Водоподготовка в коттедже

«Не пей, Иванушка, козлёночком станешь», — уговаривала сестрица Алёнушка братца Иванушку. В реальной жизни, испив воды сомнительного качества, козлёнком, конечно, не станешь, а вот пациентом больницы — вполне. И это далеко не единственная напасть, причиной которой может послужить неподготовленная вода. Страдают от неё не только люди, но и бытовая техника, котельное и водогрейное оборудование, трубы, сантехника. При этом в коттеджах проблема водоподготовки встаёт намного острее, чем в городских квартирах, так как здесь приходится работать с водой в её первоначальном, а не прошедшем обработку на водоканале виде. Попробуем разобраться, как правильно выстроить систему водоподготовки в частном доме.

Прежде всего, стоит сказать, что какой­то универсальной схемы водоподготовки для коттеджей не существует. На подбор оборудования и порядок его использования влияют многие факторы, их необходимо учитывать в каждом конкретном случае в индивидуальном порядке. Ключевой фактор — состав воды, поступающей в дом. Только зная, с какими примесями можно столкнуться при пользовании водой из данного источника, удастся правильно подобрать схему водоподготовки и быть уверенным в конечном результате.

Мы не будем вдаваться в подробности редких специфических случаев, остановимся на наиболее распространённых проблемах водоподготовки, с которыми чаще всего сталкиваются жители частных домов, и методах их решения.

Откуда водица?

Источником воды в коттедже обычно служит местный центральный водопровод, собственный колодец или скважина. Нужно понимать, что вода из них будет разительно отличаться по составу от той, что поступает в дома и квартиры из централизованного городского водопровода. Вода, которая течёт из смесителя в городе, условно безопасна для человека, из неё удалены те нежелательные примеси, содержание которых недопустимо по действующим нормам. Так что её подготовка на уровне квартиры зачастую сводится к незначительной коррекции состава (например, снижению жёсткости) и улучшению органолептических свойств (запаха, прозрачности и т. д.).

Ожидать столь же благоприятных свойств от воды из скважины или тем более колодца не стоит. В ней реально встретить такие примеси, каких в городском водопроводе по правилам и быть не должно, в том числе представляющие опасность для здоровья человека. При этом решать проблемы их удаления придётся на месте, с помощью установленного в доме оборудования. Поэтому важно, чтобы подбор, монтаж и наладку системы водоподготовки проводили опытные специалисты.

Также стоит учесть, что даже в одной и той же местности состав воды из разных источников существенно различается. Немалую роль при этом играет глубина и тип водоносного горизонта, откуда происходит забор воды.

Колодцы, очевидно, в прошлые времена были самыми распространёнными источниками чистой воды для человека, однако в современном мире их позиции уже не те. И дело тут вот в чём. Выкопать глубокий колодец сложно, его глубина редко превышает 30 м и достигает уровня грунтовых вод (песчаный горизонт). Из­за близости поверхностных слоёв почвы в колодец попадает вода, подверженная разного рода загрязнениям — от химических веществ, применяемых в сельском хозяйстве и промышленности, отходов жизнедеятельности человека до всевозможных микроорганизмов. При этом состав воды в колодце часто нестабилен и зависит от сезона: например, весной в период таяния снега и разлива рек вода в колодце имеет один состав, а летом — уже другой. Так что при пользовании колодцем есть риск, что из­за комплекса проблем придётся вложить немало финансов в водоподготовку — чтобы вода стала пригодной для использования в быту. Вдобавок ко всему производительности колодца бывает недостаточно для стабильного снабжения жилого дома с несколькими пользователями.

Скважины небольшой глубины (в среднем до 40 м) позволяют забирать воду из песчаного водоносного горизонта (поэтому за ними закрепилось название скважин «на песок»). Поскольку они глубже колодцев, влияние загрязнений с поверхности почвы на них слабее, а состав воды меняется от сезона к сезону меньше. Оборудовать такую скважину дешевле, чем более глубокую и достигающую известнякового слоя, так как можно прибегнуть к менее затратным методам бурения. Однако производительность скважины «на песок» невелика — обычно немногим более кубометра воды в час.

