситуаций, особенно если вода поступает в дом из водопроводной сети.

Напоследок – еще одна рекомендация. Лучше всего заказывать экспертизу качества в независимых лабораториях, то есть не связанных с компаниями, занимающихся водоснабжением или реализацией и установкой систем водоподготовки. Причины просты и понятны. Если анализ проводится в водоснабжающей организации, то можно столкнуться с «приукрашиванием действительности», то есть показатели загрязнения намеренно занижаются. Во втором случае, наоборот, результатами анализов могут «кошмарить» потенциального заказчика в надежде продать ему наиболее дорогую систему, в которой на самом деле нет нужды.

Наиболее распространенные аномалии воды из скважин и колодцев, методы борьбы с ними

Результаты лабораторных анализов напрямую подвигают владельцев дома заниматься обустройством системы фильтрации и очистки воды. Типы загрязнений или иных аномалий  могут быть разными и присутствовать одновременно, поэтому обычно установки по водоподготовке составляются из целого ряда модулей, каждый из которых – ответственный за свою ступень очистки. Некоторые ступени позволяют эффективно избавляться сразу от нескольких «недугов».

В этом разделе публикации мы рассмотрим наиболее часто встречающиеся аномалии воды из автономных источников, а также способы борьбы с ними.

Для начала – перечислим наиболее востребованные задачи водоподготовки:

• Очистка воды от железа.
• Устранение запаха сероводорода.
• Устранение повышенной концентрации солей жестокости.
• Обеззараживание воды.
• Очистка от взвесей и нерастворимых включений.

Каждый из этих рубежей очистки, в принципе, заслуживает подробного рассмотрения в отдельной публикации. Но в данной статье будет освящен кратко, в общих чертах.

Очистка воды от железа

Почему необходима такая очистка

Повышенное содержание железа в воде – одна из наиболее распространенных аномалий природных источников. Причин тому очень много – от соседства водоносных слоев с горными породами до последствий деятельности человека. В частности, огромное количество неутилизированных, постепенно разлагающихся металлических отходов в земле.

Чем опасна вода с повышенным содержанием железа?

• Избыточная концентрация этого элемента способна привести к стойким расстройствам здоровья, вплоть до очень тяжелых стадий.
• Вода становится крайне неприятной на вкус, с явным запахом металла или ржавчины. Соответственно, это будет сказываться и на качестве приготовляемой еды.
• Такая вода оставляет рыжие ржавые разводы на тканях при стирке, на поверхности сантехнического оборудования, на посуде. Мыться в такой воде – тоже невеликое удовольствие.
• Взвешенные в воде нерастворимые частицы обладают абразивным действием и могут быстро вывести из строя уплотнения на сантехнике. Они же способны забивать полости труб, особенно в кранах, на участках поворотов, переходов на другой диаметр и в иных уязвимых местах.

Железо в воде может содержаться в различных формах.

— Нерастворимая взвесь трёхвалентного железа (Fe⁺³). Именно это вещество и создаёт известные ржавый цвет, визуально сигнализирующий о неблагополучии. Но, кстати, с такой формой бороться проще всего – она поддается отстаиванию и фильтрации.

— Куда более коварное – двухвалентное растворенное железо (Fe⁺²), практически не имеющее цвета, но дающее явный металлический привкус воде. Фильтрации оно не подаётся, но зато не может похвастать стабильностью формы – при окислении преобразуется в уже упомянутую трехвалентную нерастворимую форму. Именно это свойство как раз и используется для очистки воды.

— Нерастворимый осадок дает и гидроокись железа (Fe(OH)₃). Удаляется фильтрацией.

— Нерастворимое коллоидное железо имеет настолько мелкие частики, взвешенные в воде, что не поддаётся отстаиванию, вне зависимости от его длительности. Удаляется каталитическим окислением и  фильтрованием через сорбционные фильтры.

— Еще одна возможная проблема – это колонии особых железистых бактерий, живущих за счет энергии перехода двухвалентного железа в трехвалентное. Как сами бактерии, так и продукты их жизнедеятельности делают воду малопригодной для использования – на ней появляется довольно плотная пленка характерного цвета, отмечается повышенная слизистость, заметная на стенках сосудов. Удаляется окислением с последующей фильтрацией и обеззараживанием.

