какие способы устранения жесткости воды вам известны
Жесткость воды и способы ее устранения
Что интересного вы узнаете из содержания этой статьи:
1. Что такое жесткая вода?
Жесткая вода – это вода, в которой превышена норма концентрации солей кальция и магния. В данном случае анализируются как физические, так и химические свойства жидкости. Попадают соли чаще всего из подземных вод, где вымываются из горных пород при прохождении потока. Жесткая вода образуется преимущественно в скважинах. Именно этот источник наиболее подвержен наполнению сульфатами и гидрокарбонатами. В наземных водоёмах также может быть жесткая вода. Но концентрация солей меняется в зависимости от природных факторов: время года, дожди, солнце, снег. В водопроводной воде также могут быть примеси солей. Вероятность такого загрязнения возможна при неполном изначальном очищении или непригодностью трубопровода. Наличие солей жесткости в воде можно определить по нескольким параметрам. В первую очередь – это накипь на нагревательных элементах. Во-вторых, наличие налета на сантехнике. И в- третьих сухость после водных процедур. В любом случае, жесткая вода оказывает негативное влияние в первую очередь на оборудование. В эту категорию входят трубы, сантехника, стиральные и посудомоечные машины, чайники. При выявлении наличия солей кальция и магния проводится специальный химический анализ.
Рис. 1 Что такое жесткая вода
2. Какие виды жесткой воды существуют?
Обычно, воду характеризуют просто: жесткая. Но у этой жесткости есть свои различия. В 2014 году в России введен новый ГОСТ по классификации воды. Теперь при измерении жесткость пишут в градусах. Один градус равен половине миллимоля на литр, ГОСТ 31865-2012. Распределение также проходит по видам жесткости воды. Она бывает общая, временная и постоянная. У каждой из них своя концентрация определенного сегмента солей жесткости и свой метод умягчения.
2.1 Общая жесткость воды.
Общая жесткость воды зависит от общего количества содержания ионов солей жесткости, а именно кальция и магния. По сути это сумма временной и постоянной жесткости. Чтобы определить концентрацию веществ надо взять анализ воды. Для разного назначения применения свои нормы концентрации солей жесткости. Так, в воде, предназначенной для питья, максимальная общая жесткость составит 7 градусов. Минимальный порог 1,5 градуса. По европейским законам жесткость воды не должна превышать 3,5 градуса. Превышение нормативов недопустимо. Для технической воды регламент немного другой.
2.2 Временная жесткость (Карбонатная).
Временную жесткость выявляют путем определения концентрации карбонатов и гидрокарбонатов. Карбонатную жесткость устранить очень легко, для этого воду всего лишь кипятят. В ходе термической обработки соединение солей разрушаются и становятся нерастворимыми, выпадая в осадок. Тем самым объясняется появление накипи на бытовых приборах. При этом временная жесткость не даёт возможность к резкому изменению кислотно-щелочного баланса воды.
2.3 Постоянная жесткость (Некарбонатная).
Постоянная жесткость отличается от временной тем, что удалить её простым кипячением не получится. Под некарбонатной жесткостью подразумевается количественное присутствие солей кальция и магния. Также сюда входят кислоты. В основном идёт подсчет концентрации хлоридов и сульфатов. Как уже говорилось, термическая обработка не повлияет на состав воды. Наличие нерастворимых соединений не расщепляются не образуют накипь.
3. Ущерб жесткой воды на предприятии, в частном доме.
Использование жесткой воды, как для хозяйственных нужд, так и для промышленного производства не рекомендуется. Какое негативное последствие может оказать такая вода в бытовом плане? Во-первых, её влияние на здоровье человека. Большая концентрация солей кальция и магния плохо переносится организмом, оседая в сосудах. Особенно это касается тех, у кого проблемы с пищеварительной системой. Негативное влияние на сердечно- сосудистую систему до сих пор научно не доказано. Всемирная Организация Здравоохранения опубликовала материалы, в которых нет фактов о развитии проблем с сердцем именно после употребления жесткой воды. И в докладах ВОЗ не указан конкретный диапазон концентрации солей жесткости в воде, опасного для здоровья. Во-вторых, для сантехнических изделий дело обстоит иначе. В большинстве случаев сантехника в домах установлена старого образца, которая не выдерживает наличия большой концентрации солей и забивается. Даже если трубы поменяны не так давно, при использовании жесткой воды они подлежат разрушению. Бытовые приборы с нагревательным элементом, чайники, стиральные и посудомоечные машины, при работе с жесткой водой выходят из строя. Внутри механизма накапливается накипь, в случае с чайником это видно визуально на диске или спирали. Накипь имеет свойство удерживать тепло, вследствие на нагрев тратиться больше энергии. При продолжительном использовании жесткой воды техника перестаёт работать и подлежит замене, что также несет финансовые затраты. Да и проводить гигиенические процедуры в жёсткой воде не очень приятно. Сухость кожи и возможность аллергической реакции. Поэтому для комфортного использования воды необходимо не только отсутствие в ней вредных примесей, но и её умягчение.
