Простой способ узнать, работает ли установка Na-катионитового умягчения воды или нет
Na-катионитовое умягчение — один из самых распространённых методов подготовки воды. Изученный, простой и надёжный процесс. В нём происходит замещение многовалентных ионов, содержащихся в исходной воде, на одновалентный ион натрия, содержащийся на ионообменной смоле. Многовалентные ионы исходной воды — это, как правило, ионы жёсткости, то есть кальций и магний.
В результате Na-катионитового умягчения подготовленная вода теряет способность образовывать твердые отложения при изменении своего физико-химического состояния. Na-катионитовое умягчение воды находит применение практически везде — от систем водоснабжения и сложных технологических установок до бытового применения.
Основные недостатки данного способа умягчения — это образование в процессе работы высокоминерализованных стоков и, как выясняется на практике, сложности с контролем качества умягчённой воды.
В данной статье попробуем разобраться, как просто, дёшево и надёжно можно контролировать качество без производства колориметрического химического анализа воды на жёсткость.
Для начала необходимо разделить промышленное и бытовое умягчение. Технологически процессы идентичны. При этом подразумевается, что на производстве, использующем Na-катионитовое умягчение воды, будет образована химическая служба или хотя бы будет заключён договор на производство периодических анализов на жёсткость. Данные условия действительно выполняются на крупных предприятиях. Но для небольших предприятий, где умягчение не относится к основным технологическим процессам, вообще отсутствует какой-либо контроль за этой процедурой со всеми вытекающими последствиями.
Промышленные установки умягчения воды
Такая «экономия» приводит к очень серьёзным потерям денег: в лучшем случае из-за простоев водоиспользующего оборудования, а в худшем — как вследствие простоя техники, так и её замены.
Контроль качества умягчённой воды при бытовом использовании вообще не предполагается. Мало кто может себе позволить постоянное производство химических анализов в своём доме. Во-первых, такие услуги практически не оказываются. Во-вторых, даже если самостоятельно возить воду на анализ в лабораторию не чаще одного раза в месяц, то пользователь быстрее узнает, что установка не умягчает воду по появившейся накипи в чайнике или на кране, душевой лейке и т. п. (в зависимости от жёсткости исходной воды).
Почему установка умягчения может попросту перестать умягчать воду?
Есть две основные причины: установлен слишком маленький фильтроцикл или происходит неполноценная регенерация ионообменной смолы.
В первом случае фильтроцикл (количество воды, которое может быть умягчено при помощи данного количества смолы) может быть изначально установлен неправильно, либо изменилась жёсткость исходной воды (предположим, сезонное колебание жёсткости для поверхностных вод).
Во втором случае — это прежде всего механические проблемы солезаборного устройства или инжектора. Но бывает и совсем анекдотичные случаи. Например, пользователь просто не засыпает поваренную соль в бак-солерастворитель.
В любом случае причин может быть много, и разбираться надо с каждым эпизодом отдельно.
Очевидно одно: необходим постоянный (и желательно дистанционный) контроль за работой установки Na-катионитового умягчения воды. Для целей оперативного контроля качества умягчённой воды автором был разработан способ контроля установки Na-катионирования, использующий только значение удельной электропроводности воды.
Основное преимущество данного метода контроля — надёжность и дешевизна. Возможен постоянный дистанционный контроль и, соответственно, накопление информации о работе установки. Это позволяет легко проводить анализ её работы, корректировать фильтроцикл и определять оптимальное необходимое потребление поваренной соли.
Немного теории. В процессе Na-катионитового умягчения воды происходит замещение ионов кальция и магния на натрий. Таким образом, количество ионов в воде не меняется, но меняется их тип. При этом один ион натрия может перенести больше электрического заряда, чем один ион кальция или магния в присутствии сульфатов. Соответственно, умягчённая вода почти всегда имеет бóльшую удельную электрическую проводимость по сравнению с исходной, не умягчённой, водой. Только в случае отсутствия ионов сульфата (что практически исключено для природной воды) умягчённая вода будет иметь меньшую электропроводность, чем исходная. Для бытового применения данный способ контроля практически единственно доступный из-за своей простоты и дешевизны.