Скважины «на известняк» (забирают воду известнякового водоносного горизонта, расположенного значительно ниже песчаных слоёв, и могут достигать 100 и более метров в глубину) более производительные и долговечные, способны обслуживать водой несколько домов. Состав воды из них, как правило, стабилен на протяжении всего года, а влияние источников загрязнений с поверхности очень мало по сравнению с колодцами или песчаными скважинами. Из­за этого распространено мнение, что именно они — лучшие источники воды для коттеджа. Но было бы ошибкой считать, что полученная из такой скважины вода не требует никакой подготовки перед попаданием в систему водоснабжения дома. На самом деле и глубокие скважины могут преподносить сюрпризы, причём нередко неприятные, в виде нежелательных или даже опасных примесей. Кроме того, для них характерны и вполне ожидаемые проблемы, например жёсткая вода (что неудивительно, поскольку известняк богат солями кальция и магния, а они и делают воду жёсткой).

Тем не менее, поскольку на состав воды влияет целый комплекс факторов, нет никаких гарантий, что воду из более глубокой скважины будет легче подготовить для бытового использования. В некоторых случаях воду приемлемого качества можно получить и из песчаной скважины, что позволяет обойтись без обустройства дорогостоящей скважины «на известняк». Бывает и так, что вода из глубокой скважины содержит больше нежелательных примесей, чем из неглубокой. Поэтому, прежде чем начинать работы по бурению скважины или копанию колодца, имеет смысл провести небольшую «разведку местности» и поинтересоваться у соседей об их опыте в этом вопросе. Вполне вероятно, что основные проблемы состава воды в этом районе давно и хорошо известны живущим здесь людям, и вас предупредят о возможных ошибках при выборе источника.

Гораздо больше повезло тем владельцам коттеджей, чьи дома расположены в посёлках с организованным центральным водопроводом. В отличие от индивидуальной скважины на участке здесь перед попаданием в отдельные дома вода обычно проходит предварительную первичную водоподготовку. В частности — механическую очистку
и, если в этом есть необходимость, обезжелезивание. Соответственно, подготовить такую воду для дома гораздо проще.

Фильтр механической очистки «Гейзер»
Jimten с дисковыми фильтрующими модулями
из усиленного полипропилена. Поддерживает
функцию обратной промывки для удаления
задержанных частиц загрязнений

Итак, источник воды есть. Что дальше? Покупать оборудование для водоподготовки ещё не время. Сначала необходимо точно определить состав воды, чтобы выявить все проблемы, которые придётся решать. Для этого делают забор воды для детального анализа в лаборатории. Он позволяет не только выявить наличие тех или иных примесей, но и их концентрацию, что тоже важно для подбора оборудования и реагентов. Также принимают во внимание характеристики системы водоснабжения, например мощность насоса и давление воды.

Этапы водоподготовки в доме выстраивают в определённом порядке, чтобы обеспечить защиту элементов системы от негативного влияния тех или иных примесей.

Механическая очистка

Содержащиеся в воде твёрдые частицы (песок и т. д.) способны повредить оборудование в системе водоснабжения, повлиять на ресурс фильтров, поэтому их необходимо удалять ещё на входе в систему.

На этом этапе обычно обходятся так называемыми сетчатыми фильтрами — фильтрующими элементами в них служат сетки из нержавеющей стали или синтетического материала, иногда — пластины с перфорацией. Степень очистки фильтра зависит от размера ячейки сетки, подбирают её в соответствии с характером загрязнений в воде. Чаще всего применяют сетки с размером ячейки от 100 до 300 микрон, хотя есть образцы и с более тонкой или, наоборот, грубой очисткой.

Обслуживание таких фильтров сводится в основном к периодической очистке сетки. В одних моделях для этого придётся разбирать корпус фильтра, в других (промывных) достаточно открыть дренажный клапан, чтобы вымыть из колбы фильтра и с сетки скопившиеся загрязнения. Промывки продлевают срок службы фильтрующего элемента, хотя рано или поздно её всё равно придётся менять.

