Жесткая вода и способы ее умягчения

Качество водоснабжения – предмет постоянного внимания, обсуждаемый как дома, так и на промышленных предприятиях. Приобретая фильтр «Гейзер» для жесткой воды, необходимо понимать, что минерализация не всегда является исключительно причиной множества проблем.

Самый очевидный пример – морская вода, пить которую не приходит в голову даже при сильной жажде. После морских ванн на теле остается солевой налет. Пляжные полотенца теряют привычную мягкость. Да и сам термин «жесткая» применительно к жидкости возник из-за свойства ткани грубеть после полоскания в море.

Однако присутствие тех же минеральных солей придает воде вкус. С жидкостью в организм человека попадают необходимые микроэлементы. Поэтому выбирать метод и степень умягчения следует осмысленно, исходя из характеристик и способов использования воды.

Характеристики жесткой воды

Жесткость – интегральный показатель содержания в воде солей щелочноземельных металлов, преимущественно кальция и магния. Складывается она из двух составляющих. Постоянная жесткость определяется присутствием солей серной, соляной и азотной кислоты. Временная – складывается из суммы содержания гидрокарбонатов, а также карбонатов Mg и Ca. При уровне pH выше 8,3 либо нагревании эти компоненты образуют накипь на стенках или выпадают в осадок. Поскольку именно гидрокарбонаты определяют вкусовые качества, разница между родниковой и кипяченой водой ощутима при первом же глотке.

Российский СанПиН 2.1.4.1074-01 определяет допустимую величину жесткости при питьевом водоснабжении равной 7 мг-экв/л. Но градации для мягкой и высокоминерализованной воды не установлены однозначно, и существенно отличаются не только в разных странах, но даже в пределах одного государства.

Таблица 1. Классификации жесткости воды в России, Германии, США

В России чаще используется четырехступенчатая классификация жесткости в зависимости от содержания в воде солей (мг-экв/л):

• мягкая – 0-1,5;
• оптимальная – 1,5-2;
• жесткая – 2-5;
• сверхжесткая – 5-7.

При превышении допустимого значения поступающая к потребителю вода считается технической.

Зависимость жесткости от источника водоснабжения

Значение жесткости может существенно варьироваться даже в пределах одного региона. Чаще всего это зависит от типа водозабора. В пресных поверхностных водоемах и реках вода мягче вследствие постоянной подпитки от тающего снега и атмосферных осадков. Для них характерны сезонные колебания, зависящие от режима питания водных объектов.

Подземные воды в большей степени обогащены солями, содержащимися в водоносных горизонтах. Их концентрация мало зависит от времени года и количества осадков. Скважинные водозаборы отличает повышенная жесткость и постоянство химического состава.

Пределы и особенности умягчения

Необходимость удаления избыточных солей даже при пользовании централизованными источниками водоснабжения очевидна. Негативное влияние жесткой воды проявляется уже при концентрациях 3-7 мг-экв/л, которые считаются допустимыми. Это следует учитывать, выбирая фильтр для питьевой воды.

Для бытовой техники и внутридомовых инженерных сетей это чревато рядом серьезных проблем:

• снижением КПД, сокращением срока службы посудомоечных и стиральных машин из-за образования накипи на нагревательных элементах;
• уменьшением пенообразования при применении моющих средств;
• ускоренным износом сантехнических приборов и запорно-регулировочной арматуры из-за известковых отложений;
• сокращением сечения в теплообменниках котлов, водонагревателях и радиаторах автономного отопления;
• поломкой циркуляционных насосов;
• увеличением расхода электроэнергии.

Для человека снижается эффективность гигиенических процедур, обезжиривается и пересыхает кожа, повышается риск развития мочекаменной болезни, растет вероятность заболеваний сосудов и костной системы.

Но и полное обессоливание воды несет определённые проблемы. В частности, в технической сфере жесткость менее 2 мг-экв/л чревата усилением коррозийного воздействия теплоносителя на элементы систем обогрева. Поэтому при использовании умягчителей важно выбивать технологию, которая гарантирует на выходе воду с оптимальной жесткостью.

Методы умягчения

Мягкую воду получают несколькими способами. Наиболее древний из них – термоумягчение, или кипячение. Однако этот метод устраняет лишь временную жесткость, и применяется преимущественно в быту. Гораздо больше востребованы технологии мембранной очистки, ионного обмена и реагентного умягчения. Они отличаются глубиной, селективностью очистки, сферой применения – используются для обработки питьевой или исключительно технической воды.

Ионный обмен

Ионообменное умягчение – классическая технология, при которой жесткость устраняется замещением ионов кальция и магния исходной воды нейтральными катионами натрия. В коттеджных и промышленных системах водоочистки ионообменная установка умягчения воды – обязательный элемент водоподготовки. В качестве загрузки здесь работают катионообменные смолы, которые входят также в состав многокомпонентных смесей Ecotar, применяемых в фильтрах комплексной очистки Aquachief.

В фильтрах-кувшинах для корректировки жесткости служит ионообменный волокнистый материал «Каталон». В бытовых стационарных системах водоочистки умягчение осуществляется при помощи традиционных картриджей с катионообменной смолой (БС), а также инновационного материала «Арагон 2» с интегрированной в полимер ионообменной смолой. Выбор моделей для мягкой, жесткой и сверхжесткой воды позволяет получать из любой исходной жидкости фильтрат с оптимальными характеристиками.

Мембранная очистка

Обратный осмос – самый кардинальный способ изменения характеристик воды, который позволяет получать полностью обессоленное химическое соединение. Метод основан на продавливании жидкости через полупроницаемую мембрану с пористостью 0,0001 мкм. Преграда проницаема лишь для молекул H₂O и некоторых газов.

Технология в чистом виде используется как промышленная водоочистка в ряде производственных процессов, медицине, при переработке стоков. Питьевая вода на последнем этапе обратноосмотической очистки может обогащаться природными минералами для восстановления оптимального солевого баланса. Применение наномембран с размером пор 0,001 микрометра снижает жесткость на 70-80%, но сохраняет естественный баланс минералов. Предпочтение той или иной технологии определяется химическим составом исходной жидкости и областью применения очищенной воды.

Реагентное умягчение

Механизм снижения жесткости основан на свойствах ряда химических веществ вступать в реакцию с солями кальция и магния. В результате образуются нерастворимые карбонаты и сульфаты, выпадающие в осадок. Ранее в качестве реагента применялись гашеная известь или кальцинированная сода. В настоящее время смягчение жесткой воды чаще всего выполняется фильтром с полифосфатной загрузкой.

Этот способ нельзя использовать в линии питьевого водоснабжения, но он весьма эффективен при установке в трубопровод подачи холодной воды к стиральной и посудомоечной машинам. Связывание солей жесткости препятствует появлению накипи на нагревательных элементах, сокращает расход электричества, повышает эффективность работы бытовой техники.

Чтобы не ошибиться с выбором метода умягчения и типом фильтра, проконсультируйтесь с нашими специалистами. Чистая вода с оптимальным минеральным составом – залог здоровья потребителя и долгой работы линий водоснабжения и бытовой техники, поэтому лучше не пренебрегать водоподготовкой.