Главная / Для предприятия общепита / Санитария и гигиена / Способы водоочистки, применяемые в общепите

Способы водоочистки, применяемые в общепите

Железо.

Кто из нас не сталкивался в жизни с проблемой ржавой воды! Для многих картина льющейся из крана воды цвета хорошего кваса стала привычной и не вызывает особого удивления. Тем не менее, когда речь заходит о бане или бассейне, представить такое количество ржавой воды почему-то практически невозможно и даже неприятно: для бань и бассейнов требуется чистая, без вредных примесей вода.

К большому сожалению, ситуация с качеством водопроводной воды в нашей стране пока не улучшается: каждая восьмая проба воды не отвечает гигиеническим требованиям и представляет опасность в эпидемическом отношении, а каждая пятая проба нестандартна по химическим показателям. И такой водой пользуется почти половина населения России. Железо, содержащееся в воде, может вызвать у человека аллергические реакции, не говоря уже об эстетическом неприятии такой воды.

Существует ошибочное мнение, что наличие ржавчины в воде является следствием коррозии стальных водонесущих труб. Однако известны случаи, когда через несколько часов после переключения водопровода с неочищенной от примесей железа воды на очищенную воду ржавчина исчезает, что свидетельствует о том, что промывка труб происходит быстро. Поэтому виновата в появлении ржавчины подземная вода, а не трубы.

Еще со школьных уроков химии мы знаем, что железо — один из самых распространенных в природе элементов. При обычной температуре это довольно устойчивое вещество, а при воздействии окислителей железо покрывается рыхлой ржавчиной. Концентрация железа в воде тесно связана с содержанием в ней углекислоты: в кислой среде растворимость соединений железа увеличивается, в щелочной — уменьшается.

Согласно принятым санитарным нормам, содержание общего железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, ведь это — тяжелый металл, и наряду с марганцем, никелем, хромом, мышьяком, кадмием, свинцом и медью относится к высокотоксичным и долго сохраняющимся в природе веществам. Зачастую содержание железа в водопроводе превышает норму в пять, а то и в десять и более раз, поэтому проблема обезжелезивания воды стоит особенно остро.

Подземные воды обладают сравнительно высокой защищенностью от загрязнения, прежде всего в бактериологическом отношении, но без специальной обработки и очистки для бань и бассейнов их применять нельзя.

В одном литре речной или озерной воды обычно содержится от 0,01 до 1 мг железа на литр — и эта вода прозрачна. В болотной воде железа много, десятки миллиграммов на литр, вот почему она имеет коричневатый «ржавый» оттенок. Но не всякое железо придает воде такой цвет. В подземных водах железо обычно растворено в двухвалентной форме, причем вода при этом бывает совершенно прозрачной. При подъеме на поверхность такая вода приобретает дурной запах и неприятный вкус, а при хранении на воздухе она становится опалово-мутной, и из нее выделятся буроватый осадок.

Так как же можно очистить подземные воды от соединений железа? На первый взгляд, очень просто. Надо перевести железо в нерастворимую трехвалентную форму и как следует отфильтровать. Но это на словах. На деле проблема весьма широка и обусловлена значительным разнообразием природных условий, в том числе разнообразием состава подземных вод, а также форм соединений железа в них. Очистка включает целый ряд физико-химических процессов и сводится прежде всего к скоплению растворенных в воде соединений железа и к последующему их переводу в нерастворимые и слаборастворимые формы. Практически все способы требуют предварительного аэрирования и фильтрации.

