Методы и способы очистки питьевой воды: выбираем оптимальный вариант

О необходимости очистки питьевой воды человечество задумывалось на протяжении всей своей истории. Так, в Древней Греции в термах практиковали кипячение, а в Египте еще во II тысячелетии до н. э. эффективно применялся метод обеззараживания воды при помощи такого природного минерала, как алюмокалиевые квасцы[1]. С развитием цивилизации, которое сопровождалось ростом численности населения и промышленных производств, менялись технологии процесса очистки воды. Они совершенствовались под различные типы и состав загрязнений, а также под условия применения. Какие методы водоподготовки и фильтрации сегодня используются в частных домовладениях — расскажем в нашей статье.

Очистка воды в бытовых условиях: способы водоподготовки

В наше время качество воды, которую можно считать безопасной для употребления, регулируется нормативно-техническими документами. Так, для централизованных и нецентрализованных систем питьевого и горячего водоснабжения в России действуют санитарные и гигиенические требования, своды правил, методические рекомендации и указания (см. табл. 1). Кроме того, для аккредитации испытательных лабораторий, методов контроля качества, а также отбора и анализа проб питьевой воды разработаны национальные и межгосударственные стандарты (см. табл. 2).

Таблица 1. Основные санитарные и гигиенические нормы, определяющие требования к качеству воды

Однако, несмотря на госрегулирование, водопроводная вода часто подвергается вторичному загрязнению уже после прохождения очистки, что связано с неудовлетворительным санитарно-техническим состоянием разводящих сетей[2]. Источником появления вредных для человека элементов может являться также сам процесс обработки воды на промышленных очистных станциях. Это происходит в тех случаях, когда для обеззараживания воды применяются значительные дозы химических коагулянтов на основе железа или алюминия[3] либо в воде остается избыточное содержание хлора и других побочных продуктов дезинфекции. Именно поэтому встает вопрос о бытовых способах очистки воды из водопровода.

Таблица 2. ГОСТы, используемые в системе контроля качества питьевой воды

Что касается колодцев и скважин, то необходимость очистки поступающей из них воды вызвана наличием в грунтовых водах целого калейдоскопа вредных компонентов, источниками которых являются:

• Промышленные стоки и отходы, содержащие практически все известные химические элементы. Среди них особенно опасны вещества, вызывающие тератогенные (мутации плода) и канцерогенные (онкологические) изменения[4].
• Коммунальные стоки и отходы, служащие источником биохимических и микробиологических загрязнений[5].
• Размывание грунтовых пород, которое сопровождается повышением минерализации воды[6].

Условно все современные методы очистки воды делят на следующие разновидности:

1. Химические, к которым относят:
   • обработку разнообразными окислителями (хлором, озоном, перманганатом калия);
   • коагулирование и флокуляцию — процессы слипания мелковзвешенных частиц мути, которые, после укрупнения легко удаляются из воды последующим фильтром;
   • применение ионообменных смол для умягчения воды.
2. Физические: процеживание, отстаивание, а также обеззараживание УФ-лучами.
3. Физико-химические, например аэрация под давлением, электрокоагулирование и электрофлокуляция, электроосмос.
4. Биологические — применяемые для очистки сточных вод (с использованием аэробных либо анаэробных бактериальных культур).

В большинстве случаев практикуется применение комплекса методов очистки и обеззараживания воды.

Типичные загрязнения питьевой воды: методы очистки

Чтобы определить, от какого именно типа загрязнений требуется очищать воду, необходимо провести ее анализ, выявляющий как качественные, так и количественные показатели всех составляющих.

Наиболее распространенные виды загрязнений и методы очистки питьевой воды:

• Механические примеси, которые могут присутствовать как в воде из колодца (скважины), так и в водопроводной воде, удаляются при помощи грязевых (механических) и угольных фильтров.
• В тех случаях, когда в воде в большом количестве присутствуют микроорганизмы, органические соединения, а также превышены нормы содержания химических элементов, универсальным является применение метода обратного осмоса для очистки воды.
• Повышенное содержание железа в воде из колодца или из скважины требует обезжелезивания, которое выполняется при помощи различных методов: с применением в фильтрах инертных либо каталитических загрузок, методом аэрации, способом электромагнитной очистки.
• Высокое содержание марганца, которое часто встречается в воде из скважин или из открытых источников водозабора, можно нейтрализовать при помощи перманганата калия; каталитических загрузок; а при незначительных концентрациях — применением метода обратного осмоса.
• Жесткая вода из колодцев или скважин, отличающаяся избыточным содержанием гидрокарбонатов и сульфатов, требует умягчения фильтрами с ионообменными смолами.
• Вирусы и бактерии, которые встречаются в воде из природных источников (колодцев и скважин), но могут присутствовать и в водопроводной воде, уничтожаются с применением хлорирования, озонирования, УФ-облучения, ионов серебра или при помощи обратноосмотического мембранного способа очистки воды.
• Загрязнения смешанного характера — сероводород, механические примеси, железо, марганец, избыточная жесткость и прочее, — присутствующие в воде из скважин, требуют применения одновременно нескольких способов очистки.

