Н. В. Миклашевский
С. В. Королькова
Чистая вода
Системы очистки
и бытовые фильтры
Издательская группа «Арлит»
Дюссельдорф Киев
Москва Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ : 3
ГЛАВА 1
ВОДА И ЕЕ СВОЙСТВА 15
Загадочное вещество вода 17
Гидросфера Земли 17
Состав гидросферы 18
Структура гидросферы 19
Природная паровая машина 19
Роль воды в жизни человека 21
Физико-химические свойства воды 23
Плотность воды 23
Термодинамические константы воды 24
Сила поверхностного натяжения воды 26
Свойства чистой воды 27
Способность воды к растворению 27
Структура молекулы воды 28
Строение атома водорода 28
Строение атома кислорода 29
Строение молекулы воды 30
Растворение в воде солей и газов 32
Истинные и коллоидные растворы 34
Концентрация растворов 37
УСЛОВИЯ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
природных вод 38

Содержание
Факторы, влияющие на формирование химического состава
природных вод 38
Атмосферные воды 38
Климат местности 39
Залегающие горные породы и их выщелачивание 40
Смешение природных вод 43
Антропогенные факторы 43
Химический состав природных вод 44
Классификация природных вод 44
Классификация по степени минерализации 44
Классификация по химическому составу 45
Растворимые и слаборастворимые соли
в природных водах 46
Примеси, встречающиеся в воде 48
Какой должна быть питьевая вода 54
Что такое качество воды 54
Показатели качества питьевой воды 57
Эпидемические показатели 58
Органолептические показатели 60
Радиологические показатели 61
Химические показатели 62
Водородный показатель воды 62
Общая минерализация 64
Жесткость воды 64
Окисляемость воды 65
Органические и неорганические вещества 65
ГЛАВА 2
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ 67
История водопровода 68
Водопроводы античного Рима 69
Акведуки 69
Сооружения для очистки воды 70
Термы 74
История водопровода в России 78
Археологические находки 79
Первые водопроводы в России 80

V ГК..Э I Т.(812)247-5654, 534-8351 I e-mail: geizer@atom.nw.ru
SE 1ЕМЕГ I Т.(812)545-4132, 534-7467 I WWW.geizer.spb.ru
СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ШПЫ i«' 9 Г
История водоснабжения Москвы 80
Ассенизация и канализация города 86
Современные системы водоснабжения 89
Основные термины и определения 89
Способы очистки воды 91
Современные технологии очистки воды 92
Осветление воды 93
Обеззараживание воды 97
Реагенты, используемые при очистке воды
традиционными методами 100
Технологические схемы очистки воды 102
Фильтрование на скорых фильтрах 103
Фильтрование через барабанные сетки 103
Специальные способы очистки воды 106
Дистилляция 106
Электродиализ 107
Гиперфильтрация 108
Ионный обмен 108
Сточные воды 110
Характеристика сточных вод ПО
Классификация водоемов по степени загрязненности 111
Состояние источников водоснабжения 112
Качество воды в реках и озерах Российской Федерации 113
Качество воды в распределительных трубопроводах систем
централизованного водоснабжения 114
Состояние систем водоснабжения
Санкт-Петербурга и Ленинградской области 117
Приоритетные загрязнители питьевой воды 120
Доочистка питьевой воды при помощи фильтров 121
ГЛАВА3
БЫТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ 123
Назначение бытовых фильтров 126
Основные методы обработки воды в бытовых фильтрах 129
Фильтрование 130

Содержание
Фильтрование через фильтрующие загрузки 131
Фильтрование через сорбционные и ионообменные
материалы 133
Материалы сорбционных и ионообменных фильтров 135
Конструкции сорбционных и ионообменных фильтров 139
Фильтрование через мембраны 141
Материалы мембранных фильтров 142
Конструкции мембранных фильтров 143
Обеззараживание 145
Фильтрование через бактерицидные материалы 147
Ультрафиолетовое облучение 149
Озонирование 152
Электрохимическая обработка 154
Электролизеры 154
Электродные процессы 156
Электролитическая миграция ионов 158
Комбинированные электрохимические установки 158
Бытовые фильтры и системы очистки воды 159
Бытовые фильтры отечественного производства 159
Фильтры с фильтрующим элементом 160
Сорбционные фильтры 160
Фильтры с активированным углем 160
Фильтры с активированным углем и синтетическими
ионообменными материалами 169
Фильтры с природными сорбентами и ионообменными
материалами 176
Мембранные и мембранно-сорбционные фильтры 177
Электрохимические установки 178
Системы очистки воды отечественного производства 180
Комбинированные устройства 180
Мембранные микрофильтрационные фильтры
и фильтрационные установки '. 182
Локальные электрохимические установки 183
Установки ультрафиолетового обеззараживания воды 186
Бытовые фильтры и системы очистки воды
зарубежного производства 191
Фильтры фирмы «Брита»
(Brita Wasser-Filter GmbH, Германия) 192

Фильтры фирмы Teledyne Water Pik (США) 194
Фильтры механической очистки воды
для дома или квартиры 195
Фильтры с отдельным краном для питьевой воды
и двойной системой фильтрации 195
Фильтры с отдельным краном для питьевой воды
и тройной системой фильтрации 196
Фильтры-насадки на кран 197
Фильтры фирмы Kenwood Limited (Великобритания) 198
Фильтры фирмы Rowenta (Германия) 200
Портативные индивидуальные устройства 204
ГЛАВА 4
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
БЫТОВЫХ ФИЛЬТРОВ 207
Как связаны качество природных вод
и здоровье населения России 207
Медико-географическое районирование 208
Заболевания, вызванные загрязнением
окружающей среды 210
Заболевания, вызванные контаминантами
сточных вод промышленности 214
Заболевания, вызванные контамитантами
сточных вод сельского хозяйства 215
Заболевания, вызванные микроорганизмами,
вирусами и паразитами 216
Экологическая ситуация в различных регионах России 217
Критерии и методы оценки загрязненности
водных объектов 217
Эколого-гидрогеографическая характеристика
экономических регионов России 219
Центральный район 219
Московская область 220
Тверская область 222
Ярославская область 222
Ивановская область 223
Владимирская область 223
Нижегородская область 224

8
Содержание
Северо-западный район 226
Североприуральский район 227
Поволжский район 227
Южные районы ;. 229
Рекомендации по выбору бытового фильтра 231
Улучшаемые показатели качества питьевой воды 231
Основные характеристики бытовых фильтров 232
Пример выбора бытового фильтра 234
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 237
ФИ
дл
ТРЫ
оды
ООСГАКВАТОРИЯ",
192223, Россия, С.-Петербург,
2-ой Муринский пр., 28
т.(812)247-8814, 247-5654,
Т.(812)545-4132, 534-7467,
факс (812) 550-2239
e-mail: geizer@atom.nw.ru,
http://www.geizer.spb.ru
ГЕЙЗЕР
насадка на кран
0,5 л/мин
3000 л
!
ГЕЙЗЕР-1
настольный
5 л/мин
15-20тыс.л
ГЕЙЗЕР-З
стационарный
5 л/мин
15-20тыс.л
&.

ВВЕДЕНИЕ
Вода — это жизнь. Во всех живых организмах количество воды
колеблется от 60 до 99%. Организм человека содержит около 65% воды.
Недаром французский биолог Э. Дебуа-Реймон назвал живой
организм «l'eau animee» («одушевленная вода»). Вода обеспечивает
протекание биохимических процессов, терморегуляцию организма,
переносит питательные вещества и продукты обмена. Суточная
потребность организма человека в воде составляет от 2 до 6 л, и
зависимость его от воды намного сильнее, чем от пищи: без еды человек
может прожить около месяца, а без воды — не более недели.
Качество воды, потребляемой человеком, должно соответствовать
определенным требованиям. Во-первых, вода должна быть
безопасной для здоровья человека, во-вторых, — иметь оптимальный
химический состав. Поскольку вода является субстанцией, благоприятной
для развития жизни, в ней практически всегда (за исключением,
может быть, подземных вод) присутствуют микроорганизмы, многие из
которых способны вызвать у человека опасные заболевания и
нанести непоправимый вред здоровью.
В воде хорошо растворяются многие природные минералы и
химические вещества, синтезированные человеком. Поэтому природные
воды, помимо огромного количества живых микроорганизмов,
содержат минеральные и органические вещества природного и
антропогенного происхождения. В то же время пригодной для питья
считается вода, в которой общее содержание растворенных веществ не
превышает 1 г/л, а количество вредных микрокомпонентов не
превышает предельно допустимых концентраций.

10
Введение
В окружающем нас мире найдется немного мест, где имеются
природные воды, отвечающие этим требованиям. Практически каждый
месяц средства массовой информации сообщают об обнаружении в
источниках водоснабжения различных регионов России
болезнетворных бактерий, таких как шигеллы (вызывают дизентерию),
сальмонеллы, вибрионы холеры, вирусы гепатита и др. Очень часто
деятельность человека приводит к экологическим катастрофам, в результате
которых происходит загрязнение почв и водоемов вредными
химическими веществами. Всеобщее загрязнение окружающей среды в
результате повседневной сельскохозяйственной, промышленной и
коммунально-хозяйственной деятельности человека привело к тому,
что природные воды оказались загрязненными настолько, что их
употребление для питьевых целей без очистки оказалось вредным для
здоровья человека.
На современных городских водоочистных сооружениях подготовка
воды для питьевых целей происходит, как правило, в 2 этапа. На
первом этапе осуществляется осветление воды, а на втором — ее
обеззараживание. Осветление выполняется путем введения в воду
некоторых химических веществ, способствующих укрупнению находящихся
в ней взвешенных частиц, лучшему их осаждению и более
качественному фильтрованию. При этом избыточное количество этих
химических элементов оказывается в питьевой воде, что неблагоприятно
сказывается на ее качестве.
Обеззараживание воды осуществляется хлорированием. В случае
высокой бактериальной загрязненности водоемов в обрабатываемую
воду вводят избыточное количество активного хлора. Часть этого хлора
с питьевой водой поступает к потребителю. Хлорирование является
весьма эффективным методом обеззараживания питьевой воды, но
имеет два существенных недостатка:
□ активный хлор вреден для. здоровья человека;
□ в результате хлорирования образуются вредные вещества — так
называемые галогеносодержащие соединения, которые при
попадании в организм человека могут вызывать онкологические
заболевания.
После очистки на городских очистных сооружениях вода поступает
в распределительные водопроводные сети. Значительная часть
распределительных сетей настолько низкого качества, что они сами
становятся источником загрязнения, т. е. питьевая вода, достаточно

AMETEK®. CUNO- «ИНПРОКОМ-2», (812) 320-6969
хорошо очищенная на городских очистных сооружениях,
загрязняется при транспортировании ее к потребителю.
Описанная выше схема обработки воды используется уже более 80 лет.
За эти годы значительно вырос объем загрязненных сточных вод,
сбрасываемых в природные водоемы, которые, в свою очередь, являются
источниками водоснабжения. Значительно изменился и
качественный состав загрязнителей. Тяжелые металлы, радиоактивные
вещества, нефтепродукты, фенолы, нитраты и нитриты, фосфаты,
ядохимикаты и ряд других вредных для живых организмов и человека
веществ оказываются в водоемах, служащих источниками питьевого
водоснабжения. Многие из этих веществ не удаляются из воды при
очистке традиционными методами и могут присутствовать в
питьевой воде наряду с электролитами, галогеносодержащими
соединениями, активным хлором и другими загрязнителями, поступающими из
распределительной сети.
Наличие в питьевой воде, поступающей к потребителю, вредных
веществ привело к тому, что основной мировой тенденцией в
подготовке питьевой воды, стала ее доочистка с помощью фильтров малой и
средней производительности. Эти устройства располагаются
непосредственно в жилых помещениях и позволяют получать воду
желаемого качества.
Необходимо отметить, что в настоящее время существует огромное
количество конструкций фильтров и других устройств очистки воды.
Принципы действия этих устройств основаны на различных физико-
химических процессах. В современных фильтрах и системах
водоочистки используются мембранные, сорбционные, ионообменные и
электрохимические технологии, озонирование, ультрафиолетовое
обеззараживание и «серебрение» воды и др. Существуют также
устройства для получения «живой» и «мертвой» воды.
Именно широкий ассортимент предлагаемых бытовых фильтров и
систем очистки воды, разнообразие конструкций и при этом
практически полное отсутствие рекомендаций по выбору и их
использованию побудили авторов к написанию данной книги. Авторы в течение
многих лет занимались исследованием проблемы подготовки воды для
технического и питьевого водоснабжения, в том числе с
использованием бытовых фильтров. В основу книги легли материалы диссертаг-
ционных исследований авторов.

12
Введение
Книга состоит из четырех глав.
В первой главе рассматриваются свойства воды, условия и процессы
формирования ее химического состава. Приведена классификация
природных вод по степени минерализации и химическому составу. Из
этой главы читатель узнает, что такое качество воды, каким образом
оно нормируется, каким должно быть и что может произойти в
результате употребления питьевой воды низкого качества.
Вторая глава посвящена технологиям приготовления питьевой воды.
Исторический экскурс познакомит читателя с водопроводами
античного Рима, акведуками, сооружениями для очистки воды и
термами, в которых эти воды в основном и использовались. В этой
главе приведены сведения об археологических находках первых
водопроводов России, изложена история развития водоснабжения,
ассенизации и канализации Москвы. Здесь же рассмотрены
современные технологии очистки воды, применяемые на городских
водоочистных сооружениях, а также специальные способы очистки
воды. Дана характеристика сточных вод, классификация водоемов
по степени загрязненности, приведены сведения о качестве воды в
реках и озерах Российской Федерации.
В третей главе дана классификация бытовых фильтров и устройств
доочистки воды по физико-химическим процессам, положенным в
основу их действия.
Предложена следующая классификация процессов обработки воды:
□ фильтрование;
□ обеззараживание;
□ электрохимическая обработка воды.
Под фильтрованием понимается процесс фильтрации воды через
мембраны, фильтрующие загрузки, сорбционные и ионообменные
материалы.
Под обеззараживанием воды понимается ее ультрафиолетовое
облучение, озонирование и фильтрация через бактерицидные материалы.
Под электрохимической обработкой понимается воздействие, в
результате которого изменяется концентрация растворенных ионов и
вода приобретает бактерицидные свойства («живая» и «мертвая» вода).
В главе рассмотрено назначение бытовых фильтров, описаны
основные методы обработки воды, а также конструкции фильтров и систем

Введение
13
очистки отечественного и зарубежного производства. Среди
фильтров зарубежного производства наиболее подробно описаны изделия
таких фирм, как Brita, Kenwood, Rowenta и Teledyne water pik (Insnapure
и Instalink), продукция которых наиболее широко представлена на
российском рынке. В основу конструкции этих фильтров положены
методы сорбции и ионного обмена.
При разработке отечественных бытовых фильтров широко
использовался зарубежный опыт, а также опыт предприятий
военно-промышленного комплекса, поэтому они ни в чем не уступают, а зачастую и п-
ревосходят зарубежные аналоги.
В главе содержится описание конструкций более 100 моделей
бытовых фильтров и систем очистки воды отечественного и зарубежного
производства.
В четвертой главе рассмотрена экологическая ситуация и состояние
водных объектов основных экономических районов нашей страны,
а также заболевания, которые могут быть вызваны употреблением
воды низкого качества. Даны рекомендации по выбору бытовых
фильтров в зависимости от степени и вида загрязнений. Выбор бытового
фильтра рассмотрен на конкретном примере.
На заключительном этапе работы над книгой авторы получили
сведения о новых моделях бытовых фильтров отечественного и
зарубежного производства, лишь недавно появившихся на российском
рынке. Это фильтрующие устройства серии «Лидер» фирмы «Фонд
Прогресс», основанные на методах сорбции и использующие в
качестве фильтрующего материала активированное углеродное
волокно; фильтры-кувшины Akva Filter Glass (производства фирмы Akva
Filter OY, Финляндия) с фильтрующим материалом из
посеребренного активированного угля; механические фильтры Dulcofilt
(Германия) в бронзовом корпусе с легко заменяемым фильтрующим
элементом (фильтрующий элемент выполнен из полиэстера) и др.
Принципы действия и конструкции этих фильтров аналогичны
принципам действиям и конструкциям фильтров, рассмотренным
в этой книге.
Авторы выражают благодарность за помощь, оказанную при
подготовке данной книги, маркетинг-менеджеру ОАО «Аквафор» г-же Ро-
щиной Л. А. (С.-Петербург), директору петербургского филиала
российского дистрибьютора фирмы Brita г-же Дмитриевой О. Д.,

14
Введение
руководителю петербургской сети магазинов «Экология» г-ну
Богданову Р. К., руководителю ООО «Мастер-Класс» г-же Маслюк А. И.
(Москва), начальнику кафедры военно-морской и радиационной
гигиены Военно-Медицинской Академии доктору медицинских наук
профессору Гребенькову С. В. и многим другим.
Авторы надеются, что эта книга поможет грамотно выбрать
подходящую модель, самостоятельно установить и эксплуатировать фильтр
или целую систему очистки воды у себя дома.

Глава 1
ВОДА И ЕЕ СВОЙСТВА
В жизни людей вода занимает особое место. Вместе с землей и
воздухом она окружает человека, сопровождает его на протяжении всей
жизни и порой даже не привлекает особого внимания. Вода существует —
и этого вполне достаточно. Для проживающего в городах
цивилизованного человека очень часто общение с субстанцией, покрывающей
более половины поверхности планеты, осуществляется через
водопроводный кран на кухне или в ванной комнате. И только в
экстремальных ситуациях — отключение водопровода, прорыв системы
отопления — или во время отдыха с выездом на водный объект мы начинаем
ценить воду как одно из основных условий жизни на Земле.
До середины XVIII в., по историческим меркам еще совсем недавно,
вода считалась простым и неделимым веществом. И только в 1783 г.
выдающийся французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794)
на основании опытов по изучению состава воды установил, что она
имеет сложное строение: в ее состав входят водород и кислород.
Наверное, он был первым, кто сознательно из кислорода и водорода
синтезировал воду. Сегодня каждый школьник знает, что формула воды —
Н20, что она состоит из водорода и кислорода, замерзает при 0 и
кипит при 100 °С. Однако так было не всегда.
Многие выдающиеся ученые прошлого пытались разгадать природу
воды. В дошедших до нашего времени представлениях античных
философов о строении мира вода, наряду с такими стихиями, как земля,
воздух и огонь, составляет основу мироздания. Греческий философ и
ученый Аристотель (384-322 г. до н. э.), сочинения которого
охватывали почти все существовавшие в то время науки, в своей
космогонической теории подлунного мира в качестве основных элементов этого

16
Глава 1
мира называл землю, воду, воздух и огонь. Аристотель связывал
основные стихии с их свойствами. Вода при испарении превращается в
пар (воздух), а при охлаждении — в иней (земля). Аристотель также
считал, что все стихии-элементы пронизаны пятой стихией —
эфиром, «квинтэссенцией». Такой взгляд на воду как на элемент,
соединяющий два качества — холодное и влажное, просуществовал почти
до середины XVII в. И даже создатель паровой машины Джеймс Уатт
(1736-1819) в течение многих лет считал, что водяной пар и воздух —
это одна и та же субстанция. Известный английский ученый Роберт
Бойль (1627— 1691) на основании проведенных опытов пришел к
выводу о сложном строении воды и ее образовании при сгорании
многих веществ, но загадка ее состава не была разгадана. В процессе
познания окружающего мира английский ученый Генри Кавендиш
(1731-1810) в 1781 г. экспериментально доказал, что вода образуется
при сжигании «горючего воздуха» — водорода. Кавендиш открыл
водород, описал его свойства и вплотную подошел к открытию состава
воды. И вот в июне 1783 г. Лавуазье, в присутствии французских
ученых, из кислорода и водорода получает около 2,5 г воды. Одна из
загадок этой стихии разгадана. В XIX и XX вв. продолжается изучение
этого загадочного вещества и открытие его свойств.
В 1931 г. американский физик Гарольд Юри (1893-1981) теоретически
обосновал и практически получил тяжелую воду — окись дейтерия. Это
открытие принесло ему в 1934 г. Нобелевскую премию. В течение
нескольких лет были изучены некоторые свойства тяжелой воды. Она
действительно тяжелее обычной, замерзает при 3,8, кипит— при 101,4
°С. Тяжелая вода присутствует повсеместно, однако ее содержание
различно в различных водных объектах. В каждой тонне речной воды в
среднем присутствует около 150 г тяжелой воды, в морской — около
165 г. Оказалось, что эта вода подавляет жизнедеятельность
организмов, замедляет биологические процессы и оказывает негативное
воздействие на живую природу. Случаи долголетия на Кавказе связывают
с меньшим, а гибель отдельных оазисов и даже целых цивилизаций — с
большим содержанием тяжелой воды в составе обычной.
Тяжелая вода неразрывно связана с проблемами ядерной энергетики.
Она используется в ядерных реакторах в качестве замедлителей
нейтронов. Ученые всего мира рассчитывают на успех в области
управляемого ядерного синтеза. В этом случае человечество получает
неиссякаемый источник энергии — Мировой океан с содержащимися в нем
атомами «тяжелого водорода». В военной области открытие тяжелой

AMETEK®, CUNO- «ИНПРОКОМ-2», (812)320-6969
воды привело к созданию эффективнейшего оружия устрашения: была
создана, испытана и поставлена на вооружение некоторых стран
водородная бомба. И это тоже один из парадоксов природы: вода,
порождающая жизнь, — и бомба, уничтожающая жизнь и
порождающая воду (водородная).
Загадочное вещество вода
Возникновение Вселенной, образование Солнечной системы,
формирование в этой системе планет — вот вопросы, ответы на которые во
всё времена были, есть и будут достаточно условными. Возникновение
жизни на Земле, существование ее за пределами Земли — на эти
вопросы религия и наука дают взаимно исключающие друг друга
объяснения. Вселенная, Земля, жизнь — на эти загадки природы нет ответа.
Существующие методы изучения Космоса и Земли позволяют
получить сведения о распределении химических веществ в бескрайних
просторах Вселенной. Большая часть звездных систем и космических
пылевых облаков состоит из водорода, на Земле же основным
химическим веществом, составляющим около 50% ее массы, является
кислород. Водорода на Земле тоже хватает — в связанном состоянии он
составляет около 1% массы. Этого вполне достаточно, чтобы
большая часть поверхности Земли оказалась покрытой водой. Наукой
доказано, что вода есть и в Космосе, и на Земле. На Земле вода и жизнь
неразделимы. О взаимоотношении воды и жизни в Космосе ничего
не известно. Вода и, следовательно, жизнь на Земле — соединение
космического и земного начал. Можно изучить все физические и
химические свойства воды, ее распределение в близлежащем
космическом пространстве, однако тайна возникновения жизни, тайна воды
как основы существования живых организмов никогда не будет
раскрыта. Вода навсегда останется для нас загадочным веществом.
Гидросфера Земли
Земля — одна из девяти планет Солнечной системы, и, как известно,
только на Земле сложились такие удивительные условия, при
которых стало возможным возникновение и развитие живых организмов.
Тайна возникновения жизни так же затеряна в прошлом, как и тайна
возникновения Солнца и планет, всей Вселенной. Известно только,
что возникновение и развитие жизни на нашей планете было бы

18
Глава 1
невозможно без солнечных лучей, согревающих наружную оболочку
Земли, без тонкого слоя газовой атмосферы и без огромного
количества химического вещества, называемого водой.
Солнце на протяжении огромного исторического периода согревает
поверхность Земли, обеспечивая такую температуру, при которой вода
находится в жидком состоянии. Средняя температура
поверхностного слоя Мирового океана имеет температуру 17,4 °С. Химический
состав атмосферы Земли в разные исторические эпохи был различным,
однако он всегда обеспечивал определенное атмосферное давление,
препятствующее испарению воды в космическое пространство.
Атмосфера создает также определенный «парниковый» эффект,
вызывающий минимальные колебания температуры поверхности Земли
в условиях смены дня и ночи.
Состав гидросферы
Имеющаяся на Земле вода образует гидросферу. Состав ее приведен
в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Состав гидросферы Земли (по А. Е. Ферсману)
Элемент
Кислород О
Водород Н
Хлор CI
Натрий Na
Азот N
Магний Мд
CepaS
Содержание, %
85,45
10,63
2,06
1,14
0,37
0,14
0,09
Элемент
Кальций Са
Калий К
Бром Вг
Углерод С
Всего
Содержание, %
0,05
0,04
0,015
0,0025
99,95
Как видно из таблицы, основную часть гидросферы составляет
кислород. Этот элемент, не очень широко распространенный во
Вселенной, явился той основой, на которой развивается живая и неживая
материя на Земле. Этот элемент составляет основную часть не только
гидросферы, но и земной коры, в которой его содержание доходит
почти до 45%. В жизни живых организмов кислород играет
значительную роль. Большая часть из них состоит из воды, почти 90%
которой — кислород. Он входит в состав костей скелета, основных белков
и аминокислот крови, обеспечивает дыхание и протекание окисли-

Вода и ее свойства
19
тельных процессов в клетках организмов, а также вывод из
организмов продуктов распада органических веществ. Жизнь без кислорода,
как и без воды, невозможна.
Структура гидросферы
Запасы воды на земле огромны. Она находится в морях и океанах,
в материковых ледниках и полярных льдах, в пресных водах озер, рек
и болот. Значительные количества воды содержатся в атмосфере
воздуха и горных породах, в живых организмах. Объем гидросферы
громаден — 1370 млн км , что составляет 1/800 объема планеты Земля.
Этот объем распределяется следующим образом:
□ мировой океан — 1120 млн км3;
□ толща земной коры — 200 млн км3;
□ материковые ледники и ледники приполярных областей —
30 млн км3;
□ реки, озера и болота — 4 млн км3;
□ атмосфера — 12 тыс. км3.
Количество воды в гидросфере практически постоянно. Одним из
источников поступления воды в гидросферу являются ювенильные
воды, попадающие на Землю в результате извержения вулканов.
Однако это всего 0,25 км в год. Расход воды также невелик и связан с
разложением ее паров под действием солнечного излучения и
улетучиванием их в мировое пространство.
Наряду с большим объемом, вода на Земле занимает громадные
площади. Площадь поверхности Мирового океана составляет около
360 млн км2, это почти в 2,5 раза больше площади поверхности суши
(149 млн км2). На поверхности Земли имеются реки, озера, болота,
ледники и снега. В толще земной коры текут подземные реки,
располагаются подземные озера. Вся вода находится в постоянном движении.
Природная паровая машина
Источником движения воды на Земле является энергия Солнца.
Солнечные лучи падают на поверхность Земли, передают свою энергию
воде и нагревают ее, превращая в пар. В среднем каждый час с одного
квадратного метра водной поверхности испаряется один килограмм
воды. Теоретически за 1000 лет почти вся вода Мирового океана может
побывать в виде пара. Природная паровая машина планеты создает
огромные объемы атмосферной воды, переносит их на значительные

Большой круговорот
1^^ш^шщ.
Внутреннее тепло Земли
Рис. 1.1. Круговорот воды на Земле

mStapUrem, KENWOOD -«ИНПРОКОМ-2», т. (812f 350-5366
расстояния и изливает на Землю в виде атмосферных осадков.
Атмосферные осадки попадают в реки, которые несут свои воды в Мировой
океан. Так осуществляется круговорот воды в природе. Различают
малый и большой круговорот (рис. l.l). Малый круговорот связан с
выпадением атмосферной воды в виде осадков в Мировой океан,
большой круговорот — в виде осадков на суше.
Ежегодно на сушу выпадает около 100 тыс. км воды. Эти воды
пополняют реки и озера, проникают в горные породы. Часть этих вод
возвращается в моря и океаны, часть испаряется, а часть
используется растениями и живыми организмами для питания и роста, т. е. для
доставки питательных веществ из почвы к клеткам, а также для
регулирования своей температуры. При этом происходит испарение воды
в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Зеленый
покров планеты доставляет в атмосферу огромные количества воды.
Роль воды в жизни человека
Значительное количество воды человек использует в своей
повседневной жизни. Использованные воды, как правило, загрязнены, и если
они не проходят специальной очистки, то загрязняют и природные
воды - реки, озера, подземные воды.
Загрязненные природные воды ухудшают экологическую ситуацию
в биогеоценозе, ведут к гибели существующих природных форм,
ставят под сомнение возможность выживания различных форм высших
организмов, в том числе и человека. В условиях повсеместного
загрязнения окружающей среды, в том числе ухудшения качества
природных вод, одной из актуальнейших проблем выживания
человечества становится проблема обеспечения людей питьевой водой
высокого качества.
Человек не может жить без воды. Его тело на 70%, кровь — на 90%,
мышцы — на 75% состоят из воды. В костях человека содержится
около 25% воды. Без пищи человек может прожить 2-3 месяца, а без воды
погибает через неделю. Обезвоживание организма ведет к тому, что
все биохимические процессы, протекающие в отсутствие влаги,
ведут к необратимым изменениям во всех органах.
С водой в организм человека поступают минеральные вещества, вода
обеспечивает движение всех материальных и энергетических потоков
в теле человека, и даже температура тела регулируется при помощи
воды. Известны случаи, когда спасшиеся при кораблекрушении люди

22
Глава 1
без пресной воды в течение нескольких часов сходили с ума от одного
страха умереть от жажды. Вода — это жизнь. Химический состав
крови человека очень близок к химическому составу вод Мирового
океана. В то же время отсутствие в питьевой воде основных минеральных
солей приводит к нарушению водно-солевого баланса организма, что
вызывает различные заболевания. Оптимальный уровень содержания
солей в питьевой воде составляет от 200 до 500 мг/л. Суточная
потребность организма в воде питьевого качества — от 1,5 до 2,0 л. При
тяжелой физической работе и высокой температуре воздуха потребность
в воде, как правило, увеличивается. Примерный перечень основных
минеральных веществ, которые должны присутствовать в питьевой
воде, приведен в табл. 1.2. Эти нормативы разработаны для питьевой
воды, используемой на судах и кораблях Военно-морского флота
России. Минерализация опресненной морской воды производится либо
путем введения в нее химических веществ, либо путем смешения
морской и опресненной воды.
Таблица 1.2. Химический состав питьевой воды
Минерализация Минерализация морской
набором солей, мг/л водой, мг/л
Хлориды
Натрий
Сульфаты
Магний
Кальций
Калий
Карбонаты
Бром
Фтор
Всего
103,0
85,0
98,0
8,0
58,0
-
146,0
-
0,8
500,0
58,0
32,0
8,0
4,0
1,4
1,2
0,3
0,2
-
105,0
Помимо питья, человек использует воду в лечебных и гигиенических
целях. Для внутреннего и наружного применения (бани, сауны,
бассейны) широко используются также лечебные минеральные воды.
Рассмотрим, чем лечебные и минеральные воды отличаются от
пресных. К минеральным относятся воды, содержащие более I г/л солей.
К лечебным минеральным относятся воды:

Вода и ее свойства
23
□ содержащие газы в концентрациях: диоксид углерода С02 —
более 0,75 г/л, сероводород H2S — более 10 мг/л, радон — более
50 ед. Махе/л;
□ радиоактивные;
□ с повышенной температурой (субтермальные — 20—37 °С,
термальные — 37-42 °С, гипертермальные — более 42 °С).
Лечебные минеральные воды, по сравнению с пресными, содержат
дополнительные примеси. Использование таких вод для наружного
и внутреннего применения без рекомендации врача недопустимо.
Воды, используемые при водных процедурах, должны
соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде, или, по крайней
мере, быть безопасными в санитарно-гигиеническом отношении.
Используемая для питьевых и хозяйственно-бытовых целей вода
должна быть свободной от загрязнений, которые могутбыть привнесены в них
природными и антропогенными факторами. Природные факторы
загрязнения воды связаны с ее высокой растворяющей способностью
и составом залегающих горных пород. К антропогенным факторам
относятся сточные воды (использованные на коммунально-бытовые цели,
на нужды промышленности и сельского хозяйства, энергетики и
транспорта), а также газовые выбросы, твердые и жидкие отходы.
Физико-химические свойства воды
Наиболее полно изучены свойства воды, благодаря которым
возникла жизнь. Эти свойства сделали возможным существование живой
природы в том диапазоне температур, который характерен для Земли
как космического тела.
Какие же это свойства?
Плотность воды
Одно из важнейших свойств воды — ее плотность. Максимальную
плотность пресная вода имеет при 4 °С. При этой температуре один
килограмм воды занимает минимальный объем (рис. 1.2): При
понижении температуры от 4 °С до 0 плотность уменьшается, т. е. вода с
температурой 4 °С находится внизу, а более холодная поднимается
наверх, где и замерзает, превращаясь в лед.
Плотность обычного льда — твердой кристаллической фазы воды —
меньше плотности воды, поэтому лед плавает на поверхности,

24
Глава 1
Объем, %
100,3
100,2
100,1
100,0
г,°с
Рис. 1.2. Объем,
занимаемый 1 кг воды при различных
температурах
предохраняя воду от дальнейшего охлаждения. Он выступает в роли
ледяной «шубы», защищающей пресноводный объект от полного
промерзания. Таким образом формируются условия для жизни
обитателей водоемов при низких температурах.
В морской воде растворено значительное количество солей, и она
ведет себя при охлаждении совершенно по-другому. Температура ее
замерзания зависит от солесодержания, но в среднем составляет —1,9 °С.
Максимальная плотность такой воды — при температуре —3,5 °С.
Морская вода превращается в лед, не достигая максимальной
плотности. Поэтому происходит вертикальное перемешивание морской
воды при ее охлаждении от плюсовой температуры до температуры
замерзания. Благодаря такой циркуляции нижние горизонты океана
обогащаются кислородом, а в верхние слои из нижних поступает вода,
богатая питательными веществами. Необходимо отметить, что как
морской, так и пресный лед легче воды и плавает на ее поверхности,
предохраняя глубинные слои воды в морях и океанах от
непосредственного контакта с холодными массами воздуха и способствуя тем
самым сохранению тепла. В то же время искусственно при высоком
давлении были получены разные модификации льда. Одни из них
тяжелее воды, другие плавятся и, следовательно, замерзают при
высокой температуре. Это так называемый «горячий лед». Поэтому всем
нам повезло не только с наличием на Земле воды и солнечной
радиации, но и с величиной атмосферного давления. Иначе вся Земля
могла бы оказаться скованной ледяным панцирем.
Термодинамические константы воды
Вода имеет особенные, аномальные свойства. В первую очередь это
касается таких термодинамических констант, как теплоемкость воды,
теплота парообразования, скрытая теплота плавления льда. Аномаль-

Вода и ее свойства
25
ный характер этцх величин определяет большинство
физико-химических и биологических процессов на Земле.
Удельная теплоемкость воды составляет 4,1868 кДж/(кг-К), что почти
вдвое превышает удельную теплоемкость таких веществ, как
этиловый спирт (2,847), растительное масло (2,091), парафин (2,911) и
многие другие. А это значит, что при нагревании на одинаковое
количество градусов вода способна воспринять почти вдвое больше тепла,
чем перечисленные жидкости. Но и при остывании вода отдает
больше тепла, чем другие жидкости. Поэтому при нагревании вод
Мирового океана под воздействием солнечных лучей и их остывании при
отсутствии энергии солнечной радиации теплоемкость выступает как
свойство, обеспечивающее минимальные колебания температуры
воды днем и ночью, летом и зимой.
Аномально высокое значение имеет теплота парообразования воды. Эта
величина более чем вдвое превышает теплоту парообразования
этанола, серной кислоты, анилина, ацетона и других веществ. Поэтому даже
в самое жаркое время вода испаряется крайне медленно, что
способствует ее сохранению и, следовательно, сохранению жизни на Земле.
Высокое значение скрытой теплоты плавления льда также
обеспечивает стабильность температурного режима на планете.
Одно из интересных свойств воды заключается в том, что ее
наименьшая теплоемкость приходится на температуру 37 °С, а это значит, что
при данной температуре необходимы минимальные энергетические
затраты для ее изменения. Наверное, поэтому температура тела
теплокровных существ близка к этому значению.
Вода имеет аномально высокие значения и других констант. Вещества,
образованные соединением водорода со стоящими в одном ряду
периодической таблицы кислородом, серой, селеном, теллуром,
называются гидридами. Гидрид кислорода называется водой. Необычность
свойств гидрида кислорода, по сравнению со свойствами других
гидридов, заключается в том, что, в отличие от них, вода в обычных
условиях (при нормальном давлений и температуре от 0 до 100 °С)
находится в жидком состоянии, а не в газообразном. На рис. 1.3 представлены
точки кипения и замерзания гидридов. Если бы вода не обладала
аномальными значениями температуры кипения и замерзания, то эти
процессы происходили бы при значительно более низких отрицательных
температурах и вода в жидком виде присутствовала бы на более
холодных планетах. И следовательно, жизни на Земле не было бы.