Одним из современных направлений нехимической очистки подземных вод является биологический способ, который основывается на использовании микроорганизмов. Самыми распространенными среди них являются железобактерии. Эти бактерии практически «едят» железо, окисляя его до «ржавой» трехвалентной формы. Сами по себе эти бактерии не представляют опасности для организма человека, однако продукты их жизнедеятельности канцерогенны. Долгое время железобактерии были врагом и бичом систем водоснабжения. Например, в условиях малого протока воды через полгода эксплуатации водопровода на внутренней поверхности труб железобактерии образуют обрастания в виде бугров высотой до 10 мм. Именно под такими буграми начинается разрушение материала труб, а при более продолжительной эксплуатации образуются свищи. В дальнейшем образование бугров на стенках водопроводов приводит к зарастанию всей внутренней поверхности, что сопровождается потерей напора воды. Интенсивные биообрастания, связанные с жизнедеятельностью бактерий, также происходят и в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения; даже относительно тонкий слой обрастания резко снижает эффективность работы систем. В отложениях, образованных железобактериями, находят благоприятные условия для жизнедеятельности и другие бактерии, в том числе кишечные палочки, гнилостные бактерии, различные черви и другие. Таким образом происходит вторичное загрязнение воды продуктами жизнедеятельности и разложения этих микроорганизмов, что в свою очередь приводит к существенному увеличению в воде концентрации железа.

В настоящее время установлено более двадцати видов железобактерий, которые широко распространены в различных районах нашей страны. Ликвидация последствий железобактериальных обрастаний — это трудоемкое и не всегда достаточное мероприятие, требующее значительных материальных затрат.

Превратить врага в верного помощника помогли современные нестандартные подходы к очистке воды. Современные биотехнологии основаны на использовании свойств каталитической пленки, образующейся на песчано-гравийной загрузке, а также на способности тех самых железобактерий обеспечивать течение сложных химических процессов без каких-либо затрат энергии и использования реагентов. Эти процессы являются естественными и «задуманы» самой природой. Обильное развитие железобактерий отмечается в воде с содержанием железа от 10 до 30 мг/л, однако, как показывает опыт, их развитие возможно даже при концентрации железа в сто раз меньше. Единственное условие — это поддержание кислотности среды на достаточно низком уровне при одновременном доступе кислорода из воздуха, хотя бы в ничтожно малом количестве.

В некоторых случаях биоочистка является единственно возможным способом приведения воды в нормальное для потребления состояние. Так, на Дальнем Востоке и в Западной Сибири практически все эксплуатируемые водозаборные скважины имеют повышенное содержание железа (до 50 мг/л), причем иногда оно находится в трудноокисляемых органических комплексах. Как правило, в подземных водах наблюдается высокая (до 300 мг/л) концентрация углекислоты и сероводорода, что свидетельствует о повышенной ее кислотности. В этом случае невозможно применить простые способы обезжелезивания воды (с упрощенной аэрацией), требуются более эффективные методы, связанные со специальным культивированием железобактерий на песчано-гравийном основании.

Здесь важно отметить, что применение биотехнологии для очистки воды не требует особой подготовки или высокой квалификации обслуживающего персонала.

Наиболее подходящий способ обезжелезивания воды для использования ее в банях и бассейнах в настоящее время — вакуумно-эжекционный, включающий фильтрование воды через колонии железобактерий на медленных фильтрах с песчано-гравийной загрузкой. Заключительным этапом является сорбционная очистка для задержания продуктов жизнедеятельности железобактерий и окончательное обеззараживание воды бактерицидными лучами. ( При всех своих достоинствах (например, экологичности) и перспективности у биоочистки есть только один недостаток — относительно низкая скорость процесса. Это, в частности, означает, что для обеспечения больших производительностей требуются большие габариты. Поэтому широкое распространение находят окислительные и ионообменные методы обезжелезивания)

Удаление из воды железа — без преувеличения одна из самых сложных задач в водоочистке. Даже беглый обзор существующих способов борьбы с железом позволяет сделать обоснованный вывод о том, что на данный момент не существует универсального экономически оправданного метода, применимого во всех случаях жизни. Каждый из существующих методов применим только в определенных пределах и имеет как достоинства, так и существенные недостатки. Выбор конкретного метода удаления железа (или их комбинации) в большей степени зависит от опыта водоочистной компании. Не без гордости можем сообщить, что нам в своей практике неоднократно приходилось сталкиваться с содержанием железа в 20-35 мг/л и успешно удалять его.
Итак, к существующим методам удаления железа можно отнести:

1. Окисление

(кислородом воздуха или аэрацией, хлором, перманганатом калия, перекисью водорода, озоном) с последующим осаждением (с коагуляцией или без нее) и фильтрацией.

Традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Так как реакция окисления железа требует довольно длительного времени, то использование для окисления только воздуха требует больших резервуаров, в которых можно обеспечить нужное время контакта. Это наиболее старый способ и используется только на крупных муниципальных системах. Добавление же специальных окислителей ускоряет процесс. Наиболее широко применяется хлорирование, так как параллельно позволяет решать проблему с дезинфекцией. Наиболее передовым и сильным окислителем на сегодняшний день является озон. Однако установки для его производства довольно сложны, дороги и требуют значительных затрат электроэнергии, что ограничивает его применение. Необходимо отметить также, что в концентрированном виде (например, на точке ввода в воду) озон является ядом (как, собственно говоря, и многие другие окислители) и требует очень внимательного к себе отношения.

Частицы окисленного железа имеют достаточно малый размер (1-3 мкм) и поэтому осаждаются достаточно долго, поэтому применяют специальные химические вещества -коагулянты, способствующие укрупнению частиц и их ускоренному осаждению. Применение коагулянтов необходимо также потому, что фильтрация на муниципальных очистных сооружениях осуществляется в основном на устаревших песчаных или антрацитовых осветлительных фильтрах (не способных задерживать мелкие частицы). Однако даже применение более современных фильтрующих засыпок (например, алюмосиликатов) не позволяет фильтровать частицы размером менее 20 микрон. Проблему могло бы решить применение специальной керамики, но она достаточно дорого стоит (так как не производится в России).

У всех перечисленных способов окисления есть ряд недостатков.

Во-первых, если не применять коагулянты, то процесс осаждения окисленного железа занимает долгое время, в противном же случае фильтрация некоагулированных частиц сильно затрудняется из-за их малого размера.

Во-вторых, эти методы окисления (в меньшей степени это относится к озону) слабо помогают в борьбе с органическим железом.

В-третьих, наличие в воде железа часто (а практически всегда) сопровождается наличием марганца. Марганец окисляется гораздо труднее, чем железо и, кроме того, при значительно более высоких уровнях рН.

Все вышеперечисленные недостатки сделали невозможным применение этого метода в сравнительно небольших бытовых и коммерческо-промышленных системах, работающих на больших скоростях.

2. Каталитическое окисление с последующей фильтрацией.

Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2): Birm, AG Mn, МЖФ и др. Эти фильтрующие «засыпки» отличаются между собой как своими физическими характеристиками, так и содержанием диоксида марганца и поэтому эффективно работают в разных диапазонах значений характеризующих воду параметров. Однако принцип их работы одинаков. Железо (и в меньшей степени марганец) в присутствии диоксида марганца быстро окисляются и оседают на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители. Наиболее распространенным является перманганат калия KmnO4 («марганцовка»), так как его применение не только активизирует реакцию окисления, но и компенсирует «вымывание» марганца с поверхности гранул фильтрующей среды, то есть регенерирует ее. Используют как периодическую, так и непрерывную регенерацию.

Все системы на основе каталитического окисления с помощью диоксида марганца кроме специфических (не все из них работают по марганцу, почти все они имеют большой удельный вес и требуют больших расходов воды при обратной промывке) имеют и ряд общих недостатков.

Во-первых. Они неэффективны в отношении органического железа. Более того, при наличии в воде любой из форм органического железа, на поверхности гранул фильтрующего материала со временем образуется органическая пленка, изолирующая катализатор — диоксид марганца от воды. Таким образом, вся каталитическая способность фильтрующей засыпки сводится к нулю. Практически «на нет» сводится и способность фильтрующей среды удалять железо, так как в фильтрах этого типа просто не хватает времени для естественного протекания реакции окисления.

Во-вторых, системы этого типа все равно не могут справиться со случаями, когда содержание железа в воде превышает 10-15 мг/л, что совсем не редкость. Присутствие в воде марганца только усугубляет ситуацию.

3. Ионный обмен

Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла.

