Любая вода, из каких бы источников она ни была бы получена, в большей или меньшей степени содержит нерастворимые частицы: песок, ил, ржавчину, а иногда – выпавшие минеральные отложения и коагулированные коллоидные системы. В целом, наличие примесей может привести, во-первых, к уменьшению пропускной способности; во-вторых, к формированию коррозии и застойных зон, которые ведут к замене внутренних труб и ремонту подводящих; в-третьих, к выходу из строя блоков управления оборудования очистки и подачи воды и запорной арматуры. Поэтому самой первой ступенью любой схемы очистки воды должно быть удаление механических примесей. Для удаления таких загрязнений используются фильтры механической очистки, разделяющиеся по конструкции и принципу действия.
Назначение оборудования
Индивидуальные магистральные промывные фильтры предназначены для очистки холодной и/или горячей воды от механических примесей. Степень очистки определяется размером ячейки фильтрующего элемента – фильтрующей сетки.
Конструкция и техническое описание
Принцип действия сетчатых промывных фильтров очевиден. Фильтр состоит из корпуса, имеющего патрубки для ввода и отвода воды, и внутреннего фильтрующего элемента – сетки, выполненной в виде цилиндра.
Основной проблемой при использовании сетчатых фильтров является их загрязнение в процессе работы. Во время эксплуатации вода проходит через ячейки фильтрующей сетки. Механические примеси – песок, глина, окалина и другие вещества – скапливаются на поверхности фильтрующей сетки и оседают на дне колбы фильтра, фильтрующая сетка постепенно зашлаковывается, и способность к фильтрации утрачивается. Основным приемом очистки сетчатых фильтров является промывка, при которой поток воды направляют в прямом или обратном направлении (зависит от конструктивного исполнения фильтра). Задержанные примеси удаляются через специальный сливной кран.
Для фильтров прямой промывки направление движения жидкости при фильтрации и промывке совпадает – сверху вниз. Поток воды захватывает мусор, а слив осуществляется в подставленную емкость, либо в канализацию (требуется врезка). Режим промывки прекращается простым поворотом ручки шарового клапана. Для фильтров обратной промывки промывку проводят в направлении, противоположном направлению фильтрации, т. е. движение жидкости осуществляется сверху вниз.
Самые простые устройства предполагают запуск процесса промывки самим пользователем. Они могут оснащаться, например, механическим календарем или электронной системой со звуковым оповещением о необходимости промывки. Наиболее «продвинутые» модели имеют автоматику, активизирующую режим промывки по сигналам таймера или датчика давления. Некоторые приборы могут оборудоваться и таймером, и электронной системой с датчиком давления.
Как правило, конструктивное исполнение фильтров с обратной промывкой позволяет не прекращать снабжение очищенной водой даже во время промывки фильтрующего элемента. Для улучшения качества промывки некоторые компании используют дополнительные приспособления, позволяющие улучшить качество промывки. Например, в фильтрах происходит отсасывание загрязнений при помощи специального щелевого элемента. В фильтрах во время промывки вода, двигаясь по штоку вниз, создает разряжение в щелевом элементе, и происходит отсос загрязнений.
На рынке присутствуют модели с ручной и автоматической промывкой. Ручная промывка производится простым поворотом ручки шарового крана. Автоматическая запускается по истечении установленного интервала времени – так называемая промывка по таймеру или по датчику дифференциального давления. При втором варианте измеряется разница давления между входом неочищенной и выходом очищенной воды из фильтра. При достижении настроечного дифференциального значения (около 0,8 бар) датчик запустит обратную промывку.
Существуют модели, в которых промывка может быть выполнена как по таймеру, так и по датчику дифференциального давления. Обратная промывка запускается приоритетно по дифференциальному давлению. Если в течение установленного интервала между промывками из-за сильного загрязнения фильтрующего элемента будет превышено настроенное значение, датчик дифференциального давления запустит обратную промывку. Отсчет установленного интервала между промывками запускается заново. Этот способ организации промывки является предпочтительным.
Фильтры выпускаются в двух вариантах – для холодной (прозрачная ударопрочная чаша) и для горячей воды (непрозрачная латунная чаша).
Фильтрующий элемент
Сетки, используемые в таких фильтрах, могут быть сделаны из различных материалов. В последнее время, кроме традиционных, выполненных из стального листа или переплетенных нитей, большой популярностью пользуются сетки, отлитые или сплетенные из полимеров.
