Умягчение воды как это работает

Из чего состоит и как работает фильтр умягчитель для воды

Фильтры умягчители необходимы для очистки воды от солей жесткости и частично от ряда других загрязнений. Они позволяют умягчать воду для квартир, частных домов, дач, а также для производств, коттеджных поселков и других крупных и социально значимых объектов. В этой статье расскажем о фильтрах умягчителях колонного типа: из чего они состоят и как работают.

Состав фильтра

Фильтр умягчитель состоит из нескольких базовых элементов:

• сама колонна фильтра, которая также называется баллоном или корпусом;
• управляющий клапан, который часто называют просто оголовком или головой;
• солевой бак и поваренная соль как расходный материал;
• фильтрующая загрузка или по-другому засыпка для фильтра.

Колонны для таких систем делаются из специального пластика и бывают разных размеров. В соответствии с этим сама система получается разной производительности. Размер колонны мы подбираем исходя из нескольких параметров:

• смотрим на исходное качество воды, потому что чем большее ее загрязненность, тем больше фильтрующей загрузки понадобится, а следовательно колонна должна быть большего объема;
• рассчитываем производительность исходя из потребления воды в семье, если это система для дома, или исходя из производственных процессов, если проектируем систему для предприятия;
• учитываем размер помещения, в котором будет установлена система.

Фильтрующая загрузка, которая засыпается в колонну и непосредственно очищает воду, тоже бывает разной, например, однокомпонентной или мультикомпонентной. Она подбирается исходя из результатов химического анализа воды. Если в воде только соли жесткости и небольшое количество железа и марганца, то подойдет однокомпонентная загрузка, состоящая из ионообменной смолы. Если железа в воде больше, то можно использовать один из видов мультикомпонентной загрузки.

Принцип работы фильтра

В баллон фильтра засыпается фильтрующая загрузка, но оставляется около 30 % свободного места. Оно нужно для того, чтобы в дальнейшем во время промывки обратным током воды загрузка хорошо взрыхлялась. На верхнюю часть колонны устанавливается автоматический клапан, который настраивается нашим специалистом. В дальнейшем клапан самостоятельно управляет процессами регенерации (о регенерации далее). К колонне с помощью специальной трубки присоединяется солевой бак. Он необходим для того, чтобы подготавливать солевой раствор нужной концентрации.

Внутри колонны фильтра находится трубка, на обоих концах которой расположены распределители (дистрибьюторы) — детали с тонкими щелями. Они распыляют воду и не позволяют частицам фильтрующей загрузки попадать из фильтра в водопровод. На дне баллона находится дренажный слой, состоящий из кварца или мелкого гравия. Он насыпается с тем расчетом, чтобы полностью покрыть нижний дистрибьютор. О роли дренажного слоя у нас есть отдельная статья: Что будет, если на дно баллона водоочистки не насыпать дренажный слой.

Вода под достаточным давлением подается в трубку, распыляется верхним дистрибьютором и проходит через фильтрующую загрузку, очищаясь от солей жесткости и частично от некоторых других загрязнений: железа, марганца. Когда фильтрующая загрузка перестает достаточно хорошо очищать воду, управляющий клапан включает режим регенерации. Из солевого бака в колонну подается солевой раствор. Через некоторое время загрузка промывается обратным током воды, использованные вода и раствор сливаются в дренаж, и клапан переключает систему снова в режим водоочистки.

Принцип работы и регенерации фильтрующей загрузки

Однокомпонентная фильтрующая загрузка состоит из ионообменной смолы — небольших шариков, которые при воздействии воды несколько увеличиваются в объеме. Смола «притягивает» из воды ионы кальция и магния и удерживает их. Взамен она отдает ионы натрия. Таким образом вода умягчается. Но со временем ресурс смолы исчерпывается: она отдала все ионы натрия и ей больше нечем делать замещение. Эта проблема решается регенерацией. В слой фильтрующей загрузки из солевого бака подается солевой раствор нужной концентрации. Находясь в этом растворе некоторое время, смола вновь обогащается ионами натрия. После промывки она снова готова к работе. Таких регенераций можно делать несколько, до тех пор, пока фильтрующие гранулы не сотрутся.

