Способы умягчения
Смягчение жидкости из автономного источника или водопровода осуществляется несколькими способами:
Термические методы (заморозка и кипячение)
Появление накипи на нагревательном элементе чайника и его стенках после кипячения жесткой воды
Чтобы убрать жесткость воды из скважин используют термический способ. После кипячения гидрокарбонаты распадаются. На стенках посуды остается осадок, но жидкость становится мягче. Это простой способ для бытового использования. Одновременно он позволяется избавиться от опасных бактерий и микроорганизмов.
Заморозка также способствует уменьшению концентрации солей. Образование льда происходит постепенно, жидкость, которая осталась вокруг него, будет иметь много примесей. Ее нужно слить. После оттаивания получится мягкая влага. Оба метода позволяют очистить ограниченный объем потребляемой жидкости.
Химические реагенты
Фильтр технического умягчения воды с полифосфатом
Для смягчения воды применяют химические добавки в виде таблеток, порошков, концентратов. Их закладывают в стиральные машины, посудомоечную технику. При растворении реагенты умягчают жидкость. В питьевую воду их не добавляют. Для этих целей используют доступные средства: соду, уксус, лимонную кислоту. Пищевую соду добавляют при готовке из расчета 1 ч.л. на 3 литра воды. Подкисленную жидкость рекомендуется использовать для мытья головы, устранения накипи. Все химические вещества применяются в строгой дозировке.
Виды фильтров для устранения жесткости воды
На основе описанных методов были созданы различные устройства, которые эффективно устраняют жесткость. Их существует несколько видов. Они имеют разную производительность и эффективность.
Кувшинные фильтры
Если требуется устранить жесткость относительно небольшого объема, причем уровень содержания солей не самый высокий, можно использовать бытовые фильтры-кувшины. В них установлен съемный картридж, периодически требующий замены. В установках, которые предназначены для устранения жесткости, используются ионообменные молы высокого качества. С помощью кувшинных устройств выполняется подготовка воды, используемой для питья и приготовления пищи и они сохраняют очищенный объем.
Рис. 8 Кувшинные фильтры
Ионообменные стационарные установки
Фильтры такого типа также содержат специальную смолу, которая отдает ионы натрия и удерживает ионы кальция и магния. Устройства монтируются стационарно, на водопроводную трубу, и отличаются существенной производительностью. Они умягчают весь объем, который проходит через конкретную трубу. Существует три вида таких устройств.
Простые ионообменные фильтры – устанавливаются перед водонагревателями и другими бытовыми приборами. Они препятствуют появлению на стенках и нагревательных элементах осадка. Умягчение осуществляется с применением кристаллов полифосфатов. Ресурс их невелик, после полугода работы требуется заменять кристаллы не свежие. Кроме того, данный фильтр нельзя использовать для устранения жесткости в питьевой воде.
Рис. 9 Простые умягчители воды
Картриджные фильтры – представляют собой стандартное картриджное устройство, в качестве наполнителя для которого используется специальный сменный картридж с ионообменными смолами.
Рис. 10 Внешний вид картриджного фильтра для жесткой воды Аквафор
Регенеративные установки – используют засыпку из ионообменных смол. Когда ресурс их заканчивается, осуществляется регенерация при помощи раствора обычной поваренной соли. Такой раствор вымывает ионы замены и возвращает на место ионы натрия.
Рис. 11 Установка для жесткой воды из скважины
Магнитные и электромагнитные устройства
Магнитные фильтры воздействуют на проходящий поток постоянным магнитным полем. Для этого в стенках прибора устанавливают постоянные магниты.
Рис. 12 Внешний вид магнитного фильтра для смягчения воды
Электромагнитные приборы генерируют электромагнитные волны с определенной частотой. Они воздействуют на воду и препятствуют образованию накипи.
