Промводснаб

Из-за разницы в стандартах классификации при сравнении мембранных систем лучше сразу рассмотреть размеры пор и необходимое давление:

• Микрофильтрация (MF): Микрофильтрация свободно определяется как процесс, использующий мембраны с порами размером примерно от 0,03 до 10 микрон и давлением подачи воды примерно от 15 до 60 фунтов на кв. дюйм (psi).

Вещества, удаляемые микрофильтрацией, включают: песок, осадок, глину, Giardia lamblia, Cryptosporidium cysts, морские водоросли и некоторые бактериологические виды. Микрофильтрация не является абсолютным барьером для вирусов. Такая фильтрация может сократить содержание хлора и также может выступать в качестве предочистки для систем обратного осмоса или нанофильтрации (для снижения загрязнения).

• Ультрафильтрация (UF): Ультрафильтрация включает отделение веществ от воды, используя мембрану с порами размером примерно от 0,002 до 0,1 микрона и давление примерно от 30 до 100 psi.

Ультрафильтрация удалит все виды микробиологии, удаляемые микрофильтрацией, также некоторые вирусы и гуминовые вещества (разложившуюся органику).

• Нанофильтрация (NF): у нанофильтрационных мембран номинальный размер пор составляет примерно 0,001 микрона. Для нанофильтрации требуется давление выше, чем для микро- или ультра- фильтрации. Необходимое давление обычно составляет от 90 до 150 psi.

Нанофильтрация фактически может удалить все цисты, бактерии, вирусы и гуминовые вещества. Она обеспечивает превосходную защиту от формирования побочных продуктов дезинфекции, если дезинфицирующее вещество добавлено после мембраны. Благодаря нанофильтрации мембраны также удаляют щелочность; для пост-очистки, возможно, потребуется уменьшить коррозийность. Нанофильтрация также удаляет жесткость из воды, но необходима предварительная очистка.

• Обратный осмос (RO): Системы обратного осмоса компактны, просты в работе и требуют минимальных трудовых затрат, что делает их подходящими для малых систем.

Обратный осмос может эффективно удалять из воды почти все неорганические загрязнители. Он также эффективно удаляет радий, натуральные органические вещества, пестициды, цисты, бактерии и вирусы.

Эффективный барьер между источником воды и водопроводным краном.

Ввиду многочисленных случаев загрязнения в общественных системах питьевой воды, произошедших недавно и преданных огласке, потребители все больше осознают, что им необходимо быть более бдительными в отношении качества воды, которую они потребляют. К сожалению, несмотря на наличие жестких государственных и местных нормативов и усердие муниципальных предприятий водоснабжения, микробиологическое загрязнение воды является реальностью.

Возможность попадания микроорганизмов в воду и их размножение в ней определяется многими факторами, стоящими на пути воды от водоочистного предприятия до пользователя.

Одним из основных потенциальных факторов загрязнения является поверхность распределительного трубопровода. Микроорганизмы могут прикрепляться к таким поверхностям и образовать биопленку, представляющую собой скопление бактерий или других микроорганизмов, окруженное слизью, которую они выделяют.

Биопленка может образовываться сразу же, как только чистая вода попадает трубы, и, как было установлено, она в 150 - 3000 раз более устойчива к дезинфекции химическими веществами, чем свободно плавающие бактерий. Микроорганизмы могут размножаться, превращаясь в биопленки, и потом освобождаться от клеток, которые загрязняют водный поток.

Специфические патогены, в том числе Legionella pneumophila, бактерии сальмонеллы (Salmonella), вирус гепатита А, простейшие Cryptosporidium и грибковые Aspergillus передаются через воду и могут попасть в систему снабжения питьевой водой, создавая реальную угрозу для здоровья. Как правило, питьевая вода безопасна. Однако всегда целесообразно рассмотреть любой возможный риск микробного загрязнения и по возможности устранить его как можно ближе к тому месту, где вода потребляется или используется.

Популярные технологии в бытовых и промышленных системах

Выбирая систему для эффективной и надежной защиты от микробного загрязнения, необходимо обратить внимание на несколько факторов, в том числе и на способности технологии по удалению микроорганизмов, ее функциональность при нормальном давлении, ее энергетические потребности и объем производства отработанной воды.

Для очистки воды в точке использования (POU) или точке входа (POE) самыми популярными технологиями являются обработка ультрафиолетовым излучением (UV), активированный уголь, системы обратного осмоса (RO), мембранная ультрафильтрация (UF) и мембранная микрофильтрация (MF).

Хотя выбор каждого из этих методов обеспечивает более безопасный уровень качества питьевой воды и представляет собой шаг в правильном направлении, пристальный взгляд на плюсы и минусы каждой из технологий является ключом к нахождению наиболее эффективного и рационального решения.

Немембранные технологии • Ультрафиолет (UV). При использовании ультрафиолета излучение атакует и дезактивирует ДНК микроорганизмов. Результат действия УФ в значительной степени зависит от конкретных обстоятельств. Загрязнение стеклянной поверхности лампы микроорганизмами или другими загрязнителями в воде может помешать УФ лучам достичь микроорганизмов и тем самым уменьшить зону воздействия. Конструкция системы и скорость потока также влияют на время взаимодействия УФ излучения и микроорганизмов. УФ свет также менее эффективен при уничтожении простейших из-за толщины их наружной оболочки.

Поскольку УФ не удаляет микроорганизмы из потока воды, они могут служить источником пищи другим организмам. Для работы УФ системы также необходима предварительная очистка по удалению осадка и источник электроснабжения.

