Из этой статьи вы узнаете
1. Назначение и применение.
2. Виды фильтров для питьевой воды.
3. Способы и методы очистки питьевой воды.
1. Назначение и применение фильтров для очистки питьевой воды.
Фильтр для очистки воды — это устройство, которое предназначено для очистки воды от вредных веществ или микроорганизмов.
Для того, чтобы разобраться, что такое фильтр для очистки питьевой воды, следует понять особенности питьевой воды. Любой живой организм на какую-то часть состоит из воды и по физиологическим причинам не способен долго прожить без дополнительной подпитки. Так как живой организм представляет собой сложный химический состав, то и подпитка нужна определенная, чтобы состав не нарушался и организм работал как следует. Как известно, вода может сильно отличаться своим составом вследствие влияния окружающей среды. В воде содержатся ионы отдельных химических элементов, неорганические и органические вещества, взвеси. Так, в морской воде большое количество солей, что делает ее непригодной для питья. Что касается пресной воды, то ее источников большое разнообразие – реки, озера, подземные воды, горные ручьи и т. д. В зависимости от того какой источник, от географического расположения, климата, влияния окружающей среды, состав пресной воды различен и при нормальном солевом составе могут быть проблемы с содержанием иных элементов. Для организма вредно как излишнее содержание определенных элементов в воде, так и их недостаток. Назначение фильтра – сбалансировать состав воды таким образом, чтобы она была пригодна для питья и полезна организму.
В современном мире, в зависимости от места проживания, источником питьевой воды является центральное водоснабжение для жителей многоквартирных домов и скважина/колодец для жителей загородных частных домов. Если говорить о центральном водоснабжении, то, прежде чем попасть из водохранилища в привычный нам кран, вода проходит многоступенчатую систему очистки, где избавляется от лишних элементов и насыщается недостающими. Однако, пройдя через многокилометровые трубы после фильтрации, в воде образуются дополнительные элементы, он загрязняется и снова становится непригодной для питья. В данном случает ждать централизованного решения проблемы не приходится и жителям нужно самим заботиться о своем здоровье, устанавливая бытовые фильтры непосредственно в квартире, что будет гарантировать чистоту и полезность воды. Жителям частных домов приходится брать на себя заботу об очистке воды из природного источника устанавливая очистные системы для воды, которые подбираются исходя из полученных лабораторных анализов воды из источника.
Так же как существуют разнообразные загрязнения воды, существуют разные виды фильтров, предназначенных для очистки воды.
2. Виды фильтров для питьевой воды.
Все фильтры для питьевой воды имеют назначение – очистить воду от вредных примесей и сделать ее пригодной для употребления. Цель в данном случае одна, но так как причины загрязнения разные, то и инструмент для борьбы с загрязнением воды может различаться.
Так выделяют следующие виды фильтров:
○ Фильтры-кувшины. Данная разновидность фильтра по виду является самой простой. Представляет собой кувшин (стеклянный либо пластиковый), состоящий из трех частей. Одна часть – непосредственно емкость, в которую вливается неочищенная вода. В ней имеется отверстие для закрепления сменного фильтрующего элемента. Вторая часть – непосредственно фильтрующий элемент (картридж). Третья часть – емкость, в которой накапливается фильтрованная вода. Первая часть вставляется во вторую и через фильтр вода из первой емкости переливается во вторую. Подобные фильтры отличаются компактностью, возможностью транспортировки, легкостью в использовании, невысокой стоимостью. Качество фильтрации зависит от исходного содержания воды. Если вода сильно загрязнена, то качество очистки будет не наилучшим, а срок службы картриджа уменьшится. В нормальных условиях, в зависимости от производителя, картридж в данном фильтре способен очистить порядка ста семидесяти – четырехсот пятидесяти литров воды с нормальной скоростью фильтрации тридцать пять литров в час. Со временем скорость фильтрации уменьшается, а при выработке ресурса, картридж подлежит замене. Исходя из этого можно выделить недостатки данного фильтра: частота смены картриджа и невысокая степень очистки по сравнению с иными разновидностями фильтров.