Требованиями СанПиН установлено что предельное содержание железа в воде, в каких бы то ни было формах – 0,3 мг/л. На деле же даже в сравнительно благополучных местностях этот показатель нередко превышается вдвое – втрое. Общий фон обычно лежит в пределах 1÷2 мг/л, а в ряде регионов даже превышает, порой – весьма значительно, 3 мг/л.

Технологии обезжелезивания воды

Для очистки воды от железа применяется несколько действенных технологий. Кстати, некоторые из них в полной мере помогают избавить воды и от иных аномалий. Так что сейчас об этих способах будет рассказано несколько подробнее, а при рассмотрении технологий очистки от других загрязнений – просто будем ссылаться на уже рассмотренные методы.

Итак, для обезжелезивания применяется следующее:

• Простое отстаивание воды. За счет контакта с воздухом и неподвижного состояния происходит окисление до нерастворимых форм, которые выпадают в осадок.

Способ неэффективный, малопроизводительный, но тем не менее применяющийся в качестве одной из первых ступеней в промышленных комплексах водоподготовки, где в этих целях используются большие по площади искусственные водоемы. В условиях домашнего применения он никак себя не оправдывает.

• Иное дело – принудительное создание условий для максимального контакта очищаемой воды с кислородом воздуха. Иными совами – принудительная аэрация. Этот подход широко используется в домашних станциях водоочистки.

Максимальное насыщение воды воздухом может проводиться по-разному:

— Разбрызгиванием воды с помощью головок, сходных по принципу действия со знакомым всем душем.

— Барботацией – пропусканием под давлением воздушных пузырьков через очищаемую воду.

— Применением эжекторных смесителей.

Очень часто на домашних станциях водоочистки используются специальные модули, получившие название аэрационных колонн. Кстати, в них одновременно могут применяться и разбрызгивание, и барботация воды.

Эжектор тоже показывает очень высокую эффективность, и кроме того, занимает меньше места.

По сути – это тройник, чрез вход 1 которого насосом подается вода из источника, через вход 2 – компрессор нагнетает воздух под высоким давлением. За счет продуманной конфигурации сопел в центральной части эжектора происходит очень качественное смешивание, вплоть до создания водно-воздушной дисперсии. То есть обеспечивается максимальный контакт, необходимый для активного окисления растворенных форм железа.  Эта дисперсия через выход 3 подается дальше на следующие модули очистки.

В условиях не слишком сильного превышения ПДК железа и относительным благополучием по другим показателям, аэрационной обработки воды с последующей ее фильтрацией бывает даже достаточно, чтобы считать водоподготовку полноценной. Пример такой установки показан на иллюстрации ниже:

По трубе (поз. 1) вода подаётся на очистку из скважины (колодца). Воздух для аэрации нагнетает компрессор, оснащенный воздушным фильтром (поз. 2).  Аэрация в данном примере осуществляется в эжекторном узле (поз. 3). Далее, водно-воздушная дисперсия проходит через участок сепарации воздуха (поз. 4). За счет резкого расширения диаметра падает скорость потока, воздушные пузырьки поднимаются вверх и выходят через автоматический клапан (поз. 5). Вода же продолжает движение, попадая в модуль сорбционной фильтрации (поз. 6), где освобождается от нерастворимых взвесей и иных загрязнений. Далее на схеме показан аккумулирующий бак для очищенной воды (поз. 7) и насос (поз. 8), подающий эту воду по мере необходимости на точки потребления.

• Нередко, особенно при значительных превышениях ПДК, одной аэрации для качественной очистки становится недостаточно — не все растворенное железо успевает прореагировать и окислиться до твердых форм. Приходится применять дополнительно и иные технологии. Одна из них – реагентная очистка.

Смысл такой обработки в том, что вода пропускается через засыпку очень активных окислителей, к числу которых можно отнести перманганат натрия (марганцовку) или гипохлорит натрия.

По правде сказать, в бытовых условиях подобная технология практически не применяется, так как требует профессионального подхода – очень точной дозировки, соответствующей реальному содержанию железа в воде. То есть требуется какая-то система автоматического контроля, что делает подобные установки дорогими и нерентабельными. Реагенты расходуются быстро, и сами по себе являются не вполне безопасными для человеческого организма.

В качестве мощного окислителя может использоваться и озон, помогающий и в вопросах обеззараживания воды. Но и установки озонирования – весьма дорогие и сложные в эксплуатации.