• Активированный уголь. Важно отметить активированный уголь ввиду его доминирующего использования в водоочистке. Хотя его часто относят к фильтрам, таковым он не является. Активированный уголь – это адсорбционная загрузка. Это очень пористый материал, эффективно удаляющий из воды химические вещества, такие как хлор и остатки лекарственных препаратов, которые не удаляются ни ультрафильтрацией, ни микрофильтрацией, ни ультрафиолетом.

Микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и кисты могут легко пройти через активированный уголь; он также является идеальным рассадником для образования биопленки. Добавление противомикробных средств, таких как серебро, может предотвратить это образование, но время контакта, как правило, слишком коротко, чтобы убить все попадающие в воду бактерий. В результате, активированный уголь сам по себе не является загрузкой, достаточной для микробиологической коррекции.

Мембранные технологии Мембранная технология может быть использована для создания механического барьера для микроорганизмов, через который может проходить вода. Иллюстрация размера пор и способность удержания мембран обратного осмоса, ультрафильтрации и микрофильтрации показана на рисунке (см. Спектр фильтрации).

• Обратный осмос (RO). Мембраны RO имеют плотную структуру и способны удалять многие, даже самые маленькие, молекулы, а также микроорганизмы. Поскольку структура обратноосмотической мембраны плотная, она ограничивает скорость производства воды. Это приводит к необходимости использовать бак для хранения, чтобы обеспечить потребителя достаточным количеством воды для ежедневного использования; а такие баки являются потенциальным местом для образования биопленки.

В теории микроорганизмы должны задерживаться обратным осмосом (оставаться в стороне от пермеата, или очищенной воды), но на практике обратноосмотические мембранные системы в некоторых случаях могут не отвечать стандартам удержания. Возможно, это происходит из-за нарушения целостности мембраны или из-за наличия дефектов склеивания и уплотнения в спиральной конфигурации. Два факта должны быть приняты во внимание: 1) Для работы систем обратного осмоса нужна энергия. 2) Во время производства пермеата они вырабатывают дренажную воду.

• Ультрафильтрация (UF). Ультрафильтрационные мембраны содержат миллиарды пор, которые задерживают бактерии, вирусы и цисты в дополнение к другим микроорганизмам. Эти мембраны особенно подходят для удаления вредных микроорганизмов, осадка и мутности, сохраняя при этом приемлемый расход воды и позволяя основным минералам попадать в очищенную воду.

Некоторые UF мембраны в бытовом оборудовании прошли независимое тестирование и показали эффективность удаления вирусов больше 99,99%, а удаление бактерий – более 99,9999%. Работа UF мембран при нормальном давлении не требует дополнительной энергии, не вырабатывает никакой дренажной воды в процессе фильтрации, сохраняет жизненно важные минералы и не изменяет вкус воды.

• Микрофильтрация (MF). В некоторых видах применения, где необходима более высокая скорость потока и не требуется удаление вирусов, микрофильтрация является лучшим вариантом. Использование микрофильтрационных мембран обеспечит достаточную скорость потока, например, для душа или часто используемого кулера.

Микрофильтрационные мембраны, используемые в определенных фильтрах для воды и в медицинских фильтрах, были независимо протестированы, показав результат удаления бактерий больше чем на 99,9999%. Иными словами, они продемонстрировали те же преимущества, что и ультрафильтрационные мембраны.

Изменения потока Скрытый недостаток мембран - уменьшение потока воды с течением времени за счет накопления задержанных (отфильтрованных) веществ. В некоторых промышленных мембранных системах фильтрации первоначальный поток воды высок даже в конце срока службы мембраны, так что скорость потока обеспечивает достаточное количество воды для ежедневного использования. Кроме того, сниженный поток можно рассматривать как безотказный механизм подсказки своевременной замены мембранного картриджа.

В бытовом применении ультрафильтрации обратная промывка не нужна.

В промышленном применении, в связи с потенциально большим объемом фильтруемой воды, обратная промывка иногда необходима. Обычно достаточно одной обратной промывки в день в течение 1 минуты, что соответствует 5-15 литрам в день. Однако при небольших потребностях в воде или, если этот метод используется для высококачественной очистки, частоту обратной промывки значительно снизит регулируемая (управляемая) система.

В целом, UF является отличным способом для обеспечения надежной доставки воды высокого качества без дополнительных затрат на электроэнергию или производство дренажной воды.

Это совокупность свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей, главным образом, кальция и магния (солей жесткости). Общая жесткость складывается из временной и постоянной. Временную жесткость можно устранить кипячением воды, что обусловлено свойством некоторых солей выпадать в осадок, образую так называемую накипь.

Основной фактор, влияющий на величину жесткости – растворение горных пород, содержащих кальций и магний (известняки, доломиты), при прохождении через них природной воды. Поверхностные воды, в целом, более мягкие, чем подземные. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая максимума в зимний период. Минимальные величины жесткости типичны для периодов половодья или паводка, когда происходит интенсивное поступление в источники водоснабжения мягких талых или дождевых вод.

Кальций является строительным материалом для костей и зубов. Основным источником кальция являются молочные продукты. С питьевой водой можно получить 10-15% суточной нормы кальция. Для человека суточная потребность в кальции составляет порядка 600-1200 мг в зависимости от возраста. Длительное употребление умягченной воды отрицательно влияет на здоровье человека.

В организме человека магний является вторым по значимости минеральным веществом. Магний поступает в организм с водой и пищей, и главными источниками его являются свежие или паровые овощи, крупы и орехи. Для взрослого человека суточная потребность в магнии составляет 300-500 мг.

Свойству солей жесткости выпадать в осадок мы обязаны возникновением необыкновенного природного памятника – Памуккале, расположенного в Турции (Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО). Необычные белые террасы возникли на склоне горы в результате отложения солей из перенасыщенных бикарбонатами кальция источников.

