Напомним основные способы очистки добываемой воды (рис. 198). Во-первых, это возможные отстойники, где твёрдые частицы оседают на дно под действием силы тяжести. На очистных станциях применяют коагуляционные методы, основанные на эффектах объединения (слипания) частиц в крупные агрегаты, которые оседают значительно быстрее. В большинстве случаев в мутную воду добавляют сернокислый алюминий и небольшое количество гашёной извести. В результате реакции Al₂(SO₄)₃+3Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃+3CaSO₄ в отстойнике 2 образуется коллоидный раствор Аl(ОН)₃, который коагулирует (укрупняется) с образованием геля (студня), захватывающего взвешенные в воде частицы (и даже бактерии) и увлекающего их затем на дно отстойника 3. Для лучшего отделения осадка можно использовать песчаный фильтр. Кстати такие песчаные фильтры малого размера (10-100 литров) сейчас широко используются в плавательных и бытовых бассейнах (в том числе банных) для очистки циркулирующей воды.

Рис. 198. Элементы водоподготовки (без масштаба): 1 — системы водопоставки (насосы, переливы и т. п.); 2 — отстойник; 3 — осадок; 4 — хлоратор; 5 — латунный корпус фильтра механической очистки (самоочищающийся); 6 — сетчатый фильтр из нержавеющей стали; 7 — манометр; 8 — штуцер для слива осадка; 9 — кран слива осадка; 10 — фильтр пластиковый; 11 — свинчивающийся пластиковый корпус-крышка (в том числе и прозрачный); 12 — сменный трубчатый фильтрующий элемент (картридж); 13 — фильтр косой латунный со съёмной цилиндрической сеткой; 14 — фильтрующий слой песка; 15 — фильтрующая сетка (металлическая, тканая, полимерная, натуральная и т. п.), удерживающая слой песка; 16 — перфорированная металлическая плита, предотвращающая разрыв фильтрующей сетки; 17 — краны запорные для обеспечения промывки песчаного фильтра обратным током воды (из водопровода в канализацию); 18 — корпус (металлический эмалированный, пластиковый, стеклопластиковый) современного фильтра для бассейнов; 19 — водоотвод, система цилиндрических фильтров («звёздочка» из трёх-восьми радиальных горизонтальных ответвлений от вертикальной опускной трубы); 20 — подвод воды; 21 — штуцера (фланцы) водоотвода и водопровода.

После отстаивания и фильтрации вода поступает в хлоратор, куда добавляют обычно гипохлорит натрия NaOCl, хлорирующий органические примеси, в том числе и живые микроорганизмы NaOCl+RH→NaOH+RCl. Гипохлорит натрия как товарный продукт по ГОСТ 11086-76 представляет собой жидкость зеленовато-жёлтого цвета с характерным запахом свежести, являющуюся водным раствором гипохлорита натрия до 450 г/л (не менее 170-190 г/л активного хлора) и щёлочи NaOH до 60 г/л. Отметим, что ещё более разбавленный гипохлорит натрия реализуется населению под названием «Белизны» или «Радуги» по ТУ6-40-00209645-56-92 (хлорный отбеливатель для стирки белья). По мере стояния растворов гипохлорита натрия содержание активного хлора в них снижается за счёт разложения гипохлорита натрия на NaCl и кислород. При нейтрализации щёлочи (в составе раствора гипохлорита натрия) кислотой (соляной, серной, уксусной, щавелевой) хлорирующая активность препарата увеличивается. При контакте с белками (кожей, волосяными покровами, шерстью, микроорганизмами) гипохлорит натрия образует азотистые соединения хлора - хлорамины NR2CI, имеющие характерный «запах бассейна» (то есть «хлор» вопреки обыденному мнению в воде не пахнет, запах «хлора» в бассейне появляется именно из-за того, что в бассейне купаются люди). Борьба с запахом «хлора в бассейнах» - сложная и актуальная задача в современной индустрии бассейнов. Помимо гипохлорита натрия для дезинфекции воды применяют гипохлорит кальция (хлорную известь) в виде порошка, предварительно замачиваемого в воде с отделением в отвал осадка извести. Также в качестве хлорирующего агента можно использовать хорошо растворимый порошок дихлоризоцианурата натрия (Химпром, Славгород), известного за рубежом под торговой маркой «диклозан».