Рис. 1 Фильтр кувшин
○ Фильтры (предварительной) грубой очистки. Данный фильтр устанавливается на трубе и чаще всего представляет собой сетку с ячейками от пятидесяти до четырехсот микрон, которая физически препятствует прохождению примесей большего размера. Легкий в обслуживании фильтр – достаточно с определенной периодичностью очищать сетку от накопившихся загрязнений. Либо вторая разновидность фильтра – картриджный, представляющий собой небольшой резервуар со сменным фильтрующим элементом (состоит из волокон или нитей полипропилена). Картридж данного типа задерживает загрязнения размером от пяти-двадцати микрон и требует периодической замены. Фильтры грубой очистки подходят для очищения воды от достаточно крупных элементов, таких как песок, ил, ржавчина и т.д., и в основном используются в системе с другими фильтрами, чтобы предотвратить раннее загрязнение последних. В зависимости от степени загрязнения исходной воды, выбирается сетчатый для сильнозагрязнённой воды или картриджный фильтр для относительно чистой.
 |
 |
Рис. 2 Фильтры грубой очистки
○ Магистральные фильтры. Устанавливается прямо к трубе и представляет собой разборную колбу, в которую вставляется очистительный элемент. Диаметр колбы различается в зависимости от расхода воды в доме: при малом расходе достаточно колбы диаметром сто четырнадцать – сто тридцать миллиметров, при среднем и большом расходе лучше подойдет корпус с диаметром сто восемьдесят четыре миллиметра. Пропускная способность данного фильтра варьируется от двадцати до тридцати литров в минуту. Очистительный элемент данного фильтра подбирается индивидуально после получения лабораторных данных анализа воды и различаются в зависимости от назначения (смягчение воды, удаление железа, очищение от хлора, от магния и кальция). В зависимости от того какая требуется степень очистки, магистральный фильтр может быть: одноступенчатый (грубая очистка), двухступенчатый (помимо грубой очистки дополнительно избавляет от хлора, органических веществ и улучшает органолептические свойства) или трехступенчатый (третьим этапом удаляет железо и смягчает воду). Для получения питьевой воды, требуется применение двух или трех ступеней очистки.
 |
 |
 |
 |
Рис. 3 Магистральные фильтры Вig Blu 10" и Вig Blu 20". Slim Line 10" и 20"
○ Фильтры для очистки от железа. Чаще всего в жидкости встречается 2-х или 3-х валентное железо. Для очистки от 3-х валентного железа используется фильтр грубой механической очистки. Для очистки от 2-х валентного железа используются ионообменный фильтр и обратноосмотическая система фильтрации. Ионообменный работает по принципу замены железа натрием, в этом процессе участвует специальная смола и кальцит. Крупные частицы железа быстро загрязняют поры смолы и картридж приходится часто менять, поэтому для очистки воды от железа более эффективным является выбор обратноосмотического фильтра.
 |
 |
Рис. 4 Фильтры под мойку 2-х и 3-х ступенчатые
○ Обратноосмотические фильтры. Представляют собой систему фильтров, главным элементом которой является мембранный фильтр. Вода проходит очистку от грубых примесей, от хлора, органических соединений и загрязнений размером свыше 1 микрона, затем следующий этап очищения – прохождение через мембрану, размер пор которой составляет одну десятитысячную микрона. Благодаря данной особенности, соединения больше данного размера не способны пройти сквозь мембрану и выводятся с потоком по дренажному отводу. Скорость подобной фильтрации не очень высокая, поэтому в системе очистки присутствует накопительный бак, объемом от четырех до двенадцати литров, производительность подобной системы от ста пятидесяти до трехсот литров в сутки. Данная система очищает воду на 99 %, что приводит почти к полной деминерализации, поэтому из накопительного бака, прежде чем поступить в кран, вода проходит через дополнительный фильтр, обогащаясь магнием, натрием и кальцием.
