Основное оборудование водоочистки и водоснабжения для загородного дома.

Если вы живете загородом в отдельном доме и не имеете централизованного водопровода, а на участке у вас колодец или скважина, то наверняка вопрос о чистоте той воды, которую вы пьете, перед вами вставал не раз. Насколько хороша или плоха вода можно судить по разным признакам. Самым достоверным заключением будет конечно то, которое сделано специалистом на основании протокола химического анализа. В то же время есть и иные косвенные факторы, указывающие на качество воды. К примеру, один их них – это то, насколько здоровы те люди, которые пьют эту воду годами, живя на этом месте. Это может показаться несколько цинично, но факт остается фактом – приехав в какую-нибудь деревню вы можете убедиться сами, что местные жители пользуются одними и теми же колодцами десятилетиями, при этом качество той воды, которую они пьют, напрямую отражается на их здоровье: крепкие и хорошие зубы – значит вода насыщена минералами и кальцием, один колодец на деревне – хорошая вода глубоко и не везде, и т.д.

Но деревня деревней, а современные поселения с коттеджами, дачами и небольшими загородными домами, в особенности у людей обеспеченных, не всегда имеют полноценную городскую инфраструктуру, в особенности это касается канализации и водоснабжения. Они, как правило, автономны, и каждый дом имеет свои локальные очистные сооружения и систему водоснабжения c комплексом водоочистного оборудования.

Важно, что бы уже на этапе проектирования или на хотя бы во время постройки дома при монтаже системы водоснабжения закладывалось место под установку необходимого оборудования для водоочистки. Конечно, сразу возникает вопрос, а сколько места необходимо под такое оборудование? Это уже будет зависеть от качества той воды, которая будет поступать в ваш дом и которое можно узнать только после бурения скважины или рытья колодца. Во всяком случае, лучше взять чуть с запасом. Самая функциональная система очистки воды занимает не более 3,0 – 3,5 м3. Этого хватит с лихвой.

И сразу приведем плачевный пример: при очередном выезде специалиста нашей организации в частный дом для осмотра места под монтаж всего-навсего одного небольшого фильтра-обезжелезивателя выяснилось, что места куда его можно было бы поставить попросту нет. Не предусмотрели хозяева дома даже квадратного метра под дополнительное оборудование, что и привело в итоге к тому, что мы смогли предложить лишь альтернативный вариант, а именно установку картриджного фильтра со сменными фильтр-патронами. Вариант более затратный из-за частной смены картриджа и менее эффективный в своей работе. Но другого выхода просто не было.

Также необходимо учесть и температуру самого помещения, в котором предполагается установить систему очистки. Она не должна быть ниже 1 0С и не выше 50 0С.

Технические параметры тоже немаловажны. Особого значения не имеет то, откуда вода берется, но важно, что бы в трубопроводе всегда поддерживалось определенное давление, необходимое для правильной работы управляющих клапанов. Давление необходимо как для создания определённой скорости фильтрации, так и для проведения эффективной регенерации, в том числе и взрыхления фильтрующей загрузки. Если на входе в фильтр при расходе воды будет менее 2 бар, то напора воды попросту не хватит на то, что бы промыть загрязненную фильтрующую загрузку. Если напор будет более 8 бар, то из строя может выйти управляющий клапан. В общем, оптимум для хорошей работы системы фильтрации лежит в пределах 2,5-3,5 бар.

Определенный диапазон давления в напорном трубопроводе обеспечивается при помощи насоса, реле давления и мембранного бака. Это основное оборудование водоснабжения, которое должно монтироваться в первую очередь, но с тем расчетом, что также будет установлена и система фильтрации.