Существуют также фильтры, сетки которых не надо промывать, — в них реализован механизм быстрой замены одноразовых фильтрующих элементов.

Для механической очистки применяют также дисковые фильтры. В качестве фильтрующего элемента в них выступают плотно прижатые друг к другу пластиковые диски с канавками заданной формы. Вода протекает по ним внутрь блока дисков, в то время как частицы загрязнений, не проходящие по размеру в канавки, остаются снаружи. Как и сетчатые фильтры, дисковые очищаются за счёт промывки со сливом накопленных частиц грязи в дренаж.

Обезжелезивание

Второй этап водоподготовки — удаление железа из воды (обезжелезивание). Железо в воде может присутствовать в разных формах — растворённой, в виде твёрдых частиц, а также в составе органических соединений. Повышенное содержание железа приводит к разным неприятным последствиям. Это, например, «ржавые» потёки на сантехнике, повышенный износ техники, подключённой к системе водоснабжения, и не в последнюю очередь влияние на последующие компоненты системы водоподготовки. В частности, если в доме используется ионообменная смола для удаления солей жёсткости из воды (умягчения), железо может испортить смолу. Органолептические свойства воды, содержащей железо, тоже оставляют желать лучшего — такая вода не бесцветна, имеет желтоватый или бурый оттенок, у неё неприятный вкус и запах. Да и пить богатую железом воду небезопасно.

Типовая схема системы водоподготовки в коттедже:
1 — грубая механическая очистка,
2 — аэерация,
3 — обезжелезивание,
4 — умягчение,
5 — тонкая механическая очистка.
Источник: «ЛИТ Трейдинг»

Пока железо находится в растворённом состоянии или в органических соединениях, избавиться от него непросто. Другое дело — окисленное железо, которое выпадает в твёрдый осадок. Окисление железа — естественный процесс, протекающий в воде в присутствии кислорода, однако в обычных условиях его скорость невелика. Системы обезжелезивания воды в коттеджах ускоряют этот процесс и позволяют быстро перевести железо в твёрдую, удобную для фильтрации форму.

Один из распространённых и при этом простых методов обезжелезивания воды — аэрация. Воду, поступающую в аэрационную колонну, при помощи компрессора насыщают воздухом. Содержащийся в нём кислород окисляет железо. Избыток воздуха из колонны удаляются через воздухоотделительный клапан — это необходимо для защиты системы от завоздушивания.

Примечательно, что аэрация воды позволяет устранить не только железо, но и сероводород. Хотя растворённый сероводород — не столь распространённое явление, как железо, многие владельцы коттеджей всё же сталкиваются с этой проблемой. Вода, содержащая данный газ, обладает характерным резким запахом, непригодна для питья и хозяйственно­бытового использования. Однако в аэрационной колонне сероводород, растворённый в воде, высвобождается и может быть удалён через воздухоотделительный клапан.

В связке с аэрационной колонной традиционно используют и установку обезжелезивания с загрузкой из каталитических материалов. Вода, прошедшая аэрацию, поступает в ёмкость такой установки, где на поверхности гранул загрузки продолжается процесс окисления железа. На рынке представлено несколько видов каталитических материалов для систем обезжелезивания и их комбинаций, для каждого случая подбирают тот или иной вариант исходя из конкретных условий. Учитывают как количество, так и тип железа в воде, наличие или отсутствие других химических веществ. У материала загрузки есть определённый ресурс, но время от времени и её всё равно придётся менять. Правда, при благоприятных условиях и грамотно подобранном оборудовании срок службы загрузки составляет несколько лет.

Установки обезжелезивания необязательно использовать вместе с аэрационными колоннами. Если состав воды (количество железа, содержание газов и т. д.) позволяет, их допускается применять и в качестве единственного средства обез­ железивания. Однако принимать решение об эксплуатации такого оборудования без предварительной аэрации и подбирать тип загрузки для него должен специалист. В противном случае возникнет ситуация, когда вместо ожидаемой экономии пользователь получит проблемы со снижением срока службы загрузки и неэффективной работой системы в целом.

