Системы очистки воды для частного дома

УДК 542.816

Скачать статью в сборнике

Содержание статьи

Цель исследования

Типовые системы очистки воды для квартиры, дачи и частного дома

Система очистки воды для квартиры или дачи (4-6 человек, количество точек водоразбора от 5 до 7).

Система очистки воды для частного загородного дома и дачи (4-6 человек, количество точек водоразбора от 7 до 12).

Выводы и результаты

Библиографический список

Николаев Николай Алексеевич

Nikolaev Nikolay Alekseevich

кандидат экономических наук, доцент кафедры «Экономики труда и управления персоналом»

Директор научно-производственной компании «Вагнер»

Director of the research and production company «Wagner»

Candidate of Economic Sciences, Associate Professor

Department of Labor Economics and Personnel Management

ФГБОУ ВО Уральский государственный экономический университет

FSBEI HE Ural State Economic University

Дюкин Камиль Ильясович

Dukin Kamil Ilyasovich

Инженер-технолог научно-производственной компании «Вагнер»

Engineer-technologist of the research and production company «Wagner»

Николаев Александр Николаевич

Nikolaev Alexander Nikolaevich

Маркетолог научно-производственной компании «Вагнер»

Marketer of the research and production company «Wagner»

ОБЗОР СИСТЕМ ОЧИСТКИ ВОДЫ ДЛЯ КВАРТИРЫ И ЧАСТНОГО ДОМА

OVERVIEW OF WATER PURIFICATION SYSTEMS FOR APARTMENTS AND PRIVATE HOUSES

Аннотация: Статья посвящена обзору систем очистки воды для квартир, дач, частных домов и предназначена помочь людям в выборе оптимального решения по водоочистке на основе качества исходной воды, технических и экономических характеристик различных схем водоподготовки.

Сделан обзор основных технических и экономических характеристик современных фильтров, представленных на российском и зарубежном рынках. Проведен сравнительный анализ технико-экономических характеристик систем водоочистки от основных видов загрязнений, встречающихся в водопроводной и скважинной воде. Рассчитаны затраты на получение одного кубометра очищенной воды при различных схемах водоподготовки. В заключении сделаны выводы и рекомендации для жителей квартир, дач и частных загородных домов. Статья предназначена для широкого круга читателей.

Abstract: The article is devoted to an overview of water treatment systems for apartments, cottages, private houses and is intended to help people choose the best water treatment solution based on the quality of the source water, the technical and economic characteristics of various water treatment schemes.

A review of the main technical and economic characteristics of modern water treatment systems presented in the Russian and foreign markets is made. A comparative analysis of the technical and economic characteristics of water purification systems from the main types of pollution found in tap and well water has been carried out. The costs of obtaining one liter and a cubic meter of purified water were calculated for various water treatment schemes. In conclusion, conclusions and recommendations are made for residents of apartments, cottages and private country houses. The article is intended for a wide range of readers.

Ключевые слова: системы очистки воды для дома, системы очистки воды для частного дома, системы очистки воды для квартиры, очистка воды в частном доме, очистка воды на даче.

Key words: water purification systems for the house, water purification systems for a private house, water purification systems for an apartment, water purification in a private house, water purification in a country house.

Цель исследования – обзор и сравнительный анализ технических, экономических параметров основных технологий водоочистки для квартир и частных домов.

Сегодня на рынке представлено множество разнообразных технологий водоочистки для использования на бытовых объектах. От такого большого многообразия у многих людей возникает затруднение, как выбрать нужную технологию водоочистки для нового или существующего объекта. Различные методы и системы очистки воды из скважины и поверхностных источников представлены в работах Есиковой О.А., Дружинина Р.А. [1], Первова А.Г. [2], Потапова В.В. [3], Фрога Б.Н. [4], Черномырдина Н.А. [5] и других.

