О том, что современная цивилизация лишила человека возможности использовать природную воду без специальной обработки, знают теперь даже дети. Долгое использование пестицидов и гербицидов в сельском хозяйстве, промышленные химические соединения, кислотные дожди и другие отрицательные факторы воздействия нашей цивилизации существенно ухудшили качество воды в реках, озерах и водоносных горизонтах. Именно поэтому водопроводная вода, источником которой нередко являются загрязненные природные водные резервуары, должна проходить очистку. В современной индустрии возникло даже новое направление - профессиональная обработка и очистка воды в соответствии с определенными требованиями и стандартами.
И до последнего времени проблема очистки загрязненной воды была прерогативой специализированных научных учреждений, городских служб и промышленных предприятий, использующих воду в производственном процессе. Но даже там, где муниципальные станции работают исправно, уже очищенная вода дезинфицируется хлором, что, во-первых, придает ей неприятный запах и вкус, а во-вторых, приводит к образованию хлорорганических соединений, транспортируемых по водопроводу прямо на дом. Во многих местах уже очищенная вода подвергается вторичному химическому и механическому загрязнению во время доставки по изношенным подающим магистралям.
Проблем у жителей сельской местности и владельцев персональных коттеджей, честно говоря, не намного меньше, ведь они в большинстве своем пользуются водой из подземных источников. И проблема «чистой» воды с развитием коттеджного строительства волнует "частника" все в большей степени. Ведь вопрос очистки воды для владельца коттеджа - дело сугубо "личное", и ни государственные, ни муниципальные службы ему на помощь не придут.
Как правило, подземная вода из скважин имеет повышенное содержание железа и марганца, а также 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 же 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 не меньше неприятностей. Их причина - накипь, образующаяся 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.
Кроме перечисленных примесей в подземной воде могут содержаться: летучие органические соединения, пестициды, нитраты и нитриты, барий, хром, ртуть, селен, мышьяк, радий, уран, радон и фтор. Вот почему для владельца коттеджа так важно разобраться в том обилии систем водоочистки, которые предлагаются ему современным рынком, и выбрать наиболее подходящую для местных условий.
А так ли уж необходимы на самом деле фильтры? Вот что гласит официальная статистика НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН. «Основные уроки, извлекаемые в конце XX века при анализе проблем обеспечения населения доброкачественной питьевой водой, заключаются в том, что:
В условиях интенсивной техногенной нагрузки на окружающую среду, когда в мире синтезировано более 14 млн. химических веществ, а в отдельных водоемах гипотетически показана возможность присутствия от 2 до 14 тыс. химических веществ, даже не принимая во внимание постоянно растущую биологическую составляющую, очевидно, что традиционные технологии водоочистки в XXI веке будут не в состоянии обеспечить достаточную барьерную функцию, и нуждаются в серьезной модернизации. Прежде всего, это касается необходимости использования окислительно-сорбционных и мембранных методов водоподготовки, динамичного подхода к способам обеззараживания и кондиционирования воды, увеличения числа ступеней очистки;
Строительство и в ряде случаев реконструкция водоразводящих сетей должны иметь более фундаментальный характер, предусматривающий целесообразность использования более дорогих, но и более «долгоживущих» и «нейтральных» материалов, значительно уменьшающих или даже исключающих возможность непроизводственных утечек воды, вторичного загрязнения ее в разводящей сети и частое проведение ремонтных работ.
Для мегаполисов нынешнего столетия в XXI веке экономические ущербы от сохранения единой системы хозяйственно-питьевого водоснабжения могут оказаться значительно выше возможных финансовых затрат, связанных с переводом хозяйственно-питьевого водоснабжения в категорию хозяйственно-бытового и доочисткой в конечных терминалах (индивидуального или группового водопотребления) ограниченных объемов этой воды, непосредственно используемых для питья или приготовления пищи, до требований, предъявляемых к воде питьевого назначения.