В промышленных масштабах для реагентной очистки применяется и технология коагуляции. Специальные активные соединения способны связывать загрязнения, превращая их в осадок в виде хлопьев. В роли таких реагентов применяется сернокислое или хлорное железо, сернокислый или хлорный алюминий. Но опять же – только со строжайшей дозировкой и с необходимостью правильной утилизации осадка.

Итак, в условиях домашней станции водоподготовки реагентный метод не используется.

• Иное дело – безреагентное окисление. Вещества, используемые для засыпки в такие модули, сами по себе не вступают в реакцию, но становятся мощными катализаторами, активизирующими окисление растворенных форм.

Каталитическая засыпка может иметь минеральную (цеолит) или синтетическую («ВIRM», «Pyrolox», «МФО-47», «МGS», «МЖФ») природу. Но в любом случае она не ухудшает качества воды и безвредна для человека.

Безреагентная очистка реализована в специальных модулях – каталитических колоннах. Пример устройства такой колонны показан на иллюстрации:

Как правило, этот модуль имеет стеклопластиковый цилиндрический корпус (поз. 1) вертикального расположения, за что и зовется колонной.

Вода подается от модуля аэрации по трубе (поз. 2), другая труба (поз. 3) предназначается для передачи прошедшей этот цикл очистки на очередные ступени водоподготовки. Модули современных станций оснащены так называемыми «головками» – автоматическими клапанами (поз. 4), связанными с системой управления работой всей системы очистки.

Предусматривается трубка (поз. 5) для сброса дренажа по мере его накопления и при периодической промывке колонны.

Вода, подаваемая в колонну, проходит через слой каталитической засыпки (поз. 6).  Кстати, эта засыпка весьма успешно справляется и с фильтрацией взвесей. Очень часто в помощь ей для такой фильтрации в донной части колонны предусматривается еще и слой гравийной засыпки (поз. 7). Прошедшая очистку вода поднимается по вертикальной трубке, оснащенной снизу собственным распределительным фильтром (поз. 8), и передается в следующие модули системы.

Достоинство такой обработки в том, что каталитический заполнитель практически не теряет своих качеств, если его подвергать периодической обратной промывке. Во всяком случае, одной загрузки хватает очень надолго.

Эта технология – очень действенная, но тоже не без недостатков:

— Окисление только за счет катализа и растворенного в воде кислорода может быть неполным. То есть должна выполняться предварительная аэрация воды.

— Не всякую воду можно очищать подобным способом. Например, имеются ограничения по кислотности и щелочной составляющей. Категорически противопоказана очистка воды с содержанием сероводорода – он «убивает» катализатор. То есть если в воде имеется такая аномалия, то она должна устраняться до каталитической колонны.

Против микробиологического заражения воды такая обработка – бессильна.

— Засыпка требует регулярной, причем – довольно частой промывки, иначе теряет в своих свойствах, и модуль может стать вовсе не работоспособным.

— Сам по себе катализатор – весьма недешев. Ресурс у него очень внушительный, но все же когда наступает срок его полной замены, затраты будут немалыми.

Понятно, что каталитическая обработка тоже не решает всех проблем. Поэтому она обычно становится лишь одним их рубежей очистки, в комплексе с другими технологиями. В таком комплексе и упомянутые выше недостатки технологии практически сглаживаются.

Можно привести следующий пример очистной станции, в большей мере рассчитанной на обезжелезивание воды.

По трубе (поз. 1) вода насосом подается из источника. Первым модулем системы выступает аэрационная колонна (поз. 2), в которую компрессором (поз. 3) нагнетается воздух.

Насыщенная воздухом вода передается в каталитическую колонну, где проходит окончательное окисление растворенных форм железа и предварительная фильтрация. Дренажные сбросы обеих колонн (поз. 5) выведены в канализацию.

По выходу из каталитической колонны вода проходит через фильтр тонкой механической очистки (поз. 6), окончательно освобождаясь от нерастворимых взвесей и включений. Если она требует обеззараживания, то включается специальная ультрафиолетовая лампа (поз. 7), лучи которой успешно уничтожают подавляющее большинство болезнетворных микроорганизмов. После этого вода поступает в домашнюю водопроводную систему (поз. 8) для потребления.

