Очистка воды скважины: фильтры
| Питьевые фильтры очистки воды в коттедж, таунхауз | Магистральные фильтры очистки воды в коттедж, таунхауз (для ванной комнаты, для душа, техники — централизованные) |
В этом разделе:
- Устройство фильтров для воды на скважину засыпного типа
- Принцип работы автоматических фильтров для воды на скважину без химической регенерации
- Принцип работы автоматических фильтров для воды c химической регенерацией
- Устройство бака для приготовления и хранения регенерирующего раствора
 При покупке любого оборудования в нашей компании месячный запас реагента мы даем БЕСПЛАТНО. Также БЕСПЛАТНО осуществляется выезд мастера на объект и анализ воды (как экспресс так и в лаборатории) с выдачей протокола испытаний. |
Очистка воды скважины обязательна в любом случае
Большинство людей, которые затеяли строительство загородного дома или дачи, рано или поздно сталкиваются с вопросами водоснабжения, водоочистки, водоподготовки.
| К сожалению, в Московском регионе с водой везет не всем. Колодец дает сравнительно чистую воду, но мало; скважина, как правило, дает воды много, но железистой и жесткой. Поэтому установка системы фильтров для воды неизбежна (артезианская вода — загородный дом). |
Компания «ВодоСервис» занимается проектированием и установкой систем водоочистки в коттеджах, таунхаузах, предприятиях, где используются системы высокой производительности. Практика показывает, что все без исключения скважины нуждаются в установке систем очистки воды.
Это системы автоматического характера: системы умягчения, обеззараживания, обезжелезивания, дехлорирования и удаления органических соединений, осадочные и т. д. Их монтаж требует определенных знаний, умений и профессионализма. И если подрядчик выбран опрометчиво, при установке согут возникнуть некоторые ошибки.
Какие причины могут повлечь за собой ошибки при установке фильтров воды на скважину?
- Первая причина (основная): неправильно подобрано оборудование из-за не качественного химического анализа исходной воды. Оборудование подбирается без учета многих показателей, которые просто необходимы для соблюдения технологии очистки воды («опросный лист данных по воде»).
- Вторая причина: классическое завышение производительности продавцом. Очень часто, покупателю предлагают фильтр, номинально рассчитанный на 1,5 м3/час как фильтр производительностью 2,0 м3/час, замалчивая факт, что производительность фильтра для каждого анализа воды должна рассчитываться индивидуально.
- Третья причина: занижение своих потребностей покупателем. Думая «куда столько воды, хватит фильтра и на 1,0 м3/час», покупатель даже не предполагает, что этого хватит всего лишь на одну душевую кабину, и одновременно с ней нельзя больше будет открывать ни один кран в доме.
- Четвертая причина: несбалансированность с фильтрами или недостаточность производительности насосного оборудования. На промывку фильтра обезжелезивателя воды нужен поток как минимум в 1,5-1,7 раза больший, чем на режим фильтрации.
Фотогалерея монтажей: фильтры для воды на скважину, колодец, в коттеджах и таунхаузах
Устройство фильтров для воды засыпного типа
Как устроены автоматические фильтры для воды засыпного типа? Фильтры засыпного типа — это именно те водоочистные устройства (как правило, автоматические), которые применяются для коттеджей, коммерческих и производственных целей. Т.е. там, где нужна пиковая производительность от 0,7-1 м3/час (это один полностью открытый или два приоткрытых крана) и выше, а режим разбора воды предполагает довольно существенные нагрузки на фильтр.
Все фильтры для очистки воды засыпного типа, независимо от компании производителя и своего предназначения, принципиально устроены практически одинаково.
Такой фильтр очистки воды состоит из следующих основных составляющих (номер по порядку соответствует номеру на рисунке).
1. Корпус
Корпус [1] фильтра очистки воды изготавливается из стеклопластика.
По форме корпус представляет собой полый цилиндр с куполообразными верхом и дном. Такая форма обеспечивает оптимальные гидравлические характеристики работы фильтра. Для устойчивости в нижней части используется специальное кольцевое основание. В верхней части корпуса прорезается горловина, через которую осуществляется сборка и засыпка фильтра. В корпусах большого размера подобная горловина делается и снизу, чтобы облегчить сборку и ремонт фильтра. При эксплуатации нижняя горловина закрывается специальной заглушкой.
2. Блок управления
Блок управления (БУ) фильтром [2] представляет собой многоходовой клапан (отсюда и английский термин — valve и часто употребляемый в России термин "управляющий клапан") с соответствующим приводом (электромеханическим, гидравлическим или др.) и необходимой автоматикой (возможен вариант исполнения с ручным управлением).
