Urządzenia do uzdatniania wody

Podział urządzeń do uzdatniania wody

            Dla filtrów typu POE wystarczy np. filtracja zgrubna o zdolności 5-20  mikronów.  Jeśli w wodzie występuje żelazo koloidalne korzystniej jest zastosować dwustopniową filtrację, z drugim filtrem o wkładzie węglowym lub ceramicznym. Nanofiltracja i hiperfiltracja ma zastosowanie w procesach odwróconej osmozy i dejonizacji, i z uwagi na wysoką cenę powinna być stosowana tylko w odniesieniu do filtrów POU, lub filtrów wykorzystywanych do procesów technologicznych.

            Koszt montażu i eksploatacji filtra zależy od rodzaju wkładu filtracyjnego i jego wydajności. Przy wodzie wodociągowej, pozbawionej bakterii i żelaza ale zawierającej chlor i dużą twardość najkorzystniejsze są filtry z wkładami węglowymi lub z żywicą jonowymienną. Można też zakupić filtr łączący obie te opcje, na rynku popularne są np. filtry dzbankowe BRITA lub KENWOOD, o wydajności do 100-150 litrów wody na wkład, nie wymagające żadnej instalacji. Wodę nalewa się tylko do dzbanka z wymiennym wkładem, filtracja następuje na zasadzie grawitacyjnego przesączania. Koszt przygotowania 1litra krystalicznie czystej wody nie przekracza tutaj 10 gr.

Urządzenia do usuwania mętności

            Jednorazowa wymiana jonowa ma miejsce przede wszystkim w przypadku kationitów słabo kwaśnych (na tej zasadzie działają np. filtry BRITA), jonit po zablokowaniu wszystkich grup funkcyjnych jest wymieniany na nowy. Zaletą tego rozwiązania jest usuwanie z wody tylko tzw. twardości przemijającej, która w najwyższym stopniu wpływa na tworzenie się kamienia kotłowego. W wodzie pozostaje natomiast tzw. twardość trwała niezbędna do prawidłowej budowy kości, tym samym woda uzdatniona nadaje się do picia.

            Kationity silnie kwaśne usuwają z wody wszystkie kationy, także metali ciężkich, po wyczerpaniu zdolności jonowymiennej jonit poddawany jest procesowi regeneracji (najczęściej solą kuchenną). Woda po kationicie silnie kwaśnym jest bardzo miękka, twardość ( w zależności od prędkości przepływu wody) spada niemal do zera. Woda taka jest doskonała z punktu widzenia urządzeń domowych (pralka, instalacja c.o.), jednak nie nadaje się do picia. Należy w tym wypadku przewidzieć osobny punkt poboru wody pitnej omijający zmiękczacz.

            Anionity mają zastosowanie tylko w procesach przemysłowych, jako drugi stopień wymiany jonowej i służą do demineralizacji wody.

Urządzenia odwróconej osmozy –  wykorzystują do usuwania jonów membranę o dużej gęstości (np. z octanu celulozy), której wielkość porów pozwala na przepuszczenie cząsteczek wody ale nie przepuszcza jonów. Przefiltrowana, krystalicznie czysta woda przechodzi do zasobnika, a zatrzymane sole (kondensat) usuwany jest do kanalizacji. Przepływ przez membranę wymaga odpowiednio wysokiego ciśnienia wody, w przypadku urządzeń domowych przepływ wymuszany jest ciśnieniem wody w sieci i jest dość powolny (zaledwie kilka litrów na godzinę), tym samym urządzenia te nie nadają się do napełniania wanny lub brania natrysku. Membrany są poza tym czułe na zanieczyszczenia, dlatego wymagają wstępnej filtracji wody. W praktyce urządzenia OO są zawsze wielostopniowe (4-6 stopni filtracji), przy czym stopień 1 i 2 to najczęściej filtry mechaniczne, stopień 3 – to wkład węglowy chroniący membranę przed działaniem silnych utleniaczy (chlor) , stopień 4 – to membrana osmotyczna, stopień 5 dodatkowy filtr węglowy, a 6 – opcjonalny filtr mineralizujący wodę.