Для некоторых форм железа, в частности, его солей, требуется иной подход – ионообменная обработка воды. Но она будет подробнее рассмотрена в подразделе, посвященном умягчению.

Очистка воды от сероводорода

Откуда берется сероводород, и чем он опасен

Еще больше неприятностей вызывает содержание в воде растворенного сероводорода. Это – продукт разложения органики, поэтому чаще всего встречается в неглубоких источниках – колодцах. Однако, даже скважины не застрахованы от «заражения» им.

А откуда он берется в воде?

• Сероводород чаще всего появляется, как продукт жизнедеятельности гнилостных бактерий. Биологический распад органики всегда сопровождается его обильным выделением. Довольно часто причиной становится небрежно выполненная гидроизоляция колодцев в верхней части шахты, и в стыки между, например, железобетонными кольцами проникает впитавшаяся в грунт дождевая вода или так называемая верховодка. И та и другая, естественно, насыщены органикой, и в колодце создаются благоприятные условия для развития колоний гнилостных микроорганизмов.

Происхождение сероводородного запаха от скважинной воды может иметь различную природу. Иногда это становится следствием особенностей грунта на глубине водоносных горизонтов – наличия в нем минералов с повышенным содержанием серы. Но все же чаще причина кроется в ином, а конкретно – в проникших и адаптировавшихся на глубине колониях серобактерий. Им для жизни достаточно энергии, образующейся в результате окисления содержащихся в воде сульфитов или сульфатов, чаще всего марганца или железа. Характерно, что для таких реакций в вялотекущей форме практически не требуется дополнительного доступа кислорода, то есть они могут проходить и на значительных глубинах, где нет контакта с воздухом.

В том-то и коварство этих бактерий – от воды из, казалось бы, совершенно «здоровой» скважины вдруг начинает исходить запах гниения.

Кстати, крайне неприятный запах (тухлого яйца) – это далеко не самой страшное, хотя и он делает воду совершенно непригодной к бытовому использованию. Гораздо опаснее токсическое действие сероводорода, который воздействует напрямую на кроветворную и кровеносную систему человека и способен вызывать тяжелейшие отравления, вплоть до самых печальных последствий.

Есть у этого газа еще одна коварная особенность – он способен оказывать дегенеративное действие на вкусовые и обонятельные рецепторы, и через определенное время человек просто перестает замечать неприятный «аромат». Но это – нисколько не снижает отравляющих свойств сероводорода, и он начинает действовать, так сказать, скрытно.

Еще она негативная особенность – высокая химическая активность сероводорода может активизировать процессы коррозии в водопроводных трубах и на запорных устройствах, а длительное его воздействие на металл лишает последний пластичности, повышает хрупкость.

Одним словом, удаление этого газа из воды – важнейшая задача. И ПДК, установленная для сероводорода – всего 0,03 мг/л. Этот максимально допустимый показатель, кстати, практически идентичен с порогом восприятия характерного запаха и вкуса.

Технологии освобождения воды от сероводорода

Сероводород в воде – крайне неприятное явление. Но грамотно организованной очисткой удаётся полностью избавиться от него. Некоторые технологии очень схожи с обезжелезиванием воды.

• В частности, хорошие результаты показывает аэрация воды в специальных колоннах или эжекторах, о чем рассказывалось выше. Успешность подобной обработки объясняется сразу несколькими причинами:

— Растворенный в воде сероводород – неустойчив в такой фазе, и поэтому попросту поддается банальному «проветриванию». Чем больше контакт с воздухом, тем эффективнее процесс. Высвободившийся газ выбрасывается через автоматический клапан вместе с воздухом.

— Прекрасно этот газ и окисляется от контакта с кислородом благодаря своей выраженно восстановительной химической формуле. Образующийся нерастворимый сернистый осадок удаляется механической фильтрацией.

— Колонии серобактерий не терпят избыточности кислорода – он нарушает благоприятный для них микроклимат, и они погибают.

Таким образом, установка аэрационного модуля способна решать сразу несколько важных задач.