Примерная последовательность действий при измерении электропроводности воды должна быть следующая:
1. Необходимо убедиться, что установка умягчения находится в работе.
2. Взять два чистых стакана. В один отобрать пробу исходной воды, в другой — умягчённой.
3. Произвести измерение значения электропроводности исходной, а затем умягчённой воды. В процессе измерения необходимо добиться стабилизации показаний электропроводности. Чем значительнее температура воды отличается от величины +2 5 °C, тем дольше будет происходить стабилизация показаний. В каждой пробе удерживать кондуктометр необходимо не менее пяти минут.
4. Записать показания значения электропроводности исходной и умягчённой воды.
В результате измерений мы получаем два значения электропроводности. Если этот показатель для умягчённой воды больше, чем исходной, значит умягчение действительно производится.
Необходимо понимать, что при определённом исходном составе воды электропроводность уже умягчённой может быть и меньше. Такая картина наблюдается в случае отсутствия в воде сульфатов и исходной жёсткости ниже 1,0 мг-экв/л. Но такая вода в природе практически не встречается (озеро Байкал не в счёт). И, соответственно, возникает вопрос — зачем такую воду умягчать?
Поэтому в 99, 9 % случаев, когда электропроводность умягчённой воды меньше электропроводности исходной воды, это говорит о том, что установка умягчения не просто не умягчает воду, а даже увеличивает жёсткость исходной воды замещая в ней исходные ионы натрия на ранее замещённые ионы жёсткости, содержащиеся на смоле.
Но тогда возникает вопрос, насколько полноценно производится умягчение исходной воды? Для ответа на него необходимо понять, как работает установка умягчения. На рис. 1 представлена зависимость жёсткости умягчённой воды от количества жидкости, прошедшей через фильтр умягчения.
Рис. 1. Зависимость жёсткости умягчённой воды от её расхода через фильтр умягчения
Как видно из графика, представленного на рис. 1, бóльшую часть времени установка производит умягчённую воду жёсткостью не более 0,5 мг-экв/л. В этом случае электропроводность обработанной воды будет меняться незначительно, и только под конец фильтроцикла электропроводность получаемой жидкости резко возрастёт и приблизится к электропроводности исходной воды.
Зависимость жёсткости умягчённой воды от электропроводности представлена на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость электропроводности умягчённой воды от её жёсткости
Таким образом, необходимо производить замеры электропроводности умягчённой воды несколько раз через определённые промежутки времени для того, чтобы убедиться, что её значение находится примерно на одном уровне.
Как только значение электропроводности умягчённой воды начинает расти и становится равно значению электропроводности исходной воды, это сигнализирует о том, что установку умягчения необходимо регенерировать раствором поваренной соли.
Необходимо отметить, что данный способ контроля возможен только при относительно стабильном ионном составе исходной воды. Иными словами, источник водоснабжения должен быть один. Если в качестве источника используется ёмкость, в которой постоянно смешиваются, к примеру, речная и артезианская вода в различных пропорциях, то использовать данный способ контроля будет затруднительно. Хотя в этом случае и вообще непонятно на какой фильтроцикл настраивать установку умягчения.
Несколько слов о приборе для измерения электропроводности воды — кондуктометре. Для контроля бытового умягчения достаточно самого простого карманного кондуктометра.
Рекомендую покупать кондуктометры, которые показывают измеренную величину в [мкСм/см]. Если кондуктометр показывает измеренную величину в [мг/л], то такой прибор называют солемером. Если показания в [мкСм/см] являются относительно точными и определяющими электропроводность воды данного ионного состава, то параметры, выдаваемые в [мг/л], неточны. Показания в такой размерности получают путём умножения показаний в [мкСм/см] на переводной коэффициент (ПК). Вода с разным ионным составом имеет разные ПК. При этом практически все кондуктометры имеют коэффициент 0,5, что предполагает наличие в воде только NaCl.
Практика показывает, что не стоит использовать кондуктометры ценой менее 2000 руб., так как они имеют очень низкое качество изготовления. Диапазон измерения «правильного» кондуктометра составляет от 0 до 1999 мкСм/см. Цена деления должна быть не более 1 мкСм/см.
Если анализируемая вода солоноватая на вкус и имеет значение электропроводности более 2000 мкСм/см, необходимо вообще рассмотреть целесообразность умягчения. Такая вода не является питьевой и требует применения технологий водоподготовки, уменьшающих количество солей. Тем не менее, в данном случае можно использовать кондуктометры с более высоким диапазоном измерения.
Если предполагается измерять электропроводность исходной и умягчённой воды двумя разными кондуктометрами, то, учитывая погрешности приборов, есть шанс получить неправильный результат.
Для исключения погрешности измерения необходимо использовать только один кондуктометр для измерения и исходной и умягчённой воды.
Представленный выше способ контроля процесса умягчения довольно просто можно применять в быту.
Для промышленного применения специалистами компании ООО «Сарфильтр» был разработан прибор, осуществляющий непрерывное измерение значения удельной электропроводности воды и передающий показания на сервис OwenCloud для последующего дистанционного контроля.
На данную технологию подана заявка на патент.
На текущий момент эта технология контроля проходит апробацию на трёх предприятиях города Саратова. Исходя из «правды жизни» небольших производств, на двух из трёх предприятиях измерение электропроводности осуществляется вручную с небольшими временными промежутками и с записью показаний в журнал. Ежемесячные проверочные анализы умягчённой воды на жёсткость колориметрическим методом подтверждают высокое качество умягчённой воды. При помощи данной технологии был определён оптимальный практический фильтроцикл. На одном предприятии был выявлен незначительный подмес исходной (жёсткой) воды в умягчённой. Этот вывод был сделан после выявления аномального поведения значения электропроводности в определённый момент времени.
Следует отметить, что данная технология контроля не является конкурентом традиционного колориметрического способа контроля. Но для целей оперативного контроля она подходит практически идеально, также как и для большинства объектов, вообще не имеющих возможность проводить химический контроль либо на которых такой контроль не обеспечивается в достаточной степени.
Источник
По какой причине фильтр не умягчает воду
О свойствах жесткой воды мы писали в предыдущих статьях. Неоспорим тот факт, что жесткая вода плохо мылится, увеличивает расход СМС (синтетических моющих средств) при стирке белья, оставляет белый налет на умывальнике и в душевой кабине, после купания в такой воде на коже ощущается сухость, волосы становятся не послушными и сухими. Самый немаловажный факт заключается в том, что при нагревании жесткой воды образуется накипь на нагревательном элементе, будь то чайник, посудомойка, стиральная машина или водонагреватель (бойлер). Образующаяся накипь может быстро вывести дорогостоящую технику из строя, что приведет к не запланированным расходам.
Многие владельцы загородных домов, которые имеют в своем распоряжении собственную скважину, обнаружив, что вода из скважины имеет повышенную жесткость, озаботились приобретением фильтра для умягчения воды. Напомним, что норматив по жесткости в России установлен в 7 мг-экв/л. В Европейских странах 1,5-2,5 мг-экв/л. В России эта норма установлена еще со времен Советского Союза и не меняется по сей день. Причина такого завышенного норматива кроется в том, что устанавливать умягчающие воду системы в городских станциях водоочистки слишком накладно для бюджета, поэтому и была взята средняя по стране жесткость воды и на этом основании и был установлен такой норматив. Самая комфортная жесткость воды считается 2 мг-экв/л. Мыться в такой воде намного приятнее, чем в жесткой, накипь при такой жесткости практически не образуется и даже чай и кофе, приготовленные на такой воде намного вкуснее.
Естественно, перед покупкой системы для умягчения воды необходимо провести процедуру отбора воды для последующей ее сдачи в аккредитованную лабораторию. И если по всем показателям вода соответствует требованиям к ее качеству, кроме жесткости, то смело можно приступать к выбору необходимой по производительности установки умягчения воды. После того, как вы сделали выбор умягчителя, его необходимо правильно смонтировать к водопроводной системе вашего дома, произвести правильные настройки управляющего блока автоматической промывки и отрегулировать требуемую мягкость воды на выходе из фильтра. Теперь в вашем доме та вода, которая соответствует вашим запросам, то есть с комфортной жесткостью (мягкостью). Но прошло незначительное количество времени и жесткость воды стала выше или ниже, чем после того, как была запущена в эксплуатацию система очистки воды от солей излишней жесткости. Что могло произойти и как решить самостоятельно эту проблему?
