Задача водоподготовки для коттеджных поселков является частью общей задачи хозяйственно-питьевого водоснабжения и решается при помощи известных методов. Три главных отличия здесь таковы. 1. Система водоочистки в коттеджном поселке может быть в значительной степени децентрализованной, что придает ей большую гибкость и позволяет легко преодолевать многие проблемы, трудноразрешимые для муниципальных систем. Например, удаление Fe2+ проводится на общей станции, при этом дальнейшая обработка переносится непосредственно в коттеджи. Для водогрейных котлов устанавливаются малогабаритные системы умягчения, а для получения питьевой воды монтируются миниатюрные установки обратного осмоса. Последние позволяют проводить очистку от элементов, вредных для питья (бор, аммиак, нитраты, фтор, тяжелые металлы и т.д.), но не оказывающих никакого воздействия при хозяйственном применении воды. Многие владельцы коттеджей предпочитают иметь собственную скважину и систему водоочистки, поскольку это дает им полную независимость. 2. Водопотребление в коттеджном поселке отличается крайней неравномерностью в посуточно, еженедельно и посезонно. В выходные дни теплого времени года водопотребление бывает очень большим, а зимой в течение долгих периодов оно может вообще отсутствовать. Оптимальная производительность всей совокупности систем водоподготовки целого поселка (центральная станция плюс индивидуальные установки) определяется в каждом конкретном случае с учетом множества факторов, причем обычные методики расчета не действуют, а более надежным руководством является опыт технологов. 3. В условиях коттеджного поселка крайне трудно найти квалифицированный персонал для постоянного обслуживания системы водоподготовки, поэтому все оборудование должно быть очень надежным, простым и полностью автоматизированным. Выбор оптимальной схемы водоочистки Источники водоснабжения подразделяются на две основные группы: подземные и поверхностные. В подавляющем большинстве случаев технология очистки поверхностных вод существенно сложнее, чем подземных. Это, во-первых, серьезное реагентное хозяйство, справиться с которым может только достаточно квалифицированный обслуживающий персонал. Во-вторых, осветлительное фильтрование поверхностных вод проводится при значительно более низких скоростях, что обусловливает применение фильтров большого размера и стоимости. Могут возникать проблемы с микробиологическим загрязнением (особенно угольных фильтров при низком водоразборе) и др. Поэтому, как правило, для водоснабжения коттеджных поселков подземные источники предпочтительнее поверхностных. Исключение составляют те регионы, где подземная вода имеет повышенную минерализацию. Например, в Ростовской области, в Среднем и Нижнем Поволжье очень часто встречаются подземные воды, содержащие 2–3 г/л солей и более (норма — до 1 г/л). Единственным методом, позволяющим довести такие воды до хозяйственно-питьевого качества, является обратный осмос, который сам по себе требует хорошей предварительной очистки воды, вследствие чего система получается чрезвычайно дорогой и более выгодным становится использование поверхностного источника. Разрабатывая технологическую схему водоподготовки, задачу необходимо решать в комплексе, в каждом конкретном случае оптимизируя уровень централизации и увязывая между собой собственно очистку воды, защиту сетей и водоотведение. Как правило, наружная разводка в коттеджном поселке выполняется из стальных труб, внутренняя — из пластиковых. Стальные трубы для внутренней разводки применять не следует, т.к. при отсутствии водоразбора они очень быстро проржавеют. Для нового коттеджного поселка лучше всего сразу предусматривать наружную разводку из пластмассовых труб, что раз и навсегда снимет проблему коррозии сетей, которая иногда сводит на нет все усилия по централизованному обезжелезиванию воды. При наличии в исходной воде взвесей или железа в высоких концентрациях для защиты наружных сетей от забивания необходимо осуществлять централизованное осветление/обезжелезивание. Кроме того, должна проводиться стабилизационная обработка воды, необходимость которой оценивается по результатам технологических изысканий или по величине индекса Ланжелье. Если