Механические методы очистки воды: их особенности и преимущества

Вода, поступающая из водопроводного крана, часто не соответствуют принятым санитарным нормам. Главной причиной тому является критическая изношенность коммунальных водопроводных сетей. В еще худшем положении находятся владельцы загородных домов и дачных участков, получающих воду из колодцев и артезианских скважин. Ее качество в большинстве случаев также не выдерживает никакой критики. Поэтому механические методы очистки воды в наши дни являются популярными и востребованными.

Зачем нужны механические методы очистки воды

К механическим загрязнителям воды относятся взвешенные в ней твердые частицы примесей, в основном песка и окалины, попадающие в используемую нами воду из центрального водопровода или индивидуальных скважин. Они могут нанести вред как нашему здоровью, так и бытовым устройствам, подключенным к водопроводу. Рассмотрим, какие опасности представляют собой эти вещества.

Песок

Чаще всего механические примеси песка можно обнаружить в воде из скважин с некачественными фильтрами и колодцев индивидуальных водозаборов.

Наличие песка в питьевой воде может вызывать различные болезни желудка:

1. Повреждение слизистой оболочки острыми краями микроскопических песчинок.

2. Регулярное раздражение слизистой желудка в течение продолжительного времени способствует развитию гастрита и язвенной болезни.

Вода с песком вредна для работы устройств бытовой техники (стиральных и посудомоечных машин, бойлеров и т. д.) и резко уменьшает срок их службы. Кроме того, попадание песчаной взвеси во внутренние части сантехнических устройств приводит к их эрозии и разрушению, потому что:

1. Стачивает поверхности деталей конструкции, нарушая плотность их прилегания.

2. Откалывает покрытие от поверхности деталей.

3. Засоряет встроенные фильтры, что приводит к нарушению подачи воды.

Песок, за счет абразивного воздействия на внутренние поверхности труб, ускоряет процесс их коррозии. Кроме того, в местах, где скорость потока невысокая (например, в местах изгиба или разветвления коммуникаций), песок может образовывать плотные пробки, уменьшая либо полностью перекрывая просвет внутри трубы.

Окалина

Ржавчиной принято называть продукт коррозии железа и его сплавов (сталь, чугун). И хотя термин «ржавчина» является собирательным для обозначения любого из окислов железа, в быту так называют, как правило, только красные окислы, образующиеся в ходе реакции железа и кислорода в присутствии воды или влажного воздуха.

По своей структуре ржавчина рыхлая, а сцепление с основным металлом у нее практически равно нулю. В воде она присутствует, в основном, в виде мелких коллоидных взвесей. Однако могут появляться и более крупные частицы – окалины. Появление ржавчины в воде происходит либо при повышенном содержании в ней железа, либо при активной коррозии водопроводных труб из-за использования определенных способов биологической очистки воды.

Железо входит в группу жизненно важных для человека микроэлементов. Оно участвует в окислительно-восстановительных реакциях при дыхании, а также в процессах кроветворения. В организме взрослого человека находится около 4–4,5 мг железа, 75–80 % которого сосредоточено в гемоглобине крови и около 20 % запасено в печени и селезенке. Недостаток железа влечет за собой серьезные нарушения здоровья человека, однако избыток его также вреден для организма и может привести к:

1. Повышению риска возникновения инфарктов.

2. Нарушению репродуктивных функций.

3. Заболеваниям печени.

4. Повышению утомляемости, общей слабости, головным болям.

5. Обострению болезней желудочно-кишечного тракта.

6. Снижению иммунитета, возникновению аллергии.

7. Повышению риска онкологических заболеваний.

8. Усилению пигментации кожи.

Избыточное количество железа концентрируется во внутренних органах, причем избавиться от него гораздо сложнее, чем компенсировать недостаток.

Одной из главных причин попадания в организм лишнего железа является употребление в пищу воды с повышенным содержанием этого элемента, например, если его концентрация превышает 0,3 мг/л. Первым признаком наличия ржавчины в воде являются специфические пятна на поверхности ванны, душевой кабины, умывальника.

Присутствие ржавчины в воде наносит ущерб и бытовой технике, подключенной к водопроводу. Так, например:

1. Ухудшается напор воды, что приводит к отказам в работе газовых колонок.

2. Засоряются насосы и подающие воду шланги в стиральных и посудомоечных машинах, что приводит к их преждевременному износу.

3. Приходит в негодность клапан бачка унитаза.