            Urządzenia OO wykonywane są najczęściej jako podzlewozmywakowe z osobną wylewką. Koszt eksploatacji wiąże się z okresową wymianą filtrów mechanicznych i węglowych (raz na 3-6 miesięcy) i wymianą samej membrany (raz na 3-5lat).

AQA Total Energy – jeszcze inne podejście do ochrony instalacji przed osadami kamienia kotłowego zaproponowała firma BWT. W urządzeniu AQA Total Energy zastosowano wkład składający się z wypełnienia w postaci wielokrotnej struktury elektrodowej. Podczas przepływu wody do wkładu zostają przyłożone złożone impulsy prądowo-napięciowe które powodują zachwianie równowagi węglanowo-wapniowej i utworzenia bardzo małych kryształów węglanu wapnia (tzw. nanokryształów). Nanokryształy nie mają zdolności do dalszej agregacji, mogą natomiast wychwytywać osadzające się na powierzchni rurociągów i zbiorników cząsteczki wapnia, czego efektem jest stabilizacja wapnia w wodzie.

Filtry do usuwanie zapachu

            Zapach w wodzie powodowany jest przez związki siarki, fenole, chlor, a także mikroorganizmy i zakwity glonów. W instalacjach wodociągowych zapach może być też spowodowany jakością materiału rur. Usuwanie zapachu przeprowadza się za pomocą filtrów z wkładami z węgla aktywowanego.

Usuwanie bakterii przez wkłady węglowe jest dopuszczalne tylko w przypadku ich niewielkiej zawartości w wodzie lub jednoczesnym stosowaniu w instalacji urządzeń dezynfekujących wodę. W przeciwnym wypadku filtr węglowy w krótkim czasie staje się siedliskiem bakterii i sam może stanowić zagrożenie.  

            Granulat węglowy wykonywany jest w postaci węgla drobnoziarnistego, zwykle dodatkowo impregnowanego srebrem lub czynnikiem KDF-55 (związek miedzi i cynku). Impregnacja ziaren węgla zapobiega rozwojowi bakterii w wodzie.

            Wszystkie filtry węglowe są filtrami jednorazowego użytku i nie nadają się do regeneracji.

Urządzenia do dezynfekcji wody

            Pojawienie się w wodzie większej ilości bakterii lub zagrożenia skażeniem bakteryjnym (instalacje basenowe) wymaga stałej dezynfekcji wody. W instalacji domowej służą do tego ozonatory i lampy UV, w przypadku większych instalacji częstym i tanim procesem jest też chlorowanie.

Ozonator – jest urządzeniem wykorzystującym silne działanie utleniające tlenu trójwartościowego (ozonu). Dodany do wody ozon niszczy w niej bakterie i drobnoustroje znacznie szybciej niż chlor i nie powoduje przy tym powstawania uciążliwych zapachów i pogorszenia smaku wody, jest jednak nietrwały i zanika już po kilkudziesięciu sekundach. Ozonator jest więc skuteczny w miejscu zamontowania, jak też w przypadku braku wtórnego zanieczyszczenia bakteryjnego wody.

            Ozon w ozonatorze wytwarzany jest za pomocą wyładowania elektrycznego o dużym napięciu rzędu 10-20 kV. Wytworzony ozon jest następnie łączony z wodą w komorze kontaktowej i wprowadzony do instalacji. Rozwiązanie powyższe jest drogie ze względu na koszt urządzeń i zużycie prądu. Ma więc zastosowanie głównie w instalacjach basenowych (ozon w przeciwieństwie do chloru nie podrażnia spojówek).

