Пользователи нашего портала знают, что в рамках проекта «ДОМ ЗА ГОД» с FORUMHOUSE мы с нашими партнёрами построили в Подмосковье современный коттедж. При возведении дома использовались материалы и технологии, обеспечивающие максимальный уровень комфорта. В частности, специалисты установили систему водоочистки, с помощью которой жители коттеджа получат воду питьевого качества. Поэтому в рамках данной статьи, в формате мастер-класса, мы, с помощью эксперта Группы , ответим на следующие вопросы:
- Как выбрать систему для водоочистки в коттедже.
- Как происходит очищение воды до питьевого качества.
- Какое оборудование для этого используется.
Основные методы очистки воды из скважины
Выделяют три степени очистки – грубая, средняя и высшая. Однако, помимо этого, применяют промежуточные стадии чистки, например – аэрацию. Иногда они становятся самостоятельным этапом водоподготовки.
Таким образом, распространенными способами водоочистки являются:
- Отстаивание (механическая очистка);
- Аэрация, повторное механическое очищение;
- Ионообменный способ;
- Озонирование;
- Обратный осмос;
- Обеззараживание.
Пункты данного перечня дополняются друг другом, в зависимости от конфигурации всего комплекса. Причем часть из них применятся в обязательном порядке (механическое очищение, аэрация, обеззараживание).
Справка! Необходимость использования узконаправленных методов и их конкретный тип устанавливается по результатам анализа.
Отстаивание
Само отстаивание представляет собой процесс выпадения примесей в осадок за счет гравитации.
Жидкость, проходя через резервуар (отстойник), движется с такой скоростью, чтобы грязь успела осесть на дно.
Соответственно, чем больше размеры отстойника и затраты времени, тем более качественной получается водоподготовка.
Обратите внимание! Отстойники бывают нескольких видов – горизонтальные, вертикальные и радиальные. Качество чистки они выдают приблизительно одинаковое, однако отличаются занимаемой площадью и временными затратами.
Удаление осадка со дна резервуара может осуществляться автоматическим либо ручным способом через иловую трубу. Во втором случае, как правило, отстойник выключают из работы системы, опустошают его и смывают грязь струей из шланга (брандспойта).
Механизированный способ предполагает установку скребковой системы, для работы которой выключение резервуара необязательно. Осадок может удаляться как самотеком, так и посредством специальных насосов.
Аэрация
Этот этап водоподготовки заключается в насыщении воды кислородом. Его целью является окисление растворенных металлов, а также летучих веществ (сероводорода и прочих газов).
Производится путем распыления воды или, наоборот, пропусканием кислорода сквозь нее. В очистных сооружениях, как правило, применяют один из двух видов аэрационных систем.
- Напорный. Отличительной особенностью является осуществление аэрации в герметичной емкости (аэрационной колонне). Воздух нагнетается в нее специальным компрессором, а его излишки сбрасываются воздухоотводчиком. Преимуществом такого устройства является ненужность насоса «второго подъема». Недостаток – наличие дополнительных клапанов и датчиков, существенно снижающих надежность оборудования.
- Безнапорный. Зачастую применяют в качестве первой стадии водоподготовки, включающей и отстаивание. Основной элемент здесь – аэрационный резервуар, в который вода из скважины подается через аэратор. Распыляясь, она практически сразу мутнеет и начинается осаживание железа на дно.
Ионный обмен
В результате ионного обмена происходит не только механическая очистка воды, но и ее умягчение, то есть снижение содержания солей кальция и магния.
Данный способ подготовки представляет собой процесс, при котором вода проходит сквозь специальные фильтры.
Они заполнены сыпучим ионообменным материалом (ионитами), «засасывающим» ионы солей при прохождении (дренировании) жидкости. Благодаря этому происходит ее умягчение.
Расходным материалом является ионообменная смола, внешне схожая с рыбьей икрой. Это смесь различных химикатов, и состав ее меняется во время работы, утрачивая нужные свойства. В среднем, ресурс 50 литров обменного вещества до регенерации составляет 4-6 тыс. л воды.