Рис. 13 Электромагнитные фильтры умягчители для воды
Обратноосмотические фильтры
Рис. 14 Обратноосмотические фильтры для умягчения воды
Устройства, которые обеспечивают максимальную степень очистки воды. Они устраняют не только соли жесткости, но и другие растворенные включения. Происходит максимальное обессоливание жидкости. Поскольку вкус обессоленной воды не всем приятен, ее после очистки дополнительно минерализуют.
Советуем почитать: Обезжелезивание воды
Как определить жёсткость воды
Жёсткую воду характеризует наличие в её составе повышенного содержания калиевых и магниевых солей. Для точного количественного определения применяют прибор кондуктометр TDS. Принцип измерения основан на способности электрической проводимости воды. Чем выше её значения, тем больше концентрация вредных включений.
В домашних условиях применяется более простой, визуальный способ определения. На стенках сосудов, где хранится вода для питья, со временем появляется видимый светлый осадок. Индикатором жёсткой воды будет и белый закальцинированный налёт на внутренней поверхности чайника.
1 Кипячение
Самый простой и доступный способ удаления вредных примесей — кипячение. Под воздействием высокой температуры соли выпадают в осадок.
Алгоритм действий:
- 1. Взять большую кастрюлю и налить в нее воду из водопровода или скважины.
- 2. Довести жидкость до кипения и убавить огонь до минимума.
- 3. Оставить кастрюлю на плите еще на 40–60 минут.
- 4. Затем выключить огонь и дать жидкости остыть.
- 5. После этого ее отстаивают не менее суток.
По истечении отведенного времени отложения солей останутся на дне в виде белых твердых частиц
Потребуется осторожно перелить жидкость в чистую емкость, стараясь, чтобы осадок остался в кастрюле
После этих процедур воду можно использовать для питья, приготовления пищи, умывания, мытья волос, купания и т. д.
К недостаткам кипячения можно отнести то, что в процессе многие полезные вещества и кислород испаряются. Поэтому применять получившуюся жидкость для полива растений не советуют. К тому же кипяченая вода кажется многим невкусной.
Как повысить и понизить жесткость воды в аквариуме. Определение временной, или карбонатной жесткости
Чтобы создать комфортные условия для жизни аквариумных рыбок, важно использовать воду оптимальной жесткости, с заданным кислотно-щелочным балансом. Чтобы повысить жесткость воды, используют известняк и мрамор
Чем мягче вода, тем быстрее она повысит жесткость
Другой способ – химический, с применением хлористого кальция и магнезии. Максимальный эффект достигается при использовании обоих препаратов одновременно
Чем мягче вода, тем быстрее она повысит жесткость. Другой способ – химический, с применением хлористого кальция и магнезии. Максимальный эффект достигается при использовании обоих препаратов одновременно.
Чтобы уменьшить жесткость, воду нужно прокипятить. Как долго это следует делать? Учтите, что для снижения жесткости вдвое, кипятить воду нужно минимум в течение получаса. Другой способ – вымораживание. Воду наливают в пластиковый контейнер и помещают в морозилку. Затем лед растапливают, а полученную воду используются в пищевых или любых других целях.
Если объемы воды большие, проще будет использовать специальное оборудование. Широкое распространение в быту в последние годы получили установки обратного осмоса. Для расчета необходимого объема водопроводной воды используйте формулу – вычитание объема воды, получаемой из водопровода, из объема с заданной жесткостью, который нужно получить.
Часто методы умягчения используют комбинированно. Например, одну часть солей жесткости убирают реагентным способом, а другую с помощью катионного обмена. Приведем формулы содово-известкового способа умягчения:
Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О
В итоге Mg(OH)2 коагулирует, выпадая в осадок. Затем, в целях устранения некарбонатной жесткости, вводится Na2CO3. Последующие химические реакции:
Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4 и Na2CO3 + СаС12 = СаСО3 + 2NaCl.
В итоге образуется углекислый кальций, выпадающий затем в осадок. Реагенты вводят в разные зоны:
- хлор – во всасывающие трубопроводы;
- коагулянт – в трубопровод перед смесителем либо непосредственно в смеситель;
- известь – вместе с коагулянтом;
- уголь активированный – перед фильтрами;
- хлор и аммиак – в фильтрованную воду.
