Совершенствование системы водоснабжения населенных пунктов

Для современного мирового уровня характерно использование сложных высокомолекулярных реагентов с точными характеристиками, часто с избирательным действием. Они являются продуктом высоких технологий, определение их дозировки зависит от множества конкретных факторов и составляет результат решения оптимизационных задач для соблюдения жестких нормативов содержания остаточных доз реагентов в питьевой воде.

Наиболее перспективными методами очистки природных вод от органических примесей в мире считаются технологии, основанные на фотоокислительных процессах, включающих комбинированное воздействие УФ-излучения, окислителей (О2; О3; Н2О2) и катализаторов. Озонирование и обработка УФ эффективно очищают воду от антропогенных примесей и соединений, вызывающих привкусы и запахи. Однако деструкция природных органических примесей озоном и УФ-излучением требует дальнейшего изучения.

Если водоисточники содержат избыточные концентрации металлов, например, марганца, брома, лития, бария и т. п., а также солей жесткости, нитритов, фенолов, нефтепродуктов, то технологии очистки используют сорбционные, окислительные и мембранные методы. Нанотехнологии позволяют удалять даже ионные загрязнения, пока, правда, лишь в лабораторных условиях.

2.2 Краткий анализ характеристик промышленных установок и бытовых приборов фильтрации питьевой воды для индивидуального пользования.

       Состав и качество воды в наших водопроводах оставляет желать лучшего. Наличие различных нерастворимых частиц, повышенное содержание хлора, нежелательный запах и вкус воды, а также изношенность коммуникаций по которым вода поступает в наш дом - все это заставляет задуматься об установке дома специального фильтра для воды, который бы устранял все эти проблемы.

      Различные по устройству и составу фильтрующего вещества приборы очистки воды задерживают соответственно и разные типы примесей.

Например, грубый выброс в водопровод песка и ржавчины, который нередко происходит после отключения воды, может повредить фильтр, предназначенный для очистки воды от химических примесей, если на входе воды в квартиру не стоит хотя бы простой сетчатый фильтр для механической очистки. С жесткостью же воды борются фильтры-умягчители, а для обеззараживания воды применяются ультрафиолетовые стерилизаторы.

В связи с этим, как правило, для очистки воды используют два подхода. Первый подход заключается в том, что в одном водоочистителе объединяют последовательно несколько разных фильтрующих веществ (ступеней очистки) в единую систему. Получается дорогостоящий, но надежный агрегат. Таких ступеней очистки в домашних фильтрах может быть несколько, от 1 до 5.

Второй подход – в квартире устанавливаются разные по типу фильтры вдоль всего водопровода, тем самым образовывая универсальную систему. Все применяемые в системах очистки устройства должны подходить друг другу по производительности, степеням очистки и другим параметрам.

    В настоящее время существует огромное множество бытовых систем фильтрации воды для индивидуального пользования. Такие услуги предоставляют разные компании. Рассмотрим на примере продукции одной из  компаний бытовые приборы фильтрации питьевой воды для индивидуального пользования.

    Способов, которыми можно очистить воду, существует несколько. В каждом конкретном случае необходимо знать от чего придется чистить воду. Это можно выяснить с помощью анализа воды.

  Компания ВИП-ЛАЙН предлагает различные модели бытовых фильтров и систем очистки воды. Данные системы позволяют решить наиболее распространенные проблемы:

        Умягчение воды (снижение жесткости)

        Очистка воды от взвешенных и нерастворимых частиц

        Снижение содержания в воде свободного хлора

        Удаление нежелательного запаха

        Улучшение вкусовых характеристик воды

        Обеззараживание воды

На сегодняшний день  рекомендуется использовать следующую схему очистки воды:

1. Магистральный фильтр механической очистки холодной воды
2. Магистральный фильтр механической очистки горячей воды
3. Магистральный фильтр технического умягчения (умягчитель)
4. Бытовая система фильтрации воды

Магистральные фильтры устанавливаются непосредственно в водопроводную магистраль.
Магистральные фильтры механической очистки, как правило, устанавливаются в "точке входа" и фильтруют всю воду, поступающую в квартиру/дом/офис. Данные фильтры представлены серией А.
Магистральные умягчители представлены серией В. Данный тип фильтров устанавливается, как правило, в магистраль холодной воды непосредственно перед стиральной или посудомоечной машиной, бойлером или водонагревателем, гидромассажной ванной или душевой кабиной.

Фильтры-кувшины предназначены для доочистки питьевой водопроводной воды в бытовых условиях. В особенности фильтры такого типа эффективны для финишной очистки или финишного умягчения питьевой воды, уже прошедшей предварительную очистку с помощью магистральных фильтров.
Применение фильтра-кувшина помогает избавиться от неприятного вкуса или запаха водопроводной воды, чрезмер-ной жесткости воды.