Однако смолу можно восстановить, добавив раствор обычной поваренной соли (примерно 200г на литр смолы). Благодаря такой регенерации, одно наполнение работает до трех лет.
Процесс ионного обмена
Ионный обмен обладает следующими особенностями:
- Высокое качество водоподготовки – как чистки, так и умягчения;
- Простота обслуживания;
- Дороговизна расходных материалов и необходимость особой утилизации отходов.
Важно! Данный метод обычно применяют при высокой минерализации источника. (150-200 мг/л).
В случае очистного комплекса, работающего с жесткой артезианской водой, применяют ионообменные колонны — систему из нескольких баллонов. Как правило, работа колонны почти полностью автоматизирована.
Участие человека требуется для засыпания поваренной соли в предназначенную для этого емкость, а также смены конечных фильтрующих картриджей или засыпки.
Озонирование
Данный метод очистки представляет собой процесс насыщения воды озоном – одной из форм кислорода. Так как он является мощным окислителем, то способен уничтожать практически все бактерии, вирусы и микробы.
Кроме того, такая обработка выводит в осадок все металлы и соли. При этом озон проявляет активность краткое время, а затем, проходя через угольный фильтр, трансформируется в кислород. Поэтому при правильном применении не представляет опасности для человека.
Справка! Для работы озонирующей установки не требуются расходные материалы и человеческое вмешательство.
Принцип действия озонирующей установки заключается в следующем:
- генератор озона преобразует кислород в активный газ;
- эжекторный насос насыщает им воду;
- затем вода поступает в самоочищающийся угольный фильтр, завершающий ее очистку.
Причем он же является и деструктором, превращающим остаточный озон в кислород. Далее система направляет объект очищения потребителю. Более эффективных, экологически чистых и экономичных в работе способов водоочистки на сегодняшний день не существует.
Однако существенные недостатки имеются:
- озоновая обработка не способна удалить все фенольные высокотоксичные примеси;
- высока цена озонирующей установки;
- вдыхание озона представляет опасность (проявляется при неправильном применении).
Водоочистной комплекс включает в себя несколько компонентов и располагается вне жилых помещений. К тому же, его устройство предполагает значительные денежные траты. Поэтому недостатки озоновой чистки нивелируются слаженной работой всего комплекса.
Схема озонирования
Обратный осмос
Смысл этой популярной технологии заключается в «продавливании» воды через полупроницаемую синтетическую мембрану. Она пропускает лишь молекулы H2O и некоторые газы – углекислоту, сероводород.
Таким образом, получаемая вода (пермеат) близка к дистиллированной. Это считают как достоинством, так и недостатком, связанным с отсутствием необходимых микроэлементов. Остающийся концентрат примесей, как правило, сливают.
Недостатками фильтров с обратным осмосом являются:
- Необходимость химического снятия осадков с мембраны (регенерации) или ее замены;
- Низкая скорость и объем работы.
Обратите внимание! Обратный осмос не может заменить собой все ступени водоочистки. Требуется предварительная грубая фильтрация, а также, в некоторых случаях, финишная обработка, например, ультрафиолетовым излучением или прохождением пермеата через угольный фильтр.
Обеззараживание
Данная стадия водоочистки (дезинфекция) призвана уничтожать микроорганизмы, остающиеся после предварительной фильтрации. Применяют различные способы дезинфекции.
Наиболее популярны следующие:
Хлорирование, которое применяют, как правило, только для централизованных водопроводных магистралей – на очистных станциях. Зачастую способствует образованию канцерогенных и прочих токсичных веществ.- Озонирование.
- Дезинфекция серебром, принцип действия которого – связывание микроорганизмов ионами серебра. Отличается невысоким качеством обеззараживания и вредным воздействием самого серебра, накапливающегося в организме.
- УФ-излучение, являющееся на сегодняшний день одним из наиболее эффективных способов дезинфекции (при соблюдении технологии уничтожает до 99,9% микроорганизмов). Основное влияние на качество работы излучения оказывает цвет и мутность воды, поэтому его применяют на конечном этапе водоочистки.
