Какие методы очистки воды существуют

«Поставьте мне хороший фильтр» — самая частая формулировка запроса. Сложность в том, что «хороший» не значит «универсальный». Методы очистки воды различаются принципом действия, и каждый физически не способен убрать то, на что не рассчитан. Ниже — шесть основных методов и по каждому три вещи: что он снимает, чего не снимает и где заканчивается его применимость.

Механическая фильтрация

Частицы задерживаются перегородкой — сеткой, пакетом дисков, слоем вспененного полипропилена. Ничего, кроме размера частицы, здесь не работает.

• Удаляет: песок, ил, ржавчину, окалину, мелкодисперсную взвесь. Тонкость задаётся элементом: 130 мкм у дискового фильтра на вводе, 1–50 мкм у картриджей.
• Не удаляет: ничего растворённого — ни жёсткость, ни запах, ни двухвалентное железо, которое в скважинной воде прозрачно и проходит сквозь любую сетку.
• Предел: чем тоньше элемент, тем быстрее он забивается. Картридж рекомендуют менять не реже раза в полгода, а в мультипатронных корпусах ориентируются на прирост перепада давления 0,7–1,2 кг/см².

Ионный обмен

Вода проходит через слой катионита, и ионы кальция и магния замещаются на натрий. Когда ёмкость смолы выработана, её восстанавливают раствором таблетированной соли.

• Удаляет: соли жёсткости — причину накипи в бойлере, посудомойке и теплообменнике. Остаточная жёсткость по паспорту ФИП — 0,1–0,3 мг-экв/л при номинальной производительности.
• Не удаляет: взвесь, органику, запах, бактерии. Общее солесодержание при этом не падает: кальций меняется на натрий, а не исчезает.
• Предел: паспорт умягчителя ограничивает вход — взвешенные вещества не более 5 мг/л, железо не более 0,5 мг/л, общая жёсткость до 15 мг-экв/л, солесодержание до 1000 мг/л. Выше — смолу забивает или отравляет, а схему нужно пересчитывать.

Качество загрузки тоже влияет на результат. У монодисперсных катионитов все гранулы одного размера, и фронт насыщения проходит слой ровно; у полидисперсных мелкие гранулы истощаются раньше крупных, что и даёт проскок солей к концу фильтроцикла.

Окисление и каталитическая загрузка

Растворённое двухвалентное железо и марганец переводят в нерастворимую форму, а осадок задерживают в слое загрузки и сбрасывают в дренаж обратной промывкой. Окислителем чаще всего служит кислород воздуха, а загрузка работает катализатором.

• Удаляет: железо, марганец, мутность и цветность, связанные с их окислением. Окисление воздухом попутно убирает сероводород — тот самый запах тухлых яиц.
• Не удаляет: жёсткость и растворённые соли. Накипь после обезжелезивателя останется в полном объёме.
• Предел: нужен растворённый кислород. Если его мало, а также при наличии марганца или сероводорода, перед фильтром обязательна принудительная аэрация — типом загрузки это не заменяется. Ещё одно ограничение — обратная промывка: например, фильтру в корпусе 10×54 дюйма на неё требуется около 1,6 м³/ч, и этот расход должен быть, иначе загрузка не разрыхлится и не отмоется.

Сорбция

Молекулы загрязнений удерживаются на развитой поверхности гранул активированного угля. Площадь пор одного грамма кокосового угля — более тысячи квадратных метров.

• Удаляет: свободный хлор и хлорорганику, растворённую органику, нефтепродукты, цветность, посторонний привкус и запах, незначительные концентрации железа и марганца.
• Не удаляет: жёсткость и минеральные соли. Вкус воды меняется, состав по солям — нет.
• Предел: вход по паспорту сорбционного фильтра — железо не более 0,5 мг/л, марганец не более 0,1 мг/л, pH не ниже 6,8. При превышении гидроксид железа забивает поры угля, и загрузка теряет ёмкость за считаные недели. Поэтому сорбция всегда идёт после обезжелезивания.

Мембранное разделение

Под давлением вода продавливается через полупроницаемую мембрану: очищенный поток уходит потребителю, концентрат с солями — в дренаж.

• Удаляет: растворённые соли, то есть то, что не берёт ни один из предыдущих методов. Промышленные элементы дают отбраковку солей порядка 99,5 %, бытовая установка под мойку снижает минерализацию на 80–95 %.
• Не удаляет: ничего не удаляет бесплатно — часть воды уходит в концентрат. У промышленных установок выход очищенной воды составляет 50–75 % от исходной.
• Предел: мембрана требует подготовленной воды. Для бытовой установки — минерализация до 1500 мг/л, жёсткость до 7,0 мг-экв/л, свободный хлор до 0,5 мг/л, давление на входе 2,5–6,0 бар. Для промышленных элементов — SDI₁₅ не выше 5 и свободный хлор не более 0,1 мг/л: хлор разрушает полиамидный слой необратимо.

Обеззараживание

Ультрафиолет облучает поток в камере из нержавеющей стали; лампы отделены от воды кварцевыми чехлами. Реагенты не добавляются, состав воды не меняется.

• Удаляет: бактерии, вирусы и микроорганизмы — бактериологическую нагрузку, характерную для колодцев и неглубоких скважин.
• Не удаляет: вообще никакие примеси. После УФ вода остаётся такой же жёсткой, железистой и мутной, какой была.
• Предел: взвесь экранирует излучение, поэтому стерилизатор ставят по осветлённой воде и последним в схеме. Лампа — расходник с ресурсом около 9000 часов непрерывной работы.

Почему одним методом не обойтись

Колонка «чего не снимает» и объясняет, почему схема собирается из нескольких ступеней. Какие именно нужны на вашем источнике, показывает анализ воды: он же покажет, каких ступеней в схеме быть не должно — лишняя колонна стоит денег и требует обслуживания ровно так же, как нужная.