Конструкция водоочистительной установки для загородного дома, работающей по принципу безнапорной аэрации: личный опыт пользователей .
На земле практически не осталось ни одного природного источника, который бы содержал в себе воду, пригодную для длительного употребления. Этот факт уже неоднократно подтвержден соответствующими ведомствами. Поэтому организация водоподготовки – одна из основных задач, стоящих перед владельцами загородных участков. Разумеется, что создавать водоочистительную установку следует только, опираясь на комплексный лабораторный анализ воды из вашего источника. Но, учитывая, что содержание железа превышает допустимые нормы практически повсеместно, без аэратора ни одну систему водоочистки полноценной назвать нельзя.
Сегодня мы поговорим о сборке водоочистительной установки на основе аэратора (безнапорной аэрационной колонны) своими силами.
Коротко об аэрации
Аэрацией принято называть процесс насыщения воды кислородом (в основном, процесс – принудительный) с целью ее очистки от железа, марганца и других окисляемых соединений. Проще говоря, речь идет о веществах, которые после вступления в реакцию с кислородом принимают нерастворимые формы и выпадают в виде осадка. Последующая фильтрация или отстаивание позволяют избавить воду от образовавшегося осадка, в котором содержатся вредные примеси.
В процессе аэрации основным катализатором, способствующим удалению вредных примесей из воды, служит кислород, содержащийся в воздухе. Иными словами, аэрация подразумевает безреагентное обезжелезивание воды – наиболее экономичный из известных способов обезжелезивания.
Еще одним способом очистки, эффективность которого не подлежит сомнению, является следующий: обезжелезивание с помощью химических катализаторов (пропускание воды через активированный уголь, пористый алюмосиликат со специальным покрытием или другой специальный наполнитель).
В совокупности оба перечисленных способа помогают достичь превосходных результатов.
В серьезных системах водоочистки аэрация является только одной из стадий процесса обезжелезивания и деманганации. На этой стадии вода насыщается кислородом (для дальнейшего и полного окисления железа с помощью катализаторов), и происходит удаление растворенных газов.
Следует различать безнапорную и напорную системы аэрации. Конструкция систем напорной аэрации предусматривает наличие закрытого аэратора (контактной камеры), в котором насыщение воды кислородом производится с помощью компрессора. В подобной системе отсутствуют потери давления воды, поэтому в разводящую магистраль вода попадает под давлением, которое создает насос (насосная станция) первого подъема. Для напорной системы насос второго подъема не нужен.
Основные элементы напорной аэрационной системы:
Самостоятельно изготовить систему напорной аэрации сложнее, чем ее безнапорный аналог. При этом ее надежность в сравнении с системой безнапорной аэрации тоже можно поставить под сомнение.
Безнапорная аэрация работает лучше и надёжнее напорной! Рассмотрите вариант с напорной аэрацией: чего только стоят протечки, возникающие от засора воздухоотводчика…. А выход из строя обратных клапанов, а отказы датчика потока…. Если в напорной аэрации компрессор встал, то всё – кирдык: окисления нет, и железо не выпадает.
Учитывая все вышеперечисленное, рассмотрим вариант с установкой именно безнапорной системы аэрации, тем более, что большинство «экспериментаторов» нашего портала практикуют создание именно таких систем.
В случае с безнапорной аэрацией используется аэратор открытого типа, в котором происходит потеря давления воды. Поэтому подобные системы нуждаются в наличии дополнительного насоса (насосной станции) второго подъема, подающего воду в разводящую магистраль. Аэратор в данном случае выполняет функцию накопительной емкости, одновременно позволяя решить вопрос с обеспечением определенного запаса воды для водопроводной системы.
Схема водоочистительной системы на основе безнапорной аэрационной колонны
Схематично водоочистительная система, работающая по принципу безнапорной аэрации, выглядит следующим образом.
Где:
Рассмотрим представленные элементы более подробно.
Подающая магистраль
Основным элементом подающей магистрали (если не учитывать сами трубы) является насос (насосная станция) первого подъема. Без этого устройства можно обойтись только в том случае, если вода на установку подается из централизованной системы водоснабжения. Если же вода качается из скважины или колодца, то в подающую магистраль можно установить обыкновенный глубинный насос.
Необходимость в установке фильтра-грязевика каждый определяет для себя сам.
Если для регулировки подачи воды в аэрационной емкости используется поплавковый клапан, то фильтр грубой очистки (отстойник), задерживая крупные механические примеси, защищает клапан от залипания. Если же для управления насосом первого подъема используется автоматика, то подающая магистраль и вовсе может работать без фильтров.