Назначение БУ — своевременная инициализация процесса регенерации (восстановления фильтрующей способности) фильтра и осуществление последовательного переключения потоков воды внутри фильтра в соответствии с заданной программой.
Блок управления всегда имеет внешний порт для подсоединения линии неочищенной воды, внешний выходной порт, в который подается уже обработанная вода и внешний дренажный порт для периодического сброса накопленных загрязнений. Так устроены, например, блоки управления, предназначенные для установки на фильтрах без химической регенерации (подробнее о работе таких фильтров см.здесь). Несколько сложнее устройство БУ, применяемых в фильтрах с химической регенерацией и имеющих дополнительный вешний порт для подачи регенерирующего раствора. В этом случае в комплект засыпного фильтра входит также бак для приготовления и хранения регенерирующего раствора (на рисунке не показан).
В зависимости от типа устройства, выдающего сигнал на начало регенерации, БУ делят на два основных типа.
- Первый — это БУ с регенерацией по времени. В состав такого блока входит таймер (электронный), который через определенные промежутки времени выдает сигнал на начало регенерации. Такие блоки чаще применяются в фильтрах без химической регенерации.
- Второй — это БУ с регенерацией по расходу. В состав такого блока входит расходомер (счетчик воды), который выдает сигнал на регенерацию после прохождения через фильтр определенного объема воды. Такие блоки на практике чаще применяются в фильтрах с химической регенерацией.
Для реализации функции переключения потоков внутри фильтра БУ связан с уже упоминавшейся распределительной системой, в состав которой, в свою очередь, входят:
3. Центральный распределительный стояк (водоподъемная трубка/дистрибъютор)
Центральный стояк (или raiser) [3] представляет собой трубу (как правило, пластиковую), устанавливаемую вертикально по центру корпуса фильтра. Ее верхний конец (здесь речь идет о фильтрах с верхней компоновкой, как на рисунке) соединен с блоком управления, а на втором — закреплен нижний распределитель.
4. Нижний распределитель
В сравнительно небольших фильтрах нижний распределитель [4] представляет собой некий пластиковый "набалдашник" с множеством тончайших калиброванных щелей (на рисунке щели изображены нарочито широкими. Как правило. Их толщина составляет сотни микрон). Предназначение нижнего распределителя — распределять поток воды, поступающий по центральному стояку равномерно во всех радиальных направлениях или, наоборот, "собирать" со всех направлений воду, двигающуюся внутри фильтра вниз и подавать ее через центральный стояк к блоку управления [2]. Это делается для того, чтобы максимально задействовать весь имеющийся объем фильтра (чтобы в нем не образовывались "мертвые зоны").
Для защиты нижнего распределителя, он всегда закрывается слоем специальной засыпки, называемой "гравийной подложкой".
5. Гравийная подложка
Из названия видно, что для создания подложки [5] используется специальный очищенный, промытый и тщательно отсортированный по гранулометрическому составу гравий. Благодаря однородному размеру, гравийная подложка [5] "помогает" нижнему распределителю [4] в его работе, т.е. в равномерном распределении потока воды по всему поперечному сечению фильтра.
6. Фильтрующая среда
Если блок управления, корпус, распределительную систему, подложку можно сравнить с "телом" фильтра (оно устроено у всех более-менее одинаково), то фильтрующая среда — это, несомненно, его "душа", определяющая индивидуальность каждого фильтра засыпного типа. Именно от того, какая в фильтре используется фильтрующая среда и будет зависеть его работа, т.е. то, какой круг задач способен решать такой фильтр (см. автоматические фильтры), на какой воде он может работать, а на какой нет, какой тип регенерации (химический или безреагентный) должен быть использован, какое качество воды выдает, каков срок службы и т.п. Именно в области используемых фильтрующих сред и находятся большинство "ноу-хау", используемых компаниями, работающими в области водоподготовки.
Выбор типа засыпки — задача сама по себе не простая, зависящая от ряда факторов и, прежде всего, от результатов исследования исходной воды, т.е. от ее параметров (см. опросный лист данных о воде") и целей, которые необходимо достигнуть. Однако правильный выбор засыпки — это еще полдела. Надо еще правильно подобрать ее количество в зависимости от потребной производительности фильтра, его габаритов, типа регенерации и физико-химических свойств самой фильтрующей среды. Достигается это грамотным "расчетом" фильтра. При расчете учитываются и скорости прохождения воды через фильтр в разных режимах, и необходимая минимальная высота слоя засыпки, и "расширение" объема фильтрующей среды, которое необходимо обеспечить при обратной промывке, и целый ряд других параметров. В зависимости от результатов расчета подбирается количество засыпки для каждого типоразмера фильтра и соответствующим образом настраивается блок управления фильтром.
