Системы для смягчения жесткости воды. Особенности и виды фильтров для смягчения воды

Фильтры для смягчения воды это устройства, которые служат для устранения солей жесткости, к которым относятся соли кальция и магния. Процесс этот включает в себя замену ионов кальция и магния на безвредные для человека ионы натрия.

При употреблении жесткой воды дома возникают серьезные проблемы. Если использовать фильтр умягчения воды, можно избежать таких последствий как:

• Перегрузка адаптирующих и фильтрующих систем человеческого организма. Следствием таких перегрузок могут быть камни в почках или отложение солей в суставах;
• Невозможность вымыть волосы. При мытье жесткой водой волосы слипаются в один ком и их невозможно расчесать;
• Большой расход моющих средств, при мытье и стирке;
• Изменение вкуса готовых блюд в кулинарии, в приготовлении которых использовали жесткую воду;
• Известковый налет на поверхностях, которые подвержены действию жесткой воды каждый день. Сюда можно отнести трубы, сантехнику, плитку;
• Поломка запорной арматуры, нагревательных элементов, различных прокладок и хрупких тонкостенных элементов подачи воды. Накипь, которая образуется на стенках водонагревательных элементов, изменяет их теплопроводность, в результате чего происходят большие тепловые потери.

Стоит заметить, что негативное влияние на здоровье человека минимально, но оно тоже есть. Особенно жесткую воду ощущают люди, у которых есть определенные проблемы с пищевым трактом или органами пищеварения .

1.1 Способы умягчения жесткой воды

Способов умягчения жесткой воды существует несколько

Некоторого умягчения возможно добиться при помощи кипячения. Однако кипячение не убирает постоянную жесткость.

Еще один способ известный с древних времен – добавление к жесткой воде реагента, который делает воду мягкой. Раньше использовали обыкновенную известь и кальцинированную соду. Сейчас для умягчения используют ортофосфат натрия.

Однако реагентный способ умягчения воды требует наличия большого отстойника, утилизацию отходов и постоянное дозированное употребление реагента. Поэтому для дома такой способ очистки воды от примесей крайне неудобен.

Высокой популярностью для решения проблемы жесткой воды дома пользуются ионообменные фильтры умягчения жидкости. Разрешающая возможность таких фильтров чрезвычайно высока. Если существует необходимость, то содержание солей можно снизить до 0,01 мг-экв/литр.

Основой таких фильтров являются материалы, которые обладают ионообменной способностью. Процесс получения мягкой воды сводится натрий-катионному обмену.

Удобными считают бытовые электромагнитные фильтры. Этот способ очистки воды от солей предполагает воздействие процессором, который создает электромагнитные волны. Под влиянием этих волн кристаллы соли меняют первоначальную форму и вода становится мягкой.

Фильтр, который работает по принципу обратного осмоса тоже популярен в определенных кругах. Очистка воды происходит на молекулярном и ионном уровне. Мелкодисперсная мембрана способна задержать на своем пути молекулы кальция, натрия, магния, хлора, железа, алюминия и многих других примесей.

1.2 Принцип работы фильтров очистки воды от солей жесткости

Бытовые ионообменные фильтры работают следующим образом. В ионообменном фильтре находятся катионы натрия. Проходящая сквозь фильтр вода обменивается, содержащимися в ней катионами кальция или магния. Получается, что соли жесткости заменяют солями натрия в эквивалентном количестве.

После того, как все катионы натрия, находившиеся в ионообменном фильтре, заменят катионы кальция или магния, процесс останавливается.

Ионообменные материалы имеют способность восстанавливаться, причем многократно, ведь процесс обмена ионами является обратимым. Чтобы насытить фильтр катионами натрия, на него подается 6-8% раствор обычной поваренной соли.

Происходит обмен катионами в обратном порядке и теперь уже фильтр отдает кальций и магний. А те, в свою очередь, сливаются в дренаж и вбирают в себя катионы натрия. При этом процессе анионный состав воды остается неизменным. Наблюдается небольшое повышение рН.

Период восстановления катионами натрия занимает около 20 минут. Вода в этот промежуток времени либо поступает на замещающий фильтр, либо поступает в жестком виде.

Электромагнитный умягчитель для дома имеет свою технологию работы. Принцип действия фильтра прост. Жесткую воду облучают электромагнитными волнами. Под воздействием волн происходит кристаллизация жестких солей.

Имея новую структуру соли не в состоянии прилипать к стенкам или оседать на дно. В таком состоянии новообразованные кристаллы способны отслаивать старые отложения. Вся взвесь переходит в систему водоразбора.

Обратный осмос для умягчения воды действует еще интереснее. Эта система является самой надежной при очистке и смягчении воды. Принцип заключается в том, что протекающая жидкость проходит через полупроницаемую мембрану из концентрированного раствора в менее концентрированный.

В тоже время процесс проходит под действием высокого давления. В результате все соли и примеси остаются на мембране , а на выходе имеется чистая и мягкая вода.

2 Достоинства и недостатки фильтров очистки

Умягчители ионообменного типа широко применяют для дома, потому как способ простой и доступный.