Установка фильтров – это время на их промывку и обслуживание. Без фильтров весь мусор из скважины и осадки железа остаются в накопительном. За год у меня там осадка примерно 5 см на дне собирается. Летом я открываю слив и промываю весь осадок в канализацию. В противном случае все это надо будет вычищать из фильтров. Поэтому я убрал все фильтры, которые сдуру наставил в системе налива. Качаю из скважины все в бак. Мусор остается на дне.
Блок аэрации
Основным элементом аэрационного блока является аэрационная емкость, в которой происходит насыщение воды кислородом, окисление железа и выпадение первичного осадка.
Для создания аэратора можно использовать емкость, имеющую специализированное предназначение и обладающую конструкцией, предусматривающей возможность обратной промывки. Например, на фото представлена специализированная емкость объемом 1 м³.
Также аэратор можно сделать из емкости, предназначенной для фильтрации воды в бассейнах. При этом некоторые пользователи нашего портала используют обычные пластиковые бочки для хранения пищевых продуктов.
Из скважины вода подается глубинным насосом в бочку 250 литров.
Объем рабочей емкости является очень важным показателем. Как утверждает пользователь valexs, аэратор с емкостью в 250 литров обеспечивает водой семью из 4-х человек. При этом дефицита в воде никто не испытывает. За год расходуется примерно 94 м³ воды (200-300 литров в сутки).
Как видим, система вполне работоспособна. Если же планируемый расход воды у вас больше, то объем емкости можно увеличить. Аэратор объемом 1000 литров, к примеру, позволяет обеспечивать очищенной водой не только загородный дом, но и систему для полива огорода. Некоторые пользователи практикуют создание аэрационного блока из двух емкостей: в одной происходит отстаивание воды, а из другой осуществляется ее потребление.
Запустить процесс аэрации в емкости поможет метод обыкновенного душирования. Речь идет о распылении воды, поступающей в бак под определенным давлением.
Совсем простой способ: из скважины набираете бак через рассеиватель для душа. Вода не просто льется, а льется из душика под большим напором, насыщаясь кислородом. Практически сразу вода мутнеет, и начинается выпадение железа в осадок.
Очень важно после наполнения емкости дать воде отстояться. В противном случае все магистральные фильтры, расположенные в системе очистки после аэрационной емкости, быстро забьются.
Как утверждают наши пользователи, для полного отстаивания воды требуется, как минимум, 36 часов. Поэтому, чем больше объем аэрационной емкости, тем удобнее ее эксплуатировать. Ведь если отрегулировать оборудование на наполнение аэратора небольшими порциями, то время, затрачиваемое на отстаивание воды, практически не будет ощущаться.
Эффективность работы душевой насадки можно значительно увеличить. Так, к примеру, поступил пользователь valexs. Он установил поверх аэрационной емкости обыкновенное пластмассовое ведро (вверх дном). Вода из распылителя под большим напором ударяется в дно пластикового ведра. Это приводит к образованию водяного тумана и к более эффективному смешиванию жидкости с кислородом.
Распылитель встроен в крышку емкости, в которой просверлены отверстия для стекания воды, обогащенной кислородом.
Сверху в ведро вмонтирована гофра. Она обеспечивает связь емкости с атмосферой и препятствует разбрызгиванию поступающей воды.
Отбор воды и наполнение аэратора
Патрубок отбора воды из емкости необходимо устанавливать на том уровне, который не позволит образовавшемуся осадку попадать в водопроводную магистраль.
Воду из бака надо брать не со дна, а примерно на 30% выше дна. Тогда осадок не попадает в систему.
Относительно уровней включения и отключения насоса первого подъема: датчик включения насоса должен быть расположен выше уровня отбора воды из аэратора. Это позволит создать определенный запас отстоявшейся воды, который можно использовать даже в процессе заполнения емкости. В этом случае количество неотстоявшейся воды, попадающей в водопроводную магистраль, будет минимальным, и с механическими взвесями легко справятся фильтры тонкой очистки.
Датчик уровня включения подачи воды устанавливается так, чтобы между ним и уровнем забора воды на насосную станцию было минимум 100 литров воды. Этого объёма и времени контакта вполне достаточно для бесперебойной работы системы.
Система управления подачей воды бывает двух типов: механическая и автоматическая (на основе электронных датчиков).
Пример механической системы – это обычный поплавок от унитазного бачка. Ее конструкция предельно проста, а недостатки сразу бросаются в глаза. Ее практически невозможно отрегулировать: насос включается, как только вода опустится ниже верхнего уровня. Этот процесс происходит с «завидной» периодичностью, что не позволяет воде качественно отстояться.
Автоматическая система, состоящая из электрических датчиков, позволяет включать и отключать подачу воды при достижении определенных уровней. Что гораздо практичнее.
Штанга с управляющими лягушками (всего лягушек четыре: две рабочих и две аварийных). Емкость заполняется на 80% (максимально). Глубинный насос включается, когда в емкости остается около 100 литров воды, а выключается, когда ее набирается около 800 л.
Перестраховка в виде установки аварийных датчиков является важным моментом. Если насос своевременно не включится, страшного ничего не произойдет. Настоящее бедствие может постичь владельца аэрационной установки, если насос не отключится после наполнения емкости.
Вот как застраховал свое помещение от возможного «потопа» один из наших пользователей.
Еще у меня есть трехуровневая система страховки от переполнения бочки: электрический поплавок, механический поплавок и слив на улицу в ливневку.
Насос второго подъема
Насос второго подъема обеспечивает стабильный напор во всей водопроводной разводке. Также с его помощью вода подается в фильтр-обезжелезиватель и в фильтры тонкой очистки.
Для работы насосной станции второго подъема следует использовать насос, оснащенный системой автоматического включения-выключения, срабатывающий по сигналу датчиков давления (которые желательно продублировать).
На фото изображен насос второго подъема (стоит справа от бака). Хорошо видна сливная магистраль. Также хорошо видны датчики давления, которые по причине склонности к залипанию стоят со снятыми крышками. Хорошо, что они дублированы, и на работоспособность системы их залипания не влияют. Плохо видны грязевик и обратный клапан, но они там нужны.
Практически во всех системах насос располагают на выходе из аэратора. Но у пользователей нашего портала имеется свой взгляд на вещи. Например, есть мнение, что если насосная станция стоит сразу после аэратора, то в ней скапливается недоокисленное железо, которое засоряет не только насос, но и управляющие датчики. По этой причине насосную станцию целесообразно располагать после фильтра-обезжелезивателя. С этим выводом трудно не согласиться, тем более что автор концепции (пользователь – Оператор) смог собрать рабочую установку в соответствии с такой нестандартной схемой.
Выбирать насос второго подъема следует, исходя из гидравлических характеристик устройства. Также немаловажное значение при этом имеет репутация производителя.
Фильтр-обезжелезиватель с наполнителем
Основная масса железа, содержащегося в воде, выпадает в осадок на дно аэрационной емкости. Но для более качественной очистки нам обязательно понадобится система дополнительных фильтров. Для избавления от остатков неокисленного железа служит фильтр-обезжелезиватель. Он представляет собой вертикальную колонну с насыпным содержимым.
Колонна представляет собой пластмассовую трубу диаметром 300 мм и высотой 2000 мм. Донышко (нержавеющая сталь б=8 мм) прикручено через резиновое уплотнение болтами М8х40 с шагом – 40 мм. Крышка – такая же, как и донышко, только в центре вварен нержавеющий сгон 3/4″, и в 60 мм от него — второй такой же.
В данном случае использована полиэтиленовая труба, в то время как конструкция серийных установок предполагает использование стеклопластика.
Определяя объем фильтра для своей системы, следует руководствоваться размерами стандартных установок: их диаметр варьируется в пределах – от 6 до 16 дюймов, а высота – 17-65 дюймов. Точный объем фильтра (так же, как и объем наполнителя) можно вычислить, зная характеристики засыпки, расход воды и уровень содержания примесей.
Определяя уровень загрузки фильтра, следует учитывать, что во время промывки или регенерации слой наполнителя увеличивается под действием обратного напора воды. Беря во внимание коэффициент расширения, заполнять фильтр каталитическим наполнителем следует примерно на 60%.
Внутренняя конструкция обезжелезивателя устроена таким образом, чтобы вода в него поступала сверху, затем проходила через слой каталитической засыпки и уже после поступала в водопроводную магистраль (через патрубок нижнего забора).
К центральному сгону крышки прикручивается труба, на конец трубы – щелевой фильтр в собранном виде. Когда крышка установлена на колонну, этот фильтр не достает до дна примерно 30–50 мм. На дренажный сгон, ввинченный в крышку, также ставится щелевой фильтр. Он нужен для того, чтобы во время обратной промывки из колонны не вымывалась засыпка.
Заборная трубка проходит через весь слой каталитического наполнителя.
В некоторых случаях возможно проскакивание механических примесей из аэратора в фильтр-обезжелезиватель (если вода в аэраторе еще не успела отстояться, если в доме включили кран в момент наполнения аэрационной емкости и т.д.). Поэтому обезжелезиватель желательно защитить, установив на выходе из аэратора фильтр механической очистки.