Необходимо заметить также, что засыпка может быть как однокомпонентной, т.е. состоящей из одного типа фильтрующей среды, так и двух- и многокомпонентной, состоящая из нескольких типов фильтрующих сред. При этом сами фильтрующие среды в многокомпонентной засыпке могут быть перемешанными между собой, либо располагаться слоями. Применяются и комбинации смешанных и многослойных засыпок.
Надо ли говорить, что разработка, подбор и расчет фильтров с многокомпонентными многослойными засыпками является "высшим пилотажем водоподготовки", так как для эффективной работы такого фильтра необходимо не только определить "совместимые" между собой засыпки, но и подобрать оптимальные количественные соотношения и оптимальные режимы эксплуатации. Математическая модель такого расчета — это решение системы уравнений с множеством переменных. (заполнить анкету для подбора оборудования).
Принцип работы автоматических фильтров без химической регенерации
К данному типу регенерируемых фильтров для воды относятся, например, осадочные фильтры (SPF), фильтры-корректоры РН (SPK), окислительные фильтры-обезжелезиватели (EIM); адсорбционные (угольные) фильтры (SPC).
Все эти фильтры очистки воды сходны по своему устройству (см. «устройство фильтров засыпного типа») и имеют одинаковый алгоритм работы, который состоит из следующих циклов.
| Иллюстрация цикла | Описание цикла |
 |
1. Сервис (Service) Цикл очистки воды. Неочищенная вода со входа поступает внутрь фильтра, проходит через слой фильтрующей загрузки и уже очищенная через нижний распределитель и центральный стояк поступает в выходную линию. Продолжительность — зависит от степени загрязненности воды и типа засыпки, но не более 6-7 дней. |
 |
2. Обратная промывка (Backwash) Продолжительность — 5-10 минут. Цикл интенсивной обратной промывки фильтрующей среды. По сути этот цикл и является циклом регенерации, т.е. восстановления фильтрующих свойств засыпки. В силу этого фильтры этого типа часто называют "фильтрами для воды с обратной промывкой". Неочищенная вода со входа по центральному стояку и через нижний распределитель подается снизу слоя фильтрующей засыпки в направлении, противоположном току воды в Сервисе (отсюда и название промывки — обратная), взрыхляет её и вымывает накопленные загрязнения. Загрязненная вода поступает в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но она будет проходит через фильтр напрямую неочищенная, поэтому пользоваться ей во время регенерации нежелательно. |
 |
3. Прямая промывка (Rapid rinse) Промывка осуществляется в том же направлении, что и в сервисе, только вода подается не на выход, а сбрасывается в дренаж. Назначение данной промывки — сбросить в дренаж остаток загрязнений и первую порцию чистой воды. Кроме того, прямая промывка несколько уплотняет слой фильтрующей среды, поэтому иногда называется "укладочной". Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но все-таки пользоваться ей на этом этапе не рекомендуется. |
Принцип работы автоматических фильтров с химической регенерацией
К данному типу регенерируемых фильтров для очистки воды скважины относятся, прежде всего, ионообменные фильтры (SPS) и фильтры-обезжелезиватели на основе фильтрующей среды Greensand, удаляющие также марганец и сероводород (GIM).
Все эти фильтры сходны по своему устройству (см. устройство фильтров засыпного типа) и имеют одинаковый алгоритм работы, хотя в умягчителях и обезжелезивателях используется разные регенеранты — поваренная соль и перманганат калия («марганцовка») соответственно.
Алгоритм работы сложнее, чем у фильтров очистки воды без химической регенерации и включает следующие циклы.