С точки зрения удаления из воды железа важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически, концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Достоинством ионного обмена является также и то, что он «не боится» верного спутника железа — марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена то, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и «грязной» (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, как окисление.

Однако на практике, возможность применения катионообменных смол по железу сильно затруднена. Объясняется это следующими причинами:

Во-первых, применение катионитов целесообразно там, где существует также и проблема с жесткостью воды, так как железо удаляется из воды вместе с жесткостью. Там, где ситуация с жесткостью достаточно благополучная, применение катионообменных смол нерационально.

Во-вторых, ионообменные смолы очень критичны к наличию в воде трехвалентного железа, которое «забивает» смолу и очень плохо из нее вымывается. Именно поэтому нежелательно наличие в воде не только уже окисленного железа, но и растворенного кислорода и других окислителей, наличие которых может привести к его образованию. Этот фактор накладывает также ограничение и на диапазон рН, в котором работа смол эффективна.

В-третьих, при высокой концентрации в воде железа, с одной стороны возрастает вероятность образования нерастворимого трехвалентного железа (со всеми вытекающими отрицательными последствиями — см. выше) и, с другой стороны, гораздо быстрее истощается ионообменная ёмкость смолы. Оба этих фактора требуют более частой регенерации, что приводит к увеличению расхода соли.

В-четвертых, наличие в воде органических веществ (в том числе и органического железа) может привести к быстрому «зарастанию» смолы органической пленкой, которая одновременно служит питательной средой для бактерий.

Тем не менее, именно применение ионообменных смол представляется наиболее перспективным направлением в деле борьбы с железом и марганцем в воде. Задача заключается в том, чтобы подобрать такую комбинацию ионообменных смол (подчас весьма сложную и многокомпонентную), которая была бы эффективна в достаточно широких пределах параметров качества воды.

4. Мембранные методы

Мембранные технологии достаточно широко используются в водоподготовке, однако удаление железа отнюдь не главное их предназначение, скорее побочный эффект. Этим и объясняется тот факт, что применение мембран пока не входит в число стандартных методов борьбы с присутствием в воде железа. Основное назначение мембранных систем — удаление бактерий, простейших и вирусов («холодная стерилизация»), частичное или глубокое обессоливание, подготовка высококачественной питьевой воды. То есть они предназначены для глубокой доочистки воды.

Если же говорить о применении таких технологий только для очистки воды от железа, то это будет сродни заправке «Запорожца» 98-м бензином — ездить-то будет, но какой ценой?!

Тем не менее, микрофильтрационные мембраны пригодны для удаления уже окисленного трехвалентного железа, ультрафильтрационные и нанофильтрационные мембраны также способны удалять коллоидное и бактериальное железо, а обратноосмотические мембраны удаляют даже растворенное органическое и неорганическое железо.

Практическое же применение мембран для работы по железу ограничено следующими факторами:

Во-первых, мембраны даже в большей степени, чем гранулированные фильтрующие среды (см. «Каталитическое окисление«) и ионообменные смолы (см. «Ионный обмен«), критичны к «зарастанию» органикой и забиванию поверхности нерастворимыми частицами (в данном случае ржавчиной). Это означает, что мембранные системы требуют достаточно тщательной предварительной подготовки воды, в частности — удаления взвесей и органики. То есть мембранные системы применимы либо там, где нет органического, коллоидного, бактериального и трехвалентного железа, либо проблема с этими загрязнениями должна быть предварительно решена другими методами.

Во-вторых, стоимость. Мембранные системы пока недешевы и их применение рентабельно только там, где требуется очень высокое качество воды (например, в пищевой промышленности).

5. Дистилляция

Дистилляция является давно известным и проверенным способом глубокой очистки воды. Принцип дистилляции фактически повторяет круговорот воды в природе.