Преимуществами этого оборудования является довольно высокая степень очистки, низкая степень шума при эксплуатации, нет необходимости замены фильтров, а главное, что ионообменные фильтры очистки не имеют весомой конкуренции.

Минусами является то, что есть необходимость установки баков регенерирующих процессы, при работе используются высококонцентрированные растворы соли.

Обязательно необходимо утилизировать регенерируемые компоненты после использования. Если эксплуатация будет неправильной, то вода на выходе станет темной. Также следует следить за периодичностью промывок реагентов и не нарушать график, установленный изготовителем. Чтобы не снизить эффективность оборудования.

Умягчитель электромагнитный прост в использовании и имеет продолжительный срок эксплуатации — более 10 лет. Для его работы не нужны реагенты, промывки или смены картриджей.

Еще одним достоинством является то, что этот умягчитель способен очистить уже образовавшуюся накипь. Монтаж можно производить на трубу, выполненную из любого материала, система очистки в любом случае будет эффективна.

К минусам данного оборудования относится то, что их работа завязана на потреблении электричества.

Также следует учитывать, что фильтр служит источником сильного электромагнитного излучения и на здоровье человека, а также другие электроприборы, может оказывать негативное воздействие. Необходимо выбирать безопасное место установки системы.

Обратный осмос очищает воду от примесей на 100% . Однако вместе с вредными примесями выводятся и полезные минералы, поэтому постоянное употребление такой воды медики не рекомендуют.

Также эта система не может работать без предварительной очистки воды, поскольку мембрана внутри аппарата слишком хрупкая и может повредиться от грязи. Дорогая стоимость оборудования, плюс необходимость покупки дополнительных фильтров делают эту систему умягчения довольно спорным вариантом.

2.1 Как выбрать хороший смягчитель воды для дома?

Чтобы выбрать смягчитель для дома, который будет функционировать без перебоев и выполнять свое предназначение, лучше сделать анализ воды. На основе анализа можно определить содержит вода соли жесткости или соли железа.

Также анализ определит, какой мощности должен быть умягчитель. Ведь легко ошибиться и купить прибор, который либо будет недостаточно смягчать воду, либо наоборот делать ее дистиллятом.

Немаловажным фактором перед покупкой будет цена устройства. Самый дешевый умягчитель – это кувшин-фильтр на основе ионообменных материалов. Однако использовать его можно только для смягчения питьевой воды, так как кувшин имеет небольшие объемы. Раз в 2-4 месяца необходима замена картриджа в кувшине.

Для небольших квартир подойдет бытовые ионообменные смягчители кабинетного типа с производительностью 200-800 литров в зависимости от модели. Перед тем как использовать воду в качестве питьевой, лучше установить после ионообменного фильтра еще один фильтр с активированным углем и вывести отдельный кран.

Электромагнитный умягчитель установленный перед нагревательными приборами и бытовой техникой, продлит срок эксплуатации оборудования.

Вода, полученная в результате обратного осмоса, является самой чистой. Если цена не пугает, то можно устанавливать оборудование под мойкой

Умягчение воды - это процесс удаления из воды солей жесткости.

Процессы извлечения из воды солей Ca 2+ и Mg 2+ в водоподготовке называют умягчением воды . Относительно селективное удаление солей жесткости из воды может производиться тремя методами:

• реагентным умягчением воды;
• ионным обменом;
• нанофильтрацией.

Жесткая питьевая вода горьковата на вкус и оказывает отрицательное влияние на органы пищеварения. По нормам ВОЗ оптимальная жесткость питьевой воды составляет 1,0–2,0 мг-экв/л. В бытовых условиях избыток солей жесткости приводит к зарастанию нагревающихся поверхностей в бойлерах, чайниках, трубах, отложению солей на сантехарматуре и выводу ее из строя, а также оставляет налет на волосах и коже человека, создавая неприятное ощущение их «жесткости». При стирке, взаимодействуя с ПАВами мыла или стиральных порошков, соли жесткости связывают их и требуют большего расхода.

В пищевой промышленности жесткая вода ухудшает качество продуктов, вызывая выпадение солей при хранении. Это характерно для бутилированной питьевой воды, пива, соков, водки. Даже при мытье бутылок она оставляет несмываемые потеки. Поэтому жесткость воды, используемой для приготовления различных продуктов, четко регламентирована и находится на уровне 0,1–0,2 мг-экв/л.

В энергетике случайное кратковременное попадание жесткой воды с систему очень быстро выводит из строя теплообменное оборудование, трубопроводы. Даже небольшой слой отложений солей на поверхности теплообменного оборудования приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи и увеличению расхода топлива. Трубопроводы зарастают настолько, что их производительность падает в несколько раз. Поэтому в тех процессах, где допустимо использование воды с некоторым содержанием солей, ее жесткость ограничивается еще меньшими значениями – 0,03–0,05 мг-экв/л.

Реагентное умягчение воды

Многие соли жесткости имеют низкую растворимость. При введении в раствор некоторых реагентов увеличивается концентрация анионов, которые образуют малорастворимые соли с ионами жесткости Ca 2+ и Mg 2+ . Такой процесс называют реагентным умягчением воды .