Несмотря на множество имеющихся публикаций, посвященных выбору систем водоочистки для квартиры, дома с водопроводной или скважинной водой нам не удалось обнаружить обзорных исследований, раскрывающих сравнительный анализ технических и экономических показателей различных схем очистки, включающий: условия применения, качество исходной воды, затраты на покупку и эксплуатацию, стоимость одного литра очищенной воды.

Обзору предназначения, условиям применения, техническим и экономическим характеристикам различных технологий водоочистки, посвящена данная статья.

Обзор водоочистных установок для бытовых нужд. Отметим, что в данной статье мы рассматриваем только основные установки водоочистки, условия их применения, технические, экономические показатели и не рассматриваем системы очистки воды от редких видов загрязнений. Рассмотреть все возможные схемы водоочистки в рамках одной статьи не представляется возможным. Выбор системы очистки воды квартиры или частного дома зависит от следующих основных условий:

- типа источника водоснабжения: внешние, природные источники (река, озеро, водохранилище и др.);

- пикового и среднесуточного расхода, определяемого количеством точек водоразбора и количеством жителей;

- типов загрязнений и качественных характеристик исхода;

- требований и назначения очищенной воды (для хозяйственно-питьевых нужд, технических нужд, для котельных и др.);

- затрат на покупку, эксплуатацию и обслуживание системы водоподготовки;

- финансовых возможностей покупателя.

Рассмотрим основные технологии водоочистки в зависимости от источника водоснабжения, а также объекта водопотребления: квартира, дача, частный дом.

1. Системы водоочистки бытового назначения и загородного дома централизованного источника водоснабжения. Самым распространенным видом водоснабжения в квартирах и большинства загородных домах находящихся в населенных пунктах является централизованный водопровод. В отличие от воды из скважины с поверхностных источников водопроводная вода проходит очистку на водоканалах, осуществляющих централизованное водоснабжение поселков и городов должна соответствовать требованиям для питья.
   Однако, как показывает жизненный опыт, водопроводная вода в квартирах и частных домах нуждается в очистке в силу следующих причин:
2. Очищенная на водоканале вода проходит большие расстояния по централизованной сети водоснабжения, в которой может происходить вторичное загрязнение ржавчиной, песком, железом, вредными бактериями, такими как легионеллы, шегеллы, сальмонелла, иеглерия фоулера и другими бактериями, представляющими угрозу для состояния и жизни человека.
3. Необходимостью доочищать воду от активного и остаточного хлора, которым ее обеззараживают на водоочистных станциях.
4. Необходимостью водоочистки от солевой жесткости, кремния, повышенного содержания железа, большого содержания марганца и других загрязнений, которые не удалось очистить на станциях централизованной водоснабжения.

Основные фильтры, которые необходимо устанавливать для водоочистки из централизованного водоснабжения:

1. магистральные системы очистки от взвешенных веществ;
2. адсорбционные угольные фильтры (для очистки воды от органики и хлорки);
3. фильтры очистки воды от солей жесткости, общего железа, для защиты сантехнического оборудования и приборов (кранов, стиралки, посудомойки, кофемашин, утюгов и др.).
4. обратный осмос «под мойку» для деминерализации воды – очистки питьевой воды от всех основных видов растворенных загрязнений: нитратов, нитритов, кремния, бора и др.

Как правило, пиковый, среднесуточный расход в квартире и частном доме отличаются.

В 1-3-х комнатной квартире с двумя туалетами, кухней, ванной, стиральной машиной количество точек водоразбора составляет от 5 до 7 ед. (3 раковины: 1 на кухне, 1 в ванной, 1 в туалете – пиковый расход 0,1 л/с; 1 смеситель в ванной – 0,18 л/с; 2 унитаза – 0,1 л/с, 1 стиральная машина – 0,25 л/с).

С учетом коэффициентов использования пиковый расход воды в квартире с 5-7 точками водоразбора составляет от 500 до 800 л/час. Среднесуточный расход воды на 1-го человека составляет 150-200 литров в сутки.