Фильтры типа «рядом с мойкой» предназначены для стационарного подключения непосредственно к кухонному крану с помощью входящих в комплект поставки универсальных переходников (дивертора и муфты).
Для подсоединения к крану, не имеющему резьбы (например, крану отечественного производства), либо к крану с нестандартной резьбой используется обхватывающий переходник-муфта, также входящий в комплект поставки.
Таким образом, фильтр без труда и специальных навыков легко может быть подключен потребителем самостоятельно практически к любому кухонному крану, как импортного, так и отечественного производства.

Фильтры типа «под мойку» с помощью тройника и шарового крана, входящих в комплект поставки, подключаются стационарно в водопровод холодной воды у точки потребления воды (как правило, под кухонной мойкой) с выводом наверх отдельного крана для очищенной воды.
При этом водопроводная вода проходит последовательно через несколько фильтрующих картриджей и подается очищенной через специальный кран при его открытии в режиме «по требованию».

Ультрафильтрационные системы типа «под мойку»

Фильтры типа «под мойку» с помощью тройника и шарового крана, входящих в комплект поставки, подключаются стационарно в водопровод холодной воды у точки потребления воды (как правило, под кухонной мойкой) с выводом наверх отдельного крана для очищенной воды. При этом водопроводная вода проходит последовательно через несколько фильтрующих картриджей, включая мембрану, и подается очищенной через специальный кран при его открытии в режиме «по требованию».
Мембрана ультрафильтрационная WinterHeat UF-10S изготовлена из трубчатого композита с диаметром пор 0,1-0,01 мкм. Удаляет практически все органические загрязнители, растворенные в воде посторонние примеси, железо, ртуть, мышьяк, марганец и т.д., а также часть бактерий, при этом сохраняя естественный солевой состав воды.

Готовые решения для очистки воды в котетже.

УНИВЕРСАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ ОЧИСТКИ и КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ (УСОиКВ) предназначена для удаления из воды механических, химических и бактериологических загрязнений. Все элементы системы обеспечивают максимально эффективную очистку воды в коттедже с учетом сезонных колебаний ее качественного состава.    Станция устанавливается в подсобном помещении на входе воды в дом практически в любом удобном месте. Такие системы не требуют сложных монтажных работ. Все элементы станции размещены на передвижной монтажной платформе и тестируются в производственных условиях. Установка имеет двухстороннюю ориентацию подключения воды к водопроводным трубам.

  Например, одной из фирм на рынке предлагается установка бытовой системы очистки воды в зависимости от результата анализа воды и предъявляемых к ней требований.

        требуется обезжелезивание и деманганация (удаление из воды железа и марганца),

        вода не должна иметь запаха,

        требуется умягчение воды.

Бытовая система очистки воды содержит Фильтр обезжелезиватель реагентного типа с автоматическим клапаном "Autotrol 268/440FA" в баллоне 1252 для очистки воды от железа, марганца (реализация обезжелезивания и деманганации подземных вод) , сероводорода.

После него стоит "Big Blue 10" для доудаления остаточного марганца.

Далее стоит фильтр умягчитель в баллоне 1252 и автоматический клапан "Autotrol 268/440XS" для очистки воды от солей жесткости, тяжелых металлов и т.д.

После него в системе очистки воды в коттедже стоит сорбционный фильтр воды в баллоне 1252 с промывным автоматическим клапаном "Autotrol263/440" и содержит в себе угольную сорбционную засыпку для доудаления марганца, органического железа, органики и запаха.

В конце технологического ряда бытовой системы очистки воды стоит "Big Blue 20" - полирующий фильтр тонуой очистки воды и ее стабилизации.

Так же на рынке, например, фирмой "Аквафора", представлены фильтры, выполняющие очистку питьевой воды  стационарным фильтром, который обеспечивают эффективную очистку воды от примесей, хлора и его соединений, улучшают вкусовые качества воды. Кроме того, фильтры снижают содержание органики, пестицидов, тяжелых металлов, солей жесткости и других вредных веществ.

Фильтры воды на основе обратного осмоса.

Обратный осмос - это очистка воды при помощи обратноосмотической мембраны. Вода при таком способе очистки пропускается через мембрану, поры которой пропускают воду, но не пропускают растворенные в ней примеси.

Система обратного осмоса позволяет получать воду очень высокой степени очистки. Качество воды, профильтрованной такой установкой, стабильно.

Фильтры для умягчения и удаления железа.

Фирма "Аквафор" предлагает компактную установку, удаляющую соли жесткости, растворенное железо и марганец, а так же нерастворимые частицы. Фильтр Аquaphor Waterboss используя воду и соль автоматически самоочищается, смывая накопившиеся примеси в дренаж, после чего продолжает обеспечивать ваш дом, ресторан или офис чистой водой.

2.3.Новые технологические решения увеличения срока службы трубопроводной сети.

. Реформирование жилищно-коммунального комплекса  в условиях значительного износа  и старения  инженерных систем жизнеобеспечения городов и населенных пунктов России, отсутствие достаточных материальных и финансовых ресурсов на их реновацию  в условиях перехода к рыночной экономике значительно обострили в последние годы  проблему обеспечения  требуемой надежности и экологической безопасности систем водоснабжения городов России.   