Различают умягчение воды известкованием и содо-известкованием.

При известковании в раствор добавляют гашеную известь Ca(OH) 2 до рН около 10. В результате протекают реакции:

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2 CaCO 3 + 2Н 2 O ;

Mg(HCO 3) 2 + 2 Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 + 2СaCO 3 + 2Н 2 O .

Данный способ используют при высокой карбонатной и низкой некарбонатной жесткости воды, когда требуется одновременное снижение жесткости и щелочности. Остаточная жесткость на 0,4–0,8 мг-экв/л превышает некарбонатную жесткость. Обычно используется совместно с ионообменным умягчением воды.

При содо-известковании в воду добавляют гашеную известь Ca(OH) 2 и соду Na 2 CO 3 до рН около 10. В результате протекают реакции:

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 + Na 2 CO 3 = 2 CaCO 3 + 2 NaOH + Н 2 СО 3 ;

Mg(HCO 3) 2 + 2NaOH = Mg(OH) 2 + 2NaHCO 3 .

Как следует из уравнений реакций, в процессе образования и осаждения осадка из воды извлекаются соли жесткости. Вместе с ними удаляются коллоидные и взвешенные частицы с ассоциированными на них загрязнениями. На хлопьях осадка частично сорбируются органические загрязнения воды.

При содо-известковании за счет избытка ионов HCO 3 достигается бoльшая полнота удаления из воды солей жесткости. Повышение температуры до 70–80 ° С позволяет довести остаточную жесткость до 0,35–1,0 мг-экв/л. Того же результата можно достигнуть увеличением доз реагентов.

Процессы осаждения осуществляются в отстойниках и осветлителях со взвешенным слоем осадка.

Отстойники малопроизводительны, и получаемая в них гидроксидная пульпа имеет высокую влажность – 97–99%. Поэтому они в настоящее время практически не применяются.

В практике используются различные варианты осветлителей со взвешенным слоем осадка. В них очищаемый раствор подается снизу и проходит через слой осадка. Это увеличивает коэффициент очистки воды. Для уменьшения объема шлама используются дополнительные зоны и камеры шламоуплотнения. Увеличение степени осветления достигается введением дополнительных секций тонкослойного отстаивания.

Реагентные методы умягчения в подготовке питьевой воды не используются. После них вода имеет сильнощелочную реакцию. Они широко применяются в энергетике и промышленности как первая ступень очистки до механических фильтров . При совместной работе они позволяют умягчить воду, удалить взвешенные вещества, включая коллоиды, и частично очистить воду от органических веществ.

Поскольку осаждение образовавшихся хлопьев происходит очень медленно, производительность оборудования низка и оно имеет большие габариты. В результате образуются отходы в виде трудно утилизируемых шламов. Процесс требует тщательного контроля, причем в основном ручного, поскольку зависит от многих факторов: температуры воды, точности дозировки реагентов, исходной мутности воды и т. п.

Новые технологические решения (тонкослойное отстаивание, контактная коагуляция, ввод флокулянтов) позволяют достигнуть тех же показателей умягчения воды при меньших расходе реагентов, габаритах установок и их полной автоматизации.

Нанофильтрационное умягчение воды

При использовании мембран с определенным размером пор обеспечивается их селективность к многозарядным и крупным ионам. Одновалентные ионы (катионы и анионы) в основном не задерживаются мембраной. Реально при селективности по MgSO 4 на уровне 98–99% селективность по NaCl для различных нанофильтрационных мембран составляет 20–70%. При пропускании воды через такую нанофильтрационную мембрану удаляются все взвеси, коллоиды, бактерии и вирусы, катионы тяжелых металлов и часть органических загрязнений. Происходит достаточно глубокая очистка от солей жесткости – в 10–50 раз. Концентрация солей натрия уменьшается незначительно. В результате вода умягчается и частично обессоливается.

Для умягчения используются установки с тангенциальной фильтрацией и с рулонными элементами, которые аналогичны установкам обессоливания обратным осмосом . Па раметры такие установоки водоподготовки близки к установкам низконапорного осмоса. Рабочее давление находится в пределе 7–16 атм. Для малогабаритных бытовых фильтров очистки воды производятся мембраны, работающие даже при 3 атм.

Степень умягчения воды определяется характеристиками применяемых мембран и, поскольку селективность нанофильтрационных мембран к катионам Ca 2+ и Mg 2+ различна (см. табл. 3.3), зависит от состава воды. В любом случае, степень извлечения солей жесткости ниже, чем при обратном осмосе и тем более чем при ионообменном умягчении.

Умягчение воды мембраной типа NF -70 (Filmtec)

Эффективность очистки раствора по различным компонентам показана в следующей таблице.

Кондиционирование воды на мембране типа NF -70 (Filmtec)

	Исходная вода	Пермеат
Хлориды, мг/л
Сульфаты, мг/л
Общий органический углерод, мг/л
Органические галогены, мкг/м 3
Тригалогенометаны, мкг/м 3
Щелочность, мг/л
Жесткость карбонатная, мг/л
Жесткость общая, мг/л
Цветность, градусы

Наибольшим достоинством нанофильтрации воды является снижение не только жесткости воды, но и щелочности, солесодержания, а также удаление механических, органических и биологических загрязнений воды при отсутствии необходимости использования реагентов и проблем с солевыми стоками при относительно простой схеме.