Морская вода характеризуется самыми высокими значениями жесткости, а дождевые и талые воды – самыми низкими.

Рекомендации Всемирной организации здравоохранения для питьевой воды: кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для солей жесткости какой либо рекомендуемой величины не предлагается.

Что такое: • Кварц (двуокись кремния) или кремниевый диоксид (SiO₂), является самым распространенным минералом земной коры. В природе он встречается в виде стекловидного песка или кварца, а также содержится в полезных ископаемых и в тканях живых организмов.

• В источниках пресной воды кварц находится в концентрациях от 1 до примерно 100 миллиграмм на литр (мг/л); в этом диапазоне его концентрации в грунтовой воде обычно достигают высоких показателей.

• Составляющий элемент кварца – кремний – используется во многих изделиях - от металлических сплавов до смазок полупроводников. Чистый песок химически устойчив и является дешевой загрузкой для фильтрации воды. Соли кварца (силикаты) используются как ингибиторы коррозии труб, а также для того, чтобы изолировать растворимые в воде железо и марганец.

Влияние на здоровье:

• Инертный и безопасный в воде, кварц не оказывает никакого влияния на организм, не имеет никакой пищевой ценности.

• Профессиональное заболевание силикатоз (silicosis) - возникает вследствие вдыхания воздуха, содержащего кварцевую пыль, которая оседает в лёгких и раздражает их.

Гидрохимия /Эффекты:

• Сложный и непредсказуемый. В воде элемент кварц может содержаться в растворенной или нерастворенной (коллоидной) форме.

• Хотя кварц растворяется незначительно, он рассчитывается как часть общего солесодержания. Растворенный кварц находится в форме гидратированной, растворенной кремниевой кислоты или Si(OH)₄.

— РH ниже 9: Если растворимость кремниевой кислоты будет превышена, то кварц и силикаты выкристаллизуются из раствора. При низком pH факторе кварц может сформировать незаряженные частицы коллоидного кварца, некоторые из которых размером будут 0,02 микрона.

— Если pH фактор превышает 8: Кремниевая кислота превращается в силикат-анионы и растворимость кварца возрастает. Однако, если такие катионы, как кальций, магний или железо, будут присутствовать в достаточно высоких концентрациях при этих более высоких уровнях pH фактора, то они объединятся с силикат-анионами и выпадут в осадок как нерастворимые силикаты.

• Зачем очищать? При определённых условиях осаждение кварца и коллоидный кварц могут загрязнить мембраны обратного осмоса. Возможно нежелательное образование накипи в котлах, градирнях (стояках водяного охлаждения). Кварц может забить поры адсорбционных засыпок. Это может способствовать формированию коллоидного железа и коллоидного марганца.

Регулирование /нормативный акт:

• Кварц не находится ни в основных, ни в дополнительных списках загрязнителей питьевой воды Американского агентства по охране окружающей среды.

Методы очистки воды:

• Ионный обмен с сильноосновной анионной смолой (для растворенного кварца).

• Коагуляция / фильтрация.

• Обратный осмос (если растворимость кварца не превышена в отработанном потоке).

• Ультрафильтрация (коллоидного кварца).

• Умягчение/осаждение извести (в больших потоках).

Исследование Battelle содержит конкретные данные о преимуществах мягкой воды. (Battelle - Баттельский мемориальный институт - независимая научно-исследовательская организация, занимающаяся изучением и внедрением новых технологий в различных областях)

12 октября 2009 года губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер подписал Билль Ассамблеи 1366 (AB 1366 – Законопроект законодательного органа штата), тем самым придав ему силу закона, что дает местным учреждениям водоснабжения полномочия ограничить, а в некоторых случаях и запретить использование саморегенерируемых умягчителей воды. Ссылаясь на свою приверженность делу защиты окружающей среды, губернатор нанес серьезный удар по отрасли умягчения воды. Но AB 1366 – это только самый известный документ в череде запретов и ограничений, которые были наложены на умягчители, сбрасывающие соль. Муниципалитеты на территории Соединенных Штатов – от Техаса до Среднего Запада – пропустили аналогичное законодательство.

Возникает закономерный вопрос: Справедливо ли умягчители обвиняются во всех бедах страны с водой?

" Нет, абсолютно", - говорит Eric B. Rosenthal, старший вице-президент по маркетингу компании Culligan. "Я думаю, есть озабоченность по поводу солености воды. Однако вклад умягчителей воды в общую солёность, которая попадает в почву, - это всего лишь небольшой процент. Преимущества употребления мягкой воды значительны с точки зрения экономии энергии, и они значимы с точки зрения способности уменьшить количество моющих средств и мыла, которые попадают в почву. Похоже, эти факторы не учитывались при принятии решения о ликвидации умягчителей воды в некоторых штатах".

Vincent Kent, президент компании Abendroth Water Conditioning, соглашается с тем, что умягчители воды не представляют экологической угрозы, в чем иногда их обвиняют. "Многие из проблем в прошлом всегда были связаны с тем, что умягчитель воды имел дренажную линию, а это считалось расточительством", - объясняет Kent.

"Проблема в том, что те, кто делают подобные заявления, понятия не имеют, что такое ионообменный умягчитель воды. У стиральной машины есть сливной шланг, у посудомоечной машины есть сливной шланг, у увлажнителя на весь дом есть сливной шланг – и все эти устройства тратят 100% воды, которую они используют.

Фактически умягчитель воды более эффективен, нежели все эти устройства.