Именно конструкция и материал фильтрующего элемента определяют эксплуатационные показатели сетчатого фильтра – эффективность и производительность фильтра. Понятие эффективности для фильтров можно пояснить конкретными физическими характеристиками. Эффективность очистки – процент задержанных частиц с дисперсностью, равной или превышающей величину ячейки сетки. Коэффициент проскока – процент частиц, не задержанных фильтром. Проскок частиц вызван тем, что многие из нерастворенных частиц имеют неправильную геометрическую форму и при определенном положении могут пройти через сетку. Наименьшей эффективностью очистки обладают фильтры, у которых угол между направлением потока и сеткой составляет 90°. Еще одним важным показателем, влияющим на эффективность очистки, является скорость прохождения воды через ячейки фильтрующей сетки. Увеличение скорости приводит к увеличению гидравлического сопротивления сетки.
Повышенная скорость воды снижает дисперсность (размер) примесей, но увеличивает вероятность проскока, препятствует осаждению примесей на сетку и приводит к застреванию нерастворимых частиц в ячейках фильтрующего элемента. Для снижения скорости воды необходимо увеличить площадь сетки, но на практике это непросто, т. к. связано с конструкцией корпуса промывного фильтра.
Использование технологии лазерной пробивки при изготовлении просечно-вытяжной сетки из тонколистовой (0,1 мм) нержавеющей стали привело к улучшению работоспособности фильтров.
Сетка промывного фильтра должна противостоять коррозии, так как фильтры применяют как для фильтрации холодной водопроводной воды, так и горячей, в которой присутствует остаточный хлор. Это улучшает фильтрацию и в том случае, если фильтр применяется для скважин с сильноминерализованной водой.
Степень химической коррозии фильтрующего элемента зависит от содержания в воде веществ, обуславливающих растворение металлов. Такими веществами являются CO2, O2, H2S, HCl, H2SO4. Для изготовления сеток фильтров используется легированная сталь марок AISI 316 (04Х19Н11М3), AISI 304 (08Х18Н9). Повышенное содержание никеля и наличие молибдена в марке AISI 316 сделало сетку стойкой к остаточному хлору, который может присутствовать в водопроводной воде.
Фильтрующие элементы (сетки) из нержавеющей стали широко распространены как в бытовых фильтрах, так и в промышленных.
Полимерные армированные фильтрующие элементы по своим прочностным свойствам уступают изготовленным из нержавеющей стали, но гумусовые частицы и частицы гидроокиси железа не налипают на нее, что положительно сказывается при промывке фильтрующего элемента.
Это свойство особенно ценно, когда идет речь об очистке воды, поступающей из открытых водоемов (поверхностных источников воды), в которых содержание глинистых частиц во много раз больше, чем в водопроводной.
Сетчатый фильтр часто устанавливают на входе в систему водоснабжения и перед системами очистки воды для того, чтобы механические примеси не забивали водоразборную арматуру и управляющие приборы.
Производители рекомендуют устанавливать перед сантехническим оборудованием фильтры со степенью очистки 100 мкм. Для более тонкой фильтрации существуют сетки – 20, 50, 70 мкм.
Монтаж и эксплуатация оборудования
Фирмы-производители в сопровождающей технической документации обязательно подробно указывают особенности монтажа и эксплуатации оборудования. Ниже приведены основные подходы/правила монтажа и эксплуатации.
Монтаж оборудования
При монтаже оборудования необходимо соблюдать требования к проведению монтажных работ, гигиенические нормы и технические требования к устанавливаемой модели фильтра. Устанавливать в отапливаемом помещении, так как рабочей средой является вода. Фильтры необходимо монтировать колбой вниз, на горизонтальном или вертикальном трубопроводе. Возможность установки на вертикальном трубопроводе зависит от конструкции фильтра и обязательно указывается производителем в документации. При установке фильтра следует обратить внимание на направление потока, показанного стрелкой на крышке фильтра.
Для фильтров с автоматической промывкой следует предусмотреть подключение к электрической сети.
Условия эксплуатации
• Соблюдать температурный режим эксплуатации – температура очищаемой воды и температура воздуха в помещении. Не устанавливать рядом с источниками тепла более 40 °С (только для фильтров на холодную воду).
• Соблюдать режим эксплуатации по давлению. Превышение давления в водопроводной сети может привести к порче оборудования и выходу его из строя.
• Регулярно очищать фильтрующий элемент с помощью промывки, минимум 1 раз в 6 месяцев. Степень загрязнения можно определить по разности давления воды до и после фильтра, а также и визуально, через прозрачный цилиндр колбы.
• Не превышать пропускную способность фильтра.