Промышленная установка для получения питьевой воды с производительностью 2800 м 3 в сутки состоит из 2 включенных параллельно установок производительностью 60 м 3 /ч. Каждая из них содержит 4 ступени из параллельно включенных 8, 4, 2 и 1 модуля, последовательно соединенных по концентрату. Предподготовка состоит из последовательных блоков микрофильтров с рейтингом 10 и 5 мкм. После установки нанофильтрации вода поступает в декарбонизатор для удаления избытка углекислоты и в узел коррекции рН.

В очищенной нанофильтрационной установкой воде отсутствуют бактерии и вирусы, микрозагрязнения и хлорорганика , уменьшены жесткость воды и содержание сульфатов, имеется возможность сокращения в воде дозы хлора. Установка, базирующаяся на традиционных технологиях очистки воды, для получения близкого эффекта должна включать несколько стадий очистки.

Недостатком нанофильтрации является меньшая возможная глубина умягчения воды, необходимость более тщательной предподготовки воды, чем при ионном обмене, и существенно большие потребление воды, электроэнергии и объем отходов. Правда, поскольку последние являются малосолевыми, их сброс существенно легче согласовать с экологическими органами.

Размеры и конструкция рулонных элементов и установок для нанофильтрации и обратного осмоса идентичны.

Электрохимический метод умягчения воды является относительно новым. Ранее он предлагался для переработки солевых отходов, включая регенераты установок умягчения, для их последующего повторного использования. В РХТУ им. Д. И. Менделеева разработана технология, включающая электрохимическую коррекцию рН очищаемой воды и электрофлотационное отделение твердой фазы. При прохождении воды через межэлектродное пространство происходят процессы электролиза, поляризации, электрофореза, окислительно-восстановительные реакции с деструкцией органических веществ и инактивацией биологических загрязнений воды. Продукты электролиза взаимодействуют друг с другом с образованием нерастворимых солей.

Принципиальная схема процесса электрохимическогог умягчения воды показана на рисунке. Вода поступает в отстойник 1 , где удаляются грубодисперсные вещества. Затем она подается в катодную камеру электрокорректора 2а . Поскольку между камерами 2а и 2б установлена анионообменная мембрана 4 , при наложении постоянного тока в катодной камере 2а рН поднимается до 10–11, а в анодной 2б опускается до 3–4. В катодной камере происходит образование частиц гидроксидов и карбонатов смешанного состава. Вода со взвесями поступает в камеры грубой 3а и тонкой 3б очистки электрофлотатора. В электрофлотаторе в результате электролиза воды происходит выделение водорода и кислорода, которые поднимаясь флотируют частицы взвесей, органики, эмульсии, образуя пенный слой – флотшлам, который удаляется специальным устройством. После осветления умягченная вода подается в анодную камеру электрокорректора 2б , где происходит ее нейтрализация до рН, близкого к исходной воде.

Схема работы электрокорректора:

1 – отстойник; 2а – катодная камера электрокорректора, 2б – анодная камера электрокорректора; 3а – камера грубой очистки электрофлотатора, 3б – камера тонкой очистки электрофлотатора; 4 – анионообменная мембрана

По данным авторов, качество умягчения воды достаточно высокое – жесткость ниже 0,1 мг-экв/л. Установка умягчения воды производительностью 5 м 3 /ч занимает площадь 10 м 2 и потребляет 2–3 кВт-ч/м 3 электроэнергии.

Наряду с умягчением происходит очистка воды от органических и биологических загрязнений.

А для удаления сероводорода — существует несколько способов, узнать подробнее и оценить их эффективность можно по ссылке:

Технологии, применяемые для умягчения воды

Метод термической обработки воды

Попросту говоря, это обычное кипячение.

Наглядный пример – отложение солей на внутренней поверхности постоянно используемого чайника – растворенные соли переходят в жесткую фракцию, а сама вода смягчается.

Следует помнить, что подобный метод эффективен только для так называемой временной жесткости, обусловленной концентрацией гидрокарбонатов кальция или магния – термическое воздействие вызывает их расщепление, а на сульфиды и хлориды (постоянную жесткость) оно не действует.

Этот способ применяют обычно в промышленных масштабах, проводя очистку технической воды для например, котельных или теплоэлектростанций.

Реагентное умягчение

Название говорит само за себя – для умягчения воды в нее добавляют или ее пропускают через специальные вещества, вызывающие химическую реакцию с выпадением солей в твердый осадок.

Обычно в этих целях применяется гашеная известь или сода. Такая технология чаще всего используется в больших масштабах, например, на городских станциях водоподготовки. Умягченная подобным образом вода проходит обязательное отстаивание, фильтрацию, и лишь затем поступает потребителям.

К слову, подобную технологию домашние хозяйки использовали с давних пор, добавляя в воду соду или даже печную золу.

