Сетчатые фильтры механической очистки

Присутствие в водопроводной воде, которая поступает в наши жилища, нерастворимых частиц обусловлено целым рядом различных факторов, зависящих от схемы подачи воды к потребителю.

Для автономных источников водоснабжения, таких как колодцы, скважины, непосредственный забор из открытых водоемов, характерно присутствие частиц ила, глины, песка, зоо- и фитопланктона, волокон торфа и прочих примесей органического и неорганического происхождения. 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 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 зависят от возраста трубопроводов, количества и качества перекачивающих, запорных и регулирующих устройств, фитингов, качества сварных швов и прочих факторов.

Таблица. 1. Состав основных нерастворимых примесей в водопроводной воде при централизованном водоснабжении
(данные по Центральному району Санкт-Петербурга за 2002 г.)

Как видно из табл. 1, срок эксплуатации трубопроводов централизованного водоснабжения оказывает существенное влияние на состав нерастворимых примесей в качественном отношении. В старых (после 20 лет эксплуатации) трубопроводах 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, плохо поддающейся промывке.

Все нерастворимые примеси, содержащиеся в воде, принято делить на пять классов:

• грубодисперсные, с размером частиц более 100 мкм;
• среднедисперсные, с размером частиц от 10 до 100 мкм;
• мелкодисперсные, с размером частиц от 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 мелко-, средне- 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 коррозию в 8–10 раз. Естественно, что при заполнении системы водой продукты этого процесса 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 1500 мкм 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 ч постоянной работы смесителя.

Таблица 2. Зависимость межремонтного периода арматуры и приборов от дисперсности механических примесей
(при постоянном содержании частиц указанного размера 10 мг/дм³)

Из табл. 2 следует, что для обеспечения номинального (паспортного) срока службы санитарно-технической арматуры и приборов вода, поступающая к ним, не должна содержать механические примеси дисперсностью более 500 мкм. С такой задачей прекрасно справляются сетчатые фильтры механической очистки.

Простота конструкции и низкая стоимость обусловили широкое распространение сетчатых фильтров в качестве квартирных устройств первичной водоочистки. Однако эффективность их работы во многом зависит от правильной установки.

По исполнению сетчатые фильтры можно разделить на косые (рис. 1), прямые или (рис. 2) и промывные или самоочищающиеся (рис. 3).

Косой фильтр	Прямой фильтр	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 прямых и косых фильтров встречаются сплошь и рядом (рис. 4).

Особенно неприятные последствия вызывает неправильная установка фильтров на вертикальном трубопроводе, при направлении движения воды снизу-вверх (рис. 5).

В этом случае отфильтрованный осадок скапливается в нижнем колене трубы, и удалить его оттуда крайне сложно. Монтажников можно понять: в таких условиях довольно трудно, а зачастую и просто невозможно организовать горизонтальный участок для правильной установки фильтра.

Специально для подобных случаев специалистами VALTEC был разработан и выведен на российский рынок универсальный сетчатый фильтр (рис. 6).

Благодаря наклону колбы навстречу потоку нерастворимые частицы скапливаются в картридже фильтра, не засоряя трубопровод (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 (рис. 8). 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 (рис. 9).

Универсальный фильтр VALTEC прекрасно справляется с очисткой воды при любом направлении потока: В одном случае грязь оседает внутри картриджа, в другом – в корпусе колбы. (Кстати, по принципу "из колбы – в картридж" устроены почти все пластиковые картриджные фильтры.) Не удивительно, что изделие быстро завоевало симпатии сантехников и владельцев квартир..

В.И. Поляков