Недостатками технологии являются:
- необходимость специальной утилизации ртутных ламп, а также их замены;
- низкая степень или отсутствие эффекта при отклонениях от требуемых условий применения.
Важно! Ультразвуковая обработка и йодирование не нашли применения в скважинных водоочистных комплексах. Йодные таблетки, например, подходят для использования в полевых условиях, а ультразвуком обеззараживают медицинские инструменты. Кипячение воды применяют исключительно в быту.
Способ #1. Очистка при помощи трубы или желонки
Очистка скважинной воды от глины с использованием желонки (трубы или цилиндра с клапаном) производится поэтапно.
Поднятие глубинного насоса на поверхность и освобождение скважинного пространства от оборудования и любых предметов.
Прочная фиксация желонки на канате (можно на стальном тросе), и плавный спуск её на дно.
Как только желонка достигает дна, её приподнимают на тросе на 50 см, после чего она под нагрузкой собственного веса резко падает на дно.
Сильный удар об дно полой трубы или желонки провоцирует сдвиг глиняных слоёв, и глина с водой попадает в пространство трубы или желонки, так как при падении металлический клапан устройства открывает заборный канал. Как только начинается движение желонки вверх, клапан закрывает канал, и глинистая вода остаётся в устройстве. Такой процесс повторяют 3-5 раз для заполнения желонки, после чего поднимают её вверх и освобождают.
За один процедуру желонкой можно поднять до 500 глинистого осадка (не учитывая воду). Этот метод является очень трудоёмким, занимает много времени, но даёт самый большой результат.
Методы водоочистки направленного действия
Существуют как стандартные способы водоподготовки (отстаивание, аэрация, обратный осмос), так и узконаправленные. Несмотря на то, что они во многом пересекаются и дополняются, имеет смысл рассмотрение методов удаления конкретных веществ.
Песок
Заиливание или запесочивание скважины – актуальная проблема, связанная, как правило, с ошибочными расчетами или монтажом скважинного оборудования.
Устранить песок из воды легко – выручает последовательная фильтрация и отстаивание.
Однако решение проблемы в целом – непростая задача, предполагающая, как минимум, промывку скважины. В худшем случае восстановление источника нецелесообразно вообще.
О том, как очистить воду со скважины от песка читайте здесь.
Железо
Данная примесь присутствует практически всегда, и речь идет не о полном ее удалении, а о снижении содержания. Как правило, в борьбе с железом помогают все или почти все способы водоочистки, начиная от отстаивания и заканчивая обратным осмосом.
Подробнее про очистку воды из скважины от железа можете прочитать здесь.
Сероводород
Удаление сероводорода – это комплекс мер, включающий как непосредственное очищение воды, так и промывку или ремонт скважины. Водоочистку производят несколькими способами:
- Аэрация – наиболее простой, эффективный и популярный метод борьбы с сероводородом. Благодаря активному насыщению жидкости кислородом, посторонние газы (в том числе и сероводород) окисляются и выпадают в осадок.
- Хлорирование, обработка марганцовкой или йодом, редко реализуемые в частных водопроводных сетях.
- Озонирование – также действенный способ удаления сероводорода. Отличия от аэрации – высокая скорость и степень очищения, а также дороговизна оборудования.
Для устранения источника сероводорода следует его, во-первых, найти. Для этого необходимо провести анализ жидкости, взятой на разных этапах водоподготовки. Вполне вероятно, что достаточно промыть или заменить предфильтр, чтобы решить проблему.
Однако зачастую источник этих «ароматных» соединений находится на дне скважины. Поэтому, чтобы справиться с задачей, скважину промывают, ремонтируют или переустанавливают.
Более подробную информацию вы можете получить, посмотрев видео-ролик об очистке воды от сероводорода и железа:
Известь
Соли кальция и магния присутствуют в любом источнике. В зависимости от уровня их содержания, воду называют жесткой или мягкой. Для умягчения воды в той или иной степени годятся все способы фильтрации.