Сегодня же классическим примером является добавление в стиральную машину специальных порошковых или жидких препаратов, или же установка на входе в бытовую технику картриджных фильтров с особой кристаллической засыпкой.

Технология диализа

Очистка производится за счет разделения растворенных в воде веществ с разной молекулярной массой под действием электромагнитного поля. Отделение ионов солей от воды происходит в процессе ее диффундирования через специальные нано-мембраны (нитро- или ацетатцеллюлозные).

Из всех технологий диализ обеспечивает самое качественное обессоливание, вода близка к дистиллированной, так как удаляются не только соли жесткости, а практически все, растворенные в ней.

Метод не применяется в бытовых целях, отчасти по причине дороговизны и сложности установок и расходных элементов (мембран), и из-за того, что чрезмерно обессоленная вода непригодна для повседневного употребления.

Метод магнитной обработки

Эта современная технология значительно снижает образование накипи при нагреве обработанной воды.

Существует несколько научных гипотез, объясняющих этот феномен, но факт в том, что после прохождения жидкости через магнитное поле кристаллизация солей происходит не на нагревательных элементах, а в водной толще, и образовавшийся твердый субстрат легко удаляется простой промывкой.

Подобный метод получил широкое распространение в промышленности и сфере коммунального хозяйства – аппараты, крепящиеся к трубам, достаточного недорогие, неэнергоемкие, и не требуют практически никаких эксплуатационных расходов. Освоен выпуск электромагнитных умягчителей и бытового класса.

Технология ионного обмена

Самый распространенный в настоящее время метод. Используется принцип замещения атомов кальция или магния атомами более активного металла (натрия), соли которого не вызывают жесткости воды. Для этого применяются, чаще всего, специальные искусственные катиониты -ионообменные смолы с высоким содержанием натрия.

Смолы для умягчения достаточно быстро насыщаются ионами магния и кальция, но уникальность метода в том, что они легко поддаются регенерации под воздействием хлорида натрия – знакомой всем поваренной соли. При этом освобождённые ионы магния и кальция смываются в дренаж, а ионообменная среда восстанавливает свою функциональность.

На промышленных и бытовых установках умягчения воды обязательно предусматривается устройство регенерации того или иного принципа действия ионного обмена.

Это значительно снижает эксплуатационные затраты – солевая засыпка несопоставимо дешевле ионообменных компонентов.

Техническая реализация умягчения воды в системах бытового водоснабжения

Какие же способы умягчения, помимо банального кипячения или добавки вручную в воду специальных химических средств, используют на бытовом уровне.

Магнитные умягчители воды

Сравнительно недорогие и не требующие профилактического вмешательства в процессе их эксплуатации. Хорошое решение в качестве фильтра-умягчителя воды для дома, котеджа или квартиры.

Принцип – создание мощного магнитного поля на входе воды в бытовые устройства. Могут оснащаться постоянными магнитами или же работать от сети переменного тока.

Конструктивно могут представлять собой цилиндр с резьбовыми соединениями с обеих концов. Он просто врезается в трубу как можно ближе к точке потребления воды. Более простой вариант-два полуцилиндра, скрепляемые на теле трубы в нужном месте.

Электромагнитные умягчители имеют блок питания и управления и рабочую часть, также укрепляемую на теле водопроводной трубы по типу хомута или навивкой. Потребление электроэнергии у них – минимальное, в пределах 5 –15 Вт, а заявляемый производителем рабочий ресурс – 10 и более лет.

В интернете можно встретить рекламу умягчителя-декарбонизатора «Магнолия», представляющего собой пластиковый ребристый шар с мощным магнитов внутри. По инструкции, он просто кладется в барабан стиральной либо на стеллаж посудомоечной машины на время работы.

Умягчители-фильтры картриджного типа

Подобные фильтры выпускаются, чаще всего, в стандартном типоразмере, имеют прозрачную колбу, в которую устанавливают сменный картридж.

Обычно используются картриджи со смолой повышенной ионообменной емкости.

Получаемая очищенная вода применима как для технических нужд (стирки, мытья посуды, принятия водных процедур), так и в пищевых целях.

Недостаток подобной системы – достаточно небольшой ресурс картриджа без возможности его восстановления.

Так, картридж для умягчения воды для стандартного 10″ фильтра рассчитан либо на 4000 литров, либо на полгода эксплуатации (в зависимости, что наступит раньше), а затем подлежит безусловной замене.

Второй вариант – компактные фильтры с крупной кристаллической засыпкой из частично-растворимого реагента.

Обычно в этих целях применяется полифосфат натрия. Следует оговориться, что действие реагента направлено, скорее, не на, собственно, смягчение воды, а на предотвращение появления наростов накипи. Кристаллы полифосфата, растворяясь в воде, создают на ТЭНах и стенках баков тонкую защитную пленку, не дающую возможности накипи укрепиться на них.

По мере расходования засыпки ее просто добавляют в фильтр.

Главный недостаток – вода, прошедшая такую обработку, непригодна для пищевого употребления.