Вода, испаряясь, освобождается практически ото всех растворенных и нерастворенных примесей. В дистилляторах для ускорения естественного процесса испарения воды применяется нагревание (в подавляющем большинстве случаев с помощью электричества) воды до температуры кипения, что приводит к интенсивному образованию пара. При этом механические частицы, содержащиеся в воде (включая бактерии, вирусы и прочую «живность», а также коллоиды и взвешенные частицы) оказываются слишком тяжелыми, чтобы быть подхваченными паром. Одновременно почти все растворенные в воде химические вещества (включая соли железа, других тяжелых металлов, соли жесткости и т.д.) достигают предела своей растворимости (за счет повышенной температуры и особенно увеличения концентрации — вода-то постоянно улетучивается) и выпадают в осадок. Таким образом, вместе с паром могут «вознестись» только летучие органические соединения (среди которых, правда и такие опасные, как тригалометан — потенциальный канцероген — и другие). Именно поэтому в дистилляторах часто устанавливают фильтр доочистки на основе активированного угля из скорлупы кокоса.

В дальнейшем пар, охлаждаясь (в природе — в верхних слоях атмосферы, в дистилляторах — в специальных конденсаторах, простейшим из которых является змеевик), конденсируется, опять превращаясь в воду. Этот конденсат и является той высокоочищенной водой, которую называют дистиллятом. Иногда дистиллированную воду «прогоняют» через дистиллятор еще раз и получают так называемый би-дистиллят.

Дистиллированную воду достаточно широко используют в промышленности, медицине, в химических лабораториях. Хорошо всем известный пример использования дистиллированной воды — заливка в аккумуляторы автомобиля. В быту же дистилляторы не нашли широкого применения.

И дело здесь совсем не в непригодности дистиллированной воды для питья. Вредность такой воды из-за отсутствия в ней «полезных» минеральных веществ (см. «Вода и полезные минеральные вещества«) — это скорее укоренившийся предрассудок. Дистиллированная вода действительно имеет невысокие вкусовые качества, часто ее вкус характеризуют как «затхлый». Связано это с тем, что такая вода — это действительно жидкость без вкуса (!) и запаха (см. любой учебник по химии). То есть вкус дистиллированной воды не затхлый — он никакой. Мы же привыкли, что вода имеет вкус (пусть даже едва уловимый), который определяется ее минеральным составом и наличием растворенных газов. Однако с точки зрения влияния на здоровья нет никаких свидетельств того, что дистиллированная вода непригодна для питья.

Ограниченность же применения дистилляторов в настоящее время объясняется следующими причинами.

Во-первых, бытовые дистилляторы имеют малую производительность — что-то около 1 литра в час.

Во-вторых, в бойлере дистиллятора постоянно образуются осадок, накипь и т.п., которые надо вычищать.

В-третьих, дистилляторы излучают тепло и в довольно значительных количествах.
В-четвертых, дистилляторы потребляют значительное количество электроэнергии, что для многих применений делает их использование менее рентабельным, чем обратный осмос или деминерализация на ионообменных смолах.

Обеззараживание питьевой воды

Обеззараживание питьевой воды производится с профилактической целью для предупреждения возможной передачи кишечных инфекций через воду и для уничтожения в воде, используемой для хозяйственно-питьевых целей, возбудителей заболеваний, передающихся водным путем. Подробнее с количественными и качественными микробиологическими показателями приглашаем Вас ознакомиться в нашей статье «Микроорганизмы в воде».

Обеззараживание питьевой воды может производиться:

В России повсеместно распространено обеззараживание питьевой воды хлором, т.е. хлорирование воды, которое осуществляется соединениями, содержащими активный хлор. На водопроводных станциях введение хлора в воду производится на специальных хлораторных установках. Хлорирование — единственно доступный метод профилактической дезинфекции колодцев.

Из других методов наиболее перспективным является обеззараживание питьевой воды озоном, хотя получение озона — процесс дорогостоящий и в концентрированном виде (в том, в каком он вводится в неочищенную воду) озон — яд. Озонирование воды создает возможность комплексной ее обработки, когда одновременно решаются задачи обеззараживания, обесцвечивания и дезодорирования (удаления запаха).

В целях индивидуального обеззараживания питьевой воды применяются химические препараты, обладающие высокими бактерицидными свойствами, обеспечивающие обеззараживание через 15-30 минут и совершенно безвредные для человека.