Начиная от предфильтра и заканчивая финишной доочисткой, происходит удаление частиц извести. Например, обратный осмос обеспечивает снижение содержания солей до 95-99%.
Справка! Также эффективны и другие способы – отстаивание, аэрация, озонирование, ионный обмен, многоступенчатая механическая фильтрация. Вполне действенны и нетрадиционные методы – магнитный и электромагнитный фильтры.
Еще больше информации про очистку воды от извести можете получитьздесь.
Марганец
Удаляют аналогичными обезжелезиванию способами:
- фильтрация,
- аэрация,
- коагулирование,
- отстаивание и т.д.
Один из наиболее эффективных способов — применение фильтрующих засыпок, ускоряющих окисление металлов (например, BIRM).
Как правило, для больших объемов воды используют фильтрационные и сорбционные колонны с песочным или подобным ему наполнителем. Для малых объемов достаточно бытового обратноосмотического комплекса.
В случаях же существенного (например – 15-тикратного) превышения допустимой нормы, необходимо применять целый комплекс очистных мероприятий:
- Установка дозатора хлора или хлористых соединений (гипохлорита натрия);
- Установка емкости для хлорирования (реактора);
- Обезжелезивание;
- Многоступенчатая механическая фильтрация;
- Обратный осмос.
Важно! Хлорированную воду не сливают в обычный септик, а подготавливают для этой цели отдельную яму.
Нитраты (соли азота)
Для удаления нитратов подходит как ионообменный способ, так и метод обратного осмоса. Первый вариант предполагает использование специальных нитратселективных смол. Их объем зависит от объема водоочистки, например – стандартная упаковка анионита Purolite А520Е содержит 25 л вещества, которые справятся с удалением нитратов из 5 куб. м. воды в неделю.
Соответственно,
регенерацию состава придется осуществлять также раз в неделю, что потребует расхода 1 кг поваренной соли (NaCl).
Точные подсчеты всех объемов возможны только при наличии данных анализа и водопотребления.
Обратноосмотическая фильтрация тоже удаляет нитраты. Однако из-за низкой скорости осмоса объем фильтрата получается незначительный. С другой стороны, избавлять от данной примеси нужно только питьевую воду. Ее требуемый объем, в среднем, составляет не более 10% от всего расхода.
Глина
Мелкодисперсная глина в воде – распространенное явление. Наиболее вероятные причины – неверные расчеты глубины и места бурения, а также ошибки при установке обсадной трубы или другого оборудования.
Например, нередко глубинный насос выбирают слишком мощный или фиксируют чересчур глубоко. Если же присутствие глины – особенность данного водоносного слоя, то это, как правило, приводит к небольшому ресурсу скважины – 3-5 лет, после чего требуется ее капитальное переустройство.
Наиболее действенным методом выведения глины в осадок является отстаивание жидкости с предварительным коагулированием примесей. Причем радиальный отстойник, работающий по принципу центрифуги, предпочтительней прочих. Обычная многоступенчатая фильтрация, завершающаяся обратным осмосом, также способна сделать воду прозрачной и питьевой.
Материалы для фильтрационного оборудования
От качества материала для фильтрации зависит эффективность очистки, в скважинах используется их ограниченное число, основными из которых являются:
- Нержавеющая сталь. Помимо прочности, материал обладает гибкостью и отличной коррозионной стойкостью, долговечность нержавейки составляет десятки лет. Из нее изготавливают прочные сетки и проволоку, которые монтируют поверх труб. К недостаткам можно отнести высокую стоимость нержавеющих изделий.
- Пластик. Пластмасса является еще одним распространенным материалом для изготовления фильтров в водных источниках, из нее производят более дешевые, в отличие от нержавейки, сетки и шнуры. Пластик коррозионно стоек и инертен к большинству химических веществ, легок в монтаже и имеет длительный эксплуатационный срок. К недостаткам пластмасс относится низкая физическая прочность, не позволяющая им выдерживать большие нагрузки на значительных глубинах.