Применение на практике

На практике мы часто ставим фильтры умягчители вместе с другими фильтрами. Например, для клиента из Павловского Посада установили систему водоочистки, состоящую из фильтра умягчителя, фильтра обезжелезивателя. Вода из скважины клиента содержала избыток солей жесткости и железа, но не содержала сероводород, поэтому мы поставили обезжелезиватель без аэрации и умягчитель с мультикомпонентной смолой. Такая система обходится дешевле, чем вариант с аэрацией, но при этом она хорошо справляется с жесткостью воды и большим количеством железа. Также плюсом является то, что нет аэрационного компрессора, работа которого может доставить дискомфорт. Система очищает воду для всего дома, и очищенная вода соответствует нормам СанПиН.

Заключение и контакты:
Для подбора или обслуживания системы свяжитесь с нашим специалистом, он предложит решение для вашего объекта по оптимальной цене. Узнайте больше на странице Консультации и услуги по подбору оборудования

• телефон +7 (499) 638-27-75
• электронная почта info@gydronika.ru
• Viber, WhatsApp, Telegram +7-985-167-08-90

Умягчение воды, зачем это нужно и что такое умягчители воды?

Высокая жесткость воды присуща не только ресурсам, поступающим по центральному водопроводу, но и жидкости, добытой автономным способом (из артезианской скважины).

Термин «жесткая» означает присутствие большого количества солей металлов (магния, кальция, образующих пресловутый налет-накипь на стенках чайников, кастрюль, нагревательных спиралях бойлеров и т.п.

Со временем такой налет способен вывести из строя ценную бытовую технику и промышленное оборудование. Для выполнения эффективной очистки от взвесей и улучшения вкуса рекомендуем приобрести специальный умягчитель воды, сделанный в виде компактного фильтра.

В нашем каталоге представлен обширный ассортимент изделий, рассчитанных на различную мощность и литраж. За подробной информацией и помощью при расчете параметров установок обратитесь к нашим менеджерам.

Зачем умягчать воду?

Жесткая водопроводная вода становится причиной множества проблем. Помимо вывода из строя бытовых приборов, она негативно отражается на нашем здоровье и внешнем виде. Кипячение и грубая фильтрация с помощью кувшинов не решают вопроса – в жидкости продолжают присутствовать соли металлов.

Среди распространенных осложнений, вызванных повышенной жесткостью, наблюдаются:

• потеря исходной яркости выстиранного текстиля и одежды;
• неприятный привкус;
• стянутость кожи после очередного умывания, шелушение и покраснение;
• аллергически реакции (высыпание и т.п.);
• тусклые волосы;
• нарушения в работе желудочно-кишечного тракта, почек, печени;
• болезни суставов, и др.

Чтобы избежать подобных проблем, советуем купить умягчитель воды. Его обычно устанавливают на входе в систему, перед газовой колонкой или электрическим водонагревателем.

Виды и особенности умягчительных устройств

Различают следующие типы установок для умягчения воды, в зависимости от основного реагента:

• Магнитные – преобразуют бикарбонат кальция в особые кристаллы, не прилипающие к металлическим поверхностям нагревательных приборов.
• С полифосфатным порошком – выпускаются в виде колб. Помогают получить только воду для хозяйственных нужд. Употреблять ее в чистом виде или для приготовления пищи не удастся. Отличаются простотой монтажа.
• С ионообменными смолами – монтируются на различных участках трубопровода. Признаны наиболее эффективными, универсальными и безопасными. Смолы эффективно поглощают твердые взвеси, а сами картриджи можно многократно регенерировать, восстанавливая качество очистки. Для регенерации используют раствор из поваренной соли.