Исследование Battelle В феврале 2009 года Ассоциация Качества Воды (WQA) решила, что пришло время обновить свою позицию по этому вопросу. Фонд Исследования Качества Воды (WQRF) нанял Баттельский мемориальный институт (некоммерческое международное научно-техническое предприятие) разработать и запустить серию тестов на ионообменных умягчителях воды. В результате получилось исследование Battelle, первое в своем роде за более чем 20 лет.

Г-н Kent, исполняющий обязанности президента WQA на момент заказа исследования, объясняет, почему Ассоциация приняла решение приступить к работе.

"Ионообменный умягчитель воды развивался до уровня технологии на протяжении многих лет, но красота этой надежной технологии в том, что она всегда обеспечивала большую экономию энергии и обладала эффективными свойствами", - говорит он.

"Но каждый раз, когда в адрес нашей отрасли высказывались сомнения, мы представляли старые научные данные, которые, на наш взгляд были приемлемыми, поскольку преимущества остаются преимуществами. В итоге, мы решили ответить самым эффективным устройствам по очистке воды, и показать, что наша продукция не только эффективна, но и что на сегодняшний день мы делаем ее лучше во многих отношениях и она работает".

По большей части, исследование Баттельского института подтверждает то, что профессионалы в сфере очистки воды уже знают - умягчители воды вносят значительный вклад в экономию энергии, а также в эффективность и долговечность многих бытовых приборов. Но ни одно исследование не обходится без сюрпризов.

"Поразительным в исследовании Баттельского института явилось то, что устройства, способные обеспечить внедрение в жизнь всех достижений в области технологий отопления, более высокой производительности, стандарта экономичного энергопотребления электроприборов Energy Star, а также налоговых льгот, - все эти устройства могут поддерживать эту самую эффективность только при работе на мягкой воде", - говорит Кент. "Если обратить внимание на наиболее эффективные водосберегающие смесители и лейки для душа, то именно благодаря мягкой воде они полностью реализуют свои функции по экономии расхода воды, поскольку в них не накапливаются отложения, формирование которых свойственно для жесткой воды".

Наиболее значительным вкладом в исследование, по словам Rosenthal, является тот факт, что оно представляет потребителям веское доказательство преимуществ мягкой воды. "Это исследование очень важно для отрасли, поскольку дает нам количественные данные, демонстрирующие преимущества использования мягкой воды", - объясняет он. "Большинство потребителей интуитивно осознают преимущества товара, но, когда появляется возможность воочию увидеть его материальную выгоду, он предстаёт перед покупателями в совершенно ином свете".

Хотя споры вокруг умягчения воды связаны с их предполагаемой угрозой для окружающей среды, Кент надеется, что исследование Баттельского института поможет переместить умягчители в категорию самой безопасной бытовой техники. "Удаление ионов кальция и магния (жесткости) из воды является одной из самых экологичных технологий на сегодняшний день", - говорит он.

Ассоциация Качества Воды (WQA) скоро запускает рекламную кампанию, чтобы снабдить рынок результатами исследований Battelle. Маркетинговые материалы создаются для дилеров и розничных, коммерческих и промышленных каналов, а также для государственных, местных и федеральных агентств, которые хотят иметь более глубокие знания об ионообменных умягчителях воды. Но Ассоциация не останавливается на достигнутом. По словам Кента, исследование Battelle – это всего лишь "верхушка айсберга". Ассоциация Качества Воды (WQA), Фонд Исследования Качества Воды (WQRF) и его члены в настоящее время проводят независимые исследования о преимуществах мягкой воды применительно к стирке белья и мытью посуды, а также с точки зрения сокращения моющих средств и мыла.

"Когда мы закончим", - заключает Кент, - "не будет никаких сомнений, что каждый раз, когда у покупателя возникнет желание купить новое устройство для очистки воды, следующее, что придет ему на ум – мысль о том, чтобы это был ионообменный умягчитель воды".

Результаты исследования Battelle

Газовые водонагреватели с накопительным баком • Домашние газовые водонагреватели с накопительным баком, работающие на умягченной воде, поддерживают заданную заводом-производителем эффективность в течение 15-летнего срока службы. Жесткая вода может привести к потере эффективности водонагревателей до 24%.

Нагреватели без бака • Внутренние мгновенные газовые водонагреватели (нагреватели без баков), работающие на умягченной воде, поддерживают заданную заводом-производителем эффективность на протяжении срока службы более 15-ти лет. Водонагреватели без баков, работающие на жесткой воде, вышли из строя после 19 дней тестирования.

Электрические водонагреватели • 30 фунтов (13608 г) подобных камню отложений карбоната кальция накапливаются в электрических водонагревателях, работающих на жесткой воде из скважин. Каждые 5 гран на галлон (1,71 мг-экв/л) жесткости воды являются причиной накопления 0,4 фунта (149,28 г) накипи в год в бытовых электрических водонагревателях с накопительным баком.

Углеродный след

• При эксплуатации газовых водонагревателей с накопительным баком, работающих на воде с жесткостью 8,892 мг-экв/л. в течение 15-ти лет, углеродный след увеличивается на 18% по сравнению с работой в таких же условиях при нулевой жесткости умягченной воды. При использовании воды жесткостью 8,892 мг-экв/л в водонагревателях проточного типа, работающих на природном газе, углеродный след увеличивается на 4% по сравнению с работой на умягченной воде нулевой жесткости.

Головы для душа и смесители • Душевые смесители и головы работали на мягкой воде хорошо на протяжении всего исследования - почти так же хорошо, как в тот день, когда они были установлены.

• Головы для душа на жесткой воде потеряли 75% скорости потока менее чем за 18 месяцев. Смесители на жесткой воде не могут обеспечить указанную скорость потока 4,74 л/мин из-за накопления отложений на сите.