Опреснение, обессоливание, удаление растворенных газов, железа, стабилизация – это специальные способы очистки. Так если для снижения жесткости используются методы катионирования или ионного обмена, речь идет об обессоливании. Вода, которая получается на выходе, не содержит ни анионов, ни катионов солей.
Как влияет жесткая вода на быт и здоровье
Как слишком мягкая, так и слишком жесткая вода может принести ущерб человеку. Это как раз тот случай, когда хороша золотая середина. И та, и другая крайность способствует разрушению труб, сантехники, бытовых приборов. Поскольку жесткая перестает таковой быть в процессе кипячения, все соли в виде накипи оседают на бытовых приборах (чайниках, посудомоечных, стиральных машинах и прочем) изнутри. Это ухудшает теплопроводность устройства, больше времени требуется для нагревания. Чем чаще приходится кипятить воду – тем хуже приходится прибору.
Накипь, специфический налет на частях бытовой техники, на трубах, смесителях приводит к их коррозии, разрушению, забивает соединительные узлы, фильтры. Все это приводит к быстрой поломке оборудования. А значит – к ненужным непредвиденным расходам. Ведь с такой водой часто будет требоваться либо ремонт, либо замена оборудования.
Кроме того, белые разводы появляются на плитке, сантехнике, на постиранном белье. Оно вообще плохо отстирывается, становится грубым наощупь. С такой водой хуже пенятся моющие средства, будь то стиральный порошок или гель для душа. В результате их требуется больше, происходит перерасход средств.
Вода с повышенной жесткостью напрочь растворяет кожный защитный жир, что приводит к пересыханию кожи, ощущению стянутости после умывания. При постоянном купании в таких условиях возникают кожные проблемы, волосы становятся сухими, ломкими, неприятными наощупь.
Если же ее пить, ничем не смягченную, это чревато проблемами с почками, желудочно-кишечным трактом, сосудами, суставами. Соли точно так же оседают в частях организма, как в узлах бытового оборудования. Вредит употребление такой жидкости домашним животным, аквариумным рыбкам, комнатным и огородным растениям. Поэтому средства для смягчения воды не прихоть, а жизненная необходимость.
Полезно будет почитать:
Промышленные фильтры
Наиболее действенный способ уменьшить жесткость воды из скважин – установка фильтров. В загородном доме или даче, где минимум бытовой техники, достаточно купить фильтр-кувшин. Снижение концентрации солей происходит при прохождении через картридж. Внутри него засыпка из цеолита, ионообменной смолы и активированного угля. Замена картриджа происходит через 30-40 дней. Популярные производители кувшинных фильтров: «Аквафор», «Барьер», «Гейзер», «Brita».
Ионообменный
Установки представляют собой колонны или пластиковые емкости с ионообменной смолой. Они позволяют убирать из жидкости ионы кальция и магния, заменяя их ионами натрия. Оборудование устанавливается на трубопровод перед бытовыми приборами и предотвращает появление накипи. Также ионообменные фильтры являются частью водоподготовки. После них обязательно размещают картриджи с активированным углем. Установки различаются производительностью и величиной ресурса. Фильтрующая смола нуждается в замене. В колоннах ее периодически регенерируют, в небольших колбах меняют картриджи.
Обратный осмос
Лучшим фильтром для смягчения жесткой воды из скважины и улучшения остальных параметров считается система обратного осмоса. Она рассчитана на установку в водопровод под давлением. Система состоит из нескольких фильтрующих элементов, удаляющих механические, органические, минеральные примеси и соли жесткости. Основное очищение достигается после прохождения через обратноосмотическую мембрану. Существенный минус установки – высокая цена. Среди производителей выделяют компании: Atoll, Барьер, Гейзер.