Система умягчения воды

Существуют разные методы умягчения воды: химический, механический и физический. Так, химическая очистка проводится с помощью реагентов, механическая – это применение физических барьеров, а физическая подразумевает, что используются силы природы, к примеру, магнетизм. Эти способы комбинируются для достижения наилучшего результата.

Каковы цель и условия – такой выбирается и метод очистки. Определяется это уровнем жесткости воды, тем, насколько велико или мало домостроение. Далее рассмотрим распространенные методы умягчения воды для дома.

Широко распространено использование жильцами загородных домов комбинированного метода. К примеру, магнитному фильтру находится применение при техническом водоснабжении, для удовлетворения питьевой нужды используется обратноосмотическая система (непременно нужен минерализатор). Применение последнего варианта подразумевает, что это недешевое удовольствие, поэтому для оптимизации расходов устанавливайте ионообменный фильтр. Он отличается универсальностью, высокой производительностью, а умягченную им воду одинаково успешно можно и употреблять в пищу, и задействовать в работе бытового оборудования.

Принцип работы системы умягчения:

Готовые комплекты системы умягчения:

Базовый вариант до 1м 3 /ч: Система умягчения воды позволяет удалять ионы кальция и магния по Жесткости до 10 единиц. Данный комплект умягчения водопроводной воды предназначен для частного домовладения из 2-4 человек, для сауны или бани, для небольшой котельной

Состав комплекта включает в себя:

• Комплект автоматической системы баллонного типа 1044 в сборе на умягчение воды ионообменной смолой BetaSoft

Цена комплекта системы: 29 350р.
Цена монтажа от: 6 000р.
Комплект материалов по обвязке системы от 2 000р.
Дополнительная рекомендация к установке:

• Дисковый фильтр грубой очистки CEPEX 130мкр — 1 250р
• Комплект тонкой очистки ВВ20 — 4 200р
• Фильтр обратного осмоса на кухню под мойку — от 9 800р
• УФ стерилизатор до 1,8м 3 /час — 9 900р

Как происходит процесс умягчения воды

Пожалуй, самый сложный процесс водоподготовки в бытовой сфере это умягчение воды. Ведь жёсткость не отфильтровать и не адсорбировать. Её нужно либо замещать, либо нейтрализовать. Однако, о методах умягчения воды в этой статье мы не будем повествовать. Их не так много, для этого будет отдельная тема. Сейчас же давайте поговорим об основном и самом главном процессе умягчения воды, на котором основаны все умягчители воды — ионном обмене!

Процесс умягчения воды подразумевает участие молекулы Ca(HCO3)2, которая проходит сквозь слой смолы, содержащий ионы натрия (Na+). В результате происходит замещение двумя ионами натрия, двухионной молекулы кальция (Са++), которая содержится в воде.

Формула ионного обмена

Формула в данном случае будет иметь следующий вид: Ca(HCO3)2 + 2Na+, где:

• 2Na+ — две молекулы натрия, переходящие из смолы в воду;
• Са2+ — одна молекула двухионного кальция, переходящая из воды в смолу.

После такого замещения, вместо одной молекулы Ca(HCO3)2 образуется две молекулы NaHCO3. Молекулярный вес новообразовавшегося состава – 168 мг., что на 7 мг. тяжелее изначально имеющейся в воде молекулы Ca(HCO3)2, вес которой 161 мг.

Также это приводит к повышению щелочности воды примерно на 4,4%.

Во время восстановления, происходит промывка смолы 8-12 процентным раствором NaCl (пищевая соль) либо KCl (сильвинид). Когда раствор пищевой соли проходит через слои смолы происходит ионный обмен. Ионы Са2+, содержащиеся в смоле выталкиваются ионами Na+. Свободные ионы Са2+ связываются с двумя анионами Cl, в результате образуется молекула CaCl2, которая смывается в канализационный сток.