26
Глава 1
М .
128-j p H2Te •
108-^ / / л
/ /О — точка замерзания
/ / # — точка кипения
1 /
78 J бН2ЗеУ
58 I / /
38 Н / У H2S
О-—£^--~ . Н20
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 7", С
Рис. 1.3. Точки кипения (•) и замерзания (о) гидридов
Сила поверхностного натяжения воды
Есть и другие особые свойства воды, которые позволяют назвать ее
поистине удивительнейшим соединением. Речь идет о-поверхност-
ном натяжении жидкости. Силы взаимодействия молекул,
составляющих воду, притягивают их друг к другу, и разорвать эту связь не так
просто. Большинству людей известен школьный опыт, когда
осторожно положенная в блюдце с водой иголка плавает на поверхности.
Многие видели интереснейший фокус, когда в полный стакан воды
опускают значительное количество монет и вода, не переливаясь
через край, поднимается небольшим куполом. Наконец, известна
библейская легенда о том, как Христос шел по воде. Все эти явления и
легенды связаны с большим поверхностным натяжением воды. Бла-^
годаря поверхностному натяжению, вода поднимается по
капиллярным каналам в грунте на поверхность Земли, поступает в ткани и
клетки растений и живых организмов. Из всех известных жидкостей только
у ртути сила поверхностного натяжения выше, чем у воды.
Известна очень интересная особенность воды, связанная с
распространением в ней звуковых волн. Скорость распространения звука в воде
аномально высока, она превышает скорость его распространения в
воздухе почти в 6 раз.
Мы рассмотрели особенные свойства воды. А каковы же ее основные
свойства при нормальном, пониженном и повышенном атмосферном
давлении?

Вода и ее свойства
27
Свойства чистой воды
Чистая вода представляет собой прозрачную жидкость без цвета и
запаха. При давлении 1 атм вода замерзает при температуре 0, а кипит
при 100 °С. При повышении давления вдвое вода закипает при
температуре 120 °С, а при понижении вдвое — при 81 °С. Однако при
уменьшении давления температура плавления льда (или замерзания
воды) повышается.
Диаграмма состояний воды в области низких давлений представлена
на рис. 1.4. Видно, что при низких давлениях вода может существовать
только в виде льда или пара, а при высоких температурах — только в
виде пара. Существуют также критические значения давления и тем-
р кПа. пературы воды. При
давлении свыше 22,1 атм и
температуре свыше 374,4 °С
(ОСТЬ I r jr
/ исчезает разница между
1013-| Д___^/ = 20°с / жидкостью и паром, вода
7 существует в газообразном
/ состоянии.
Рис. 1.4. Диаграмма
состояний воды в области низких
давлений
Удивительные значения давления и температуры атмосферы
сложились на Земле, так как именно при этих значениях вода присутствует
на планете в жидком виде, обеспечивая развитие всех существующих
форм жизни. При этих параметрах происходит растворение в воде
кислорода, необходимого для жизни водных организмов, а также для
протекания процессов самоочищения воды. На протяжении многих
тысячелетий наличие атмосферы, гидросферы и солнечного излучения
создавало незначительный перепад температур летом и зимой, днем
и ночью, обеспечивая условия для существования жизни.
Способность воды к растворению
Однако самая удивительная особенность воды — ее способность
растворять другие вещества. Способность веществ к растворению
зависит от их диэлектрической постоянной. Чем она выше, тем больше
способно вещество растворять другие. Так вот, для воды эта величина

28
Глава 1
выше, чем для воздуха или вакуума в 9 раз. Поэтому пресные или
чистые воды практически не встречаются в природе. В земной воде
всегда что-то растворено. Это могут быть газы, молекулы или ионы
химических элементов.
Считается, что в водах Мирового океана могут быть растворены все
элементы таблицы периодической системы элементов, по крайней
мере, на сегодня их обнаружено более 80.
Структура молекулы воды
С чем же связана высокая растворяющая способность воды? Какова
структура воды. Как устроена молекула воды?
Вполне возможно, что все особенности воды определяются теми
химическими элементами, которые входят в ее состав. Эти элементы —
водород и кислород - широко распространены как в Космосе, так и
на Земле.
Строение атома водорода
Наиболее распространенным во Вселенной элементом является
водород. Атом водорода состоит из одного положительного заряда —
протона, который находится в ядре, и одного отрицательного —
электрона, который располагается на орбите. В ядре атома водорода
может также находиться несколько нейтральных частиц — нейтронов.
Их количество определяет «тяжесть» водорода. На рис. 1.5
представлено схематическое изображение атома водорода. Водород имеет три
изотопа: протий !Н, дейтерий 2Н (или D) и тритий 3Н (или Т).
Массовое число, обозначаемое верхним индексом, характеризует
количество тяжелых частиц — нуклонов (протонов и нейтронов) — в ядре.
У протия в ядре один протон, у дейтерия — один протон и один
нейтрон, у трития — один протон и два нейтрона. В природной воде протий
и дейтерий содержатся в
соотношении 6800:1. Трития в природе
^^ ничтожно мало.
/^ Хотя положительный заряд ядра
|Sff - Электронная равен отрицательному заряду
оболочка электрона, тем не менее один
Рис. 1.5. Схематическое
изображение атома водорода

Вода и ее свойства
29
атом водорода способен заполнять свою единственную оболочку
двумя электронами (создавать так называемые водородные связи) или
отдавать этот электрон и становиться положительно заряженным
ионом. Ион водорода постоянно присутствует в воде, и его
концентрация определяет один из важнейших показателей качества воды —
активную реакцию воды рН.
Строение атома кислорода
Кислород — тоже замечательный элемент. Благодаря
незаполненности электронной оболочки, на которой не хватает двух электронов,
он обладает способностью вступать в реакции с другими элементами,
являясь одним из самых активных химических элементов. Связанный
кислород составляет более 85% гидросферы, более 45% литосферы
и более 23% атмосферы. Кислород стоит на первом месте по числу
образуемых минералов (1364), в живых организмах содержится около
70% кислорода, он входит в состав важнейших органических
соединений — белков, жиров, амонокислот и т. д., в состав скелета.
Исключительно велика роль кислорода в биохимических и
физиологических процессах, особенно вдыхании. Практически все животные,
растения и микроорганизмы (за исключением микробов-анаэробов)
получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счет
биологического окисления различных веществ при помощи кислорода.
Все окислительные процессы в природных водах, приводящие к
самоочищению водных объектов, такж:е протекают благодаря
присутствию в воде кислорода.
В природе известны три разновидности кислорода — три стабильных
изотопа кислорода: 160, 80 (тяжелый) и 170, среднее содержание
которых составляет соответственно
| / 99,759; 0,204 и 0,037% от общего
+ / числа атомов кислорода на Земле.
+ Эти изотопы различаются
количеством нейтральных частиц
(нейтронов), входящих в состав ядра,
, _ при этом количество протонов
в ядре одинаково и равно восьми.
На рис. 1.6 приведено схематичес-
_ кое изображение атома кислорода.
Рис. 1.6. Схематическое изображение
атома кислорода

30
Глава 1
Особенностью атома кислорода является незаполненность внешней
электронной оболочки; для этого не хватает двух электронов.
Конфигурация атома кислорода записывается как Is 2s 2р . Число
электронов в атоме кислорода равно сумме верхних индексов при
обозначении s- и /ьорбиталей. На s-орбитали может присутствовать не более 2
электронов, на трех/?-орбиталях — не более 6. £-орбитали у атома
кислорода заняты полностью, на одной /?-орбитали расположены два
парных электрона, а двум /?-орбиталям до заполнения не хватает 2
электронов. Способность атома кислорода к взаимодействию с другими
веществами определяется именно этим.
Строение молекулы воды
Эти два элемента — водород и кислород — являются антагонистами.
Один из них господствует в Космосе, другой — на Земле. Один
(водород) стремится отдать единственный электрон своей электронной
оболочки, а другой (кислород) стремится заполучить два электрона
от других химических элементов.
Анализируя состав молекулы воды (рис. 1.7), можно сказать, что в ней
два атома водорода и один атом кислорода «нашли друг друга».
I Таким образом, в составе
воды, химическая формула
которой записывается как Н20,
теоретически могут
присутствовать девять различных
стабильных видов воды
(число перестановок из 5 по 3).
Однако 99,97% всей воды
— в гидросфере представлено
обычной водой вида 1К21 0>
доля тяжелой воды 2Н2160
составляет менее 0,02%.
Рис. 1.7. Схематическое изобра-
| жение молекулы воды
Современной науке известно несколько моделей, с помощью
которых можно разрешить многие аномальные свойства воды. Считается,
что некоторые свойства определяются количеством ассоциаций
молекул мономеров (H20)j, димеров (Н20)2и тримеров (Н20)3, которые
преимущественно присутствуют в воде при различных температурах.

Вода и ее свойства
31
Кластеры
Рис. 1.8. Мерцающие
кластеры воды
Так, при температуре около 0 в воде присутствуют в основном триме-
ры, при температуре около 4 °С — димеры, а в газообразном
состоянии вода содержит главным образом мономеры. Иногда эти
ассоциации называют тригидролями, дигидролями и моногидролями.
Некоторые ученые предлагают рассматривать воду как совокупность
ассоциаций молекул, включая при этом в каждую ассоциацию от
одной до восьми молекул. Другие считают, что структура воды
представляет собой пространственное «кружево», образованное различными
«мерцающими кластерами» (рис. 1.8). Третьи предлагают исследовать
свойства воды с учетом особенностей строения ее молекулы,
которые, в свою очередь, определяются особенностями составляющих
молекулу воды элементов. В соответствии с современными
представлениями, молекула воды похожа на маленький магнит.
Почему в воде присутствуют растворенные вещества?
Датский ученый Н. Бьеррум в 1951 г.
предложил модель молекулы воды с точечным
распределением зарядов. В соответствии с этой
моделью, молекула воды представляет собой
тетраэдр (или пирамиду, рис. 1.9), в середине
которого размещен центр молекулы, а в
углах — электрические заряды.
<8>
Рис. 1.9. Схема молекулы воды в виде тетраэдра

32
Глава 1
Два положительных заряда соответствуют двум атомам водорода,
каждый из которых «предоставил» свои электроны атому кислорода, и два
отрицательных заряда, соответствующих «непарным» электронам
кислорода. Таким образом, молекула воды представляет собой диполь, один
из полюсов которого имеет положительный заряд, а другой —
отрицательный. Полюсы диполя разнесены на некоторое расстояние,
поэтому в электростатическом поле диполь воды разворачивается вдоль
линий напряженности электрического поля. Если электростатическое
поле образовано отрицательно заряженным ионом, то диполь воды
разворачивается к этому иону своим положительным полюсом, и
наоборот. Свойства воды как растворителя во многом определяются
поляризованным строением ее молекулы. Высокая полярность молекулы
является причиной активности воды при химических
взаимодействиях, при растворении в ней солей, кислот и оснований, т. е. при
образовании электролитов. Вода способна растворять многие вещества,
создавая с ними однородные физико-химические системы переменного
состава. Растворенные в природных водах соли находятся в ионном
состоянии, т. е. подвергнуты электролитической диссоциации.
Растворение в воде солей и газов
Каким образом происходит растворение? Молекула воды в силу
своей высокой полярности (в результате разнесенности электрических
зарядов) обладает электрическим полем, способным притягивать
молекулы других веществ. При соприкосновении с водой ионы,
составляющие кристаллическую решетку вещества (рис. 1.10), окружаются
полярными молекулами воды, которые образуют гидратную
оболочку вокруг оторванных от кристаллической структуры ионов.
И
I Na+ И СГ И Na+ И СГ U ^Д^
{ СГ К Na+ И СГ } ( Na+} 0^fff ^
Д^ т'
X, ,.Х, ,.Х, ,,Х,@ еэ{сг)еэ
-г -г -г _-ъ<Ъ у
i Na+Д СГ Д Na+Д СГ ;<£э ^> J*L^?
~Р\^ Рис. 1.10. Растворение
каменной соли

Вода и ее свойства
33
Многие вещества содержат в своей кристаллической решетке
некоторое количество молекул воды, которых, однако, недостаточно для
полного растворения вещества. Такие вещества называются
кристаллогидратами. К их числу относятся сода Na2C03 x 10Н2О,
сернокислый алюминий A12S04 x 18Н20 и многие другие. Минимальной
растворимостью обладают карбонаты — кальциевые и магниевые соли
угольной кислоты. Очень хорошо растворяется поваренная соль NaCI,
поэтому ее много в морской воде. В табл. 1.3 представлен средний
солевой состав воды океанов.
Таблица 1.3. Средний солевой состав воды океанов
Наименование
соли
Формула
Содержание
в воде, г/кг
Хлорид
натрия
NaCI
27,2
Хлорид Сульфат Сульфат
магния кальция магния
MgCI2
3,8
CaS04
1,3
MgS04
1,6
Карбонат
кальция
СаС03
0,1
Бромид
магния
MgBr2
0.1
Растворимость некоторых солей зависит от температуры (табл. 1.4).
Таблица 1.4. Растворимость солей, г/кг, при различных температурах
л Температура, °С
Соль
.1! 1
10
35,7
12.5
9,0
20
35,8
21,5
19,2
30 40
36,1 36,4
40,8 50,0
41,0 48,0
50
36,7
46,8
60
37,1
46,6
45,3
70
46.2
45.1
Помимо солей, в воде растворяются и газы. Они находятся в воде в
виде молекулярных растворов, т. е. как бы помещаются между
молекулами воды. В то же время при избыточном количестве газы могут
находиться в воде в виде мельчайших пузырьков. Количество газа,
которое может раствориться в воде, зависит от его природы,
давления над поверхностью воды и от температуры. В табл. 1.5 приведены
Таблица 1.5. Растворимость газов, мг/кг,
при различных температурах (давление газа 1 атм)
Температура, °С
0 10 20 30 40 50 60 70 80
С02 3350 2310 1690 1260 970 760 580
02 69,5 53,7 43,4 35,9 30,8 26,6 22,8 - 13,8
H2S 7070 5110 3550 2980 2360 1780 1480 960 765

34
Глава 1
данные о растворимости некоторых газов при различных
температурах воздуха. Давление газа над поверхностью воды составляет 1 атм
(0,1 МПа). При уменьшении давления количество растворенного в
воде газа будет пропорционально уменьшаться.
Истинные и коллоидные растворы
Природные воды, используемые для хозяйственно-бытовых целей,
прошли большой круг оборота в природе: испарились с поверхности
океана, выпали на землю в виде дождя, снега или инея, растворили
в себе значительное количество химических элементов и, по сути,
стали растворами. В зависимости от размера частиц растворенного в воде
вещества различают истинные и коллоидные растворы.
Истинными называются растворы, в которых растворенное вещество
находится в ионной форме. Причиной разложения в воде молекул
вещества на ионы является электролитическая диссоциация
электролитов. Процесс электролитической диссоциации, например,
соляной и угольной кислот можно выразить формулами:
НС1->Н+ + СГ;
Н2С03 н> Н++ НС03";
НС03"-*Н+ + СОз".
Соляная кислота имеет в своем составе один ион водорода и
диссоциирует в одну ступень. Угольная кислота содержит два иона водорода,
поэтому она имеет две ступени диссоциации. Помимо этого,
различают сильные и слабые электролиты. Сильные электролиты
практически полностью диссоциируют в воде, а слабые — в незначительном
количестве распадаются на ионы. Поэтому соляная кислота относится
к сильным электролитам, а угольная — к слабым. Положительно
заряженные ионы, образующиеся в процессе диссоциации, называются
катионами, отрицательно заряженные — анионами. Размер
диссоциированных ионов в основном соответствует размеру атомов или
молекул и составляет около 10~10 м. В табл. 1.6 приведена степень
ионизации электролитов в 0,1 Н (децинормальном) растворе.
В ионном растворе соблюдается принцип электронейтральности,
поэтому в нем всегда находится равное число эквивалентов катионов
и анионов. Катионы имеют положительный заряд и названы так
потому, что при электролизе движутся к катоду. Анионы же имеют
отрицательный заряд и при электролизе движутся к аноду.

Вода и ее свойства
35
Таблица 1.6. Степень ионизации электролитов в 0,1 Н растворе
при температуре 18 °С (для сильных электролитов — кажущаяся)
Наименование электролита
Кислоты:
Азотная
Соляная
Серная
Фосфорная
Сернистая
Уксусная
Угольная
Сероводородная
Борная
Основания:
Едкий натр
Едкое кали
Едкий аммоний
Соли:
Тип Ме+А-, например,
Тип Ме2+А2- например
KCI
■ K2so4
Катион
Н+
н+
2Н+
Н+
2Н+
Н+
Н+
2Н+
Н+
Na+
К+
nh;
Ме+
Ме2+
Анион
N03"
ci-
so42-
н2ро4-
so/-
сн3соо-
нсо3-
S2"
н2во3-
он-
он-
он-
А-
V
Степень
ионизации, %
92
92
58
27
34
1,3
0,17
0,07
0,01
92
91
1,3
86
73
Коллоидными (или просто коллоидами) называются растворы, в
которых вещество находится не в ионизированном виде, а во взвешенном
состоянии, в виде так называемых коллоидных частиц. Их размеры
лежат в пределах от 10" до 10" м.
Существует три типа коллоидных частиц, в соответствии с которыми
коллоидные растворы подразделяются на три группы.
Первая группа — суспензоиды, представляющие собой коллоидные
растворы металлов, окислов химических элементов и других солей.
В устойчивых растворах коллоидные частицы несут различные по
величине, но одинаковые по знаку электрические заряды, что
препятствует их слипанию и укрупнению. Коллоидные растворы этой
группы называются золями или необратимыми коллоидными растворами,
так как при контакте с растворителями выпавшие или выпаренные
осадки вновь золей не образуют. Основу этих коллоидных растворов
составляют низкомолекулярные неорганические вещества.

36
Глава 1
Ядро мицеллы
Потенциалообразующий
слой ионов
Противоионы
Рис. 1.11. Строение мицеллы
Вторая группа — ассоциативные (мицелярные) растворы,
образованные низкомолекулярными веществами, объединенными в агрегаты
молекул — мицеллы. Строение мицеллы приведено на рис. 1.11.
В центре мицеллы могут находиться молекулы различных элементов
(соединений). В данном случае в центре мицеллы находятся молекулы
гидроокиси железа, они составляют ее ядро и имеют в основном
нейтральный заряд. В то же время непосредственно к ядру мицеллы
примыкает потенциалообразующий слой ионов (в данном случае — с
положительным знаком), а к нему примыкает слой противоионов СГ.
Эти два различно заряженных слоя образуют двойной электрический
слой. В результате броуновского движения часть противоионов
отстает от коллоидной частицы, которая приобретает электрический заряд.
Гидроокиси железа и алюминия образуют коллоиды с положительным
зарядом, хотя большинство коллоидных частиц природных вод при рН
6,5-7,5 имеют на грануле отрицательный заряд. Наличие
электрического заряда препятствует слипанию и укрупнению частиц (коагуляции).
Такая дисперсная система может существовать неопределенно долго, не-

Вода и ее свойства
37
смотря на то, что гидроокись железа является малорастворимым
соединением. В ядре коллоидной частицы может находиться до 10 атомов.
Третья группа — молекулярные коллоиды, к которым относятся
растворы природных и синтетических высокомолекулярных веществ
с молекулярной массой от 10 000 до нескольких миллионов.
Молекулы этих веществ имеют размеры коллоидной частицы, поэтому их
называют макромолекулами. Эти коллоиды способны превращаться
в гели и студни в результате коагуляции. Высушенные студни, в
отличие от гелей, способны вновь набухать в воде.
Концентрация растворов
Концентрация растворов определяется содержанием в них
растворенного вещества. По концентрации растворы могут быть
приблизительными и тонными в зависимости от назначения и предъявляемых к ним
требований.
Концентрация раствора может выражаться в различных единицах.
Приблизительные растворы. Концентрацию таких растворов
выражают в весовых или объемных процентах. Весовыми процентами
называют количество вещества в граммах, растворенного в 100 г раствора.
Например, десертное вино (16%) содержит 16 г сахара в 100 г
раствора. Объемными процентами называют количество вещества в
процентах от общего объема раствора. Например, в 100 мл водки содержится
40 мл спирта (40 об. %).
Точные растворы. Важнейшими единицами измерения концентрации
точных растворов являются:
□ титр — содержание вещества в граммах в 1 мл раствора;
□ молярность — молярная концентрация, т. е. количество молей
вещества, содержащегося в 1 л раствора (моль/л);
□ нормальность — нормальная концентрация, т. е. количество
грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора;
□ моляльность — моляльная концентрация, т. е. отношение
количества молей вещества, содержащегося в растворе, к массе
растворителя (моль/кг).
Здесь необходимо напомнить, что 1 моль вещества численно равен
его молекулярному весу, т. е. 1 моль воды весит около 18 г, а 1 моль
ионов водорода — 1 г.
Традиционно при аналитических работах содержание вещества в
растворах выражают обычно только нормальностью. Нормальность раствора

38
Глава 1
удобно определять путем умножения количества молей вещества (ионов)
в растворе на валентность. Для одновалентных ионов численные
значения молярной и нормальной концентраций будут совпадать. Для
двухвалентных ионов численное значение молярной концентрации будет
в два раза меньше нормальной концентрации. И так далее.
Молярностью пользуются преимущественно при физико-химических
исследованиях, а в практике водоподготовки концентрацию
присутствующих в воде примесей определяют нормальностью (в
миллиграмм-эквивалентах на литр).
Условия и процессы формирования
химического состава природных вод
Природные водные объекты изучает наука гидрология. Один из ее
разделов — гидрохимия — изучает химический состав природных вод и
закономерности его изменения в зависимости от физико-географических,
геологических, климатических и антропогенных условий окружающей
среды. Гидрохимия — наука о химии гидросферы. Один из основных
вопросов, подлежащих изучению в рамках этой науки, — это вопрос
о формировании химического состава природных вод. При решении
этого вопроса используются данные некоторых смежных наук —
климатологии, геохимии, минералогии, биологии и ряда других.
Факторы, влияющие на формирование
химического состава природных вод
Процесс формирования химического состава природных вод очень
сложен и зависит от множества факторов (рис. 1.12).
Атмосферные воды
Основой, первоисточником всех природных вод является Мировой
океан. В результате испарительных процессов под воздействием
энергии солнечного излучения громадные объемы воды поднимаются в
атмосферу и переносятся на огромные расстояния. Атмосферные воды
являются первой стадией формирования поверхностных и подземных
вод. Атмосферные воды относятся к наименее изученным, но можно
сказать, что испарившаяся вода содержит незначительное количество
примесей и является практически пресной. Общая минерализация ее

Вода и ее свойства
39
Рис. 1.12. Факторы, влияющие на формирование химического состава
природных вод
составляет 10—20 мг/л. Однако это могут быть растворы сильных
кислот. Известно, что кислотные дожди наносят непоправимый вред
природе. Образуются они в результате взаимодействия атмосферной
влаги и газов — окислов серы и азота, в огромных количествах
выделяющихся при сжигании органического топлива — мазута, угля,
торфа и т. п. В результате растворения этих газов в атмосферной воде
ее водородный показатель достигает значений рН 3-4. Эта
атмосферная влага фактически является слабым раствором серной, азотной
и некоторых других кислот. В атмосфере могут также находиться
вредные примеси, попадающие в нее в результате техногенных катастроф.
При растворении в атмосферной влаге они могут переноситься на
огромные расстояния и загрязнять природные воды далеко от места
аварии. Всем памятны радиоактивные выбросы в Чернобыле, когда
огромные европейские пространства оказались загрязнены
радионуклидами. В таком случае атмосферные воды непосредственно влияют
на химический состав и качество природных вод, а антропогенные
факторы оказывают влияние на атмосферные воды.
Климат местности
Одним из основных факторов формирования химического состава воды
является климат местности. Выпавшие атмосферные осадки, как
правило, уменьшают минерализацию поверхностных и подземных вод.
В то же время в результате испарения поверхностных вод
минерализация их увеличивается. Климат является одной из географических
характеристик той или иной местности Земли и изучается в рамках
науки климатологии. На климат местности оказывают воздействие

40
Глава 1
такие географические факторы, как широта, высота над уровнем моря,
распределение морей, равнинных пространств и горных массивов,
растительный и снежный покров. Антропогенные факторы также
непосредственно влияют на климат. Рукотворные водоемы, регулирование
речных стоков, тепловое, газовое и аэрозольное загрязнение
атмосферы, тепловое загрязнение гидросферы, вырубка лесов и т. д. — все эти
факторы приводят к глобальному изменению климата.
Залегающие горные породы и их выщелачивание
К ведущим факторам формирования минералогического состава
природных вод можно отнести и залегающие горные породы. Подземные
реки, протекающие в осадочных и коренных породах, обогащаются
различными ионами хорошо растворимых минералов, содержащихся
в этих породах.
Главнейшими растворимыми минералами, которые в основном и
определяют химический состав природных вод, являются галит и
каменная соль NaCl, rnncCaS04| кальцит СаС03 и доломит СаС03 х MgC03.
Химический состав природных вод в значительной степени
определяется процессами выщелачивания, или химического выветривания
горных пород. В табл. 1.7 приведена классификация горных пород по
их происхождению.
Относительное содержание горных пород в земной коре
представлено в табл. 1.8. Как видно, осадочные и метаморфические горные по-
Таблица 1.7. Классификация горных пород по происхождению
Виды пород Породообразующие процессы
Магматические, или Остывание расплавленной магмы:
изверженные эффузивные, или вулканические, вылившиеся
наружу в виде потока лавы;
энтрузивные, застывшие в глубине Земли, не
доходя до ее поверхности
Осадочные (механичес- Разрушение первичных пород и последующее выпа-
кие, химические и ор- дение в виде механических осадков (песок, песчаник)
ганогенные осадки)* или химических отложений (соли).
Метаморфические Воздействие на магматические и осадочные породы
высоких давлений и температур (гнейс, мрамор),
химическое воздействие растворов; погружение горных
пород в глубь Земли в результате складчатости или
воздействия поднимающейся в высокие горизонты магмы
* Сюда причисляются и породы, образовавшиеся в результате жизнедеятельности
организмов (мел, известняки). Характерный признак этих пород— слоистость
и наличие отпечатков и окаменелостей.

Вода и ее свойства
41
роды, оказывающие основное влияние на формирование
химического состава природных вод, составляют не более 5%.
В то же время свойства магматических пород, составляющих более 95%
земной коры, очень важны для понимания процессов их
выщелачивания. Классификация этих пород по их активности приведена в табл. 1.9.
Таблица 1.8. Относительное содержание горных пород в земной коре
Виды
Виды пород
Магматические
Метаморфические
Осадочные
Таблица 1.9
магматических пород
Содержание в земной коре,.%
95
4
1
. Классификация магматических горных пород
Содержание SiQ2, %
Пример
Кислые 66 Гранит
Средние 66 и 65 Сиенит, диорит
Основные 45-55 Габбро,базальт
Ультраосновные 45 Дунит
Щелочные Около 55 Нефелиновые сиениты
Гидрокарбонатно-кальциевые воды образуются при протекании
подземных вод через известняки или породы, содержащие известняки.
Сульфатные кальциевые воды образуются при растворении
минералов, содержащих гипс. Хлоридные натриевые воды образуются при
выщелачивании каменной соли.
Важнейшие виды горных пород приведены в табл. 1.10.
Таблица 1.10. Важнейшие горные породы
Виды горных пород Наименование породы
Магматические Граниты, диориты, сиениты, габбро, базальты, порфириты,
липариты, андезиты, дуниты, трахиты, нефелиновые
сиениты и др.
Осадочные Механические, или обломочные, породы: валуны, щебень,
галька, гравий, брекчии, конгломераты, пески, глины и др.
Химические осадки: каменная соль, гипс, ангидрит,
калийные магнезиальные соли, мирабилит и др.
Метаморфические Глинистые и кристаллические сланцы (хлористые, слюдяные
и др.), роговик, песчаник, гнейсы, скарны (кремнесиликат-
ные породы), полевые шпаты и цр.

42
Глава 1
Из таблицы видно, что на формирование химического состава
природных вод основное влияние оказывают осадочные породы, точнее,
хорошо растворимые минералы осадочных пород. В табл. 1.11
представлены основные минералы, находящиеся в земной коре.
Таблица 1.11. Минералогический состав земной коры
Наименование
минерала
Полевые шпаты
Силикаты
Кварц и его
разновидности
Слюды
Оксиды железа
Вода
Кальцит
Содержание в
земной коре, %
55
15
12
3
3
9
1,5
Наименование
минерала
Фосфаты
Хлористые
соединения
Фтористые
соединения
Доломит
Прочие (глины,
сульфиды и др.)
Всего
Содержание в
земной коре, %
0,75
0,30
0,20
0,10
0,15
100
Окислительно-восстановительные и кислотно-щелочные реакции,
в результате которых происходит формирование природных вод,
оказывают большое влияние на химический состав воды. В зависимости
от содержания в атмосфере окислов серы, азота и диоксида углерода
(углекислого газа) природные воды имеют различную активную
реакцию. В более кислых природных водах, как правило, лучше
растворяется большинство химических элементов. Растворение химических
соединений природных минералов под воздействием химических
реакций носит название химического выщелачивания минералов.
Окислительно-восстановительные реакции в природных водах
определяются наличием в них окислителей, например кислорода, и
восстановителей, например водорода. Окислением называется процесс
отдачи электронов, а восстановлением — процесс их приобретения.
Поскольку процесс окисления химического элемента
сопровождается восстановлением окислителя, эта реакция и носит название
окислительно-восстановительной.
Многие элементы (железо, марганец, хром, сера, кобальт и др.)
способны изменять свою валентность, поэтому реакции окисления и
восстановления играют значительную роль, переводя
растворимые'соединения в нерастворимые и наоборот.

Вода и ее свойства
43
В процессах растворения почвенных минералов значительная роль
принадлежит микроорганизмам. В процессе своей жизнедеятельности они
используют энергию окислительно-восстановительных реакций,
поэтому процесс называется биологическим выщелачиванием минералов.
Смешение природных вод
При смешении различных природных вод происходит значительное
изменение их химического состава. Так, в результате образования
нерастворимых соединений и выпадения осадка получаются воды,
химический состав которых не совпадает с химическим составом исходной воды.
Почвы обогащают природные воды газами, органическими
веществами, ионами электролитов. В результате прохождения через почвенные
слои вода насыщается продуктами разложения органических остатков.
Это высокомолекулярные органические, гумусовые и фульвокислоты.
В свою очередь, из почвы вымываются комплексные коллоидные
соединения вида Si02 х А1203. При формировании химического состава
природных вод в почвенной среде активно протекают процессы
ионного обмена между водой и структурными составляющими почвы.
Антропогенные факторы
Одним из основных антропогенных факторов, оказывающих
непосредственное влияние на химический состав природных вод,
являются сточные воды. Хозяйственно-бытовые, промышленные и
сельскохозяйственные сточные воды могут содержать весь перечень
природных и созданных человеком химических элементов и веществ.
Поскольку полностью очистить сточные воды не представляется
возможным, то все эти вещества оказываются в почве, воде, атмосфере.
Сточные воды приводят также к термическому загрязнению
природных вод и уменьшению концентрации кислорода, что снижает
окислительный потенциал воды.
Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства
способствует поступлению в водоемы нитратов, нитритов, пестицидов,
фенолов, нефтепродуктов. Использование оросительного земледелия
приводит к усилению засоленности почв. Свалки и захоронения
твердых и жидких отходов, отвалы шлаков и пепла, хранилища
минеральных удобрений, животноводческие комплексы, пыль и стоки
автомобильных дорог, аэрозоли городов и т. д. — все это способствует
изменению химического состава природных вод.

44
Глава 1
Химический состав природных вод
Химический состав природных вод разнообразен. Воды Мирового
океана отличаются от пресных степенью минерализации. В то же
время воды морей могут различаться как по химическому составу, так и
по степени минерализации. Состав пресных вод зависит от условий
формирования. Сравнение качества воды различных водных
объектов выполняется в соответствии с классификацией природных вод.
Классификация природных вод
В природных водах, используемых для бытовых целей, обычно
присутствуют анионы и катионы, от которых в основном и зависят
вкусовые и санитарно-гигиенические свойства воды. Поэтому
природные воды в основном классифицируют по степени минерализации
и по химическому составу.
Классификация по степени минерализации
Природные воды представляют собой собственно воду — химическое
соединение кислорода и водорода — и растворенные в ней вещества,
обусловливающие ее химический состав и свойства.
В воде растворяются твердые, жидкие и газообразные вещества,
которые делятся на три группы:
□ хорошо растворимые (в 100 г воды растворяется более 10 г
вещества);
□ плохо растворимые, или малорастворимые (в 100 г воды
растворяется менее 1 г вещества);
□ практически не растворимые (в 100 г воды растворяется менее
0,01 г вещества).
Минерализацией называют сумму содержащихся в воде минеральных
веществ. Минерализацию пресных вод принято выражать в
миллиграммах на литр (мг/л) или граммах на литр (г/л), соленых вод или
рассолов — в граммах на литр или процентах (%). В зависимости от
Таблица 1.12. Классификация вод по степени минерализации
Наименование вод
Пресные
Солоноватые
С морской соленостью
Рассолы
Минерализация, г/кг
1,0
1,0-25,0
25,0-50,0
50,0 и свыше

Вода и ее свойства
45
практического применения существует несколько видов
классификации природных вод по степени минерализации,. Наиболее часто
используется классификация, представленная в табл. 1.12.
Классификация по химическому составу
В подавляющем большинстве случаев солевой состав природных вод
определяется катионами Са2+, Mg2+, Na+, K+ и анионами НСО^~, СР
S04~. Эти ионы называются главными ионами воды или
макрокомпонентами; они определяют химический тип воды. Остальные ионы
присутствуют в значительно меньших количествах и называются микро-
компонентами] они не определяют химический тип воды.
Классификация природных вод по химическому составу,
предложенная О. А. Алекиным (рис. 1.13), считается наиболее приемлемой для
вод, используемых в питьевых и хозяйственно-бытовых целях. В ее
основу положены два принципа: преобладающих ионов и
соотношения между ними.
с
Природные воды
3
С Гидрокарбонатные (С) Л Q Сульфатные (S) ) Q Хлоридные (CI)J
( Са ) ( Мд ) ( Na ) ( Са ) ( Мд ) ( Na ) ( Са ) ( Мд ) ( Na )
Рис. 1.13. Классификация природных вод по химическому составу
По преобладающему аниону воды делятся натри класса:
гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Воды каждого класса делятся,
в свою очередь, по преобладающему катиону на три группы:
кальциевую, магниевую и натриевую. Каждая группа подразделяется на 4
типа по соотношению содержащихся в воде ионов (в эквивалентах).
При этом класс природных вод обозначается символом
соответствующего аниона: С — НСО^~, S — S04~, CI — СГ; группа — символом
катиона: К+, Na+, Ca2+, Mg2+; тип — римской цифрой.
Формула воды записывается следующим образом. К символу класса
добавляется нижний индекс — значение минерализации (с точностью
до 0,1 г/л ), к символу группы — верхний индекс — значение общего
катионного состава (с точностью до целых единиц вещества в ммоль/л),

46
Глава 1
например: Cli2 Na0'5 — гидрокарбонатно-натриевая вода с общей
минерализацией 1,2 г/л и преобладающей концентрацией
гидрокарбонатных ионов и ионов натрия.
В природных водах присутствуют также растворенные газы. В
основном это газы, которые диффундируют в воды из атмосферы воздуха,
такие как кислород, углекислый газ, азот. Но в то же время в
подземных водах или водах нецентрализованных источников
водоснабжения, в минеральных и термальных водах могут присутствовать
сероводород, радиоактивный газ радон, а также инертные и другие газы.
В табл. 1.13 представлены ионы, наиболее часто встречающиеся в
природных водах.
Таблица 1.13. Ионы, наиболее часто встречающиеся в природных водах
Катион
Наименование
Водород
Натрий
Калий
Аммоний
Кальций
Магний
Железо (двух- и
трехвалентное)
Барий
Алюминий
Обозначение
Н+
Na+
К+
nh;
Са2+
Мд2+
Fe2+, Fe3+
Ва2+
Al3+
Анион
Наименование
Гидроксильный
Бикарбонатный
Хлоридный
Сульфатный
Нитритный
Нитратный
Силикатный
Ортофосфорный
Фторидный
Обозначение
он-
нсо3-
ci-
so42-
N02"
N03-
Si032-
po43-
F"
Растворимые и слаборастворимые соли в природных водах
Возвращаясь к главным ионам пресных вод, необходимо отметить, что
их катионныи и анионный состав определяется наличием в осадочных
породах хорошо растворимых минералов. Поэтому в воде
присутствуют катионы К+ и Na+ и анионы СГ и S042~. Ионы кальция и магния
с карбонатным ионом С03 ~ (продукт второй ступени диссоциации
угольной кислоты) образуют малорастворимые соединения — так
называемые соли жесткости. Эти соединения представлены в природе
в виде известняков, мелов, мраморов, кальцитов, доломитов и других
минералов, содержащих карбонаты кальция и магния. В то же время
бикарбонатные ионы НС03" (продукт первой ступени диссоциации

Вода и ее свойства
47
угольной кислоты) образуют хорошо растворимые соединения с
ионами кальция и магния. Карбонатные ионы присоединяют ион водорода
и превращаются в бикарбонатный ион:
СО|" + Н+ -> НС03".
При высоких концентрациях водородных ионов (высокой
кислотности соответствует низкое значение рН — меньше 6) происходит
растворение карбонатов, поэтому в природных водах могут
присутствовать бикарбонатные ионы НСОз", карбонатные ионы С03~, а также
катионы жесткости Са2+ и Mg2+.
Между этими составляющими существует строгое равновесие,
которое связано с содержанием в воде углекислого газа, катионов
жесткости и бикарбонатных ионов.
Угольная кислота имеет две ступени диссоциации:
Н2С03->Н+ + НСО^;
НСО -> Н+ + СО2"
и существует, в основном, в виде углекислого газа, концентрация
которого определяется парциальным давлением С02 в атмосфере и его
растворимостью в соответствии с таблицей растворимости газов.
В зависимости от содержания в природной воде различных форм
угольной кислоты природная вода имеет различное значение
водородного показателя (рис. 1.14).
Правильно также и другое положение: концентрация водородных ионов
определяет соотношение между бикарбонатными НС03~ и
карбонатными СО2" ионами.
СО?
Л
нсо;
/
-JL
I С03
./
.к
ю
\
12 14 рН
Рис. 1.14.
Соотношение форм
угольной кислоты в воде
при различных
значениях рН

48
Глава 1
02 С02 N2
Ui—ii_lL
со2+н2о—*н2со3
Н2С03—^Н++НСОз
НС03—*Н++С03~
Са2++ С0*~ —* СаС03
I
el
(?)
<р)
@
wsssssssssssssssss^^^
Рис. 1.15. Образование
карбоната кальция
Динамическое равновесие
между углекислым газом,
анионами угольной
кислоты, ионами кальция и
нерастворимым карбонатом
кальция в какой-то
степени может быть пояснено
рис. 1.15.
Из рисунка видно, что при снижении кислотности раствора
концентрация водородных ионов снижается, рН раствора повышается и он
приобретает щелочную реакцию, бикарбонаты переходят в
карбонаты, которые после взаимодействия с ионами кальция образуют
малорастворимый карбонат кальция. Происходит осаждение
кристаллической фазы карбоната кальция. И наоборот, при повышении
кислотности воды карбонатные ионы переходят в бикарбонатные, что
приводит к растворению карбоната кальция СаС03. Кстати,
приблизительно по такой же схеме происходит вымывание кальция из
костей скелета и зубов.
Примеси, встречающиеся в воде
Вода является великолепным растворителем, в котором могут
растворяться минеральные и органические вещества, созданные как
природой, так и человеком. Говорят, что «вода камень точит». И в то же
время в ней могут присутствовать вещества во взвешенном
состоянии: частицы песка и глины, коллоидные и механические примеси и
живые существа различных форм и размеров. Исходная, чистая вода,
попадающая на землю в виде дождя, снега, града, росы, изморози и
тумана, насыщаясь различными веществами и организмами,
загрязняется и, как правило, становится непригодной для питья или
использования в быту без предварительной очистки.
Источниками загрязнения природных вод могут быть как природные
объекты, так и объекты, созданные руками человека (рис. 1.16).
Значительное воздействие на природные водные объекты оказывает
сельскохозяйственное производство. Интенсификация оросительного
земледелия приводит к поднятию уровня грунтовых вод и усилению
засоленности почв с последующим исключением их из сельскохозяй-

Вода и ее свойства
49
Рис. 1.16.
Источники загрязнения
природных вод
ственного оборота. В природные водные объекты поступают
канцерогенные и другие вредные для здоровья людей вещества. Многие
природные вещества в процессе подготовки воды для питьевого
водоснабжения могут стать канцерогенными — это вторичное загрязнение
природных вод. Водные объекты могут быть загрязнены в результате
судоходства, сброса хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных
сточных вод. При этом происходит и термическое загрязнение водных
объектов. Присутствующие в сточных водах фосфор и азот (температура этих
вод, как правило, выше температуры природных вод) способствуют
развитию сине-зеленых водорослей. Интенсивное использование воды для
охлаждения оборудования также ведет к термическому загрязнению вод,
в результате чего повышается их температура, снижается содержание
кислорода и, соответственно, способность водоемов к самоочищению.
К антропогенным источникам поступления канцерогенных веществ
в природные воды относятся производственные и природные
сточные воды, ливневые и талые воды, протекающие по загрязненной
территории, хранилища нефтепродуктов, свалки и захоронения твердых
и жидких отходов, отвалы шлаков и пепла, хранилища минеральных
удобрений, животноводческие комплексы, пыль и стоки
автомобильных дорог и т. д.
К числу природных источников канцерогенных веществ необходимо
отнести залежи горючих ископаемых (сланцы, полиметаллические,
асбестосодержащие, селитровые и мышьяковистые руды),
геотермальные и минеральные воды.
Вещества, поступающие в водные объекты, насчитывают десятки
и сотни тысяч наименований. Для того чтобы признать эти
загрязнения или вещества, в которые они могут трансформироваться,
потенциально опасными для здоровья человека, необходимо проведение
специальных исследований. Для всего спектра загрязнений такие
исследования провести невозможно.

50
Глава 1
На территории РФ действует утвержденный Минздравом СССР
«Перечень веществ, продуктов, производственных процессов и бытовых
факторов, канцерогенных для человека». К их .числу отнесены
асбесты, бенз(а)пирен( 1,2,3), винилхлорид( 1,2), неочищенные
минеральные масла, мышьяк и его соединения и многие другие вещества.
Санитарные правила и нормы, определяющие гигиенические
требования к питьевой воде источников централизованного и
нецентрализованного водоснабжения, содержат нормативы предельно
допустимых концентраций веществ, которые могут оказать канцерогенное
или иное вредное воздействие на организм человека.
Канцерогенное воздействие полиароматических (циклических)
углеводородов (ПАУ), к числу которых относится и бенз(а)пирен,
наиболее изучено. Опасность поступления их с водой сравнительно
невелика. Многие ароматические углеводороды могут накапливаться
в организмах гидробионтов, которые в свою очередь являются пищей
для человека.
Опасны для человека и хлорорганические соединения,
присутствующие в воде. Это, в первую очередь, полихлордифенилы (ПХД) и
отдельные пестициды (ДДТ, ГХЦГ и гексахлорбензол). Строение
некоторых циклических углеводородов представлено на рис. 1.17. Эти
соединения обладают высокой стабильностью в условиях
окружающей среды.
При обработке природных вод хлорированием из неканцерогенных
«предшественников» могут образовываться опасные в канцерогенном
отношении галогенсодержащие соединения (ГСС). В питьевой воде
может содержаться до 100 ГСС, среди них наиболее часто и в
наибольшем количестве встречаются хлороформ, дихлорбромметан, ди-
бромхлорметан, бромоформ, 4-хлористый углерод, дихлорэтан, три-
хлорэтан, тетрахлорэтан и др. Причем в нехлорированной воде эти
CCI
| 3 ддт Гексахлорбензол
СН CI
CI
Рис. 1.17.
Строение циклических уг-
Cl CI CI леводородов
CI.
CI

Вода и ее свойства
51
вещества, по мнению ряда исследователей, не встречаются или
встречаются в минимальном количестве. Наибольшее количество ГСС
образуется при хлорировании природных компонентов, таких как гу-
миновые кислоты, дубильные вещества, винилиновая и галловая
кислоты, а также фульвокислоты, метаболиты водорослей — всего
более 80 веществ.
В природных водах присутствуют и размножаются микроорганизмы,
водоросли, ракообразные, рыбы, земноводные, в толще воды
развиваются личинки комара, на поверхности воды живут водомерки.
Многие из этих организмов, называемых гидробионтами, являются
опасными для здоровья и жизни человека, например, огромные морские
хищники — акулы — или небольшие хищные рыбы пираньи. Но и
небольшие микроорганизмы — микробы — могут нанести
непоправимый вред здоровью человека.
В воде могут присутствовать также микроскопические личинки
паразитов, амебные цисты, бактерии в споровой форме и другие
патогенные формы. Основным источником патогенных организмов,
распространяемых водой, являются фекалии человека и теплокровных
животных, а также фекально-бытовые сточные воды. Фекальные
загрязнения воды ухудшают ее качество, а патогенные
микроорганизмы, попадающие в воду с выделениями теплокровных животных и
человека, могут явиться причиной заболеваемости кишечными
инфекциями. Среди патогенных микроорганизмов чаще других
обнаруживаются в загрязненных водах сальмонеллы, шигеллы, пасте -
реллы, вибрионы, микобактерии, энтеровирусы человека, амебные
цисты, личинки нематод, энтеропатогенные E.Coli и др.
Сальмонеллы (Salmonella) — это представители рода сальмонелл,
в который входит около 2000 различных грамм-отрицательных
микроорганизмов, похожих друг на друга по внешнему строению и
воздействию на человека. Эти микробы вызывают заболевание желудочно-
кишечного тракта, называемое сальмонеллезом. В воде сальмонеллы
сохраняются до 120 дней; эффективно дезинфицируются раствором
хлорной извести.
Шигеллы (Shigella) — это дизентерийные микробы, поражающие
отдел толстой кишки человека; вызывают дизентерию (шигеллез) с
признаками интоксикации. Они хорошо сохраняются в воде и даже
могут размножаться. На них губительно действуют высокая температура
и дезинфицирующие средства.

52
Глава 1
Амебные цисты, попадающие в организм человека с загрязненной
водой, вызывают амебиаз — болезнь кишечника, иногда
осложняющаяся абсцессами печени, головного мозга, поражением легких и
других органов. Возбудитель относится к классу простейших (Entamoeba
histolitica), размер ее может достигать 20—30 мкм.
Лептоспироз — острое инфекционное заболевание, передающееся
человеку от животных. Однако возможен и водный путь передачи
инфекции. Болезнь характеризуется поражением почек, печени,
центральной нервной системы и мышц, сопровождается интоксикацией и
лихорадкой. Возбудителем лептоспироза являются лептоспиры
(Leptospira interrogans) — спиралевидные организмы, приспособленные
для жизни в воде. Ежегодная заболеваемость во всем мире составляет
1%, но при контакте с домашними животными может достигать 3%.
В литературе описана вспышка лептоспироза у 50 человек, которые
купались в реке, протекавшей вблизи пастбища для коров и свиней.
В этом ряду инфекционных заболеваний, водный путь
возникновения которых является наиболее вероятным, необходимо отметить
холеру. Эта болезнь в XIX в. вызывала в Европе пандемии. Заболевания
холерой были отмечены в 1947 г. в Египте, в 1964 г. — в Иране и
Ираке, в 1970 г. — в Советском Союзе (Одесса и Астрахань). В последние
годы вибрионы холеры были обнаружены в водоемах Москвы, Санкт-
Петербурга, Тамбова. Не исключена возможность их появления и в
водоемах других регионов России. Распространение холеры связано
с нарушениями карантинов, усилением миграции людей —
носителей холерного вибриона, а также с перевозкой загрязненных
продуктов и воды кораблями и самолетами.
Возбудителем холеры являются вибрионы (Vibrio cholerae). Холерный
вибрион хорошо переносит низкие температуры и даже
замораживание. При кипячении погибает через 1 мин, при воздействии
дезинфицирующих средств — почти сразу.
Некоторые вирусы человека могут передаваться через воду при ее
загрязнении фекалиями. К ним относятся возбудители
инфекционного гепатита, полиомиелита, энтеровирусных инфекций, вызывающие
поражение центральной нервной сцстемы, мышц, миокарда и
кожных покровов.
Возможность передачи вирусов водным путем можно
продемонстрировать на примере вирусного гепатита. Самая большая вспышка
вирусного гепатита отмечена в 1955-1956 гг. в Дели. Несколько тысяч

Вода и ее свойства
53
человек были инфицированы в результате употребления воды из
централизованной системы водоснабжения. Дело в том, что в природной
воде присутствовали возбудители кишечных заболеваний, вирус
гепатита и другие патогенные формы. Обработка воды хлорированием
привела к подавлению возбудителей кишечных инфекций, но не
смогла подавить вирус гепатита. Этому препятствовала высокая мутность
исходной воды: вирусы как бы прятались во взвешенных частицах.
В 1996 г. инфицирование вирусным гепатитом при употреблении
питьевой воды было отмечено и в России.
Независимо от происхождения присутствующие в природных водах
примеси можно объединить в группы по размеру и
физико-химическому состоянию. В соответствии с классификацией, разработанной
Л. А. Кульским, примеси (загрязнения) природного и
антропогенного происхождения подразделяются на 4 группы. Первые две
группы относятся к гетерогенным (неоднородным), другие две — к
гомогенным (однородным) — табл. 1.14.
Таблица 1.14. Классификация природных примесей
Система
Группа

Физико-химическая
характеристика
Размер, мкм
Основные
представители
Гетерогенная
1
Суспензии и
эмульсии
От 103до Ю-1
Крупная
взвесь.
Мелкая взвесь
Бактерии
2
Коллоидно-
растворимые
вещества
От Ю-1 до Ю-3
Гуминовые
вещества.
Вирусы
Гомогенная
3
Молекулярно-
растворимые
вещества
От Ю-3 до Ю-4
Растворенные
газы
Органические электролиты
4
Вещества,

диссоциированные на ионы
От Ю-3 до Ю-4
Анионы и
катионы
В зависимости от принадлежности примеси к определенной группе и
производится выбор способа очистки природных вод.
К первой группе примесей относятся кинетически неустойчивые
взвеси. Это водоросли, бактерии, суспензоиды, эмульсоиды и др.,
снижающие прозрачность воды (увеличивающие ее мутность). Более
крупные примеси удаляются фильтрованием, микропроцеживанием или
центрифугированием, остальные удаляются механическим путем,
коагулированием, флотацией, адгезией на высокодисперсных и
зернистых материалах, агрегированием при помощи флокулянтов,

54
Глава 1
электрофильтрацией. Воздействие на бактерии тяжелых металлов
(серебра и др.), окислителей, ультразвука и ультрафиолета способствует
подавлению их жизнедеятельности.
Ко второй группе относятся агрегативно-устойчивые примеси —
вещества, находящиеся в коллоидной форме. Эти примеси могут быть
удалены ультрафильтрацией, окислением, адсорбцией, коагулированием.
К третьей группе относятся молекулярно-растворенные примеси,
такие как газы и органические вещества биологического
происхождения. Для удаления этих примесей используют аэрацию, нагревание,
окисление, экстракцию, адсорбцию на активированном угле и
биохимический распад.
И наконец, четвертая группа примесей — электролиты. Их удаляют
из природной воды гиперфильтрацией (обратным осмосом),
переводом в малорастворимые соединения, сепарацией при помощи
фазовых переходов, фильтрованием через ионообменные материалы, а
также с помощью электродиализа.
Как следует из данной классификации, нет абсолютно надежного
способа очистки воды от содержащихся в ней примесей, кроме,
может быть, дистилляции.
Какой должна быть питьевая вода
Один из важнейших вопросов, который интересует потребителя, —
качество потребляемого продукта, в том числе и воды. Казалось бы,
потребителя в принципе должно интересовать только качество воды
на выходе из крана. Однако при более серьезном подходе необходимо
ответить и на несколько сопутствующих вопросов: а что же такое
качество вообще? каким должно быть качество воды в водном
источнике и при подаче ее потребителю? что происходит с водой в процессе
ее подготовки для питья?
Что такое качество воды
Как известно, водные объекты используются для удовлетворения нужд
различных отраслей человеческой деятельности: для коммунально-
хозяйственных нужд, для нужд сельского хозяйства и энергетики,
рыболовства, водного транспорта. И в каждом случае необходимы
водные объекты разного качества.

AMETEK®, CUNO- «ИНПРОКОМ-2», (812) 320-69691
Что же такое качество воды водного объекта и от чего оно зависит?
Качество воды выступает как характеристика ее состава и свойств, оп-
ределяющяя пригодность воды для конкретных видов использования.
При этом основными характеристиками водопользования являются:
□ объекты водопользования — поверхностные и подземные воды,
моря;
Q цели водопользования — нужды населения, промышленности,
сельского и рыбного хозяйства, транспорта и т. д.;
□ характер использования воды;
□ способ использования водных объектов.
Таким образом, водный объект используется в интересах
потребителя — водопользователя. Факторы, влияющие на состояние водного
объекта (рис. 1.18), могут иметь как естественную природу, так и
антропогенную, вызванную хозяйственной деятельностью человека.
[ Атмосфера J
( ИзЪЯТиеводЬ1 У^.'- ~;^^Х ДТ )
4 у ^ водный ^ ^ н s
s N 1. ОБЪЕКТ L s F х
( Возврат водь. V*4^ ^ ^Г Coop^eHMfl или ^)
^ г / ^ --.-- " \технические устройства^
(Загрязнение*\
воды )
Рис. 1.18. Факторы, влияющие на состояние водного объекта
Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта,
можно регулировать качество его воды.
Чем же определяется качество воды?
Водный объект характеризуется определенным природным составом
и свойствами воды, а потребитель формирует свои требования к
составу и свойствам потребляемой воды (рис. 1.19). На основании
данных о составе и свойствах воды, а также требований потребителя
формируются показатели (критерии ) качества воды.
Таким образом, водный объект характеризуется значениями
показателей качества, а вид водопользования — нормами качества воды.
Контроль качества воды заключается в проверке соответствия значений
показателей качества воды установленным нормам и требованиям.

56
Глава 1
\-Lu.
1
/
""Л
г
Объект
водопользования
i
г
Состав
и свойства
воды
Значения
показателей
качества воды
водный
ОБЪЕКТ
—^/ Критерии \+^
[ (показатели) ]
у качества ,
^^хч воды '^"^
^S^ Контроль ^ч.
Ч. качества воды.^
L
/
1
Регулирование
качества воды
А
r I
Вид
водопользования
т
Требования
к составу
и свойствам воды
Нормы
качества
воды
j
Рис. 1.19. Структура категории «качество воды» водного объекта
Как видно из рис 1.19, качество воды водного объекта и
необходимость его регулирования определяются целью водопользования, т. е.
потребителем.
При централизованном водоснабжении законодательно
определено, что вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной
в органолептическом отношении и безопасной для здоровья; при этом
подразумевается, что содержание вредных веществ в воде не должно
превышать предельно допустимых концентраций.
Для питья и хозяйственно-бытовых целей, в промышленности
и сельском хозяйстве в основном используются пресные
поверхностные и подземные воды. Номенклатура показателей качества и нор-

Вода и ее свойства
57*.
мы качества питьевой воды периодически изменяются. В основе этих
изменений лежат значительные изменения качества водных
источников в результате их загрязнения. В то же время основное
требование к качеству питьевой воды остается неизменным: питьевая вода
должна быть безопасной для здоровья независимо от степени
загрязнения источников водоснабжения сбросными водами.
Показатели качества питьевой воды
Традиционно для оценки качества воды в водном объекте или в
источнике водоснабжения, если речь идет о получении воды для питья,
используются физические, химические и санитарно-бактериологи-
ческие показатели. К физическим показателям качества воды
относят температуру, запахи и привкусы, цветность и мутность.
Химические показатели характеризуют химический состав воды. Обычно
к числу химических показателей относят водородный показатель воды
рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), а
также содержание главных ионов. К санитарно-бактериологическим
показателям относят общую бактериальную загрязненность воды и
загрязненность ее кишечной палочкой, содержание в воде токсичных
и радиоактивных микрокомпонентов. В зависимости от
загрязненности водного объекта и назначения воды предъявляются и
дополнительные требования к ее качеству.
Остановимся подробнее на таких терминах, как качество,
показатели качества и нормы качества воды.
Качество — это характеристика состава и свойств воды,
определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования.
Показатели качества — это перечень свойств воды, численные
значения которых сравнивают с нормами качества воды.
Нормы качества — это установленные значения показателей качества
воды для конкретных видов водопользования.
Показатели качества и нормы качества воды не являются жестко
установленными и неизменными. С ухудшением состояния окружающей
среды в результате ее загрязнения, установлением
причинно-следственной связи между количественной ц качественной характеристиками
загрязнения и негативными изменениями изменяются показатели и
нормы качества. Как правило, они становятся более жесткими. В то же
время на эти показатели и нормы непосредственное влияние оказывает

58
Глава 1
экономическая целесообразность. Можно научно обосновать высокие
нормы качества питьевой воды, но высокая стоимость производства
воды такого качества не позволит обеспечить массовый ее сбыт.
Дефицит пресной воды приводит к необходимости использования для
питьевых целей очищенных сточных вод, которые в основном и
пополняют запасы грунтовой воды. К 2000 г. из 24 крупнейших городов
мира 12 будут находиться в Азии, в районах с ограниченными
водными ресурсами. Вполне вероятным решением проблемы дефицита
пресной воды будет использование для питьевого водоснабжения
очищенных и рециркуляционных сточных вод.
Обеспеченность населенных пунктов России водными источниками
с водой питьевого качества ничуть не лучше. Загрязненность
источников водоснабжения привела к необходимости введения предельно
допустимых концентраций загрязняющих веществ. Таким образом,
заранее была признана экономическая нецелесообразность полной
очистки воды с доведением показателей ее качества до качества воды
лучших природных источников.
В нашей стране до последнего времени гигиенические требования к
качеству воды определялись ГОСТ 2874—82 «Вода питьевая». В
соответствии с этим документом, показатели качества воды подразделялись
на микробиологические, токсикологические и органолептические.
С 1996 г. гигиенические требования к качеству питьевой воды
централизованных систем водоснабжения определяются санитарными
правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». В этом
документе показатели качества воды подразделяются на:
□ эпидемические;
□ органолептические;
□ радиологические;
Q химические.
Эпидемические показатели
Вода является идеальной средой для развития многочисленных форм
бактерий, простейших и высших организмов. Некоторые из
развивающихся в воде микробов являются распространителями «водных
инфекций», к числу которых относят возбудителей брюшного тифа, па-
ратифов, холеры, дизентерии и т. д. Вода может быть переносчиком
различного рода зародышей глистов (аскарид, карликового цепня
и др.) и простейших (амеб, лямблий и др.).

Вода и ее свойства
59
В связи с обилием форм патогенных организмов, а также
сложностью и длительностью их определения прибегают к анализу воды на
наличие в ней «показательных» микробов, что указывает на
возможность загрязнения воды патогенной микрофлорой.
Значительная часть патогенных микроорганизмов попадает в водные
объекты с фекалиями человека и животных. Эти загрязнения,
независимо от наличия в них патогенных микробов, всегда содержат
непатогенный микроорганизм — кишечную палочку (Escherichia Coli), постоянно
присутствующую в кишечнике человека и теплокровных животных.
Количество кишечных палочек в воде характеризует степень ее
загрязнения фекальными стоками. Эти данные используются для
контроля за качеством очистки и обеззараживания воды на
водоочистных станциях. До последнего времени считалось, что снижение
количества кишечных палочек до 3 в 1 л воды в результате ее
обеззараживания обеспечивает полную гибель бактерий тифо-паратифной
группы, туляремийной палочки, бруцеллеза и др. Количество
кишечных палочек в 1 л воды называется коли-индексом, а
количество воды, в которой содержится 1 кишечная палочка, называется
коли-титром. В соответствии с ГОСТ 2874-82, коли-титр, равный
333 мл, должен обеспечивать эпидемическую безопасность
питьевой воды. Однако, по СанПиН 2.1.4.559-96, в 100 мл воды не
должно быть этих бактерий.
Бактериальная загрязненность воды характеризуется также числом
содержащихся в ней бактерий. Оно не должно превышать 50 в 1 мл
воды (50 000 в 1 л). В воде должны также отсутствовать и
простейшие (табл. 1.15).
Таблица 1.15. Эпидемические показатели питьевой воды
Показатель Единица измерения Норматив
Термотолерантные Количество бактерий в 100 мл Отсутствие
колиформные бактерии воды
Общие колиформные бактерии То же
Общее микробное число Количество бактерий, образу- 50
ющих колонии, в 1 мл воды
Колифаги Количество бляшкообразую- Отсутствие
щих единиц в 100 мл воды
Споры сульфитредуцирующих Количество спор в 20 мл воды
клостридий
Цисты лямблий
Количество цист в 50 л воды
»

60
Глава 1
Органолептические показатели
К числу органолептических показателей относятся запах, привкус
(вкус), цветность и мутность воды.
Наличие запахов и привкусов обусловлено присутствием
растворенных в воде газов, минеральных солей, органических веществ,
жизнедеятельностью микроорганизмов.
Запахводы может иметь природное (болотный, гнилостный,
землистый, сероводородный и др.) и искусственное (ароматический,
хлорный, фенольный, хлорфенольный, нефтяной и др.) происхождение.
Привкус воды может быть горьковатым, солоноватым, сладковатым,
кисловатым и т. д.
Для количественной оценки запаха и привкуса используют
5-балльную шкалу:
□ 1 балл — очень слабый;
□ 2 балла — слабый;
□ 3 балла — заметный;
Q 4 балла — отчетливый;
Q 5 баллов — очень сильный.
Как правило, с повышением температуры запахи и привкусы
усиливаются. Вода, используемая для питья, не должна иметь при
температуре 60 °С оценку более 2 баллов. Запахи и привкусы определяют
опытные лаборанты органолептически, поэтому данная оценка достаточно
субъективна.
Цветность, т. е. окраска воды в тот или иной цвет, в основном
свойственна водам поверхностных источников. Она может быть вызвана
природными веществами (сложные высокомолекулярные соединения
почвенного происхождения, железо в коллоидной форме, некоторые
ионы) и веществами, поступающими в водные объекты со сточными
водами. Цветность измеряется в градусах стандартной платинокобаль-
товой шкалы путем сравнения исследуемой пробы с водой эталонной
цветности. Цветность питьевой воды не должна превышать 20°. В
исключительных случаях, по согласованию с органами санитарного
надзора, этот показатель может достигать 35°.
Мутность (прозрачность) воды зависит от наличия в ней
взвешенных частиц и определяется непосредственно — весовым методом
или косвенно — по шрифту или кресту.

Вода и ее свойства
61
Весовым методом мутность определяют, взвешивая на лабораторных
весах отфильтрованную часть механических примесей. Мутность
питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/л. Использование мутной
воды для питьевого водоснабжения нежелательно, а иногда и просто
недопустимо.
При косвенном методе оценкой мутности является высота столба воды
в цилиндре, через который можно отчетливо рассмотреть
специальный шрифт или грани креста. Эта высота должна составлять не менее
30 см при определении мутности по шрифту и не менее 300 см — при
определении по кресту.
Нормативы органолептических показателей приведены в табл. 1.16.
Таблица 1.16. Органолептические показатели питьевой воды
Показатель
Запах
Привкус
Цветность
Мутность
Единица измерения
Балл
Балл
Градус
ЕМФ (единицы мутности, по фармазину)
Миллиграмм на литр (мл/л, по каолину)
Норматив (ПДК),
не более
2
2
20 (35)
2,6 (3,5)
1,5(2)
Примечание. Величина, указанная в скобках, может быть установлена по
согласованию с органами санитарного надзора.
Радиологические показатели
Источниками поступления радиоактивных веществ в водные
объекты являются минеральные и геотермальные воды, которые
формируются в непосредственной близости от природных залежей
радиоактивных руд, жидкие и твердые радиоактивные отходы, радиоактивные
материалы, нарушения условий их переработки и хранения, а также
выбросы и аварии на радиационных объектах.
В водных объектах могут присутствовать изотопы трития Н, натрия
2 Na, фосфора Р, хрома Сг, кобальта Со, цезия Cs и др. Эти
радиоактивные элементы могут находиться как в форме катионов и
анионов, так и в виде комплексных соединений. Общая
альфа-радиоактивность не должна превышать 0,1 Бк, а бета-радиоактивность —

62
Глава 1
1,0 Бк на 1 л воды. Измеряются радиометрические показатели
дозиметрическими приборами.
Химические показатели
К химическим показателям воды относятся водородный показатель
рН, общая минерализация (сухой остаток), жесткость, щелочность,
окисляемость — так называемые обобщенные, а также концентрация
растворенных органических и неорганических веществ —
нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ и др.
Водородный показатель воды
Водородный показатель воды рН — это показатель концентрации
водородных ионов, численно равный отрицательному логарифму
концентрации водородных ионов:
pH = -lg(H+).
Активная реакция воды в зависимости от концентрации водородных
ионов может быть нейтральной, кислой или щелочной.
Молекула воды относится к слабым электролитам, степень ее
диссоциации на ион водорода Н+ и гидроксильный ион ОН" невелика. Из
10 млн. молекул (107) только одна распадается на ион водорода и
гидроксильный ион:
н2о->н+ + он_.
Произведение концентраций этих ионов есть величина постоянная и
называется ионным произведением воды Kw.
Очевидно,что
Kw= (Н+)(ОН~) = (10"7)(1(Г7) = КГ14 (моль/л)2.
Напомним, что моль — это такое количество вещества, которое
численно равно его молекулярной, атомной или ионной массе.
В воде с нейтральной реакцией концентрация ионов водорода Сн+
равна концентрации гидроксильных ионов Сон—, что составляет
приблизительно С= 10~7 г/л.
В табл. 1.17 наглядно показано, какой концентрации водородных
ионов соответствует значение водородного показателя. Видно, что
величина рН воды численно равна показателю степени
концентрации водородных ионов, взятому с противоположным знаком.

Вода и ее свойства
63
Таблица 1.17. Характеристика водных растворов
при различной концентрации водородных ионов
Концентрация
водородных
ионов, моль/л
10° =
ю-1 =
ю-2 =
ю-3 =
ю-4
ю-5
ю-6
ю-7
ю-8
ю-9
10-ю
ю-11
ю-12
ю-13
ю-14
1,000
= 0,100
= 0,010
= 0,001
Значение
pH=-lg(H+)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
11
13
14
Концентрация
гидроксильных
ионов, моль/л
ю-14
ю-13
ю-12
ю-11
10-ю
ю-9
ю-8
ю-7
ю-6
-,0-5
ю-4
10~3 =
ю-2 =
ю-1 =
10° =
: 0,001
= 0,010
= 0,100
1,000
Характеристика
среды (активная
реакция воды)
Кислая
Слабокислая
Нейтральная
Слабощелочная
Щелочная
Для питьевой воды величина рН должна составлять от 6 до 9. Измеряют
активную реакцию воды специальными приборами — рН-метрами,
иногда — с помощью индикаторов. Цвета важнейших индикаторов
при различных значениях рН приведены в табл. 1.18.
Таблица 1.18. Важнейшие индикаторы
Наименование
индикатора
Метиловый
оранжевый
Метиловый
красный

Фенолфталеин
Цвет индикатора в различи
кислой
Красный (рН < 3,1)
Красный (рН < 4,2)
Бесцветный
(рН < 8,0)
нейтральной
Оранжевый
Оранжевый
Бледно-
малиновый
(рН =
1Ы>
7)
[средах
щелочной
Желтый (рН > 4,4)
Желтый (рН > 6,3)
Малиновый
(рН > 9,8)

64
Глава 1
Общая минерализация
Общая минерализация — это суммарная концентрация анионов,
катионов и недиссоциированных, растворенных в воде органических
веществ, выраженная в граммах на кубический дециметр или литр
(г/дм3, г/л). Общая минерализация воды совпадает с сухим остатком,
который получают путем выпаривания определенного объема воды,
предварительно профильтрованного через бумажный фильтр, и
последующего высушивания остатка до постоянного веса при
температуре 105—120 °С. Сухой остаток можно рассчитать также путем
суммирования значений концентраций анионов и катионов,
определенных методами химического анализа. Минерализация питьевой
воды не должна превышать 1 г/л.
Жесткость воды
Жесткость воды обусловлена наличием в ней катионов кальция и
магния. Эти катионы образуют малорастворимые соли с обычно
присутствующими в воде карбонатными и гидроксильными ионами.
Имеющиеся в природных водах бикарбонатные ионы при
нагревании разлагаются на углекислый газ и карбонатный ион:
2Н2С03 -> С02 + С032~+Н20.
Если в воде присутствуют катионы жесткости, то, взаимодействуя
с карбонатными ионами при высоких температурах они образуют
малорастворимые соли. Поэтому жесткие воды могут образовывать
накипь и отложения на бытовой технике, котлах, трубопроводах
горячей воды. Катионы жесткости образуют малорастворимые соли
также с жирными кислотами, входящими в состав мыла. Поэтому
при использовании жесткой воды для стирки белья ее необходимо
предварительно умягчать, т. е. устранять из нее катионы жесткости.
Жесткость воды определяют путем титрования пробы воды
реактивом «трилон-Б» в присутствии индикатора мурексида или хрома
темного синего при значении рН пробы около 9. По количеству трило-
на-Б, необходимого для изменения окраски индикатора, судят
о жесткости воды. Концентрацию катионов жесткости в воде
определяют в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л) или в милли-
молях на литр (ммоль/л). Жесткость воды для питьевых целей
ограничена концентрацией 7 ммоль/л.

Вода и ее свойства
65
Окисляемость воды
Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических
веществ, а также ряда легко окисляющихся неорганических примесей,
таких как двухвалентное'железо, сероводород, сульфиты и т. д.
Окисляемость воды, или химическое потребление кислорода (ХПК),
определяют количеством кислорода, израсходованного при
химическом окислении содержащихся в воде органических и
неорганических веществ под действием различных окислителей. Существует
несколько методов определения окисляемости воды: перманганатный,
бихроматный, йодатный и т. д. Название метода зависит от
используемого окислителя. В практике водоподготовки широко используется
метод перманганатного окисления. Перманганатная окисляемость
питьевой воды не должна превышать 5 мг/л.
В табл. 1.19 представлены обобщенные химические показатели воды
и их нормативы (ПДК).
Таблица 1.19. Обобщенные химические показатели воды
Показатель
Водородный показатель
Общая минерализация
(сухой остаток)
Жесткость общая
Окисляемость перманганатная
Нефтепродукты
Поверхностно-активные
и анионоактивные вещества
Фенольный индекс
Единица измерения
РН
мг/л
м моль/л
мг OJn
мг/л
мг/л
мг/л
Норматив (ПДК),
не более
6-9
1000(1500)
7,0(10,0)
5,0
0,1
0,5
0,25
Органические и неорганические вещества
Общее число химических веществ, которые в результате
производственной деятельности загрязняют природные воды и могут
оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека, постоянно
растет и в настоящее время превышает 50 000. Поэтому проведение
тестов на определение концентрации всех химических веществ,
которые могут присутствовать в воде, просто невозможно.

66
Глава 1
В то же время систематизированы наиболее часто встречающиеся в
природных водах и образующиеся при обработке воды химические
вещества, которые могут нанести вред здоровью человека. В СанПиН
2.1.4.559-96 представлены предельно допустимые концентрации этих
химических веществ. При их появлении в источнике водоснабжения
необходимо определять их концентрацию в природной или
обработанной воде и в случае превышения ПДК проводить доочистку воды.

Глава 2
ПРИГОТОВЛЕНИЕ
ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Развитие жизни неразрывно связано с гидросферой. Вода явилась
той основой, благодаря которой возникла жизнь. Одна из гипотез
предполагает, что жизнь возникла на границе Мирового океана,
атмосферы и земли. Олицетворением этой гипотезы является
прекрасный греческий миф о возникновении из морской пены богини
любви Афродиты. Можно сказать, что биосфера как оболочка Земли,
неразрывно связанная с деятельностью живых организмов, в
основном сформировалась в гидросфере, а сфера Разума — ноосфера —
зародилась в биосфере. С незапамятных времен человек живет там,
где есть вода.
В процессе развития цивилизации вода используется не только для
питьевых и бытовых целей, но и как мощнейшее средство развития
производительных сил. Сельскохозяйственное орошение, транспорт,
энергетика — все это основано на использовании воды. Однако
наличия только водного объекта не всегда достаточно. Для того, чтобы
использовать воду в каких-либо целях, необходимо создать ряд
сооружений. Состав этих сооружений, сложность применяемых
технических решений и используемые материалы непосредственно
зависят от общего уровня развития общества, его материальных и
финансовых возможностей. Именно поэтому водоснабжение
неразрывно связано с развитием производительных сил и направлено на
удовлетворение индивидуальных и общественных потребностей в воде.
С момента своего появления на Земле человек использует природные
водные объекты в своих целях. И одна из этих целей — приготовление

68
Глава 2
питьевой воды. Под приготовлением питьевой воды понимается
изыскание источников воды, определение ее пригодности для питьевых
целей, добыча воды, улучшение ее качества, а также
транспортирование к месту потребления. В общей структуре использования воды
потребление ее для питьевых целей занимает совершенно
незначительное место. Достаточно сказать, что в зависимости от степени
благоустройства жилища человека нормами предусмотрено потребление
до 350 л воды питьевого качества в сутки. Из них непосредственно
для питья человек расходует не более 2—3 л. Однако приготовлению
воды именно питьевого качества цивилизованное человечество
уделяет особое внимание.
Высокое качество питьевой воды обеспечивает здоровье, благополучие
и расцвет нации. Низкое качество питьевой воды ведет к эпидемиям,
ухудшению здоровья и может стать причиной вырождения населения.
Поэтому с древнейших времен человек создает системы водоснабжения,
изыскивает источники чистой воды, улучшает ее качество.
История водопровода
Количество воды, потребляемой человеком, определяет степень
социального развития общества. Первые водопроводные сооружения —
колодцы и оросительные каналы —появились в местах развития
древнейших цивилизаций в период их расцвета и явились условием этого
расцвета. Проведенные археологические раскопки свидетельствуют
о наличии колодцев и оросительных каналов в древних цивилизациях
Ассирии, Вавилона и Египта.
История Древнего мира свидетельствует: природные поверхностные
и подземные воды, рядом с которыми развивались древние
цивилизации, повсеместно являлись объектом освоения и использования для
сельского хозяйства, транспорта, рыболовства и, конечно же, для
питьевых и бытовых целей.
Исторически сложилось так, что водопроводом называют не только
акведуки или каналы для подачи воды, но и всю систему
сооружений, предназначенных для добычи, транспортирования, обработки и
распределения воды. Ниже речь пойдет об акведуках, сооружениях
для очистки воды и термах античного Рима, а также об истории
водопровода в России, строительства централизованной системы
водоснабжения в Москве, а также о системах водоотведения.

АМЕТЕК®, ШШЖ-^МНПРОтМ-2», (812)320-6969
Водопроводы античного Рима
Самая мощная индустрия производства воды для питьевых и
бытовых целей была создана в античном Риме. В период расцвета в этом
городе проживало, по разным сведениям, от шестисот тысяч до
миллиона человек, на каждого из которых приходилось до 1000 л воды
в сутки. Необходимо отметить, что этот показатель превышает водо-
потребление в современном Риме почти в 3 раза. Индустрия
производства воды включала в себя значительные изыскательские работы,
направленные на определение водных источников, трассировку
водоводов, проектирование очистных сооружений. За изысканиями
следовало строительство водопроводов, водоочистных сооружений,
распределительных сооружений для снабжения общественных и
личных фонтанов, бань (терм), купален, специальных
аквариумов-садков для разведения морских и речных рыб, а также строительство
водоотводных каналов.
Строительство водопроводов в Риме осуществлялось на
общественные средства, а также на средства, полученные в результате
победоносных войн. Так, водопровод Anio был построен в 272 г. до н. э. на
средства, полученные в результате разгрома Пирра, Марциев
водопровод — в 144 г. до н. э. на средства, полученные после взятия
Коринфа. Средства на эксплуатацию водопроводов формировались за
счет нескольких видов налогов, относящихся к сфере
водопользования. Это были налоги на бани и каналы.
Акведуки
Водопроводы, или акведуки, строились следующим образом. На
довольно высоком месте находили обильный источник воды и делали
углубление в виде большого водоема, в котором собиралась вода. Из
этого водоема вода поступала к общественному или собственному
(личному) водопроводу по подземным трубам или по надземным
водопроводам.
Подземные трубы выполнялись из дерева, глины или свинца. В
местах пересечения водопровода с твердыми скальными породами
вырубались водоотводные каналы; в мягких грунтах эти каналы
выкладывались камнем и над ними сооружались своды. На определенном
расстоянии друг от друга делались отверстия для воздуха, чтобы вода
оставалась чистой и свежей.

70
Глава 2
Рис. 2.1. Водопровод через реку Гар (Гардский мост)
Надземные каменные водопроводы имели гидроизоляцию из
штукатурки и отверстия сверху для доступа воздуха. Водопроводы
выполнялись на стенах, которые везде, где нужен был проход, имели арки,
как например, часть водопровода Клавдия. Эти арки образовывали
один или несколько ярусов, что позволяло сооружать водопроводы
через реки в виде мостов и прокладывать по ним дороги (рис. 2.1).
Отдельные части римских водопроводов и водораспределительных
устройств в виде фонтанов функционируют до сих пор.
Римские водопроводы простирались в длину на многие километры,
достигая в высоту десятков метров. Так, водопровод Anio novus был
высотой почти 40 м; водопровод во Франции (Nimes) и поныне двумя
арками высотой почти 50 м поднимается над окрестностями. Таковы
же остатки водопроводов в Испании. Кстати, акведуки строились и в
России. До Второй мировой войны существовал акведук,
соединявший Таицкие ключи с Царским (Детским) селом.
Сооружения для очистки воды
Кроме водоводов, системы античного водоснабжения имели особые
водоемы-отстойники для очищения воды и в конце водовода
особый гидравлический прибор для удобства распределения воды по
городу. Распределение производилось при помощи трех резервуаров,

Приготовление питьевой воды
71
Рис. 2.2. Очистные
сооружения в районе г. Байи (Этрурия)
в одном из которых
находилась вода,
предназначенная для общественных
колодцев и фонтанов
(водометов), в другом — вода
для бань, а в третьем — для
частных домов.
Поражают своими
масштабами и великолепием
очистные сооружения в районе
г. Байи (на берегу
Неаполитанского залива). Они
занимают обширные пространства и покрыты сводом, покоящимся на 48
колоннах (рис. 2.2).
Менее впечатляющими по
размерам, но более
наглядными являются очистные
сооружения на сохранившемся
в Риме водопроводе Агрип-
пы. Они были устроены
следующим образом (рис. 2.3).
/ Рис. 2.3. Водоочистительный
|-~ij резервуар водопровода Агриппы
в Риме
Через отверстие А вода поступала в помещение В. Очищенная
(осветленная) вода из помещения Н (через отверстие I) подавалась
потребителям. В процессе очистки вода последовательно поступала из
помещения В в помещение D (через отверстие С), из него — в помещение
F (через отверстие Е) и из помещения F — в помещение Н (через
отверстие G). При этом взвешенные частицы осаждались в
помещениях D и F, а затем удалялись через отверстие К.
Первый водопровод в Риме (Aqua Appia) был построен в 312 г. до н. э.
Аппием Клавдием, тем самым, который построил первую римскую
дорогу (знаменитая Аппиева дорога). Этот водопровод имел

72
Глава 2
протяженность около полутора миль под землей и около километра
в самом Риме (по аркам). Другой, начатый в 273 г. до н. э. также Аппи-
ем Клавдием, большей частью шел под землей. Третий (Aqua Marcia),
сооруженный в 146 г. до н. э., имел протяженность около 7 миль, из них
около 1,5 миль были сооружены на арках. Этот акведук носит имя Мар-
ция. Четвертый (Aqua Tepula) был основан в 127 г. до н. э. и в 35 г. до
н. э. был соединен с Юлиевым водопроводом Агриппой. Шестой (Aqua
Virgo) построил тот же Агриппа для снабжения водой своих терм.
Водопроводы строили также Август, Каллигула и Клавдий.
Эти девять водопроводов
снабжали водой Рим в конце I в.
н. э., обеспечивая ежедневно
подачу 5,5 млн ведер чистой
воды. Необходимо отметить
также, что подземные
источники воды обустраивались
специальным образом, над ними
возводились различные постройки
(рис. 2.4). Многие из них
сохранились до настоящего времени.
Рис. 2.4. Подкапитолийское Talla-
nium (позднее — тюрьма)
План античного Рима с расположением трасс водопроводов и
остатков знаменитых терм приведен на рис. 2.5.
Исправное состояние водопроводов было заботой значительного числа
чиновников. Вода была одним из самых ходовых и недорогих товаров.
Невысокая стоимость потребляемой воды и огромные ее объемы
обеспечивали значительные финансовые поступления в казну государства.
Огромные количества использованной воды требовали отвода. По
водосточным канавам вода отводилась в Тибр. Со временем сбросные
каналы стали огораживать, а во II в. до н. э. главный отводной канал
(Cloaca maxima) был покрыт сводом. Выход главного римского
канала в реку Тибр представлен на рис. 2.6.
Отвод воды также существенно пополнял государственную казну.
Именно в античном Риме при императоре Веспасиане был введен
налог на уборные, и именно с этого момента стала известна
сакраментальная фраза «деньги не пахнут». Осмотр водоотводных каналов

Z33S2S2 Водопроводы
им »"' '''' Стена Аврелиана
Рис. 2.5. План античного Рима
I со

74
Глава 2
занимал у императора целый
день, а это свидетельствует о
значительных размерах
водоотводного хозяйства и
экономической заинтересованности в
его развитии. К концу III в. до
н. э. число водопроводов в Ри-
• ме достигло 13.
Рис. 2.6. Выход главного римского
канала в реку Тибр
Термы
Общественные и частные бани составляли неотъемлемую часть
жизни римлян. Значительное время римлянин отводил посещению терм
и паровых серных бань в местах естественного проистекания
минеральных вод. Строительство личных купален, бань (или терм),
наряду со служением отечеству, исполнением общественного долга,
определяло престиж римлянина. Более или менее состоятельные граждане
строили бани не иначе как со стенами, выложенными александрий-
Рис. 2.7. Современный вид терм Каракаллы

Приготовление питьевой воды
75
ским и нумидийским мрамором, с мозаичными помостами,
бассейнами из мрамора, имевшими серебряные краны. По утверждению
Плиния Младшего, изнеженные римские дамы имели бани,
полностью отделанные серебром. Помещения украшались статуями,
огромные массы воды с шумом сбегали по ступеням. Сам Плиний
построил свою купальню таким образом, чтобы, плавая в теплой воде, он
мог видеть холодное море. Императорский отпущенник Клавдий Эт-
русск имел купальню со стеклянной крышей.
Первые термы в Риме построил в 24 г. до н. э. Агриппа, проведший
с этой целью шестой римский водопровод. До этого римляне в
частных домах пользовались простыми банями или ваннами,
расположенными в кухне.
После Агриппы императоры и богатые люди также строили частные
термы, так что к IV в. их насчитывалось более 800. До нашего
времени сохранились остатки трех терм: Тита, Диоклетиана и Каракаллы.
Термы назывались по имени знатных римлян, императоров или
должностных лиц, построивших их. В наилучшем виде до нас дошли
термы Каракаллы, построившего их главную часть. Термы могли
одновременно вместить до 3 тыс. чел. На рис. 2.7 показан современный
вид терм Каракаллы, а на рис. 2.8—2.10 — реконструкции их
интерьера, разреза и внешнего вида.
Рис. 2.8. Интерьер терм Каракаллы (реконструкция)

76
Глава 2
Рис. 2.9. Разрез терм Каракаллы (реконструкция)
Ежедневное посещение терм вошло в обычай в связи с тем, что,
помимо своего основного назначения, они служили своеобразными
местными клубами, были одним из признаков «римского образа
жизни». Многие римляне в течение дня могли неоднократно посещать
термы благодаря их дешевизне.
Рис. 2.10. Внешний вид терм Каракаллы (реконструкция)
Термы, как правило, состояли из трех помещений, которые в
соответствии с температурой подаваемой воды назывались:
□ холодная баня (frigidahum);
□ жаркая баня (caldahum);
□ умеренно-теплая баня (зал) (teridarium).
Холодная баня (рис. 2.11) имела бассейн с холодной водой, по ее
сторонам были расположены ниши со скамьями и стульями.
Жаркая баня (рис. 2.12) имела продолговатый бассейн с горячей
водой, в середине — пространство для сухой потовой бани, а в нишах
стояли ванны, где можно было окатиться холодной водой.

Приготовление питьевой воды
77
Рис. 2.11. Холодная баня
Рис. 2.12. Жаркая баня
Умеренно-теплый зал (рис. 2.13) был предназначен для согревания.
Здесь тело посетителя натирали ароматическими маслами, готовилиси
к жаркой бане. Этот зал, отделанный самым роскошным образом,
имел шкафы для платья и скамьи для отдыха.
Паровых бань в Античном Риме не было.
Помимо самих бань, термы
имели помещения, в
которых нагревалась вода и
откуда горячий воздух поступал
в бани. Вода разной
температуры подавалась в бани по
трубам из трех больших
котлов, помещенных над печью
один над другим так, что в
нижнем была горячая вода,
во втором —
умеренно-теплая, а в верхнем — холодная.
Более роскошные публичные термы имели бани с потовыми
отделениями, выполненными в виде круглого зала с куполом, куда
подавался горячий воздух. Для регулирования температуры в своде
приоткрывалось отверстие.
Рис. 2.13. Умеренно-теплый зал

78
Глава 2
Рис. 2.14. Раздевальный зал
Такие бани имели, как
правило, гардеробную, или
раздевальню (рис. 2.14),
где специальный
служитель, принимал и
укладывал в шкаф одежду
посетителей и следил за ней.
В банях были также нати-
ральни, чистильни, залы
для научных бесед (экседры), залы для игры в мяч, места для
прогулки, лавки и даже гостиницы.
История водопровода в России
В средние века обеспеченность водой населения Европы, России и
других регионов ни в какой степени не могла сравниться с
обеспеченностью водой древнего Рима. Централизованные системы
водоснабжения отсутствовали. При минимальном потреблении воды не
было необходимости и в системах канализации. Нечистоты сливались
в ближайший овраг, канаву или просто на улицу. Источниками
водоснабжения были колодцы и родники. В городские поселения вода
доставлялась за плату в ведрах, бочках или цистернах. Из-за отсутствия
канализации естественные источники воды загрязнялись и являлись
причиной возникновения и распространения различных
инфекционных заболеваний. Таким образом, неблагополучная санитарно-эпи-
демическая обстановка диктовала необходимость отведения сточных
вод. Однако строительство канализационных сетей в Европе было
предпринято лишь немногим более 100 лет назад. Системы
канализации были сооружены сначала в Лондоне, затем в Париже и
Берлине. Строительство канализационных сооружений сразу же сказалось
на санитарно-гигиеническом состоянии источников водоснабжения.
Например, в Берлине в течение года после ввода в строй
канализации количество лиц, заболевших холерой, снизилось вдвое, и через
непродолжительное время эта инфекция была побеждена.
В связи с загрязненностью близлежащих источников водоснабжения
местное население часто пользовалось привозной водой. С
образованием городов, увеличением числа их жителей возникла необходимость
в централизованных источниках водоснабжения.

Приготовление питьевой воды
79
Археологические находки
По свидетельству литературных источников, на Руси
централизованные системы водоснабжения возникли раньше, чем в Европе.
Связано это было с необходимостью обеспечения питьевой водой городов
и крепостей при ведении боевых действий, во время осады.
Проведенные на территории бывшего Советского Союза
археологические раскопки обнаружили остатки водопроводов на Кавказе и в
Средней Азии, в России и на Украине. Так, на территории Великого
Новгорода были найдены остатки канализации с деревянными и
гончарными трубами.
В XVII в. были устроены напорные водопроводы для кремлевских
дворцов в Москве (рис. 2.15). Вода из Москва-реки забиралась
машиной на конской тяге и под напором подавалась в бак на башне, а
оттуда по свинцовым трубам поступала во дворец.
Еще в XII в. русским жителям было известно, что мутная речная вода
при питье причиняет «болесть и пакость во чреве», что свидетельствует
о понимании необходимости очистки и обеззараживания природных
(загрязненных) вод.
К периоду средневековья можно отнести строительство водопровода
во Львове. В 1407 г. Петр Стехер при помощи гончарных труб провел
родниковую воду в город. Несколько ранее, в 1404 г., строителем Гон-
душем была осуществлена постррйка канала от каптированных
родников в Старый Львов.
А
Водовзводная
палатка
Водовзводная
башня
О
з£
Л^ /1Ь> Л^ /К* Л^
а
Водовзводный
ларь
Ч /WJ/Хч
Колодец
Рис. 2.15. Профиль водопровода Кремля XVII в. (реконструкция)

80
Глава 2
Первые водопроводы в России
В XVIII в. устраиваются мощные дворцово-парковые водопроводы
в Петергофе, Царском Селе, Стрельне. Массовое строительство
водопроводов на территории России относится к середине Х1Х-началу
XX вв. (табл. 2.1).
Таблица 2.1. Строительство водопроводов в России
Одесса ..
Город (артезианские н Полтава Краснодар Мариуполь
скважины) р
Год строительства шу ^ шз 1доу
водопровода
В засушливый 1873 г. население Одессы вынуждено было покупать
воду у водоносов по чрезмерно высокой цене — 10 руб. за ведро.
Пресную воду привозили в Одессу баржами из Херсона. В том же году был
введен в строй Днестровский водопровод и напряженность с
обеспеченностью водой несколько снизилась.
Первое в России обеззараживание воды хлорированием было
выполнено в Нижнем Новгороде в 1918 г. после крупной вспышки
брюшного тифа. Эпидемия пошла на убыль, а хлорирование
зарекомендовало себя как надежный способ обеззараживания.
История водоснабжения Москвы
В начале XIX в. водоснабжение Москвы было далеко не совершенно.
Многие москвичи по старинке брали воду из колодца. В 1830 г. в
городе насчитывалось 4813 небольших колодцев, но во многих из них
вода была непригодна для питья. Кроме того, пользовались водой из
Москва-реки. Эта вода развозилась по домам водовозами, а также
продавалась в мелочных лавках, где она «часто портилась в гнилых
и вонючих кадках». Для хозяйственных нужд воду брали из
многочисленных прудов: в Москве было 32 городских пруда и 277
обывательских. На рис. 2.16 представлена фотография поливочной бочки,
развозившей воду в Москве в конце XIX в.
Москвичи пользовались также водой Мытищинского водопровода,
сооружение которого было начато в 1781 г. и закончено 28 октября 1804 г.
Мытищинские ключи, из которых водопровод получал воду,
находились в 22 верстах к северу от города. Они давали первоначально до 156
куб. фунтов воды в сутки. При населении города в 280 тысяч это со-

Приготовление питьевой воды
81
Рис. 2.16. Поливочная бочка
ставляло в сутки 20 бутылок на человека. Если принять во внимание
наличие в Москве значительного количества рогатого скота и
лошадей, то станет ясно, что Мытищинский водопровод не мог
полностью удовлетворить потребность в воде.
От ключей Сокольничей рощи был проведен выложенный кирпичом
подземный канал — Сокольнический водопровод. Он шел под
Камер-коллежским валом, минуя Каланчевское поле, огибал
Сухаревскую башню у Сретенки и шел дальше по направлению реки
Неглинной до Трубной площади, отсюда по чугунной трубе — до Кузнецкого
моста и вливался в Неглинный канал. Самотецкий и Неглинный
каналы были сделаны открытыми, на них были устроены спуски и
съезды для стирки белья и поения лошадей.
После 1919 г. Кузнецкий мост был уничтожен, а Самотецкий и
Неглинный каналы покрыты сводами. Воду из водопровода раздавали
в двух местах: на «Трубе» (теперь Трубная площадь) и там, где позднее
был устроен Сандуновский фонтан (впоследствии Сандуновские бани).
Воду Самотецкого и Неглинного каналов черпали из выложенных

82
Глава 2
диким камнем водоемов, а в некоторых местах на протяжении канала
были устроены водоналивные колодцы. Так как этой воды не
хватало, было начато строительство новых сооружений. По проекту,
утвержденному в 1826 г., близ Сокольничей рощи, у села Алексеевско-
го, было построено водоподъемное здание, откуда вода двумя
паровыми машинами перекачивалась в резервуар емкостью 7 тыс.
ведер, устроенный на втором этаже Сухаревской башни. Затем вода
по чугунным трубам шла к пяти водоразборным колонкам —
«фонтанам»: напротив Шереметьевской больницы (ныне Институт
скорой помощи имени Склифосовского) и на Никольской площади (оба
эти фонтана были открыты в 1830 г.); на Петровской площади,
против театра (открыт в 1834 г.); на Воскресенской площади, против
кремлевского сада; на Варварской площади, близ Воспитательного
дома. Каждый фонтан давал по 40 тыс. ведер в сутки. От
Шереметьевского фонтана вода была проведена в публичные Сандуновские
бани, от Петровского — в резервуар у «Тюремной ямы», от
Никольского — в бани на Театральной площади, в доме купца Челышова.
По этому проекту водопровод должен был снабжать водой жителей
девяти частей города: Городской, Тверской, Мясницкой,
Пречистенской, Арбатской, Сретенской, Яузской, Басманной и Мещанской,
т. е. районов, заселенных преимущественно привилегированными
классами московского общества. С жителей этих частей был
установлен особый сбор — 0,025% от стоимости дома.
Непосредственно в здание вода была проведена лишь в Кремлевском
дворце, Воспитательном доме, городской тюрьме, городских рядах,
общественных банях и государственных театрах. Остальное
население пользовалось водоразборными колонками.
В 1850 г. были начаты работы по устройству двух водопроводов из
Москва-реки. Первый — Москворецкий, у Бабьегородской плотины —
поднимал 34 тыс. ведер к фонтанам на площадях Арбатской и
Тверской (позднее они были уничтожены), у сада 4-й гимназии (бывший
дом Пашкова) и на Трубной площади, а также к двум водоразборным
колодцам — у Пречистенских и Петровских ворот. Второй
водопровод — Замоскворецкий, у Краснохолмского моста — поднимал 100
тыс. ведер к фонтанам на площадях Зацепской, Серпуховской,
Калужской, Полянской и на Пятницкой улице.
Однако и этого водоснабжения было недостаточно, тем более, что вода
по трубам шла грязная, мутная, да и трубы в зимние месяцы замерзали.

Приготовление питьевой воды
83
По закону 1850 г., расходы на переустройство водопровода
покрывались 1 %-ным сбором с оценочной суммы всего недвижимого
имущества Москвы; сверх того взималось по 6% со всей вносимой суммы
сбора собственно на содержание водопроводов.
В 1811 г. отчет обер-полицмейстера зарегистрировал 41 торговую баню
и 1197 домовых. Во время пожара 1812 г. почти половина торговых и
треть домовых бань сгорели. Вероятно, не все домовые бани были
восстановлены, так как изменился состав посетителей бань: в
торговых банях появились дворянские отделения.
Состояние московских бань, как и многих других бытовых
учреждений, наглядно показало, что в Москве первой половины XIX в. было
еще много черт старого феодального города.
Во второй половине XIX в., как и раньше, водоснабжение Москвы
находилось в ведении Главного управления путей сообщения и
публичных зданий. Важнейшим сооружением был по-прежнему
Мытищинский водопровод, перестроенный в 1853-1858 гг. инженером
А. И. Дельвигом: вместо 300 тыс. ведер (3700 куб. м) в сутки он стал
давать 500 тыс. ведер (6250 куб. м).
В Москве действовал также водопровод Рождественского монастыря,
небольшой мощности.
Кирпичные галереи Сокольнического водопровода были
полуразрушены, москворецкая вода была сильно загрязнена, и кроме того,
зимой вода часто замерзала в трубах. Рождественский водопровод
питал лишь два фонтана, Бабьегородский — четыре фонтана и два
водоразборных колодца, Краснохолмский — пять фонтанов и
Мытищинский — 25 фонтанов и два водоразборных колодца.
В Мытищах бассейны и водопроводные трубы были сделаны из
чугуна. Мытищинский водопровод являлся в сущности
единственным настоящим водопроводным сооружением, и население
стремилось получать воду из него, тем более что она обладала
превосходными вкусовыми качествами. Но значительная часть
населения брала воду из фонтанов и водоразборных колодцев. Много
воды забиралось не непосредственно потребителями, а
водовозами, развозившими ее по домам. Некоторые промышленные
предприятия имели свои артезианские скважины и простые колодцы,
большинство же пользовалось загрязненной водой Москва-реки
и Яузы, поскольку воды Мытищинского водопровода не хватало.

84
Глава 2
Население широко пользовалось водой из колодцев во дворах
своих домов, из речек и прудов.
Законом от 19 августа 1858 г. были утверждены «Правила для
водоснабжения частных домов в Москве и из общественных
водопроводов», которые разрешали присоединение к водопроводной сети
учреждений, предприятий и домов частных лиц с проводкой
соединительных труб за их счет и оплатой: для «заведений» — по 20 копеек
за «годовое ведро», для частных домов — по 1/6% с оценочной
стоимости домовладения. Но за три года после этого разрешения к
водопроводу были присоединены только 32 «заведения» и 20
домовладений, так как подвод воды стоил дорого, а водовозы вполне
удовлетворяли спрос населения.
В 1870 г. водоснабжение и водопроводы были переданы из Главного
управления путей сообщения в ведение Городской думы. Ввиду
быстрого роста населения столицы и, главным образом, благодаря
увеличению спроса на воду со стороны промышленности, вопрос о
дальнейшем улучшении водоснабжения приобрел особую остроту. Начался
новый период в истории Мытищинского водопровода — его
расширение. Дополнительно были построены Ходынский водопровод на
130 тыс. ведер в сутки (1871 г.) и Андреевский — на 50 тыс. ведер
(1882 г.), оба впоследствии заброшенные.
Мытищинский водопровод имел сложную историю. Как только был
решен вопрос о передаче водоснабжения Городской думе, городской
голова В. А. Черкасский обратился к известному тогда специалисту
по водопроводному делу саксонскому инженеру Геноху с
предложением дать свои соображения по улучшению водоснабжения Москвы.
Естественно было, конечно, обратиться к А. И. Дельвигу, но здесь
сказалось недоверие к русским инженерным силам. Генох,
ознакомившись с Мытищинскими источниками, дал заключение, что из них
можно получать по 9,3 млн. ведер в сутки. Городская управа решила
произвести дополнительные гидрогеологические исследования в
Мытищах, что и было выполнено в 1877-1878 гг. Н. П. Зиминым,
который пришел к такому же заключению.
Однако в 1880 г. был вызван новый «варяг» — немецкий инженер Заль-
бах, который потребовал дополнительных гидрогеологических
изысканий. Их опять произвел инженер Зимин под руководством геолога,
профессора Московского университета Траутшольда. На основании
этих исследований Зальбах заключил, что в Мытищах можно полу-

Приготовление питьевой воды
85
чать по 10 млн. ведер в сутки. В J 882 г. результаты проведенных
изысканий были переданы Городской управой на заключение в отделение
«Русскоготехнического общества», которое образовало комиссию под
председательством А. И. Дельвига с участием специалистов-геологов,
лично не заинтересованных в выводах. Комиссия, не производя
новых исследований, а лишь проанализировав имевшиеся данные,
отвергла выводы Геноха, Зимина и Зальбаха и признала возможным
получать в Мытищах только 1,5 млн. ведер в сутки. Городская дума
решила произвести расширение Мытищинского водопровода на эту
мощность, но опять-таки стала искать для строительства
иностранных концессионеров.
Энергия нового городского головы Н. А. Алексеева и его
заинтересованное отношение к русским техническим силам дали делу
другой оборот. В 1885 г. русским инженерам Шухову, Кнорре и Лембке
было поручено произвести новые изыскания в бассейне Яузы, куда
входят Мытищинские ключи, и составить проект устройства
нового, расширенного Мытищинского водопровода. Такие
исследования, проведенные в 1887-1888 гг., подтвердили, что из
Мытищинских источников можно взять 1,5 млн. ведер в сутки. Решено
было расширить водопровод на эту мощность, не прибегая к
концессионерам. Строителями были назначены русские инженеры
Н. П. Зимин, К. Г. Дункер и А. П. Забаев, руководил постройкой
городской голова Н. А. Алексеев, а общий надзор за строительством
водопровода был возложен на специальную правительственную
комиссию во главе с крупным инженером И. И. Рербергом. В 1892 г.
новый водопровод вступил в строй. Вместо Сухаревой были
построены водонапорные башни у Крестовской заставы (рис. 2.17).
Вода в них поступала из Алексеевской промежуточной станции, из
башен — непосредственно в городскую сеть и самотеком
распределялась по городу. Протяженность городской водопроводной сети
составляла 110 км.
В 1896 г. расход воды из водопровода превысил его проектную
мощность, а в перспективе потребность в воде возрастала в связи с
устройством канализации. Был поднят вопрос об организации
водоснабжения из более мощного источника — Москва-реки. В то же
время началось более интенсивное использование Мытищинских
ключей. В 1899-1901 гг. было осуществлено расширение
водопровода до мощности 3,5 млн. ведер, правда, за счет некоторого
ухудшения качества воды.

86
Глава 2
щ
Рис. 2.17. Крестовские водонапорные башни
Вопрос об устройстве большого Москворецкого водопровода с
забором воды выше города, где она не загрязнена, был поднят в 1895 г.
В ноябре 1898 г. Городская дума утвердила основные положения по
устройству этого водопровода, и вскоре приступили к его
строительству (Рублевская станция).
Ассенизация и канализация города
В газете «Русская летопись», издававшейся видным городским
буржуа: Н. П. Щепкиным, в 1871 г. была помещена такая характеристика
санитарного состояния центральной части города, называвшейся
Городской частью. «С какой стороны ни подойдешь к ней, страшное
зловоние встречает вас на самом пороге. Идем по запаху. Вот Красная
площадь и на ней единственный в Москве монумент освободителям
России в 1612 г. Вокруг него настоящая зараза от текущих по
сторонам вонючих потоков. Около памятника будки, на манер парижских
писсуаров; к ним и подойти противно. Ручьи текут вниз по горе
около самых лавок с фруктами». В глубине города «в грязи и вони
городские трактиры... А... рядом... отхожие места...». С внутренних дворов*
«нередко целые ручьи вонючих нечистот текут прямо на улицы». Если
таково было благоустройство центральных частей города, где
проживали имущие классы, то что же можно сказать об окраинах Москвы
того времени?

Приготовление питьевой воды
87
Городская дума ограничивала свои заботы о чистоте города лишь
очисткой проходов на Хитровом рынке и мест городских гуляний, а
также предоставлением участков для свалок, не заботясь об их
оборудовании. Площадь свалок, расположенных вблизи рабочих окраин, была
недостаточна, что вело к их чрезмерной перегрузке. Вывоз нечистот и
мусора входил в обязанности домовладельцев и производился
товариществом ассенизаторов, частными предпринимателями, а также
пригородными крестьянами.
Впервые в смете расходов Городской думы на 1879 г. появился
ничтожный расход (570 руб.) на вывоз нечистот и содержание свалок за
городом. В дальнейшем расходы по очистке росли, однако даже еще в 1886 г.
они не превышали 11 тыс. руб. К этому времени город уже располагал
небольшим ассенизационным обозом. В конце 90-х годов расходы на
ассенизацию достигли 250 тыс. руб. В обозе насчитывалось 400
лошадей. Частично продолжалась уборка подрядным способом.
Ввод в действие канализации не повлиял на уменьшение расходов по
ассенизации, так как канализация охватила лишь центральную часть
города. Для вывоза твердых отбросов из канализированных владений
с 1899 г. был организован специальный конный обоз.
Одновременно с появлением в смете расходов на удаление нечистот
появился также небольшой расход на поливку улиц и дорожек в
парках. Поливали только центральные улицы, поливка осуществлялась
из конных бочек и ручных леек, подметание улиц оставалось на
обязанности дворников.
Свалки нечистот были устроены примитивно, и запах от них даже
в конце 90-х годов издалека давал о себе знать подъезжавшим к
Москве пассажирам Казанской и Курской железных дорог.
С 1875 г. Городская дума начала издавать обязательные постановления
по вопросам, относящимся к санитарии. Особенное внимание в этих
постановлениях обращалось на ассенизацию: был урегулирован вывоз
нечистот частными лицами, определено время вывоза и маршруты
обозов; было упорядочено само устройство выгребных ям и отхожих мест.
В 1874 г. отставной штабс-капитан инженер М. А. Попов впервые
поднял вопрос об устройстве в Москве канализации для вывода за город
сточных вод и об организации их очистки на специальных полях
орошения — посредством фильтрации через почву — и использовании
для удобрения сельскохозяйственных культур. Попов за собственный

88
Глава 2
счет собрал данные о сложных и почти не исследованных
топографических и почвенных условиях Москвы, составил расчеты
необходимой мощности всех сооружений, исходя из основательно
продуманной перспективы роста численности населения, разработал эскизный
проект устройства городской канализационной сети и рассчитал
стоимость всех капитальных работ, а также ежегодные
эксплуатационные расходы. Проект предусматривал общесплавную канализацию,
т. е. бытовые сточные воды и атмосферные сплавлялись по одной
канализационной сети.
Проект Попова был передан Думой в комиссию народного
здравоохранения, а затем в технический строительный комитет Министерства
внутренних дел. Комитет одобрил проект, но признал, как и сам
Попов, необходимость дополнительных топографических данных для
составления подробного технического проекта.
В том же 1874 г. Городская управа поручила трем инженерам составить
топографический и нивелирный план города (в 1 см — 2,1 м). На эту
работу ушло три года, в течение которых решение вопроса о самой
канализации не двигалось с места. После составления плана Городская
управа представила (в 1879 г.) Думе доклад о необходимости
подробных изысканий для проектирования канализации. Дума передала все
соображения Управы и материалы Попова в комиссию по
водоснабжению. Комиссия изучила материал, ознакомилась с состоянием
городских канализаций за границей (Лондон и Париж уже несколько лет
имели канализацию, и только что ее построил Берлин) и выработала
подробную программу исследований. В своем докладе комиссия, не
доверяя отечественным инженерам, предлагала выяснить у
зарубежных специалистов, на каких условиях они согласились бы принять на
себя составление проекта московской канализации. Намеченные
комиссией изыскания заняли еще три года. За это время была выяснена
плотность населения всех кварталов города, исследована почва,
собраны метеорологические данные, установлена глубина промерзания
московских грунтов, произведена нивелировочная съемка загородной
местности на юго-востоке (на 43 кв. верстах — около 5 тыс. гектаров) для
выявления лучших мест под поля орошения. При Петровской
сельскохозяйственной академии были устроены экспериментальные поля
орошения для опытов по обезвреживанию сточных вод.
В 1878 г. вопросами канализации заинтересовался московский
генерал-губернатор князь Долгоруков. Был образован специальный ко-

Приготовление питьевой воды
89
митет для рассмотрения проекта Попова. Комитет признал, что
произведенные исследования в общем подтверждают правильность
расчетов Попова, что его проект с климатической и технической точек
зрения удовлетворителен, а финансовые подсчеты довольно ясны.
Один из гласных Думы предложил пригласить для консультации
немецкого инженера Гобрехта, строителя только что пущенной в
эксплуатацию берлинской канализации. Гобрехт приехал, рассмотрел
материалы, в том числе и проект Попова, и заявил, что проект
составлен удовлетворительно. Но, вернувшись в Берлин, он прислал
заключение противоположного содержания. Тогда Городская дума
предложила самому Гобрехту составить проект канализации для
Москвы. Гобрехт согласился, но потребовал значительных
дополнительных данных. К концу 1881 г. он.представил свой проект общеспла.в-
ной канализации города. Однако в 1885 г. московский инженер Д. В.
Кастальский предложил раздельную систему канализации Москвы.
В 1887 г. вопрос о строительстве раздельной канализации был внесен
в Думу, где и получил одобрение. В 1890 г. был составлен проект и в
1893 г. начато строительство. К середине 1898 г. было уложено 262 км
труб канализационной сети, была построена главная насосная
станция, и 1 августа 1898 г. начался прием сточной воды и ее перекачка на
поля орошения.
Современные системы водоснабжения
Перед тем как рассматривать современные схемы и технологии
обработки воды, поясним некоторые термины. Как известно, на
протяжении последних ста лет научно-технический прогресс
способствовал интенсивному развитию науки и техники водоснабжения. Многие
термины и определения, единицы измерений, которыми
руководствуются в практике водоснабжения, не всегда соответствуют последним
государственным стандартам. В то же время их использование
вполне допустимо, несмотря на некоторые разночтения.
Основные термины и определения
Водоснабжение — это комплекс организационно-технических
мероприятий по обеспечению потребителей водой.

90
Глава 2
Система водоснабжения (водопровод) — это комплекс инженерных
сооружений, предназначенных для обеспечения потребителя водой
надлежащего качества и в необходимом количестве. v
Централизованная система водоснабжения призвана обеспечить
забор воды из источника, подъем, обработку и подачу потребителю
по распределительной системе трубопроводов.
Нецентрализованное водоснабжение предназначено для
удовлетворения потребностей в воде без транспортировки по трубопроводам.
Системы централизованного водоснабжения могут быть
классифицированы по большому количеству признаков. Один из них — вид
удовлетворяемых потребностей.
В данном издании речь пойдет о воде для хозяйственно-бытовых нужд,
а также нужд, связанных с производством пищевой продукции, т. е. о
воде питьевого качества.
Принципиальная схема централизованной системы водоснабжения
представлена на рис. 2.18.
Водозабор
Станция
водообработки!
=а
Резервуары
для воды
К потребителю <^:
Водопроводная
сеть
Водопроводная
насосная станция
к=^
Рис. 2.18. Принципиальная схема централизованной системы водоснабжения
В состав системы водоснабжения входят следующие основные
элементы:
□ водозабор — гидротехническое сооружение для забора воды из от-,
крытого водоема либо из подземного источника;
□ станция водообработки — комплекс зданий, сооружений и
устройств для очистки воды с целью приведения показателей ее
качества в соответствие с требованиями водопотребителей;
□ резервуары (емкости) — закрытые сооружения для хранения воды
после ее очистки;
□ водопроводная насосная станция — сооружение, оборудованное
насосно-силовой установкой для подъема и подачи воды в
водопроводную сеть;

InStapure% KENWOOD-«ИМ7Р0/СОМ-2», г. (812)350-5366
□ водоводы и водопроводные сети — система трубопроводов с
сооружениями и устройствами на них для подачи воды к местам ее
потребления.
Способы очистки воды
Системы централизованного водоснабжения обеспечивают забор,
обработку воды и подачу воды питьевого качества потребителям.
Традиционно эти системы обеспечивают очистку от гетеродисперсных
примесей, т. е. примесей, присутствующих в воде в виде кинетически
неустойчивых взвесей и коллоидных частиц. Такая очистка
осуществляется путем осветления и фильтрования. Осветление воды достигается
отстаиванием или коагулированием. Питьевая вода централизованных
систем водоснабжения обязательно подвергается обеззараживанию,
причем в зависимости от степени загрязненности природных вод
обеззараживание может быть одноступенчатым или двухступенчатым. При
высокой загрязненности и цветности природной воды производят
предварительное хлорирование. С целью продления бактерицидного
действия введенного хлора на время транспортирования воды по
распределительной сети в воду дополнительно вводят аммиак. Этот
технологический процесс носит название хлорирование с аммонизацией.
На рис. 2.19 представлены основные технологические процессы
обработки воды.
К потребителю
Рис. 2.19. Основные технологические процессы обработки воды

92
Глава 2
Источник
сточных
вод
К потребителю <
Канализационная
сеть
Канализационная
насосная станция
Выпуск сточных
вод
Станция очистки
сточных вод
№
Рис. 2.20. Принципиальная схема системы водоотведения
После использования потребителем вода поступает в систему
водоотведения (канализацию), где проходит очистку на очистных
сооружениях и сбрасывается в водоем или на рельеф (рис. 2.20).
Основными элементами системы водоотведения являются:
□ канализационная сеть — система трубопроводов, каналов и
сооружений для сбора и отведения сточных вод;
□ канализационная насосная станция — сооружение, оборудованное
насосно-силовой установкой для принудительного
транспортирования сточных вод;
□ станция очистки сточных вод — комплекс зданий, сооружений и
устройств для очистки сточных вод и обработки осадков
(образовавшихся в процессе очистки загрязнений);
□ выпуск сточных вод — трубопровод, отводящий очищенные
сточные воды в водоем или на рельеф.
Современные технологии очистки воды
В зависимости от целевого назначения к воде предъявляются разные
требования. Например, хозяйственно-питьевая вода должна быть без-"
вредной для здоровья человека, иметь хорошие вкусовые качества и быть
пригодной для приготовления пищи, мытья посуды, стирки белья и т. д.
Качество воды хозяйственно-питьевого назначения оценивается по
показателям, основные из которых приведены в табл. 1.15, 1.16 и 1.19.
Применяемая для технических целей вода (например, в системах
теплоснабжения) не должна образовывать накипь на омываемых
поверхностях, вызывать коррозию металла и вспениваться.
Вода природных источников, как правило, не отвечает
перечисленным выше требованиям, поэтому должна подвергаться очистке (об-;
работке). Способы и степень очистки воды, состав и конструкция
очистных сооружений в каждом конкретном случае зависят от соста->
ва природной воды и требований, предъявляемых к ее качеству.

Приготовление питьевой воды
93
В практике водоснабжения населенных пунктов водой питьевого
качества наиболее распространенными процессами очистки воды
являются осветление и обеззараживание. Кроме того, существуют
специальные способы улучшения качества воды:
□ умягчение (устранение катионов жесткости);
□ обессоливание (снижение общей минерализации);
□ обезжелезивание (снижениеконцентрации железа);
□ дегазация (удаление растворенных в воде газов);
□ обезвреживание (удаление ядовитых веществ);
□ дезактивация (очистка от радиоактивных загрязнений).
Рассмотрим, какова физико-химическая сущность и основные
технологические процессы, происходящие при очистке природных вод
на водопроводных станциях крупных городов.
Осветление воды
Осветление — это устранение мутности воды путем снижения в ней
содержания взвешенных примесей. Мутность природной воды,
особенно поверхностных источников в паводковый период, может
достигать 2000—2500 мг/л (при норме для воды хозяйственно-питьевого
назначения не более 1,5 мг/л). Взвешенные в воде примеси обладают
различной степенью дисперсности — от грубых, быстро оседающих
частиц до мельчайших, образующих коллоидные системы. В табл. 2.2
приведены скорости осаждения частиц различной степени
дисперсности при температуре 100 °С.
Таблица 2.2. Скорость осаждения частиц различной степени дисперсности
Диаметр
частицы, м
ю-2
ю-3
ю-4
ю-5
ю-6
Наименование
частицы
Крупный песок
Мелкий песок
Ил
Глина
Мелкая глина
Скорость
осаждения, мм/с
100
8
0,154
0,00154
0,0000154
Время осаждения
на глубину 1 м
Юс
2 мин
2ч
7 дней
2 года
Тонкодисперсные коллоидные частицы, обладая одноименным
электрическим зарядом, взаимно отталкиваются и вследствие этого не
могут укрупняться и выпадать в осадок. Одним из наиболее широко
применяемых на практике способов снижения в воде содержания
тонкодисперсных примесей является их коагулирование с последующим
осаждением и фильтрованием. Сущность процесса коагулирования
заключается в следующем.

94
Глава 2
В исходную воду вводят специальные вещества, называемые
коагулянтами. Особенность этих веществ заключается в том, что они
имеют противоположный по отношению к коллоидным частицам заряд.
При добавлении в воду коагулянтов происходит постепенное
снижение электролитического потенциала отдельных коллоидных частиц.
Под действием сил молекулярного притяжения эти частицы
начинают слипаться, укрупняться и выпадать в осадок. Коагуляция
завершается образованием видимых невооруженным глазом хлопьев и
отделением их от жидкой среды. Оседающие хлопья при движении
адсорбируют на своей поверхности взвешенные примеси. Таким
образом, по мере осаждения хлопьев происходит постепенное
осветление воды. В качестве коагулянтов применяют сернокислый
алюминий A12(S04)3, железный купорос FeS04 и хлорное железо FeCl3.
Необходимая для осветления воды доза коагулянта зависит от ее
мутности, водородного показателя и времени отстаивания; на практике
подбирается опытным путем и чаще всего составляет 60—120 мг/л.
Коагулянт вводят в обрабатываемую воду в виде раствора. Сухой
коагулянт вначале растворяют в специальных емкостях, а затем
дозируют в обрабатываемую воду. Для улучшения эффекта осветления
и уменьшения расхода коагулянта его следует хорошо и быстро (в
течение 1-3 мин) перемешать с водой. Для этого применяются
специальные смесительные устройства. Из смесителей вода поступает в
камеры реакций, где в течение 20—40 мин происходит процесс хлопье-
образования.
Из камер реакций вода, насыщенная хлопьями коагулянта, поступает в
отстойники. Они бывают двух типов — горизонтальные и вертикальные.
Горизонтальный отстойник, представляющий собой прямоугольный
резервуар (рис. 2.21), применяется на водоочистных станциях произ-
Дырчатый желоб
Впускная
труба
Направляющий
щит"
г-^- = "^
Переливной желоб
Выпускная труба
желос
=*=>
Отводная труба для удаления осадка
Рис. 2.21. Горизонтальный отстойник

Приготовление питьевой воды
95
водительностью более 30 тыс. м /сут. Отстаиваемая вода по трубе
направляется в дырчатый желоб. Имеющиеся в нем отверстия и
направляющий щит предназначены для более равномерного распределения
потока воды по ширине и глубине отстойника. Пройдя по
отстойнику, вода поступает в другой желоб и из него по трубе подается на
дальнейшую обработку. Дно отстойника имеет уклон в направлении,
обратном движению воды. Образующийся осадок удаляется из
отстойника по трубопроводу.
Вертикальные отстойники (рис. 2.22) рекомендуется использовать при
суточной производительности водоочистного комплекса до 3 тыс. м3/сут.
Отстойник такого типа представляет собой железобетонный цилиндр
с коническим дном. Вода подается в центральную трубу через сопла,
закрепленные в виде неподвижного колеса. Выходя из сопла, вода
приобретает вращательное движение и движется сверху вниз. Для
прекращения вращательного движения в нижней части центральной трубы
установлен гаситель. После выхода из центральной трубы осветляемая
вода поднимается вверх, переливается в кольцевой желоб и отводится
из сооружения по выпускной трубе. Образующийся на дне осадок
удаляется из отстойника по отводной трубе. Скорость движения воды в
отстойнике должна быть меньше скорости оседания хлопьев.
Осветленная в отстойнике вода подвергается фильтрованию.
Для фильтрования воды используется барабанный фильтр (рис. 2.23),
представляющий собой сетку с размером ячейки 40x40 мкм. Обраба-
Неподвижное Центральная труба
Кольцевой колесо /
желоб \ f rv~~
W-
Впускная
труба
Г
=Л
Выпускная
труба
=гш
VRt^I
Ц-Ф>
Гаситель
Отводная труба
для удаления осадка
Рис. 2.22.
Вертикальный отстойник

ВИД Сбоку Промывочное
устроство
Разрез 1-1
ЛИ
Впускная
труба
^ip-
-v-ч—г-
Сетчатый
барабан
Выпускная
труба
z^
Выпускная
труба
Рис. 2.23. Схема (вверху) и внешний вид барабанного фильтра

Приготовление питьевой воды
97
тываемая вода подается внутрь барабана, фильтруется через
вращающуюся сетку, освобождается от взвешенных частиц и примесей и
подается на дальнейшую обработку. Отфильтрованные на сетке
загрязнения током воды смываются в канализацию.
Для фильтрования воды на водоочистных станциях часто
применяются открытые скорые фильтры (рис. 2.24). Они имеют в нижней
части дренажное устройство, на которое уложен поддерживающий слой
гравия. На него насыпают фильтрующий слой из кварцевого речного
песка. В режиме фильтрации вода по впускной трубе подается в
боковой карман. Двигаясь сверху вниз, вода фильтруется через слой
песка и гравия и, пройдя их, по выпускной трубе дренажного устройства
отводится из фильтра. Загрязненный фильтр обратным током воды
промывается один-два раза в сутки, в зависимости от количества
взвеси в воде. В процессе промывки чистая вода по трубе подачи
промывочной воды через водораспределительную систему поступает в
нижнюю часть фильтра. Пройдя его, вода, двигаясь снизу вверх,
разрыхляет и промывает песок (во время промывки высота слоя
песка увеличивается не менее чем на 45—50%). Иногда подачу
промывочной воды совмещают с подачей сжатого воздуха. Загрязненная
промывочная вода, поднимаясь вверх, переливается через кромки
желобов и отводится в боковой карман, а из него по трубе для сброса
промывочной воды — в канализационную сеть.
После осветления вода поступает в резервуары чистой воды. При
необходимости осветленная вода может быть подвергнута специальной
обработке. Завершающим этапом очистки воды является ее
обеззараживание.
Обеззараживание воды
Обеззараживание — процесс подавления жизнедеятельности
содержащихся в воде болезнетворных микробов. Используемые в
практике водоснабжения технологические схемы очистки воды (осветление
и фильтрование) способствуют значительному снижению ее
бактериальной загрязненности. Так, осветление воды фильтрованием
с предварительным коагулированием позволяет снизить содержание
в ней микроорганизмов на 90-95%.
Однако среди оставшихся микроорганизмов могут оказаться и
болезнетворные (бациллы брюшного тифа, туберкулеза и дизентерии;
вибрион холеры; вирусы полиомиелита и энцефалита), являющиеся
источником инфекционных заболеваний. Для окончательного их

•5!
Разрез 2-2 Желоба
Выпускная труба
дренажного устройства
Разрез 1-1 (режим фильтрации) Разрез 1-1 (режим промывки)
Впускная Боковой
Ш|
п
I &•■•у &• а' а,- ;у^-^
труба
Исходная
вода
Кварцевый
речной песок
Гравий
4Ф
Обработанная
Выпускная труба вода
дренажного устройства
Желоб
О^лД-
F»4
|Щ
^j,^,.^,^'.^
х А' ад-
карман
Сброс
промывочной воды
^Л|
Промывочная вода
Рис. 2.24. Схема (слева) и внешний вид открытого скорого фильтра

Приготовление питьевой воды
99
уничтожения вода, предназначенная для хозяйственно-питьевых
целей, должна быть в обязательном порядке подвергнут
обеззараживанию. В настоящее время на объектах жилищно-коммунального
хозяйства для обеззараживания воды, как правило, используется
хлорирование. В случае высокой мутности и цветности природных
вод применяется предварительное хлорирование.
Первые сведения об использовании хлорирования для обеззараживания
относятся к концу прошлого столетия. Для этой цели на очистных
станциях использовали в основном газообразный хлор С12 и хлорную известь
СаОС12. При добавлении, например, газообразного хлора к воде
происходит его гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты НОС1:
С12 + Н20 -> НС1 + НОС1.
Хлорноватистая кислота постепенно диссоциируется на ион
водорода Н+ и гипохлористый ион ОСГ:
НОС1 -> Н+ + ОСГ.
В хлорированной воде одновременно могут находиться газообразный
хлор, хлорноватистая кислота и гипохлорит-ион. Хлорноватистая
кислота обладает более сильным, чем гипохлорит-ион,
обеззараживающим действием. Это связано с тем, что НОС1 по сравнению с ОСГ
обладает более высоким окислительным потенциалом.
Обеззараживающий эффект хлорирования зависит от сочетания
многих факторов, среди которых наибольшее значение имеют
температура, водородный показатель и мутность воды.
Установлено, что с понижением температуры и рН
обеззараживающий эффект хлорирования возрастает. Увеличение мутности воды
приводит к снижению обеззараживающего действия хлора.
Для достижения надежного обеззараживающего эффекта очень
важно правильно выбрать дозу хлора. Недостаточная доза может оказаться
неэффективной, а избыточная — привести к увеличению остаточных
концентраций хлора в очищенной воде, что ухудшит ее вкусовые
качества. Необходимая доза хлора определяется опытным путем, по
результатам пробного хлорирования обрабатываемой воды.
Оптимальной считается доза, которая при 30-минутном контакте хлора с водой
обеспечивает концентрацию в воде остаточного хлора 0,3-0,5 мг/л.
Для хранения и дозирования хлора в обрабатываемую воду на
водоочистных станциях строятся специальные сооружения, называемые

100
Глава 2
хлораторными. Как показывает практика, аварии в хлораторных,
связанные с утечкой хлора, могут привести к гибели персонала
водоочистных станций и жителей близлежащих районов. Это один из недостатков
обеззараживания воды методом хлорирования. Вторым недостатком
является возможность вторичного загрязнения воды. Для устранения
хлорных и фенольных запахов производят хлорирование с аммонизацией.
В результате в воде образуются моно- и дихлорамины, бактерицидное
действие которых, по сравнению с хлором, менее выражено, но
длительность этого действия превышает длительность действия хлора.
Реагенты, используемые при очистке воды традиционными методами
В процессе очистки воды могут применяться различные реагенты:
соли, кислоты, щелочи и хлорсодержащие вещества. Эти вещества
могут быть разбиты на три большие группы:
□ коагулянты и вещества, способствующие коагуляции (флокулянты);
□ реагенты для корректировки водородного показателя воды
(кислоты и щелочи), для ее умягчения и стабилизационной обработки;
□ реагенты для обеззараживания воды.
При подготовке воды питьевого назначения могут использоваться
реагенты всех трех групп.
В качестве коагулянтов при обработке воды чаще всего используют
сернокислый алюминий (сернокислый глинозем), сернокислое закисное
железо (железный купорос) и хлорное железо. Реже применяют
алюминат натрия, оксихлорид алюминия и алюмокалиевые квасцы.
Сернокислый алюминий A12(S04)3x 18Н20 получают путем обработки
серной кислотой бокситов, каолинов и других глин, содержащих окись
алюминия. В зависимости от технологии изготовления и свойств
исходного продукта получают различные сорта коагулянта.
На водоочистную станцию может поступать как неочищенный, так и
очищенный сернокислый глинозем (содержание действующего
вещества не менее 9 и 13% соответственно), а также сернокислый алюминий
в виде раствора (до 50% действующего вещества в пересчете на водный
сернокислый алюминий). За рубежом выпускается и гранулированный
сернокислый алюминий, что облегчает дозирование его в воду.
В качестве коагулянта используется также железный купорос (водный
сульфат закиси железа FeS04 x 7Н20), который получают путем
травления отходов черных металлов серной кислотой. Этот продукт
представляет собой светло-зеленые кристаллы, поверхность которых по-

Приготовление питьевой воды
101
степенно покрывается желтым налетом. Железный купорос
выпускается марок А и Б (содержание действующего вещества
соответственно не менее 53 и 47%). Железный купорос выпускается также в виде
30%-го раствора.
Хлорное железо FeCl3 поставляется на водопроводные станции в
герметичных бочках, заполненных не менее чем на 98%. Хлорное железо
может быть получено на месте применения путем обработки хлором
железного купороса. Получается так называемый хлорированный
железный купорос:
6FeS04 + 3Cl2 -> 2FeCl3 + 2Fe2(S04)3.
Это основные коагулянты, применяемые для осветления природных вод.
Для ускорения процесса коагулирования, особенно при низких, менее
10 °С, температурах, и при коагулировании маломутных вод вместе с
коагулянтами вводят органические и неорганические вещества,
способствующие хлопьеобразованию, — так называемые флокулянты.
В качестве флокулянта используют в основном полиакрилполиамид
(ПАА), который за рубежом известен как «Аэрофлок-300». В
последние годы в качестве флокулянта используют импортный продукт «Су-
перфлок».
Неорганические флокулянты обычно представляют собой коллоиды,
заряд которых противоположен заряду коллоидных частиц взвесей.
Однако неорганические флокулянты получили меньшее
распространение ввиду их меньшей (по сравнению с органическими)
эффективностью при низких температурах.
Для корректировки водородного показателя воды используют
кислоты и щелочи. Для обеззараживания воды в основном используют
хлорную известь, газообразный и жидкий хлор, электролитически
полученный гипохлорит натрия.
Одним из самых больших достижений в технике обеззараживания
воды считается применение в качестве бактерицидного и
коагулирующего реагента оксихлорида алюминия. Этот реагент с 1995 г.
используется на очистных сооружениях Новосибирска.
Экспериментальное применение на очистных сооружениях Петербурга также
показало его эффективность.
При использовании рассмотренных реагентов следует принимать
особые меры предосторожности. С точки зрения экологии наибольшую
опасность представляют хлорсодержащие вещества, особенно

102
Глава 2
газообразный хлор. Это связано с тем, что хлор является ядовитым
газом. Предельно допустимая концентрация его в воздухе составляет
0,001 мг/л. Хлор в полтора раза тяжелее воздуха. При утечках он
образует с парами воздуха зеленовато-бурый туман, который стелется
в направлении ветра, затекая в различные сооружения. Аварии при
работе с хлором могут привести к массовой гибели сотрудников
водоочистных станций и жителей окрестных мест. Основными
признаками отравления хлором являются сухой кашель, резкая боль в груди,
резь в глазах, рвота и нарушение координации движений. Это один
из недостатков, притом существенный, использования хлора для
обеззараживания. К числу преимуществ хлорирования воды необходимо
отнести дешевизну, отработанность технологии, достаточно высокий
бактерицидный эффект и эффект последействия, т. е. сохранение
бактерицидных свойств воды при ее транспортировании по
распределительной водопроводной сети.
Технологические схемы очистки воды
Современные станции по очистке воды представляют собой сложный
комплекс специальных сооружений и устройств. Структура
водоочистных станций предусматривает наличие склада реагентных веществ,
насосных агрегатов, очистных'сооружений различного назначения,
резервуаров для хранения обработанной воды и
контрольно-измерительных приборов.
Исходная вода поступает в смеситель, где в нее вводится раствор
коагулянта и после перемешивания поступает в камеру реакций, где
происходит образование хлопьев коагулянта. Далее вода поступает в
отстойник, а из него пропускается через фильтр. После фильтрации, при
выходе воды из фильтра, в нее вводится хлор, который в виде
хлорной воды поступает из хлораторной. После этого вода направляется
в резервуары, а из них — к потребителю. Загрязненные
промывочные воды, образовавшиеся в процессе обработки воды, отводятся за
пределы водоочистной станции.
При заборе воды из подземных источников, которая, как правило,
имеет незначительную мутность и повышенное солесодержание,
применяются другие технологические схемы очистки. Особенностью этих
схем является то, что в их составе отсутствуют сооружения для
осветления воды. Кроме того, в зависимости от применяемой технологии
обработки воды, в составе промывочных вод могут присутствовать
агрессивные кислые и щелочные стоки.

Приготовление питьевой воды
103
Иногда подземные воды и по солесодержанию, и по мутности
соответствуют нормативным требованиям, а по другим показателям, например
по концентрации железа или фтора или растворенным газам, — нет.
В этом случае вместо сооружений по обессоливанию воды в
технологическую схему вводятся устройства для улучшения этих показателей.
Фильтрование на скорых фильтрах
В природе встречаются подземные воды, состав которых соответствует
нормативным требованиям. В таких случаях технологическая схема
очистки воды значительно упрощается. Требуется производить
только ее обеззараживание.
На рис. 2.25 приведена типовая технологическая схема обработки воды
на водопроводной станции с фильтрованием на скорых фильтрах.
Цифрами на полочках при вертикальных стрелках указаны
относительные высотные отметки каждого элемента схемы.
Из оголовка водозабора по самотечным трубопроводам вода из
поверхностного источника поступает в насосную станцию первого подъема.
Оголовок водозабора устанавливается ниже нижнего уровня воды
(НУВ; верхний уровень воды — ВУВ) с учетом высоты образующегося
льда. Насосы, установленные в насосной станции первого подъема, под
напором подают воду в канал-смеситель. Предварительно в
обрабатываемую воду вводится аммиак NH3 и через несколько минут —
газообразный хлор С12. Хлор взаимодействует с аммиаком, в результате чего
образуются моно- и дихлорамины, обладающие меньшим, чем хлор,
бактерицидным эффектом, но более длительным (пролонгированным)
действием. В канале-смесителе происходит смешивание
обрабатываемой воды с коагулянтом — сернокислым алюминием A12(S04)3. Затем
в воду вводится флокулянт — вещество, способствующее более
полному и быстрому хлопьеобразованию. После смесителя вода поступает в
горизонтальный отстойник, в котором происходит основное
осаждение скоагулировавших частиц. После этого частично осветленная вода
поступает на скорые фильтры, где освобождается от взвешенных
частиц. После фильтра очищенная вода поступает в резервуар чистой воды
и насосными агрегатами насосной станции второго подъема подается
в разводящую распределительную сеть.
Фильтрование через барабанные сетки
Другая типовая схема обработки воды представлена на рис. 2.26.
Обработка воды осуществляется путем фильтрования через
барабанные сетки и контактные осветлители. Водозаборные сооружения,

««r no AI2(S04)3 ПАА Канал-смеситель
is* ^ i ; ,
*CL
Горизонтальный
15,10 отстойник
Скорые фильтры
НУВ.
13,65
Насосная станция
второго подъема
Ь- 6,00-6,06 гр
Пзъ,
Рис. 2.25. Технологическая схема обработки воды с фильтрованием на скорых фильтрах
Самотечный
трубопровод
18,80
| Контактные осветлители
i
Хл.:,Л;:,.:л*.,
ШЗЩ
г*
Насосная станция
второго подъема
™<S=E
6,00-6,05 fZ
7,75
Резервуар
чистой воды
Рис. 2.26. Технологическая схема обработки воды с фильтрованием через барабанные сетки

Водозаборные
сооружения
Резервуар
чистой воды
Насосная
станция
второго
подъема
Скорые фильтры
а)
А
Каналы-смесители
Контактные
осветлители
^
1
"*
Резервуар
чистой воды
б)
Насосная
станция
второго
подъема
Рис. 2.27. План сооружений для обработки воды с фильтрованием через скорые фильтры (а) и барабанные сетки (б)

106
Глава 2
насосные станции первого и второго подъема), резервуары чистой
воды устроены так же, как и в первой технологической схеме.
На рис. 2.27 представлены эти же сооружения в плане.
Специальные способы очистки воды
Из специальных способов очистки воды наиболее часто применяют
обессоливание. Масштабы использования воды на питьевые й
технические нужды таковы, что в практику водоснабжения все более
активно внедряются технологические схемы водоочистки, позволяющие
использовать воды природных источников, имеющие повышенное со-
лесодержание. В настоящее время к наиболее распространенным
способам обессоливания воды относят дистилляцию, электродиализ,
гиперфильтрацию и ионный обмен.
Дистилляция
Дистилляция основана на выпаривании обрабатываемой воды с
последующей конденсацией пара. Эта технология может применяться
для обработки вод с исходным солесодержанием более 10 г/л.
Сущность работы простейшего дистиллятора показана на рис. 2.28.
Под действием теплоты, отдаваемой нагревательными элементами,
обрабатываемая вода в испарителе переводится в пар, который
конденсируется с образованием дистиллята в конденсаторе.
Полученный дистиллят в зависимости от требований, предъявляемых
к обессоленной воде, может разбавляться в смесителе соленой водой
Пар
Испаритель
Конденсатор
Соленая
подогретая вода
Дистиллят
Холодная
соленая вода
- Нагревательный
элемент
JQ
j
V
К потребителю
Рис. 2.28. Принцип работы простейшего дистиллятора

Приготовление питьевой воды
107
до заданной концентрации солей. Описанная выше технология
имеет два существенных недостатка. Во-первых, она является очень
энергоемкой: в зависимости от принятой схемы дистиллятора затраты
электроэнергии составляют 10—15 кВт * ч/м3 обрабатываемой воды.
Во-вторых, в процессе работы дистиллятора на стенках испарителя
образуется накипь. Очистка испарителей от накипи является весьма
трудоемкой и дорогостоящей операцией.
Электродиализ
Электродиализ основан на способности ионов перемещаться в
объеме воды под действием напряженности электрического поля. При
приложении к воде постоянного напряжения катионы начинают
перемещаться к катоду, анионы — к аноду. Ионоселективные
мембраны пропускают через себя либо катионы, либо анионы. В объеме,
ограниченном ионообменными мембранами, происходит снижение
концентрации солей. Эту технологию рекомендуется применять при
солесодержании исходной воды до 10 г/л.
Простейший аппарат (электродиализатор, электролизер),
реализующий эту технологию, показан на рис. 2.29. Он представляет собой
проточную емкость, разделенную анионообменной и катионообменной
мембранами на три изолированные друг от друга части (камеры).
В крайние камеры помещают анод и катод. Особенность применяемых
мембран заключается втом, что они способны пропускать под
действием электрического поля только ионы одного знака. Анионообменные
Катионообменная
Анионообменная мембрана
мембрана
+
о-
Соленая вода, содержащая NaCI
Рис. 2.29. Принцип работы электродиализатора

108
Глава 2
мембраны пропускают только отрицательно заряженные ионы
(анионы), а катионообменные мембраны — только положительно
заряженные ионы (катионы).
Предположим, что обработке подвергается вода с повышенным
содержанием хлоридов, полученная путем растворения в ней Nad Эта
вода подается одновременно в три камеры. Под действием
электрического поля из средней камеры ионы Na перемещаются к катоду,
ионы СГ— к аноду. Из крайних камер ионы Na и СГ не могут перейти
в среднюю, так как установленные мембраны препятствуют этому
процессу. Таким образом, в средней камере постепенно снижается
концентрация катионов и анионов, т. е. происходит обессоливание воды.
Гиперфильтрация
Гиперфильтрация (обратный осмос) основана на фильтровании
обрабатываемой воды под давлением через полупроницаемые
мембраны, которые пропускают воду, но задерживают гидратированные ионы
солей. Эту технологию рекомендуется использовать при солесодер-
жании исходной воды до 10 мг/л. Исходная вода под давлением 0,5-
10,0 МПа поступает в установку с размещенной в ней мембраной и
разделяется на два потока — обессоленную воду (фильтрат) и рассол.
Основным элементом установки является мембрана с диаметром пор
0,5-1,0 нм. Такие мембраны изготавливают из различных
полимерных материалов, пористого стекла или металлической фольги.
Несмотря на простоту этой технологии, ее реализация требует
дополнительных затрат на предварительную обработку исходной воды
и периодическую очистку от загрязнений мембран.
Ионный обмен
Ионный обмен основан на способности некоторых веществ,
называемых ионитами, обменивать находящиеся в их составе ионы на
катионы и анионы, содержащиеся в обрабатываемой воде. В
промышленности эта технология позволяет производить обработку воды с
исходным солесодержанием не более 3 г/л и применяется в основном
для подготовки воды технического назначения.
Иониты — это твердые зернистые вещества, набухающие в воде, но
не растворимые в ней. По характеру ионного обмена они
подразделяются соответственно на катиониты и аниониты: вещества,
обменивающие катионы, называют катионитами, а обменивающие анионы
— анионитами.

Приготовление питьевой воды
109
При обессоливании обрабатываемая вода пропускается через
последовательно расположенные катионитовый и анионитовый фильтры.
В зависимости от строения катионита и способа его регенерации
катионитовый фильтр может отдавать водородные ионы (катионит в
форме Н+), ионы натрия (Na-катионит) и др. Анионит, в свою
очередь, может находиться в гидроксильной форме (ОН-анионит) или
содовой (С03-анионит).
Предположим, что исходная вода содержит в своем составе Са(НС03)2,
MgS04 и NaCl. Фильтрование такой воды осуществляется через
последовательно соединенные Н-катионитовый и ОН-анионитовый
фильтры. Матрицы ионитов имеют обозначения соответственно КАТ и АН.
В Н-катионитовом (водород-катионитовом) фильтре содержащиеся
в воде катионы Са2+, Mg2+ и Na+ обмениваются на катионы водорода:
КАТ-Н + MgS04 -» КАТ-Са + H2S04;
КАТ-Н + NaCl -> КАТ-Са + НС1;
КАТ-Н + Са(НС03)2 -> КАТ-Са + Н2С03;
Н2С03 -> Н20 + С02.
Как видно из приведенных формул, вода после Н-катионитовых
фильтров освобождается от катионитов Са +t Mg + и Na+. После
дегазатора, где из воды удаляется С02, фильтрат пропускается через аниони-
товые фильтры, например АН [ОН] -анионит. В этом фильтре анионы
обмениваются на гидроксильные ионы:
АН-ОН + H2S04 -> AH-S04 + H20;
АН-ОН + НС1 -> АН-С1 + Н20.
В результате этих реакций из воды удаляются сульфаты и хлориды.
Таким образом, в результате последовательной фильтрации воды
через катионитовые (в форме Н+) и анионитовые (в форме ОН")
фильтры снижается ее солесодержание.
Регенерацию (восстановление) Н-катионитовых фильтров
производят растворами кислот H2S04, HC1, а ОН-анионитовых фильтров —
растворами щелочи NaOH. После регенерации фильтры
промываются водой. Расход воды на промывку 1м3 катионита составляет 4-5 м3,
1 м3 анионита — 10-12 м3.
Na-катионитовый фильтр регенерируют раствором каменной соли,
С03-анионитовый — раствором соды.

110
Глава 2
Характеристикой качества ионообменных материалов является
ионообменная емкость ионита. Эта характеристика измеряется в грамм-
эквивалентах поглощаемого из воды иона на 1 м3 ионита
(ионообменной смолы).
Применение этой технологии для обессоливания воды требует наличия
концентрированных кислот, щелочей и других реагентов, а также
проведения комплекса мероприятий по очистке фильтрационных стоков.
Сточные воды
Различают следующие разновидности сточных вод:
□ бытовые;
□ производственные;
□ атмосферные.
Характеристика сточных вод
Бытовые сточные воды образуются в процессе эксплуатации жилых
и общественных зданий. Они поступают в водоотводящую сеть от
санитарных приборов (умывальников, раковин, моек, ванн, унитазов и
др.). Особенность бытовых сточных вод состоит в том, что в них
содержится очень много микроорганизмов, среди которых могут
присутствовать патогенные (болезнетворные) бактерии, возбудители кишечных
инфекций. В бытовых сточных водах содержатся также загрязнения
минерального и органического происхождения. И те и другие могут
находиться в нерастворенном и растворенном состояниях. Часть не-
растворенных загрязнений, задерживающихся при исследовании на
специальных бумажных фильтрах, называются взвешенными
веществами и измеряются в миллиграммах на литр (мг/л).
Наиболее опасны загрязнения органического происхождения. В
бытовых сточных водах взвешенных веществ органического
происхождения содержится в среднем 100—300 мг/л. Содержание органических
загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается
величиной биохимической потребности в кислороде (ВПК), которая
в сточных водах составляет 100—400 мг/л.
К бытовым относятся и сточные воды от банно-прачечных
предприятий и столовых. Особенность этих вод заключается в том, что они
содержат большое количество синтетических моющих средств, созданных на
основе синтетических поверхностно-активных веществ (СПАБ) и
жиров. Например, в сточных водах механизированных прачечных содер-

Приготовление питьевой воды
111
жится до 100-130 мг/л СПАБ. Сточные воды от предприятий
общественного питания могут содержать до 200—1000 мг/л различных жиров.
Производственные сточные воды образуются в процессе работы
промышленных предприятий. Их источниками являются пункты мойки
техники, склады топлива, системы охлаждения технологического
оборудования. Наиболее загрязненными являются сточные воды с
пунктов мойки техники. Например, в год на мойку одного грузового
автомобиля расходуется 300—400 м воды. Степень загрязненности
сточных вод с пунктов мойки составляет 2500-3000 мг/л по
взвешенным веществам и до 300 мг/л — по нефтепродуктам.
Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения
дождей и таяния снега. Их загрязненность достаточно высока: по
взвешенным веществам — от 500 до 4000, по БПК — от 50 до 100 и по
нефтепродуктам — от 8 до 25 мг/л.
Очистка сточных вод сопровождается образованием различных
осадков. Их количество зависит от концентрации в исходной сточной воде
взвешенных веществ. Объем образующегося при очистке бытовых
сточных вод осадка составляет 2-4 л/сут. на человека (при влажности
96—99,5%). Важнейшей особенностью осадка является высокое
содержание органических примесей (в среднем 65-75%). Осадки
бытовых сточных вод являются средой для развития болезнетворных
микроорганизмов и насекомых, служат источником ухудшения
санитарно-гигиенического состояния окружающей среды.
Источником загрязнения природных вод могут стать твердые отходы
в сточных водах; их скопление и несвоевременное удаление может
привести к вспышкам инфекционных и эпидемических заболеваний
населения.
Классификация водоемов по степени загрязненности
Природные водоемы пока еще имеют некоторые резервы
самоочищения. Однако из-за постоянного роста объемов сбрасываемых
загрязнений эти резервы постепенно уменьшаются. По степени
загрязненности водоемы делятся на несколько групп (табл. 2.3).
Чистые водоемы обладают большими резервами самоочищающей
способности, загрязненные — стоят на грани вывода из
биологического равновесия. Грязные и очень грязные водоемы перегружены
и нуждаются в сокращении количества поступающих загрязнений.

112
Глава 2
Таблица 2.3. Характеристика загрязненности водоемов
Степень
загрязненности
водоема
Чистый
Загрязненный
Грязный
Очень грязный
Концентрация загрязнений, мг/л
БПК20
1-3
3-6
6-15
Более 15
Взвешенные вещества
1-10
10-50
50-100
Более 100
В настоящее время условия спуска сточных вод в водоемы в
зависимости от их назначения строго регламентированы. Знание исходной
загрязненности сточных вод и норм качества воды в водоемах
(табл. 2.4) позволяет определить необходимую степень их очистки.
Определив степень очистки и объем сбрасываемых сточных вод в
единицу времени, приступают к разработке метода (технологической
схемы) очистки сточных вод. Современные методы позволяют
практически полностью очистить воду от загрязнений и довести ее до такого
состояния, чтобы она мало отличалась от чистой речной воды. Все
дело в стоимости этих работ.
Таблица 2.4. Нормы качества воды в водоемах
Показатель
качества воды
Увеличение кол-ва
взвешенных в-в после
спуска сточных вод,
мг/л, не более
БПК_, мгСул
БПК?П, мгО^/л
Растворенный
кислород, мг/л
Сухой остаток, мг/л
Активная реакция (рН)
Назначение (использование) водоема
хозяйственно-
питьевое
0,25
7,00
3,00
7,00
Не менее 1000
культурно-
бытовое
0,75
7,00
6,00
7,00
рыбо-
хозяйственное
0,25
7,00
3,00
7,00
прочее
0,75
7,00
3,00
7,00
Не нормируется
6,5-8,5
Состояние источников водоснабжения
Огромное количество использованных и загрязненных сточных вод
сбрасывается в водоемы, загрязняя реки и озера, способствуя
концентрированию загрязняющих веществ в донных отложениях и

AMETiK®, CUNO—«ШПРОШМ~2».т12) 320-6969
организмах гидробионтов. Общий ежегодный сброс сточных вод в
поверхностные водные объекты России составляет:
□ очищенных — около 30 км ;
□ недостаточно очищенных—17 км ;
□ неочищенных — 6 км .
По другим данным, только в поверхностные воды Волжского бассей
на ежегодно сбрасывается 23 к\
достаточно очищенных стоков.
на ежегодно сбрасывается 23 км3 сточных вод, в том числе 11 км3 не-
Качество воды в реках и озерах
Российской Федерации
В соответствии с существующей классификацией водных объектов по
степени загрязненности, к 1 -му классу вод — чистые (см. табл. 2.3) —
относится не более 1% запасов пресных вод на территории России.
Более 17% водных объектов отнесены к классу очень грязных.
Удовлетворительным можно назвать состояние водных-объектов,
обеспечивающих централизованное водоснабжение Москвы, Санкт-
Петербурга, Ленинградской, Мурманской, Псковской, Орловской,
Курской, Кировской, Рязанской областей и Чувашии.
Значительная же часть населения Российской Федерации не
обеспечена водой питьевого качества. Водные объекты загрязнены
химическими веществами. Системы централизованного водоснабжения
многих городов и областей России не справляются с очисткой воды от
тяжелых металлов, пестицидов и агрохимикатов и не могут обеспечить
производство питьевой воды требуемого качества. Это связано с
загрязненностью водных источников, неудовлетворительным санитар-
но-техническим состоянием водопроводов, а также с отсутствием на
некоторых водопроводах необходимого набора очистных сооружений
и обеззараживающих установок. Все это привело к тому, что в
Архангельской, Калининградской, Кемеровской, Курганской, Тульской,
Ярославской областях, в Приморском крае, а также в Дагестане,
Калмыкии, Карачаево-Черкессии воду из-под крана пить просто опасно.
В 9 городах и 420 поселках Российской Федерации отсутствуют
системы централизованного водоснабжения. В остальных городах
и населенных пунктах протяженность распределительной системы
составляет около 400 млн. км, причем 40% находится в аварийном
состоянии, а транспортируемая по ним вода подвергается
вторичному загрязнению.

114
Глава 2
В 1995 г. отмечалось превышение концентрации вредных веществ в
реках России:
Q Нева: меди - 5-10 ПДК, марганца - 39 ПДК;
□ Дон и Кубань: меди — 7-13 ПДК;
□ Пышма: меди — 9-21 ПДК;
□ Обь, Тура, Томь, Ока: высокое содержание органических
соединений;
□ Уфа: нефтепродуктов — 14 ПДК, цинка и меди — 3 ПДК,
аммонийного азота — 5,5 ПДК.
Значительное количество содержащихся в природных водах
химических веществ, способных нанести вред здоровью человека, находится
в растворенном виде (образуют истинные растворы). Для их
удаления из воды при централизованном водоснабжении требуется
применение высокоэффективных методов очистки, которые, к
сожалению, из-за финансовых и технических сложностей пока не получили
распространения. При нецентрализованном водоснабжении
подавление жизнедеятельности патогенных микроорганизмов в
поверхностных водах возможно только при проведении обеззараживания
с помощью специальных технологий.
Качество воды в распределительных трубопроводах
систем централизованного водоснабжения
Качество питьевой воды, подаваемой потребителю напрямую,
зависит от состояния трубопроводов. Известно, что 80% всех
магистральных водоводов в России собраны из стальных труб, уличная
водопроводная сеть — из чугунных труб с заделкой стыков цементными
растворами, 10-15% — пластмассовые трубы (полиэтиленовые,
полипропиленовые и др.), остальное — медные трубы. Стальные трубы
не имеют должной защиты от внешней и внутренней коррозии и
начинают течь через 5-6 лет, создавая аварийные ситуации в сетях. По
данным служб эксплуатации систем водоснабжения, в 1991 г. в
России было зарегистрировано 75 тыс. случаев прорывов, отключений,
аварий, что вызвало перебои в водоснабжении; потери воды
составляли до 20% от общего объема. В 1995 г. число аварий на
водопроводах составило:
□ в Московской области — 2600;
□ в Самарской — 2500;
□ в Белгородской — 1700;

Приготовление питьевой воды
115
□ во Владимирской — 3500;
□ в Хабаровском крае — 998.
Потери воды от повреждений на трубопроводах в виде трещин,
разрывов и разгерметизации стыков составляют от 8 до 40% от объема
воды, поданной в сеть.
При прохождении воды по трубам в ней увеличивается содержание
железа. В основном это связано с присутствием в природных водах
растворенного кислорода в концентрациях 5-15 мг/л, в зависимости от
времени года, температуры, фотосинтеза водных растений, наличия
планктона или ледяного покрова. Присутствующий в воде кислород,
который является инициатором коррозии, переводит железо стенок
трубопроводов в ионную форму (в раствор). Только по этой причине
концентрация железа в питьевой воде может составить 2-10 мг/л, что
в 10-30 раз выше ПДК. Результаты исследований показали, что вода,
содержащая железо в концентрации 0,3 мг/л (гигиенический
норматив), безопасна для здоровья населения, в концентрации 10 мг/л и выше
обладает аллергенным действием. У отдельных лиц,
предрасположенных к аллергии, возможно появление аллергенных реакций при
длительном использовании воды с содержанием железа 2-5 мг/л. Вода,
содержащая повышенные концентрации железа, способствует
развитию колоний железобактерий, при отмирании которых внутри труб
накапливается плотный осадок. В результате уменьшается диаметр труб.
Микроорганизмы, способствующие обрастанию внутренней
поверхности водоводов в системах транспортирования питьевой воды, не
только отрицательно влияют на ее качество, выделяя в нее продукты
своей жизнедеятельности. Поселившись в кавернах разрушенных
коррозией труб, они принимают активное участие в разрушительных
коррозионных процессах. Разрушение металлических труб с участием
бактерий идет во много раз быстрее, чем при электрохимическом
процессе коррозии. В некоторых случаях в результате
биоэлектрохимической коррозии прободен ие труб происходит через 10-14 мес. с
начала их эксплуатации. Обследование таких систем показало, что под
слоем наростов, образованныхжелезокислородными микррорганизмами,
в зонах анаэробиоза развивались сульфатредуцирующие и нитратре-
дуцирующие бактерии. В процессе их жизнедеятельности образуется
среда, которая способствует разрушению трубопроводов.
Вода, обрабатываемая коагулянтами, флоккулянтами и окислителями,
всегда содержит их остаточные количества. Можно сказать, что вода
подвергается вторичному загрязнению. Эти вещества-загрязнители

116
Глава 2
являются гигиенически значимыми, их содержание в питьевой воде
нормируется СанПин 2.1.4.559-96.
Некоторые из этих веществ поступают в водопроводную воду в
неизменном виде:
а остаточный хлор;
□ остаточный озон;
□ остаточный полиакриламид (ПАА);
□ активированная кремниевая кислота, полифосфаты.
Другие загрязнители могут образоваться в результате химических
реакций. При неполной коагуляции в водопроводной воде остаются
алюминий и железо.
Некоторые вещества, например, марганец, вступают в
окислительно-восстановительные реакции. Перманганат калия находит
применение в качестве реагента, способствующего устранению
посторонних привкусов и запахов, а также как алгицидное средство,
вызывающее гибель водорослей, которые забивают фильтры и
способствуют появлению запаха и привкуса. В технологическом процессе
Мп + восстанавливается в Mn + и Мп +. Четырехвалентный марганец
практически не растворим в воде и задерживается на
фильтрационных установках, а остаточные количества двухвалентного марганца
могут присутствовать в водопроводной воде.
Загрязнителями могут быть продукты окисления, например, при
хлорировании с аммонизацией образуются хлорамины.
При окислении загрязняющих веществ органического
происхождения образуются органические соединения, более токсичные, чем
исходные:
□ хлорфенол (образуется при хлорировании фенола);
О галогенсодержащие углеводороды: хлороформ, бромоформ,
дихлорэтан, тетрахлорметан, бромдихлорметан (образуются при
воздействии хлора на гуминовые кислоты);
□ диэльдрин (образуется при окислении пестицида эльдрина);
□ формальдегид (образуется при озонировании воды, содержащей
органические примеси);
□ гептахлорэпоксид (образуется при озонировании воды, содержащей
гептахлор — пестицид, менее токсичный, чем продукт озонирования).
Образование галогенсодержащих соединений связано с тем, что
около 90% активного хлора вступает в реакцию окисления:
R-CHO + НОС1 -> R-COOH + НС1,

Instapure9, kenwood - «инпроком-2*,т. (812) 350-5366
а около 10% хлора вступает в реакцию замещения:
R-CH2-CH=CH-R2 + НОС1 -> R-CHC1-CH=CH-R2 + Н20.
В воде распределительных трубопроводов, подвергнутой обработке на
станциях централизованного водоснабжения, обнаруживаются
различные микроорганизмы, как патогенные, так и непатогенные.
В течение 1982-1993 гг. на Украине отмечались случаи загрязнения
питьевой воды энтеровирусами. При изучении 7155 проб воды было
выделено 220 вирусных агентов, т. е. частота обнаружения — 3,07%,
из них 11,30% идентифицированы как полиовирусы, 10,91% —
вирусы Коксаки А, 21,36% — вирусы Коксаки В, 34,09% — ECHO,
14,55% —другие энтеровирусы; 7,73% штаммов не определялись
диагностическими сыворотками.
Присутствие этих бактерий и. вирусов в водопроводной воде
объясняется недостаточным последействием обеззараживающих агентов
(активного хлора). Обеззараживающее действие озона (хотя он и
обладает высоким бактерицидным эффектом) не сопровождается
эффектом последействия, так как существуют так называемые
«хвостовые эффекты» на кинетических кривых отмирания бактерий и
происходит реактивация части поврежденных микроорганизмов. Это
препятствует сохранению санитарно-гигиенических качеств воды
с момента обеззараживания до момента подачи ее потребителю.
Таким образом, в процессе эксплуатации водопроводных систем
возникают предпосылки к снижению санитарной надежности и
эпидемической безопасности питьевого водопользования.
Состояние систем водоснабжения
Санкт-Петербурга и Ленинградской области
Ленинградская область считается хорошо обеспеченной водными
ресурсами: на одного человека приходится 902 тыс. м3 воды в год, что
превышает аналогичный показатель для всех областей даже на
территории бассейна Волги. Водные ресурсы поверхностных источников
Ленинградской области составляют 13,06 км в год, потенциальные
ресурсы подземных пресных вод — 211,9 млн м .
Основным источником водоснабжения Санкт-Петербурга является
река Нева, районных центров Ленинградской области Сестрорецка,

118
Глава 2
Зеленогорска, Петродворца, Кронштадта, Ломоносова — подземные
месторождения воды.
Качество воды в Неве определяется качеством воды в Ладожском
озере, из которого она вытекает. В бассейн Ладожского озера ежегодно
сбрасывается 1,4 млн м сточных вод, содержащих 400 тыс. т
загрязняющих веществ, причем 70% общего объема загрязнений поступает
от промышленных предприятий и агропромышленного комплекса
Ленинградской области. Вода Ладожского озера характеризуется как
умеренно загрязненная (III класс качества).
Силами городских очистных станций и очистных сооружений
промышленных предприятий Санкт-Петербурга очищается 66%
городских хозяйственно-бытовых и 67% промышленных сточных вод.
Ежедневно в Неву попадает:
□ 120 т солей аммония;
□ 40 т азотнокислого ангидрида;
□ 1 т азотистокислого ангидрида;
□ 132 т нефтепродуктов;
□ более 30 т органического фосфора;
□ 6т неорганического фосфора;
□ около 50 т железа;
□ 2 т фенолов;
□ множество неидентифицированных соединений.
На границе города и в пределах Санкт-Петербурга вода Невы
характеризуется как грязная (IV класс качества).
Протяженность водопроводной сети в Санкт-Петербурге составляет
3500 км, канализационной сети — 2100 км. Серьезной экологической
проблемой Санкт-Петербурга является наличие более 500 прямых
канализационных выпусков.
Неотложными мерами по улучшению экологической обстановки в
городе являются следующие:
□ переключение прямых канализационных выпусков в коллекторы;
□ паспортизация источников водоснабжения;
□ нормирование сточных вод абонентов;
□ реконструкция водопроводных сетей;
□ внедрение новых высокотехнологичных методов ремонта
канализационных сетей подземными методами, без вскрытия
проезжих частей и тротуаров улиц;
□ повышение качества очистки воды на действующих сооружениях.

Приготовление питьевой воды
119
Решение вышеперечисленных задач требует времени и денег.
Реконструкция действующих сооружений на станциях водоочистки с
целью внедрения новых технологических процессов связана со
значительными материальными затратами и необходимостью их остановки,
что в ближайшее время маловероятно. Поэтому основным
направлением работ по повышению качества очистки воды следует считать
выбор наиболее эффективных реагентов для коагуляционной
обработки и новых видов загрузки для фильтровальных сооружений.
В 1992-1993 гг. были проведены фундаментальные исследования
невской и водопроводной воды с целью установления химической
природы и концентрации в них приоритетных для Санкт-Петербурга
загрязнителей. Были исследованы пробы воды в точках водозабора и на
выходе в сеть на водопроводных станциях Санкт-Петербурга, Сест-
рорецка и Петродворца.
Природные воды Невы (по всему течению) имеют высокий
показатель цветности, свидетельствующий о значительном содержании гу-
миновых кислот. Показатель мутности и коли-индекс увеличиваются
вниз по течению реки и на уровне Главной водопроводной станции
составляют соответственно 4 мг/л и 2 400 000. Во всех пробах
водопроводной воды обнаружено превышение нормативного значения
перманганатной окисляемости — 7—9 мг 02/л (норма 5 мг О^л).
Вода Невы относится к низкоминерализованным; содержание
тяжелых металлов не превышает норм, несмотря на наличие в
Санкт-Петербурге развитой металлообрабатывающей промышленности. Это
может быть объяснено очень большим водосбросом Невы (2530 м3/с,
или 80 км3/год) и сильным разбавлением сточных вод.
По минеральному составу вода Сестрорецка близка к воде
Санкт-Петербурга. Вода Петродворца существенно отличается от воды Невы
большей жесткостью (8,8 мг-экв/л) и солесодержанием (более чем в 3 раза).
В водоисточниках Петродворца содержание нитратов и нитритов
превышает ПДК. Во всех пробах водопроводной воды обнаружены трига-
лометаны в концентрации 0,2-1,0 ПДК, причем они не были
обнаружены ни в одной пробе из водоисточников, что свидетельствует об
образовании этих продуктов во время хлорирования при водоподготовке.
Один из опаснейших загрязнителей канцерогенный 3,4-бенз(а)пирен,
обусловленный загрязнением водных объектов нефтепродуктами, был
обнаружен в пробах воды во всех точках водозабора в концентрации

120
Глава 2
0,2-2,5 ПДК, в воде водопроводной станции «7 ТЭЦ» (Васильевский
остров) — 0,5 ПДК и в водопроводной воде Петродворца — 2,5 ПДК.
В неочищенной воде Невы обнаружены:
□ фенол - 0,2 ПДК;
□ фосфорорганические (метафос) — 0,001 ПДК;
□ хлорорганические (линдан) — 0,001 ПДК;
□ пестициды, полихлорированные бифенилы — 0,05 ПДК;
Q нормальные алканы С 10—С2о;
□ спирты Cg—Сю;
□ антрацен, эфиры высших жирных кислот, фталаты, ксилол,
летучие производные фенола — в концентрациях, значительно
ниже ПДК.
Присутствие многих веществ из этого списка связано с загрязнением
Невы нефтепродуктами и СПАВ). Ни одно из перечисленных веществ
не идентифицировано в питьевой воде.
Приоритетные загрязнители питьевой воды
В питьевой воде Санкт-Петербурга и Ленинградской области могут
присутствовать следующие загрязнители:
□ тригалометаны;
□ 3,4-бенз(а)пирен;
□ остаточный хлор;
□ остаточный алюминий;
□ железо;
□ микроорганизмы.
Указанные загрязнители являются приоритетными и для других
регионов, где используются воды поверхностных источников,
применяются традиционные схемы водоподготовки и стальные
водопроводные трубы. Этот перечень является минимальным и в разных регионах
может быть дополнен следующими загрязнителями:
□ фенолы;
□ хлорфенолы;
□ нефтепродукты;
□ СПАВ;
□ ионы металлов (меди, свинца, марганца, цинка);
□ нитраты;
□ фосфаты;
□ пестициды;
□ полихлорированные бифенилы.

Imtapum®. KENWOOD ~~ «инпроком-2», тттззо-ззт
Доочистка питьевой воды при помощи фильтров
Многие существующие системы централизованного водоснабжения
подводят к потребителю воду, не соответствующую нормам
санитарно-гигиенических требований. Поэтому в последнее время ведутся
интенсивные поиски альтернативных источников воды и методов ее
подготовки. К таким методам можно отнести:
□ бурение новых скважин и постепенный переход на подземные
источники водоснабжения;
□ продажа бутилированной очищенной воды;
□ получение питьевой воды на установках периодического действия
(в небольших объемах в полевых условиях);
Q использование бытовых фильтров доочистки водопроводной
воды в месте ввода (средней производительности) и в месте
использования (малой производительности).
Однако не все методы оказываются в равной степени приемлемыми:
бурение новых скважин достаточно дорого, и кроме того, вода в них
иногда оказывается загрязненной (так, например, в воде 3000 используемых
для питьевого водоснабжения скважин в США обнаружены
нефтепродукты, фенолы, пестициды). Использование бутилированной воды
может оказаться недешевым для бюджета потребителя, установки
периодического действия не позволяют получить достаточное количество
очищенной воды. Поэтому наибольшее распространение получили
устройства по доочистке воды в местах ввода и использования.
Доочистка питьевой воды в бытовых условиях с помощью фильтров —
наиболее простой, доступный и быстроокупаемый способ получения
чистой питьевой воды. С помощью фильтров можно довести
питьевую воду до необходимой степени чистоты, регламентируемой
СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к
качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.
Контроль качества».
Гигиеническое значение устройств доочистки воды заключается в том,
что они не только нейтрализуют воздействие неблагоприятных
факторов на качество питьевой воды, но и значительно улучшают его.
Потребитель с помощью врача может сам решить вопрос об оптимальной
концентрации тех или иных примесей в воде. Например, для
некоторых медицинских (ингаляция, фитотерапия, бальнеология,
косметология и др.) и бытовых (кулинария и др.) целей может потребоваться
вода более глубокой очистки по сравнению с той, которая является

122
Глава 2
необходимой и достаточной в соответствии с гигиеническими
регламентами. С помощью подбора физико-химических методов доочист-
ки можно влиять на солевой состав питьевой воды:
□ удалять загрязнители;
□ оставлять полезные для организма соли в физиологически
оптимальных концентрациях;
□ удаляя контаминанты, добавлять полезные вещества в случае их
недостатка в воде, т. е. осуществлять кондиционирование воды.
Автономные устройства доочистки питьевой воды могут оказать
существенную помощь особо чувствительному контингенту населения (детям,
аллергикам, хроническим больным и т. д.), так как для их здоровья
концентрации некоторых веществ в питьевой воде, даже не
превышающие гигиенические нормативы, могут оказаться небезопасными.
Доочистка и кондиционирование питьевой воды с помощью бытовых
устройств должны рассматриваться как необходимый и равноправный
элемент современной схемы питьевого водоснабжения, ни в коей мере
не замещающий другие элементы и не конкурирующий с ними, а
дополняющий традиционную схему питьевого водоснабжения.
Исторически сложилось так, что установки по очистке воды пришли
в бытовую сферу из военной практики. Во время войн (Вторая мировая,
война Америки во Вьетнаме, СССР в Афганистане и т. д.) солдаты ис-
пользовалидля питья специальные очищающе-обеззараживающие
трубки. При полевом водоснабжении войск применяются передвижные
установки для получения очищенной и обеззараженной воды. В мирное
время подобные установки используются на судах дальнего плавания (в
том числе на подводных лодках), при водоснабжении небольших
населенных пунктов, на далеких пастбищах и стоянках.
Известен еще один метод обеззараживания воды (применяемый в
военное время) — добавление бактерицидных таблеток с хлорной
известью и с препаратом пантоцид на основе монохлорамина. Таблетки
обеспечивают надежное обеззараживание в течение 40-60 мин, но из-за
взаимодействия выделяющегося хлора с органическими примесями в
воде ее качество резко ухудшается по органолептическим и санитарно-
токсикологическим показателям.