В каждом конкретном случае подобрать наиболее эффективный метод водоподготовки поможет консультация со специалистом компании-инсталлятора водоочистного оборудования.

Очистка воды в загородном доме: задача повышенной сложности

Сложные загрязнения, с которыми приходится сталкиваться владельцам коттеджей, получающих воду из скважины или колодца, требуют системного подхода. Чтобы вода стала пригодной к употреблению, т. е. питьевой, обычно нужен целый комплекс водоподготовки, состоящий из последовательно соединенных фильтрующих устройств колонного типа. В качестве примера можно рассмотреть систему комплексной очистки воды для коттеджей, предлагаемую одним из лидеров рынка — компанией «Экодар». Это система «Стандарт EM». Данный комплекс выполняет следующие задачи:

1. Первичная очистка от механических примесей и осветление. Выполняется сетчатым грязевым фильтром.
2. Обезжелезивание, удаление марганца и сероводорода — ликвидация неприятного запаха затхлости и железистого цвета. Для этого используется безреагентный фильтр-обезжелезиватель в комплексе с аэрационной колонной со встречными турбулентными потоками.
3. Удаление избыточной жесткости. Для этого применяется фильтр умягчения воды со встроенным датчиком расхода ионообменной смолы.
4. Удаление микробиологических загрязнений, которое осуществляется методом УФ-облучения посредством стерилизатора.
5. Доочистка с использованием фильтра тонкой очистки.

В комплект входят также и дополнительные приборы, необходимые для корректной работы системы:

• безмасляный воздушный компрессор с функцией регулировки расхода воздуха;
• автоматическая система управления работой компрессора;
• регулятор жесткости воды;
• расходометр воды;
• манометры.

Подобный комплексный способ очистки воды из скважины позволяет получить на выходе чистую питьевую воду.

Приняв решение об установке водоочистной системы, следует внимательно подойти к расчету ее параметров:

• Производительность должна покрывать потребности домохозяйства в чистой воде с небольшим превышением. Для питьевой воды и воды, применяемой для хозяйственных потребностей, можно использовать фильтры различной степени очистки: например, дополнительно установив для кухни систему тонкой очистки воды методом обратного осмоса.
• Ресурс работы оборудования зависит от степени загрязненности исходной воды, ее температуры и биохимических свойств, принципа работы, объема и бренда фильтра, материала загрузки или картриджа. Гарантийные обязательства у различных установщиков также различаются.
• Способы и методы очистки воды, а также тип и объем фильтра подбираются в зависимости от результатов анализа вашей воды.
• Определяя производительность оборудования, важно учитывать расход воды и реагентов, необходимый системе для проведения регенерации; а в случае применения обратноосмотического фильтра — потери жидкости в виде сливаемого в канализацию субстрата, не прошедшего фильтрующую мембрану.
• Прежде чем отдать предпочтение тому или иному инсталлятору оборудования, стоит поинтересоваться, осуществляет ли он сервисное обслуживание, какова его периодичность и стоимость. У большинства крупных компаний, как правило, более конкурентный уровень цен. Кроме того, периодически они проводят акции и предлагают участие в программах лояльности.

Способы очистки водопроводной воды: просто и надежно

Какие способы очистки воды подойдут для квартиры или для дома, подключенного к центральному водоснабжению? В тех случаях, когда вода из-под крана не устраивает по мутности, цветности, запаху и вкусу, первым шагом для решения проблемы станет проведение комплексного анализа. По его результатам можно будет выбрать наиболее подходящий способ доочистки воды.