Магнитный фильтр
Смягчитель представляет собой магнит, врезаемый в магистраль. Проходя через фильтр, соли металлов выпадают в осадок из-за возникновения новых центров кристаллизации. Компактное оборудование устанавливают на любом участке трубы. Для соединения используется резьба. Использование магнита актуально в системах горячего и холодного водоснабжения, отопления, перед насосами. Преобразователи без химических реагентов исключают появление накипи в стиральной и посудомоечной машине.
Электромагнит
Одним из умягчающих средств является электромагнитная установка. Прибор контролируется микропроцессором. Работает от электричества. Излучаемые им электромагнитные волны разрушают соли металлов в потоке и отложившийся осадок. Рыхлые примеси вымываются водой. Устройство дорогостоящее, но оно функционирует несколько лет, не требуя затрат на обслуживание.
Очистка воды из автономного источника делает жидкость вкусной и полезной. Умягчитель в системе фильтрации снижает вредное воздействие примесей на бытовую технику и приборы отопления. Удаление солей металлов благоприятно сказывается на здоровье и внешнем виде людей, сокращает расходы на моющие средства.
Метод сорбции
Сорбция — это в общем-то целых три различных по направлению способа. Первый — адсорбция. При адсорбции ненужные вещества поглощаются поверхностью твердого вещества. Поэтому материалы адсорбенты обычно пористые, обладают большо́й площадью поверхности. Наиболее популярным адсорбентом, т.е. веществом, поглощающим ненужные вещества поверхностью, можно смело назвать активированный уголь.
Второй способ это — абсорбция процесс поглощения примесей объемом вещества (не поверхностью, а объемом). Как правило, абсорбция применяется в технологических процессах на производствах, хотя не исключено, что могут появиться и фильтры для воды на основе этого процесса.
Если отойти от научной трактовки и опуститься на бытовой уровень, то адсорбция применяется весьма активно в плане фильтрации воды. Обычно бытовые фильтры для небольших объемов воды как раз и заполнены чем-то типа активированного угля. Метод вполне рабочий, однако фильтры периодически будет необходимо менять, да и эффективность фильтрации падает по мере того, как поверхность адсорбента будет загрязняться.
Ну и третий это ионный обмен, но на нем я остановлюсь отдельно.
Ионообменные смолы
Ионообменный способ фильтрации — похож на метод сорбции, собственно он и есть одна из его разновидностей. В качестве фильтрующего вещества в процессе выступают различные иониты. Это могут быть как гранулы, так и готовые объемные конструкции или даже мембраны. Суть метода в обмене ионов растворов фильтруемой среды и собственно самого фильтра. При этом свойство среды может меняться значительно, так кислота может стать солевым раствором и наоборот.
Ионообменный метод применяется для обессоливания воды или для изменения свойств растворов. Однако, в последнее время подобные фильтры стали применяться и для удаления растворенных металлов из воды. Причем, способ ионообменный показывает не такие уж и плохие результаты. Разумеется, под каждую воду, необходимо подбирать свой собственный набор ионитов. Ионообменные смолы могут работать в фильтрах продолжительное время, а при соблюдении технологии многие годы и десятилетия. Подобное возможно благодаря способности ионитов к восстановлению своего первоначального состояния. Происходит это посредством промывки емкости с ионитами раствором поваренной соли. Соль в таких фильтрах, обычно хранится в прямоугольных емкостях, соединенных шлангами с емкостью с ионитами. По сигналу автоматического контроллера, раствор соли подается и промывает иониты, происходит обратный ионный обмен, а остатки раствора сливаются в дренаж.
Кстати, на столбах в коттеджных поселках висят объявления о поставках соли именно для систем очистки. Правда соль для восстановления ионитов применяется не в виде порошка, а в прессованных таблетках, что позволяет сократить период между загрузками новых партий соли в систему. Применение таблетированной соли обусловлено тем, что она медленнее растворяется и как следствие можно использовать меньшие по объему баки для хранения промывочного раствора.