Подобные устройства устанавливают непосредственно перед входом холодной воды в стиральные машины, котлы, душевые кабины и т.п.

Ионообменные установки

Их еще называют ионообменными колоннами, из-за характерной вертикальной компоновки. Конструктивно представляют собой полимерный, армированный стекловолокном резервуар с ионообменной смолой, через которую пропускается очищаемая вода.

Для проведения регенерации имеется специальная емкость, в которую засыпается расходный материал – таблетированная соль для умягчения воды. Это – обычная пищевая соль высокой очистки с приданной ей характерной формой для предотвращения спекания и увеличения площади активного растворения.

Периодически режим фильтрации переключается на режим регенерации, в течение которого соляной раствор обратным током пропускается через основной фильтрующий резервуар. Освобожденные ионы магния и кальция при этом удаляются в дренажный сток.

Большинство современных установок имеет мультипроцессорное управление режимами работы. Включение регенерации может происходить как по времени, например, в установленные пользователем ночные часы, так и по расходу воды.

Электронная система ведет учет и анализ потребления воды, и самостоятельно принимает решение о включении режима восстановления. Вмешательство человека ограничивается своевременным пополнением солевой засыпки.

Некоторые дорогие установки могут иметь два контура фильтрации – когда один находится на регенерации, есть возможность пользоваться другим.

Ионообменные колонны могут существенно различаться как конструктивно, так и по размерам, производительности, степени автоматизации процесса и другим параметрам.

Даже самая набольшая модель способна обеспечить среднестатистическую семью очищенной водой для любых нужд – производительность составляет порядка 1-1,5 м³/час. Срок активной службы смоляного наполнителя, при соблюдении правил эксплуатации, может составлять от 3 до 10 лет.

Стоимость установок и фильтров для умягчения воды

модель	принцип работы	краткое описание	производительность	размеры	цена, руб.
Akvasoft ECO ONE	магнитный умягчитель	Магниты постоянного действия. Устанавливается на наливной шланг стиральной или посудомоечной машины.	600 л/час	75×55 мм, для трубы Ø до 16 мм	1560
АкваЩит ДУ60	электромагнитныйумягчитель	Блок питания + навиваемые на трубы провода-излучатели. (15-20 витков). Потребляемая мощность – 5 Вт	—	150×100×70, максимальный Ø трубы – 60 мм.	8000
«Магнолия»	магнитный умягчитель	шарообразный магнитный декарбогизатор для закладки в стиральную или посудомоечную машину на время рабочего цикла.	—	—	1100
«Новая вода» В120	Фильтр засыпного типа, наполнитель – полифосфат натрия.	Прозрачная колба, резьбовое соединение ½″, установка перед приборами не пищевого водоразбора.	800 л/чаc.	масса полного наполнения кристаллами – 235 г.	900
«Slim Line» 10″	картридж ионообменного действия	картридж для стандартной 10″ колбы	до 2 л/мин рабочий ресурс – 4000 л или 6 мес.	высота — 10″	490
ATOLL EcoLife S-20	ионообменная колонна	регенерация – по расходу воды, непрерывное водопотребление, индикация режимов работы и степени заполнения солевой засыпки, полностью автоматизированный процесс.	до 1800 л/час	870×350×510 мм объем смолы – 20 л,	24100
EcoWaterESM 11	ионообменная колонна	полностью автоматизированная установка с регенерацией по расходу, блоком анализа потребления и назначения режимов, дистанционным индикатором контроля за состояние системы.	до 900 л/час	объем смолы – 11 л, солевой танк – 25 кг	40000

Цены на умягчители воды низкими не назовешь, а на ионообменные колонны они вообще могут показаться пугающими.

Однако, если учесть все риски использования жесткой воды, финансовые потери от ее повседневного применения и от выхода бытовой техники из строя, то приобретение качественной установки становится вполне объяснимым.

Бытует распространенное мнение, что воду из глубинных водоносных слоев можно употреблять в пищу без предварительной подготовки. Действительно, вода из них гораздо чище, чем из верховодки, однако, и в ней есть примеси, наличие которых может негативно отразиться на здоровье человека и работе оборудования. Чтобы подробно разобраться в вопросе, обратимся к специалистам отдела систем водоочистки компании БИИКС .

Вода - это прекрасный растворитель. Находясь в постоянном контакте с горными породами, она насыщается веществами, из которых эти породы состоят. Со временем накапливается огромное количество соединений. Состав воды зависит от типа породы, в которой проходит водоносный слой. Для Москвы и Подмосковья характерно высокое содержание карбонатных солей жесткости и соединений железа.

Длительное употребление в пищу воды повышенной жесткости приводит к отложениям конкрементов в почках (камней), при контакте кожа и волосы становятся сухими. Во время нагрева соединения выпадают в осадок, образуя твердый, плохо удаляемый налет. Приходят в негодность ТЭНы, засоряются трубы и шланги, повышается скорость износа подвижных частей оборудования.

Превышение жесткости может быть определено:

• визуально : образование налета на сантехнике и нагревательных элементах (в чайнике, на ТЭНах стиральных и посудомоечных машин, бойлеров);
• на вкус : в сравнении с бутилированной водой известной жесткости;
• по пенообразованию : в жесткой воде образуется меньше пены и расход моющих средств выше;
• в лаборатории .

