Локальные устройства доочистки питьевой воды

Применение бытовых водоочистительных устройств является широко распространенным во всем мире способом гарантированного обеспечения безопасной и безвредной питьевой водой. В последнее время из-за значительного ухудшения качества централизованно распределяемой воды растет спрос на устройства, установки и системы доочистки воды.

Устройства локальной доочистки водопроводной воды, предлагаемые потребителю, отличаются производительностью, конструкционными особенностями, принципом действия, методами очистки и пр. В частности, по методу очистки они подразделяются на:

• фильтрующие (отделяющие механические примеси и вещества, присутствующие в виде мелкодисперсных взвесей, например, некоторые соединения железа, алюминия);
• адсорбционные (удаляющие органические примеси, хлор и другие токсичные вещества);
• ионообменные (позволяющие селективно удалять ионы тяжелых металлов, жесткости, железа, нитратов и др.);
• электрохимические (обеспечивающие обеззараживание воды);
• обратноосмотические (позволяющие получать обессоленную воду, одновременно очищенную от органических компонентов и бактериальных загрязнений);
• комбинированные. Эффективность работы локальных установок зависит как от свойств материалов, которые в них используются, так и от состава воды, подлежащей очистке. При выборе такого устройства наиболее целесообразно руководствоваться не его универсальностью, а эффективностью очистки от примесей, характерных для конкретной исходной воды. Содержание и характер примесей в воде определяются составом природной воды, уровнем технологии централизованной водоподготовки, состоянием и материалом трубопроводов и коммуникаций.

В настоящее время отсутствуют общепризнанные критерии для оценки эффективности работы фильтров и для определения целесообразности их применения в тех или иных случаях. Большинство опубликованных рекомендаций носит односторонний и неоправданно категоричный характер. Общим для них является скудный случайный перечень загрязняющих веществ, по которым испытывают фильтры, "облегченные" методики их испытаний и, что самое главное, — эти рекомендации никак не связаны со спецификой той конкретной очищаемой воды, которая поступает на данный фильтр.

Дать однозначные рекомендации по применению тех или иных фильтров без знания особенностей очищаемой воды невозможно даже при наличии служб их сертификации. Нормативные документы, регламентирующие требования к фильтрам или методику их испытания, сегодня или отсутствуют, или носят противоречивый характер. Что касается гигиенической сертификации фильтров, ее данные имеют значение только при оценке санитарной надежности устройств.

Поэтому наличие гигиенического сертификата или сертификата соответствия на фильтр не является подтверждением целесообразности его применения в данном регионе, а лишь удостоверяет относительную безвредность самого устройства.

Таблица 1. Показатели качества водопроводной воды в г. Киеве, требующие корректировки

Таким образом, выбор оптимального фильтра должен производиться на основе информации о:

• составе водопроводной воды в точке водопотребления с учетом типичных сезонных колебаний;
• характеристиках материалов, используемых в том или ином фильтре, и эффективности их действия по отношению к загрязнителям, присутствующим в конкретной водопроводной воде;
• бактериостатических свойствах фильтров и их составляющих;
• требованиях к качеству питьевой воды, обеспечивающих ее высокие органолептические свойства и безопасность. Для водопроводной воды наиболее характерным является превышение (по сравнению с требованиями стандартов) значений таких показателей, как цветность, мутность, железо, алюминий, окисляемость (табл.1). Результаты исследований эффективности работы некоторых наиболее широко распространенных бытовых фильтров (проводившихся в Лаборатории ионного обмена и адсорбции ХТФ НТУУ (КПИ), показали, что в большинстве случаев их использование не позволяет одновременно снизить содержание перечисленных примесей до уровня требований украинских и международных стандартов.

Эта задача может быть успешно решена при использовании новой оригинальной технологии доочистки водопроводной воды, являющейся совместной разработкой сотрудников Лаборатории ионного обмена и адсорбции НТУУ (КПИ) и МНПП "Экософт".

В фильтрах, созданных на основе этой технологии, используется многоступенчатая система очистки на специально подобранных и модифицированных с учетом особенностей украинской воды комбинациях высокоэффективных сорбционных материалов:

• метакриловая макропористая катионообменная смола для удаления временной жесткости, вызывающей образование накипи, а также ионов тяжелых металлов, марганца;
• смесь полимерных сорбционных материалов различной основности для удаления органических примесей, железа, алюминия, нитратов, снижения мутности и цветности;
• активированный уголь с заданной пористой структурой для удаления хлора и его производных, улучшения органолептических показателей, снижения мутности и цветности;
• серебросодержащий бактерицидный компонент, обеспечивающий микробиологическую стабильность очищенной воды. Соотношение компонентов определяется содержанием примесей в исходной воде, что позволяет обеспечивать высокое качество очищенной воды вне зависимости от состава исходной.

Показатели качества воды до и после ее очистки на бытовых фильтрах "Экософт", комбинация сорбционных материалов которых ориентирована на состав водопроводной воды в г. Киеве, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели качества очистки водопроводной воды в г. Киеве на бытовом фильтре "Экософт"

Все материалы, используемые в фильтрах "Экософт", допущены Минздравом Украины для использования в процессах подготовки воды. Фильтры позволяют получать питьевую воду высшего качества с физиологически сбалансированным минеральным составом. Производительность фильтров по очищенной воде составляет до 16 л/ч (ресурс 600–800 л в зависимости от качества водопроводной воды) и до 100 л/ч (ресурс 2500–3000 л).

С использованием вышеперечисленных материалов, а также сильнокислотных катионитов разработан типоразмерный ряд установок большей производительности (от 0,5 до 5 м3/ч) для очистки воды в коттеджах, учреждениях, детских садах, больницах, санаториях и т.п. Установки выпускаются в соответствии с ТУУ 13680574.002–2000. В них предусмотрена периодическая регенерация сорбентов в автоматическом режиме. Принципиальным отличием этой технологии от существующих является возможность осуществления операций умягчения — удаления органических веществ, алюминия и нитратов в одну стадию и, соответственно, в одном аппарате. Регенерация смеси сорбентов осуществляется раствором хлорида натрия. Сорбционная способность регенерированных ионитов по отношению ко всем компонентам полностью восстанавливается после регенерации.

Качество очищенной воды соответствует всем требованиям ГОСТ 2874–82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством". Для доведения до уровня высшего питьевого качества вода дополнительно пропускается через фильтр, заполненный активированным углем и бактерицидным компонентом.

Данная технология может быть реализована с использованием стандартного ионообменного оборудования и средств автоматического управления, обычно применяемых в процессах умягчения воды, и требует лишь внесения некоторых коррективов в циклограмму режима регенерации. Использование этой технологии, как показал многократный опыт эксплуатации, позволяет повысить качество очищенной воды и существенно (в 2–2,5 раза) снизить расходы на ее очистку.

Митченко Т.Е., Макарова Н.В., Стендер П.В., Митченко А.А.

Национальный технический университет Украины, г. Киев

МНПП "Экософт", г. Киев