Важно помнить, что перед группой фильтров магистрального (или колонного) типа всегда ставятся грязевые (механические) фильтры грубой очистки — сетчатые или засыпные. Они продлевают ресурс всей системы водоподготовки и фильтрации. На выходе из нее либо непосредственно перед модулем обратного осмоса (если он необходим), но после фильтров для обезжелезивания и умягчения ставятся фильтры тонкой очистки воды требуемой селективности:

• Сорбционный метод очистки воды, или метод микрофильтрации, предполагает применение активированного угля либо иного пористого сорбента-органопоглотителя. Бытовые сорбционные фильтры извлекают из воды в основном молекулы органики, коллоидные частицы и взвеси с частицами от 100 до 0,1 мкм (микрон). После применения активированного угля также ускоряется разложение присутствующих в водопроводной воде молекул активного хлора и озона.
• Метод ультрафильтрации состоит в прохождении воды через мембрану с размером пор от 0,1 до 0,01 мкм, что позволяет удалять из воды органические вещества, высокомолекулярные химические соединения, некоторые бактерии и часть вирусов. Так, при диаметре пор мембраны 0,02 микрона вода будет очищена от кишечных лямблий (8–15 мкм), криптоспоридий (4–6 мкм), кишечной палочки (0,5–1,5 мкм), палочковидной бактерии (0,3 мкм) и колифагов (0,25 мкм).
• Мембранная нанофильтрационая очистка — «младшая сестра» обратного осмоса — позволяет извлекать гораздо больший спектр примесей, включая вирусы и соли жесткости, пропуская лишь одновалентные ионы и мельчайшие органические формы. Однако она требует поддержания давления в водопроводе на уровне 3–10 бар, в зависимости от конструкции фильтра. Этот метод очистки получил широкое распространение во Франции, Нидерландах и США.

Работа обратноосмотического фильтра заслуживает более пристального рассмотрения, поскольку процесс эксплуатации данной системы имеет важные особенности. Рассмотрим их на примере модели бытового обратноосмотического фильтра WiseWater Osmos.

Производитель сообщает, что данное оборудование качественно удаляет взвешенные частицы (ржавчину, песок, ил), нитраты, нитриты и соли аммония, фториды, пестициды… Фильтр также задерживает вирусы и бактерии, уменьшает жесткость воды, количество растворенного в ней железа и активного хлора.

Это сложная система, имеющая несколько ступеней водоподготовки и очистки:

1. Механический картридж, который обеспечивает начальную очистку от нерастворимых примесей.
2. Сорбционно-картриджный фильтр с гранулами активированного угля, предназначенный для удаления активного хлора, что также защищает мембрану от его воздействия.
3. Карбон-блок — монолитный прессованный угольный блок для очистки от запахов и органики.
4. Мембрана DOW — непосредственно обратноосмотический элемент, обеспечивающий очистку от химических и органических компонентов.
5. Минерализатор — специальный картридж в моделях WWOS5М и WWOS5PM для насыщения воды полезными микроэлементами.
6. Посткарбон — картридж дополнительной очистки, способствующий улучшению вкусовых качеств воды, а также окончательно удаляющий оставшиеся запахи.

Для чего необходимо такое количество ступеней обработки? Фильтры, предварительно очищающие воду до попадания ее на чувствительную обратноосмотическую мембрану, призваны убрать те виды загрязнений, которые способны вывести ее из строя, данные этапы являются обязательными.

Наличие минерализатора требуется для насыщения отфильтрованной воды полезными минералами, поскольку процесс обратного осмоса вычищает из воды практически все микроэлементы, обедняя ее состав. В некоторых моделях минерализатор не устанавливают. Посткарбоновый картридж позволяет довести качество воды до идеального состояния с точки зрения ее органолептических свойств.

В комплекте также идет накопительный бак, поскольку фильтрация методом обратного осмоса — довольно медленный процесс, наличие такого бака позволяет всегда иметь под рукой запас чистой питьевой воды.

В некоторых случаях, например в модели WiseWater Osmos WWOS5PМ, присутствует так называемый повысительный насос, необходимый для обеспечения рабочего давления. Во всех изделиях устанавливается ограничитель дренажа, уменьшающий сброс непрошедшей фильтрацию воды в канализацию. Если вы приобретаете модель от известного производителя, то можете не сомневаться, что данное устройство позволит заметно минимизировать расход воды.

Итак, выбрав оптимальный способ водоподготовки и фильтрации, вы не только позаботитесь о сохранении здоровья своей семьи и обеспечите качественной водой технические потребности домохозяйства, но также защитите от преждевременного износа и поломок бытовые приборы и теплообменное оборудование, особо чувствительное к солям жесткости.