существует опасность зарастания труб карбонатом кальция, то нужно частично умягчать воды или дозировать ингибитор осадкообразования. При высокой коррозионной активности воды (только для сетей из стальных труб) необходимо поднимать рН воды дозированием щелочных реагентов, отдувкой агрессивной углекислоты или фильтрованием через известняковые породы либо дозировать ингибитор коррозии. Все остальные задачи (обезжелезивание для защиты сантехники от ржавчины, умягчение воды для ГВС и отопительной системы, доочистка небольшого количества воды для питья на миниатюрной установке обратного осмоса и др.) можно и нужно решать на локальных установках. Относительно производительности центральной станции наиболее экономичным является вариант с использованием большого резервуара чистой воды, позволяющий сгладить неравномерности водопотребления и работающий со среднесуточной производительностью. Предпочтительнее установка РЧВ на водонапорной башне, поскольку при этом не нужны насосы второго подъема и насосы для промывки фильтров. Если используется заглубленный РЧВ, то насосная станция второго подъема должна иметь частотное регулирование, так как подача может колебаться в пределах от 200 л/ч, когда во всем поселке открыт один кран, до десятков кубов в час, когда включены все души и заполняются все бассейны. Самый невыгодный вариант — это работа непосредственно на сеть, при котором система рассчитывается на пиковую производительность (или на дебет скважины). Локальные установки рассчитываются на пиковое водопотребление исходя из максимально возможного (но реального) количества открытых точек водоразбора. Чаще всего в коттедже проживает от трех до шести человек, суточное водопотребление которых не превышает 0,5–1,5 м3, здесь уже необходима установка производительностью 1–2 м3. Очень часто в коттеджных поселках отсутствует централизованная система водоотведения, поэтому при проектировании станции водоочистки необходимо решать вопрос сброса промывных вод. Во многих случаях эта проблема оказывается непреодолимой не только по техническим причинам, но также из-за сложностей с получением необходимых согласований. Тогда единственным выходом становится полная децентрализация водоочистки. В коттеджах сточные воды сбрасывают в ямы для откачки ассенизационными машинами либо в локальные системы очистки с биосептиками. Наличие биосептика накладывает ограничения на технологию водоочистки из-за используемых реагентов (например, перманганат калия при регенерации установок обезжелезивания), которые, попадая в септик, вызывают гибель активного ила. Методы водоочистки и оборудование Система водоочистки, как отмечалось ранее, должна создаваться на основе полностью автоматического оборудования, чтобы минимизировать количество обслуживающего персонала и устранить человеческий фактор. Фильтры грубой очистки. На первой ступени в любых системах водоподготовки применяются фильтры грубой очистки для удаления крупных механических примесей и защиты блоков управления фильтров. Для индивидуальной установки достаточно простого сантехнического грязесборника. Большой популярностью пользуются сетчатые фильтры с устройствами автоматической промывки, не требующие никакого обслуживания, но при большом содержании в исходной воде железа сетки могут быстро зарастать ржавчиной. Системы аэрации. Для аэрации обычно применяются миниатюрные малошумные компрессоры, например, Аir Рump 2, включающиеся по сигналу датчиков потока. В малогабаритных установках часто вместо компрессора применяется воздушный эжектор, но он работает только в определенном диапазоне производительности, поэтому при низком водоразборе эффективность обезжелезивания может резко упасть. Кроме того, эжектор сильно снижает напор воды. При большом содержании в воде железа желательно перед фильтрами устанавливать аэрационную колонну, а при наличии сероводорода (а также метана или больших количеств углекислоты) — открытую емкость с изливом воды в пленочном режиме или через эжектор. Применение аэрации одновременно с дозированием окислителя (в случаях, описанных в таблице) несколько усложняет и удорожает систему, но позволяет резко снизить расход реагента и почти всегда предотвратить его проскок