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 (см. таблицу 1).
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 приведенной таблицы, 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
Так как в соответствии с санитарными нормативами наличие грубодисперсных видимых частиц в питьевой воде не допускается, то государственного стандарта для определения их количественной характеристики в России не существует.
Мелкодисперсные примеси оцениваются по показателю мутности в соответствии с методикой ГОСТ 3351. Мутность измеряется турбидиметрическим методом, путем сравнения проходящего через пробу воды света со стандартной суспензией каолина или формазина. В первом случае результаты сравнения выражаются в мг/дм3, а во втором - в единицах мутности (ЕМ/дм3). Поступающая из природного источника вода может быть маломутной (до 50мг/дм3), средней мутности (от 50 до 250 мг/дм3), мутной (от 250 до 1500 мг/дм3) или сильной мутности ( свыше 1500 мг/дм3). Проходя через ряд отстойников, осветлителей, крупнозернистых фильтров на водопроводной станции , вода приобретает показатель мутности, допускающийся по ГОСТ 2874-82, то есть 1,5 мг/дм3 (по каолину) или 2,6 ЕМ/дм3 (по формазину).
Грубодисперсные примеси , попадающие в воду в процессе доставки к потребителю, по этому показателю оценить невозможно, поэтому на практике чаще всего пользуются гравиметрическим методом, утвержденной Росгидрометом , РД 52.24.468-95 "Определение взвешенных веществ и общего содержания примесей в водах весовым методом". Согласно данной методике проба воды пропускается через плотный обеззоленный бумажный фильтр, называемый "синяя лента", на котором задерживаются примеси, имеющие размер более 0,5мкм, то есть, не относящиеся к растворенным и коллоидным. Таким образом, 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 (см. таблицу 2):
- 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. "Завоздушивание" происходит на участках сети, где скорость потока становится меньше 0,15м/с. При этой скорости из воды начинают выделяться растворенные в ней газы. С увеличением скорости поток способен "вымывать" воздушные и газовые скопления , перенося их в виде мелких пузырьков.
Таблица 2. Зависимость содержания нерастворимых примесей (СНП) от условий водоразбора
| № пп | Период отбора проб для определения СНП | Ед. изм. | Значение показателя СНП в пробах водопроводной воды | |
| Трубы до 10 лет эксплуатации | Трубы свыше 20 лет эксплуатации | |||
| 1 | Постоянный водоразбор без воздушных пробок | Мг/дм3 | 2,5 | 6,7 |
| 2 | Водоразбор при наличии воздушных пробок | Мг/дм3 | 35 | 70 |
| Залповый выброс при открытии крана при перерыве водоразбора в часах (длина тупикового участка 3м): | ||||
| - 4 часа | Мг/дм3 | 8 | 17 | |
| - 8 часов | Мг/дм3 | 10 | 26 | |
| - 12 часов | Мг/дм3 | 14 | 32 | |
| - 24 часа | Мг/дм3 | 25 | 56 | |
| - 72 часа | Мг/дм3 | 52 | 120 | |
| Залповый выброс после перерыва в водоснабжении продолжительностью в сутках( длина сети от водомера до водоразбора 50м): | ||||
| - 0,5 суток | Мг/дм3 | 35 | 64 | |
| - 1 сутки | Мг/дм3 | 44 | 75 | |
| - 7 суток | Мг/дм3 | 89 | 156 | |
| - 20 суток | Мг/дм3 | 216 | 287 | |
| - 30 суток | Мг/дм3 | 308 | 395 | |
Кроме чисто субъективных неприятных ощущений, которые вызывает у потребителя присутствующие в воде механические примеси, они оказывают весомое негативное воздействие на бытовые и технологические водопотребляющие 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.
Второй пример. Многие импортные 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. Влияние дисперсности механических примесей в водопроводной воде на межремонтный период санитарно-технической арматуры и приборов приведено в таблице 3.
Таблица 3. 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 100мкм. С такой задачей прекрасно справляются сетчатые фильтры механической очистки .
Наиболее удобными для обслуживания являются промывные фильтры, которые позволяют периодически освобождать внутренний объем фильтроэлемента от накопившегося шлама и прочищать сетку обратным потоком воды без ее демонтажа.
При разработке промывных фильтров Valtec инженеры фирмы Valtrompia Technic поставили перед собой задачу добиться оптимальной эффективности и производительности фильтра, обеспечив при этом удобство в эксплуатации и минимальные габариты . Понятие "эффективности" для фильтров имеет не абстрактное значение, а наделено вполне конкретными физическими характеристиками.
Эффективность очистки (Е) показывает процент задержанных частиц с дисперсностью равной или превышающей величину ячейки сетки, и определяется по формуле:
К1 - массовая концентрация частиц на входе в фильтр (мг/л);
К2 - массовая концентрация частиц на выходе из фильтра (мг/л).
Коэффициент проскока (Р) определяет процент частиц, не задержанных фильтром:
Коэффициент проскока и эффективность очистки связаны между собой следующими зависимостями:
Проскок нерастворимых частиц через ячейки сетки вызван тем, что многие из частиц имеют неправильную геометрическую форму, и при определенном положении могут пройти через сетку. Наименьшей эффективностью очистки обладают фильтры, у которых угол между направлением потока и сеткой составляет 90° (см. график 1).