4. Забиваются смесители и душевые головки, отремонтировать их практически невозможно.

5. Цвет белья после стирки становится неприятного оттенка.

Устранение повреждений бытовой техники, связанной с наличием ржавчины, приводит к материальным расходам при ее ремонте, так как часто требуется замена узлов и деталей, а в ряде случаев – приобретение новых устройств.

Применение механических методов очистки воды:

• улучшает ее качество;

• предупреждает развитие заболеваний суставов, почек, печени, возникновение аллергии;

• предохраняет сантехническое оборудование от повреждений;

• продляет срок эксплуатации бытовой техники.

Механические методы очистки воды

Песколовки

Это приборы, которые используют для удаления из воды достаточно крупных частиц (200–250 мкм). Их применяют прежде, чем приступают к дальнейшей очистке жидкости.

Работа таких устройств основана на инерции крупных твердых частиц при изменении скорости движения потока воды. Необходимость их применения обусловлена тем, что значительные крупинки, находящиеся в жидкости, не прошедшей подобную фильтрацию, повреждают узлы и детали последующих очистных устройств.

Песколовки, в зависимости от направления движения жидкости в них, бывают:

• прямолинейными;

• горизонтальными;

• вертикальными;

• винтовыми (возвратно-поступательными);

• круговыми и др.

Отстаивание

Это один из простейших методов механической очистки воды от примесей, основанный на действии сил гравитации. Процесс этот происходит в специальных отстойниках, которые по их конструктивным особенностям и принципу действия можно разделить на статические и динамические.

Статические отстойники, как правило, представляют собой резервуары стандартного типа, выполненные из стали либо из железобетона. Помимо прямого предназначения, их можно использовать в качестве накопителей, буферных емкостей и т. д.

В динамических резервуарах примеси отделяются в процессе постоянного движения воды в вертикальном или горизонтальном направлении. В зависимости от направления течения очищаемой жидкости, их делят на горизонтальные и вертикальные.

Гидроциклоны

Среди промышленных методов механической очистки воды популярны способы, основанные на использовании гидроциклонов. Такие устройства бывают напорные и безнапорные, отличающиеся друг от друга принципом действия.

Напорный гидроциклон состоит из двух частей: верхней (цилиндрической) и нижней (конической). В верхней зоне цилиндрической части по оси циклона располагается тангенциальный патрубок, по которому в устройство под напором подается очищаемая субстанция. Двигаясь вниз по винтовой спирали, жидкость направляется в коническую часть, к нижнему концу которой прикреплен патрубок шлама.

Специально подобранные размеры устройства и скорости потока создают силы, разворачивающие жидкость в конусе, направляя ее вверх по цилиндрической спирали, откуда жидкость, очищенная от механического осадка, выводится из аппарата через сливную насадку. В это время твердые частицы продолжают двигаться вниз по винтовой траектории, пока не попадут в зону патрубка шлама, через который и будут утилизированы.

Безнапорные гидроциклоны используют для очистки воды, ранее уже очищенной от механических примесей. В этом случае жидкость очищают от более легких субстанций, например, пятен нефти. Если в напорных гидроциклонах подача воды в устройство осуществляется по патрубку, расположенному по касательной в верхней зоне цилиндрической части, то в безнапорных устройствах, наоборот, происходит отсос воды из гидроциклона через патрубок, расположенный по касательной внизу конической его части.

Такое расположение патрубка дает возможность образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, поступающей в устройство в верхней его части. Собранная с поверхности воды пленка, попадая в гидроциклон, как более легкая, собирается в центре него. По мере увеличения количества отходов по центру образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает отборного патрубка, расположенного в центре сепаратора. По этому патрубку отходы удаляются из устройства.

Осветление

Фильтры для механического очищения воды методом осветления снабжаются фильтровальными материалами в виде сеток, тканей, объемных картриджей. Твердые частицы остаются на поверхности фильтров или задерживаются внутри них.

Для объемных картриджей используют загрузочные материалы зернистой структуры либо вещества, имеющие пористую поверхность.

Ранее для этих целей использовали сульфоуголь и кварцевый песок. В настоящее время появился широкий ассортимент синтетических загрузок, благодаря которым фильтры не надо тщательно промывать водой, что снижает затраты на их эксплуатацию.

Предназначены осветлительные фильтры для частичной очистки жидкости от окалин, глины, песка и др.