Рис. 2 Накипь солей жесткости на сантехнике и бытовых приборах
В промышленном секторе не так остро стоит вопрос о влиянии жесткой воды на организм. Гораздо важнее влияние солей жесткости на оборудование. В сфере, где используются паровые котлы, для нагрева этот вопрос наиболее актуален. Для такого сектора необходима вода без содержания солей жесткости, в противном случае в процессе этапов работы произойдет выход оборудования из строя. При постоянном нагреве жесткой воды будет образовываться накипь и оседать на стенках и нагревательных элементах, что неминуемо ведет к увеличенному расходу средств и замене оборудования. В пищевой промышленности также необходимо использовать только чистую воду. В этом сегменте вода используется практически на всех этапах производства и необходима для обработки продукции. Наличие повышенной концентрации солей кальция и магния неминуемо ведут к определенным затратам. В первую очередь это повышенные расходы на электроэнергию, так как накипь очень плохой проводник тепла. Во вторую очередь это может быть полная или частичная замена оборудования и трубопровода. Трубы тоже подвергаются разрушительному воздействию, подвергаясь коррозии. Если ситуация не такая катастрофичная, то можно обойтись очисткой оборудования, по возможности. Если дело касается ёмкостей, то их отмывают механически. В этом случае останавливают производство. И опять же всё сводится к дополнительным расходам. Для очищения необходимо много химических средств. Поэтому чтобы не доводить до крайних ситуаций, вода, перед использованием, проходит фильтрацию, для избавления от солей жесткости.
4. Способы жесткой воды и как ее устранить?
Способов для умягчения воды немало, как для домашнего использования, так и для больших производств. Некоторые варианты могут быть универсальными. Но опять же, всё начинается с химического анализа воды по ГОСТу 31954-2012. Самый простой метод, используемый дома – это термический или по-простому кипячение. При этом необходимо кипятить воду при температуре 100 градусов. Произойдёт химическая реакция и соли кальция и магния распадутся, выпадут в осадок. Но много воды так не нагреешь, просто неудобно. И ёмкость, используемая для нагрева, будет покрыта накипью.
Более профессиональный метод – система обратного осмоса. Такой способ актуален и для быта, и для промышленности. Мембранная фильтрация позволяет добиться абсолютно чистой воды, дистиллированной. Способ позволяет очищать как временную, так и постоянную жесткую воду.
Ну и куда же без химических веществ. Один из способов – реагентный. Суть в добавлении реагентов в воду для создания химической реакции и очищения, с последующей фильтрацией. Метод, конечно, быстрый, но необходим точный расчет химических средств. Что проблематично сделать в домашних условиях.
В принципе, любой метод можно подогнать для бытового использования либо промышленного. Всё зависит от масштабности установки и количества фильтрующих элементов. Если для промышленности в одной системе могут стоять несколько одинаковых или разных фильтров, то дома часто используются картриджные фильтры, которые подлежат замене.
5. Какие бывают фильтры от жесткой воды?
Для установки станции водоподготовки в домашних условиях или промышленных используется разный набор фильтрующих элементов. Всё зависит от изначальной жесткости воды, тем более со временем у неё есть свойство меняться. Фильтры могут быть установлены от механических до ультрафиолетовых. Реагентные и безреагентные. Но в основном, используются ионные фильтры, полифосфатные, мембранные и на основе смолы.
5.1 Ионообменные.