Глава 3
БЫТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ
Итак, вода, поступающая к потребителю, должна быть приятной в
органолептическом и безопасной в санитарно-эпидемиологическом
отношении. Как правило, системы очистки централизованных
источников водоснабжения обеспечивают такое качество питьевой воды.
Вода, поступающая на очистные сооружения централизованного
водоснабжения, подвергается осветлению и обеззараживанию. В то же
время существует ряд причин, по которым вода, поступающая к
потребителю, не всегда соответствует предъявляемым требованиям. Эти
причины следующие:
□ высокая загрязненность природных (поверхностных и
подземных) источников водоснабжения химическими веществами или
патогенными микроорганизмами;
□ нарушение или несовершенство технологии подготовки воды
питьевого качества;
□ постоянные или залповые загрязнения источников водоснабжения;
□ наличие в обработанной воде активного хлора;
□ вторичное загрязнение воды;
□ низкое качество распределительной сети.
Вторичное загрязнение обрабатываемой воды может произойти за счет
реагентов, используемых при ее обработке, — производных
хлорирования. Вторичное загрязнение наиболее вероятно как при низкой
загрязненности (в обрабатываемую воду вводят избыточные количества
коагулянта), так и при высокой загрязненности воды в период
паводков (в обрабатываемую воду вводят избыточное количество хлора).

124
Глава 3
Низкое качество распределительной сети заключается в ее
негерметичности и, как следствие, возможности подсоса загрязненных
грунтовых или сточных вод, наличии биообрастаний, биокоррозии,
бактериальной загрязненности трубопроводов.
Залповые загрязнения источников водоснабжения неочищенными
хозяйственно-бытовыми стоками компенсируются введением в
обрабатываемую воду избыточного количества бактерицидного агента, в
основном хлора, что приводит к ее перехлорированию и
необходимости дехлорирования. Метод хлорирования является также одним из
основных методов борьбы с загрязнением воды промышленными и
сельскохозяйственными стоками. Однако часто это не дает результата
и в распределительную сеть может поступить вода с повышенным
содержание хлора, хлорпроизводных, тяжелых металлов.
Таким образом, показатели качества воды, поступающей к
потребителю, могут быть ниже (хуже) или выше (лучше) требований
гигиенических нормативов. Последние предусматривают отсутствие
в питьевой воде патогенных микроорганизмов, а также вредных,
токсичных или канцерогенных веществ. При этом предельно
допустимой концентрацией (ПДК) вредных веществ является такое их
количество, при употреблении которого в течение средней
продолжительности жизни человека в его организме не будут достигнуты
пороговые значения вредных веществ, негативное воздействие
которых на организм доказано.
Небезынтересно отметить, что для каждого индивидуума существует
свой порог воздействия на организм неблагоприятных факторов.
Поэтому, даже если питьевая вода содержит загрязнения в пределах
нормативов, вполне вероятно, что потребитель желает снизить уровень
этих загрязнений до минимально возможного.
Значительная часть потребителей питьевой воды считает
установленные для централизованных систем водоснабжения гигиенические
нормативы недостаточно обоснованными. Эти потребители желали бы
использовать воду более высокого качества. Дополнительным
подтверждением этого является широкое распространение бутилированной
воды (питьевой, столовой, лечебной) отечественного и импортного
производства.
Использование бутилированной воды имеет глубокие исторические
корни. Привозная вода широко использовалась в период освоения
человечеством неизученных пространств Земли, в частности, во время

Instapure9 KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2»,-л (812)350-5366
мореплавания, пересечения пустынь и горных массивов и т. д.
Широко используется привозная вода и в настоящее время — на пикниках,
в походах, на дачах. Однако использование бутил ированной воды при
наличии централизованного водоснабжения не всегда целесообразно
по следующим причинам:
D относительная дороговизна бутилированной воды;
□ невозможность визуального и инструментального контроля
качества бутилированной воды и возможность ее фальсификации;
D возможность повышения качества воды централизованных
систем водоснабжения.
Одним из основных способов повышения качества воды
централизованных систем водоснабжения является доочистка ее в бытовых фильтрах.
Исторически сложилось так, что системы очистки воды небольшой
и средней производительности первоначально использовались при
полевом водоснабжении войск. Эти системы включали в себя
фильтры и устройства для обеззараживания воды. Для получения чистой
воды применялись также опреснительные дистилляционные
установки. Фильтрами служили сначала матерчатые, затем угольные и
мембранные материалы, а обеззараживающими агентами — различные
окислители, в том числе хлорная известь, перманганат калия и пере-
кисные соединения, такие как, например, перекись водорода.
Дальнейшее развитие этого направления привело к созданию
бытовых фильтров, точнее, систем очистки воды небольшой и средней
производительности.
В настоящее время на мировом рынке системы очистки воды
представлены разнообразными конструкциями бытовых фильтров.
Разработчиками этих фильтров являются различные предприятия — от
широко известных в мире фирм в области подготовки воды для
питьевого водоснабжения до малоизвестных российских предприятий
оборонного комплекса. Разработчики бытовых фильтров, как
правило, являются и их производителями.
На российском рынке систем очистки воды небольшой и средней
производительности в основном представлены разработки широко
известных европейских и американских фирм; есть и бытовые
фильтры отечественых производителей.
Конструктивные особенности фильтров достаточно разнообразны.
В основу их конструкций положены различные принципы очистки

126
Глава 3
воды, используются разнообразные.материалы. Очень часто при
создании бытовых фильтров применяются комбинированные методы
обработки воды. Фильтры различаются назначением, методами
очистки воды, производительностью, а также стоимостью (иногда на
несколько порядков).
В основу классификации бытовых фильтров могут быть положены
различные признаки:
□ страна (фирма)-изготовитель;
□ принцип очистки водьг, положенный в основу конструкции
фильтра;
□ производительность;
□ способ создания напора при фильтровании воды;
□ устраняемые примеси;
□ стоимость.
В настоящем издании при описании конструкций фильтров
использованы первые три признака как наиболее информативные.
Назначение бытовых фильтров
Фильтром для очистки воды называется устройство, позволяющее
осветлять воду, т. е. удалять взвешенные вещества. В результате
фильтрации происходит осаждение взвешенных примесей на материале
фильтра и осветление воды. В то же время бытовые фильтры и системы
очистки позволяют производить обработку любых природных вод.
Методы обработки воды и процессы, протекающие при этом, только
условно можно назвать фильтрованием. Поэтому бытовые фильтры
более правильно было бы назвать системами очистки воды от
загрязнений. Однако, следуя традициям последних лет, будем
называть системы очистки воды небольшой производительности
бытовыми фильтрами, тем более, что при многостадийной очистке воды ее
фильтрование является обязательным условием.
Основное назначение бытовых фильтров — дополнительное
очищение питьевой воды, которая уже была очищена в системах
централизованной очистки, но содержит остаточные количества загрязнителей
природных водоемов (первичное загрязнение), а также реагенты,
вещества и микроорганизмы, попавшие в питьевую воду из
распределительных трубопроводов (вторичное загрязнение).

Бытовые фильтры
127
Вещества-загрязнители присутствуют в воде в малых концентрациях,
поэтому можно создавать конструкции бытовых фильтров небольшой
и средней производительности, в которых фильтрование происходит
при малых скоростях потока (рис. 3.1).
Бытовые фильтры
Небольшой
производительности
Средней
производительности
Рис. 3.1. Потребители воды, очищенной при помощи бытовых фильтров
Применение бытовых устройств доочистки воды во многом
обусловлено неблагополучным состоянием источников водоснабжения и
распределительных сетей. Но даже если в ближайшем будущем, в связи
с переходом на неметаллические трубы, часть этих проблем будет
решена, останется проблема дехлорирования воды перед подачей ее
потребителю.
Хлорирование воды используется повсеместно, поэтому замена
хлора при обеззараживании воды централизованных систем
водоснабжения другими бактерицидными агентами, а также использование
других методов (озонирование и т. п.) в ближайшие годы
представляются маловероятными по экономическим причинам.
Питьевая вода всегда содержит остаточные количества хлора,
который придает ей неприятный запах и вкус, что существенно снижает
ее качество, хотя концентрация хлора в воде может и не превышать
гигиенический норматив. Возможность дехлорирования питьевой
воды непосредственно у потребителя является одним из
преимуществ бытового фильтра (рис. 3.2). При фильтровании воды через сор-
бционное бытовое устройство, содержащее активированный уголь,
можно достичь 100%-го дехлорирования питьевой воды и
эффективного удаления хлорорганических соединений, синтезируемых в
питьевой воде в процессе хлорирования. Вообще говоря,
гигиенические нормативы на питьевую воду регламентируют не оптимальные

128
Глава 3
концентрации примесей различного происхождения в воде, а
предельно допустимые. Поэтому, чем ниже содержание загрязнителей,
влияющих на органолептические качества воды, — железа, меди,
марганца (они придают воде мутность и цветность), фенолов, хлор-
фенолов, тригалометанов (придают неприятный запах), — тем
благоприятнее вода для потребителя. Уменьшение концентрации
вышеперечисленных (и других подобных) примесей в питьевой воде,
концентрация которых может не превышать гигиенический
норматив, но удаление которых существенно улучшит качество воды, —
еще одно назначение бытового фильтра.
Возможности использования бытовых фильтров
Дехлорирование
воды
Рис. 3.2. Примеры использования бытовых фильтров
Поскольку назначение бытового фильтра — финишная очистка воды,
которую пока трудно чем-либо заменить, рынок продаж этих
устройств интенсивно развивается. Помимо бытовых фильтров
семейного пользования (небольшой производительности), к реализации
предлагаются устройства доочистки воды коллективного пользования
(средней производительности). Они могут быть установлены на
входе в небольшой жилой дом, внутри дома или в местах скопления
людей, потребляющих воду питьевого качества, — ресторанах,
гостиницах, больницах, детских садах и т. д. С их помощью получают воду
более высокого качества, чем питьевая, которую используют при
производстве пищевой продукции, в состав которой входит вода,
(небольшие пивоварни, пекарни, колбасные цеха и др.).
В плавательных бассейнах необходимо обеспечивать обработку воды
с целью ее обеззараживания. Используемые для этого
высокопроизводительные устройства имеют более сложную конструкцию,
сочетают несколько методов очистки воды, в том числе таких, которые не
применяются в быту (например, дистилляция, электродиализ).
Эксплуатация таких устройств должна осуществляться
квалифицированным персоналом.
Устранение
хлорорганических
соединений и
продуктов вторичного
загрязнения воды
Уменьшение
концентрации
примесей (до
значений ниже
гигиенических
нормативов)
Улучшение
органолептических
качеств питьевой
воды (мутность,
цветность, запах)

Бытовые фильтры
129
Основные методы обработки воды
в бытовых фильтрах
В главе 2 были рассмотрены показатели качества питьевой воды,
которые могут быть классифицированы как органолептические,
бактериологические, химические (физико-химические). Значение
показателей качества природных вод может быть ниже (хуже) или выше
(лучше) норм качества питьевой воды. Известно также, что качество
воды, прошедшей распределительные сети централизованных систем
водоснабжения, может быть ниже качества, регламентируемого
санитарными стандартами на питьевую воду.
Показатели качества воды могут быть улучшены различными
методами (табл. 3.1).
Таблица 3.1. Методы улучшения качества воды,
применяемые в бытовых фильтрах
Улучшаемый показатель
Мутность
(прозрачность)
Цветность
Привкус и запах
Минерализация,
концентрация
какого-либо иона
Окисляемость
» Метод обработки
Фильтрование через
фильтрующую загрузку
Окисление хлором,
озоном и др.
Фильтрование через
сорбент
Окисление хлором,
озоном и др.
Фильтрование через
активированный уголь
Фильтрование через
мембраны.
Ионный обмен.
Электродиализ
Окисление хлором,
озоном и др.
Фильтрование через
активированный уголь
Достигаемый результат
Осветление воды
Обесцвечивание воды
Деструкция органических
загрязнений
Адсорбция органических
загрязнений
Обессоливание (снижение
минерализации воды
или концентрации какого-
либо иона)
Снижение окисляемости
воды
Адсорбция загрязнений
Вирусное загрязнение Окисление хлором, Обеззараживание воды
воды, общее число озоном и др.
бактерий

130
Глава 3
Окончание табл. 3.1
Улучшаемый показатель Метод обработки Достигаемый результат
Вирусное загрязнение
воды, общее число
бактерий
Ультрафиолетовое
облучение тонкого слоя воды
Обеззараживание воды
Фильтрование через
активированный уголь
Введение ионов
благородных металлов
(олигодинамия)
Фильтрование через
ионообменные смолы,
отрегенерированные
серебром и (или) йодом
Сорбция вирусов.
Подавление
жизнедеятельности
микроорганизмов
Таким образом, в бытовых фильтрах и системах очистки воды
небольшой и средней производительности используются следующие
методы обработки воды:
□ осветление фильтрованием:
• через фильтрующие загрузки;
• через сорбционные и ионообменные материалы;
• через мембраны;
□ обеззараживание:
• фильтрованием через активированный уголь, импрегнирован-
ный серебром;
• фильтрованием через ионообменные материалы, способные
к обмену серебра и (или) йода;
• ультрафиолетовым излучением;
• озоном;
□ электрохимическая обработка с целью коагуляции, флотации,
электродиализа и обеззараживания.
Фильтрование
При очистке воды фильтрованием используются фильтрующие
загрузки, адсорбенты, ионообменные материалы и мембраны. При этом
могут быть улучшены практически все показатели качества питьевой
воды.
В качестве фильтрующих загрузок применяются инертные
материалы. В основном это речной кварцевый песок, но может быть и
дробленый антрацит, керамзит, керамическая крошка, дробленый мрамор,
полимеры и т. п.

Бытовые фильтры
131
В качестве адсорбента используется, как правило, активированный
уголь. Ионообменные материалы могут быть природного и
искусственного происхождения (шунгиты, цеолиты, синтетические
ионообменные материалы).
В результате фильтрования воды через фильтрующие загрузки,
адсорбенты и ионообменные материалы происходит снижение мутности и
цветности воды, устраняются привкусы и запахи, снижается окисля-
емость и вирусное загрязнение.
В результате фильтрования через мембраны происходит снижение
солесодержания и вирусного загрязнения воды. Использование
мембран для снижения мутности и цветности не всегда
целесообразно из-за возможности их засорения. Поэтому, как правило,
перед фильтрованием через мембраны обрабатываемую воду
подвергают предварительному фильтрованию через загрузки, адсорбенты или
ионообменные материалы.
Фильтрование через фильтрующие загрузки
Фильтры небольшой и средней производительности,
предназначенные для очистки воды от механических примесей, называются
механическими.
В качестве фильтрующих загрузок бытовых устройств доочистки воды
средней производительности (коллективного пользования)
используются инертные материалы с высокой структурной пористостью —
до 80% и более. Цель применения таких устройств в быту — очистка
питьевой воды от крупных механических примесей
(размером 3 мкм и более). Эти устройства особенно
эффективны при доочистке питьевой воды, которая вторично
загрязняется при прохождении через
распределительную систему водопроводных труб.
В^тдельных случаях для коллективных потребителей ис- ■§ ^
пользуются фильтры с автоматической промывкой
фильтрующего материала обратным током воды (рис. 3.3).
Автоматическая промывка осуществляется по сигналу
таймера; в случае ручной промывки подключение
фильтра к электрической сети не требуется.
Рис. 3.3. Механические фильтры с песчаной загрузкой и
автоматической промывкой фильтрующего материала обратным
током воды
*

132
Глава 3
В фильтрах небольшой производительности роль фильтрующей
загрузки выполняют фильтрующие элементы. Материалами для них, как
правило, являются формованные полипропиленовые или полиурета-
новые блоки, легко заменяемые в процессе эксплуатации; иногда
используются металлические сетчатые фильтры.
Фильтрационные устройства небольшой производительности бывают
трех видов:
□ насадка на кран;
□ модуль, врезаемый в водопроводную трубу, со сменным
фильтрующим элементом;
□ модуль, врезаемый в водопроводную трубу, с отдельным сливом
для промывочной воды (промывной фильтр).
Корпус устройства с фильтрующим блоком
(рис. 3.4) выполняется, как правило, из
прозрачной пластмассы, что позволяет потребителю
осуществлять визуальный контроль за его работой.
Сигналом к замене фильтрующего элемента
служит изменение его цвета на
оранжево-коричневый, что свидетельствует о выработке его
ресурса. Поскольку качество водопроводных труб на
всем их протяжении неодинаково, точный ресурс
элемента заранее определить сложно, но, во
избежание размножения микроорганизмов внутри
фильтра, желательна замена фильтрующего
элемента не реже одного раза в год.
Рис. 3.4. Механический фильтр, врезаемый
в водопроводную трубу
Устройства данного типа могут быть использованы и для очистки
непитьевой воды горячего водоснабжения. Очевидно, что ресурс
фильтрующего элемента в этом случае будет значительно меньшим, а
основанием для замены элемента будет коричневая окраска его
поверхности.
На потребительском рынке достаточно широко представлены
механические фильтры в металлических корпусах, так называемые
промывные фильтры (рис. 3.5). Очистка таких фильтров осуществляется
обратным током воды при исчерпании их фильтрующей способности.
Сигналом для проведения очистки служит снижение давления на учас-

AMETEK®, CUNO- «ИНПРОКОМ-2»,(812) 320-6969
тке водопроводной сети за фильтром. Для контроля давления
фильтры снабжены манометрами.
Фильтрование через сорбционные и ионообменные
материалы
Процесс поглощения одного вещества другим называется сорбцией (от
лат. sorbeo — поглощаю, втягиваю). Поглощающее вещество
называется сорбентом, поглощаемое — сорбтивом (сорбатом). В
зависимости от механизма сорбции различают абсорбцию, адсорбцию, хемо-
сорбциюидр.
В бытовых фильтрах, как правило, используется процесс адсорбции.
Адсорбцией называется процесс поглощения примеси (адсорбтива)
поверхностью твердого тела (адсорбента) или на границе раздела фаз
газ—жидкость, газ—твердое тело, жидкость—твердое тело.
Присутствующие в воде в коллоидной или ионной форме примеси,
проходя через слой адсорбента, удерживаются на частицах твердого
тела за счет сил межмолекулярного взаимодействия. При отсутствии
предварительного фильтра на адсорбирующей загрузке будут
осаждаться крупные механические примеси (размером 0,1—2,0 мм). В этом
случае желательно произвести предварительное фильтрование воды
механическим фильтром (рис. 3.6).
'<s '
ш
I
М*
U.L %•
W *.fe»
Рис. 3.5. Механический промывной
фильтр
Рис. 3.6. Фильтрующее устройство,
состоящее из механического блока
(слева) и двух сорбционных

134
Глава 3
Важными критерием выбора подходящего адсорбента является его
гидрофобность, т. е. неспособность адсорбировать воду. Это связано
с тем, что при адсорбции веществ из водного раствора на
поверхности адсорбента в той или иной степени происходит сорбция
растворителя (в данном случае воды). Таким образом, поглощение из
раствора твердыми сорбентами растворенных веществ и
растворителя (воды) носит конкурентный характер.
Процесс адсорбции из водных растворов может происходить как мо-
номолекулярно, так и полимолекулярно.
Мономолекулярная адсорбция — это сорбция растворенного
вещества на поверхности адсорбента слоем в 1 молекулу. Количество
поглощаемого из раствора вещества зависит от площади поверхности
адсорбента. Поэтому для осуществления адсорбционных процессов
очень важно создать высокопористые адсорбенты с большой
площадью внутренней поверхности. Современные технологии позволяют
получить такие адсорбенты.
Если размер пор материала составляет от 10~8до 1(Г7 м, адсорбция
может носить полимолекулярный характер. В этом случае
происходит как бы заполнение существующих пор адсорбента
растворенными веществами. В порах, размеры которых в тысячи раз превышают
размеры частиц растворенных загрязнений, в основном
осуществляется транспорт этих частиц с моно- и полимолекулярной
адсорбцией (рис. 3.7).
Важнейшим свойством адсорбента является его сорбционная емкость
(сорбционная способность) по отношению к основным классам
загрязнителей питьевой воды, позволяющая эффективно очищать от
них воду.
Основными санитарно-гигиеническими требованиями к
адсорбционным устройствам являются:
Q прочное удерживание адсорбентом поглощенных веществ и
отсутствие их десорбции при эксплуатации устройства;
□ высокая степень чистоты адсорбента, отсутствие примесей
(способных растворяться в очищаемой воде и загрязнять ее) и
пылеобразных частиц (вымываемых водным потоком и
дополнительно загрязняющих очищаемую воду);
Q предотвращение размножения микроорганизмов (бактерицид-
ность и бактериостатичность).

Бытовые фильтры
135
Рис. 3.7. Моно- и полимолекулярная сорбция; транспорт примесей при
фильтровании растворов через сорбент
Ионообменные фильтры по принципу извлечения из воды
загрязнителей близки адсорбционным: в обоих случаях очистка воды
происходит в слое очистителя за счет реализации процессов
межмолекулярного (ионного) взаимодействия, только в случае ионного обмена
происходит выделение обменного катиона (положительно
заряженного иона) или аниона (отрицательно заряженного иона) в воду.
Санитарно-гигиенические требования к ионообменным материалам
такие же, как и к адсорбентам, кроме одного ограничения: в процессе
работы ионнообменного материала в очищаемую воду должен
выделяться физиологически приемлемый ион.
Материалы сорбционных и ионообменных фильтров
Наиболее часто применяемым в качестве адсорбента материалом
является активированный уголь. Его получают путем карбонизации
(сжигания при недостатке кислорода) углеродсодержащего сырья —
торфа, древесных опилок, лигнина, скорлупы орехов, косточек
фруктов и др. — и активации, т. е. процесса высокотемпературной
обработки карбонизированного сырья с применением некоторых
реагентов. Целью процесса активации является создание новых пор в сырье
и увеличение количества уже имеющихся. Существуют
технологические процессы активации антрацита, каменноугольного и буроуголь-
ного пека с получением высококачественных активированных углей.
В бытовых фильтрах используются дробленые или гранулированные
активированные угли с высокой (60-90%) прочностью на истирание.

136
Глава 3
Форма частиц у дробленых углей произвольная (нерегулируемая),
у гранулированных— чаще всего цилиндрическая, реже —
правильная сферическая или неправильная сферическая. Преобладающий
размер частиц угля (независимо от формы) — 0,5-2,5 мм.
Характеристиками пористой структуры вещества являются также
радиус поры, общий (суммарный) объем пор и объем пор каждого вида.
Академиком М. М. Дубининым предложена классификация пор по
величине их радиуса. В ее основу положены представления об
адсорбционных процессах, происходящих в порах различного радиуса.
Поры радиусом до 1,5 нм называются микропорами, от 1,5 до 100 нм —
мезопорами и более 100 нм — макропорами.
Согласно современной теории адсорбции, при адсорбционном
процессе в микропорах, сравнимых по величине с небольшими
молекулами (вода, диоксид углерода, метан, инертные газы и др.),
происходит объемное заполнение поры молекулами адсорбированного
вещества (сорбата).
При адсорбции в мезопорах происходит послойное заполнение
поверхности пор молекулами сорбата: сначала полностью формируется
первый слой (процесс адсорбции может быть завершен на этой
стадии, в этом случае он называется мономолекулярной адсорбцией),
затем последующий(ие). Макропоры в процессах адсорбции не
участвуют, они являются транспортными порами и обеспечивают
кинетику сорбции.
В зависимости от размеров молекул основных загрязнителей питьевой
воды наиболее предпочтительны поры радиусом от 1,5 до 25 нм.
Некоторые фирмы-изготовители используют в качестве адсорбента
активированное углеродное волокно. Его получают карбонизацией и
последующей активацией вискозного волокна. Достоинствами
углеродного волокна являются меньшая (по сравнению с углем) масса,
лучшая кинетика сорбции и, следовательно, лучшие сорбционные
характеристики. С другой стороны, более плотная упаковка волокон
в фильтре ухудшает фильтрационные характеристики устройства, что
приводит к более быстрому засорению волоконного фильтра и более
быстрому его биообрастанию.
В табл. 3.2 приведены свойства активированных углей отечественных
и зарубежных марок.

Таблица 3.2. Свойства отечественных и зарубежных активированных углей
Марка
угля
Размер
гранул,
мм
Прочность на
истирание,%
(метод БЭТ)
Удельная
площадь
поверхности,
м2/г
Объем пор, см3/г
суммарный
в том числе микро-,
мезо- и макропор
соответственно
Сорбционная
способность по
йоду, мин., мг/г
БАУ-МФ
СКТ-6А
ФАС
АГ-3
СКН
КАУ
АУВМ-
Днепр
F-200
F-300
TL-830
GAC-30
NC-30
Acticarbon
0,5-1,5
0,5-2,0
1,0-2,8
0,3-1,2
0,5-2,8
0,4-0,8*
0,4-1,7
0,6-2,4
0,8-2,4
0,6-2,4
0,5-5,0
60
67
90
75
85
70
200*'
Активированные угли российского производства
800 1,8 0,24; 0,1; 1,4
1200 1,1 0,5; 0,28; 0,25
1500 0,9 0,5; 0,45; 0,01
700 0,9 0,25; 0,1; 0,55
Активированные угли украинского производства
1200 1,1 0,5; 0,2; 0,45
900 1,7 0,46; 0,46; 0,83
1200
1,8
0,26; 1,17; 0,44
Активированные угли производства американской фирмы Calgon Carbon Corp.
75 900
75 1050 0,91 0,39; 0,12; 0,40
75 1050
Активированные угли производства французской фирмы СЕСА
70 900
70
1050
800
1000
600
1200
900
1700
850
1000
1000
900
900
* Толщина ткани, мм.
** Прочность на разрыв, н/см.

138
Глава 3
Адсорбционный бытовой фильтр с активированным углем позволяет:
□ устранить остаточный хлор;
□ улучшить органолептические свойства воды;
□ устранить органические примеси в воде;
□ уменьшить концентрацию железа, тяжелых металлов и
радионуклидов.
Активированный уголь — прекрасный дехлорирующий агент: 100 г
активированного угля способны очистить 1500 л питьевой воды от
остаточного хлора как свободного, так и в виде хлорамина в
концентрации, предписываемой государственным стандартом, — 0,8-1,2 мг/л.
Рекомендуется использовать угольный фильтр для дехлорирования
питьевой воды даже в том случае, если водопроводная вода чиста по
всем остальным показателям.
Активированный уголь существенно улучшает вкус воды, удаляя
посторонние привкусы и запахи, уменьшает мутность и цветность воды,
делая ее бесцветной и более прозрачной. Благодаря этому свойству,
активированный уголь используется при производстве сахара, соков,
вин, крепких алкогольных напитков.
Активированный уголь может удалить до 80% содержащегося в
водопроводной воде железа (большей частью в коллоидном состоянии или
в виде крупных частиц ржавчины) при концентрации его 0,3 мг/л
(т. е. предельно допустимое значение). При более высокой
концентрации железа степень его удаления может быть несколько меньше.
Тяжелые металлы также могут быть задержаны при фильтровании воды
через активированный уголь. Авторы наблюдали почти 100%-ное
извлечение свинца из питьевой воды при его концентрации в исходной
воде 0,06 мг/л, что вдвое превышало ПДК.
Различными исследователями, в том числе и авторами данной
публикации, наблюдалось поглощение активированным углем
радионуклидов. Лучше всего сорбировался радиоактивный йод-123
191
(J ) — на 99,9%; другие радионуклиды — стронций-85, плутоний-
238 и др. — сорбировались на 60-80%.

Instapure® KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2», т. (812) 350-5366
Конструкции сорбционных и ионообменных фильтров
К достоинствам адсорбционных устройств следует отнести:
О простоту в эксплуатации;
□ эффективное удаление большого количества контаминантов
(загрязнителей);
□ несложную процедуру замены рабочего элемента в быту;
U отсутствие необходимости в усложнении процессов фильтрации
(например, в применении подкачивающих насосов и др.);
U отсутствие необходимости в потреблении электроэнергии;
О сравнительную дешевизну самого устройства и сменного блока
(картриджа) к нему.
Простота использования адсорбционных фильтров в быту
заключается в том, что для правильной их эксплуатации потребителю
достаточно внимательно ознакомиться с инструкцией (несмотря на то, что
фильтры являются наукоемким товаром и в основе их работы лежат
сложные физико-химические процессы).
Именно в адсорбционных устройствах лучше всего реализуется
основополагающий принцип создания товаров народного потребления:
оптимальное сочетание высоких потребительских качеств товара
с максимальным удобством применения его в быту. Сравнительно
небольшое по размерам (15 — 50 см) устройство, не занимающее много
места на кухне или в ванной, легко устанавливаемое в любом
удобном для потребителя месте, оно очищает водопроводную воду с
приемлемой в быту скоростью 1-10 л/мин.
Рис. 3.8. Внешний вид бытового фильтра Рис. 3.9. Внешний видбытово-
в виде насадки на кран го фильтра-кувшина

140
Глава 3
Конструктивно сорбционные и ионообменные фильтры
выполняются, как правило, в виде:
□ насадки на кран (рис. 3.8);
□ кувшина (рис. 3.9);
□ модуля, врезаемого в водопроводную сеть (рис. 3.10);
□ модуля, присоединяемого к водопроводной сети и имеющего
отдельный кран для отфильтрованной воды (рис. 3.11).
Рис. 3.10. Внешний вид бы- Рис. 3.11. Внешний вид бытового фильт-
тового фильтра в виде моду- ра в виде модуля, присоединяемого к
воля, врезаемого в водопро- допроводной сети и имеющего отдельный
водную сеть кран для отфильтрованной воды
Практически каждая из представленных конструкций имеет сменный
фильтрующий элемент (картридж) с ресурсом очистки (в
зависимости от концентрации и химического состава примесей) 100 л воды и
более, что также вполне приемлемо для применения в быту.
Следует отметить, что бытовые адсорбционные фильтры с часто
заменяемыми картриджами вполне устраивают не только их
потребителей, но и производителей, которые, продавая фильтры, формируют
постоянно растущий рынок потребления картриджей (на 1 фильтр 10-
100 картриджей). Поэтому более 90% мировых продаж фильтров
приходится именно на адсорбционные устройства со сменными
фильтрующими элементами.
Западные фирмы—производители фильтров с ионообменными
материалами, следуя рекомендациям ВОЗ, также предлагают своим кли-

Бытовые фильтры
141
ентам сменные картриджи. Некоторые отечественные
производители аналогичных устройств рекомендуют проводить регенерацию
ионообменных материалов в домашних условиях. Однако авторы
данного издания считают подобные рекомендации неправильными, а
регенерацию в быту крайне нежелательной, так как для адекватного
осуществления этого процесса требуется определенная
квалификация исполнителя, которой большинство потребителей не обладает.
Фильтрование через мембраны
Процессы фильтрования воды через мембраны под действием разницы
давлений — баромембранные процессы — широко используются во всем
мире в централизованной водоподготовке, очистке сточных вод,
опреснении и обессоливании вод. Нашли они применение и в устройствах
доочитки питьевой воды благодаря высокой эффективности удаления
контаминантов, высокой производительности (3-10 л/мин),
стабильности характеристик в процессе эксплуатации, возможности
создавать из них модули, легко заменяемые в быту по мере выработки
ресурса.
Очищение воды происходит при фильтровании через одну или
несколько пористых мембран. Толщина мембраны составляет 0,1 — 1,0 мм
и менее, поры мембраны открытые (сквозные), через них могут
проходить частицы, размеры которых меньше размеров пор, а более
крупные задерживаются в поверхностном слое жидкости над мембраной.
Для прокачивания воды через мембрану необходимо приложить
внешнее давление.
Классификация мембранных процессов в зависимости от размера пор
и давления приведена в табл. 3.3.
Таблица 3.3. Классификация баромембранных процессов
Наименование
процесса
Микрофильтрация
Ультрафильтрация
Нанофильтрация
Обратный осмос
Диаметр пор,
нм (Ю-9 м)
200-10000
5-200
1-20
0,1-2,0
Величина внешнего
давления, атм
0,1-1,0
2-8
3-10
10-25
Каждый баромембранный процесс протекает на соответствующей
мембране, которая задерживает определенные загрязнения. Так, при
пропускании воды через микрофильтрационную мембрану задерживаются

142
Глава 3
Рис. 3.12. Фильтрование воды через различные мембраны
механические частицы, бактерии, водоросли; через
ультрафильтрационную — крупные органические молекулы, бактерии, вирусы; через
нанофильтрационную — небольшие органические молекулы,
частично ионы, ответственные за жесткость воды (кальций, магний) и ее
соленость (натрий); через обратноосмотическую мембрану происходит
обессоливание и опреснение воды (рис. 3.12).
Из табл. 3.3 и рис. 3.12 видно также, что при уменьшении диаметра
пор резко возрастает давление, необходимое для прокачивания воды
через мембрану. При использовании обратноосмотических мембран
необходим подкачивающий насос, поэтому они применяются в
основном в фильтрах коллективного пользования. Для более глубокой
очистки воды в бытовых фильтрах предпочтительнее нанофильтраци-
онная мембрана, работающая при том же давлении, что и
ультрафильтрационная, но имеющая значительно меньший диаметр пор.
Материалы мембранных фильтров
Основными требованиями к материалу мембран, применяемых в
бытовых фильтрах, являются устойчивость к биодеградации и
окислительному действию остаточного хлора. Наиболее распространенный
тип мембран — ацетатцеллюлозные — является и наименее
устойчивым (допустимая для его использования концентрация хлора в воде —
не более 1 мг/л).

