Как грамотно организовать процесс умягчения воды в частном доме: выбираем технологию и конструктивное решение

Качество воды — это один из факторов, напрямую влияющих на здоровье человека. Из воды мы получаем до 25% необходимых минеральных веществ. Причем усваиваются они значительно быстрее, чем те, что содержатся в продуктах питания. Если процент естественных компонентов значительно отличается от нормы, организм реагирует немедленно и очень негативно. В нашем обзоре мы расскажем о проблеме избытка солей жесткости и предложим варианты ее решения в частном доме.

О жесткой воде в настоящее время говорят много. При этом далеко не все знают, что именно она становится причиной проблем с ЖКТ, почками и суставами, а еще — испорченной бытовой техники и частых сбоев в инженерных сетях водоснабжения и водоотведения. Рассмотрим подробнее, чем опасна повышенная жесткость и какие существуют методы умягчения воды.

Почему от оборудования для умягчения воды нельзя отказываться

Жесткостью воды называют совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней солей щелочноземельных металлов — в первую очередь кальция и магния. Требования к жесткости воды питьевого назначения в нашей стране установлены в ГОСТах и санитарно-эпидемиологических правилах и нормах (например СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода, гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения»). В ЕС эту задачу решает Директива Совета Европы 98/83/ЕС «О качестве воды, предназначенной для употребления людьми», в США — нормы Агентства по охране окружающей среды (US EPA), на международном уровне — рекомендации ВОЗ.

Официальной единицей измерения жесткости является градус, равный 1 мг-экв/л (ГОСТ 31865-2012). Согласно российским нормативам жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л. В зависимости от градуса жесткости, выделяют:

• очень мягкую воду — менее 1,5 мг-экв/л;
• мягкую воду — от 1,5 до 4 мг-экв/л;
• воду средней жесткости — от 4 до 8 мг-экв/л;
• жесткую воду — от 8 до 12 мг-экв/л;
• очень жесткую воду — более 12 мг-экв/л.

Данная градация относится к воде питьевого и хозяйственно-бытового назначения. При этом правила эксплуатации многих систем водо- и теплоснабжения (паровые, водогрейные котлы и т.д.) устанавливают значительно более жесткие ограничения: почти вдвое ниже значений СанПиНа.

Отметим также, что, по нормам ВОЗ, оптимальная концентрация солей кальция и магния должна составлять 1–2 мг-экв/л.

Столь строгим требованиям есть объяснение. Жесткая вода имеет ощутимый неприятный горьковатый привкус. Постоянное употребление ее в пищу расстраивает работу ЖКТ и уменьшает моторику желудка. Соли накапливаются в организме и провоцируют болезни суставов, образование камней в почках и желчном пузыре. Они остаются в виде налета на волосах и коже, а также в узлах сантехники, белье, элементах стиральной машины, чайниках. В энергетике такая вода способна вывести из строя трубопроводы и теплообменное оборудование. Даже небольшое отложение солей на узлах и деталях оборудования резко снижает коэффициент теплопередачи и повышает расход топлива. Поэтому во всех случаях, когда показатель жесткости выходит за допустимую отметку, воду рекомендовано умягчать.

Есть несколько признаков, которые указывают на повышенную жесткость воды:

• После стирки белье твердеет, а на поверхности видны белые разводы.
• Моющие средства плохо пенятся, рекомендованного производителем количества средства не достаточно.
• На стенках чайника образуется накипь.
• После гигиенических процедур возникает ощущение сухости и стянутости кожи.
• На кранах образуется налет.

Очевидно, что использование умягченной воды поможет избежать описанных выше проблем со здоровьем и значительно продлить срок службы бытовой техники. Для коттеджей и загородных домов оптимальным является использование автоматических установок непрерывного умягчения воды. Для правильного подбора системы необходим предварительный химический анализ воды из источника водоснабжения.

Технологии и принципы умягчения воды: какой метод подойдет для загородного дома

Умягчение воды возможно разными методами: химическими, физическими, механическими или их комбинацией. Химическая очистка предполагает использование реагентов, физическая происходит под воздействием природных сил (магнетизма, например), механическая предполагает создание физических барьеров. Применение той или иной методики зависит от цели использования воды, а также уровня жесткости, источника водоснабжения, размеров домостроения и т.д. Остановимся подробнее на наиболее популярных способах умягчения воды.

Реагентный способ. Предусматривает добавление специальных реагентов — коагулянтов. Они связывают магний и кальций в нерастворимые соединения, которые постепенно оседают на дне и стенках фильтра. В качестве реагентов используют известь, гидроксид натрия, фосфонаты, кальцинированную соду. Таким методом пользуются для умягчения технической воды, например, в котельных. Для питьевой воды и воды бытового назначения реагентный способ не подходит.

Полифосфатный метод. Этот простой и доступный метод умягчения технической воды в загородном доме, в общем-то, является разновидностью реагентного. Технология основана на реакции солей жесткости с полифосфатом натрия, в результате которой образуется нерастворимая пленка из полифосфатов кальция и магния, тогда как очищаемая вода насыщается ионами натрия.

Ионный обмен. Одна из наиболее доступных и эффективных технологий: воду пропускают через фильтр для умягчения с засыпкой из ионообменной смолы. При прохождении через последнюю ионы кальция и магния из воды посредством реакций ионного обмена переходят в смолу, вода же обогащается безобидными для техники и человека ионами натрия.

Плюсом этой технологии является то, что ионообменная смола способна к регенерации, то есть восстановлению. Для этого ее необходимо промыть раствором обычной поваренной соли (NaCl). Большинство подобных устройств для умягчения воды оснащено мультипроцессорным управлением. Режим регенерации включается автоматически по мере необходимости.