| Иллюстрация цикла | Описание цикла |
 |
1. Сервис (Service) Цикл очистки воды. Неочищенная вода со входа поступает внутрь фильтра, проходит через слой фильтрующей засыпки и уже очищенная через нижний распределитель и центральный стояк поступает в выходную линию. Уровень концентрированного регенерирующего раствора в баке для его хранения находится на максимальной отметке. Продолжительность зависит от параметров воды и режима расхода (как правило, от 1 суток до 6-7 дней). Если фильтр не эксплуатируется или работает с недостаточной нагрузкой, то рекомендуется не реже, чем раз в 10 дней делать принудительную регенерацию (хотя бы только обратную промывку). В некоторых фильтрах возможность такой принудительной регенерации реализована аппаратно. |
 |
2. Обратная промывка (Backwash) Цикл интенсивной обратной промывки фильтрующей среды. Для фильтров данного типа является предварительным этапом регенерации. Неочищенная вода со входа по центральному стояку и через нижний распределитель подается снизу слоя фильтрующей засыпки в направлении, противоположном току воды в Сервисе (отсюда и название промывки — обратная), взрыхляет ("поднимает") её и вымывает накопленные механические загрязнения. Загрязненная вода поступает в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но она проходит через фильтр напрямую неочищенная, поэтому пользоваться ей во время регенерации не желательно. Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для его хранения - на максимальной отметке. Продолжительность — 5-20 минут. |
 
|
3. Химическая регенерация (Regeneration) Основной цикл с точки зрения восстановления фильтрующих свойств засыпки. Данный цикл состоит из двух подциклов.
Концентрат регенерирующего раствора через засасывающую линию поступает в блок управления фильтром, где разбавляется в определенной пропорции входной водой. Полученный регенерирующий раствор проходит через слой фильтрующей засыпки, химически восстанавливая её фильтрующую способность. Отработанный регенерирующий раствор, в который перешли загрязнения, через нижний распределитель и центральный стояк поступают в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется (по соображениям пожарной безопасности), но все-таки пользоваться ей на этом этапе не рекомендуется, т.к. возможно попадание загрязненной воды и регенерирующего раствора в выходную линию. Уровень концентрата регенерирующего раствора в баке для регенерирующего раствора снижается до момента срабатывания отсечного клапана.
Этот этап начинается после срабатывания отсечного клапана. Поступление регенерирующего раствора из бака прекращается. Вода со входа медленно (отсюда и английское название этого подцикла — "медленная промывка") поступает в фильтр в том же направлении, что и в Сервисе. При этом происходит постепенное выдавливание (смещение) регенерирующего раствора из фильтра через нижний распределитель и центральный стояк в дренаж. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но она может содержать повышенное количество загрязнений и регенерирующий раствор - пользоваться ей не рекомендуется. Уровень регенерирующего раствора в баке не меняется и находится на минимальном уровне. Продолжительность — 30 минут. |
 |
4. Прямая промывка (Rapid rinse)
Промывка осуществляется в том же направлении, что и в Сервисе, только вода подается не на выход, а сбрасывается в дренаж. Назначение данной промывки — сбросить в дренаж остаток загрязнений и первую порцию чистой воды. Кроме того, прямая промывка за счет большой скорости потока воды (отсюда и английское название — "быстрая промывка") несколько уплотняет слой фильтрующей среды, поэтому иногда называется "укладочной". Возможность поступления воды на выход системы сохраняется, но пользоваться ей еще не желательно. Уровень регенерирующего раствора в баке не меняется и находится на минимальном уровне. Продолжительность — 5-10 минут. |
 |
5. Наполнение бака для регенеранта (Tank fill) В этом цикле осуществляется заполнение входной водой бака для хранения регенерирующего раствора. Уровень раствора в баке повышается до максимальной отметки. Уровень воды в баке задается либо блоком управления фильтра, либо срабатыванием запирающего поплавкового клапана (см. устройство бака для регенерирующего раствора). Сперва раствор слабо концентрирован, но по мере растворения регенеранта (наличие которого в баке надо постоянно поддерживать) его концентрация достигает максимума. Возможность поступления воды на выход системы сохраняется и, теоретически, ей уже можно пользоваться, т.к. из фильтра на этом этапе будет поступать нормальная очищенная вода, однако лучше дождаться конца всей регенерации. Продолжительность — 5-15 минут. |
Устройство бака для приготовления и хранения регенерирующего раствора
Бак для регенерирующего раствора входит в состав фильтров с химической регенерацией, т.е. тех фильтров, которым для восстановления фильтрующих
свойств требуется то или иное химическое вещество. Раствор с таким веществом приготавливается и хранится (до очередной регенерации) в специальной емкости, которую для простоты и называют "баком".
Емкость может быть различной формы (например, бочкообразной, как показано на рисунке слева или квадратного сечения, как на рисунке справа) и размера, в зависимости от типа регенеранта (химического вещества, используемого для регенерации) и производительности фильтра, с которым она будет использоваться.
| Бочкообразная бочка | Емкость квадратного сечения | ||
 |
 |
Итак, бак представляет из себя некую емкость [1] (как правило, пластиковую) с крышкой [2]. В баке может устанавливаться специальная сетка [3], на которую будет насыпаться регенерант [7]. Строго говоря, без этой сетки можно обойтись и существует множество моделей баков, где сетка не используется.