Таким образом, для квартиры с пятью жителями потребуется система очистки воды пиковой производительностью 500-800 л/час и среднесуточным расходом 800-1000 литров в сутки. В связи с этим для очистки воды в квартирах в большинстве случаев достаточно магистральных фильтров со сменными фильтроэлементами: дисками, угольными, полипропиленовыми, нитяными и другими.

2. Системы очистки воды для загородного дома со скважинной водой (или водой с поверхностных источников). В условиях, когда водоснабжение из централизованного водопровода оказывается невозможным (загородный частный дом, дача, стройка, вахтовый поселок и др.) используют водоснабжение из скважины или с поверхностных источников (река, озеро, водохранилище, море с последующим опреснением). В отличие от централизованного водопровода, вода, поступающая из скважины или поверхностного источника для водоснабжения дачи, дома, гостиницы не проходит никакой очистки, а ее состав может иметь самые разнообразные вредные примеси и загрязнения: железо, марганец, нитраты, нитриты, бор, повышенная жесткость, кремний, органические соединения, мышьяк, радон, сероводород.

Для определения видов загрязнений, превышающих предельно допустимые концентрации необходимо провести анализ неочищенной воды из скважины или поверхностного источника. Вместе с тем, необходимо сказать, что самыми распространенными видами загрязнений скважинной воды или воды с поверхностных источников являются:

- высокое содержание железа и марганца (общего и растворенного – двухвалентного);

- повышенное содержание солей жесткости;

- повышенное содержание взвешенных веществ;

- повышенное содержание органических соединений: гуминовых кислот, бактерий, вирусов;

- превышение содержания растворенных газов: радона, сероводорода, аммиака, метана и других;

- повышенное содержание нитрат-ионов и нитрит-онов и др.

В рамках данной статьи не представляется возможным рассмотреть все типы загрязнений, встречающиеся в скважинной и воде с поверхностного источника, поэтому мы разберем только способы очистки только от основных из них: ионов железа, марганца, жесткости, взвешенных и органических соединений (см. табл. 1).

Основные фильтры и оборудование, которые необходимо устанавливать для очистки воды из скважины и поверхностных источников:

1. элементы очистки воды от механических взвесей (дисковые, сетчатые и др.);
2. фильтры с многокомпонентной засыпкой «айсберг» от ионов жесткости, железа, марганца, органики.
3. сорбционные фильтры с активированным кокосовым углем;
4. обратноосмотические установки «под мойку» для обессоливания воды;
5. системы ультрафиолетового обеззараживания для уничтожения содержащихся в воде бактериальных и вирусных загрязнений.

В малом двухэтажном доме с двумя туалетами, кухней, ванной, стиральной машиной, баней, поливом огорода, мойкой машины составляет от 7 до 12 ед. (3 раковины: 1 на кухне, 1 в ванной, 1 в туалете – пиковый расход 0,1 л/с; 2 смесителя в ванной и душевой – 0,18 л/с; 2 унитаза – 0,1 л/с, 1 стиральная машина – 0,25 л/с, 1 кран для автомойки, 1 кран для полива огорода, 1 кран для бани 0,1 л/с каждый). С учетом коэффициентов использования пиковый расход воды в частном с 7-12 точками водоразбора составляет от 800 до 1300 л/час.
Среднесуточный расход воды на 1-го человека в частном доме обычно выше, чем в квартире из-за бани, расхода воды на мойку машин и других хозяйственно-бытовых расходов и составляет 200-300 л/сутки. Поэтому для дома с пятью жителями потребуется водоочистная установка пиковым расходом 800-1300 л/ч и среднесуточным расходом 1000-1500 л. В доме магистральных фильтров может быть недостаточно, поэтому для него рекомендуется устанавливать комбинацию из магистральных систем повышенным расходом типа ВВ-20 и фильтрами засыпного вида. В таблице 1 представлены схемы очистки воды для квартиры и частного дома.