Поверхностные фильтры

Из всего разнообразия поверхностных фильтров отметим два самых распространенных класса – сетчатые и мешочные.

Сетчатый фильтр с автоматической промывкой – достаточно компактное устройство. Это самый удобный с точки зрения эксплуатации фильтр, однако он имеет ограничения по тонкости фильтрации. Идеально подходит для первичной очистки жидкости.

Таким же компактным является и мешочный фильтр, который не требует управления и прост по своей конструкции. Наполнение «мешка» контролирует манометр. Но это устройство требует промывки вручную. Количество промываний ограничено и определяется на глаз. Из-за своей невысокой цены, простого обслуживания он хорошо подходит для первичной очистки воды, но применяется и в схемах более тонкой фильтрации.

Сетчатый фильтр для механической очистки воды

Вода, поступающая в квартиру или дом, проходит несколько этапов очистки. На первом этапе с помощью фильтра грубой очистки она очищается от самых крупных твердых включений. Далее вода через редуктор, понижающий давление в трубах и защищающий сантехнику от его скачков, поступает в фильтры тонкой очистки.

Обратим внимание на важность фильтров грубой очистки. Если исключить их из цепочки, то фильтры тонкой очистки будут забиваться грязью гораздо быстрее, а редукционные клапаны и другая сантехническая арматура могут вообще выйти из строя.

Мало того, многие производители сантехнического оборудования дают гарантию на свою продукцию только при условии, что в доме установлены фильтры первичной механической очистки.

Сегодня на рынке можно встретить большое количество разнообразных моделей фильтров грубой очистки. Рассмотрим подробнее три конструктивно различающихся модели фильтров грубой механической очистки воды: угловые, линейные и промывные.

Угловые и линейные

Как уже было сказано, угловые сетчатые фильтры относятся к устройствам первичной (грубой) очистки воды от механических примесей. Угловые фильтры, именуемые также косыми или Y-образными, получили свое название благодаря ответвлению фильтрующей части, расположенному под углом к основному корпусу. Внутри ответвления размещен сетчатый элемент, задерживающий частички песка и грязи. Собранный шлам накапливается на дне ответвленной части. «Дно» снабжено резьбовой заглушкой, перекрывающей доступ к внутренним частям устройства.

Установка косых фильтров производится на входную горизонтальную трубу ответвлением вниз. При монтаже важно соблюсти предусмотренное конструкцией направление потока. Это несложно сделать, так как производители обычно ставят на корпусе соответствующую стрелку.

Принцип действия линейных (прямых) фильтров аналогичен принципу действия угловых. Отличаются эти модели конструктивным исполнением. У прямых фильтров сетчатый элемент расположен перпендикулярно потоку, а заглушка находится внизу под фильтром. Для того чтобы очистить фильтр, необходимо отвинтить резьбовую заглушку. Несмотря на кажущуюся простоту этой процедуры, рекомендуется, чтобы ее выполнял специалист, так как требуется специальный инструмент и опыт работы с сантехникой.

Изредка встречаются модели угловых фильтров, снабженные штуцером для выведения шлама и поворотным вентилем, перекрывающим воду, когда очистка закончена.

Среди производителей угловых и линейных фильтров преобладают итальянские компании. На российском рынке также представлены модели немецкого производства и другие европейские марки.

Промывные

Промывной фильтр выполнен в виде цилиндрической колбы, внутри которой коаксиально ей размещена свернутая кольцом сетка так, что между ней и стенками колбы образуется кольцевое пространство. Сетка закреплена в верхней и нижней частях колбы. А входное и выходное отверстия расположены в верхней ее части по разные стороны фильтрующей сетки.

Поступающая в фильтр под давлением вода проходит сквозь ячейки и, очищенная, движется далее по трубе. Шлам оседает и накапливается в нижней части колбы, на дне которой имеется сливное отверстие. В него вмонтирован отвод с поворотным вентилем, который закрыт, пока фильтр работает на очистку. Когда в колбе скапливается много грязи, препятствующей свободному току воды сквозь сетку, вентиль открывают. Грязь под напором воды смывается, а вентиль возвращают в закрытое положение до следующей подобной процедуры.

Иногда под сливное отверстие можно подставить обычное ведро. Но чаще делают по-другому. У современных моделей данных устройств проход для выведения шлама, обыкновенно, обеспечивается особым штуцером, который можно подсоединять к шлангу. Другой конец гибкой трубы выводят в канализацию. Такой способ делает процесс чистки фильтра проще, необходимо всего лишь два поворота вентиля – туда и обратно, все остальное жидкость сделает сама.