Особенность умягчения воды катионами натрия заключается в том, что этот процесс не приводит к изменению общей концентрации бикарбонатных ионов. Просто гидрокарбонаты кальция и магния, замещаются гидрокарбонатами натрия. При этом повышается содержание соли в воде, но в незначительной степени. Причиной здесь служит процесс замещения одного иона магния либо кальция, двумя ионами натрия, общая атомная масса которых несколько больше.

Реакция катионозамещения натрием

Реакции представлены следующей формулой:

Ca(HCO3)2 -> осадок CaCO3 + углекислый газ CO2 + молекула воды H2O

Процесс I-го типа:

Mg(HCO3) -> MgCO3 + углекислый газ CO2 + молекула воды H2O

Процесс II-го типа:

MgCO3 + H2O -> осадок Mg(OH)2 + углекислый газ CO2

Также разложению могут способствовать лимонная, уксусная, молочная и тому подобные органические кислоты.

NaНСО3 + Н+ —> углекислый газ СО2 + молекулы воды Н2О + ионы натрия Na+

Обычно после натриевых катионитовых фильтров у воды повышается щелочность (рН>7), а после водородных катионитовых фильтров – кислотность (рН<7).

Чтобы снизить остаточную щелочность воды достаточно использовать метод водродно-натриевого катионирования.

Смолы, умягчители воды

1. Purolite с100е в форме Na+ — сильнокислотная катинообенная смола, представленная в виде гранул. Она разработана специально для очистки воды, различных напитков и пищевых продуктов. Часто используется в приготовлении еды.
2. Lewatit S1567 в форме Na+ — сильнокислотная гелеобразная катинообенная смола, в основе которой имеются сополимеры стирола-дивинилбензола.
3. Dowex HCR-S в форме Na+ — сильнокислотная гелеобразная катинообенная смола, в основе которой имеются сополимеры стирола-дивинилбензола.
4. Катилакс soft— отечественная катионообменная смола для умягчения воды питьевого назначения. Сильнокислотная гелеобразная катинообенная смола в Na+ форме, в основе которой имеются сополимеры стирола-дивинилбензола.

Условия использования смол-смягчителей для воды

• отсутствие в воде сероводорода и трехвалентного железа, а также кислорода (в случае удаления железа смолой);
• цветность воды – > 30 градусов;
• количество содержания извести в воде – > 8 мг/л;
• перманганатная окисляемость воды – > 5 мгО2/л;
• наличие коллоидного и органического железа влияет на снижение емкости смолы;
• предельно допустимая концентрация хлора — 0,1 мг/л.

Три технологии обработки питьевой воды

1. Система Швебебетт – прохождение процесса регенерации сверху-вниз, а сервиса — снизу-вверх.
2. Противоточная – прохождение регенерации в направлении снизу-вверх, сервиса – сверху-вниз.
3. Прямоточная – прохождение сервиса и регенерации через слой в одном направлении (сверху-вниз).

Интересные факты об умягчении воды:

• норма жесткости питьевой воды – 3-4 мг*экв/л.;
• оценка воды может проходить по удельной электропроводимости либо по удельному сопротивлению;
• очень мягкая вода из крана при выходе мутнеет. Чтобы она стала бесцветной, её необходимо настоять на воздухе небольшой промежуток времени;
• общая щелочность воды определяется исходя из общего состава содержащихся в ней карбонатов, боратов, гидрокарбонатов, гидрооксидов, фосфатов и силикатов;
• мягкая вода становится агрессивной при взаимодействии со свободным углекислым газом СО2;
• ионообменные смолы рассчитаны на 700 циклов регенерации;
• кислотность воды определяется степенью содержащихся в ней ионов водорода;
• водородный показатель и щелочность воды повышаются за счет уровня гидрокарбоната кальция;
• карбонатную жесткость воды можно снизить путем известкования;
• уровень взвешенных веществ в котловой воде не должен превышать 1гр/л, оптимально, чтобы этот показатель составлял 450-700 мг/л.;
• смола может удалять не только ионы железа, но также нитраты, нитриты, марганец, органику и тяжелые металлы.