Умягчение

Жёсткая вода — одна из самых «популярных» проблем водоподготовки в частных домах. Причина этого явления — соли кальция и магния (так называемые соли жёсткости), попадающие в воду из почвы, в частности из известняка. Они могут образовывать твёрдые отложения (накипь) на поверхностях труб, сантехники, особенно губительны они для водонагревательных приборов и бытовой техники — накипь на ТЭНах и теплообменниках снижает эффективность их работы и приводит к быстрому износу. Кроме того, соли жёсткости отрицательно влияют на свойства моющих средств, а также способствуют износу вещей при стирке. Наконец, вызывают дискомфорт после принятия водных процедур — оставляют на коже и волосах тонкую плёнку, провоцируют зуд и ощущение сухости.

Фильтр Viessmann для умягчения воды

Есть несколько способов устранения жёсткости воды или её последствий, различающихся как ценой, так и сложностью монтажа и обслуживания. Результаты работы у них также разные. Но обо всём по порядку.

Наиболее эффективный способ — умягчение воды, которое предполагает удаление из неё солей жёсткости. Для этого используют специальные установки­умягчители, ёмкости которых заполнены ионообменной смолой, изначально насыщенной ионами натрия. Когда в неё попадает жёсткая вода, смола связывает ионы магния и кальция, содержащиеся в солях жёсткости, замещая их натрием. А соли натрия не образуют накипь, поэтому нагревательным приборам и сантехнике не угрожают. Умягчение настолько эффективно удаляет соли жёсткости, что после него нередко приходится подмешивать в магистраль некоторое количество неподготовленной воды — чтобы вода не была слишком мягкой.

Важное свойство ионообменной смолы — её способность к регенерации (восстановлению). Восполнить запас натрия в ней несложно — для этого не нужны сложные химикаты, достаточно концентрированного раствора поваренной соли NaCl. Умягчитель временно переводят из рабочего режима в режим регенерации и заполняют ёмкость раствором соли, смола высвобождает накопленные ею ионы кальция и магния и насыщается ионами натрия. Остатки раствора и соли кальция и магния затем сливают в дренаж, после чего умягчитель снова готов работать в обычном режиме.

Ионообменная смола для станций умягчения воды. Фото: «ЛИТ Трейдинг»

Регенерация позволяет многократно обновлять ресурс смолы, причём этот процесс обычно автоматизирован благодаря блоку управления станции умягчения. Современные блоки управления способны запускать регенерацию по времени или по расходу воды, а также выбирать наиболее удобное время для регенерации (например, ночью). Кроме того, уже существуют модели умягчителей, снабжённые двумя ёмкостями со смолой, которые проходят через процедуру регенерации попеременно и умягчают воду непрерывно.

С другой стороны, использование соли для регенерации — это и недостаток умягчителей. Соль выступает в качестве расходного материала, её придётся регулярно закупать для нужд водоподготовки. Могут возникнуть проблемы и с утилизацией насыщенных солями стоков.

Умягчители доступны в различных исполнениях. Обычная стандартная станция умягчения воды представляет собой большую, похожую на баллон ёмкость с загрузкой и блоком управления. Солевой бак для регенерации у такой установки расположен отдельно. Но и пространства для размещения станции и бака потребуется немало. Для небольших помещений, где наблюдается нехватка места, подойдут установки так называемого кабинетного типа — подобный умягчитель более компактен и снабжён аккуратным внешним корпусом, внутри которого содержится не только ёмкость со смолой и блок управления, но и солевой бак.