Муть и грязь, песок
Пожалуй, это одна из самых простых проблем. Бороться с ней помогают фильтры различной природы. В случае, когда применяется скважина на песок, то часто прибегают к предварительной прокачке скважины перед водозабором. Эту операцию можно автоматизировать, запуская прокачку по таймеру с заданной регулярностью, подбираемой опытным путем. Можно применять и промывные фильтры с регулярной промывкой по таймеру, либо с разделением потока на чистую воду и дренаж, с соответствующим обратным клапаном.
Некоторые хитрости при оборудовании водоподготовки
Не секрет, что оборудование для водоподготовки занимает изрядно места. Да и устанавливаться оно должно в теплом помещении, где температура всегда положительная. Замораживание агрегатов может привести к негативным последствиям, даже если вода из системы слита. Загрузка и прочие фильтрующие элементы, могут содержать остаточную воду, которая замерзая будет их просто разрывать, возможно, что не с первого раза, не в первую зиму, но сделает она это неминуемо. Отсюда следует, что проектировать помещение для размещения оборудования стоит заранее, еще на стадии создания проекта дома. Иначе придется столкнуться с проблемой поиска наилучшего решения по размещению.
Гидроаккумулятор из нержавейки. Фотография неизвестного автора.
Как известно, чем больше по объему гидроаккумулятор, тем реже будет включаться насос и тем дольше он прослужит. Но далеко не всегда удается найти место в уже готовом доме для размещения крупного гидроаккумулятора. На помощь тут может прийти смекалка. Ведь вместо одного 100 литрового гидроаккумулятора можно смело поставить два по пятьдесят литров. Или четыре по 25. Если места нет в доме, но есть подпол, где круглый год температура выше нуля, то гидроаккумулятор можно разместить и в подполе, а чтобы он не гнил от повышенной влажности воздуха, то его можно взять в исполнении из нержавеющей стали или же обработать такими доступными средствами как Мовиль или Пушечное сало. Средства недороги, приобретаются в любом автомагазине и предназначены как раз именно для защиты от коррозии.
Кабинетный фильтр в месте установки. Фотография неизвестного мастера.
Если же требуется система очистки воды, но места катастрофически мало (а многие системы критичны в том числе и к ориентации в пространстве и могут быть установлены только вертикально), то можно присмотреться к так называемым кабинетным системам водоочистки. Такие системы примерно в половину компактнее своих полноразмерных собратьев, но и по производительности им уступают на столько же. Зато, благодаря их скромным размерам, они могут быть установлены, например, в чулане или другом ограниченном по объему месте.
Иногда требуется осуществлять дистанционную коммутацию водопровода, например, открывать или закрывать шаровые краны удаленно или выполнять похожие операции. Помочь тут может специальный механизм дистанционного управления. Встречаются варианты с управлением напряжением в 12 вольт, такие системы интегрируются в сложные системы по управлению водой или контролем за протечками. Но есть и использующие обычное напряжение в 220 вольт бытовой сети. И хотя цены на подобные управляемые краны — кусаются, они могут найти свое достойное место и в вашей системе водоснабжения и водоподготовки.
Система для удаленного управления шаровыми кранами.
При необходимости прокладки кабеля или трубы через стену из бетона или кирпича, можно просверлить ее и обычным перфоратом или мощной дрелью. Для этого необходимо использовать коронки по бетону/камню. Коронки с твердосплавными зубьями спокойно пробурят бетон в ударном режиме, но им не по зубам металлическая арматура. А вот алмазные коронки, хотя и стоят дороже, но пройдут металл и без всякого бурения, применяя только обычное вращение. Для бытового применения стоит выбирать коронки для сухого бурения. Если глубина коронки не позволяет пробурить отверстие на всю длину сразу, то можно откалывать небольшие кусочки стены в канале обычным буром, удалять их и продолжать бурить глубже. Если же глубины совсем не хватает, то можно наметив центральное отверстие длинным буром, продолжить бурение с другой стороны.
Коронка по бетону для бурения и алмазная для сверления.
