Сетчатые фильтры механической очистки
Присутствие в водопроводной воде, которая поступает в наши жилища, нерастворимых частиц обусловлено целым рядом различных факторов, которые зависят от схемы подачи воды к потребителю.
Для автономных источников водоснабжения, таких как колодцы, скважины, непосредственный забор из водоемов, характерно присутствие частиц ила, глины, песка, зоопланктона, фитопланктона, волокон торфа и прочих примесей органического и неорганического происхождения. При этом, все эти примеси, как правило, являются первичными. То есть их появление не связано с прохождением воды через элементы водопроводной системы.
При централизованном водоснабжении городов и поселков, вода , поступающая в водопроводную сеть, проходит полный комплекс механической, химической и бактерицидной очистки, поэтому ее начальный состав известен и регламентируется стандартом на хозяйственно-питьевую воду ГОСТ Р 51232-98 (взамен ГОСТ 2874-82) и санитарными нормами СанПиН 2.1.4.1074-2001. Однако, в процессе транспортировки по водопроводным сетям очищенная на станции вода "обогащается" нерастворимыми примесями, количество и состав которых зависит от возраста трубопроводов, количества и качества перекачивающих, запорных и регулирующих устройств, фитингов, качества сварных швов и прочих факторов .
Таблица 1. Качественный состав основных нерастворимых примесей в водопроводной воде при централизованном водоснабжении (данные по Центральному району Санкт-Петербурга за 2002 год)
| № пп | Вид частиц | Происхождение | Максимальный размер, мкм | Процентное и весовое содержание примесей % (мг/дм3), при сроке эксплуатации трубопроводов |
| До 10лет | Свыше 20 лет |
| 1 | Продукты коррозии железа Fe3O4 (FeO Fe2O3) | Стальные и чугунные трубопроводы | 2000 | 73 (1,83) | 51,8 (3,47) |
| 2 | Песок | Ремонтные работы. Железобетонные трубы | 1500 | 11,3 (0,28) | 16,7 (1,12) |
| 3 | Цемент | Железобетонные трубы. Зачеканка чугунных труб. Ремонтные работы. | 1500 | 2,4 (0,06) | 0,3 (0,02) |
| 4 | Органические волокна (лен, пакля ) | Резьбовые соединения | 500 | 0,5 (0,01) | 0,8 (0,054) |
| 5 | Окалина | Сварочные работы | 800 | 1,2 (0,03) | 3,7 (0,248) |
| 6 | Паронит | Фланцевые соединения | 200 | 0,4 (0,01) | 0,1 (0,007) |
| 7 | Частицы металла | Металлические трубы, насосы, водомеры, арматура, фитинги | 250 | 6,5 (0,16) | 8,2 (0,55) |
| 8 | Флюс электродный | Сварочные работы | 400 | 1,8 (0,045) | 4,0 (0,27) |
| 9 | Органические соли трехвалентного железа. | Деятельность железобактерий Leptothrix и Arthrobacter | 5000 Желеобразная консистенция | 2,6 (0,065) | 10,6 (0,71) |
| 10 | Соли (преимущественно гидрокарбонаты) кальция, магния, железа | Содержащиеся в воде ионы минеральных солей | 600 | 0,3 (0,008) | 2,2 (0,147) |
| 11 | Лимонит (бурый железняк) | Деятельность железобактерий Leptothrix и Arthrobacter | 600 | 0 (0) | 1,6 (0,11) |
| В отдельных пробах обнаружены частицы: водорослей, глины, смазочных масел, керамики(кирпичная пыль), резины, пластиков и пр. |
Как видно из таблицы 1, срок эксплуатации трубопроводов центрального водоснабжения оказывает существенное влияние на состав нерастворимых примесей в качественном отношении. В старых трубопроводах ( после 20 лет эксплуатации) на порядок увеличивается содержание желеобразных органических солей - результата деятельности железобактерий, перерабатывающих закисное железо (Fe2+) в гидроокись (Fe3+). Желеобразная консистенция этих солей в значительной мере усложняет технологическую схему механической очистки, так как эта субстанция , попадая на ячейки сетки, покрывает всю сетку труднопроницаемой для воды коллоидной пленкой, трудно поддающейся промывке.