Имеется несколько причин изменения качества воды, прошедшей систему умягчения:
- Вполне возможно, что в вашем источнике водоснабжения (скважина или общественный водопровод) изменилась жесткость воды, что встречается довольно часто. И если настройки автоматического блока управления произведены так скажем впритык, без соответствующего резерва, то ресурс до регенерации фильтра уменьшился и оставшийся объем воды до промывки практически не умягчается. В таком случает нужно перенастроить блок управления фильтром на уменьшение межпромывочного количества отфильтрованной воды. Если, например, ваш фильтр был настроен на 8000 литров воды до промывки фильтра, то стоит уменьшить этот объем, установив 6000 литров воды до регенерации.
- Следующей причиной может быть неправильно установленное в блоке управления промывкой необходимого количества соли на регенерацию фильтра. Тут необходимо проконсультироваться со специалистом компании, в которой приобретали систему умягчения воды.
- Самым распространенным встречается факт отсутствия соли в солевом контейнере фильтра (солевой бак). Соль необходима фильтру для регенерации ионообменной смолы. Если в солевом баке отсутствует соль, то регенерация фильтрующих свойств смолы не происходит, и она прекращает умягчать воду.
- Немаловажным является правильная работа скважинного насоса. Если скважинный насос работает рывками, что соответствует выходу из строя гидроаккумулятора (в основном рвется мембрана) или отсутствия воздуха в нем, то в таком случае происходит не качественная промывка фильтра умягчителя, обработка солевым раствором фильтрующего материала происходит не должным образом, так же, как и наполнение солевого бака водой. Вода в солевом баке необходима для приготовления концентрированного солевого раствора. Установка по умягчению воды эту операцию производит в автоматическом режиме.
- Засаливание солевого контейнера (бачка). Многие владельцы умягчителей засыпают в солевой бак сразу по два мешка соли. Обычно у стандартных умягчителей воды солевой бак имеет объем 70 литров и соль в него можно засыпать не более одного мешка. В противном случае, если засыпать два мешка соли, то соль впитает всю воду, что автоматически наливается в бак и для следующей регенерации раствора практически нет, что скажется на качестве умягчения воды. В худшем случае может произойти засаливание солезаборного механизма, что воспрепятствует нормальной промывке фильтра.
- Засор солезаборного механизма и солезаборной шахты. Это может произойти по вышеописанной причине или из-за низкого качества таблетированной соли, в которой могут быть посторонние включения (мусор). По этой причине также может ухудшиться качество фильтрации, так как засор воспрепятствует подачи солевого раствора для промывки системы.
- Качество фильтрации зависит от работоспособности блока управления. Автоматические блоки управления промывкой фильтров считаются технически сложными приборами и требуют квалифицированного обслуживания. Электронный контроллер чувствителен к сильным перепадам напряжения, что может привести к его выходу из строя. Поэтому рекомендуется подключать их к электрическому питанию через выпрямители (стабилизаторы) напряжения.
- Ну и еще одним из распространенных виновников изменения качества воды по жесткости является то, что фильтрующий материал (ионообменная смола) выработала свой ресурс. Обычно срок эксплуатации самого распространенного фильтрующего материала (Lewatit S 1567) при средней жесткости 7-10 мг-экв/л и при среднем расходе воды составляет от 5 до 7 лет. Бывают случаи, когда смола может проработать и 10 лет. Все это зависит от частоты регенерации, что напрямую зависит от жесткости воды и количества использованной воды. Так же срок эксплуатации во многом зависит от условий эксплуатации. Давление воды, качество промывки, наличие соли в солевом баке, регулярное техническое обслуживание системы очистки воды – все это сильно сказывается на сроке службы ионообменной смолы.
Система очистки воды от излишне жесткости, называемый умягчитель воды , довольно сложный прибор, требующий квалифицированного периодического обслуживания. И если вы хотите, чтобы дорогостоящее оборудование прослужило вам как можно дольше, то при обнаружении неполадок в его работе, лучше незамедлительно обратиться к специалистам для решения проблемы.
Источник