Насос

Важно, что бы насос, подающий воду из колодца или скважины с определенной производительностью и создающий после себя напор, был подобран правильно, с учетом глубины подъема воды, длины трубопровода от точки водозабора, высоты здания и количеств точек потребления. Так как хорошее насосное оборудование является дорогостоящим, а неправильная его эксплуатация ведет к поломки, то его подбор должен производится прежде всего профессионалами. Но, к сожалению, так думают не все, и за печальным опытом ходить далеко не надо, и тому недавний случай:

В сервис по гарантии обратился клиент со скважинным насосом марки SQ 2-55 Грундфос. После диагностики выяснилось, что сгорел электродвигатель вследствие попадания в него воды из-за износа торцевого уплотнения вала и подшипников. После предоставления паспорта скважины определили, что насос был подобран неправильно самим клиентом, после чего последовал отказ в гарантии, а стоимость ремонта превысила 70% от стоимости насоса. Ошибка клиента была в том, что он решил, что чем мощнее и производительнее он возьмет агрегат, тем больше будет подача и напор воды, тем «легче» работать насосу и тем надежнее и дольше он прослужит. Но это не так.

Взглянем на график №1:

График оптимальной работы насоса SQ 2-55 №1

Ордината графика характеризует высоту подъема Н, измеряется в метрах. Абсцисса показывает, какая производительность насоса будет при данной высоте подъема, Q м3/ч. В данном случае для насоса SQ 2-55 оптимальной точкой работы будет та, при которой высота подъема будет лежать около 54,3 м, при этом количество воды, поступающее в дом, будет приблизительно 2 м3/ч.

Почему же не поставить данный насос на высоту подъема 30м, как поступил наш клиент? Ведь и качать насосу будет «легче», и производительность будет уже не 2 м3/ч, а целых 3 м3/ч?

График неоптимальной работы насоса SQ 2-55 №2

Дело в том, что каждая модель насоса разрабатывается под свои параметры и имеет свои характеристики, определяющие оптимальные условия работы. При отклонении от данных условий в ту или иную сторону повышается износ определенных рабочих частей насоса, что в конечном итоге ведет к выходу его из строя. Если уменьшается высота подъема, то в насосе усиливается вибрация, подшипниковые узлы и находящиеся рядом с ними детали начинают расшатываться и ломаются. Если высота подъема или противодавление наоборот чрезмерно высоки (к примеру, 65м), то идет перегрев двигателя и соприкасающихся с ним деталей. В нашем случае клиент, поставив насос на высоту подъема 30м и тем самым изменив оптимальные условия его работы, поплатился быстрым износом подшипниковых узлов и «попал» на замену электродвигателя.

В его случае необходимо было взять насос SQ 3-30:

График неоптимальной работы насоса SQ 3-30 №3

При высоте подъема 30м производительность была бы 2,4 м3/ч, а условия работы насоса были бы в норме.

Мембранный, или расширительный бак

Cлужит для аккумуляции некоторого количества воды при определенном давлении. Устройство его просто: это металлический бачок овальной формы внутри которого установлена резиновая мембрана и закачан воздух. При включении насоса вода начинает поступать в бак, мембрана растягивается сжимая воздух, до тех пор, пока давление в системе не достигнет определенного значения, установленного на реле давления. Обычно это 3,0-4,0 атмосферы. По их достижении реле давления отключает насос, а вода остается в баке (обратно не уходит, так как сразу после насоса установлен обратный клапан). При водоразборе (когда вы открыли кран) вода вначале начинает уходить из бака и поступает из него до тех пор, пока в системе давление снова не упадет до 1,5-2,0 атмосфер, а реле давления не включит насос.

Расширительный бак выполняет две функции: как накопитель некоторого количества воды, которым вы сможете воспользоваться без включения насоса, т.е. в том случае, если у вас, к примеру, отключат электричество, и как регулятор плавности изменения давления, при понижении которого до 1,5-2,0 бар насос включается, и выключается при достижении 3,0-4,0 бар. Если бы расширительного бака не было, при открытии крана наблюдались бы постоянные скачки давления со срабатыванием насоса.

Реле давления

Является механизмом (по размеру чуть больше пачки сигарет), регулирующим работу насоса по давлению. Устанавливается оно на трубопроводе после насоса и в непосредственной близости с мембранным баком. Когда давление с системе падает, на реле давления замыкается контакт и насос, подающий воду, включается. Когда давление повышается до заданного значения, контакт размыкается, тем самым отключая насос.

В нынешнее время данное оборудование можно приобрести уже в комплекте, с выставленными заводскими уставками. Так, если вы качаете воду из колодца, то вам вполне подойдет насосная станция, представляющая собой насос с мембранным баком и реле давления, собранными в одну конструкцию:

Насосная станция в сборе

Если вода поступает из скважины, то и здесь в продаже имеется готовое укомплектованное оборудование, но уже чуть дороже и сложнее в подключении.

Готовое решение со всем оборудованием будет выглядеть следующим образом:

Система водоснабжения

После монтажа системы водоснабжения с правильно подобранным оборудованием необходимо приступить к монтажу системы водоочистки. Здесь, как и в случае с оборудованием для водоснабжения, необходимо не ошибиться и правильно подобрать по типоразмеру и производительности те фильтра, которые обеспечат процесс очистки воды наиболее эффективно с точки зрения качества и экономии ресурсов.

Но первым шагом, который необходимо будет сделать в любом случае, в независимости от источника водоснабжения и количества потребляемой воды, это сдать воду на анализ в аккредитованную лабораторию. Только там смогут определить, на сколько ваша вода удовлетворяет требованиям питьевой.

    Сама по себе процедура отбора воды не сложная, но требует определенных знаний.
  • Первое - это дать воде некоторое время пройти из крана, так, что бы налив производился свежей воды, которая поступает прямо из скважины или колодца.
  • Второе – отбирать так, что бы вода как можно меньше имела контакта с воздухом. То есть не бурлила, не пузырилась, не перемешивалась. Для этого необходимо набирать воду медленной равномерной струйкой, не используя в кране аэратор. Это очень важное условие, так как в случае попадания в отобранную вами воду кислорода воздуха произойдет окисление растворенного в ней железа, выпадет осадок, и анализ будет сделан недостоверно.
  • Третье – набрать воду не менее 1,5 литра в пластиковую бутылку, опять же не допуская образования под горлышком воздушной пробки.

После процедуры отбора пробы ее необходимо в тот же день отвезти в лабораторию. Если не удается, то поставить в холодильник и отвезти на следующий день.

При сдаче в лабораторию обязательно указать, откуда проба, и на что анализируется вода. Существует несколько стандартизированных анализов питьевой воды, различающихся набором определяемых веществ. Как правило, достаточно краткого анализа, где выявляется основной солевой состав, измеряется цветность, запах, мутность, наличие органики и бактерий. Именно в аккредитованной лаборатории скорее всего вам его и предложат.

После проведения химического анализа отобранной вами пробы вам выдадут протокол лабораторных исследований, в котором будет указана концентрация определенных в лаборатории примесей. Сравнив данные с данными по ПДК для питьевой воды, станет ясно, от чего воду потребуется чистить и в какой мере.

    Предлагаю разобрать данный этап пошагово:
  • Отбираем воду, при этом соблюдаем все правила отбора пробы: вначале пропускаем 10 минут, затем наливаем в 1,5 литровую пластиковую бутылку равномерной струей воды без брызг и бурлений и без эрлифта на кране (его можно просто на время отбора отвинтить).
  • Везем в лабораторию, например во ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии
    в городе Санкт-петербурге», предварительно узнав, как они работают и где принимают воду.
  • По приезде в лабораторию сдаем воду на анализ. В заявке, которую потребуют от вас заполнить, указываем, что вода отобрана из колодца или скважины (нецентрализованный источник водоснабжения) или водопровода (централизованный источник). В зависимости от источника лаборатория сделает стандартный физико-химический анализ по определенному набору показателей.
  • Далее получаем протокол с данными по воде.

На основании данных протокола лабораторных исследований вы сможете определиться с выбором необходимых для очистки вашей воды фильтров. Их существует великое множество, но для систем очистки воды из скважины или колодца для загородного дома предпочтительнее использовать определенное оборудование, отвечающее потребностям автономного водоснабжения частного дома.

Рассмотрим его детальнее.

Фильтр колонного типа с клапаном управления.

Данный тип фильтров является основным в системах водоочистки и представляет собой колонну светло-жёлтого или синего цвета из навитого стекловолокна, внутри которой примерно на 70% загружена фильтрующая засыпка, а сверху установлен управляющий клапан, контролирующий работу фильтра по запрограммированным параметрам. Внутри на дне фильтра расположена лучевая система из трубок с тонкими щелями. От лучевой системы вертикально отходит водоподъемная труба, отводящая воду на выход, а также подводящая ее при регенерации.
Во время фильтрации вода подается через управляющий клапан в фильтр сверху вниз, где проходит через фильтрующую загрузку. Внизу она уходит через лучевую систему в водоподъемную трубу на выход.

Во время регенерации управляющий клапан перенаправляет поток воды, и она уже поступает не сверху в фильтр, а снизу, через лучевую систему, тем самым промывая фильтрующую загрузку восходящим потоком, который затем сбрасывается в дренаж. Взрыхление загрузки происходит как раз в оставшемся свободном 30% объеме фильтра.

Конструкция фильтра колонного типа из навитого стекловолокна.

Корпус фильтра.

Корпус фильтра, как было сказано, сделан из навитого стекловолокна или, другими словами, из композитного стеклопластика с толщиной стенки от 4 до 12 мм. Достоинство этого материала заключается в том, что он не подвержен коррозии, стоек к перепаду температур, выдерживает высокие давления, абсолютно безопасен для здоровья человека, имеет легкий вес. К недостаткам можно отнести его нестойкость к механическим воздействиям металлическими предметами или колкостью при падении.

Например, у нас был случай, когда монтажник во время просверливания дрелью отверстия в металлической пластине, прислоненной к стенке корпуса фильтра, чуть было не просверлил отверстия и в самом фильтре, так легко вошло в него сверло, выскочив с другой стороны из пластины и ткнувшись в стенку фильтра. От повреждения корпус спасло лишь то, что давление на дрель было невелико, и сверло лишь «ткнулось», оставив воронку глубиной около 2 мм.

Данные корпуса используют как в бытовых системах очистки, так и в примышленных. Максимальный объем баллона с корпусом 6386 составляет 3,3 м3, минимальный объем с корпусом 520 4,5 литра. В быту самым ходовым является фильтр на базе корпуса 1054. Цифры корпуса соответствуют его габаритам в дюймах. Первая цифра обозначает ширину, вторая высоту. Нетрудно посчитать, что самый большой баллон 6386 в ширину будет: 63*0,025 = 1,6 м, в высоту 86*0,025 = 2,2 м.  Самый маленький: 5*0,025=0,1м в ширину и 20*0,025=0,5м в высоту.

Баллон фильтра имеет два или одно отверстие, в зависимости от модели. Одно из отверстий находится внизу фильтра и служит для монтажа распределительной системы и слива воды. Оно может как быть, так и отсутствовать. Второе отверстие расположено сверху корпуса, в него устанавливается клапан управления, через него засыпается и выгружается фильтрующая загрузка, монтируется распредсистема. Отверстия имеют диаметр от 2,5 до 6 дюймов, в зависимости от модели корпуса.

Располагается корпус фильтра на так называемой «юбке». «Юбка» выполнена из прочного пластика конусообразной формы со срезанным верхом, приклеенной ко дну фильтра. Хотя «юбка» и прочно держится, но служит исключительно в качестве статической опоры. Браться за нее при переносе фильтра не рекомендуется, хотя очень и удобно. Если же фильтр уже загружен, а тем более наполнен водою, то двигать его уже нельзя, так как пластиковое основание в этом случае может треснуть.

На нашем опыте уже были случаи, когда полностью загруженный фильтр требовалось либо повернуть, либо сдвинуть на несколько сантиметров. Касательно небольших корпусов это делалось без проблем, но начиная с 24 дюйма поворачивать и двигать полный фильтр уже очень затруднительно.

24 дюймовый фильтр двигали при помощи рук и обхваченной вокруг корпуса веревкой. А вот под 36 баллон пришлось ставить рохлю. Риск того, что треснет либо сам баллон, либо «юбка», был велик, но все обошлось, и фильтр установили на свое место.

Из всего этого хочется сделать один вывод – старайтесь устанавливать корпус фильтра сразу на то место и под тем градусом, при каком он будет работать. Для этого требуется осуществить обвязку фильтра предварительно, без его загрузки фильтрующим материалом. После осуществления обвязки проверить еще раз правильность расположения, заранее установив управляющий клапан, завернув его по резьбе с требуемым усилием. После всего этого фильтр можно загружать.

Клапан управления.

Клапан управления фильтром расположен сверху колонны. Это устройство, совмещающее в себе механическую и электронную часть. Клапан контролирует и проводит фильтрацию и регенерацию. Программируется клапан посредством кнопок, расположенных на панели управления. Информация о происходящих на данный момент процессах отображается на экране.

Конечно, для правильной настройки работы фильтра, в особенности если это касается умягчителей или сложных систем водоочистки, требуются квалифицированные знания и опыт. Если же процесс фильтрации простой, например удаление взвешенных веществ на песчаной загрузке, где требуется выставить лишь три параметра – время обратной и прямой промывки и межрегенерационный период, то для самостоятельной настройки управляющего клапана требуется обстоятельно изучить инструкцию по эксплуатации и, при необходимости, получить консультацию специалиста.

    В России клапанами управления для систем фильтрации торгуют от трех фирм-производителей:
  • Autotrol. Первые управляющие клапана, которые вышли на Российский рынок водоподготовки и водоочистки. Данные клапана являются самыми надежными по своему устройству и неприхотливы в обслуживании. Их срок службы составляет более 10 лет. Запчасти есть в наличии как в Москве, так и в Питере.
  • Программирование осуществляется при помощи небольшого контроллера с инструкцией по эксплуатации. Единственным, пожалуй, минусом, является то, что с данного контроллера можно снять лишь два сигнала – это сигнал о начале и конце регенерации и сигнал о его работе. Внешнее управление уже не подключить.

    • Функциональность: 3 баллов.
    • Качество исполнения: 5 балла.
    • Цена: 5 баллов
  • Clack Corporation. Это Североамериканская корпорация, занимающаяся производством различного оборудования и материалов для систем фильтрации: баллонов (корпусов), оборудования автоматики, в том числе клапанов управления, обратноосмотических систем очистки, фильтрующих материалов.
  • За свою практику мне приходилось несколько раз сталкиваться с данными клапанами. Их закупка производилась для установки обессоливания воды на станции ХВП ССА. Выбор пал именно на Clack по той причине, что некоторые их модели созданы в том числе и для работы с растворами кислот и щелочей, что в моем случае было очень важно, так как одна из стадий очистки происходила с процессом анионного и катионного обмена на смолах с регенерацией соляной кислотой и едкого натра, и требовались управляющие клапана, которые были бы способны работать с ними. Здесь меня как раз и выручили «клаковские» клапана. Также хочется отметить, что с них можно снять довольно много сигналов, а также дать на них сигналы на регенерацию и ее остановку. Помимо этого Clack предлагает двух- или трехходовые клапана на трубы собственного производства, работающие по сигналу от управляющего клапана на фильтре. Ну и надежность. С момента их установки уже прошло более трех лет, и жалоб пока на их работу не было.

    Единственным наверное недостатком будет стоимость, которая относительно других наиболее высока. Но за функциональность и качество производства приходится платить.

    • Функциональность: 5 баллов.
    • Качество исполнения: 5 балла.
    • Цена: 3 балла.
  • Runxin. Это типичные китайцы, занявшие у нас прочное положение в своей нише. Стоимость данных клапанов относительно американцев невысока, модельный ряд широкий и подходит на все корпуса фильтров. Качество исполнения тоже не вызывает больших нареканий. За всю практику с ними работы был только один случай, когда треснул выходной патрубок из-за перетяжки резьбового соединения.
  • Надежность и срок службы клапанов, вследствие относительно недавнего их выхода на рынок оборудования водоочистки, достаточно еще не оценен, но за прошедшие 5-7 лет выходов из строя нами установленного оборудования данной марки не было.

    • Функциональность: 4 баллов.
    • Качество исполнения: 4 балла.
    • Цена: 5 баллов.

Фильтрующая загрузка.

Как уже было сказано выше, фильтрующая загрузка помещается во внутрь фильтра. Ее засыпают до 70-75% от внутреннего объема фильтра, оставляя 30-25% свободного пространства для взрыхления и перемешивания при регенерации.

При подборе оборудования для очистки воды самым важным и ответственным моментом является как раз выбор тех фильтрующих загрузок, которые будут наиболее эффективно справляться с очисткой воды от примесей. Не так сложно определиться с корпусом фильтра и управляющим клапаном – все они имеют стандартные типоразмеры, понятные резьбовые соединения и однотипную внутреннюю распределительную систему. Но вот что в них засыпать, даже имея на руках протокол исследования воды, ответит не каждый специалист.

Все фильтрующие материалы, применяемые в системах очистки воды из скважин и колодцев в загородных домах, разделяются на несколько категорий:

  • Засыпки для осветления воды. К таким относятся мелкозернистый карьерный песок, гидроантрацит, различные композитные материалы.
  • Фильтрующие засыпки для очистки воды от растворенного железа и марганца. Данные засыпки представляют собой гранулированные материалы со специально обработанной поверхностью, имеющей в своей структуре оксид марганца. Обязательным условием для их эффективной работы является наличие в воде окислителя – гипохлорита натрия или растворенного кислорода воздуха. В настоящее время наиболее широким спросом пользуются отечественные производители – компания Алсис, производящая фильтрующий материал под маркой АС/МС, и АльянсНева, торгующая засыпкой МЖФ.
  • Угли для удаления органических примесей. Активные угли являются высокопористыми углеродистыми материалами с очень развитой удельной поверхностью. За счет вышеперечисленных характеристик они способны задерживать различного рода органические соединения, придающие воде цветность и неприятный запах.

Одними из лучших активных углей являются угли из кокосового ореха торговой марки NWS. Наша отечественная промышленность выпускает угли на основе березы. Они также применяются для очистки питьевой воды, но уступают по качеству углям из кокоса.

Катионообменные смолы (катиониты).

Катиониты используются в системах очистки воды для снижения жесткости и удаления остаточного железа. Их применение необходимо там, где концентрация катионов кальция и магния настолько высока, что при нагревании воды образуется накипь.

Подытоживая вышенаписанное, необходимо сделать вывод, что подбор оборудования для очистки воды следует выполнять строго на основании результатов химического анализа правильно отобранной пробы.

По выявленным примесям, концентрация которых превышает предельно-допустимые значения для питьевой воды, выбираются те методы очистки и фильтрующие загрузки, которые будут способны очистить воду.

Далее, на основании данных о количестве потребляемой воды в час или сутки, определяется типоразмер корпуса фильтра и подходящий клапан управления.

Допустим, что Вы сделали анализ воды из колодца, и у Вас выявлены незначительные превышения по растворенному железу II и значительные по жесткости.

  • Железо – 0,5 мг/л.
  • Жесткость – 10 мг-экв/л.

На основании этих данных можно выбрать:

  • На первую ступень очистки колонну с гидроантрацитом – для удаление взвешенных веществ, которые в колодце есть всегда.
  • На вторую ступень колонну с катионитом Lewatit 1567 – для снижения жесткости и растворенного в воде железа.
  • Если в доме проживает не боле трех человек, то вполне подойдет корпус фильтра типоразмера 1354.
  • На данный корпус рекомендуется устанавливать управляющий клапан Autotrol или Runxin.
Статью подготовил:
Руководитель ПТО
OOO "CАТ"
Макаров Василий А.
8-905-282-32-19