в фильтрат, так как дозы оказываются в несколько раз ниже стехиометрических. Напорные фильтры с зернистой загрузкой. Почти все системы водоочистки строятся на основе напорных фильтров с той или иной зернистой загрузкой. В зависимости от вида загрузки они выполняют задачи удаления из воды взвешенных частиц, железа, марганца, органических соединений, катионов жесткости и др. При подборе осветлительных и сорбционных фильтров нужно руководствоваться линейной скоростью фильтрования через сечение корпуса, которая определяется технологией водоочистки и в рабочем режиме не должна превышать значений, приведенных выше, что бы ни было написано в каталогах поставщиков. Фильтры умягчения в обязательном порядке должны рассчитываться исходя из конкретного состава воды и требуемого фильтроцикла. В России выпускаются стальные корпуса фильтров (ФОВ) с большим шагом по диаметру, вследствие чего подобрать фильтры оптимального размера бывает трудно. Импортные корпуса представлены огромным многообразием пластиковых и стальных моделей. Пластиковые корпуса (∅ 8–79ʺ) чаще всего изготавливаются из полиэтилена с наружной оплеткой из стеклопластика. Они имеют привлекательный внешний вид и абсолютную коррозионную стойкость. Недостаток — хрупкость при ударах, особенно на морозе. Стальные корпуса (400–3400 мм) выпускаются с наружным и внутренним цинковым покрытием либо с эпоксидным покрытием (начиная с диаметра 1000 мм). Недостаток оцинкованных корпусов — коррозия при контакте с активированным углем (в сорбционных фильтрах) и с раствором поваренной соли (в фильтрах умягчения). Фильтры с эпоксидным покрытием этого недостатка лишены. Выпускаются также корпуса небольших диаметров из нержавеющей стали. Задача автоматизации напорных фильтров решается с помощью блоков управления, полностью заменяющих обычную обвязку из ручных кранов и позволяющих выводить фильтры на промывку (регенерацию) без участия обслуживающего персонала. Ионообменные блоки отличаются от блоков для обычных фильтров наличием встроенного инжектора солевого раствора. Блоки управления подбираются по пропускной способности при фильтровании и обратной промывке, ионообменные блоки — также по производительности инжектора. На фильтрах больших размеров устанавливаются дисковые поворотные затворы с пневмо или электроприводами. Вся подобная система управляется контроллером. Загрузки. Зернистые загрузки подразделяются на инертные, каталитические, сорбционные и ионообменные. Наиболее распространенная и дешевая инертная загрузка — кварцевый песок. Очень эффективна загрузка Filter AG (FAG), требующая, помимо всего прочего, минимальной подачи воды на обратную промывку. При обезжелезивании инертные загрузки начинают «работать» не сразу, а по прошествии некоторого времени (до нескольких суток), в течение которого происходит их «зарядка». Такого недостатка лишены так называемые каталитические загрузки, среди которых наиболее распространены материалы Birm, Aqua Mandix (AMDX), Greensand, MTM. Это природные или искусственные материалы, имеющие в своем составе оксиды марганца. Важное преимущество каталитических загрузок — возможность эффективной работы при меньшей, чем у инертных загрузок, высоте слоя (от 75 см), что позволяет использовать низкие фильтры. Интересная разновидность технологии обезжелезивания и деманганации основана на использовании материалов МТМ и Greensand, «заряжаемых» перманганатом калия, при контакте с которым на поверхности частиц образуется слой высших оксидов марганца, участвующих далее в реакциях окисления. Установки по аппаратурному оформлению аналогичны установкам умягчения. В тех случаях, когда требуется одновременное обезжелезивание и умягчение воды из подземных источников, очень эффективно применение синтетического цеолита CrystalRight. Материал CrystalRight является катионообменником и, в отличие от обычных катионообменных смол, способен удалять из воды не только катионы жесткости, но также Fe2+, Mn2+ и аммиак без предварительной аэрации или введения окислителей. Регенерация материала проводится раствором поваренной соли, как в обычных установках умягчения. Для повышения рН воды в целях предотвращения коррозии стальных труб и перед обезжелезиванием применяется