• Так же, как и при обезжелезивании воды хорошие показатели очистки дает реагентная обработка. Но опять же – это слишком сложный в управлении процесс, и в бытовых станциях водоподготовки не используется.
• А вот каталитический способ здесь не помощник. Напротив, как уже говорилось, вода до поступления в каталитическую колонну должна быть практически полностью избавлена от сероводорода.
• Вторым рубежом очистки воды от сероводорода обычно становятся сорбционные фильтры. В них используется специально подобранная засыпка, которая и поглощает опасные для человека соединения (не только сероводород), и служит фильтром от взвесей, и выступает в роли катализатора для полного окисления примесей.

Сорбент, засыпаемый в такую колонну, может изготавливаться из древесного (чаще всего – кокосового) или каменного угля. Ресурс у него немалый, если проводить регулярные обратные помывки. Но все же время от времени требуется полное обновление. Это выполнить несложно – сорбенты различных марок (например, «Centaur®», «NWC Carbon» или отечественный «МИУ-С») широко предлагаются в специализированных магазинах.

Надо заметить, что сорбционная очистка воды от сероводорода становится эффективной, если на входе в колонну концентрация этого соединения не превышает 3 мг/л. Но на такие показатели обычно удается выйти после аэрации воды.

Можно упомянуть еще один важный нюанс. Случается, что прошедшая через систему подготовки и полностью очищенная вода вдруг начинает отдавать сероводородом уже на точке потребления. Такое возможно, если уже после системы очистки в одном из приборов поселилась колония серобактерий. Обычно таким «недугом» страдают бойлеры как прямого, так и косвенного нагрева. И подобный сигнал говорит о том, что необходимо предпринять безотлагательные меры к очистке и соответствующей обработке «зараженного» прибора.

Очистка воды от солей жестокости

Для чего требуется умягчение воды

Очистка воды от солей жёсткости иначе именуется ее умягчением. А пресловутую жесткость вода получает из-за высокой концентрации в ней солей щелочных металлов. Чаще всего это магний (точнее – его сульфаты), и кальций (обычно – гидрокарбонаты). В воде могут содержаться соли и иных металлов (железа, алюминия, марганца), но, как правило, на фоне упомянутых выше соединений, их влияние на, собственно, жёсткость, крайне невелико.

Жесткость в большей степени присуща глубоким источникам – скважинам, из-за постоянной минерализации, вызванной прямым контактом воды с залегающими горными породами. Естественно, каждой местности свойственны свои показатели. Наблюдается даже выраженная градация по зонам, хорошо показанная на карте ниже.

Карта — картой, но и каждый источник воды может иметь свои особенности. Так что принимать решение о включении в систему водоподготовки специального уровня для снижения жесткости приходится только на основании проведенных лабораторных исследований. Как уже говорилось, допустимыми показателями жесткости считаются 7 мг-экв./л или 7 °Ж.

Если полученное по результатам анализа значение выше – никаких сомнений, вожу придется смягчать.

Почему в этом имеется насущная потребность?

• Слишком жесткая вода значительно теряет в своих вкусовых качествах – появляется ощущение горечи.
• Содержащиеся в воде соли имеет свойство давать очень твёрдый нерастворимый осадок. Он, осаждаясь не стенках водопроводных труб, приводит к сужению их сечения и даже полному зарастанию. Посуда от такой воды быстро покрывается слоем накипи.

• Эти же известковые отложения способны быстро выводить из строя бытовую технику и сантехнические приборы. В первую очередь страдают нагревательные элементы – из-за потери необходимой теплопроводности они перегреваются и перегорают. Внутренние каналы приборов зарастают, уменьшается их пропускная способность, и устройства работают некорректно. Уплотнители теряют эластичность становятся хрупкими – а это прямой путь к протечкам.

• В очень жесткой воде плохо растворяется мыло и иные средства. Даже употребление такой воды только для гигиенических процедур может вызвать потерю качества мытья, возникновение аллергических реакций, повышенную ломкость волос и другие негативные проявления.
• Резко падает и эффективность стирки. Мало того, ткани после такой воды могут становиться ломкими из-за снижения эластичности волокон, то есть одежда изнашивается быстрее.

Насчет действия на внутренние органы единства мнений у врачей нет. Но уже того, что сказано выше, с лихвой достаточно, чтобы убедить в необходимости умягчения воды.

Технологии снижения концентрации солей жесткости

Итак, какие методы применимы для борьбы с повышенной жёсткостью воды.

• Термическое воздействие – оно приводит к выпадению того самого известкового осадка. Наглядный пример – накипь на чайниках.