Из физических способов индивидуального обеззараживания питьевой воды наиболее распространенным, простым и достаточно надежным является кипячение, при котором кроме уничтожения бактерий и других микроорганизмов уменьшается жесткость воды. Вкусовые качества воды при кипячении изменяются мало.

Также для обеззараживания воды можно использовать установки обеззараживания ультрафиолетом (так называемые, лампы ультрафиолетового обеззараживания).

Таким образом, единого эффективного до безупречности способа дезинфекции воды сегодня нет. В каждом конкретном случае необходимо подбирать наиболее оптимальный вариант обеззараживания воды.

Жесткая вода и методы ее умягчения

На сегодняшний день сложилась очень интересная ситуация. С экранов телевизоров, со страниц газет идет поток рекламной информации: с одной стороны, демонстрируют вред, наносимый бытовой и санитарной технике известковыми отложениями из-за использования жесткой воды. С другой стороны, авторитетно утверждается, что недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, недостаток магния провоцирует инфаркт. И поэтому питьевая вода должна содержать в достаточном количестве эти самые соли жесткости.

И технику жалко, и здоровье. Но… у кофе и чая, заваренных мягкой водой, лучше вкус и аромат, чешское (или питерское) пиво сварено на мягкой воде. И после душа в турецком отеле кожа мягкая и нежная без всяких лосьонов и кремов. Согласно нормам потребления воды, из 300-400 ежедневно расходуемых литров основная часть идет на хозяйственно-бытовые нужды, для приготовления пищи необходимо 5-10, человек выпивает максимум литр-два. Казалось бы чего проще: покупать жесткую питьевую воду в бутылках, а мыться и стирать — мягкой? Ведь соли жесткости, отлагаясь в системах отопления и горячего водоснабжения, выводят из строя бойлеры раньше времени, а до этого ведут к перерасходу энергоносителей. В жесткой воде хуже мылится мыло, увеличивается расход стирального порошка…

Но не все так просто. Если водопотребление в США составляет 190 литров в сутки (на человека), в Германии — 130 литров, то в России — 430. Мягкая вода стоит денег. Поэтому даже за границей далеко не всю потребляемую в бытовых целях воду умягчают, а проектируют разводку инженерных коммуникаций с учетом минимизации текущих затрат: умягченная вода подается только в контур горячего водоснабжения для увеличения срока службы котла. Контур отопления — закрытый, в него заливается мягкая вода с добавкой антифриза. Жесткость холодной воды, используемой в ванных комнатах, поддерживается на уровне 3-4 мг-экв/л. При смешении горячей и холодной воды потребитель получает воду с жесткостью 1,5-2 г-экв/л. Не умягчается холодная вода в сливных бачках унитазов и вода, идущая на полив газонов.

Определить, насколько жесткая вода, просто. Если интересуют цифры, то нужно отдать пробу воды на анализ в лабораторию. По классификации отечественного гидрогеохимика О. А. Алекина мягкой считается вода с жесткостью 1,5-3 мг-экв/л, умеренно жесткой — 3-6 мг-экв/л, жесткой — 6-9 мг-экв/л и очень жесткой — свыше 9 мг-экв/л.

Для справки: согласно ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л. А если судить по субъективным показателям, то достаточно умыться с мылом или взглянуть на сантехнику. Если кожа сохнет, грубеет и шелушится, а рассекатель душа зарастает известковыми отложениями — значит, вода жесткая. Накипь в чайнике не может служить индикатором, так как образуется и при малой жесткости.

Но ГОСТ — вещь лукавая. Если Вы обратите внимание, в нем есть примечание. Цитируем: «…Для водопроводов, подающих воду без специальной обработки, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается: сухой остаток до 1 500 мг/л; общая жесткость до 10 мг-экв/л; железо до 1 мг/л; марганец до 0,5 мг/л…». Получается, что можно не очищать воду, а просто согласовать ее качество.