Таблица 1-Типовые системы очистки воды для квартиры, дачи и частного дома

Рассмотрим описанные системы очистки воды для подробнее.

3. Система очистки воды для квартиры или дачи (4-6 человек, количество точек водоразбора от 5 до 7).

Типовая система очистки воды для квартиры представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Типовая система очистки воды для квартиры (слева направо: 1 – дисковый фильтр, 2 – фильтры типа BB-10 тонкой очистки и угольный, 3 - сетчатый фильтр для горячей воды, 4 – фильтр типа BB-10 для горячей воды с элементом тонкой очистки 5 – система обратного осмоса «под мойку»)

1. Дисковые фильтры нужны для очистки холодной воды от грубых механических примесей и взвешенных частиц: песка, ила, ржавчины, водорослей, глины и других частиц размером более 130 мкм.

Они обладают высокой производительностью и повышенной грязеемкостью по сравнению с сетчатыми фильтрами. В качестве фильтрующего элемента используются диски из пластика, на поверхности которых имеются канавки определенной ширины и глубины. При сжатии дисков между ними появляется объемная сетчатая структура, являющаяся рабочим фильтрующим элементом. Вода проходит через сжатые диски, в которых задерживаются нерастворенные частицы (см. Рис. 2).

Рис. 2. Дисковый фильтр 130 мкм.

2. Фильтры типа Big Blue 10/20 с фильтроэлементами тонкой промывки и углем. Предназначены для тонкой очистки воды от мелких примесей при использовании картриджа тонкой механической очистки воды и очистки воды от органических соединений и хлора при использовании картриджей с гранулированным или прессованным активированным углем.

Принцип действия. Вода, проходя  через фильтрующий элемент, выходит из фильтра. Грязь, взвеси, органические соединения оседают или адсорбируются на сменном фильтрующем элементе. Обычно ресурс фильтрующих элементов составляет от 8000 до 20000 для угольных и от 20000 до 60000 для полипропиленовых в зависимости от степени загрязненности воды (см. Рис. 3-5).

 3. Магистральные фильтры для горячей воды предназначены для очистки горячей воды от грубых и тонких механических примесей, остаточного хлора, органических соединений. Высокая температура горячей воды ускоряет протекание всех химических процессов в фильтрах. Поэтому фильтры для горячей воды изготавливаются в основном из нержавеющей стали. Фильтр для горячей воды предназначен для очистки воды от ржавчины, песка, ила и действует аналогично фильтрам для холодной воды.

Магистральный фильтр для очистки горячей воды также как и для холодной устанавливается на линию горячего водоснабжения на входе в квартиру или дом с общего стояка. Функции фильтров для горячей воды аналогичные с фильтрами для холодной: очистка от взвешенных веществ, снижение содержания железа в воде, защита сантехнических устройств и бытовых приборов.

Сменные фильтрующие элементы способы работать при температуре до до 95ºC, что обеспечивает их надежное функционирование во всех системах горячего водоснабжения (см. Рис. 6).

Рис. 6. Магистральный фильтр для горячей воды Айсберг

Пример системы очистки воды, смонтированной в квартире представлен на рисунке 7.

Рис. 7. Система очистки воды в квартире (1-фильтры грубой очистки дисковый и сетчатый, 2 – фильтры тонкой очистки BB-10 с картриджем из полипропилена, 3 – фильтры BB-10 с угольными картриджами)

4. Системы обратного осмоса «под мойку» предназначены для деминерализации воды, очистки воды от растворенных солей и минералов. Благодаря сверхтонкой очистки воды на обратноосмотических мембранах происходит удаление из воды почти всех растворенных в ней солей: жесткости, кремния, нитритов, нитратов, бора, брома, мышьяка, железа, марганца, органических соединений и других. Данная система используется в качестве финальной доочистки воды перед употреблением ее для питьевых нужд.