Ионообменные установки представляют собой корпус с контроллером и ёмкостью для раствора. Главная часть системы – колба или картридж с ионной смолой. Процесс, применяемый в этой конструкции, ионообменный. Вода, насыщенная солями кальция и магния, поступает в установку, где расположена колба. При этом происходит разделение ионов в смоле. Они притягивают к себе соли жесткости, а вместо них в воду попадает натрий. Таким образом, происходит ионозамещение. Со временем смола насыщается примесями и её необходимо регенерировать. В домашних условиях удобнее устанавливать картридж, который не требует регенерации, а просто подлежит замене. На промышленных предприятиях к системе присоединяется специальный бак, где находится концентрированный солевой раствор. Фильтрующий элемент промывается этим концентратом. В итоге происходит отделение примесей от смолы, и она снова насыщается ионами. Раствор утилизируется, фильтр готов к работе. Частота промывки фильтра зависит от нескольких факторов. Во-первых, это конечно концентрация солей в изначальной воде. Чем их больше, чем вода жёстче, тем чаще регенерируют фильтр. Во-вторых, производительность системы. Если фильтрация постоянная и больших объёмов, то и промывка происходит чаще. Для каждой профессиональной системы добавлен контроллер, который следит за степенью наполнения примесями фильтра. А также количеством подаваемого раствора на регенерацию. Утилизируемый концентрат также подлежит обработке. Дело в том, что при промывке образуется агрессивный солёный раствор с добавлением солей жёсткости. Просто смыть в канализацию нельзя по экологическим нормам. Поэтому на производстве установлены дополнительные фильтры сточных вод. Такой способ умягчения воды очень популярен как в быту, так и на производстве. Отсутствие агрессивных реагентов и неприхотливость к первоначальному источнику делает систему ионозамещения очень гибкой и удобной. Из минусов эксперты выделяют стоимость системы и расходы на регенерирующий раствор. В промышленности сюда входит установка дополнительной системы фильтрации.
Рис. 3 Схема очистки воды ионным способом
5.2 Полифосфатные.
Полифосфатный фильтр – это фильтр, наполненный натриевой солью. Преимущество устанавливается для оборудования. Чтобы прибор получал только умягченную воду. При попадании воды в колбу происходит растворение солей. Соль впитывается кальцием и магнием. В итоге на стенках приборов образуется специальная пленка, которая не даёт осесть накипи. Преимущество данного фильтра в его низкой стоимости и простоте использования. Однако, фильтрующий элемент быстро расходуется и подлежит частой замене. Так же из их недостатков выделяют растворение защитной плёнки в горячей воде. При фильтрации и последующих этапах температура воды не должна превышать 55 градусов. Чаще такие фильтры устанавливают в быту, монтируя сразу в трубу или шланг, перед прибором. Для получения питьевой воды такой фильтр не подойдет. При растворении и смешивании солей, в ходе химической реакции, могут образовываться новые соединения. Так же не рекомендуется устанавливать для фильтрации стоковых вод. При установке полифосфатного фильтра стоковые воды, наполненные различными примесями, вступают в реакцию в полифосфатом.
 |  |
Рис. 4 Полифосфатные фильтры
5.3 Обратный осмос.
Обратный осмос относится к мембранному типу фильтрации. Главный элемент – мембрана. Катушка, состоящая из множества мелких пор, которые пропускают только молекулы воды. Водный поток подаётся под давлением через фильтр. При этом ячейки мембраны настолько малы, что пропускают только воду. Соли кальция и магния остаются в порах. Промывка осуществляется путём напора воды на фильтрующий элемент. Такой фильтр способен выдавать ультрачистую умягченную воду. Устанавливают мембраны как по одной, так и несколько, в зависимости от нагрузки системы. Для домашнего использования подойдет один фильтр, даже при максимальном использовании. Преимущество мембраны в её уникальной способности очищать любой объём воды и неприхотливость в промывке. Также при умягчении не используются реагенты, что позволяет применять систему фильтрации как в промышленности, так и в домашних условиях. Недостатки в её чувствительности. Мембрана имеет свойство быстро засоряться, если не установлен предварительный фильтр. Как правило, это обычный механический фильтр для предварительной очистки. Замене фильтр подлежит не так уж и часто. Конечно, многое зависит от частоты его использования. Для быта система более упрощенная и существует просто замена элемента. В промышленных масштабах, где зачастую установлено несколько мембран, устанавливают автоматическую промывку фильтра по необходимости.
 |  |
5.4 Комплексная очистка (с универсальной смолой).
Комплексная очистка представляет собой систему, способную заменить несколько фильтров на один. Используемое вещество – универсальная синтетическая смола. Её состав — это смесь из синтетических и природных компонентов ионообменных и сорбционных. Такой фильтр может использоваться для любых целей. Не только умягчает воду, но и удаляет остальные примеси. Принцип действия такой же, как и при ионозамещении, но здесь фильтрующим элементов выступает не ионная смола, а универсальная. Фильтр, при заполнении, так же регенерируют раствором. Уникальность его в многофункциональности и возможности замены нескольких систем фильтрации на одну.
