Жесткость воды

Повсеместное ухудшение качества воды уже давно перешло из грани фантастики в реальную жизнь.  И с каждым годом появляется все больше новых примесей и микроэлементов, которые проникают в воду, значительно снижая её качество. Но сегодня мы поговорим о более широко известной проблеме – жесткость.

1.    Проблемы жесткой воды

Жесткая вода – это одна из самых распространенных проблем всего мира. Что же означает это понятие? Это значит, что в воде содержится повышенная концентрация кальция и магния. Есть несколько степеней жесткости воды:
- Мягкая до 5 мг-экв/л;
- Средняя – от 5 до 8 мг-экв/л;
- Жесткая – от 9 до 12 мг-экв/л;
- Очень жесткая- свыше 12 мг-экв/л.
Отличаются они концентрацией солей кальция и магния. Поэтому чем выше их содержание, тем жёстче вода.
Попадают они в воду очень естественным путем. Грунтовые воды проходят определенный путь и через различные породы. В процессе этого пути и происходит насыщение солями жесткости. Если первоначальным является поверхностный источник воды (река, озеро, водохранилище, колодец и т.д), то в этом случае повышению жесткости способствует таяние снега, естественные соли жесткости, содержащиеся в почве. Водопроводная вода также насыщается солями вследствие устаревших и загрязненных труб. Причины появления в воде кальция и магния могут быть как приобретенными, так и естественными.

Определить наличие солей жесткости в воде сразу же визуально невозможно. То есть она не меняет вкус, цвет или запах. Но есть характерные признаки, которые укажут на повышенную жесткость воды.

Накипь на нагревательных приборах. При взаимодействии жесткой воды и нагревательных приборов появляется накипь. Чаще всего это можно заметить по чайнику или тэну стиральной машины. Скорее всего вы видели в чайнике белый налет на нагревательном элементе, который не смыть без специальной обработки. А вспомните рекламу «убитых» жесткой водой тэнов стиральных машин. Если ничего не предпринимать, то накипь будет только увеличивать площадь своего поражения и прибор выйдет из строя. Взять к примеру, тот же чайник или машину. Они просто перестанут нагревать воду.

Стирка. Что касается вещей, то в жесткой воде они плохо простирываются. Грязь, которая на одежде может взаимодействовать с солями жесткости, приводя к их увеличению.  А постоянная стирка в такой воде приводит к изнашиванию волокон ткани до 40%. Следовательно, одежду придется покупать гораздо чаще.

Гигиенические процедуры. Купание в жесткой воде приводит к сухости кожи и выпадению волос. К тому же на поверхности тела образуется пленка, которая не дает вернуться коже в оптимальное состояние и возможно появление раздражения. Жесткая вода плохо мылится.

Мытье посуды. После ручного мытья или в посудомоечной машине на поверхности столовых приборов и самой посудомоечной машине остаются пятна или беловатый налет. Это происходит после высыхания посуды. К тому же, моющие средства плохо мылятся в такой воде.  В итоге тратится больше времени и чистящих средств.

Трубы и сантехника. Из-за налета и накипи страдают также трубы, сантехнические приборы. Они забиваются отложениями, что снижает поток воды. На сантехнике образуется налет. В итоге замене подлежат и трубы и дорогостоящая сантехника (смесители, душевые лейки, краны и т.д.).

Но несмотря на вредность жесткой воды, с ней получаем определенное количество минералов кальция и магния. Хотя эти элементы в течении дня человек получает не только из воды. Поэтому главное не допустить переизбытка. Норматив жесткости воды согласно санитарным нормам и правилам составляет не более 7 мг-экв/л.

2.    Как умягчить жесткую воду

Для снижения жесткости воды используются несколько основных способов: ионный обмен, обратный осмос, магнитный преобразователь структуры воды.

2.1 Ионный обмен

Условия применения:

• Жесткость не более 25 мг-экв/л.
• Железо 3+ (3- х валентное) – не более 0,3 мг/л.
• Железо 2+ не более 3 мг/л.
• Марганец 2+ не более 0,5 мг/л.

Принцип работы таких фильтров следующий. Поток воды подается в колонну, где находится ионообменная смола. Проходя через загрузочный материал, вода вступает в реакцию ионного обмена со смолой. Соли кальция и магния заменяются на соли натрия. Затем умягченная вода поступает потребителю. Принцип действия смолы в ионом обмене: представьте два шарика: один - это вредная примесь, второй гранула смолы. И когда они находятся рядом, шарик смолы притягивает к себе загрязнитель, при этом выделяя натрий. Вот так и происходит ионный обмен. Выделяемый натрий совершенно безвредный и не наносит никакого вреда.