Катодная защита может быть неотъемлемой частью водопроводной системы в зданиях.

Возникновение в зданиях под бетонными перекрытиями (плитами) протечек, вызываемых коррозией медного трубопровода для сточных вод, является широко распространенной проблемой. В таких случаях всё чаще и чаще используется катодная защита, как экономичная альтернатива замене труб и непрерывному ремонту при постоянных протечках. Катодная защита представляет собой электрический процесс, используемый для предотвращения коррозии металла, находящегося в контакте с электролитом (сточными водами или водой). Примером распространенного применения катодной защиты от коррозии служит ее использование в обычных бойлерах (см. рис. №1).

Применение катодной защиты может значительно сократить частоту протечек или же устранить их. Herbert H. Uhlig, ученый из Массачусетского технологического института, пишет о важной роли катодной защиты в современном обществе: “Гарантия того, что в почве не появятся никакие протечки в трубопроводе, проходящем под землей и находящемся под катодной защитой, сделала транспортировку нефти и природного газа через половину американского континента экономически выполнимой задачей”.
Утечки газа и нефти из трубопроводов абсолютно неприемлемы с точки зрения безопасности окружающей среды и стоимости этих продуктов. В то же время водопроводные протечки, к сожалению, рассматриваются как рутинный вопрос, связанный с ремонтом. Такое мышление привело к огромным тратам в силу распространенности этой проблемы, предотвратить которую можно было бы катодной защитой.

Правильная конструкция системы

Чтобы быть эффективной, катодная защита должна быть правильно спроектирована; требования к ее конструкции могут меняться. Факторы, влияющие на надлежащее качество конструкции, могут быть следующими: количество металла в грунте; современные требования по защите; удельная проводимость грунта; схема трубопровода и геологические формирования, влияющие на текущее распределение; непрерывность перекачки по трубопроводу; размеры здания и потребность в потреблении электроэнергии.

Неправильное применение катодной защиты и ее неправильное сочетание с псевдонаучными техническими новинками исказили представление некоторых владельцев и менеджеров относительно использования этого метода.

Преимуществом катодной защиты является ее низкая стоимость и удобство в использовании. Она может быть установлена без каких-либо неудобств, так как все работы проводятся вне здания (типичный проект представлен на рис. 2). Катодная защита может служить дополнением к другим способам по уменьшению протечек; в то же время она не мешает вам использовать традиционный метод борьбы с ними - полную или частичную замену труб и покрытия - или же использовать трубы из новых, продвинутых материалов.

Принцип работы

Научный принцип работы катодной защиты описан в каждом учебнике по химии для средней школы. Этот принцип заключается в том, что электрический поток проходит между двумя электродами (анодом и катодом) в электролите (грунте или воде). В таких условиях электрохимические реакции должны происходить на поверхности электродов.

Окисление (коррозия) должно происходить на одном электроде (аноде), а восстановление (защита от коррозии) – на другом электроде (катоде). В катодной системе труба, которая должна быть защищена, выступает в роли катода, и на ее поверхности может произойти только безопасная реакция восстановления.

Опасная реакция окисления происходит только на отдаленно установленных анодах, которые разработаны так, чтобы использоваться в течение всего срока службы. Для достижения полной защиты у вас должно быть достаточное количество анодов, расположенных в правильном месте.

Ограничения / недостатки в применении катодной защиты

Из вышеприведенного описания, очевидно, что есть некоторые физические требования, необходимые для работы катодной защиты. Для того чтобы провести электрический поток между анодом и катодом, у вас должно быть напряжение, электрическая цепь (схема), катод, анод и электролит.

Поскольку воздух - непроводник (не является электролитом), с помощью катодов вы не сможете защитить поверхности трубопровода или устройств, которые находятся на открытом воздухе. Кроме того, вы не можете установить катодную защиту на внутренние поверхности трубопровода, т.к. непрактично тянуть аноды внутри водопроводных труб по всему зданию.

Внутренние поверхности водонагревателя местного значения вы можете защитить, т.к. физически возможно поместить анод в резервуар; защита ограничена тем, что физически может "видеть" анод; от анода защитный поток направится к катоду по пути наименьшего сопротивления, чтобы замкнуть цепь и он не спустится вниз по сети трубопровода.
Короче говоря, применение катодной защиты ограничивается защитой внешней (со стороны почвы) поверхности помещенных в грунт труб и резервуаров.

В случаях, когда коррозия металлического трубопровода в зданиях возникает от контакта с водой, могут применяться другие методы контроля над коррозией, такие как использование ингибиторов (замедлителей реакции), обшивки или обработка поверхностей.

Жизнеспособная альтернативная
Катодная защита является жизнеспособной альтернативой в борьбе с постоянной проблемой протечек под плитами из-за коррозии трубопроводов, расположенных в грунте. Ее следует использовать в дополнение к оплетке или другим покрытиям, наносимым на медные трубопроводы, расположенные в грунте. Неправильное использование катодной защиты, а также неправильная диагностика того, что действительно вызывает протечки, препятствуют ее более широкому использованию.

В отношении правильного применения катодной защиты необходимо обратиться за консультацией к опытному и надлежащим образом обученному инженеру или специалисту по вопросу коррозии.

Исследования доказывают эффективность H₂O_2.

Многие специалисты время от времени сталкиваются с жалобами клиентов на плохой вкус воды после установки системы обратного осмоса или на то, что такой вкус остается в течение длительного времени. Обычным методом решения проблемы в этом случае является замена накопительного бака, угольных постфильтров или же санитарная обработка системы.