6. Советы от экспертов по выбору фильтра от жесткой воды
Для выбора фильтра в первую очередь обязательно делается анализ воды. И неважно какой источник будет изначальным хоть водопроводная вода, хоть скважинная, хоть из озера. После получения результатов определяемся с нагрузкой на систему и сфере её применения. Если необходима питьевая вода, то лучшим вариантом станет система фильтрации обратного осмоса либо ионная установка. В обоих случаях умягчённая вода будет пригодна для употребления в пищу. При выборе фильтра основными критериями являются его производительность, габариты, стоимость, затраты на установку и расходные материалы. Конечно, самый дешевый фильтр не даёт гарантии качественной очистки. Но и самый дорогой может потребовать дополнительных затрат при эксплуатации. У каждого фильтрующего элемента есть плюсы и минусы. Из представленных вариантов самым дешевым и менее функциональным является полифосфатный фильтр. Его преимущество в простоте и низкой цене. Но невозможность работать в горячей воде и частое пополнение загрузки скорее минус, чем плюс. Ионный и мембранный метод примерно на одном уровне по стоимости и качеству очищения. Для домашнего использования ионные системы немного модернизированы по габаритам и лишены регенерации фильтра. Такое изменение необходимо, так как промывочный концентрат после регенерации необходимо снова очищать перед утилизацией. Для промышленности система осталась в изначальном варианте. Обратный осмос также разделен на домашнее и промышленно использование. Но в данном случае сама система в обоих вариантах одинаковая, различия только по внешним данным. При выборе фильтра особенное внимание необходимо уделить производителю. Неизвестные фирмы не смогут дать долгой гарантии работы фильтрующего элемента просто из-за отсутствия опыта работы. Крупные поставщики, которые уже давно на рынке, могут представить все необходимые документы по тестированию элементов, их работе и соответствие нормам. К тому же у таких производителей более долгая гарантия и уверенность в своём продукте.
Ниже представленно видео по сборке умягчителя воды
Жесткая вода и способы ее умягчения
Качество водоснабжения – предмет постоянного внимания, обсуждаемый как дома, так и на промышленных предприятиях. Приобретая фильтр «Гейзер» для жесткой воды, необходимо понимать, что минерализация не всегда является исключительно причиной множества проблем.
Самый очевидный пример – морская вода, пить которую не приходит в голову даже при сильной жажде. После морских ванн на теле остается солевой налет. Пляжные полотенца теряют привычную мягкость. Да и сам термин «жесткая» применительно к жидкости возник из-за свойства ткани грубеть после полоскания в море.
Однако присутствие тех же минеральных солей придает воде вкус. С жидкостью в организм человека попадают необходимые микроэлементы. Поэтому выбирать метод и степень умягчения следует осмысленно, исходя из характеристик и способов использования воды.
Характеристики жесткой воды
Жесткость – интегральный показатель содержания в воде солей щелочноземельных металлов, преимущественно кальция и магния. Складывается она из двух составляющих. Постоянная жесткость определяется присутствием солей серной, соляной и азотной кислоты. Временная – складывается из суммы содержания гидрокарбонатов, а также карбонатов Mg и Ca. При уровне pH выше 8,3 либо нагревании эти компоненты образуют накипь на стенках или выпадают в осадок. Поскольку именно гидрокарбонаты определяют вкусовые качества, разница между родниковой и кипяченой водой ощутима при первом же глотке.
Российский СанПиН 2.1.4.1074-01 определяет допустимую величину жесткости при питьевом водоснабжении равной 7 мг-экв/л. Но градации для мягкой и высокоминерализованной воды не установлены однозначно, и существенно отличаются не только в разных странах, но даже в пределах одного государства.
Таблица 1. Классификации жесткости воды в России, Германии, США
В России чаще используется четырехступенчатая классификация жесткости в зависимости от содержания в воде солей (мг-экв/л):
При превышении допустимого значения поступающая к потребителю вода считается технической.
Зависимость жесткости от источника водоснабжения
Значение жесткости может существенно варьироваться даже в пределах одного региона. Чаще всего это зависит от типа водозабора. В пресных поверхностных водоемах и реках вода мягче вследствие постоянной подпитки от тающего снега и атмосферных осадков. Для них характерны сезонные колебания, зависящие от режима питания водных объектов.