На основе вышеуказанных дезинфицирующих химических веществ разработаны хлорпатроны ДТСГК ёмкостью 250, 500 и 1000 см³ для обеззараживания воды в колодцах сроком на 1 месяц. Многочисленные зарубежные фирмы предлагают аналогичную по назначению продукцию, в том числе и для плавательных бассейнов, а также аппаратуру по контролю содержания активного хлора в воде. Напомним, что в соответствии с Сан-ПиН 2.1.2.568-96 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды плавательных бассейнов» содержание остаточного активного хлора в воде бассейнов должно быть не менее 0,5 мг/л, то есть гипохлорит натрия следует добавлять в количестве одной капли на ведро воды, а «Белизны» — 3 капли на ведро (10 литров). В случае сильных загрязнений воды дозу хлора можно увеличить в 3 раза (до 1,5 мг/л активного хлора). При стирке для отбеливания белья кладут 60 г «Белизны» на ведро воды, то есть в 500 раз больше, а для дезинфекции ванных и туалетных комнат (для протираний) готовят раствор ещё более концентрированный (300 г на ведро воды).

Напомним, что хлор убивает далеко не все микроорганизмы. Поэтому помимо хлорирования используются и другие методы дезинфекции воды — бромирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение, которые являются более дорогостоящими, но более экологическими («Перечень материалов, реагентов и малогабаритных очистных устройств, разрешённых Госкомсанэпиднадзором России для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения» №1-19/32-11 от 23.10.92 г.). Эти методы рекомендуются и для бассейнов.

В дачных условиях воду в небольших количествах можно дезинфицировать окислением органики перекисью водорода. Остаточные количества перекиси можно удалить разложением (на воду и газообразный кислород) с помощью перманганата калия («марганцовки»). Перманганат калия KMnO₄ может быть использован и как самостоятельный дезинфицирующий агент: фиолетовый раствор следует выдержать до обесцвечивания и выпадения чёрного осадка МnO₂.

В соответствии с СанПиН 2.1.2.568-96 качество пресной воды, поступающей в ванны, души и бассейны, должно отвечать гигиеническим требованиям к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения вне зависимости от принятой системы водоснабжения и характера водообмена (СанПиН2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»). Аналогичные требования должны предъявляться к воде для бань. При недостаточности качества воды можно использовать популярные ныне всевозможные бытовые фильтры.

Во-первых, для предварительной очистки от крупных частиц ржавчины и песка в трубах применяют так называемые косые или прямые механические фильтры (то есть с наклонным или перпендикулярным расположением фильтрующего цилиндрического сетчатого фильтра) с размером ячейки сетки (0,4-0,8) мм с диаметром прохода от половины до четырёх дюймов (поз. 13 рис. 198). Такие фильтры устанавливаются на магистралях водопроводов при входу в квартиру или в автономных условиях на выходе скважин. Вслед за ними (или вместо них) можно установить механические фильтры более тонкой очистки - так называемые самоочищающиеся фильтры 5 со стальным нержавеющим сетчатым фильтром 6 с размером ячейки сетки 0,1 мм и с диаметром прохода от половины до двух дюймов (RBM Италия). Самоочищающиеся фильтры 6 обычно оснащаются манометрами на 6 атм, устанавливающимися после фильтрующей сетки с целью контроля степени забивки (загрязнения) фильтра. Для ориентировки напомним, что общая высота фильтра (с манометром и сливным штуцером) составляет от 280 до 360 мм. Самоочищающиеся фильтры удобны тем, что для его очистки не надо освобождать от воды магистрали: при открытии крана 9 напор воды смывает отстой (осадок) через штуцер 8 в ведро. Рабочее давление всех этих фильтров составляет не менее 16 атм, рабочая температура до 100°С и выше.