Умягчение воды - это снижение концентрации солей жесткости и приведение этих показателей к рекомендованным значениям.

Нормы жесткости воды

В зависимости от концентрации солей жесткости, воду делят на:

• мягкую - содержание солей не более 2 мг-экв/л;
• нормальную - содержание солей в пределах 2 - 4 мг-экв/л;
• жесткую - содержание солей в пределах 4 - 6 мг-экв/л;
• высокой жесткости - содержание солей выше 6 мг-экв/л.

Российским стандартом, регламентирующим качество питьевой воды, установлено предельное значение концентрации солей жесткости на уровне 7,0 мг-экв/л. В то время, как ВОЗ устанавливает этот показатель на уровне 2,5 мг-экв/л, а в ЕЭС принят норматив 2,9 мг-экв/л. Таким образом, в качестве питьевой водопроводной воды в России допустима подача очень жесткой воды, с двукратным превышением рекомендаций ВОЗ.

Способы умягчения воды

Термический

Другими словами - кипячение. При повышении температуры, растворимый гидрокарбонат кальция (наиболее распространенное соединение, вызывающее жесткость) распадается на нерастворимый карбонат кальция и углекислый газ. Нерастворимая часть выпадает в осадок, газ улетучивается. Частично при кипячении уменьшается концентрация и сульфата кальция. Термический способ самый доступный в бытовых условиях, но не самый удобный и имеет низкую производительность. Кроме того, он не подходит для соединений магния.

Мембранный

Для умягчения воды таким способом используются молекулярные мембраны, которые пропускают только частицы воды, удаляя большую часть примесей (до 98%) . Так действуют фильтры обратного осмоса.

Не нужно пить загрязненную воду ради некоторых якобы полезных солей, которые в ней тоже содержатся. Намного лучше питать свой организм теми же самыми веществами, но находящимися в обычных продуктах. Собственно, человечество всю свою жизнь и берет их именно в хлебе, молоке, мясе, рыбе, овощах и фруктах. Например, в стакане молока одного лишь кальция в сотни раз больше, чем в стакане водопроводной. В некоторых случаях, для подготовки питьевой воды таким способом устанавливается минерализатор.

Химический (реагентный)

Суть способа - превратить растворимые соединения в нерастворимые. Для этого используются различные реактивы в зависимости от преобладания в воде солей того или иного типа. Для солей карбонатного типа используется известь, соединения натрия, сода и синтетические соединения, например, тринатрийфосфат. В итоге вода умягчается, но из-за присутствия реагентов в пищу употреблять ее нельзя.

Магнитный

На воду воздействуют путем наведения постоянного магнитного поля. Прохождение через магнитное поле меняет структуру солей жесткости. Молекулы перестают соединяться при нагревании и не образуют осадок, а также разрыхляют слой уже имеющейся накипи, которая растворяется в воде. Такой метод не снижает концентрацию солей, а препятствует их отложению в виде осадка. Для бытовых целей такая вода подходит хорошо: трубы, насосное оборудование и нагревательные элементы прослужат дольше. Эффективно умягчать воду можно с помощью магнитов можно только в небольших объемах и скорости потока не выше 0,5 м/с. С помощью магнитного умягчителя также снижается содержание железа.

Электромагнитный

Является усовершенствованной версией магнитного с той разницей, что избыток солей не только теряет способность выпадать в виде осадка, но и удаляется через отстойник в канализацию.

Ионообменный

Суть метода заключается в замещении ионов кальция и магния на ионы натрия, соединения которого растворимы и не оказывают негативного влияния на здоровье и оборудование.

Современные системы очистки питьевой воды нередко сочетают несколько способов, которые зависят от анализа воды из скважины. Определить, какой тип умягчителя нужен в вашей ситуации, помогут специалисты по водоочистке. Для артезианских скважин на территории Подмосковья, где преобладают карбонаты, рекомендуется установка умягчителей воды ионообменного типа.

Конструктивно устройство представляет собой пластиковый баллон, внутрь которого в виде гранул засыпается полимерная ионообменная смола, способная отдавать ионы натрия и поглощать ионы кальция и магния. Вода, поступающая в баллон, медленно проходит сквозь смолу на которой происходит реакция замещения. Когда концентрация ионов натрия в смоле падает, необходимо произвести процесс промывки и регенерации. С баллоном для этих целей соединен солевой бачок, откуда поступает раствор хлорида натрия. Процесс контролируется автоматическим блоком управления. Во время промывки подача умягченной воды прекращается, поэтому регенерация программируется на ночное время. Если разбор воды происходит непрерывно, то рекомендуется устанавливать два баллона и запускать регенерацию поочередно. Периодически, в среднем через 3-4 года, смолу необходимо менять, так как количество циклов её восстановления ограничено. Производительность системы зависит от объема загрузки в баллоне.

Статья подготовлена при участии специалистов отдела систем водоочистки сайта

Повышенная жесткость – частая проблема воды из артезианской скважины. Это связано с особенностями геологии. Под жесткостью понимают присутствие в воде различных солей, прежде всего соединений кальция и магния.