материал Aqua Juraperle (гранулированный кальцит). Эта загрузка обладает хорошими обезжелезивающими свойствами. Недостатки: повышается жесткость воды, загрузка постепенно растворяется и требуется ее регулярная досыпка. Но наиболее эффективной сорбционной загрузкой был и остается кокосовый активированный уголь, обладающий высокой сорбционной емкостью и стойкостью к истиранию. Известный недостаток угля состоит в том, что при застое воды на нем быстро развиваются разнообразные микроорганизмы. Из синтетических ионообменных материалов для «коттеджной» водоочистки применяются почти исключительно сильнокислотные катиониты в натриевой форме (в установках умягчения). Для очистки поверхностной воды от гуминовых и фульвокислот, обусловливающих ее цветность, могут применяться сильноосновные аниониты, регенерируемые солещелочными растворами. Мембранные методы очистки. Мембранные методы водоочистки — обратный осмос и нанофильтрация — находят все более широкое применение в системах водоподготовки для коттеджных поселков. Мембранные установки сравнительно дороги, требуют хорошей предварительной очистки воды (не более 0,1 мг/л железа и сильных окислителей, коллоидный индекс не более 4 и др.) и грамотного обслуживания. Поэтому они применяются только в тех случаях, когда другие методы оказываются неэффективными. Например, обратный осмос следует всегда применять для частичного обессоливания излишне минерализованной воды, для удаления бора, кремния, нитратов и др., а нанофильтрацию — для умягчения воды с очень большой жесткостью вместо натрийкатионирования. В последнее время развивается метод ультрафильтрации, позволяющий удалять из воды взвеси, коллоиды, цветность, но пока эти установки стоят в несколько раз дороже установок обратного осмоса и нанофильтрации. Реагентная обработка. Эффективность реагентной обработки воды и, следовательно, качество очистки напрямую зависят от правильного выбора и надежной работы дозирующей техники, под которой подразумеваются насосыдозаторы, контроллеры и первичные приборы. В системах водоочистки для коттеджей и коттеджных поселков следует применять наиболее простой и надежный алгоритм управления дозированием: пропорционально расходу воды по сигналу расходомера с импульсным выходом. При дозировании гипохлорита натрия может дополнительно осуществляться контроль содержания активного хлора, при этом задается некоторая пороговая концентрация активного хлора в воде (скажем, 0,5 мг/л), при превышении которой контроллер отключает насосдозатор. Обеззараживание. Заключительной операцией водоподготовки для питьевых нужд является обеззараживание воды. Сейчас очень модно использование ультрафиолетовых установок. Они действительно обеспечивают высокий эффект обеззараживания и при этом не ухудшают органолептических свойств воды. Но эти установки имеют и свой недостаток: отсутствие пролонгированного обеззараживающего действия. Поэтому при наличии резервуара чистой воды, УФ-лампы нужно ставить после него, а еще лучше — хлорировать воду в РЧВ по СНиП. Хлорирование имеет еще одно преимущество: предотвращает развитие в стальных трубах колоний микроорганизмов. Среди последних обычны железобактерии, вызывающие интенсивную коррозию стали, и сульфатредуцирующие бактерии, живущие в симбиозе с железобактериями и вызывающие появление в воде сероводородного запаха. Вместе с тем УФ-лампы идеально подходят для индивидуальных установок водоочистки, тем более если вся разводка в коттедже выполнена из пластиковых труб. Выводы Системы водоподготовки для коттеджных поселков имеют ряд важных особенностей в сравнении с муниципальными системами. Эти особенности не отраженны в СНиП и в специальной литературе, и правильно учесть их могут только технологи с большим опытом работы в данной области. В каждом конкретном случае задачу необходимо решать в комплексе, оптимизируя уровень централизации и увязывая между собой технологию водоочистки, защиту сетей и водоотведение. Достоинством «коттеджных» систем является гибкость, позволяющая легко преодолевать проблемы, трудноразрешимые для муниципальных систем. 1. Савочкин А.Ю. Очистка подземных вод в нефтегазодобывающем регионе Тюменской области // Газовая промышленность, №8/2005.