График 1
В промывных фильтрах Valtec использован принцип завихрения потока. После изменения его направления под прямым углом на входе в фильтроэлемент, поток образует внутри фильтроэлемента турбулентную зону в виде нисходящей спирали, при этом в любой точке сетки направление фильтрующегося потока составляет 30-40° к тангенциальной плоскости сетки. Это обеспечивает максимально возможную эффективность очистки (см. рис.1.)
Рис 1
Еще одним немаловажным фактором, влияющим на эксплуатационные показатели сетчатого фильтра, является скорость прохождения жидкости через ячейки сетки. Чем выше скорость, тем выше гидравлическое сопротивление сетки, определяемое по формуле А.Р.Березинского:
К тому же, повышенная скорость способствует дроблению примесей, снижая их дисперсность и увеличивая вероятность проскока, препятствует осаждению примесей и приводит к застреванию нерастворимых частиц в ячейках фильтроэлемента.
Способы снижения скорости прохождения жидкости через сетку становятся очевидны, если проанализировать формулу , по которой эта скорость определяется:
Из формулы видно, что для снижения скорости проще всего увеличить полную площадь сетки и ее транспарантность . Если в большинстве известных промывных фильтров диметр сетчатого фильтроэлемента принимается примерно равным диаметру условного прохода присоединяемого трубопровода, то в фильтрах Valtec внутренний диаметр фильтроэлемента больше диаметра входного патрубка на 30-35%. Увеличение диаметра фильтроэлемента позволяет также увеличить его внутренний объем, что увеличивает время межпромывного цикла.
Использование технологии лазерной пробивки при изготовлении просечно-вытяжной сетки из тонколистовой (0,1мм) нержавеющей стали AISI 304 (08Х18Н9) дало возможность довести транспарантность фильтроэлемента до 25% . При изготовлении сеток методом механической пробивки этот показатель обычно не превышает 15-20%. Перечисленные мероприятия позволили сделать промывные фильтры Valtec оптимальными по многим эксплуатационным параметрам ( см таблицу 4).
Таблица 4. Сравнение промывных фильтров Valtec Dу15мм с фильтрами фирмы RBM арт.389.
| № | Наименование показателя | Ед.изм. | RBM | Valtec |
| 1 | Внутренний диаметр фильтроэлемента | мм | 15 | 20 |
| 2 | Наибольший размер ячейки | мкм | 100 | 100 |
| 3 | Длина фильтроэлемента | мм | 110 | 84 |
| 4 | Площадь сетки | см2 | 51,8 | 52,8 |
| 5 | Объем фильтроэлемента | см3 | 19,4 | 26,4 |
| 6 | Транспарантность сетки | % | 20 | 25 |
| 7 | Фактическая площадь фильтрации | см2 | 7,1 | 10,7 |
| 8 | Скорость струи при проходе через ячейку при номинальной производительности | м/с | 1,54 | 1,2 |
Корпус промывных фильтров выполнен из двух деталей (поз 1 и 2 рис.2) , соединенных при помощи метрического резьбового соединения, что позволяет производить замену фильтроэлемента при выработке его ресурса. Резьбовое соединение деталей корпуса не требует использования уплотнительного материала, так как снабжено самоуплотняющимся конусным элементом, который при сборке "притирает" поверхности друг к другу.
Детали корпуса изготовлены из горячепрессованной латуни ЛС 59-1 с гальванопокрытием из никеля. Верхняя часть корпуса (поз1) имеет входное и выходное отверстие с трубной цилиндрической резьбой по ГОСТ 6357 для муфтового соединения с трубопроводами. Внутри колбы (поз.2 ) расположен сменный фильтроэлемент из нержавеющей стали (поз 3). Верхняя часть фильтроэлемента снабжена уплотнительной гильзой из тефлона (поз 4). В нижней части колбы фильтроэлемент плотно входит в паз корпуса.
К днищу колбы присоединяется сливной шаровой кран Valtec Eco (поз. 5) со штуцером (поз.7) для присоединения шланга. Вместо штуцера может быть установлена гибкая подводка в металлической оплетке. Компанией предлагаются промывные фильтры с двумя вариантами исполнения: с одним манометром и с двумя манометрами(поз. 6).
Рис 2
Вариант промывного фильтра с одним манометром дешевле, но требует определенных профессиональных навыков для определения степени засоренности фильтроэлемента. Манометр, соединенный с входным патрубком фильтра, показывает давление воды на входе в фильтр. Допустим, оно равно 3 бара, при отсутствии водоразбора. Если теперь открыть один кран, давление несколько понизится. Это происходит из-за того, что начинают себя проявлять потери давления до фильтра, связанные с изменением скорости потока. Снова допустим, что при новом фильтроэлементе и одном открытом кране манометр показывает 2,4 бара (разница 0,6 бар). По мере засорения сетки, скорость потока после фильтра падает, что вызывает квадратичное снижение потерь напора до фильтра. На нашем примере, это обозначает, что в случае, когда при одном открытом кране показания манометра составят (3,0-0,6/2) 2,7 бар, фильтр следует промыть. Конечно, о степени засорения фильтра можно судить и по напору воды из крана, но при этом надо быть уверенным, что входное давление до фильтра нормальное, а не пониженное. Для этого и служит манометр промывного фильтра.