Для более тонкой очистки в быту используются цилиндрические фильтрующие элементы 12, изготовленные самыми различными способами: намоткой на перфорированную бобину нитей, тканей (в том числе синтетических), нетканых материалов. Такие фильтры изготавливаются в виде сменных картриджей длиной 10 или 20 дюймов и диаметром внешним 30-70 мм, устанавливаемых в специальных пластиковых корпусах 11 (с подсоединительными штуцерами на половину, три четверти и один дюйм), которые в свою очередь могут набираться в комплектные единицы (батареи) из нескольких фильтров с разными фильтрующими элементами. Тканые и нитяные фильтры улавливают частицы с размером более (0,01-0,07) мм. В последние годы всё шире стали применяться фильтры из вспененных полимеров, улавливающие частицы с размером 1-10 мкм (и даже 0,1 мкм), разработанные ранее для очистки жидких реагентов при производстве электронных изделий. В корпуса 11 могут вставляться и картриджи специального назначения, например, угольные для очистки от органических примесей, ионно-обменные для умягчения воды, для обезжелезивания, для обеззараживания (в том числе и с помощью серебра) и т. п. Стоимости таких фильтров могут достигать сотен долларов США за штуку Наиболее качественная вода может быть получена с помощью фильтров обратного осмоса, представляющих собой мембраны со столь мелкими отверстиями, что через них могут проходить лишь молекулы воды, а бактерии, вирусы, химические вещества (соли, органика, тяжёлые металлы), гормоны, радиоактивные элементы не пропускаются. Корпуса 11 фильтров обычно рассчитаны на 5-7 атм, поэтому в дачных условиях они могут находиться постоянно под давлением, но в городах, где возможны скачки давления водопроводной воды до более высоких величин, особенно ночью, следует ставить запорный кран до пластиковых фильтров.

Для фильтрации больших количеств воды фильтрующие элементы могут оказаться чересчур дорогостоящими. Поэтому водоподготовку на городских водопроводных станциях ведут с помощью песчаных фильтров. В последние годы этому направлению придали мощный импульс новые разработки в области фильтров для плавательных и частных бассейнов. Суть техпроцесса заключается в фильтрации со скоростью не более 1,4 см/сек (50 м³/час-м²) через слой песка сверху вниз под избыточным давлением (0,5-2,5) атм. При размере частиц кварцевого песка (0,4-0,8) мм удаётся улавливать частицы загрязнений с размером более 1 мкм. По мере фильтрации песчаный слой загрязняется, очистка ведётся периодически обратной промывкой фильтра. Для этого краны 17, ведущие из бассейна и в бассейн, перекрываются, а краны из водопровода и в канализацию открываются. Многие фирмы выпускают полипропиленовые многоходовые краны, позволяющие одним движением рукоятки переключать различные режимы подачи воды на фильтрацию или промывку (в том числе и краны с электрическим и пневматическим приводом рукоятки). Обратное (снизу вверх) течение жидкости облегчено по сравнению с прямым течением (сверху вниз), поскольку слой песка при восходящем потоке воды разрыхляется, и высокая скорость течения может быть обеспечена при малых перепадах давления на слое песка. Основной проблемой при промывке является предотвращение уноса песка вверх, а затем в канализацию.

Конструктивно песчаные фильтры оформляются по-разному. Наиболее распространённая конструкция включает пластиковый, стеклопластиковый или металлический эмалированный корпус 18 ёмкостью от десятка до сотни литров, водоподводящий патрубок 20 и водоотводящий патрубок 19 в виде цилиндрических сетчатых фильтров, звездой расходящихся по радиусу горизонтально вдоль дна ёмкости 18. Такая конструкция водоотводящего патрубка обеспечивает большую площадь водоотводящих сеток, которая должна быть не менее площади поперечного сечения аппарата. Штуцера 21 патрубков могут быть выведены по-разному: вбок (как на рис. 198) или через верх и низ, или только через верх.

Источник: Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008