Особое значение такой подход может иметь для крупных городов Российской Федерации, где согласно официальной статистике по примерно 60 тысячам водопроводов, в среднем по стране необходимым гигиеническим требованиям даже согласно устаревшему ГОСТу 2874-82 не соответствовали по санитарно-химическим показателям - практически каждая третья и по санитарно-бактериологическим - каждая десятая анализировавшаяся проба воды. Такое положение согласуется и с состоянием источников водоснабжения, особенно поверхностных, из которых получает воду около 70% населения, прежде всего крупных городов. Только 1% этих водоисточников отвечает требованиям первого класса, на которые рассчитаны используемые в стране традиционные технологии водоочистки: коагуляция, отстаивание, песочная фильтрация, обеззараживание воды хлором.
При этом рассчитывать на быстрое исправление сложившейся ситуации не приходится в связи с тем, что, во-первых, в стране сбрасывается в водоемы всего 9% нормативно очищенных стоков, во-вторых, в ряде регионов доля загрязнений, поступающих со сточными водами, составляет всего 20-30% от общего объема загрязнении, поступающих с диффузным стоком, аккумулирующим в себе загрязнения атмосферного воздуха и почвы. Наконец, такая сформировавшаяся неблагоприятная и инерционная по своей сути экологическая ситуация сопровождается стабильно ухудшающимся состоянием водоразводящих сетей, где в среднем по стране утечки достигают 35-40%, а около 50% их нуждается в замене».
Вот такая вырисовывается перспектива. В общем, проблема очистки воды из проблемы "государственной" в неимеющем денег государстве потихоньку становится "частной". И факты говорят о том, что современный город не может гарантировать нам высокое качество воды в наших квартирах.
Какие же существуют способы очистки? Условно все способы очистки можно разделить на 6 групп:
Традиционные: Химическая обработка (добавка коагулянтов) с последующим отстаиванием и фильтрацией. Примером могут служить водоочистные сооружения г. Москвы.
Сорбция на активном угле: фильтры на основе активированного угля (угольных волокон). Удаляют избыточные элементы на основе сорбции.
Очистка с помощью активированной окиси алюминия: фильтрование через загрузку из активированной окиси алюминия, отбирающей на себя «избыточный» элемент за счет химической реакции.
Ионный обмен: фильтрование через загрузку из ионообменных смол. Примером могут служить фильтры, используемые для уменьшения жесткости воды. Это фильтры на основе ионообменных смол, которые "отфильтровывают" из воды ионы кальция и магния за счет ионообменной реакции.
Аэрация: насыщение воды воздухом для окисления «избыточного» элемента и последующей фильтрации продукта окисления или вынос растворенных газов или летучих органических веществ с потоком воздуха. Примером могут служить фильтры для борьбы с повышенной концентрацией железа. 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.
Перечисленные выше способы очистки в бытовых фильтрах реализуются внутри специальных сменных блоков, называемых картриджами. Каждый картридж рассчитан на нейтрализацию определенного количества «загрязнителя», после чего заменяется новым.
Обратный осмос: Принципиальное отличие обратно осмотических систем от всех вышеперечисленных 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, сообщающих о необходимости замены картриджа, не имеет, то эта система имеет очень простой и очень эффективный индикатор - когда поры мембраны забились, она просто перестает пропускать воду. В последнее время малые установки очистки питьевой воды (2-5 л/ч) доказали свою эффективность и стали очень популярны. Главным недостатком мембранных водоочистных установок является относительно высокая их стоимость, что ограничивает их применение. Вторым существенным недостатком обратноосмотических систем является то, что очищенная с их помощью вода по вкусу напоминает ледниковую, т.к. практически полностью лишается минеральных солей.
Споры о преимуществах той или иной технологии очистки не утихают. Главным аргументом в спорах является эффективность очистки воды. Слева мы предлагаем таблицу, в которой представлена сравнительная оценка эффективности различных технологий очистки, подготовленная по данным фирмы Electrolux (Швеция). Из анализа 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.
Основных группы фильтров. Фильтры для подготовки воды можно разделить на 2 группы:
1. Фильтры предварительной очистки, для водоснабжения всего дома Вода в жилом доме, в основном, требуется на хозяйственно-бытовые нужды (стирка, мытье посуды, душ), в то время как вода для питья и приготовления пищи составляет небольшую часть общего водопотребления. Песок, глина, частицы цементных или железных труб, частички отложений минералов, содержащиеся в воде, разрушают бытовые приборы и сантехнику. Они могут засорить трубы, забить песком хрупкие компоненты и в целом неблагоприятно влиять на давление воды. Особенно уязвимыми являются устройства для кондиционирования воды, такие как установка для смягчения воды и фильтры воды и запаха.
Все это устранимо, если использовать фильтры предварительной очистки, очищающие воду от механических примесей, - картриджные, либо самопромывные. Существенное отличие самопромывных фильтров - их фильтрующая поверхность - сетка из нержавеющей стали, которую не надо менять после "забивания" - в конструкции имеется специальный шаровой кран, с помощью которого Вы можете сбросить весь накопившийся осадок в дренаж (канализацию). Картриджные фильтры отличаются от самопромывных тем, что они проводят более "тонкую" очистку воды, т.к. пористость у них практически на порядок выше, чем у самопромывных. Поэтому самопромывные фильтры используются, как правило, для подготовки воды для целого дома, картриджные - для водоснабжения бытовой техники.
2. Фильтры для получения питьевой воды
Вода, даже после фильтра предварительной очистки, прежде чем быть использованной для приготовления пищи, требует "доочистки". Для чего это необходимо делать? Цитируем один из научных журналов: "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". И это перечисление можно продолжать долго, но на него просто не хватит объема нашего обзора. Эти данные излагают весьма печальные факты.
Для «окончательной» очистки воды и применяются фильтры различных конструкций. Моделей выпускается огромное количество, и отличаются они дизайном, ценой и способом фильтрации. Ниже мы подробно рассмотрим основные системы фильтров. Следует отметить один общий недостаток картриджных систем - при использовании после истеченя ресурса без замены (сроки замены указываются на картридже) на нем могут начать развиваться целые колонии бактерий, и тогда фильтр может превратиться из источника питьевой воды в "источник опасности".
С чего начать? Начать проще всего с того, чтобы набрать в чистую прозрачную бутылку 1-1,5 литра Вашей воды и, не закрывая бутылку, дать ей постоять 5-6 часов. Если после "отстоя" на дне появляется белый осадок, значит (с большой вероятностью) в Вашей воде повышенное содержание солей жесткости, если вода в бутылке начала желтеть или буреть, а в объеме появились мелкие хлопья, постепенно осаждающиеся на дно, то (опять-таки с большой вероятностью) в Вашей воде повышенное содержание железа (Fe2+). Запах хлора сложно спутать с каким-либо другим, а при "отстое" он постепенно начнет исчезать. Источник постороннего запаха и вкуса определить самостоятельно достаточно сложно, да и вообще такой метод "анализа" очень субъективен.
Поэтому, не доверяя своим субъективным ощущениям и впечатлениям, лучше начинать выбор системы водоочистки с химического анализа воды. Для этого надо набрать 1,5-2 литра Вашей воды в стеклянную емкость или пластиковую бутылку. Застойную или редко используемую скважину (водопровод) предварительно прокачивают минимум 2-3 часа. Воду в бутылку необходимо залить под верхний обрез горлышка и плотно завернуть пробку (это сведет к минимуму контакт с кислородом воздуха). В течение максимум 6 часов отобранную пробу надо доставить в ближайшую СЭС, местное отделение Водоканала, или на любую крупную фирму, занимающуюся продажей фильтров.
Делается два вида анализа: экспресс и полный химический анализ. Экспресс-анализ включает в себя минимальное количество параметров (как правило, это: рН, железо 2+, железо 3+, общая жесткость), по которым уже можно судить о качестве воды. (Стоимость экспресс-анализа в различных фирмах колеблется в пределах от 85 до 170 руб.) Но лучше сделать полный химический анализ, т.к. экспресс-анализ не дает полного представления о солесодержании и количестве органики в исследуемой воде.
Полный анализ делается как минимум по 20 параметрам (мутность, цветность, рН, сухой остаток, железо, железо (II), общая жесткость, марганец, медь, сульфаты, хлориды, цинк, нитраты, фтор, хлор свободный, кальций, щелочность, окисляемость, сульфиды, раств. кислород). Стоимость такого анализа, естественно, значительно выше, чем экспресс-анализа, за то и представление о Вашей воде по данным такого анализа Вы имеете почти исчерпывающее. По результатам анализа воды и в зависимости от той технической задачи, которую Вы хотите решить (общее водоснабжение дома, питьевая вода и т.п.) и надо производить подбор оборудования.