Откуда взялась в ГОСТе цифра «7 мг-экв/л»? Дело в том, что при жесткости воды выше 7-10 мг-экв/л вероятность зарастания труб известковыми отложениями резко возрастает, то есть уменьшается проектный срок службы трубопровода. А при очень низкой жесткости вода приобретает сильные коррозионные свойства. Первое могут наблюдать жители Поволжья и Северного Кавказа при замене старых стальных трубопроводов на новые, второе — жители Санкт-Петербурга. В городе на Неве вода из крана идет мягкая, но железистая. При средних значениях жесткости на стальных трубах образуется слой карбоната кальция, препятствующий дальнейшей коррозии.

Не зря подчеркнут материал, из которого сделаны трубы. Сейчас активно используют и пластик, и металлопластик, не подверженные коррозии. Поэтому ничто не мешает пользоваться мягкой водой, единственный вопрос — где ее взять?

Самый простой способ борьбы с карбонатной жесткостью — прокипятить воду. При этом гидрокарбонат кальция распадается с выделением углекислого газа и выпадением в осадок карбоната кальция. Этот процесс мы можем наблюдать при кипячении воды в чайнике. В промышленности термический способ применяют при наличии дарового тепла.

Реагентные методы наиболее распространены на станциях муниципальной водоподготовки и сводятся к переводу солей кальция в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок. В зависимости от состава воды прибавляют соду, гашеную известь или и то, и другое. Вода умягчается и попутно освобождается от мутных взвесей. Неудобства и недостатки способа следующие: большой объем твердых отходов, необходимость точной дозации химикатов и специально оборудованные склады для их хранения.

Полное представление о содово-известковом способе можно получить, умягчая воду для стирки «бабушкиным» способом с помощью кальцинированной соды (карбонат натрия). Обычно достаточно одной-двух чайных ложек без верха на ведро воды. Растворите соду в небольшом количестве воды, затем размешайте и дождитесь выпадения осадка карбоната кальция. Так умягчали воду еще в Древней Греции, добавляя в нее печную золу.

Обратный осмос и электродиализ применяются при одновременном обессоливании воды, в том числе и для питьевых целей. Поэтому наибольшее распространение получил способ умягчения на синтетических ионнообменных смолах. Во время работы ионы жесткости, имеющиеся в исходной воде, заменяются на ионы натрия смолы, отсюда и название способа. Во время регенерации ионообменной смолы раствором поваренной соли осуществляется обратный процесс: ионы натрия из поваренной соли заменяются на ионы солей жесткости, задержанные смолой.

Технически это воплощается в современных импортных умягчителях, представляющих собой высокопрочный напорный бак (по виду напоминающий газовый баллон), заполненный ионообменной смолой. Бак сконструирован из пищевого полиэтилена и армирован снаружи стекловолокном. Это позволяет ему работать под давлением до 8,8 атмосфер и выдерживать гидравлический удар до 53 атмосфер. Выпускаются баки самых различных размеров, что позволяет в зависимости от анализа исходной воды и необходимой производительности подобрать фильтр на основе типового оборудования. В этом Вам с удовольствием помогут представители фирм, занимающихся очисткой воды.

Программируемый автоматический клапан, управляющий работой умягчителя (регенерирующий ионообменную смолу в нужной последовательности с необходимой частотой без вмешательства людей), настраивается таким образом, что включает фильтр на регенерацию или по расходу воды, или по времени. Частота регенераций рассчитывается в зависимости от жесткости исходной воды и емкости умягчителя по солям жесткости.

Изменение направления потоков воды во время регенерации достигается, в зависимости от фирмы-производителя автоматических клапанов, либо системой рабочих клапанов (как в музыкальной шкатулке), либо передвижениями поршня с проточками, либо вращением программного диска с отверстиями (как в керамическом кране). Реже используются системы, работающие с применением гидравлических, пневматических и соленоидных клапанов.

Из реагентного бака во время регенерации поступает раствор поваренной соли для восстановления рабочих свойств ионообменной смолы.