Ионообменная смола — не единственный выход. На рынке существуют и другие решения, позволяющие устранить некоторые последствия жёсткой воды. В основном они направлены на предотвращение отложения накипи на поверхностях труб, нагревательных приборов и т. д. Одно из таких решений — дозаторы химических реагентов, связывающих соли жёсткости. Чаще всего для этих целей применяют реагенты на основе полифосфатов. Преимущества таких устройств — компактность (фактически это небольшая ёмкость с реагентом, установленная на магистрали подачи воды) и отсутствие каких­либо стоков, требующих отвода. Недостатки — попадание в воду химических веществ, которых изначально там не было, но главное — проблему жёсткости они решают лишь частично. Защищая от образования известковых отложений, они, однако, не помогают от влияния жёсткой воды на моющие средства, вещи при стирке и на человека.

Другая альтернатива умягчителям — установки безреагентной защиты от известковых отложений. Они воздействуют на соли жёсткости посредством электромагнитных импульсов, что приводит к образованию нанокристаллов карбонатов кальция и магния. В этой форме соли уже не откладываются в виде накипи. Метод позволяет защитить систему водоснабжения, сантехнику, бытовую технику и водогрейное оборудование от накипи, не привнося посторонних веществ в состав воды. К тому же такие установки не требуют частого обслуживания — им не нужно подсыпать соль или реагенты. Тем не менее, как и дозаторы полифосфатов, они устраняют только одну — хотя и наиболее существенную — проблему жёсткой воды, а именно известковые отложения. Чтобы сделать воду комфортной для водных процедур и безопасной для тканей, придётся обращаться к умягчению.

Комбинированные системы

В последнее время на российском рынке появляется всё больше комбинированных многофункциональных установок для умягчения и обезжелезивания в одном корпусе. Как правило, это компактные «кабинетные» решения. Загрузка обычно состоит из смеси различных фильтрующих материалов и ионообменных смол. Они позволяют задерживать сразу соли жёсткости, железо, марганец и некоторые другие примеси, при этом способны восстанавливать свой ресурс. Для регенерации применяют ту же таблетированную соль, что и для умягчителей. Такое оборудование занимает меньше места, чем системы аэрации, обезжелезивания и умягчения по отдельности, но имеет свои недостатки и ограничения. В первую очередь это более жёсткие требования к составу воды. Обычно такая комбинированная установка предназначена для работы с водой, имеющей невысокое содержание железа. Кроме того, при использовании подобного оборудования возникают сложности с регулированием жёсткости воды на выходе. Если обычный умягчитель позволяет решить эту задачу путём подмеса некоторого количества не прошедшей через установку воды, то в случае многофункциональной модели при подмесе в систему водоснабжения дома попадут не только соли жёсткости, но и железо.

Фильтр BWT R1 удаляет механические примеси
крупнее 100 мкм. Благодаря гидромодулю
допускает монтаж как на вертикальной, так
и горизонтальной линии водопровода

Тонкая очистка

После того как вода прошла процедуру обезжелезивания и умягчения, её стоит очистить от механических частиц малых размеров, которые не были задержаны сетчатыми фильтрами на входе в систему. Такие частицы, почти незаметные на глаз, могут тем не менее нанести вред сантехнике и бытовой технике, например смесителям с керамическими картриджами, клапанам, арматуре и т. д. Для этих целей применяют бытовые фильтры со сменными картриджами из вспененных полимерных материалов или с намоткой нитей.

Сорбция

В некоторых случаях в систему водоподготовки интегрируют фильтры с загрузкой на основе угля (например, кокосового) с различными добавками. Помимо мелких загрязнений, они также удаляют хлор и некоторые органические соединения, улучшают органолептические свойства воды (вкус, запах, цветность, прозрачность). Загрузку фильтра время от времени очищают с помощью промывки, чтобы удалить скопившиеся загрязнения, а по мере необходимости — заменяют на новую. Устанавливают такие фильтры обычно перед станцией умягчения.