Растворенные соли, а также некоторые виды растворенных газов: радон, аммиак, сероводород, а также соли тяжелых металлов: цинка, меди радионуклиды, нитриты, ядохимикаты, бактерии и вирусы отфильтровываются с помощью специальной полупроницаемой обратноосмотической мембраны. Под давлением выше осмотического (более 5 бар) вода «продавливается» через поры мембраны размером 0,0001 мкм. В результате в фильтрат – очищенную воду проходят только молекулы воды и некоторые мелки примеси. Остальные соли – концентрат сливаются в канализацию.

Данный метод является эффективным способом «подстраховаться» от возможных проскоков железа, марганца, органики, жесткости и других загрязнений, которые не смогут задержать фильтры предыдущих стадий. Применение системы обратного осмоса «под мойку» обеспечивает надежное получение чистой питьевой воды. Для насыщения воды полезными минералами рекомендуется, но не обязательно, использовать минерализаторы воды (см. Рис. 8).

Рис. 8. Система обратного осмоса «под мойку» для комплексной деминерализации воды

Описанные системы очистки воды позволяют эффективно очищать воду в квартирах, дачах и загородных домах с централизованным источником водоснабжения с количеством жителей от 1 до 6-ти человек. На наш взгляд, описанные системы позволяют эффективно очищать водопроводную воду от всех основных видов загрязнений и обеспечивать надежное получение хозяйственно-питьевой воды в квартирах.

4. Система очистки воды для частного загородного дома и дачи (4-6 человек, количество точек водоразбора от 7 до 12).

Типовая система очистки водя для квартиры представлена на рисунке 9.

Рис. 9. Типовая система очистки воды для частного дома (слева направо 1 – дисковый фильтр, 2 – универсальный фильтр «Айсберг», 3 – фильтр типа BB-20 угольный, 4 – ультрафиолетовый обеззараживатель воды, 5 - система обратного осмоса «под мойку»)

Назначение, устройство, принцип действия магистральных фильтров для очистки воды, систем обратного осмоса аналогично моделям для квартиры, поэтому в данном разделе мы рассмотрим только универсальный фильтр для очистки воды с многоцелевой загрузкой «Айсберг» и ультрафиолетовый обеззараживатель воды.

5. Универсальные фильтры с многоцелевой загрузкой «Айсберг».

Универсальные фильтры с многокомпонентной загрузкой серии «Айсберг-Универсал» предназначены для удаления из воды: растворенного железа, марганца, природных органических соединений, солей жесткости, ионов тяжелых металлов и подходя к использованию в квартирах, на дачах, загородных домах, а также для технологических процессов производств.

Принцип действия фильтров «Айсберг-Универсал» основан на методе ионного обмена. При фильтровании исходной воды через слой ионообменной смолы происходит замена ионов железа, марганца, жесткости, органических соединений на ионы натрия, которые являются безвредными для сантехники, оборудования и человека. Регенерация (восстановление) ионообменной смолы производится автоматически раствором пищевой поваренной соли. Для очистки воды в фильтрах серии «Айсберг-Универсал» используется универсальные загрузки Экотар, Ferosoft, EcoMix. Марок В, В30, А, С и другие (см. Рис. 10).

Рис. 10. Универсальная система очистки воды «Айсберг» с многоцелевой загрузкой

Данные системы позволяют производить очистку воды из скважины от наиболее часто встречающихся загрязнений: двухвалентного железа, марганца, органики, ионов жесткости.

6. Ультрафиолетовые обеззарживатели воды используются для финального уничтожения вредных бактериальных и вирусных загрязнений.

Устройство системы ультрафиолетовой установки разработано таким способом, чтобы обеспечить подходящую дозировку ультрафиолетового излучения в корпусе обеззараживателя.

Принцип действия. Исходная вода поступает в обеззараживатель и попадает в камеру между защитным кожухом из кварцевого стекла и стенкой камеры. Микроорганизмы, которые содержит вода уничтожаются с помощью ультрафиолетовых лучей.