Природная вода хоть и сделана «в природе», но зачастую требует очистки, хотя бы минимальной. А очистка может быть делом очень затратным. И дабы не выкидывать средства на воздух, стоит очень ответственно подойти к этому вопросу. Ведь от того, насколько качественно выполнен анализ воды, подобрана и смонтирована система, ваш бюджет будет петь романсы или же у вас появится отличный повод похвастаться перед друзьями тем, как вам удалось качественно подобрать системы и не заплатить лишнего.
Методы смягчить воду
1. Кипячение. Самый простой доступный способ избавиться от временной жесткости без использования химических веществ и сложных устройств. При высокой температуре гидрокарбонаты и сульфат кальция распадаются, выпадая осадком на дне посуды и нагревательных элементах. Смягченная вода подходит для любых целей: питья, стирки, мытья и пр.
Доведите воду до кипения, оставьте на 2–3 минуты, затем охладите до нужной температуры.
Недостатки:
- частично снижается только временная жесткость воды;
- ограниченность – обеспечить все бытовые нужды кипяченой водой очень сложно;
- спустя некоторое время из-за слоя накипи нагревательные системы и емкости приходится менять или чистить;
- при кипячении из воды улетучиваются полезные вещества;
- нагревание требует значительных затрат энергии.
2. Отстаивание. После 1–2 суток в защищённом от прямых солнечных лучей месте смягчает воду из колодцев и скважин, предназначенную для полива цветов и комнатных растений. Может использоваться для очистки питьевой воды, но только если начальная жесткость лишь слегка выше нормы.
3. Вымораживание. Эффективный метод, не изменяющий структуру воды, вследствие чего все полезные вещества остаются в составе. Поставьте воду в морозилку, когда на стенках емкости появится лед, слейте жидкость по центру.
Растопленный лед используйте как питьевую воду или для полива вазонов.
Недостаток: подготовить этим методом большие объемы воды сложно.
4. Пищевая и кальцинированная сода. Благодаря химическим свойствам сода смягчает воду и снижает кислотность.
Добавьте 2 чайные ложки пищевой или 1 чайную ложку кальцинированной соды на 10 литров воды, хорошо перемешайте и дождитесь появления осадка на дне. Во время приготовления еды всыпьте 1 чайную ложку пищевой соды на 3 литра воды, чтобы крупы и овощи лучше разваривались.
Недостатки:
- смягченная содой вода не может использоваться как питьевая (кроме отваривания);
- сложность в постоянной обработке большого объёма воды.
5. Уксус и лимонная кислота. Частично снижают жесткость, но значительно повышают кислотность, вследствие чего эти средства не рекомендуются для питьевой воды. Зачастую их используют в косметических целях.
Чтобы смягчить воду для мытья волос, добавьте 1 столовую ложку уксуса (1 чайную ложку лимонной кислоты или сок одного лимона) на 2 литра воды, перемешайте. Перед использованием дайте настояться 4–5 минут.
6. Каменная (поваренная) соль. Она же хлористый натрий, который растворяет содержащиеся в воде соли кальция и магния, препятствуя появлению накипи на нагревательных устройствах. Из-за изменений химического состава и вкуса этот метод не рекомендуется для питья.
В основном соль смягчает воду, предназначенную для посудомоечных машин. Для удобства использования производители поставляют соль в виде гранул и таблеток, но в большинстве случаев по составу предлагаемое вещество ничем не отличается от поваренной соли.
7. Химические средства. В первую очередь это раскрученные марки Calgon, Finish и другие, которые продаются в виде порошка или таблеток. Применяются согласно инструкции. Продаются в магазинах бытовой химии.
Недостаток: смягчают воду только для стирки.
8. Фильтры. Универсальные системы, предназначенные для быстрого смягчения большого количества жесткой воды и удаления вредных примесей. Могут действовать автономно или подключаться к водопроводу. Отличаются конструкцией и принципом действия.
Виды систем понижения жесткости воды:
