Улучшение состояния воды с помощью фильтрации

По данным ВОЗ, до 80% заболеваний в мире связаны с употреблением некачественной воды. В Украине, по оценкам экспертов, только 1% населения имеет доступ к чистой питьевой воде из централизованных источников. Остальные вынуждены покупать бутилированную воду или использовать фильтры для очистки водопроводной воды.

Именно фильтрация является наиболее эффективным и доступным способом улучшения качества воды в домашних условиях. Правильно подобранный фильтр способен удалить из воды до 99% вредных примесей, сделав ее безопасной, вкусной и полезной. Главное - разобраться, какие типы загрязнений присутствуют в вашей воде и выбрать соответствующую систему очистки.

Механические загрязнения (песок, ржавчина, ил)

Механические примеси - это нерастворимые частицы, которые попадают в воду из-за коррозии и износа трубопроводов, ремонтных работ, природных факторов. Наиболее распространенные механические загрязнения - песок, ржавчина, окалина, ил, глина.

Даже если эти частицы не представляют прямой угрозы для здоровья, они значительно ухудшают органолептические свойства воды (вкус, цвет, запах), забивают сантехнику и бытовую технику. Концентрация механических примесей в воде не должна превышать 0,5-1,5 мг/л по санитарным нормам.

Самый простой и эффективный способ удалить механические загрязнения - использовать фильтры грубой очистки на основе полипропиленовых картриджей. Они задерживают частицы размером от 1 до 100 мкм и предотвращают их попадание в системы тонкой очистки.

Среди фильтров грубой очистки выделяют:

Сетчатые фильтры

Представляют собой колбу из пластика или нержавеющей стали с сеткой внутри.
Размер ячеек сетки - 50-500 мкм.
Задерживают крупные частицы ржавчины, песка, окалины.
Устанавливаются на входе в дом или квартиру, не требуют замены картриджа.

Дисковые фильтры

Состоят из нескольких пластиковых дисков с прорезями, плотно прижатых друг к другу.
Размер прорезей - 20-200 мкм.
Эффективно задерживают мелкие частицы песка, ила, ржавчины.
Компактные, легко монтируются, можно мыть и использовать повторно.

Картриджные фильтры

Используют сменные картриджи из полипропиленового шнура, вспененного полипропилена, полиэстера.
Размер пор - 1-100 мкм.
Отлично удаляют все виды механических загрязнений, особенно мелкодисперсные.
Имеют большую площадь фильтрации, высокий ресурс (до 6-12 месяцев).
Выпускаются в различных типоразмерах (10, 20 дюймов; L, M, XL).

Для максимальной эффективности рекомендуется комбинировать разные виды механических фильтров, например, установить сетчатый фильтр на входе в дом и картриджный фильтр перед точками потребления воды. Также желательно использовать механические фильтры в качестве префильтров (первой ступени) в системах тонкой очистки воды (проточных, обратного осмоса).

Хлор и хлорорганические соединения

Хлор - самый распространенный дезинфектант, который используется для обеззараживания воды на городских водопроводных станциях. Несмотря на свою эффективность в борьбе с микробами, хлор негативно влияет на вкус и запах воды, а также может образовывать токсичные хлорорганические соединения при взаимодействии с органикой.

Согласно нормативам ВОЗ, концентрация остаточного хлора в питьевой воде не должна превышать 0,6-1,0 мг/л. При более высоких концентрациях хлор может вызывать раздражение слизистых оболочек, аллергические реакции, проблемы с пищеварением.

Чтобы избавиться от хлора и хлорорганики, рекомендуется использовать фильтры с активированным углем. Активированный уголь обладает высокой адсорбционной способностью и эффективно поглощает хлор, его соединения, а также другие органические примеси, улучшая вкус и запах воды.

Выделяют два основных типа угольных фильтров:

Фильтры с гранулированным активированным углем

Используют уголь в виде мелких гранул с высокой площадью поверхности.
Могут удалять до 99% свободного хлора и до 90% хлорорганики.
Имеют высокую скорость фильтрации и большой ресурс (до 6-12 месяцев).
Применяются в проточных фильтрах, системах обратного осмоса, магистральных фильтрах.

Фильтры с прессованным активированным углем

Используют уголь в виде плотных брикетов или блоков.
Обеспечивают более длительный контакт воды с углем и более глубокую очистку.
Задерживают до 99,9% свободного хлора и хлорорганики, а также пестициды, гербициды, ПАВ.
Имеют более низкую скорость фильтрации и требуют замены каждые 2-3 месяца.
Применяются в проточных фильтрах, насадках на кран, кувшинах.

Наиболее эффективными считаются угольные фильтры на основе скорлупы кокосовых орехов. Такой уголь имеет более однородную пористую структуру и большую площадь адсорбции по сравнению с углем из древесины или каменного угля.

Тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий)

Тяжелые металлы - это группа токсичных элементов, которые могут накапливаться в организме и вызывать серьезные нарушения здоровья. Самые опасные тяжелые металлы, которые могут присутствовать в питьевой воде - свинец, ртуть и кадмий.

Свинец попадает в воду из-за коррозии старых свинцовых труб и припоев. Он может вызывать повреждение нервной системы, почек, репродуктивных органов, особенно у детей. ВОЗ установила норматив по свинцу в питьевой воде на уровне 0,01 мг/л.

Ртуть и кадмий встречаются в воде реже, в основном в промышленных регионах. Источниками этих металлов могут быть сбросы заводов, шахт, свалок. Ртуть поражает нервную систему и почки, кадмий - почки и костную ткань. Предельно допустимые концентрации для ртути - 0,001 мг/л, для кадмия - 0,003 мг/л.

Для удаления тяжелых металлов из воды применяются следующие методы:

Обратный осмос

Пропускает воду через полупроницаемую мембрану с порами 0,0001-0,001 мкм под давлением.
Задерживает до 99,9% всех примесей, включая тяжелые металлы.
Требует предварительной механической очистки воды во избежание засорения мембраны.
Имеет невысокую скорость фильтрации (100-300 л/сутки) и расход воды на промывку (1:4).
Применяется в системах обратного осмоса, которые устанавливаются под мойку.

Ионный обмен

Основан на связывании катионов металлов ионообменной смолой.
Эффективен для удаления свинца, кадмия, меди, цинка.
Не задерживает ртуть в металлической форме, требуется предварительное окисление.
Имеет высокую скорость фильтрации и большой ресурс (до 1-3 лет).
Применяется в специальных фильтрах и колоннах с ионообменной смолой.

Для максимальной защиты от тяжелых металлов рекомендуется сочетать обратный осмос с ионным обменом или использовать многоступенчатые системы обратного осмоса с угольным постфильтром и минерализатором. Это позволит не только удалить тяжелые металлы, но и улучшить вкус воды, обогатить ее полезными минералами.

Пестициды и гербициды

Пестициды и гербициды - это химические вещества, которые широко используются в сельском хозяйстве для защиты растений от вредителей и сорняков. Однако эти вещества могут попадать в грунтовые и поверхностные воды в результате смыва с полей, утечек из хранилищ, неправильной утилизации.

Наиболее распространенные пестициды, обнаруживаемые в воде - атразин, симазин, ДДТ, хлорпирифос, глифосат. Они относятся к стойким органическим загрязнителям и могут сохраняться в окружающей среде годами. Пестициды способны накапливаться в организме и вызывать нарушения нервной, эндокринной, репродуктивной систем, онкологические заболевания.

По нормативам ВОЗ, содержание отдельных пестицидов в питьевой воде не должно превышать 0,0001-0,003 мг/л. Однако в сельской местности, особенно в районах интенсивного земледелия, концентрации пестицидов в воде могут быть значительно выше.

Для очистки воды от пестицидов применяются следующие фильтры:

Угольные фильтры

Задерживают пестициды и гербициды за счет адсорбции на активированном угле.
Наиболее эффективны фильтры с прессованным углем (карбон-блоки) и гранулированным кокосовым углем.
Удаляют до 99% пестицидов, а также хлор, хлорорганику, ПАВ, фенолы.
Требуют регулярной замены картриджей (каждые 2-6 месяцев) для поддержания эффективности.

Системы обратного осмоса

Удаляют пестициды и гербициды на 99,9% благодаря плотной полупроницаемой мембране.
Задерживают также все другие вредные примеси - тяжелые металлы, нитраты, микробы.
Имеют многоступенчатую систему предварительной и постфильтрации для защиты мембраны и кондиционирования воды.
Требуют регулярного обслуживания и замены картриджей и мембраны (раз в 1-3 года).

Для надежной защиты от пестицидов рекомендуется использовать многоступенчатые системы очистки с угольными префильтрами и мембраной обратного осмоса. Также желательно проводить периодический лабораторный анализ воды для контроля содержания пестицидов и эффективности фильтрации.

Неприятный запах и привкус воды

Неприятный запах и привкус воды - распространенные проблемы, которые могут быть вызваны различными причинами. Наиболее частые "ароматы", встречающиеся в водопроводной воде:

Хлорный запах - результат избыточного хлорирования воды на городских очистных станциях.
Сероводородный запах ("тухлых яиц") - признак наличия сульфатредуцирующих бактерий или гниения органики в трубах.
Землистый, болотный запах - следствие размножения сине-зеленых водорослей или попадания гуминовых веществ из почвы.
Металлический привкус - индикатор повышенного содержания железа, марганца, меди или коррозии труб.
Химический, фенольный запах - сигнал о загрязнении воды промышленными стоками или сельскохозяйственными химикатами.

Для устранения неприятных запахов и привкусов в воде используются два основных метода:

Угольная фильтрация

Активированный уголь поглощает хлор, сероводород, пестициды, нефтепродукты, органические соединения, обусловливающие запахи и привкусы.
Наиболее эффективны угольные фильтры с кокосовым углем и карбон-блоки.
Удаляют до 99% примесей, влияющих на органолептические свойства воды.
Полностью безопасны, не требуют электричества, просты в обслуживании.
Применяются в проточных фильтрах, фильтрах-насадках на кран, кувшинах.

Аэрация

Удаляет неприятные запахи за счет окисления примесей кислородом воздуха.
Эффективна против сероводорода, метана, летучих органических соединений.
Осуществляется путем разбрызгивания или барботирования воды в специальных колоннах или баках.
Не влияет на химический состав воды, не удаляет тяжелые металлы, нитраты, пестициды.
Применяется в комплексе с другими методами очистки (осаждение, фильтрация).

Выбор метода удаления запахов и привкусов зависит от их причины и интенсивности. Для большинства случаев достаточно угольной фильтрации, но если запах очень сильный или имеет специфический характер (сероводород, аммиак), может потребоваться аэрация или комбинированная система очистки.

Мутность и цветность воды

Мутность и цветность - это органолептические показатели качества воды, которые влияют на ее внешний вид и прозрачность. Мутность обусловлена наличием в воде взвешенных частиц глины, ила, песка, ржавчины, органических веществ. Цветность вызвана присутствием растворенных гуминовых и фульвовых кислот, железа, марганца, а также продуктов жизнедеятельности водорослей и микроорганизмов.

По нормативам ВОЗ, мутность питьевой воды не должна превышать 1-5 НОК (нефелометрических единиц мутности), а цветность - 20 градусов по платиново-кобальтовой шкале. Повышенная мутность и цветность не только ухудшают вкус и внешний вид воды, но и могут указывать на микробное или химическое загрязнение.

Для удаления мутности и цветности применяются следующие типы фильтров:

Механические фильтры

Задерживают взвешенные частицы размером от 1 до 100 мкм.
Используют сетчатые, дисковые или картриджные элементы из полипропилена, полиэстера, керамики.
Удаляют песок, ржавчину, ил, органические взвеси, снижают мутность до 1-2 НОК.
Не влияют на цветность и растворенные примеси, требуют регулярной промывки или замены.

Угольные фильтры

Адсорбируют растворенные органические вещества, обусловливающие цветность и мутность.
Используют гранулированный или прессованный активированный уголь, особенно из скорлупы кокосовых орехов.
Эффективно удаляют гуминовые и фульвовые кислоты, продукты распада водорослей, улучшают прозрачность и цвет воды.
Не задерживают мелкие минеральные частицы, требуют замены по мере исчерпания ресурса.

Ультрафильтрационные мембраны

Имеют поры размером 0,01-0,1 мкм, задерживают мельчайшие взвеси, коллоиды, крупные органические молекулы.
Изготавливаются из полимерных или керамических материалов в виде полых волокон или плоских листов.
Снижают мутность до 0,1 НОК, цветность - до 5-10 градусов, удаляют до 99,99% микроорганизмов.
Обладают высокой производительностью и селективностью, легко регенерируются обратной промывкой.
Используются в системах ультрафильтрации, которые устанавливаются под мойку или в магистральные трубопроводы.

Для эффективного осветления и обесцвечивания воды рекомендуется комбинировать механическую фильтрацию, адсорбцию на активированном угле и ультрафильтрацию. Это позволит удалить все типы загрязнений, влияющих на мутность и цветность, и получить кристально чистую и прозрачную воду.

Бактерии и вирусы

Микробиологическое загрязнение - самая опасная проблема, связанная с качеством питьевой воды. Болезнетворные бактерии, вирусы и простейшие могут вызывать тяжелые кишечные инфекции, такие как холера, брюшной тиф, дизентерия, вирусный гепатит А, ротавирусный гастроэнтерит. Особенно уязвимы к микробным заболеваниям, передающимся через воду, дети, пожилые люди, беременные женщины, лица с ослабленным иммунитетом.

Основные источники микробного загрязнения воды - сточные воды, животноводческие фермы, свалки отходов. Даже в городском водопроводе могут присутствовать условно-патогенные микроорганизмы, которые способны размножаться в биопленках на стенках труб и попадать в воду при аварийных ситуациях.

По санитарным нормам, в питьевой воде не допускается присутствие бактерий группы кишечной палочки, колифагов, споровых сульфитредуцирующих клостридий, патогенных микроорганизмов. Общее микробное число не должно превышать 50 КОЕ/мл.

Для обеззараживания и очистки воды от микробов применяются следующие методы:

Ультрафильтрация

Задерживает бактерии, вирусы и простейшие размером более 0,01-0,1 мкм на полимерных или керамических мембранах.
Обеспечивает микробиологическую чистоту воды на 99,9999% без применения химикатов.
Сохраняет полезные минералы в воде, не влияет на ее вкус и запах.
Требует периодической обратной промывки для регенерации мембран.
Используется в системах ультрафильтрации под мойку или в магистральных установках.

Ультрафиолетовое обеззараживание

Инактивирует бактерии, вирусы и цисты простейших под действием УФ-излучения с длиной волны 254 нм.
Не изменяет химический состав и органолептические свойства воды.
Не образует побочных продуктов, безопасно для человека и окружающей среды.
Обладает высокой эффективностью (до 99,99%) и скоростью обеззараживания.
Требует предварительной очистки воды от мутности и периодической замены УФ-ламп.
Применяется в бытовых и коммерческих УФ-стерилизаторах, встраиваемых в водопровод.

Для комплексной защиты от микробиологических загрязнений рекомендуется сочетать ультрафильтрацию с УФ-обеззараживанием и многоступенчатой предочисткой (механической, сорбционной). Это гарантирует удаление всех видов микроорганизмов и безопасность питьевой воды в любых условиях.

Паразиты и простейшие

Паразитарные загрязнения воды - серьезная проблема, особенно актуальная для регионов с неразвитой системой водоснабжения и канализации. Различные виды паразитов, такие как лямблии, криптоспоридии, нематоды, цестоды, могут попадать в воду с фекалиями инфицированных людей и животных и вызывать тяжелые кишечные инвазии.

Наибольшую опасность представляют простейшие - лямблии (Giardia lamblia) и криптоспоридии (Cryptosporidium parvum). Эти микроорганизмы имеют две стадии жизненного цикла - вегетативную (подвижную) и цистную (покоящуюся). В форме цист они чрезвычайно устойчивы к действию хлора и других дезинфектантов, низким температурам и высушиванию. Цисты лямблий и криптоспоридий могут годами сохраняться в воде и почве.

По данным ВОЗ, около 2,5 миллиарда человек в мире страдают от паразитарных инфекций, передающихся через воду. Лямблиоз и криптоспоридиоз являются самыми распространенными протозойными инвазиями, вызывающими тяжелые поражения кишечника, печени, желчных путей. Особенно подвержены этим заболеваниям дети, пожилые люди, лица с иммунодефицитом.

Для профилактики паразитарных инвазий водного происхождения применяются следующие методы фильтрации:

Ультрафильтрация

Задерживает цисты простейших и яйца гельминтов размером более 0,01-0,1 мкм на полимерных или керамических мембранах.
Обеспечивает надежную защиту от лямблий, криптоспоридий, нематод, цестод.
Не требует применения химикатов, сохраняет минеральный состав и вкус воды.
Имеет высокую производительность (до 300 л/сутки) и селективность.
Используется в автономных и магистральных системах ультрафильтрации.

Керамические свечи

Изготавливаются из диатомита, каолина, активированного угля, серебра.
Имеют микропористую структуру с размером пор 0,2-1,0 мкм.
Задерживают цисты простейших, яйца гельминтов, бактерии и крупные органические молекулы.
Обладают высокой прочностью, термостойкостью, антибактериальными свойствами.
Используются в автономных фильтрах-кувшинах, насадках на кран, проточных системах.

Для максимальной защиты от паразитов рекомендуется использовать многоступенчатые системы очистки с ультрафильтрацией или керамическими свечами в сочетании с механической и сорбционной префильтрацией. Также важно соблюдать правила гигиены и кипятить воду из ненадежных источников перед употреблением.

Железо и марганец

Железо и марганец - самые распространенные неорганические загрязнители природной воды. Они придают воде неприятный металлический привкус, желтоватый или красно-коричневый цвет, вызывают образование ржавых потеков на сантехнике, пятен на одежде после стирки.

В подземных водах железо присутствует в виде растворенных солей двухвалентного железа (Fe2+) или в связанной форме в составе органических комплексов (гуматов, фульватов). При контакте с кислородом воздуха растворенное железо окисляется до трехвалентного состояния (Fe3+) и выпадает в осадок в виде хлопьев ржавчины.

Марганец обычно сопутствует железу и также склонен к окислению и осаждению. При высоких концентрациях соединения марганца могут оказывать нейротоксическое действие, вызывать дефицит гемоглобина в крови.

Согласно нормативам ВОЗ и Директиве ЕС по питьевой воде, содержание железа в воде не должно превышать 0,2 мг/л, марганца - 0,05 мг/л. В Украине ПДК для железа составляет 0,3 мг/л, для марганца - 0,1 мг/л. При более высоких концентрациях требуется специальная водоподготовка.

Для удаления избыточного железа и марганца из воды используются такие фильтры и методы:

Обезжелезиватели

Представляют собой емкости с каталитической загрузкой (Birm, Pyrolox, МЖФ), окисляющей Fe2+ до Fe3+.
Содержат специальные зернистые материалы (цеолит, ионообменные смолы) для удаления окисленного железа.
Эффективны при концентрации железа до 15 мг/л и марганца до 3 мг/л.
Требуют периодической регенерации загрузки обратной промывкой или раствором соли.
Устанавливаются в магистральную линию водопровода перед накопительной емкостью.

Аэрационные системы

Насыщают воду кислородом воздуха путем разбрызгивания или барботирования.
Окисляют растворенное железо и марганец до нерастворимых форм.
Содержат контактные емкости со специальной насадкой (кольца Рашига, седла Берля) для осаждения хлопьев.
Комплектуются напорными или безнапорными аэраторами, компрессорами, эжекторами.
Удаляют до 90-95% железа и марганца при исходных концентрациях до 10 мг/л.

Каталитическое окисление

Основано на фильтровании воды через гранулированные материалы (Filox, Pyrolox, МФО) с высокой окислительной способностью.
Переводит Fe2+ и Mn2+ в нерастворимые оксиды и гидроксиды (Fe2O3, Fe(OH)3, MnO2).
Не требует предварительной аэрации или подщелачивания воды.
Обеспечивает остаточное содержание железа менее 0,3 мг/л, марганца - менее 0,1 мг/л.
Применяется в компактных фильтрах обезжелезивания и деманганации.

Выбор метода удаления железа и марганца зависит от их исходных концентраций, наличия сероводорода, солей жесткости, органических веществ в воде. Для комплексной очистки рекомендуется комбинировать аэрацию, каталитическое окисление и механическую фильтрацию. Также желательно предусмотреть предварительную очистку воды от сероводорода, солей жесткости, органики для повышения эффективности обезжелезивания и деманганации.

Сероводород и сульфаты

Сероводород (H2S) - токсичный газ с характерным запахом тухлых яиц, который может присутствовать в подземных водах в результате жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий или поступления из глубинных геологических источников. Сероводород не только придает воде неприятный запах и вкус, но и вызывает коррозию металлических труб и оборудования, потемнение серебряных изделий.

При концентрации сероводорода более 0,1 мг/л в воде ощущается явный запах тухлых яиц. Согласно рекомендациям ВОЗ, содержание сероводорода в питьевой воде не должно превышать 0,05 мг/л. При более высоких концентрациях сероводород может вызывать тошноту, головные боли, раздражение слизистых оболочек, а в тяжелых случаях - паралич дыхательного центра и смерть.

Основные методы удаления сероводорода из воды включают:

Аэрацию

Удаляет растворенный сероводород путем распыления или барботирования воды в градирнях или аэрационных колоннах.
Окисляет сероводород до сульфатов под действием кислорода воздуха.
Требует предварительного подщелачивания воды до рН 7,5-8,5 для ускорения реакции окисления.
Обеспечивает удаление до 90-95% сероводорода при исходных концентрациях до 10 мг/л.

Каталитическое окисление

Основано на фильтровании воды через гранулированные материалы с высокой окислительной способностью (Pyrolox, Birm, оксид марганца).
Переводит растворенный сероводород в нерастворимый сульфид (MnS) и серу (S) на поверхности катализатора.
Не требует предварительной аэрации или подщелачивания воды.
Удаляет до 98-99% сероводорода при исходных концентрациях до 5 мг/л.
Применяется в компактных фильтрах удаления сероводорода и железа.

Озонирование

Обработка воды озоном (O3) - сильным окислителем, получаемым из кислорода воздуха под действием электрического разряда.
Окисляет сероводород до сульфатов, а также уничтожает сульфатредуцирующие бактерии.
Требует коротких контактных времен (5-10 минут), не оставляет химических остатков.
Обеспечивает удаление до 99% сероводорода и других восстановленных соединений серы.
Применяется в промышленных и коммунальных системах водоподготовки.

Выбор метода удаления

Рекомендуемые товары

Код: 108976