Рис.1 Схема с умягчителем циклического действия

Ионообменная смола может быть совершенно разной и предназначена для разного вида загрязнений воды: жесткости, нитратов, щелочи, железа, марганца и др. Для улучшения качества фильтрации можно совмещать несколько тип смол. Но, как и любой загрузочный материал, она требует периодической регенерации (восстановления), которое проводится как правило поваренной солью. Дело в том, что со временем смола «истощается», отдавая все ионы натрия в воду, и насыщаясь кальцием и магнием. После чего для восстановления ионообменной способности ее необходимо регенерировать (восстанавливать). Для этого не надо полностью менять загрузку, достаточно просто обработать солевым раствором. При этом происходит насыщение натрием из соли, формула которой, как известно NaCl и загрузочный материал вновь насыщается ионами натрия и приобретает свои ионообменные свойства. По времени это может занимать от 40 минут и более. Зависит от технических характеристик установки и объема очищаемого материала. Полная замена ионной смолы производится в зависимости от производительности системы, срок эксплуатации ионообменной смолы и жесткости исходной воды. Считается, что средний срок службы ионообменной смолы составляет от 3 до 5 лет. Чем чаще и больше происходит регенерация, тем быстрее придется её менять. Но в любом случае это происходит не раньше, чем через несколько лет, а то и больше. Средние сроки эксплуатации смолы предоставляют ее производители.

Есть различные установки фильтрации. Одни из них предназначены для быта, другие ориентированы на промышленное производство. Отличия в них в количестве, размере колонн, что влияет на производительность, и в размерах самой установки. Как правило, все промышленные умягчители  оборудованы автоматическими клапанами.

Автоматический клапан управления – это такое устройство, которое позволяет контролировать работу системы и выполнять все необходимые функции. Например, регенерация смолы. Мы уже знаем, что требуется обязательная регенерация загрузочного материала. Но делать это вручную несподручно. Да и угадывать, когда же надо обрабатывать смолу, неудобно. Поэтому в комплектацию установок включили клапан, который автоматически по времени или по расходу воды будет запускать регенерацию системы. Кроме того, у него могут быть функции приготовления солевого раствора, контроль дозатора и другие. Зависит от модификации.

2.2.        Обратный осмос

Условия применения:

• Не более 25 мг-экв/л.
• Температура воды +5 - +45град.С;
• жесткость не более 10 мгэкв/л
• Железо общее не более 0,3мг/л;
• марганец не более 0,1мг/л;
• при жесткости более 5 мг-экв/л обязательно применение антискаланта для предотвращения выпадения солей жесткости на поверхности мембран.

С солями жесткости справляется и метод обратного осмоса. Главным фильтрующим элементом является мембрана. Она состоит из множества ячеек и задерживает соли кальция и магния.

Рис. 2 Схема умягчения воды с системой обратного осмоса

Принцип работы системы. Вода под давлением подается на фильтр грубой очистки, чтобы устранить все крупные примеси. Далее поток воды направляется на мембрану. Проходя через её ячейки соли жесткости остаются в ней, а потребителю поступает чистая вода. Для предотвращения выпадения осадка солей жесткости на поверхности мембраны используется система дозирования анктискаланта – реагента предотвращающего выпадение осадка.

3.    Помощь в выборе умягчителя

Допустим, вы обнаружили один из признаков жесткой воды. И, естественно, хотите её умягчить. Что же надо делать? Самым первым шагом к получению чистой воды станет её анализ. Надо определить какие именно элементы содержаться в воде, кроме солей жесткости. От этого зависит выбор системы очистки воды.

Следующим шагом станет выбор самой системы. Для каких целей будет использоваться фильтр и какая производительность необходима. Достаточно одной колонны или же понадобиться несколько. Необходимо также определиться с комплектацией системы. Нужен ручной или автоматический блок управления, какой дозатор, солевой бак и т д. Современные ионные установки идут уже со всеми необходимыми комплектующими: управляющий клапан, колонна фильтра, ионообменная смола, солевой бак для регенерации смолы. Соль как правило приобретается отдельно. Одной из самых эффективных считается многокомпонентная загрузка Экотар, Экомикс или аналоги, которые позволяют не только очистить воду от солей жесткости, но также эффективно удаляют растворенные в воде железо, марганец, некоторые виды органических соединений.

Третий шаг — это установка умягчителя воды. Можно попробовать установить самостоятельно, тем более на сайте нашей компании представлено видео по сборке умягчителя воды, а можно обратиться в нашу компанию и вызывать специалиста. Не то чтобы монтаж системы был сложный, просто важна правильная установка и закрепление всех элементов. Далее задается программа через блок управления.

Объем воды в м3, который может быть пропущен через установку до регенерации, рассчитывается по формуле (1):

V=POE/ ОЖ  (1)

где РОЕ - рабочая обменная емкость установки для принятой дозы соли, г-экв;

РОЕ = Е * Vсм (2)

Где Е – удельная емкость ионообменной смолы для принятой дозы соли – определяется по паспорту ионнобменной смолы, гэкв/л.

Vсм – объем ионообменной смолы в установке, л.

ОЖ – общая жесткость исходной воды, г-экв/л.