Такая обработка применяется, но только на станциях водоочистки для котельных, там, где вода впоследствии будет циркулировать по замкнутому контуру. Для подготовки проточной водопроводной воды приходится искать иные решения.

Даже в домашних условиях, согласитесь, накипятить воды для того, чтобы искупать ребенка или помыть голову – это одно, а обеспечивать умягченной водой все хозяйство – совсем другое.

• Химическая (реагентная) обработка, то есть добавление в воду соединений, вызывающих выпадение солей жесткости в осадок с последующей его фильтрацией.

Широко применяется на крупных станциях водоподготовки в городах, где в качестве реагентов используют гашеную известь или кальцинированную соду, естественно, с последующим отстаиванием и фильтрацией. Но для домашних установок водоподготовки этот способ не подходит.

Правда, принцип такой обработки издавна использовался и в быту – хозяйки перед применением воды для стирки или мытья обрабатывали ее той же содой или древесной золой. А добавление соды или иных реагентов сходного действия по сей день широко используется на локальном уровне – засыпкой специальных добавок против накипи непосредственно в стиральные или посудомоечные машины, или установка перед этими приборами фильтров-умягчителей с кристаллической или гранулированной засыпкой. Но для пищевого применения такая обработка – не годится.

• В последнее время широко стал применяться принцип магнитной обработки воды. Не будем вдаваться в физику процесса, но факт остается фактом – такое воздействие способствует кристаллизации солей еще до контакта с нагревательными элементами. И образующиеся нерастворимые включения можно удалить фильтрацией.

В наше время потребителю предлагается весьма широкий выбор подобных приборов для магнитной обработки жесткой воды. Они рассчитаны на врезку в трубопроводы различного диаметра, для чего предусматриваются муфтовые резьбовые или фланцевые соединения. Некоторые приборы состоят из двух симметричных половинок, которые можно просто надеть на трубу и затем закрепить между собой винтами. Работают такие приборы или от встроенных постоянных магнитов, или требуют подключения к сети питания. Но потребление энергии у них невысоко.

Метод хороший, но, опять же, в большей степени – для локального применения, например, для установки такого умягчителя непосредственно перед водонагревателем или стиральной машиной. Хотя стоит сказать, что мощные приборы магнитной обработки воды используются даже на крупных промышленных станциях очистки.

• И все же основной в вопросе умягчения воды остается ионообменная технология. Ее суть заключается в том, что вода пропускается через специальную гранулированную засыпку, изготавливаемую из ионообменных смол с высоким содержанием активного натрия.

В процессе прохождения воды через установку проходит химическая реакция, при которой атомы натрия и кальция в солях жесткости замещаются атомами натрия. А такие соли уже не дают осадка и не ухудшают качества воды.

Засыпка довольно быстро насыщается кальцием и магнием. Но есть у нее уникальное свойство – способность к регенерации при обработке концентрированным раствором хлорида натрия, то есть обычной поваренной соли. Происходит освобождение радикалов магния и кальция, которые с осадком смываются в дренаж, а засыпка восстанавливает свои ионообменные качества.

Этот принцип реализован в специальных умягчительных ионообменных колоннах, которые включаются в общую систему водоподготовки.

Как правило, такие колонны сразу комплектуются подключаемой к ним регенерационной емкостью, в которую производится закладка специальной таблетированной соли. Автоматика следит за растущим уровнем концентрации кальция и магния, и в нужный момент включает подачу солевого раствора для восстановления ионообменных возможностей модуля.

Цены на ионообменные колонны

Обеззараживание воды

Как мы видели, когда рассматривали анализ воды, в ней может содержаться немало других химических соединений минеральной или органической природы, которые требуется удалить. Кроме того, не исключается и биологическое заражение источника.

Основную тяжесть в этих вопросах берет на себя сорбционный модуль. То есть., проходя через засыпку их активированного угля, вода освобождается от вредных и токсичных примесей, от запаха и мутности. Но с бактериологическим фоном, бывает, сорбент не справляется.

Для полного обеззараживания воды могут применяться технологии хлорирования и озонирования. Но хлорирование все же сказывается на вкусовых качествах. А озонирование – процесс сложный, и в бытовых условиях — трудноосуществимый.