Lampy UV – naświetlanie wody promieniami ultrafioletowymi nie zmienia jest składu i smaku. Bakteriobójcze działanie światła UV występuje przy widmie o długości 200-280 nm (tzw. UV-C), z maksymalną skutecznością w okolicy 254 nm. Działanie bakteriobójcze polega na oddziaływaniu na strukturę DNA bakterii i wirusów, w wyniku czego nie mają one zdolności do rozmnażania. Skuteczna dezynfekcja wody wymaga lampy UV o mocy rządu 300-400 J/m². Lampy UV mogą pracować jako urządzenia samodzielne, montowane na ścianie lub jako konstrukcje wolnostojące, bądź współpracować z innymi filtrami (np. odwróconą osmozą jako ostatni stopień uzdatniania.

Witalizacja wody

             To nowy proces korzystający z technologii W.E.T.T (Water Energy Transmission Technology) prowadzący do przywracania wodzie jej pierwotnych właściwości, takich, jakie posiada w środowisku naturalnym. Polega na deponowaniu zmienionych zachowań drgań w strukturze molekularnej cząsteczek.  Po przejściu przez witalizator cząsteczki które w wyniku różnych procesów utraciły swoje właściwości energetyczne łączą się w „klastry”, przypominając w budowie grona. Zjawisko to zmniejsza zdolność wody do wytrącania kryształów soli twardości, poprawia smak wody i jej orzeźwiające działanie. Woda do złudzenia wręcz przypomina wodę z górskiego źródła.  

            Witalizery mogą być montowane bezpośrednio na rurze wodociągowej, nie wymagają też zasilania, dzięki czemu są tanie w eksploatacji.    

Charakterystyka filtrów dzbankowych 

 Jest to najprostsze rozwiązanie tak pod względem budowy i jak i obsługi do filtracji wody w kuchni, składające się z dzbanka z zamontowanym wkładem filtrującym, który stanowi węgiel aktywowany i żywica jonowymienna (słabo kwaśna). Połączenie takie umożliwia usunięcie z wody jonów twardości węglanowej i nieprzyjemnego zapachu, pozostawiając w wodzie inne cenne dla zdrowia składniki. Zasada działania polega na filtrowaniu w sposób grawitacyjny (pod własnym ciężarem wody wlanej do dzbanka bezpośrednio z kranu).

 Dzbanki mogą mieć różne kształty i pojemności, od 2l do około 3,5 litra, tańsze modele wykonane są z tworzywa droższe ze szkła. W niektórych modelach można znaleźć dodatkowe gadżety w postaci mierników przepływu (np. Brita meter). Pozwala to na obserwację stopnia zużycia wkładu. Wkład po wyczerpaniu zdolności jonowymiennej trzeba wymienić na nowy. Nie nadaje się do regeneracji.

Wadą rozwiązania jest mała wydajność filtra (około 100-130 litrów wody na wkład).

Zasada działania wkładu filtracyjnego

Filtry do lodówek

To nowość  wprowadzona na rynek urządzeń AGD razem z dużymi lodówkami z tzw. dystrybutorem wody . Lodówki takie podłączone są do instalacji wodociągowej elastycznym wężykiem zamocowanym z tyłu korpusu. Filtr na wężyku zapewnia doskonałej jakości wodę. Wykonywany jest zwykle z wkładem węglowym i wystarcza na 6 miesięcy. Filtry mogą mieć różne rozwiązania pasujące tylko do określonego producenta i modelu lodówki. Inne są np., filtry do urządzeń marki, LG, daewoo, czy Bosch.

Rodzaje filtrów  do lodówek

    Filtry do lodówek można ogólnie podzielić na:

– zewnętrzne montowane na zewnątrz lodówki na wężyku doprowadzającym wodę do dystrybutora

– wewnętrzne montowane wewnątrz

Rys. Tester wody i filtr do lodówki mocowany na zewnątrz.