Подземные воды в большей степени обогащены солями, содержащимися в водоносных горизонтах. Их концентрация мало зависит от времени года и количества осадков. Скважинные водозаборы отличает повышенная жесткость и постоянство химического состава.
Пределы и особенности умягчения
Необходимость удаления избыточных солей даже при пользовании централизованными источниками водоснабжения очевидна. Негативное влияние жесткой воды проявляется уже при концентрациях 3-7 мг-экв/л, которые считаются допустимыми. Это следует учитывать, выбирая фильтр для питьевой воды.
Для бытовой техники и внутридомовых инженерных сетей это чревато рядом серьезных проблем:
Для человека снижается эффективность гигиенических процедур, обезжиривается и пересыхает кожа, повышается риск развития мочекаменной болезни, растет вероятность заболеваний сосудов и костной системы.
Но и полное обессоливание воды несет определённые проблемы. В частности, в технической сфере жесткость менее 2 мг-экв/л чревата усилением коррозийного воздействия теплоносителя на элементы систем обогрева. Поэтому при использовании умягчителей важно выбивать технологию, которая гарантирует на выходе воду с оптимальной жесткостью.
Методы умягчения
Мягкую воду получают несколькими способами. Наиболее древний из них – термоумягчение, или кипячение. Однако этот метод устраняет лишь временную жесткость, и применяется преимущественно в быту. Гораздо больше востребованы технологии мембранной очистки, ионного обмена и реагентного умягчения. Они отличаются глубиной, селективностью очистки, сферой применения – используются для обработки питьевой или исключительно технической воды.
Ионный обмен
Ионообменное умягчение – классическая технология, при которой жесткость устраняется замещением ионов кальция и магния исходной воды нейтральными катионами натрия. В коттеджных и промышленных системах водоочистки ионообменная установка умягчения воды – обязательный элемент водоподготовки. В качестве загрузки здесь работают катионообменные смолы, которые входят также в состав многокомпонентных смесей Ecotar, применяемых в фильтрах комплексной очистки Aquachief.
В фильтрах-кувшинах для корректировки жесткости служит ионообменный волокнистый материал «Каталон». В бытовых стационарных системах водоочистки умягчение осуществляется при помощи традиционных картриджей с катионообменной смолой (БС), а также инновационного материала «Арагон 2» с интегрированной в полимер ионообменной смолой. Выбор моделей для мягкой, жесткой и сверхжесткой воды позволяет получать из любой исходной жидкости фильтрат с оптимальными характеристиками.
Мембранная очистка
Обратный осмос – самый кардинальный способ изменения характеристик воды, который позволяет получать полностью обессоленное химическое соединение. Метод основан на продавливании жидкости через полупроницаемую мембрану с пористостью 0,0001 мкм. Преграда проницаема лишь для молекул H2O и некоторых газов.
Технология в чистом виде используется как промышленная водоочистка в ряде производственных процессов, медицине, при переработке стоков. Питьевая вода на последнем этапе обратноосмотической очистки может обогащаться природными минералами для восстановления оптимального солевого баланса. Применение наномембран с размером пор 0,001 микрометра снижает жесткость на 70-80%, но сохраняет естественный баланс минералов. Предпочтение той или иной технологии определяется химическим составом исходной жидкости и областью применения очищенной воды.
Реагентное умягчение
Механизм снижения жесткости основан на свойствах ряда химических веществ вступать в реакцию с солями кальция и магния. В результате образуются нерастворимые карбонаты и сульфаты, выпадающие в осадок. Ранее в качестве реагента применялись гашеная известь или кальцинированная сода. В настоящее время смягчение жесткой воды чаще всего выполняется фильтром с полифосфатной загрузкой.
Этот способ нельзя использовать в линии питьевого водоснабжения, но он весьма эффективен при установке в трубопровод подачи холодной воды к стиральной и посудомоечной машинам. Связывание солей жесткости препятствует появлению накипи на нагревательных элементах, сокращает расход электричества, повышает эффективность работы бытовой техники.
Чтобы не ошибиться с выбором метода умягчения и типом фильтра, проконсультируйтесь с нашими специалистами. Чистая вода с оптимальным минеральным составом – залог здоровья потребителя и долгой работы линий водоснабжения и бытовой техники, поэтому лучше не пренебрегать водоподготовкой.