Жидкая хлорная известь традиционно используется, чтобы санировать отстойники, пропускные мембраны, а также баллонные резервуары и кулеры. Однако применение этого метода происходит не без сопутствующих проблем. Иногда после извести в системе появляется остаточный продукт, который придает воде плохой вкус и запах. Для нейтрализации его воздействия применяется отнимающая много времени промывка. Использование жидкой извести также может повредить мембрану TFC.

В любом случае, дезинфекция фильтрационного оборудования становится все более важной с точки зрения регулирования качества воды и ее влияния на здоровье. Эти проблемы послужили причиной большинства усовершенствований обратноосмотической TFC мембраны, новая форма которой теперь устойчива к хлору.

Патогенные микроорганизмы в системе обратного осмоса

Теоретически никакие бактерии или вирусы не должны оставаться в воде после ее очистки системой обратного осмоса. Размер бактерий составляет 0,1-10 микронов, размер вирусов – 0,02 микрона, в то время как размер отверстий в обратноосмотической мембране – 0,006 микрона. Однако ни одна мембрана не может быть совершенной, и поэтому вероятность абсолютного удаления микроорганизмов весьма низкая. Через мембрану обратного осмоса проходит очень небольшое количество бактерий и вирусов и, попадая в резервуар для хранения воды, шланги и постфильтры, размножается там.

Опыты показывают, что из входящей воды, содержащей 4 000 бактерий на 1 мл, удаляется от 99,2 до 99,5% микроорганизмов. Этот уровень удаления означает, что от 20 до 32 бактерий на 1 мл попадут в резервуар для хранения. Также бактерии могут размножаться на кране для очищенной воды и оттуда перебираться к угольному постфильтру и резервуару хранения.

Принятие использования Перекиси водорода

Применение перекиси водорода (H₂O₂) получает более широкое одобрение в санитарной обработке систем фильтрации, так как она фактически устраняет проблемы вкуса и запаха, связанные с очисткой хлорной известью, и является весьма эффективным средством. Однако иногда бывает достаточно трудно и неэкономично по времени добиться того, чтобы 3-х процентная перекись водорода была активной при очистке типичного накопительного бака, обратноосмотической мембраны и линии подачи воды.

Концентрация пищевой перекиси водорода (35-ти процентной) более чем в 10 раз сильнее, чем в 3-х процентной. Благодаря этому пищевая перекись водорода H₂O₂ является гораздо более сильным дезинфицирующим средством. Одна капля на галлон воды равна концентрации 9 мг/л, и это эквивалентно концентрации озона 12 мг/л. Одной маленькой бутылочки пищевой перекиси водорода весом 56 г будет достаточно для эффективной санитарной обработки 20-ти обратных осмосов или 20-ти кулеров с 1-галонным резервуаром.

Применение перекиси водорода также позволит повторно использовать угольный фильтр, который обычно расположен на задней стенке кулера, и постугольный фильтр, который находится на обратноосмотическом коллекторе. Если эти угольные фильтры не используются для удаления хлора, то нагрузка на них невелика. Когда бактерии или вирусы удалены, они продолжают производить воду хорошего качества.

Санитарная обработка системы обратного осмоса

Типичная система кулера (без использования бутилированной воды) состоит из расположенного под мойкой обратноосмотического устройства с 1/4-дюймовым пластмассовым шлангом (line) от 5 до 100 футов. Лучший и самый быстрый способ провести обработку этой системы состоял бы в том, чтобы санировать бак в сервисном центре и уже продезинфицированный бак, предварительно заполненный обратноосмотической водой, отдать клиенту. Остальная часть системы может быть обработана на месте.

Для обработки бака нужно вылить из него всю воду, добавить 30 капель 35-процентной перекиси водорода на 3-галлонный бак и заполнить его на 50 процентов водопроводной водой. Дайте ему постоять, по крайней мере, 15 минут, потом опустошите его и заполните обратноосмотической водой. Если предварительно санированный бак не доставлен на место клиенту, должна использоваться вода из-под крана, находящаяся под давлением, чтобы смыть H₂O₂ через водовод к кулеру. Очистка бака у клиента увеличит время обслуживания на полчаса.

Когда бак возвращен клиенту, отключите водовод позади кулера и немедленно включите баки. Начало работы с запуска бака позволит измерить норму обратноосмотического производства, когда шланг трубки будет отсоединен от накопительного бака. Прежде, чем снова соединить шланг трубки с накопительным баком отключите водоснабжение и добавьте 40 капель 35-процентного H₂O₂ в шланг трубки. Если нет кулера, добавьте 20 капель. Это количество H₂O₂ санирует постугольный фильтр на обратноосмотическом коллекторе, шланги кулера, угольный фильтр на задней стенке кулера и накопительный бак.

Замените осадочный фильтр и угольный предфильтр. Если грязевики (отстойники) или корпусы заметно загрязнены (например, содержат плесень), тогда почистите их щеткой для чистки бутылок, 10-ю каплями H₂O₂ и горячей водой. После того, как корпус постоит с раствором H₂O₂ в течение 1 минуты, основательно почистите его щеткой, затем вылейте раствор в дренаж.

Когда устанавливаете новый осадочный фильтр в грязевик, добавьте две капли 35-процентного H₂O₂ в грязевик. Это убьет любые организмы, которые попадут туда во время замены фильтра. Хирургические перчатки и маска не нужны, т.к. все, что попадет в корпус из воздуха или с ваших рук, будет убито H₂O₂.

Санитарная обработка кулеров

При дезинфекции кулеров с 4,5-галлоным накопительным баком и системой обратного осмоса, расположенной под мойкой, необходимо добавить 40 капель перекиси водорода в накопительный бак. Если же накопительный бак выглядит чистым, добавить еще 40 капель (1 чайную ложку) непосредственно в резервуар кулера. Вылейте 1 галлон воды из кулера. Затем откройте клапан сзади кулера, чтобы кулер заполнился обратноосмотической водой из накопительного бака.