Fot. Filtr mocowany wewnątrz lodówki        

Filtr mocowany na wylewce

Montowane są bezpośrednio na wylewce baterii zlewozmywakowej, montaż wymaga zwykle zastosowania adapterów z odpowiednim gwintem. Zbudowane są z klosza, wewnątrz którego znajduje się wymienny wkład filtracyjny. Woda w zależności od potrzeb może przepływać by-passem z pominięciem filtra, lub  filtrem – po przestawieniu ręcznie przełącznika na obudowie. Filtry na wylewki mają wkłady z węgla aktywowanego lub ceramiczne, usuwają głównie chlor, pestycydy, niewielkie ilości zanieczyszczeń mechanicznych. Woda musi być wstępnie uzdatniona bakteriologicznie. Jeden wkład wystarcza średnio na 500-700 litrów wody. Niektóre rozwiązania mają wskaźnik zużycia wkładu w postaci świecącej kolorowo diody (np. kolor zielony – zdatny do użycia, czerwony – wymaga wymiany). Maksymalna temperatura wody nie może przekraczać 38°C.

Filtry montowane w szafce zlewozmywakowej

Filtry dwustopniowe

Szafka zlewozmywakowa jest doskonałym miejscem pod zabudowę filtrów. Z uwagi na większą ilość miejsca filtry w szafkach wykonywane są  jako wielostopniowe, przy czym poszczególne stopnie filtracji mogą być wyposażone we wkład mechaniczny, do usuwania mętności, wkład węglowy – do usuwania nieprzyjemnego zapachu , szczątkowego żelaza i metali ciężkich oraz wkład z żywicą jonowymienną, do zmiękczania wody. W zależności od ilości stopni oczyszczania wody możemy więc mówić o filtrach dwu- i trzystopniowych. Umieszczenie filtra w szafce czyni go niewidocznym ale łatwo dostępnym do czyszczenia i wymiany wkładu.

.

Fot. Filtr szafkowy dwustopniowy montowany na wężyku baterii zlewozmywakowej.

 Filtry z odwróconą osmozą

 Wykonywane w wersji cztero-, pięcio- lub sześciostopniowej. Wersja czterostopniowa, posiada zwykle podwójny filtr mechaniczny o różnej zdolności filtracji, filtr z węglem aktywowanym i membranę osmotyczną usuwającą z wody pozostałe jony. Filtrat po membranie jest  zdemineralizowany,   dlatego w droższych rozwiązaniach systemy odwróconej osmozy wyposażone są w dodatkowy moduł mineralizujący. Mogą mieć też drugi filtr węglowy, dla wyłapywania przeciśniętych przez membranę szczątkowych wirusów.

 Odwrócona osmoza jest mało wydajna ale produkuje wodę najwyższej jakości, przeciętny filtr potrafi dziennie „przecisnąć” od kilku do kilkudziesięciu litrów wody.  Czysta woda zbierana jest w  zasobniku , jej pobór  odbywa się osobną wylewką zamocowaną na zlewozmywaku lub szafce. Zanieczyszczenia zebrane na membranie osmotycznej tzw. koncentrat usuwane są do ścieków, należy więc przewidzieć możliwość podłączenia filtra do kanalizacji.

Fot. Filtr odwróconej osmowy z szafce. Widoczny zbiornik wody przefiltrowanej i osobna wylewką.

Filtry montowane na blacie

To urządzenia montowane na szafce kuchennej obok zlewozmywaka, posiadające własną wylewkę do czerpania wody, podłączone do wylewki baterii  elastycznym wężykiem z rozdzielaczem i przełącznikiem przepływu.  Zwykle zbudowane są z klosza zamocowanego na podstawie, wewnątrz którego znajduje się wkład filtracyjny ceramiczny, polipropylenowy lub  wypełniony węglem aktywnym. Dostępne są filtry z jednym, dwoma a nawet trzema kloszami (filtr trzystopniowy). Dwa ostatnie rozwiązania przeznaczone są  dla instalacji z większą ilością zanieczyszczeń mechanicznych. Wydajność filtrów wolnostojących jest dość znaczna i wynosi od 5000 do nawet 20000 litrów. Wkłady węglowe należy wymieniać co 6 miesięcy. Pozostałe adekwatnie do stopnia zużycia.