Фильтры этого типа отлично справляются с умягчением воды как для питьевого, так и для бытового и технического назначения.

Обратный осмос . Эта технология умягчения воды предполагает использование мембраны из ацетилцеллюлозы или ароматического полиамида. Такая мембрана обеспечивает практически 100-процентную деминерализацию и, естественно, снижает жесткость. К потребителю отправляется вода, практически доведенная до дистиллята.

В числе преимуществ метода — малые габариты установки и ее небольшая энергозатратность. К недостаткам можно отнести дороговизну самого фильтра и существенные расходы на периодическую замену мембраны. Использование системы обратного осмоса в обязательном порядке требует установки предфильтра грубой очистки и постфильтра искусственной минерализации. Последний обогащает воду солями магния (не менее 20 мг/л), кальция (от 40 мг/л), калия, фтора и другими химическими элементами до уровня 100 мг/л. Минерализатор необходим по причине того, что обратноосмотические системы очищают воду до состояния химически чистого соединения. Длительное употребление дистиллированной воды способствует вымыванию из организма нужных микро- и макроэлементов.

Магнитный и электромагнитный методы реализованы в небольших устройствах, устанавливаемых непосредственно в трубопроводе. При прохождении потока воды через такие фильтры, соли кальция и магния под действием магнитного поля переходят в нерастворимую форму. Образовавшийся осадок с потоком воды выводится из системы водопровода. Такие системы применяют для защиты от накипи котлов, колонок, водонагревателей, стиральных и посудомоечных машин в частных домах и коттеджах.

Очевидно, что системы избавления воды от излишней жесткости сильно различаются в технологическом плане, а также с позиций эксплуатации, эффективности действия и стоимости. В связи с этим во многих загородных домах используют комбинированные методы. Например, для технического водоснабжения применяют магнитный фильтр, для питьевых нужд — обратноосмотический с минерализатором. Однако последний вариант — удовольствие не из дешевых. Оптимизировать затраты поможет установка ионообменного фильтра. Он универсален, имеет высокую производительность, а умягченная вода одинаково хорошо подходит как для употребления в пищу, так и для работы бытовой техники.

Устройство фильтров для умягчения воды: решения для систем водоподготовки в коттеджах

Выбрав оптимальную технологию, важно не ошибиться с подбором конструктивного решения.

Компактный фильтр-умягчитель для воды . Его закрепляют на трубе, через которую вода попадает в стиральную машину, котел или другое устройство. Внутри может быть засыпан частично растворимый реагент, например полифосфат натрия, или создано магнитное поле. Такой фильтр удобен, однако рассчитан исключительно на умягчение воды хозяйственно-бытового назначения и обслуживание только одного прибора.

Другое решение — это магистральный фильтр для умягчения воды. Его монтируют на трубу, через которую поступает вода во всю систему сразу. С одной стороны, это решение решает все проблемы умягчения воды разом, с другой — такой фильтр работает не быстро и стоит дорого.

Фильтры-умягчители картриджного типа . Обычно они оборудованы прозрачной колбой, в которую устанавливают сменный картридж с ионообменной смолой. Стандартный фильтр в 10 дюймов рассчитан на объем в 4 тысячи литров, или на полгода непрерывной работы. Затем картридж придется заменить. Ресурс достаточно низкий без возможности восстановления.

«Кабинетные» фильтры . Это небольшие установки, рассчитанные на квартиры и офисы. В таких системах реализована ионообменная технология. «Кабинетный» фильтр расходует сорбент примерно на 50% экономнее в сравнении с другими типами умягчителей. Вода после обработки пригодна для питья и работы бытовой техники. Единственный нюанс — это малый объем, с которым способен справиться фильтр. Для большого дома такой фильтр не подойдет. А вот для коттеджа с шестью жильцами это решение может стать оптимальным. Можно, например, рассмотреть вариант покупки недорогого умягчителя WaterBoх от компании «Экволс» (Россия) с производительностью 2,5 м3 в час и автоматической регенерацией фильтра по времени. Небольшие габариты системы позволят вписать ее в стандартный сантехнический шкаф, что весьма актуально для дома со скромной площадью.

Ионообменные колонны с солевыми баками . Это вертикальные установки, представляющие собой резервуары с ионообменной смолой внутри. Через них проходит вода, подлежащая умягчению. В системе предусмотрена емкость для соли, которая участвует в процессе регенерации. При достижении критического предела система изменяет режим фильтрации на регенерацию и направляет соляной раствор через резервуар. Освобожденные ионы кальция и магния отправляются в сток. Более дорогостоящие системы оснащены двумя контурами фильтрации. Пока на одном протекает регенерация, другой может работать в полную силу, решая задачу умягчения.

Данные установки являются наиболее оптимальными для частных домов, дач, коттеджей.

Ионообменные колонны имеют существенные отличия в конструкции, размерах, производительности, уровне автоматизации и т.д. Для того чтобы обеспечить умягчение воды в частном доме, где проживает среднестатистическая семья, достаточно фильтра производительностью до 1,5 кубометров в час. Срок эксплуатации наполнителя без необходимости замены может достигать 10-ти лет. Умягченная вода пригодна для питья, бытового и технического использования. Она благоприятно влияет на состояние кожи и волос, на деятельность ЖКТ. Меньше времени уходит на стирку, снижается расход бытовой химии. Увеличивается срок службы приборов, которые непосредственно контактируют с водой. С учетом того, что большинство из них — дорогостоящие, затраты на приобретение системы умягчения могут оказаться вполне оправданными.