Вода, прошедшая систему дезинфекции ультрафиолетом, сразу готова к использованию для питьевых нужд. Дополнительное время контакта не требуется.

Условия применения. Ультрафиолетовые обеззараживатели используются для обработки очищенной воды, а не цветной или замутненной.

Ультрафиолетовые обеззараживатели воды не используются для обработки воды, имеющей высокое загрязнение или воды из явно загрязненного источника (см. Рис. 11).

Рис. 11. Установка обеззараживания воды для дома или небольшого предприятия

Система очистки воды в частном доме с использованием фильтра обезжелезивателя засыпного типа представлена на рисунке 12.

Рис. 12. Система водоочистки в загородном доме (1 – дисковый фильтр, 2 – фильтр обезжелезиватель, 3 – фильтр BB-20 с сорбционным угольным картриджем)

Типовая система очистки воды в частном доме включает в себя фильтр грубой очистки (дисковый или сетчатый), фильтр очистки от элементов, превышающих установленные нормативы для питьевой воды или технической (например, подпиточной воды котлов), а также фильтр тонкой очистки с полипропиленовым или угольным картриджем.

 Выводы и результаты

1. В результате проведенного обзорного анализа систем водоочистки мы можем сделать вывод, что не существует единой универсальной системы очистки воды для квартиры или частного дома. Выбор системы водоочистки должен осуществляться на основе анализа исходной воды, финансовых возможностях потребителей, затрат на покупку и эксплуатационных затрат.
2. Применение описанных систем водоочистки с использованием дисковых, сетчатых фильтров, магистральных фильтров типа Big Blue 10/20, универсальных фильтров с многокомпонентной загрузкой, ультрафиолетовых обеззараживателей воды, систем обратного осмоса «под мойку» позволяет в 70-80% очистить воды в квартирах, на дачах, домах, однако, как мы отметили выше, при наличии в воде редко встречающихся загрязнений, понадобится установка дополнительных фильтров для очистки от этих загрязнений. Основными критериями выбора систем очистки воды для квартиры и частного дома являются: надежность очистки воды и вместе с тем недорогая стоимость покупки и эксплуатации системы, которую возможно измерить показателями ежемесячных затрат и стоимости 1 м³ (1 л) очищенной воды.
3. Стоимость очищенной воды с использованием описанных систем по состоянию на август 2023 года в квартирах составляет 7-11 руб./м³, 14-22 руб. /м³ в частных домах и на дачах.

Библиографический список:

1. Есикова, О. А. Современные фильтры для очистки воды / О. А. Есикова, Р. А. Дружинин // Молодежный вектор развития аграрной науки : материалы 73-й национальной научно-практической конференции студентов и магистрантов, Воронеж, 01 апреля – 31 2022 года / Воронежский государственный аграрный университет. Том Часть III. – Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2022. – С. 204-211. – EDN TJYXVV.
2. Первов, А. Г. Как выбирать фильтры для очистки воды из водопровода / А. Г. Первов // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. – 2014. – № 1(73). – С. 42-45. – EDN RSCVKB.
3. Потапов, В. В. Мембранная очистка природной воды от цветности и мутности / В. В. Потапов, А. Е. Бровкин, А. В. Мангазеев // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. – 2016. – № 12(108). – С. 42-49. – EDN XHCTRV.
4. Фрог Б.Н., Первов А.Г. Водоподготовка. Учеб. для вузов: – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2014. – 512 с.
5. Черномырдин, Н. А. Фильтры для очистки воды в быту: польза или вред? / Н. А. Черномырдин, М. А. Логинова, О. А. Мельникова // Молодой исследователь: вызовы и перспективы : Сборник статей по материалам CCXLIV международной научно-практической конференции, Москва, 17 января 2022 года. Том 2 (244). – Москва: Общество с ограниченной ответственностью "Интернаука", 2022. – С. 178-182. – EDN ZAHXML.