(8552) 760-710
г. Набережные Челны
Корзина

Жесткая вода и методы ее умягчения

просмотров: 1809

На сегодняшний день сложилась очень интересная ситуация. С экранов телевизоров, со страниц газет идет поток рекламной информации: с одной стороны, демонстрируют вред, наносимый бытовой и санитарной технике известковыми отложениями из-за использования жесткой воды. С другой стороны, авторитетно утверждается, что недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, недостаток магния провоцирует инфаркт. И поэтому питьевая вода должна содержать в достаточном количестве эти самые соли жесткости.

И технику жалко, и здоровье. Но... у кофе и чая, заваренных мягкой водой, лучше вкус и аромат, чешское (или питерское) пиво сварено на мягкой воде. И после душа в турецком отеле кожа мягкая и нежная без всяких лосьонов и кремов. Согласно нормам потребления воды, из 300-400 ежедневно расходуемых литров основная часть идет на хозяйственно-бытовые нужды, для приготовления пищи необходимо 5-10, человек выпивает максимум литр-два. Казалось бы чего проще: покупать жесткую питьевую воду в бутылках, а мыться и стирать - мягкой? Ведь соли жесткости, отлагаясь в системах отопления и горячего водоснабжения, выводят из строя бойлеры раньше времени, а до этого ведут к перерасходу энергоносителей. В жесткой воде хуже мылится мыло, увеличивается расход стирального порошка...

Но не все так просто. Если водопотребление в США составляет 190 литров в сутки (на человека), в Германии - 130 литров, то в России - 430. Мягкая вода стоит денег. Поэтому даже за границей далеко не всю потребляемую в бытовых целях воду умягчают, а проектируют разводку инженерных коммуникаций с учетом минимизации текущих затрат: умягченная вода подается только в контур горячего водоснабжения для увеличения срока службы котла. Контур отопления - закрытый, в него заливается мягкая вода с добавкой антифриза. Жесткость холодной воды, используемой в ванных комнатах, поддерживается на уровне 3-4 мг-экв/л. При смешении горячей и холодной воды потребитель получает воду с жесткостью 1,5-2 г-экв/л. Не умягчается холодная вода в сливных бачках унитазов и вода, идущая на полив газонов.

Определить, насколько жесткая вода, просто. Если интересуют цифры, то нужно отдать пробу воды на анализ в лабораторию. По классификации отечественного гидрогеохимика О. А. Алекина мягкой считается вода с жесткостью 1,5-3 мг-экв/л, умеренно жесткой - 3-6 мг-экв/л, жесткой - 6-9 мг-экв/л и очень жесткой - свыше 9 мг-экв/л.

Для справки: согласно ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая" жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л. А если судить по субъективным показателям, то достаточно умыться с мылом или взглянуть на сантехнику. Если кожа сохнет, грубеет и шелушится, а рассекатель душа зарастает известковыми отложениями - значит, вода жесткая. Накипь в чайнике не может служить индикатором, так как образуется и при малой жесткости.

Но ГОСТ - вещь лукавая. Если Вы обратите внимание, в нем есть примечание. Цитируем: "...Для водопроводов, подающих воду без специальной обработки, по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается: сухой остаток до 1 500 мг/л; общая жесткость до 10 мг-экв/л; железо до 1 мг/л; марганец до 0,5 мг/л...". Получается, что можно не очищать воду, а просто согласовать ее качество.

Откуда взялась в ГОСТе цифра "7 мг-экв/л"? Дело в том, что при жесткости воды выше 7-10 мг-экв/л вероятность зарастания труб известковыми отложениями резко возрастает, то есть уменьшается проектный срок службы трубопровода. А при очень низкой жесткости вода приобретает сильные коррозионные свойства. Первое могут наблюдать жители Поволжья и Северного Кавказа при замене старых стальных трубопроводов на новые, второе - жители Санкт-Петербурга. В городе на Неве вода из крана идет мягкая, но железистая. При средних значениях жесткости на стальных трубах образуется слой карбоната кальция, препятствующий дальнейшей коррозии.

Не зря подчеркнут материал, из которого сделаны трубы. Сейчас активно используют и пластик, и металлопластик, не подверженные коррозии. Поэтому ничто не мешает пользоваться мягкой водой, единственный вопрос - где ее взять?

Самый простой способ борьбы с карбонатной жесткостью - прокипятить воду. При этом гидрокарбонат кальция распадается с выделением углекислого газа и выпадением в осадок карбоната кальция. Этот процесс мы можем наблюдать при кипячении воды в чайнике. В промышленности термический способ применяют при наличии дарового тепла.

Реагентные методы наиболее распространены на станциях муниципальной водоподготовки и сводятся к переводу солей кальция в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок. В зависимости от состава воды прибавляют соду, гашеную известь или и то, и другое. Вода умягчается и попутно освобождается от мутных взвесей. Неудобства и недостатки способа следующие: большой объем твердых отходов, необходимость точной дозации химикатов и специально оборудованные склады для их хранения.

Полное представление о содово-известковом способе можно получить, умягчая воду для стирки "бабушкиным" способом с помощью кальцинированной соды (карбонат натрия). Обычно достаточно одной-двух чайных ложек без верха на ведро воды. Растворите соду в небольшом количестве воды, затем размешайте и дождитесь выпадения осадка карбоната кальция. Так умягчали воду еще в Древней Греции, добавляя в нее печную золу.

Обратный осмос и электродиализ применяются при одновременном обессоливании воды, в том числе и для питьевых целей. Поэтому наибольшее распространение получил способ умягчения на синтетических ионнообменных смолах. Во время работы ионы жесткости, имеющиеся в исходной воде, заменяются на ионы натрия смолы, отсюда и название способа. Во время регенерации ионообменной смолы раствором поваренной соли осуществляется обратный процесс: ионы натрия из поваренной соли заменяются на ионы солей жесткости, задержанные смолой.

Технически это воплощается в современных импортных умягчителях, представляющих собой высокопрочный напорный бак (по виду напоминающий газовый баллон), заполненный ионообменной смолой. Бак сконструирован из пищевого полиэтилена и армирован снаружи стекловолокном. Это позволяет ему работать под давлением до 8,8 атмосфер и выдерживать гидравлический удар до 53 атмосфер. Выпускаются баки самых различных размеров, что позволяет в зависимости от анализа исходной воды и необходимой производительности подобрать фильтр на основе типового оборудования. В этом Вам с удовольствием помогут представители фирм, занимающихся очисткой воды.

Программируемый автоматический клапан, управляющий работой умягчителя (регенерирующий ионообменную смолу в нужной последовательности с необходимой частотой без вмешательства людей), настраивается таким образом, что включает фильтр на регенерацию или по расходу воды, или по времени. Частота регенераций рассчитывается в зависимости от жесткости исходной воды и емкости умягчителя по солям жесткости.

Изменение направления потоков воды во время регенерации достигается, в зависимости от фирмы-производителя автоматических клапанов, либо системой рабочих клапанов (как в музыкальной шкатулке), либо передвижениями поршня с проточками, либо вращением программного диска с отверстиями (как в керамическом кране). Реже используются системы, работающие с применением гидравлических, пневматических и соленоидных клапанов.

Из реагентного бака во время регенерации поступает раствор поваренной соли для восстановления рабочих свойств ионообменной смолы.

В настоящее время номенклатура умягчителей настолько велика, что позволяет повсеместно применять их как для бытовых, так и для промышленных целей. Очень часто промышленные умягчители отличаются от бытовых только размером баллонов и объемом смолы, хотя и не всегда.

Любому умягчителю - и бытовому, и промышленному - необходимо время на проведение регенерации. Если потребность в умягченной воде небольшая и производство не является непрерывным, то с задачей может справиться и бытовая модель умягчителя. Для непрерывного производства используют так называемые TWIN-системы, или дуплексные умягчители. Выглядят они следующим образом: два баллона управляются одним общим клапаном. Баллоны со смолой работают попеременно: через один проходит умягчаемая вода, ионообменная смола другого в это время регенерируется. Как правило, умягчители непрерывного действия используются для водоподготовки в небольших котельных. (подробнее см. Оборудование)

Главное отличие между бытовыми умягчителями и пищевым производством с одной стороны, и непищевым производством с другой стороны состоит в том, что в первом случае необходимо использовать ионообменную смолу только пищевого класса. Так как ионообменная смола является продуктом полимеризации, то существует вероятность вымывания молекул исходных продуктов-мономеров в первые дни эксплуатации. При производстве пищевой формы смолы осуществляется дополнительный медицинский контроль готовой продукции.

Соль для регенерации бытовых умягчителей тоже должна отвечать пищевым стандартам. К тому же высокая степень очистки соли от ионов кальция и магния обеспечивает смоле более высокую удельную обменную емкость во время регенерации.

Итак, с мягкой водой и способами ее получения разобрались. Вернемся к вопросу пользы жесткой воды для питья. Действительно, недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, а недостаток магния провоцирует инфаркт. Это неоспоримая медицинская статистика.

Однако та же самая медицинская статистика приводит данные о заболевании населения мочекаменной болезнью, артритом и склерозом (отложения солей кальция в суставных сумках и сосудах головного мозга соответственно). И увеличение заболеваемости странным образом совпадает с увеличением жесткости потребляемой питьевой воды (см. статью Здоровье и вода.). Однако, в районах с малой жесткостью потребляемой воды почему-то не наблюдается увеличения количества больных остеопорозом, рахитом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. То есть жесткость потребляемой воды - ионы кальция и магния - никоим образом не связана с заболеваниями, которыми нас так пугают. Почему? Потому что недостаток кальция в организме лучше восполнять с молоком и молочными продуктами, от жесткой воды можно получить только камни в почках и суставах и толстый слой накипи в чайнике.

Кальция в 100 граммах молока "ПАРМАЛАТ" содержится 120 мг. То есть жесткость молока составляет 60 мг-экв/л. Стакан молока заменит 3-4 литра выпитой московской воды.

То же самое относится к железу: людям, страдающим малокровием, лучше есть виноград, яблоки, гранаты, пить соки - от железистой воды печень страдает больше, чем от неумеренного пьянства.

Кстати, о соке. Внимательно прочитаем его состав на этикетке. Например, томатный сок "WIMM-BILL-DANN" Лианозовского завода: Калий - 155 мг/100 г продукта, то есть 1 550 мг/л. Магний - 7 мг/100 г, или 70 мг/л, или 5,75 мг-экв/л. Кальций - 90 мг/л, или 4,5 мг-экв/л. То есть жесткость сока - 5,75 + 4,5 = 10,25 мг-экв/л. Жесткость усвояемая, полезная для здоровья.

Почему питьевая вода, расфасованная в пластиковые бутылки, жесткая, если и для приготовления пищи предпочтительна мягкая вода с малым солесодержанием? Ответ гораздо прозаичнее, чем может показаться. С заботой о здоровье это если и связано, то далеко не в первую очередь и не так, как нас уверяют в рекламе.

Вода без солей лучше для приготовления кофе и чая, но она безвкусная и утоляет жажду плохо. Утолить жажду в жаркий день можно только компенсировав уходящие из организма с потом соли. Но обычная поваренная соль придает воде солоновато-горький привкус, а гидрокарбонат кальция - приятный сладковатый.