- Цветные металлы. Медь, латунь, бронза могут применяться при изготовлении водяных фильтров без каких-либо ограничений, они обладают высокой коррозионной стойкостью и большим сроком эксплуатации. Мягкие сплавы с высоким содержанием меди рекомендуется использовать на небольших глубинах во избежание их деформации от сильного водного давления. При изготовлении фильтрующих элементов используют латунную сетку и толстую проволоку из латуни или меди.
Рис. 4 Фильтр для обсадной трубы – установка в скважину
- Сталь. Фильтры из стали подвержены коррозии, могут использоваться как бюджетный вариант в водозаборных источниках, предназначенных для технических нужд. Повышенное содержание оксида железа в воде в результате коррозии железа более чем 0,3 мг. на литр оставляет желтый осадок на оборудовании водопроводной магистрали и сантехнических приборах. Оцинкованная сталь также со временем ржавеет с образованием оксидов цинка, вредных для здоровья человека — этот материал не рекомендуется использовать при устройстве водяных фильтрующих элементов.
Комплексное очищение
Проведя анализ добываемой из скважины воды, определяют тип оборудования, необходимого для узконаправленной водоочистки. Например, ионообменные колонны устанавливают, как правило, только при чрезмерном содержании солей и минералов.
Однако практически любая очистная система включает следующие компоненты:
- Механический предфильтр, возможно – самоочищающийся. Задерживает крупные частицы песка, железа и т.д.
- Гидроаккумулятор – резервуар, часто выполняющий функцию отстойника, всегда включенный в работу. Предназначен для бесперебойной подачи воды.
- Аэрационный резервуар, являющийся также и отстойником. Насыщает жидкость кислородом, способствует окислению и выпадению в осадок растворенных металлов, солей, минералов.
- Насос второго подъема, создающий или повышающий давление после аэрации.
- Обезжелезиватель, представляющий собой подсистему из 2-3 баллонов, заполненных фильтрующей загрузкой. На данном этапе также происходит умягчение воды и удаление примесей размером до 1мкм.
- Обеззараживающий узел, который может быть представлен как реактором для дозированного хлорирования (или смешивания с перекисью водорода), так и УФ облучателем.
- Финальный фильтр, как правило – угольный. Призван для дополнительной водоочистки от химических реагентов. Может замещаться или дополняться обратноосмотической установкой.
Обратите внимание! Водоподготовка порой преследует различные цели (например — для бассейна или мойки машины). В зависимости от целей, на разных этапах делают ответвления – техническое, бытовое, питьевое. Такой подход в значительной мере способствует экономии расходных материалов и времени.
Схема очистки воды в загородном доме до питьевой
Далее можете увидеть схему комплексной очистки воды из скважины для загородного дома:
Цели
Если воду планируется использовать в быту, особенно — для питья и приготовления пищи, очистка от глины необходима. Она позволяет:
- уменьшить мутность — даже в небольших концентрациях глиняная взвесь снижает прозрачность воды и делает ее непригодной для питья;
- смягчить воду и удалить из нее примеси — вода, содержащая растворенную глину, по уровню жесткости, как правило, не соответствует требованиям ГОСТа «Вода питьевая«, а также часто непригодна для бытовых нужд;
- устранить запах — у питьевой воды, согласно нормативным документам, никаких посторонних запахов быть не должно.
- обеззаразить воду на начальном этапе очистки, поскольку глиняная взвесь часто содержит опасные микроорганизмы, водоросли, простейшие и другие биологические объекты.
Нюансы выбора
Скважинные фильтры для частных и загородных домов представляют собой нижнюю часть обсадной трубы, снабженную перфорацией. Высота данного участка трубы, а также геометрическая форма отверстий зависят от свойств грунта водоносного слоя.
Специалисты, производящие бурение, как правило, сами выбирают тип этого фильтра. Однако если выбор приходится делать самому, желательно знать особенности их видов.
Щелевой или дырчатый тип сетчатого фильтра
Щелевые фильтры применяют, когда водоносный слой представлен, по большей части, склонными к обрушению породами.
Это может быть, например:
- скально-обломочный грунт;
- галька;
- крупнофракционный песок.
Щели должны быть расположены продольно, в шахматном порядке, а ширина — соответствовать размеру фракций.