Гораздо удобнее в этом отношении промывной фильтр с двумя манометрами. В динамическом режиме (при открытом кране), разница в показаниях манометра определяет значения потерь давления на фильтре. Например, при новом фильтроэлементе и одном открытом кране входной манометр показывает 2,7 бар, а манометр на выходе из фильтра - 2,4 бар (перепад давления -0,3 бара). Фильтр нуждается в промывке, когда значение перепада давления на фильтре достигнет удвоенного первоначального перепада. То есть, когда показания входного и выходного манометров для нашего примера будут отличаться на 0,6 бар ( вход -2,9бар; выход -2,3бар).
Промывку фильтроэлементов фильтров можно производить следующими способами: 1. Открыть сливной кран и слить осадок в канализацию. В этом случае частицы, оставшиеся на сетке большей часть не удаляются из фильтра. Происходит удаление только шлама, осевшего на дне колбы.
2. Проверить, чтобы все водоразборные устройства были закрыты. Перекрыть входной и выходной краны фильтра. Открыть сливной кран фильтра, при этом давление в колбе упадет и вода из колбы полностью удалится. Открыть выходной кран фильтра. При этом остаточное давление в трубопроводах после фильтра в какой-то мере собьет налипшие на сетку частицы .
3. Третий и самый эффективный способ промывки требует наличия обводящего трубопровода (байпаса). При нулевом водоразборе закрывается входной кран фильтра и открывается выходной кран и кран байпаса. При открытии сливного крана сетевым потоком производится обратная промывка фильтра в течение 4-5 секунд.
4. Данный способ используется, когда обычная промывка фильтра оказывается неэффективной. Это случается, если порядка 80% ячеек плотно забито примесями, или при наличии в исходной воде большого количества органических солей железа, имеющих желеобразную консистенцию. В этом случае при закрытых входном и выходном кранах с помощью газового ключа колба отвинчивается от корпуса . Фильтрующий элемент извлекается и промывается с помощью щетки. Во многих случаях восстановить фильтрующую способность сетки можно, поместив фильтроэлемент (без тефлоновой гильзы) на 2-3 часа в 10% раствор щавелевой кислоты. Затем фильтрующий элемент следует тщательно промыть и установить на место.
На в коем случае не допускается присоединение сливного крана к канализационной сети без разрыва струи, так как засор или переполнение канализационной системы может привести к попаданию сточных вод в водопровод. Монтаж промывного фильтра производится так, чтобы сливной кран находился внизу, а направление стрелки на корпусе фильтра совпадало с направлением потока.
Практика показывает, что правильная эксплуатация промывных фильтров позволяет обходиться без замены фильтроэлемента от 5-ти до 10 лет даже при постоянном содержании нерастворимых примесей в воде до 50 мг/дм3.
Приложение 1. Технические характеристики промывных фильтров Valtec.
| № пп | Показатель | Ед. изм. | Значение | Примечания | |||
| 1 манометр | 2 манометра | ||||||
| 1/2" | 3/4" | 1/2" | 3/4" | ||||
| 1 | Начальная производительность | м3/час | 3,59 | 5,7 | 3,68 | 5,85 | Расход через фильтр при новом фильтроэлементе, при котором падение давление составляет 1 бар |
| 2 | Конечная производительность | м3/час | 2,53 | 4,03 | 2,60 | 4,13 | То же при элементе, требующем промывки |
| 3 | Фильтрующая способность | мкм | 100 | 100 | 100 | 100 | Максимальный размер ячейки сетки |
| 4 | Площадь сетки | см2 | 52,8 | 72,0 | 59,4 | 78,3 | |
| 5 | Площадь фильтрации | см2 | 10,7 | 15,4 | 12,3 | 17,3 | Произведение площади сетки на транспарантность (за исключением шва) |
| 6 | Внутренний объем фильтроэлемента | см3 | 26,4 | 48,0 | 32,7 | 56,8 | |
| 7 | Максимальное рабочее давление | бар | 16 | 16 | 16 | 16 | |
| 8 | Максимальная рабочая температура | °С | 110 | 110 | 110 | 110 | |
| 9 | Номинальная скорость струи в ячейке | М/с | 1,2 | 1,29 | 1,04 | 1,17 | |
| 10 | Эффективность фильтрации | % | 99,8 | 99,6 | 99,85 | 99,82 | |
Сантехники всех городов, присоединяйтесь к онлайн казино Вавада зеркало. Только здесь вы найдете бонус на первый депозит 100 фриспинов и до 1000$. Регистрация в Vavada очень быстрая - просто перейдите по ссылке, укажите номер телефона или электронную почту. Денег надо - играй в Вавада зеркало!