Wkłady do filtrów

Wkład sznurkowy mechaniczny	Wkład z węglem aktywowanym	Wkład ceramiczny	Wkład zmiękczający z żywicą jonowymienną	Wkład mechaniczny harmonijkowy

Filtry narurowe

Wyposażone są w głowicę z gwintowanymi otworami lub przyłączami śrubunkowymi do bezpośredniego zamocowania na instalacji rurowej, do której przykręcany jest klosz z wymiennym wkładem filtracyjnym. Przeznaczone są głównie dla całego domu i instalowane za głównym zaworem odcinającym wodę. Tanie filtry narurowe na czas wymiany wkładu wymagają wykonania obejścia wodociągowego z zaworami, w droższych -głowica posiada wbudowany by-pass i zawór odpowietrzający.

Wkłady do filtrów narurowych mogą być mechaniczne (workowe, celulozowe, z pianki polipropylenowej sznurkowe, itp.), specjalistyczne, np. ze złożem katalitycznym do odżelaziania wody, z żywicą jonowymienną do zmiękczania, z węglem aktywowanym.

Fot. Filtry narurowe z gwintem wewnętrznym w korpusie (po lewej), z przyłączami śrubunkowymi (po prawej).

Filtry mechaniczne

Wyposażane są najczęściej w wymienne wkłady workowe, z pianki poliuretanowej, sznurkowe, ceramiczne, itp. W odróżnieniu od filtrów mechanicznych stojących mogą posiadać dodatkowo spust wody (kurek w dolnej części klosza do usuwania zanieczyszczeń). W bardziej rozbudowanych systemach filtr narurowy mechaniczny wyposażany jest dodatkowo w manometr badający stopień zanieczyszczenia wkładu.

Filtry mechaniczne stosowane sa popularnie w całej instalacji wodociągowej chroniąc przed zanieczyszczeniem czułe elementy, jak: baterie termostatyczne, podgrzewacze wody, elektroniczną armaturę czerpalną, itp. najczęściej sa to filtry siatkowe o różnej gęstości oczek.

Na runku dostępne są filtry bez lub z zaworem odcinającym kulowym (fot. powyżej).

Filtry odżelaziające

Stosowane sa zwykle dla całego domu, domku letniskowego, restauracji, itp. Posiadają duże nieprzezroczyste klosze zawierające złoża piasku kwarcowego tzw. katalityczne, czyli pokryte tlenkami żelaza i manganu, lub wkłady włókniste . Woda przepływając przez filtr pozbywa się zanieczyszczeń związków żelaza i manganu w postaci soli jak i koloidów nadających wodzie barwę. Zdolność filtracyjna zależy od stężenia związków  wodzie i podawana jest dla każdego filtra w specyfice technicznej. Prawidłowo dobrany filtr może przepuścić tylko określona ilość wody, po czym powinien być wymieniony na nowy.

Filtr typu Big Blue z wymiennymi wkładami. Poniżej wkład do żelaza koloidalnego po 5-cio miesięcznym zużyciu. 

Fot. Podwójny filtr w domku jednorodzinnym, po prawej urządzenie hydroforowe.

Filtry zmiękczające wodę

W grupie filtrów narurowych zmiękczających wodę popularne sa filtry do pralek i zmywarek, zawierające wkłady w postaci kryształów polifosforanu sodu. Filtry takie posiadają przeźroczyste klosze i mocowane między zaworem do pralki a wężem. Ich podstawowe zadanie to chemiczne związanie twardości węglanowej i niewęglanowej . Woda po przejściu przez filtr nie powoduje wytrącania kamienia kotłowego w postaci osadów tylko śliskiego szlamu, który nie ma zdolności do osadzania sie na ściankach urządzeń, zimniejsza się zużycie proszku do prania, wydłuża też trwałość samej pralki i zmywarki.

Filtry do pralek i zmywarek posiadają obustronne gwinty, u góry wewnętrzny do przykręcenia do zaworu pralkowego, u dołu zewnętrzny do przykręcenia węża. Wymiana wkładu następuje średnio po 6-9 miesiącach w zależności od intensywności prania. Na runku dostępne są w sprzedaży całe opakowania polifosforanu sodu w postaci zielonych lub bezbarwnych kryształów.