Рис. 5 Бытовая система обратного осмоса
○ Проточные фильтры под мойку. Так же как обратноосмотическая система представляет собой последовательность из трех – пяти элементов. Основное отличие – отсутствие мембраны, бака для сбора очищенной воды, минерализатора, более высокая скорость очистки и меньший расход воды. Проточные фильтры устанавливаются исходя из показателей лабораторного анализа, таким образом выбираются фильтры, требуемые для получения питьевой воды.
3. Способы и методы очистки питьевой воды.
В зависимости от имеющихся загрязнений можно выделить различные способы и методы очистки питьевой воды. Общепринято выделяют следующие методы:
○ Физические методы. В основе данных методов лежит использование физических свойств веществ. Наиболее распространено использование физических способов в предварительной очистке воды.
Процеживание – пропускание воды через различные фильтрующие элементы (сетка, сито и т.д.), с целью отсеивания крупных частиц. Метод может быть использован в качестве предварительной механической очистки для уменьшения нагрузки на тонкоочистные фильтры.
Отстаивание – процесс, при котором под воздействием гравитационных сил загрязнения оседают на дне резервуара и образуется осадок. Метод, так же как процеживание, используется для предварительной очистки либо как промежуточный этап очистки
Фильтрование – способ, основанный на пропускании воды через материал, пористость которого рассчитана, чтобы пропускать воду и задерживать иные элементы. От размера пор данного материала, будет зависеть степень фильтрации – чем меньше поры, тем выше степень очистки. Метод является эффективным как для глубокой очистки, так и для предварительного этапа очистки воды, в зависимости от того какой материал выбран в качестве фильтрующего элемента.
Обработка ультрафиолетом – процесс обеззараживания воды, происходящий под воздействием на клетки УФ-волн, длиной от двухсот до четырехсот нанометров. Вследствие применения данного метода происходит уничтожение живых организмов в воде.
○ Химические – способы, использующие химические взаимодействие веществ для очистки вод.
Нейтрализация – процесс, выравнивающий щелочно-кислотный баланс, с образованием солей и воды. Процесс нейтрализации можно запустить путем добавления в очищаемую воду кислоты, щелочи либо реагентов.
Окисление – процесс, направленный на преобразование токсичных веществ в нетоксичные или менее токсичные формы для последующего извлечения из воды иными доступными способами. Наиболее популярными является хлорсодержащие окислители и озонирование.
○ Физико-химические. Данные методы основаны на совмещении физического и химического воздействия.
Флотация – процесс насыщения жидкости пузырьками газа, вследствие которого происходит отделение загрязнения и поднятие их на поверхность с образованием пены. Метод популярен для очистки воды от нефтепродуктов и масел.
Сорбция – процесс, при котором происходит притягивание загрязняющих веществ сорбентом. В зависимости от способа удержания загрязнителя выделяют физическую (происходит взаимодействие молекул) и химическую (с помощью образования связей).
Экстрация – метод, предполагающий ввод экстрагента в воду для последующего его извлечения вместе с ненужными примесями. Экстрагент – жидкость, которая не смешивается или мало смешивается с водой и является хорошим растворителем для загрязняющих воду элементов.
Ионообмен – метод, основанный на обмене ионами между водой и особым материалом, через который пропускают воду. Метод широко используется для смягчения воды.
Термические методы – воздействие низких или высоких температур на воду с целью ее очистки.
○ Биологические методы основываются на введении в очищаемую воду бактерий.
При такой градации, следует понимать, что для поднятия качества воды до очищенной питьевой воды, требуется комплексный подход. Очистка воды от однородных элементов, как правило, используется на определенном этапе очистки либо когда точно известен состав воды и проблему загрязнения питьевой воды можно устранить узконаправленным методом, что в действительности случается редко.