Способность к самоочищению является большим достоинством промывочных фильтров. Однако вода эффективно смывает только крупные частицы грязи, накопившиеся на сетке и в колбе. А вот мелкие могут застрять в ячейках и во время чистки остаться в фильтре. Поначалу таких закупоренных ячеек бывает мало. Но со временем их становится все больше. Наконец, наступает момент, когда сетка теряет свою работоспособность, а обычная промывка уже не помогает.

Замена фильтра в этой ситуации – мера крайняя. В настоящее время многие производители выпускают не только сами фильтры, но и комплектующие к ним, в частности, запасные сетки. Кроме того, существуют фильтры с обратной промывкой, в которых вода при промывке поступает изнутри сетки наружу, то есть в противоположном фильтрованию направлении. Напор воды позволяет вымыть из ячеек частички грязи, которые затем через сливной штуцер выводятся из колбы. Принцип обратной промывки в разных устройствах реализуется по-разному.

Среди промывных фильтров механической очистки воды существуют модели, предназначенные отдельно для горячей и отдельно для холодной воды. Последние обычно снабжены прозрачной пластиковой колбой. Это удобно, так как позволят визуально определить степень загрязнения устройства. Пластик, применяемый для изготовления чаш приборов, отличается высокой прочностью и выдерживает давление до 16 атм. На рынке можно встретить и универсальные модели, подходящие как для горячей, так и для холодной воды. Корпус таких устройств обычно выполнен из латуни или бронзы.

Особенности сетки

От технических характеристик фильтрующей сетки зависит эффективность фильтра в целом. Обычно такую сетку выполняют из нержавеющей стали путем сплетения тонкой проволоки. Размер ячеек определяется исходя из требуемой степени очистки воды. Чем они меньше, тем более мелкие частицы будут улавливаться.

Угловые и прямые сетчатые фильтры обычно делают с сеткой, имеющей достаточно крупные размеры ячеек – от 100 мкм. Наиболее распространены устройства с размерами ячеек в 300–500 мкм. Это связано с тем, что у таких приборов небольшая емкость для сбора грязи. Сетка со слишком мелкими ячейками будет засоряться очень быстро. Поэтому сетчатые фильтры нашли свое применение только на этапах грубой очистки. Основная задача угловых фильтров – не пропускать в водопровод квартиры или дома крупные частицы шлама.

В промывных фильтрах встречается и более мелкая сетка (с ячейками от 20 мкм). Их размер зависит от параметров очищаемой воды, прежде всего от природы взвесей, находящихся в ней. Таким образом, перед установкой фильтра необходимо выбрать его модель. А это можно сделать, только хорошо зная особенности поступающей к вам в дом воды. Чтобы уточнить их, рекомендуем обратиться в местные коммунальные службы.

Тем не менее, дадим несколько предварительных советов. Как правило, водопроводная вода попадает в квартиры предварительно очищенной. Поэтому твердые частицы в ней достаточно малы. Для такой жидкости следует выбирать фильтры с размерами ячеек сетки от 100 мкм. Для воды из скважин нужна более крупная сетка – от 200–300 мкм.

При выборе промывного фильтра обратите внимание и на габариты сетки. Чем больше ее диаметр, тем выше производительность фильтра. Кроме того, сетка должна быть хорошо закреплена в колбе, иначе в местах крепления она может деформироваться, и там образуются бреши, через которые грязь попадет в квартиру вместе с водой.

Установите перед сетчатым фильтром запорный вентиль. Это значительно упростит его обслуживание.

Сетчатые фильтры механической очистки воды обычно устанавливают на входе ее в квартиру или в дом. Там же располагают и многие другие устройства, защищающие систему водоснабжения жилья от разных проблем. К примеру, в Европе после запорного вентиля и перед фильтром располагают обратный клапан, который должен защищать общий водопровод жилища от обратного тока воды из квартиры. В нашей стране устанавливать обратный клапан необязательно. После фильтра принято размещать редукционный клапан, регулирующий давление воды в системе.

Правильно разместить все перечисленное оборудование непросто. Кроме того, каждое такое соединение в системе водоснабжения – потенциальное место появления течи. Поэтому многие производители выпускают приборы, совмещающие в себе сразу несколько устройств.