После того, как кулер наполнится, потрясите его, дайте постоять 5 минут и затем спустите всю воду из резервуара. Откройте накопительный бак обратного осмоса, позволив кулеру частично заполниться оставшейся водой из бака.

Если накопительный бак в кулере грязный, из него нужно полностью вылить всю воду, очистить его и промыть 1 галлоном воды, содержащим 40 капель Н₂О₂. Отсоедините шланг кулера от угольного фильтра, и спустите приблизительно 1 галлон воды в кувшин для дезинфекции шланга к кулеру и угольным постфильтрам. Этот шланг потом отсоединяется и 1 или 1,5 галлона обратноосмотической воды текут в очищенный и продезинфицированный резервуар кулера.

Есть другие варианты обработки перекисью водорода

• Все элементы должны храниться в сухом помещении при комнатной температуре, чтобы предотвратить их замерзание или перегрев. При нарушении целостности полиэтиленовой упаковки необходимо залить в мембрану новый защитный раствор и герметично упаковать для предотвращения появления бактерий.
• После начала использования все элементы должны всегда находиться в воде.
• Вода, полученная за первый час работы, должна быть слита, чтобы промыть элементы системы от защитного раствора.
• Все элементы должны храниться в защитном растворе во время хранения, транспортировки или при отключении системы для предотвращения появления бактерий или замерзания. Стандартный раствор состоит из однопроцентного раствора бисульфата соды или однопроцентного раствора метабисульфита соды (пищевой). Для краткосрочного отключения системы (не более недели) однопроцентного раствора метабисульфита соды достаточно для предотвращения образования бактерий.
• Клиент несет полную ответственность за использование несовместимых с элементами химикатов. Их использование приведет к лишению гарантии на данные элементы.

«Универсальный» адсорбент производится из сырья различного происхождения.

Фильтр с активированным углем обычно применяется для очистки воды в точке использования или в точке входа водопровода. Такой фильтр может использоваться как сам по себе (для удаления хлора из воды), так и в сочетании с другими технологиями, такими как обратный осмос, ультрафильтрация, ионный обмен для очистки воды от более сложных видов загрязнения.

Активированный угль известен как универсальный адсорбент, поскольку он обладает способностью адсорбировать множество компонентов и выводить их из жидкости и пара. Обычно он используется в водных фильтрах в гранулированной форме или в блоках (произведенных из порошкового активированного угля) для удаления вкуса и запаха химических веществ и примесей, таких как хлор и хлорамин.

Он действует как адсорбент, поглощающий органические компоненты, такие как хлороформ или geosmin из воды, и как катализатор, вступающий в реакцию с хлором, чтобы разрушить химическую связь, производящую ионы хлора.

Внешняя поверхность угольного фильтра также действует как механический фильтр и может быть классифицирована как 1-микронная, 5-микронная и т.д. Угольные блоки производятся из угля, скорлупы кокоса и порошка древесного угля; каждый производитель имеет свой «рецепт» производства блоков.

Углеродное семейство

В соответствии с ASTM D 2652 (Стандартной Терминологией Активированного Угля) активированный уголь определяется как род/семейство углеродосодержащих веществ, произведенных с помощью процессов, развивающих адсорбционные свойства.

«Активированный углерод/уголь» является общим термином для описания семейства адсорбентов, которые производятся из множества основных веществ, содержащих углерод. Каждое исходное вещество дает в результате активированный уголь с уникальными физическими характеристиками, определяющими его пригодность для устройств по очистке воды.

Углеродосодержащие вещества являются сырьем, используемым для создания активированного угля; наиболее распространенными среди них являются:

- древесина (твердая, мягкая)

- торф

- уголь (лигнит - бурый уголь, битумный и подбитумный)

- пальмовая скорлупа

- скорлупа кокоса.

Другие виды сырья, используемые в меньшей степени, включают фруктовые косточки, ореховую скорлупу и сельскохозяйственные отходы, такие как рисовая шелуха.

Активация увеличивает площадь поверхности.

Стандартный процесс, используемыйдля производства паро-активированного (steam-activated) угля, заключается в нагревании углеродосодержащего сырья, которое затем (после образования золы) активируется в печи при температуре от 1700 до 1800 градусов по Фаренгейту (926,67 – 982,22 ⁰С) с паром без кислорода. В паро-активированном процессе все летучие компоненты выводятся из углеродного сырья. Идет следующая паро-углеродная реакция…

C + H₂O = H₂ + CO

… которая удаляет избыточный углерод и увеличивает поры.

Некоторые угли на основе древесины создаются с использованием процесса химической активации, который использует нагрев и фосфорную кислоту.

Результатом этого процесса «активации» является создание площади с многочисленной поверхностью – порядка 600-1200 м²/г в зависимости от сырья и условий активации.

Высоко активный углерод с площадью поверхности 1000 м²/г имел бы поверхность площадью 125 акров (1 акр = 0,4 га) на фунт (453,6 г).

Важно: тип пористости

Гранулированные активированные угли классифицируются по размеру с учетом распределения размера частиц в зависимости от ASTM D 2862; типичные размеры включают 20х50, 12х40, 8х30 и 8х16 меш (mesh).

Активированный уголь, используемый при очистке воды в точке входа и точке использования, обычно создается из угля или скорлупы кокоса и может быть обычным или промытым (произведенным с использованием воды или кислоты для уменьшения растворимых компонентов золы).