В настоящее время номенклатура умягчителей настолько велика, что позволяет повсеместно применять их как для бытовых, так и для промышленных целей. Очень часто промышленные умягчители отличаются от бытовых только размером баллонов и объемом смолы, хотя и не всегда.

Любому умягчителю — и бытовому, и промышленному — необходимо время на проведение регенерации. Если потребность в умягченной воде небольшая и производство не является непрерывным, то с задачей может справиться и бытовая модель умягчителя. Для непрерывного производства используют так называемые TWIN-системы, или дуплексные умягчители. Выглядят они следующим образом: два баллона управляются одним общим клапаном. Баллоны со смолой работают попеременно: через один проходит умягчаемая вода, ионообменная смола другого в это время регенерируется. Как правило, умягчители непрерывного действия используются для водоподготовки в небольших котельных. (подробнее см. Оборудование)

Главное отличие между бытовыми умягчителями и пищевым производством с одной стороны, и непищевым производством с другой стороны состоит в том, что в первом случае необходимо использовать ионообменную смолу только пищевого класса. Так как ионообменная смола является продуктом полимеризации, то существует вероятность вымывания молекул исходных продуктов-мономеров в первые дни эксплуатации. При производстве пищевой формы смолы осуществляется дополнительный медицинский контроль готовой продукции.

Соль для регенерации бытовых умягчителей тоже должна отвечать пищевым стандартам. К тому же высокая степень очистки соли от ионов кальция и магния обеспечивает смоле более высокую удельную обменную емкость во время регенерации.

Итак, с мягкой водой и способами ее получения разобрались. Вернемся к вопросу пользы жесткой воды для питья. Действительно, недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, а недостаток магния провоцирует инфаркт. Это неоспоримая медицинская статистика.

Однако та же самая медицинская статистика приводит данные о заболевании населения мочекаменной болезнью, артритом и склерозом (отложения солей кальция в суставных сумках и сосудах головного мозга соответственно). И увеличение заболеваемости странным образом совпадает с увеличением жесткости потребляемой питьевой воды (см. статью Здоровье и вода.). Однако, в районах с малой жесткостью потребляемой воды почему-то не наблюдается увеличения количества больных остеопорозом, рахитом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. То есть жесткость потребляемой воды — ионы кальция и магния — никоим образом не связана с заболеваниями, которыми нас так пугают. Почему? Потому что недостаток кальция в организме лучше восполнять с молоком и молочными продуктами, от жесткой воды можно получить только камни в почках и суставах и толстый слой накипи в чайнике.

Кальция в 100 граммах молока «ПАРМАЛАТ» содержится 120 мг. То есть жесткость молока составляет 60 мг-экв/л. Стакан молока заменит 3-4 литра выпитой московской воды.

То же самое относится к железу: людям, страдающим малокровием, лучше есть виноград, яблоки, гранаты, пить соки — от железистой воды печень страдает больше, чем от неумеренного пьянства.

Кстати, о соке. Внимательно прочитаем его состав на этикетке. Например, томатный сок «WIMM-BILL-DANN» Лианозовского завода: Калий — 155 мг/100 г продукта, то есть 1 550 мг/л. Магний — 7 мг/100 г, или 70 мг/л, или 5,75 мг-экв/л. Кальций — 90 мг/л, или 4,5 мг-экв/л. То есть жесткость сока — 5,75 + 4,5 = 10,25 мг-экв/л. Жесткость усвояемая, полезная для здоровья.

Почему питьевая вода, расфасованная в пластиковые бутылки, жесткая, если и для приготовления пищи предпочтительна мягкая вода с малым солесодержанием? Ответ гораздо прозаичнее, чем может показаться. С заботой о здоровье это если и связано, то далеко не в первую очередь и не так, как нас уверяют в рекламе.

Вода без солей лучше для приготовления кофе и чая, но она безвкусная и утоляет жажду плохо. Утолить жажду в жаркий день можно только компенсировав уходящие из организма с потом соли. Но обычная поваренная соль придает воде солоновато-горький привкус, а гидрокарбонат кальция — приятный сладковатый.

Получайте все новости отрасли первыми



Читать далее