Самым важным узлом является шахта [4] — пластиковая труба, внутри которой смонтирована засасывающая система, включающая в свой состав поплавковый запирающий клапан [5] и шариковый отсечной клапан [6] (air-check valve). Через штуцер [9] засасывающая система соединяется с блоком управления фильтра.
Переливной штуцер [10] установлен на случай отказа всех систем регулировки количества воды в баке и должен быть, в идеале, соединен с дренажной линией.
Принцип работы системы
1) Начало работы
В бак из фильтра воды на скважину подается определенное количество воды [8] (в некоторых моделях первую заливку воды приходится осуществлять вручную). После этого в бак насыпается химический регенерант [7], например таблетированная поваренная соль для ионообменных умягчителей (SPS) или перманганат калия ("марганцовка") для окислительных фильтров-обезжелезивателей (GIM). Количество воды регулируется либо настройкой поплавкового клапана [5], либо автоматическим блоком управления фильтра (в этом случае поплавковый клапан служит дополнительной защитой от перелива) и зависит от типа фильтра и его размера (производительности), но всегда на несколько сантиметров выше уровни сетки [3], (если она есть).
Очень важно, чтобы бак для регенерирующего раствора заполнялся определенным количеством воды. Например, для регенерации 1 литра смолы в ионообменном умягчителе требуется вполне определенное количество поваренной соли (NaCl). В свою очередь, поваренная соль растворяется в воде также в определенных количествах (предел растворимости порядка 300 г/л). Таким образом подбирается то количество воды, в котором раствориться нужное для полноценной регенерации данного фильтра-умягчителя количество таблетированной соли. Если воды будет меньше, то в ней раствориться меньше соли и ионообменная смола не восстановит в достаточной степени своей ионообменной емкости — снизится эффективность умягчения и очистки воды. Если же воды будет больше, то регенерироваться смола будет даже лучше, но при этом возрастет расход соли на каждую регенерацию и увеличатся эксплуатационные расходы на обслуживание системы водоочистки.
Необходимо также, чтобы между регенерациями проходило достаточно времени для образования в баке концентрированного раствора регенеранта. С этой точки кажется, что вроде бы рациональнее применять ту же соль не в форме таблеток, а обычную — оссыпью. И раствориться быстрее, и дешевле. Однако не случайно соль требуется именно в прессованном виде (это могут быть не только таблетки, но и соляные брикеты в форме "подушечек" или капсул и просто прессованная и затем колотая на куски в несколько сантиметров (как щебенка) поваренная соль). Дело в том, что соль россыпью не растворяется в воде мгновенно, зато очень быстро слеживается в монолитный ком. Такой ком не только будет иметь площадь поверхности, значительно меньшую, чем такое же по весу количество соли в таблетках, а значит и будет гораздо медленнее растворяться. Он может "нарасти" вокруг шахты [4] с засасывающей системой и таким образом полностью блокировать работу системы регенерации фильтра, что неизбежно приведет к его выходу из строя.
2) Регенерация
Во время цикла регенерации раствор из бака через засасывающую систему начинает поступать в блок управления фильтром. Там регенерирующий раствор в определенной пропорции разбавляется водой и используется далее в процессе химической регенерации фильтрующей среды, применяемой в данном типе засыпного фильтра.
По мере засасывания регенерирующего раствора, его уровень в баке начинает понижаться. Это происходит до тех пор, пока не сработает шариковый отсечной клапан [6], т.е. шарик не сядет плотно в седло и не перекроет поток. Это сделано для того, чтобы не допустить попадания воздуха в засасывающую линию.
3) Наполнение водой
В этом цикле, после окончания регенерации фильтра, в бак начинает подаваться вода из блока управления фильтром. Вода поступает через ту же засасывающую линию, только теперь "в обратном направлении" — через штуцер [9] и отсечной клапан [6]. Поступление воды прекращается либо по команде блока управления фильтром, либо при срабатывании поплавкового клапана [5], который всплыв до определенного уровня перекрывает подачу воды в бак. Со временем в этой воде опять раствориться нужное количество соли и процесс повториться при следующей регенерации.
Данная система очень проста и надежна. Надо только не забывать поддерживать в баке запас регенеранта. При этом не надо бояться "пересыпать". Насыпать можно хоть по самый край бака — все равно, больше чем надо не растворится. Однако уровень регенеранта надо периодически контролировать. Критерий прост — наверху всегда должен сухой регенерант.