Обеззараживание

Если есть необходимость, перед поступлением в систему водоснабжения коттеджа воду обеззараживают. Эта процедура позволяет устранить микроорганизмы, содержащиеся в воде. Городские водоканалы для этих целей используют разные методы, в том числе хлорирование и озонирование, однако на уровне коттеджа прибегать к таким средствам нет необходимости. Наиболее распространённый и простой в работе и обслуживании метод обеззараживания в загородном частном доме — облучение воды ультрафиолетом. В этом случае вода протекает через камеру стерилизатора с установленным внутри излучателем УФ­волн. Стерилизатор обычно имеет продолговатую форму, это сделано для того, чтобы вода по мере движения внутри устройства успевала получить достаточную дозу ультрафиолета для эффективного обеззараживания. У ультрафиолетовых стерилизаторов немало преимуществ. Так, они не требуют использования реагентов, просты в обслуживании, компактны.

Подготовка питьевой воды

Отдельный важный этап водоподготовки в коттедже — обеспечение дома водой, пригодной для питья. Как и для предыдущих этапов водоподготовки, важную роль здесь играет анализ воды. Он позволит определить, что придётся удалять из воды, и в соответствии с этим выбрать компоненты системы фильтрации. Кроме того, нужно принять во внимание все этапы водоподготовки в доме, предшествующие питьевому фильтру. Потому что, например, нет смысла устанавливать ступень фильтра для удаления железа или снижения жёсткости в системе подготовки питьевой воды, если в коттедже будет работать отдельная установка обезжелезивания и умягчения.

Существуют разные подходы к фильтрации питьевой воды. Первый — удалить из неё нежелательные компоненты, оставив безвредные. По такому принципу действуют проточные сорбционные фильтры, состоящие из одного или нескольких картриджей с различными наполнителями. Они задерживают вредные примеси, какие именно — зависит от комплектации системы. Картриджи одноразовые, подлежат замене по мере эксплуатации, причём всё больше производителей для упрощения обслуживания таких фильтров реализуют технологию быстрой замены картриджей. Прошедшая фильтрацию вода содержит безопасные для человека соли и другие элементы, так что добавлять в неё что­либо ещё для улучшения состава или вкуса обычно не требуется. Среди других преимуществ проточной фильтрации отметим высокую производительность (очищенную воду можно набирать в режиме реального времени, не прибегая к бакам­накопителям) и относительно низкую стоимость системы (колеблется в зависимости от количества и видов компонентов).

Второй подход более радикальный — «сначала всё удалить, а потом добавить полезное». По такому принципу работают питьевые фильтры на основе обратного осмоса — популярные, хотя и дорогостоящие решения. В такой системе ключевой компонент — осмотическая полупроницаемая мембрана, через которую под давлением пропускают воду. Размеры пор мембраны столь малы, что сквозь них проходят фактически только молекулы воды. Остальные примеси остаются с другой стороны мембраны, откуда их смывают в дренаж. Вода на выходе из системы обратного осмоса (её принято называть пермеат) обессоленная, из­за чего её вкус нравится не всем пользователям. Поэтому иногда в качестве дополнительного компонента на систему устанавливают минерализатор — он добавляет в очищенную воду некоторое количество солей, возвращающих ей привычный вкус. Замена мембраны обойдётся недёшево, и, чтобы она служила дольше, система обратного осмоса включает в себя несколько ступеней предварительной очистки (картриджи таких систем тоже сменные, как у проточных). Скорость фильтрации питьевых систем обратного осмоса невелика, поэтому распространена практика использования их вместе с баками для накапливания очищенной воды — чтобы не ждать каждый раз, пока наберётся необходимое количество жидкости. Как правило, системы обратного осмоса дороже проточных фильтров, но и задержать они способны такие вещества и микроорганизмы, которые сложно или невозможно удалить с помощью проточных моделей. Так что в некоторых случаях обратный осмос оказывается единственным способом получить питьевую воду надлежащего качества прямо из системы водоснабжения, а не покупать её в бутылках.

Редакция благодарит специалиста компании BWT Ольгу Трефилову за помощь в подготовке материала.

Статья опубликована в объединённом выпуске «Весна 2018»
журналов «Инструменты» + «Всё для стройки и ремонта» + «GardenTools»
серии «Потребитель».

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь.

Июнь 2018 года