Остаётся оптимальный вариант – обработка потока воды мощным потоком ультрафиолетового излучения. Многие, наверняка, видели, что в лечебных учреждениях ультрафиолетовыми лампами стерилизуются целые помещения, в том числе операционные и перевязочные. Почему бы не использовать эту способность УФ и для обеззараживания воды?

Способ очень эффективный, простой в использовании (при наличии нужного оборудования) и никак не ухудшающий качества воды на выходе. Он не требует никакого вмешательства, кроме, пожалуй, замены лампы в случае ее выхода из строя.

Высшую степень очистки дают и модули обратного осмоса. Они работают по принципу «продавливания» воды через тончайшие поры специальной мембраны. Размеры пор таковы, что вода на входе получается, близкой к дистиллированной – задерживаются с последующим сбросом в дренаж и любые загрязнения, и крупные молекулы различных химических соединений, и микроорганизмы, до вирусов включительно.

Однако, рассматривать установку обратного осмоса в качестве системы водоподготовки для всех бытовых нужд – вряд ли стоит. Она не отличается рентабельностью, так как до половины, а то и более воды будет сбрасываться в дренаж. Чтобы обеспечить нужную производительность для обеспечения  всех точек потребления придется устанавливать очень мощный модуль, который и сам по себе стоит немало, и потребует весьма существенных энергозатрат в ходе эксплуатации.

Да по большому счету – такая очистка для основного объема воды и не требуется. Если же хозяева являются апологетами супер-чистой воды, то им имеет смысл приобрести компактную установку обратного осмоса с накопительным баком, которую можно разместить, например, под кухонной мойкой. В этом случае у них для питья и для приготовления пищи всегда будет запас кристально чистой воды.
Кстати, такая вода иногда даже становится не совсем приятна на вкус и не утоляет жажды. Поэтому установки оснащаются специальным блоком, который после очистки проводит принудительную минерализацию, возвращая воде привычные для человека вкусовые характеристики.

А для всех иных целей вполне достаточно полноценной водоподготовки, о которой и рассказывалось выше.

Цены на фильтры для воды и комплектующие

Комплексные системы водоподготовки для дома

Изо всего сказанного выше читателю, должно быть, уже понятно, что системы подготовки воды чаще всего приобретают модульную структуру. А «аппаратная насыщенность» такой системы должна подбираться специалистом на основании проведенных лабораторных исследований.

Вряд ли имеет смысл перестраховываться и приобретать модули, которые в конкретном случае просто не требуются. Да, химический состав воды из скважины может колебаться, но все равно – до известных пределов. Кроме того, подобные модульные системы обладают отменной «гибкостью», то есть в крайнем случае при необходимости их можно дополнить и другими ступенями очистки.

Просто для примера – один их вариантов модульной системы водоподготовки для частного дома.

Про каждый из модулей уже шел разговор выше в статье, поэтому – только перечислим их:

1 – подача воды из колодца или скважины.

2 – фильтр грубой механической очистки, задерживающий крупный мусор.

3 – компрессор, подающий воздух для аэрации.

4 – эжекторный узел для предварительной аэрации воды.

5 – аэрационная колонна.

6 – каталитическая колонна с донным гравийным фильтром.

7 – сорбционная колонна.

8 – ионообменная колонна для умягчения воды.

9 – солевой бак для регенерации ионообменной смолы.

10 – фильтр тонкой механической очистки.

11 – подача прошедшей подготовку воды на точки потребления или в накопительный резервуар.

В данном примере нет ультрафиолетового облучателя, но он вполне может быть установлен на последнем рубеже. И, как уже говорилось, по желанию хозяев для получения идеально чистой питьевой и пищевой воды можно в одной из точек потребления (на кухне) установить модуль обратного осмоса с небольшой производительностью.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, модульное наполнение системы, да и характеристики самых модулей, всегда побираются индивидуально, для чего как раз и требуется первичное лабораторное исследование воды из автономного источника. Готовых рекомендаций здесь нет – в любом случае придется обращаться к специалисту. И последнее – не забываем о том, что после запуска системы водоподготовки в обязательном порядке проводится еще одно лабораторное исследование. Результаты анализа покажут, насколько эффективно созданная станция справляется с возложенной на нее задачей.

В завершение – посмотрите видеоролик одного из производителей модульных систем подготовки и очистки воды для частных домов.

Видео: Пример комплексной системы водоподготовки для дома