Именно кальциевые отложения формируют накипь на отопительных приборах, быстро выводя их из строя. Но это не единственное отрицательное воздействие жесткой воды.

ТЭНы, электрические чайники, стиральные машины – это короткий список приборов, которые быстро выходят из строя в условиях повышенного содержания кальция в воде. Среди бытовых проблем можно также выделить:

• необходимость использования большего количества моющих и стирающих средств;
• зарастание трубопроводов налетом, что ведет к уменьшению просвета труб;
• быстрая потеря интенсивности окраса и срока службы одежды.

Что касается вреда, приносимого жесткой водой организму, то научных данных по этому поводу нет. Разве что влияние на кожу. Образующаяся в жесткой воде мыльная пена стирает липидный слой с кожи, что приводит к повышенной сухости .

Но есть данные о том, что мягкая вода, в которой значительно снижена концентрация солей, вредна для сердечно-сосудистой системы. Поэтому, выбирая устройство для умягчения, необходимо учитывать, для каких нужд будет использоваться вода.

Виды

На сегодняшний день существует несколько разновидностей для смягчения и очистки жесткой воды из скважины. В первую очередь они отличаются по размерам и производительности.

Бытовые фильтры для умягчения жесткой воды из скважины для коттеджа можно подразделить на 2 категории в зависимости от принципа действия.

Принцип действия

Для удаления из воды применяются две популярные методики, эффективность которых доказана научно и опытом применения:

• ионный обмен;
• обратный осмос.

Ниже дано более подробное описание каждого из способов.

Обратноосмотические установки

Обратный осмос нашел свое применение в быту. Суть метода заключается в применении 2 факторов:

• полупроницаемой мембраны , которая пропускает через себя лишь молекулы воды;
• давления , которое способствует движению водных молекул из области высокой концентрации солей в область их полного отсутствия.

На таком принципе работают многие фильтровальные устройства, устанавливаемые под мойку. Есть и более производительные системы.

Ионообменные фильтры

Метод ионного обмена является наиболее распространенным , на нем основана работа кувшинов с кассетой для повышенной жесткости, некоторых фильтров под раковиной и больших домовых установок.

Загрузкой является специальная смола, насыщенная ионами натрия. Проходя через засыпку, вода отдает ионы кальция и магния, а натриевые катионы поступают в воду . Периодически смолу необходимо менять или регенерировать.

Именно большие ионообменные фильтры чаще используются в схеме подготовки воды . Поэтому остановимся на них подробнее.

Преимущества и недостатки ионообменных умягчителей

Умягчение воды – зачастую просто необходимое мероприятие, позволяющее защитить приборы от потери работоспособности из-за зарастания накипью. Да и вкус воды становится лучше. Однако обратноосмотические установки на выходе выдают чрезмерно обессоленную воду , вредную для здоровья. По этой причине требуется ступень внесения солей.

К дополнительным плюсам ионообменных фильтров можно отнести несколько их свойств:

• установки очень легко монтируются;
• обладают высокой производительностью;
• есть модели, работающие автономно, в них переключение с режима работы на регенерацию и обратно осуществляются автоматикой.

Необходимость восстановления загрузки или ее полной замены является главным недостатком системы, так как требует времени, дополнительных затрат воды и денег на реагент или смолу. При этом в простых моделях приходится производить переключение самостоятельно.

К отрицательным свойствам относятся:

• необходимость выделения отдельного, хоть и небольшого пространства под фильтры;
• повышенный шум на этапе регенерации;
• повышение содержания катионов натрия в воде;
• высокая цена установки и загрузки.

Поэтому чтобы деньги не были потрачены зря, а система работала эффективно, необходимо соблюдать несколько простых правил.

Какой лучше выбрать в частный дом?

Установка

Ионообменные установки для воды стоят достаточно дорого. По этой причине лучше не рисковать, а вызвать опытного мастера на дом. Но для начала подберите место установки. Лучше всего для этих целей подходит подвальное помещение . Фильтр занимает немного места, но он может шуметь во время регенерации.

Если же вы решили установить систему самостоятельно, то необходимо придерживаться инструкции, которая несколько отличается у разных моделей . Но есть общие шаги:

1. Сначала подводят трубы от самой скважины и разводку, ведущую к санитарным приборам.
2. Потом засыпают смолу в колонну фильтра, а регенератор заполняют необходимым количеством соли.
3. Согласно инструкции в емкости заливают воду.
4. Собирают все элементы фильтра, соединяют его с регенератором и подводящим и отводящим, а также канализационным трубопроводом. Последний нужен для отвода промывочной воды.
5. Устанавливают программу на автомате.
6. После этого система готова к эксплуатации.

Жесткость в воде вредна, но в основном для оборудования дома. Поэтому уменьшать ее стоит, но в разумных пределах.

Больше всего для частного дома подходят ионообменные фильтрационные колонны . Однако для дачного домика без удобств, используемого кратковременно, достаточно будет фильтра под мойку или даже простого кувшина.