Отличие дырчатого фильтра заключается в меньшей пропускной способности отверстий. Однако необходимость именно такой конструкции обоснована сферой применения – мелкофракционным грунтом.
Сетчатыми эти фильтры называют из-за сетки, намотанной на трубу. Она может быть пластиковой либо из нержавеющей стали, а также иметь различное плетение, в зависимости от преобладающей породы. Например, для крупных жестких фракций (гальки) применяют сетку с плетением в форме квадрата. Ее назначение – защита перфорации от забивания.
Гравийный скважинный фильтр
Является, по сути, дополнением к перфорированной снизу обсадной трубе. Смысл конструкции – защита щелевой или дырчатой перфорации от забивания грунтом. Устройство гравийного фильтрования предполагает диаметр шахты, превышающий габариты обсадной трубы на 10 и более сантиметров.
Справка! Применяют данный метод только для неглубоких песочных или «абиссинских» скважин.
Выбор фильтра для жесткой воды
Данный выбор напрямую зависит от содержания различных солей в добываемой жидкости, от дебета скважины, а также требуемого объема умягченного фильтрата.
В простых случаях вполне достаточно фильтра-кувшина, стоящего в конце цепочки. При существенном превышении допустимых норм, как правило, используют ионообменные установки.
Более подробно о фильтрах для жесткой воды можете почитать здесь.
Что делать, если не прокачивается скважина?
Итак:
- Если не прокачивается источник воды, то наверняка в его сооружении были допущены определенные ошибки.
- Может глубина скважины гораздо больше, чем в подсчетах.
- Также есть основание полагать, что насосное оборудование для прокачки было выбрано неправильно.
- Есть вариант, что просто на этой глубине нет достаточного количества воды.
- По этой причине стоит продолжить бурение до более водоносного слоя на участке.
- Может быть такое, что в источнике постоянно присутствует песок. Вода есть, но грязная.
- В таком случае стоит обратить внимание на насос и фильтра.
- Прокачка не поможет.
- Такой источник может прокачиваться в течении нескольких лет.
- Обусловлено это тем, что рядом с водоносным слоем находится песок, и его слой в грунте был затронут бурением.
Чтобы не было проблем с сооружением источника воды на участке и в дальнейшей его эксплуатации стоит обратить в специальные фирмы, которые окажут услуги по бурению скважины профессионально и дадут гарантии на свои работы.
Удаление песка и глины
Частицы этих примесей отличаются крупными размерами и видны невооруженным глазом. Поскольку такие загрязнения нерастворимы в жидкости, очистить ее от песка и глины можно механическим способом. Фильтры грубой очистки устанавливаются на входе в систему. Если пренебречь их установкой, другие фильтрующие элементы будут быстро засоряться и выходить из строя. Примеси крупной фракции могут явиться причиной поломки насоса, поднимающего жидкость из скважины.
Фильтр грубой очистки.
Механический фильтр грубой очистки имеет форму колбы со сменным фильтрующим элементом. Он задерживает частицы, размер которых превышает 50-80 мкм. Дополнительно в системе водоподготовки частного дома необходим монтаж фильтра тонкой очистки. Он способен задерживать частицы размером до 5 мкм.
Кремний
Содержание кремния в воде, поступающей из скважины, колодца или централизованного водопровода, не нормируется. Учеными не установлено, являются ли примеси этого химического элемента опасными для организма человека. Установленные ограничения касаются лишь промышленного производства алкогольных или безалкогольных напитков. Ограничено содержание кремния и в питательной воде для паровых котлов, поскольку данный элемент является причиной образования силикатной накипи.
Для очистки скважинной жидкости от кремния можно использовать метод ионного обмена или технологию обратного осмоса. Последний способ обеспечивает удаление 99% примесей кремния. Однако при наличии солей этого элемента на фильтрующей мембране образуется труднорастворимый осадок, засоряющий ее.
Более старыми, но также эффективными способами очистки жидкости от соединений кремния являются осаждение известью и использование магнезиальных сорбентов.