Особое место в решении этой проблемы занимают  городские водопроводные сети, которые  являются не только  наиболее функционально значимым элементом системы водоснабжения, но и, как показывает практика эксплуатации, наиболее уязвимым.              

В России в конце 90-х годов среднее число аварийных повреждений трубопроводов на единицу их длины примерно вдвое превышало уровень в странах Западной и Центральной Европы.  За последнее десятилетие удельное число аварий возросло примерно в 5 раз.

2. Долгие годы планирование и строительство водопровода и канализации  в стране осуществлялось без учета требований надежности по применяемым материалам и организационно-технических возможностей эксплуатационных организаций. По этим  причинам  значительная часть трубопроводов  водопроводных сетей большинства городов России (в том числе и в Москве) проложена из   труб, изготовленных из дешевых марок стали, без защиты внутренней и внешней поверхностей труб от коррозии. В настоящее время срок службы стальных трубопроводов 20-15-летней давности прокладки закончился и начался их массовый выход из строя.

Сейчас в связи с  необходимостью оценивать санитарную надежность трубопроводов, также с учетом свойств материалов труб, их прочностных и ресурсных характеристик, показали высокую востребованность трубы из полимерных  и композиционных материалов, а также чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) в системах  водоснабжения городов России.

. Трубы из ЧШГ сочетают в себе уникальные свойства: коррозионную стойкость чугуна, механические свойства стали (пластичность, прочность на разрыв, ударопрочность, высокое относительное удлинение). Они стойки к пиковым нагрузкам под давлением, ударным нагрузкам при автомобильных и железнодорожных перевозках, подвижке грунта при подземной прокладке, значительным знакопеременным нагрузки.

У труб ЧШГ предел прочности в 24 раза выше, чем у полиэтиленовых, допустимое гидростатическое давление в 6,1 раз выше; способность выдерживать долговременную нагрузку выше в 82 раза. Трубы из ЧШГ можно укладывать непосредственно в грунт на глубину до 10 м.

Положительные свойства труб из ВЧШГ: Трубы из ВЧШГ сочетают в себе уникальные свойства: коррозионную стойкость чугуна; механические свойства стали (пластичность, прочность на разрыв, ударопрочность, высокое относительное удлинение). Они стойки к пиковым нагрузкам под давлением, грунтовым нагрузкам и подвижке грунта при подземной прокладке, ударным нагрузкам при автомобильных и железнодорожных перевозках, а также выдерживают знакопеременные нагрузки.

     В практике строительства водопроводных сетей все шире  применяются  трубы из полимерных и композиционных материалов. Особое место в этом ряду занимают трубы из полиэтилена. Их достоинства: полное отсутствие коррозии, зарастания проходного сечения трубы, малый вес, технологичность монтажа, гибкость и, особенно ценное в условиях России свойство, отсутствие разрушения при замерзании транспортируемой воды.

     Полимерные трубы с успехом используются для внутреннего водопровода зданий. В условиях плотной городской застройки, как для городских коммунальных служб, так и для потребителей воды особенно перспективным направлением применения полимерных труб является их использование для санации трубопроводов городской водопроводной сети методами бестраншейных технологий: протаскивание полимерного трубопровода в старый, в результате чего происходит восстановление трубопроводов с использованием полимерных рукавов. 

Приведем несколько аргументов в пользу прокладки полиэтиленовых труб: Преимущество полиэтиленовых труб перед стальными:

· Дешевле.
· Долговечны, гарантированный срок службы - 50 лет.
· Не требуют катодной защиты, и поэтому почти не нуждаются в обслуживании;
· Высокая коррозийная и химическая стойкость, не боятся контактов с агрессивными средами;
· Исключена возможность образования накипи на внутренней поверхности.
· Низкая теплопроводность, снижающая тепловые потери и уменьшающая образование конденсата на наружной поверхности труб.
· Снижение вероятности разрушения трубопровода при замерзании жидкости, так как при этом труба не разрушается, а увеличивается в диаметре, приобретая прежний размер при оттаивании жидкости.
· Небольшой вес, что облегчает монтажные работы, особенно в стесненных условиях.
· Полиэтиленовые трубы в 5-7 раз легче стальных, поэтому:
· Во-первых, небольшие перемещения их при монтаже не требуют грузоподъемных механизмов;
· Во-вторых, одно транспортное средство перевозит в 5-7 раз больше полиэтиленовых труб, чем стальных;
· Значительное снижение опасности гидроударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости.
· Надежность сварных швов соединений в течение всего срока эксплуатации трубопроводов.
· Стыковая сварка  полиэтиленовых труб значительно дешевле, проще и занимает меньше времени.
· Возможность многократного перемонтажа при низких затратах.
· Более низкие трудозатраты при проведении монтажных работ.
·Полиэтиленовые трубы значительно длиннее металлических;
· Полиэтиленовые трубы - это надежный щит от микроорганизмов и бактерий, ее внутренний слой не отдает воде никаких вредных примесей.
· Строительство и реконструкция сетей водо- и газоснабжения с применением полиэтиленовых труб дает экономию до 40% затрачиваемых средств по сравнению с традиционными методами.