Все нерастворимые примеси , содержащиеся в воде принято делить на пять классов:
- грубодисперсные, с размером частиц более 100мкм;
- среднедисперсные, с размером частиц от 10 до 100 мкм;
- мелкодисперсные, с размером частиц 1 до 10 мкм;
- коллоидные, с размером частиц от 0,001 до 1 мкм;
- растворенные - с размером частиц менее 0,001 мкм.
Переносимые потоком взвешенные механические частицы могут иметь плотность либо больше плотности воды (дисперсия), либо - меньше (эмульсия). При отстаивании воды дисперсионные включения оседают на дно, а эмульсионные - всплывают Количественная характеристика содержания нерастворимых примесей (СНП) является суммой весового количества мелкодисперсных , среднедисперсных и грубодисперсных примесей в 1 дм3 воды.
Поступающие по мере ее транспортировки к потребителю вторичные нерастворимые примеси, вызывают повышение СНП. Кроме общего состояния водопроводных сетей количественная характеристика СНП зависит от следующих факторов:
- продолжительность межводоразборного периода. При отсутствии водоразбора , то есть, когда скорость в трубопроводе равна нулю , происходит накопление в тупиковом участке нерастворимых продуктов коррозии стальных элементов водопроводной сети, отложение нерастворимых солей, а также начинается активная деятельность железобактерий. Когда открывается водоразборный кран , начальные турбулентные вихри потока срывают эти отложения и выносят к потребителю с первой порцией воды. При закрытии крана происходит явление незначительного "гидравлического удара", которое отрывает от стенок трубопровода отложения, остающиеся в трубе до следующего открытия крана;
- продолжительность "сухого" периода. В стальной трубе, наполненной водопроводной водой , содержащей растворенный кислород, скорость коррозии стали составляет порядка 0,015-0,03 мм/год. Если же воды в трубе нет, но на стенках сохранилась влажностная пленка, скорость коррозии под пленкой достигает 0,12-0,2 мм/год. Таким образом, даже кратковременный спуск воды из системы водоснабжения ускоряет коррозиеобразование в 8-10 раз. Естественно, что продукты этой коррозии при заполнении системы водой, попадут к потребителю ;
- "завоздушивание" систем. Этот эффект является разновидностью "сухого" периода для трубопроводов, поэтому несет в себе те же самые неприятности...
Кроме чисто субъективных неприятных ощущений, которые вызывает у потребителя присутствующие в воде механические примеси, они оказывают весомое негативное воздействие на бытовые и технологические водоразборные приборы и арматуру. При этом для каждого санитарного прибора и элемента арматуры существует своя критическая дисперсность примесей, которая приводит к резкому снижению межремонтного периода или вызывает немедленный отказ в работе прибора. Например, для поплавкового клапана унитаза попадание частицы с размером 1500мкм вызывает перекрытие сопла клапана и прекращает поступление воды в смывной бачок. Современные смесители имеют на трубке излива многослойный сетчатый аэратор, который служит для создания насыщенной воздухом объемной струи. Если вода будет содержать частицы размером более 500 мкм, при их постоянном содержании 10мг/дм3, то первая пластиковая сетка аэратора полностью засорится через 6 часов постоянной работы смесителя.
Зависимость межремонтного периода арматуры и приборов от дисперсности механических примесей ( при постоянном содержании частиц указанного размера 10 мг/дм3)
| №пп | Тип прибора или арматуры | Межремонтный период, лет, |
| 100мкм | 500мкм | 800мкм | 1500мкм |
| 1 | Унитаз с поплавковым клапаном | 10 | 3,8 | 2,2 | отказ |
| 2 | Унитаз со смывным краном | 8 | 2,6 | 1,5 | 0,5 |
| 3 | Смеситель или кран с червяной кран-буксой | 6 | 2,0 | 0,5 | 0,2 |
| 4 | Смеситель или кран с керамической кран-буксой | 10 | 1,5 | 1,0 | 0,3 |
| 5 | Посудомоечная машина | 10 | 3,3 | 0,8 | отказ |
| 6 | Стиральная машина (автомат, полуавтомат) | 8 | 2,6 | 0,5 | отказ |
| 7 | Газовая колонка | 5 | 2,3 | 0,8 | 0,2 |
| 8 | Термоблок газовый | 5 | 1,0 | 0,3 | отказ |
| 9 | Фильтр тонкой очистки (менее 25мкм) | 0,5 | 0,25 | 0,05 | 0,005 |
| 10 | Теплообменник пластинчатый | 3,0 | 0,5 | 0,2 | 0,02 |
| 11 | Водосчетчик турбинный | 10 | 1,5 | 0,6 | 0,005 |
| 12 | Ванна с эмалевым покрытием | 15 | 12 | 7 | 5 |
| 13 | Ванна с гидромассажером | 5 | 1,0 | отказ | отказ |
| 14 | Душевой поддон с эмалевым покрытием | 15 | 8 | 4 | 2 |
| 15 | Душевая колонна | 5 | 0,8 | отказ | отказ |
| 16 | Радиаторы стальные штампованные | 20 | 15 | 12 | 8 |
| 17 | Радиаторы алюминиевые секционные | 20 | 12 | 7 | 5 |
| 18 | Воздухоотводчики автоматические | 8 | 4 | 2 | отказ |
| 19 | Воздухоотводчик ручной (кран Маевского) | 20 | 11 | 6 | 4 |
| 20 | Термостатический клапан | 10 | 8 | 2,5 | 1,1 |
| 21 | Электромагнитный клапан (соленоидный) | 10 | 3 | 0,5 | отказ |
Из приведенной таблицы следует, что для обеспечения номинального (паспортного) срока службы санитарно-технической арматуры и приборов вода, поступающая к ним не должна содержать механические примеси дисперсностью более 500мкм. С такой задачей прекрасно справляются сетчатые фильтры механической очистки.
Простота конструкции и низкая стоимость обусловили широкое распространение таких фильтров в качестве квартирных устройств первичной водоочистки. Однако, эффективность работы сетчатого фильтра во многом зависит от его правильной установки. По исполнению сетчатые фильтры можно разделить на прямые (линейные) рис.2, косые -рис.1 и промывные (самоочищающиеся) рис.3.
Рис. 1 Косой фильтр | Рис.2 Прямой фильтр | Рис.3 Промывной фильтр |
| | |
Если промывные фильтры с удлиненной колбой и сливным краном ни одному монтажнику не придет в голову поставить на вертикальном участке трубопровода или сливным краном вверх, то ошибки в установке линейных и косых фильтров встречаются сплошь и рядом (см. рис 4).
Особенно неприятные последствия вызывает неправильная установка фильтров на вертикальном трубопроводе, при направлении движения воды снизу - вверх (см.рис.5).
В этом случае отфильтрованный осадок скапливается в нижнем колене трубы и удалить его оттуда крайне сложно. Монтажников нетрудно понять, в таких условиях довольно трудно, а зачастую и просто невозможно организовать горизонтальный участок для правильной установки фильтра.
Специально для подобных случаев специалистами фирмы Valtec s.r.l. был разработан и уже поступил на российский рынок универсальный сетчатый фильтр (рис.6).
Благодаря наклону колбы навстречу потоку, нерастворимые частицы скапливаются в картридже фильтра, не засоряя трубопровод (см. рис.7).
Турбулизация потока в универсальном фильтре помогает избегать еще одной неприятности, которая неизбежно встречается в процессе эксплуатации косых фильтров.
При наличии в потоке коллоидных частиц в условиях малой турбулентности, эти частицы начинают "цепляться" за сетку фильтра , постепенно накапливаясь до какой-то критической массы, а затем успешно преодолевают фильтр (см.рис8.). Размеры этих оторвавшихся от сетки частиц значительно больше размеров ячейки фильтроэлемента.
Принудительный разворот потока на 105° по отношению к начальному направлению создает вихревую турбулентность в фильтровальной камере, предотвращая " нарастание" коллоидных и волокнистых примесей. (см. рис.9).
Проведенные испытания показали, что универсальный фильтр прекрасно справляется с очисткой воды при любом направлении потока. В одном случае грязь оседает внутри картриджа, во втором - в корпусе колбы. Кстати, по принципу "из колбы -в картридж" устроены почти все пластиковые картриджные фильтры. Инженеры компании Valtec надеются, что такая универсальность предложенного ими фильтра, позволит этому изделию быстро завоевать симпатии сантехников и жильцов.
Главная 