Например, у меня после бака (вернее, между ним и станцией второго подъема) стоит обычный грязевик.
Наполнитель для обезжелезивателя лучше выбирать тот, который не нуждается в дополнительной регенерации. Он отличается простотой обслуживания, которое сводится к периодической промывке фильтра обратным потоком воды. На рынке наполнители подобного типа представлены в большом количестве.
При небольшом содержании железа для обезжелезивания можно использовать кварцевый песок. Также хорошо зарекомендовали себя следующие наполнители: активированный уголь и алюмосиликат, покрытый оксидами железа и марганца.
Примером наполнителя, который требует периодической регенерации с помощью кислот или поваренной соли, является ионообменная смола.
Для того, чтобы определиться с разновидностью наполнителя и его количеством, необходимо провести комплексный анализ исходной воды в источнике и изучить свойства той или иной засыпки.
Фильтрующие материалы выбирал сам – на основании анализа воды и технических описаний фильтрующих сред. В левой колонне: внизу кварцевый песок (в него садится трубка), потом промышленный наполнитель. В правой – умягчитель.
Пользователь реализовал двухступенчатую систему очистки с комбинированным наполнителем. Первая ступень используется для удаления остатков железа (неуспевших окислиться в аэраторе) и для механической очистки, вторая – для смягчения воды.
Манометры, встроенные в магистраль, позволяют контролировать степень засоренности фильтров.
Промывка фильтров
Даже если засыпка фильтра-обезжелезивателя не нуждается в регенерации, то в процессе эксплуатации владельцу все же придется периодически ее промывать. Поэтому все самопромывающиеся фильтры (в том числе, емкости для обезжелезивания и аэрации) должны быть оснащены байпасом и сливными магистралями.
Стоит установить несколько дополнительных кранов, и промывочная магистраль позволит пустить поток воды в обратном направлении (практически напрямую из источника). Сливные магистрали можно вывести в канализационную систему или ливневку.
Бочка с катализатором регулярно промывается обратным потоком. Там на бочке есть кран на шесть положений. А на выходе с обезжелезивателя стоит обычный фильтр – картридж 0,5 микрон. Для аэратора я сделал следующую систему промывки: внизу бочки слив с краном, раз в год открываю слив и одновременно налив, смывая осадок в канализацию.
Периодичность промывки обезжелезивателя и других фильтров каждый определяет для себя сам. Она зависит от степени загрязненности воды, от объема ее потребления и от характеристик засыпки (от ее склонности к слеживанию). Более подробно о периодичности промывки вы может прочесть в специальном разделе нашего сайта.
Для обеспечения качественной промывки расход воды в обратном потоке должен в 2–3 раза превышать расход рабочего потока. Давление в промывочной магистрали должно быть не менее 2,5–3 атм. (можно больше, но при этом необходимо следить за тем, чтобы засыпку не выносило в дренаж).
Если насос второго подъема не обладает достаточной мощностью, для промывки можно установить дополнительную насосную станцию.
Регенерация наполнителя немного отличается от обычной промывки. Ведь в процессе регенерации в промывочную магистраль должны добавляться специальные реагенты (какие именно – зависит от разновидности наполнителя). Вначале наполнитель промывается водой от механических примесей и одновременно взрыхляется (в течение 15–20-ти мин). Затем в промывочную магистраль с помощью насоса и дополнительной емкости подается реагент (раствор соли, кислоты и т. д.). На последнем этапе регенерации производится промывка наполнителя от реагента.
При промывке переключаю краны на промывку обратную и полчасика гоняю чаи. Потом медленно подаю соль и опять отдыхаю. В заключение промываю емкость от соли. Во время промывки давление в фильтре – 4 атмосферы, так что все там кипит и бурлит. Слышно, как катионит шебуршит.
Итак, мы описали конструкцию узла водоочистительной системы, который отвечает за избавление воды от железа, марганца, сероводорода и других окисляемых примесей. Руководствуясь анализом воды из источника, систему можно оснастить фильтрами тонкой очистки и комбинированными магистральными фильтрами (для обеззараживания, для умягчения и т. д.).
О том, как собрать эффективную станцию обезжелезивания своими руками, можно почитать в соответствующей теме . Здесь пользователи нашего портала делятся своими советами и практическими наработками. О различных способах избавления воды от железа можно узнать в специально созданном для этого разделе. Статья об устройстве абиссинской скважины расскажет о простом и доступном способе, позволяющем обеспечить водой свой загородный дом. А в видеосюжете о создании кессона рассмотрена практичная идея, позволяющая организовать современную и надежную систему подачи воды из скважины в загородный дом.