Угли из скорлупы кокоса, как правило, прочнее. Они более пористые, более активные (большая площадь поверхности) и имеют микропористую внутреннюю структуру, в то время как битумные или подбитумные угли имеют в основном микропористую и мезопористую структуру. Классификация размера пор активированного угля определяется по ASTMD 2652 как:

- Микропоры: равные или меньше 2 нанометров (1 нанометр = 0,001 микрон).

- Мезопоры: между 2 и 50 нанометрами

- Макропоры:больше чем 50 нанометров.

Тип пористости важен в том случае, если вы пытаетесь адсорбировать разные молекулы смешанных размеров, но если удаление хлора является основным, тогда подойдет иной тип угля, т.к. удаление хлора является поверхностной реакцией, а не адсорбцией.

Сопоставление углей

Из материалов на основе древесного угля - бурого угля, битумного и подбитумного – получают активированный уголь с различными физическими характеристиками. Если вы рассматриваете некоторые типы активированного угля в качестве прямо (непосредственно) активированных (direct-activated), а другие – повторно агломерированных (reagglomerated) активированных, тогда возникает еще больше различий.

Гранулированные угли из лигнита обычно не используются при очистке воды в точке входа или точке использования из-за их низкой сопротивляемости трению, более высокого содержания золы и низкого уровня активности (площади поверхности) по сравнению с другими углями. Однако порошковые угли из лигнита широко используются заводами по обработке городской воды для контроля над сезонным вкусом и запахом.

При сравнении сопротивляемости трению и активности подбитумные и битумные угли производят похожие активированные угли, но у подбитумных углей более низкое содержание золы, а также повторно выработанный подбитумный уголь немного плотнее и более пористый.

Активированный уголь из скорлупы кокоса имеет самую большую плотность, самую высокую прочность, самое низкое содержание золы и высочайший уровень активности во всем семействе активированных углей.

Выбор очистки воды активированным углем

Активированные угли из лигнита, подбитумного и битумного угля и химически активированной древесины производятся в США и импортируются. Весь уголь из скорлупы кокоса ввозится в США, т.к. собственного производства нет. Чтобы подобрать активированный угль, подходящий для поставленных задач, необходимо знать исходное вещество:

- если основная функция угля – устранение хлора, тогда подойдет либо угольный, либо из скорлупы кокоса.

- если назначение – устранить более крупные молекулы, дающие цвет воде, тогда, возможно, лучшим выбором будет активированный уголь из угля или из древесины.

- если ваша основная проблема – хлор, растворенные и механические примеси, тогда потребуется фильтр с активированным углем блокового типа из угля или скорлупы кокоса.

- Если активированный уголь использовался для выведения хлора, а городские власти вместо хлора стали добавлять в воду хлорамин (чтобы снизить дезинфекцию побочных продуктов, таких как trihalomethanes), существуют следующие варианты: необходимо увеличить содержание угля, уменьшить напор воды для увеличения времени контакта или перейти на уголь с более высокой поглощающей поверхностью (для повышения каталитической способности).

- В некоторых случаях потребуется уголь с антимикробными свойствами; некоторые угли маркируются для этой цели.

Не всякий углерод подойдет

Чтобы добиться наилучшего действия активированного угля, определите, каких результатов вы ожидаете от применения системы очистки воды. Подберите тип активированного угля, который обеспечит требуемое действие (площадь поверхности, размер пор, сопротивляемость трению), общий уровень растворимой золы, размер частиц и плотность.

Картриджные фильтры имеют широкий спектр применения и разнообразны по своим типам. Однако большинство из них сконструированы одноразовыми и подлежащими замене, когда они засоряются, или подлежащими промывке и повторной установке в зависимости от обстоятельств. Два главных типа картриджных фильтров следующие:

Глубинные фильтры: Они имеют поры или mesh (сетку, зацепление) градиентной плотности по всей фильтрующей среде для того, чтобы большие частицы попадали в ловушку около поверхности, а меньшие частицы, которые могут проникнуть через поверхность, попадали в ловушку ближе центру фильтра.

Поверхностные фильтры: Они часто имеют плиссированное строение (строение со складками), чтобы создать большую площадь фильтрации. Несмотря на то, что фильтрация с этими типами производится только на поверхности среды, их общаяплощадь фильтрующей поверхности может быть, тем не менее, весьма высокой.

Картриджные фильтры обычно устанавливаются в твердом корпусе фильтра, который является постоянной составляющей системы по очистке воды. Фильтрующая среда картриджа (полипропилен, намоточный ямс/батат (wound yarn), бумага, полимерные мембраны, стекло и т.д.) классифицируется в каждом изделии так, чтобы установщик мог применить определенный уровень фильтрации.

Множество вариантов применения

Картриджные фильтры используются во многих отраслях промышленности, и вотнекоторые области применения в водной обработке:

• Удаление крупного осадка (размер частицы: приблизительно 1,0 микрона и выше)
• Фильтрация в приборах (в кулерах в точке использования, холодильниках, при производстве льда) и применение на крышке счетчика (в кувшине).
• Предочистка (такая, как для обратного осмоса или ультрафиолетовая предобработка).
• Удаление /снижение содержания Cryptosporidium и кист Giardia (приблизительно 1,0 микрона).
• Удаление/сокращение общего содержания органических углеродистых соединений и остаточных металлов особенно для высоко чистого и фармацевтического применения.
• Микрофильтрация больших вирусов, многих бактерий и определенных эмульсионных веществ.
• Угольная фильтрация для удаления хлора и органических соединений, а также для улучшения вкуса и запаха (наряду с абсорбирующими свойствами угля).
• Стальные нержавеющие картриджные фильтры, предназначенные для высокотемпературных и других водных окружающих сред, которые ограничили бы использования полимеров или тканей для фильтрующих материалов.