Бытовые фильтры
143
Фильтрование воды производится через мембраны с различной
величиной пор. Мембранные фильтры эффективно задерживают любые
примеси, превышающие по размерам величину пор мембраны.
Один из крупных производителей мембран НПО «Полимерсинтез»
(г. Владимир) выпускает ацетатцеллюлозные мембраны «Владипор»
различных типов. Так, мембраны для гиперфильтрации типа МГА-70—
100 задерживают от 70 до 97,5% солей. Мембраны
ультрафильтрационные (УМА 50-500) с размером пор (5-50). 10-9 м,
микрофильтрационные (типа МФА) с размером пор (50-1500). 10~9 м (0,05-1,5 мкм)
задерживают частицы вещества, размеры которых превышают
размер пор. Мембраны для установок обратного осмоса имеют размер
пор (0,1-0,5).10~9м, что позволяет достичь высокой степени обес-
соливания и получить апирогенную (чистую в бактериальном
отношении) воду.
Использование материалов, устойчивых к воздействию разрушающих
агентов, например полисульфона, полисульфонамида, сополимера
винилиденфторида и др., является одним из решений проблемы
биодеградации мембран. В фильтре «Росинка» использована ядерная
мембрана, полученная путем облучения полиэтилентерефталатной
пленки ускоренными на циклотроне тяжелыми ионами.
Конструкции мембранных фильтров
Конструкционное оформление бытовых мембранных фильтров
определяется типом процесса фильтрования. В пакете мембран,
размещенном горизонтально (перпендикулярно потоку воды), осуществляется
тупиковое фильтрование, в рулонном мембранном модуле — очистка
воды в так называемом тангенциальном потоке, т. е. при постоянном
удалении не прошедших через мембрану веществ.
Проблема микробиологического загрязнения при использовании
мембран является такой же актуальной, как и при использовании
активированных углей. Потребителя здесь подстерегают две опасности:
□ накопление и размножение на поверхности мембраны
задержанных микроорганизмов и попадание продуктов их
жизнедеятельности в очищенную воду;
□ разрушение с помощью микроорганизмов самой мембраны.
Наибольшее распространение в фильтрах доочистки питьевой воды
получили ультра- и нанофильтрационные мембраны.
Микрофильтрационные мембраны с диаметром отверстий 10 мкм используются

144
Глава 3
для предварительного фильтрования крупных частиц примесей,
которые содержит питьевая вода, проходящая по корродированным
металлическим водопроводным трубам, и которые могут стать
причиной забивания пор основной мембраны и уменьшения ресурса ее
действия.
Защитить мембрану от разрушающего воздействия хлора,
содержащегося в остаточных количествах в питьевой воде, можно, используя блок
с активированным углем, предназначенным для адсорбции хлора
перед подачей воды на мембрану. После фильтрования через мембрану
питьевую воду для улучшения ее вкусовых качеств также пропускают
через активированный уголь.
С учетом вышесказанного и создаются бытовые устройства доочист-
ки питьевой воды мембранного типа. Как правило, они состоят из
трех заменяемых модулей: блока предфильтрации
(микрофильтрационная мембрана и/или блок активированного угля), основного
фильтрационного модуля (ультра- или нанофильтрационная
мембрана), модуля обесцвечивания и дезодорирования (блок
активированного угля).
Заметим, что использование блока(ов) с активированным углем
существенно снижает производительность мембранного фильтра (с 8-10 до
2-3 л/мин). Это связано с большим, по сравнению с мембранами,
гидродинамическим сопротивлением слоя сорбента и с
особенностями протекания адсорбционного процесса (при небольших
скоростях потока необходимо увеличивать время контакта очищаемой воды
с сорбентом).
Проблема борьбы с размножением микроорганизмов внутри
мембранного фильтра решается фирмами-изготовителями по-разному:
□ использованием импрегнированного серебром
активированного угля;
□ рекомендацией потребителям регулярно промывать поверхность
мембраны дезинфицирующими растворами.
Однако, по мнению авторов, эти методы недостаточно эффективны.
Адекватной мерой по предотвращению размножения
микроорганизмов внутри модулей мембранного фильтра они считают только
своевременную замену всех модулей при установлении приемлемого, не
завышенного ресурса эксплуатации мембран — не более 3 месяцев.
При этом использование импрегнированных активированных углей

Бытовые фильтры
145
является дополнительной мерой, повышающей бактериальную
устойчивость фильтра в течение заданного времени.
Обеззараживание
Как известно, обеззараживание воды является одним из
необходимых санитарно-технических мероприятий при приготовлении воды
питьевого качества. Обеззараживание сводится к уничтожению в
воде бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания.
Обычно перед обеззараживанием выполняют осветление и
фильтрование воды, в процессе чего из нее удаляются яйца гельминтов и
значительная часть микроорганизмов. Централизованные системы
водоснабжения, как правило, обеспечивают обеззараживание
природных вод. При этом в качестве обеззараживающего агента
используется хлор. Введение в обрабатываемую на очистных сооружениях
воду требуемых количеств хлора подавляет жизнедеятельность
присутствующих в воде микроорганизмов. В распределительные сети
систем водоснабжения подается вода с избыточным количеством
активного (свободного или связанного) хлора, который
обеспечивает подавление болезнетворных микроорганизмов при
транспортировании воды по трубам. В то же время высокая мутность воды
способствует сохранению жизнеспособности некоторых из них. В
этих условиях может произойти подавление микроорганизмов типа
кишечной палочки, по которой оценивается бактериальная
загрязненность воды. В то же время болезнетворные микроорганизмы
сохраняются в объеме механических примесей, обусловливающих
высокую мутность воды. Поэтому хлорирование воды не всегда
обеспечивает ее обеззараживание!
При транспортировании питьевой воды по трубам
распределительной сети возможно ее вторичное загрязнение. Поэтому при
использовании бытовых фильтров и систем очистки воды небольшой и средней
производительности достаточно часто выполняют технические
мероприятия, создающие условия для подавления жизнедеятельности
микроорганизмов.
Традиционно различают химические (реагентные) и физические
(безреагентные) методы обеззараживания воды (рис. 3.13). К
химическим методам относятся хлорирование, озонирование и
обеззараживание ионами тяжелых металлов (серебро, медь и др.),

146
Глава 3
Методы обеззараживания воды
Химические
Физические
хлорирование
озонирование
ионизация
ионами тяжелых
металлов
ультрафиолетовое
облучение
ультразвук
кипячение
Рис. 3.13. Методы
обеззараживания воды
к физическим — обеззараживание ультрафиолетовыми лучами,
ультразвуком и некоторые другие, например кипячение.
Хлорирование осуществляется введением в обрабатываемую воду
жидкого или газообразного хлора, хлорсодержащих реагентов, а также
электролитически полученного хлора. Йодирование может
выполняться путем пропускания воды через ионообменные материалы,
способные к обмену йода в активных формах.
Озонирование осуществляется, как правило, путем введения в воду
газообразного озона, полученного в озонаторах.
Обеззараживание ионами тяжелых металлов осуществляется путем
пропускания обрабатываемой воды через бактерицидные материалы
(ионообменные фильтры, способные к обмену серебра), а также
путем электролитического растворения анодов электрохимических ячеек
(аноды выполнены из тяжелых металлов).
В бытовых фильтрах, как правило, используются и химические, и
физические методы. В табл. 3.4 приведены особенности основных
методов обеззараживания воды. В то же время способы
обеззараживания могут быть объединены в группы (классифицированы) в
соответствии с теми устройствами и процессами, которые получили
наибольшее распространение:
□ фильтрование через бактерицидные материалы (ионообменные,
способные к обмену серебра и (или) йода, и активированный
уголь, импрегнированный серебром);
□ ультрафиолетовое облучение (УФ-облучение);
□ озонирование;
□ воздействие электролитически полученными хлором и гипохло-
рид-ионом.

Бытовые фильтры
147
Каждый из существующих методов обеззараживания воды имеет
достоинства и недостатки и, следовательно, свою область применения.
Таблица 3.4. Особенности основных методов обеззараживания воды
Наименование метода
Особенности метода Хлоои
рование
Необходимость достижения высокой
прозрачности воды
Возможность вторичного загряз- Л
нения воды бактерицидным агентом
Возможность образования новых л
вредных веществ
Необходимость доочистки воды m
после обработки
Возможность применения
в централизованных системах •
водоснабжения
Эффект последействия •

Озонирование
-
•
•
•
•
-

Серебрение
-
•
-
•
-
•
уф.
облучение
•
-
-
-
•
-
Фильтрование через бактерицидные материалы
К числу бактерицидных материалов относятся ионообменные
материалы, обменивающие серебро и йод на присутствующие в воде ионы,
при этом в воду поступают бактерицидные ионы, а из воды
удаляются катионы и анионы (рис. 3.14).
Обработанная вода,
Ag+ CI-
Ионообменный материал,
способный к обмену
ионов серебра
Рис. 3.14. Обеззараживание воды фильтрованием через бактерицидные
материалы

148
Глава 3
Кроме ионообменных материалов, в обеззараживающих фильтрах
используют активированные угли, импрегнированные серебром.
Частицы серебра осаждаются на поверхности пор углей, что
способствует не только подавлению жизнедеятельности микроорганизмов,
но и ускорению реакции окисления органических загрязнителей.
Обеззараживание воды серебром — «серебрение» — является одним
из наиболее распространенных методов обработки воды.
Необходимо отметить, что содержание металлов (в том числе и серебра) в
питьевой воде должно быть ограничено величиной предельно допустимой
концентрации. Для серебра эта величина составляет 0,005 г/л. В то
же время бактерицидная доза серебра должна быть в сотни и тысячи
раз больше, поэтому для обеззараживания в обрабатываемую воду его
необходимо ввести в значительном количестве. Используются два
основных способа обработки воды серебром, при которых
концентрация серебра в воде, поступающей для питья, не превышает
предельно допустимых величин.
В соответствии с первым способом, вода пропускается через
активированные угли, импрегнированные серебром (условно обозначим их
АУ-Ag). При этом способе подавление жизнедеятельности
микроорганизмов происходит на поверхности сорбента и ионы серебра не
поступают в питьевую воду (рис. 3.15).
В соответствии со вторым способом, ионы серебра поступают в объем
обрабатываемой воды, подавляя жизнедеятельность микроорганиз-
г^
W° o,Wo о
УЛ
00°о°0^
\/ 1
Микроорганизмы
(вирусы,
бактерии и т. п.)
\
\
\
\
%
'//
уЛ
'2s
УУ,
у
i О
°hq
^
Oi°
У\^
0й*
Уп\°
О i
1
'//
УУ
-л:
УУ,
^
о L
о о
о о /
о /
о /
о/
rsi
1
и
^4^
Молекулы воды
Рис. 3.15. Обеззараживание воды при фильтровании через активированные
угли, импрегнированные серебром

Бытовые фильтры
149
Исходная вода
(катионы, анионы,
микроорганизмы)
Обработанная вода
(микроорганизмы,
серебро, анионы)
Ионообменный фильтр,
способный к обмену серебра
Обработанная и
обеззараженная
вода
Сорбционный фильтр
с загрузкой из
активированного угля
Рис. 3.16. Обеззараживание воды серебром
мов; перед использованием воды для питьевых целей серебро
выводится методом адсорбции или ионного обмена (рис. 3.16).
Ультрафиолетовое облучение
Ультрафиолетовое излучение — это невидимое глазом
электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и
рентгеновским излучениями с длиной волны 10—400 нм (рис. 3.17).
алы
ери
05 t
О та
Ш 2
1 н
1
со
О
СО
О.
СО
ш
ы
О.
с
Л
О
кло
Ф
ь-
О
1
1
100
200
300
400 Длина волны, 10 м
Рис. 3.17.Поглощение УФ-излучения различными материалами
Прозрачность веществ в ультрафиолетовом спектре значительно
изменяется в зависимости от длины волны излучения. Например,
обычное стекло непрозрачно при длине волны менее 320 нм,
поэтому оно является хорошей защитой от ультрафиолетовых лучей.
Прозрачными для этих лучей являются увиолевое стекло, кварц, сапфир,
фтористый магний, фтористый литий и некоторые другие
материалы. Однако при длине волны менее 104 нм практически все
материалы становятся непрозрачными. Воздух непрозрачен для
ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 185 нм (оно поглощается

150
Глава 3
0 200 300 400 v, нм
Рис. 3-.18. Спектр ультрафиолетового излучения в атмосфере
кислородом). Поэтому спектр ультрафиолетового излучения в
атмосфере лежит в диапазоне от 200 до 400 нм (рис. 3.18).
В этой части спектра условно выделяют три области:
Q область А с длиной волны 320—400 нм;
□ область В с длиной волны 280-320 нм;
□ область С с длиной волны 200-280 нм.
Область А получила название флуоресцентной за способность лучей
этого диапазона вызывать свечение некоторых веществ. (Эта
способность используется в люминесцентных лампах для получения дневного
(белого) цвета, при люминесцентном анализе и т. д.). Излучение этого
диапазона вызывает также пигментацию кожи, называемую загаром.
Область В за способность лучей вызывать покраснение кожи — эритему
— называют эритемной. Максимальным действием обладают лучи с
длиной волны 296,7 и 253,7 нм. Одновременно это излучение
способствует образованию (синтезу) витаминов группы D, поэтому иногда эту
часть ультрафиолетового спектра выделяют в подобласть D.
Область С называется бактерицидной. Это связано с тем, что на
микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и
растений ультрафиолетовое излучение этого диапазона оказывает
губительное и мутагенное воздействие, поскольку спектр бактерицидного
воздействия ультрафиолетовых лучей примерно совпадает со спектром
поглощения ДНК и РНК микроорганизмов, а также белков.
Бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения широко
используются для обеззараживания воды, воздуха, поверхностей
предметов и т. д. Однако необходимо отметить, что биологические
объекты обладают различной чувствительностью к ультрафиолетовому
излучению, поэтому и летальные дозы для различных микроорганиз-

Бытовые фильтры
151
мов могут различаться в сотни и тысячи раз. При этом проницаемость
среды, ее прозрачность для излучения могут стать одним из
факторов, снижающих бактерицидное воздействие.
Источником УФ-излучения могут быть тела, нагретые до
температуры более 3000 К, а также плазма газового разряда.
В практике питьевого водоснабжения способы бактерицидного
обеззараживания воды известны достаточно давно, но не
находили широкого применения по экономическим соображениям.
Поэтому для эффективного обеззараживающего эффекта
используются недорогие источники УФ-излучения и предварительная
очистки воды, заключающаяся в снижении ее мутности
(повышении прозрачности), цветности и содержания железа. При
обеззараживании мутных и цветных вод или вод с повышенным
содержанием железа коэффициент поглощения ультрафиолетовых лучей
может оказаться настолько значительным, что
обеззараживающего эффекта достичь не удастся. Поэтому использование этих лучей
можно рекомендовать только для поверхностных вод,
подвергшихся осветлению, а также подземных вод, не требующих осветления
(очистки) и нуждающихся в обеззараживании в профилактических
целях. В случае вторичного загрязнения питьевой воды из-за
низкого качества распределительных сетей бактерицидный метод
может оказаться недостаточно эффективным ввиду отсутствия
эффекта последействия.
Наиболее распространенным источником ультрафиолетового
излучения являются ртутно-кварцевые лампы высокого давления типа
ПРК и аргоно-ртутные лампы низкого давления типа РКС-2,5.
Ртутно-кварцевые лампы высокого (0,5—1,0 атм) давления имеют при
горении температуру оболочки 250-300 °С. Они являются мощными
источниками видимого света и ультрафиолетовых лучей. Процент
бактерицидного УФ-излучения этих ламп невелик, максимальная
интенсивность излучения приходится на длину волны 360 нм. Лампы
потребляют значительную электрическую мощность — до 2,5 кВт.
Более экономичными являются аргоно-ртутные лампы низкого
давления типа БУВ. В трубке из увиолевого стекла (кварца) под
давлением 400-500 Па находится смесь паров аргона и ртути. Температура
лампы при горении около 40 °С. Почти 70% всей излучаемой
мощности этих ламп приходится на бактерицидную область излучения.

152
Глава 3
Озонирование
Озон в обычных условиях — газ. Его можно получить при
пропускании кислорода или воздуха через электродный промежуток
электрического разрядника. При этом в воздухе появляется характерный
запах свежести — запах озона.
Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов
кислорода (рис. 3.19).
Молекулярная масса озона равна
48, он тяжелее воздуха и
молекулярного кислорода; ядовит; в
атмосфере содержится в количестве
10~6%, что составляет около 1 % от
предельно допустимой
концентрации его в воздухе. Озон
образуется в атмосфере при
электрическом разряде. Его можно отделить
Рис. 3.19. Строение молекулы озона откислорода при сильном
охлаждении. Озон конденсируется при
температуре —112 °С, а кислород — при —183 °С. Для получения
искусственного озона используют электрические разряды в среде
совершенно чистого сухого кислорода.
Озон — один из сильнейших окислителей, окисляет все металлы,
кроме золота и платиновых, а также большинство неметаллов. Он
переводит низшие окислы в высшие, а сульфиды — в сульфаты. При
протекании большинства этих реакций молекула озона теряет один атом
кислорода, переходя в молекулу кислорода 02. Озон хорошо
растворяется в воде: в обычных условиях в 100 объемах воды растворяется
почти 50 объемов озона, т. е. в 10 раз больше, чем кислорода.
Как сильный окислитель озон убивает бактерии, вирусы и споры,
поэтому применяется для обеззараживания воды. Преимуществом
озонирования воды является также и то, что озон обесцвечивает воду,
устраняет запахи и привкусы и, вообще, улучшает ее вкусовые
качества. Считается, что озонирование не изменяет натуральные свойства
воды, так как через непродолжительное время не прореагировавший
озон превращается в кислород.
Озон, применяемый для озонирования воды, получают из
атмосферного воздуха в специальных аппаратах — озонаторах — путем воздей-

Бытовые фильтры
153
ствия на сухой воздух «тихого разряда», т. е. безискрового
электрического разряда. Общая схема установки для озонирования воды
представлена на рис. 3.20.
Подача
исходной
Осушитель Нагреватель воды t^r^^i
воздуха воздуха ^Т^Ч"
Смеситель воды
и озона
7^
Компрессор
\хи
w
распределения Отвод
озона озонированной
воды
Рис. 3.20. Схема установки для озонирования воды
Для получения озона обычно используют воздух, содержащий
молекулярный кислород. Это позволяет обойтись без дополнительных
затрат на получение кислорода. Перед подачей в озонатор воздух
подвергается очистке и осушке. Очистка воздуха необходима для
предупреждения осаждения пылевых частиц на электродах
озонатора, что может привести к выходу устройства из строя. Осушка
необходима для обеспечения «тихого» газового разряда, так как при
наличии влаги появляются искровые разряды, которые уменьшают выход
озона. Наличие влаги в воздухе также увеличивает агрессивное
действие озона на материал трубопроводов, арматуры и всей установки.
Установка для озонирования воды работает следующим образом.
Атмосферный воздух засасывается компрессором через специальный
матерчатый фильтр; через охлаждающее устройство подается
осушитель воздуха. В качестве осушителей обычно используют адсорберы,
заполненные силикагелем. Силикагель представляет собой
высокопористый гидрофильный гранулированный материал, получаемый из
высушенного геля поликремниевой кислоты. Он хорошо поглощает
пары влаги из воздуха. Нагретый в воздухонагревателе до температуры
200-250 °С воздух пропускают через адсорбер — и силикагель снова
готов к работе. Пропущенный через осушитель воздух подается на
озонатор, где в результате «тихого» разряда под действием электрического
потенциала величиной 8000-10000 В образуется озон. Около 90% всей
подведенной электрической мощности превращается в тепло, которое

154
Глава 3
отводится от озонатора охлаждающей водой. После озонатора
воздушно-озоновая смесь поступает в смеситель, где смешивается с водой и
по трубопроводу направляется потребителю.
Количество озона, необходимого для обеззараживания, зависит от
загрязненности воды и составляет 1-6 мг/л при времени контакта
8-15 мин. Для поддержания обеззараживающего эффекта при
транспортировании в воду необходимо вводить избыточное количество озона —
так называемый остаточный озон. Количество его не должно превышать
0,3-0,5 мг/л, так как более высокая доза придает воде специфический
запах и вызывает коррозию водопроводных труб. Одним из недостатков
озонирования считается возможность появления в обработанной воде
продуктов озонолиза (окисления озоном органических и химических
веществ), токсичность и воздействие которых на человека в нашей стране
до конца не изучены. Для защиты от продуктов озонолиза можно
использовать дополнительные сорбционные фильтры.
Электрохимическая обработка
При электрохимической обработке используются вещества,
образующиеся в процессе электролиза, что в определенных условиях
экономически целесообразно и позволяет отказаться от сложного реагентного
хозяйства. Электрохимические процессы достаточно легко
автоматизируются и могут обеспечить улучшение практически всех
показателей качества воды. Электрохимические методы хорошо сопрягаются
с другими методами обработки воды, такими как фильтрование,
ионный обмен и мембранные технологии. В основе электрохимических
методов обработки лежат два вида взаимно дополняющих друг друга
процессов: электродные, протекающие при электролизе водных растворов,
и процессы переноса электричества ионами в объеме электролита
(электролитическая миграция ионов). Эти процессы используются в
электрохимических установках различных конструкций (электролизеры,
комбинированные установки и др.).
Электролизеры
Электролизом называется совокупность процессов
электрохимического окисления и восстановления вещества на погруженных в
электролит электродах при пропускании через него электрического тока.
Процесс электролиза протекает в специальных аппаратах —
электролизерах (рис. 3.21).

Бытовые фильтры
155
Анод m
ш
'м?Г(сг
Катод Анод
ш
<5
Диафрагма
i
й—
к и
0*®
1 ^!
Катод
Рис. 3.21. Бездиафрагменный (слева) и диафрагменный электролизеры
Электролизер представляет собой сосуд (или несколько сосудов),
заполненный электролитом (природные воды являются слабыми
растворами электролитов), с размещенными в нем электродами —
катодом и анодом. Катод соединен с отрицательным, анод — с
положительным полюсом источника постоянного тока.
Электролизеры снабжены одной или несколькими диафрагмами —
пористыми перегородками или мембранами, разделяющими
катодное и анодное пространства. Диафрагменные электролизеры, как
правило, снабжены ионообменными мембранами, пропускающими
ионы одного знака (катионы или анионы). Это позволяет разделять
продукты электролиза, образующиеся на разных электродах, а также
регулировать процессы переноса ионов в объеме электролизера.
При подключении электролизера к источнику постоянного тока
через объем электролита начинает протекать электрический ток.
Носителями тока в объеме электролита являются присутствующие
в водном растворе заряженные частицы — анионы и катионы.
Анионы начинают двигаться к аноду, катионы — к катоду.
Необходимыми условиями протекания электрического тока являются заряд
катиона на катоде (восстановление) и разряд аниона на аноде
(окисление). Эти процессы называются электродными реакциями. В
зависимости от материала анода и катода могут протекать различные
электродные реакции.
Для изготовления электродов применяются различные
электропроводные материалы. Нерастворимые аноды изготавливаются из графита,
углеграфитовых материалов, платиновых, окислов некоторых
металлов, используются также малоизнашивающиеся титановые аноды,
покрытые окислами рутения (ОРТА). Растворимые аноды выполняются

156
Глава 3
из алюминия и его сплавов, железа и серебра, катоды, как правило, —
из нержавеющей стали.
Электродные процессы
В нейтральных растворах, к числу которых относятся и природные
воды, водородный показатель рН лежит в пределах от 7 до 8.
Содержащиеся в воде ионы водорода под действием напряженности
электрического поля начинают двигаться к катоду, а ионы гидроксила —
к аноду.
При использовании нерастворимых электродов на аноде происходит
разряд гидроксильных ионов и молекул воды:
40Н" = 02+2Н20 + 4е";
2Н20 = 02+ 4Н+ + 4е".
На катоде происходит восстановление ионов водорода и образование
сначала атомарного, а затем и молекулярного водорода:
Н+ + е- = Н°;
Н° + Н°=Н2.
Если электродное пространство электролизера разделено мембраной
(см. рис. 3.21, справа), то в анодной части образуется слабый
кислотный раствор НС1 (так называемая «мертвая» вода), а в катодной —
слабый щелочной раствор NaOH («живая» вода).
В зависимости от исходной солености воды и количества
пропущенного электричества величина рН анодного пространства составляет
от 6 до 1-2. В катодном пространстве накапливается раствор с
величиной рН от 8 до 11-12. Подобным образом выполнены все
электрохимические устройства для получения «живой» и «мертвой» воды,
например, «Биоаква», «Изумруд» («Сапфир») и др.
При электролизе растворов, содержащих хлориды, на аноде может
протекать реакция выделения газообразного хлора:
2СГ-2е"->С12..
Образующийся хлор растворяется в воде с образованием
хлорноватистой и соляной кислот. Продукты электродных реакций —
газообразные кислород и хлор — используются для окисления содержащихся
в природных водах органических веществ природного и
антропогенного происхождения (рис. 3.22). Газообразный хлор при гидролизе
образует хлорноватистую кислоту и гипохлорид-ион.

Бытовые фильтры
157
Электролитически полученные окислители вступают в реакцию с
присутствующими в воде органическими и минеральными веществами.
Протекающие при этом процессы обеззараживания аналогичны
процессам обеззараживания воды хлорированием на городских
водоочистных станциях. На катоде происходит восстановление ионов
водорода до атомов и молекул водорода.
Процессы электрохимической обработки воды используются в
установках «Изумруд».
Аноды из растворимых материалов (алюминий, железо, серебро) в
результате электролиза растворяются:
Me — пе
Меп
Продукты электролиза (ионы алюминия и железа) могут быть
использованы для электрохимического коагулирования цветных и
высокомутных природных вод, ионы серебра — для обеззараживания.
Как и при очистке воды на очистных сооружениях
централизованных систем водоснабжения, при электрохимическом коагулировании
возможно вторичное загрязнение воды продуктами электролиза,
которые необходимо тщательно отфильтровывать. Эти процессы
использованы в установке «Акватайм».
Если растворимый анод выполнен из серебра, то в результате
растворения анода ионы серебра переходят в раствор (рис. 3.23), который
приобретает бактерицидные свойства. Процесс носит название
электрохимического серебрения воды.
Анод f+jj
(^носГ)
0^<ocj)
к В к3™»
Анод
Катод
Рис. 3.22. Образование
окислительных агентов в анодной камере
электрохимической ячейки
Рис. 3.23. Электрохимическое
растворение анода из серебра
(получение «серебряной» воды)

158
Глава 3
После обеззараживания воды электролитическим серебрением
необходимо снизить концентрацию бактерицидного агента до
концентрации, ниже предельно допустимой. Это должно осуществляться
путем фильтрации через ионообменный или сорбционный элемент.
Подобные установки обеззараживания воды электролитическим
серебрением широко использовались в Советском Союзе при
водоснабжении армии и флота, в частности, соединений стратегического
назначения.
Электролитическая миграция ионов
Если к двум электродам электролизера прикладывается постоянное
напряжение, в межэлектродном пространстве возникает
электрическое поле. При протекании в этом пространстве электролитов
(водных растворов солей или природных вод) растворенные в них
вещества — катионы и анионы — начинают перемещаться по
направлению к электродам, перпендикулярно направлению движения воды.
Если между электродами установить две мембраны, то в
пространстве между мембранами будет происходить обессоливание воды,
особенно, если эти мембраны будут обладать ионоселективными
свойствами (рис. 3.24). Такие электрохимические установки широко
используются для опреснения вод соленостью более 3 г/л. Для
опреснения используются также и многокамерные электролизеры.
Рассол
Анод m
Обессоленная вода
Ш
Исходная вода
(раствор NaCI)
*—{
г!©©!-.
Катод
Рис. 3.24. Обессоливание воды
в трехкамерном электролизере
Комбинированные электрохимические установки
Существует множество комбинированных электрохимических
установок, в которых используются электрохимические реакции для
получения водных растворов с заданными свойствами в комбинации
с другими способами обработки воды. Авторами разработан комби-

sfc Гейзер
СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОПЫ
Т.(812)247-5654, 534-8351 I e-mail: geizer@atom.nw.ru
Т.(812)545-4132, 534-7467 I www.geizer.spb.ru
нированный способ обработки воды в многокамерном электролизере,
позволяющий снижать ее солесодержание. При этом продукты
электролиза, в частности, кислота и щелочь, накапливающиеся в
электродных камерах, используются для регенерации ионообменных фильтров
в Н- и ОН-формах, установленных за электролитической ячейкой
(рис. 3.25). Кислород и водород утилизируются в специальном блоке
с образованием тепла и воды, что значительно повышает коэффициент
полезного действия установки. Данный способ обессоливания
солоноватых и соленых вод является одним из наиболее экономичных по
энергозатратам.
исходная
вода
^
К
,
А-
©-'''/®ч
17 т"
| д Электролизер
NaOH для
регенерации
фильтра
>
ps ^
©
©
, О^ KJ
HCI
ДЛЯ
фи/
ре
1ЬТ
^
генерации
ра
Обессоленная вода
V^ Ионообменные фильтры
в Н+- и ОН"-форме
Рис. 3.25. Комбинированная установка для обессоливания воды
Бытовые фильтры и системы очистки воды
В данном разделе приведена краткая характеристика бытовых
фильтров и систем очистки воды отечественного и импортного
производства. Для удобства сравнения (и выбора) в табл. 3.5—3.17
представлены технические характеристики различных марок фильтров.
Бытовые фильтры отечественного производства
Эти фильтры можно подразделить на 4 класса:
□
□
□
□
устройства, снабженные только фильтрующим элементом;
устройства сорбционного типа (в качестве сорбента
используются активированный уголь, активированный уголь в сочетании с
ионообменными смолами, природные сорбенты — цеолиты и
шунгиты);
устройства мембранного и мембранно-сорбционного типа;
электрохимические устройства.

160
Глава 3
Фильтры с фильтрующим элементом
Фильтры ФБ-1 и ФБ-2 Приборного завода «Тензор» (г. Дубна
Московской области) содержат фильтрующие элементы из материала «Фибо-
пор». Производительность фильтров 4 л/мин; ресурс зависит от
загрязненности воды механическими примесями. Для обоих фильтров
предусмотрена замена фильтрующего элемента.
Фильтр ФБ-1 встраивается в водораспределительную сеть, имеет
высоту 180 и диаметр 120 мм, весит 700 г.
Фильтр ФБ-2 закрепляется на водопроводном кране. Высота фильтра
100 и диаметр 100 мм; масса — 300 г.
Таблица 3.5. Характеристика фильтров с фильтрующим элементом
Технические характеристики
Марка Фильтрующий
фильтра материал
ФБ-1
ФБ-2
- «Фибопор»
1 |рии.зцини~
тельность, л/с
4,0
Ресурс, л
До
загрязнения
Размеры, мм
180x120
100x100
Масса, кг
0,7
0,3
Сорбционные фильтры
Эти устройства получили наиболее широкое применение при доочист-
ке воды, поступающей из централизованных систем водоснабжения,
поскольку сорбция загрязнений является одним из эффективнейших
методов очистки. В качестве сорбента используются активированный
уголь, активированный уголь в сочетании с ионообменными смолами
и природные ионообменные материалы.
Фильтры с активированным углем
Фильтр «Колибри» разработан Центром Сорбционных Технологий
МАПО (ЦСТ МАПО, г. Санкт-Петербург) совместно с фирмой «Но-
вокон». Представляет собой усеченный пласмассовый конус высотой
160 и диаметром 73 мм, заполненный активированным углем (АУ).
Производительность фильтра 0,25 л/мин. Рассчитан на
фильтрование 1000 л воды. Масса устройства 300 г. С помощью гибкого
прозрачного шланга присоединяется к водопроводному крану. По
выработке ресурса рекомендуется замена сорбента (рис. 3.26).

Бытовые фильтры
161
Рис. 3.26. Фильтр «Колибри»
Рис. 3.27. Фильтр-кувшин «Водолей»
Экологически чистый фильтр-кувшин «Водолей» разработан ЦСТ
МАПО (г. Санкт-Петербург). В качестве сорбента используется
активированный уголь в сочетании со слоем активированного угля,
импрегнированного серебром. Сорбционный блок заключен в
оригинальный фарфоровый корпус высотой 700 и диаметром 150 мм.
Производительность фильтра 1,0-1,5 л/мин; ресурс 7000 л; масса
2,5 кг. Предусмотрена замена сорбционного блока (рис. 3.27).
Акционерным обществом ОАО «Сорбент» (г. Пермь) выпускается
несколько модификаций фильтров, незначительно различающихся
размерами. ОАО «Сорбент» является производителем активированного
угля и в своих изделиях применяет
сорбенты собственного
производства. Основой фильтров является
заменяемый фильтр-патрон. В
качестве сорбента используется
активированный уголь в сочетании со
слоем активированного угля,
импрегнированного серебром.
Производительность всех фильтров 1,5—
2,0 л/мин. Предусмотрена замена
фильтров-патронов.
Фильтр «Родник-ЗМ» (рис. 3.28)
выполнен в виде пластмассового
цилиндра высотой 315 и диаметром
Ф
/ \
Рис. 3.28. Фильтр «Родник-ЗМ»

162
Глава 3
120 мм. Укрепляется на стене возле раковины, соединяясь при этом
с водопроводным краном при помощи съемной насадки. Ресурс
фильтра около 4000 л; масса 1 кг.
Фильтр «Родник-5М», имеющий такие же массогабаритные
характеристики, как и «Родник-ЗМ», снабжен прокладкой, обеспечивающей
дополнительное фильтрование обрабатываемой воды.
Фильтр «Родник-7» (рис. 3.29)
может устанавливаться на столе,
прикрепляться к стене или к нижней
поверхности навесного кухонного
шкафа. Конструктивно отличается
от фильтра «Родник-ЗМ» наличием
двух последовательно
соединенных сменны фильтров-патронов,
что обеспечивает лучшую очистку
воды и увеличивает
производительность до 5000 л. Фильтр имеет
размеры 250x350x130 мм и весит
около 2 кг.
Рис. 3.29. Фильтр «Родник-7»
Фильтр «Родник-9», имея такую же производительность и ресурс,
как и «Родник-7», весит вдвое меньше — 1 кг и имеет размеры
300x200 мм.
Фильтр «Родник-мини» весит 700 г, имеет размеры 220х 100 мм и
обеспечивает обработку 1500 л воды при производительности 0,5 л/мин.
«Аквафор», модель В300 (рис. 3.30)
производства АО «Аквафор» (г Санкт-Петербург)
выпускается в пластмассовом
цилиндрическом корпусе высотой 130 и диаметром 70 мм;
имеет сменный фильтрующий модуль,
трубку для отвода чистой воды с держателем и
универсальные насадки, обеспечивающие
крепление фильтра непосредственно к
кранам различной конструкции. В качестве
сорбента используется активированное
углеродное волокно. Производительность 0,3 л/мин
при ресурсе 1000 л; масса 300 г. -te
Рис. 3.30. Фильтр «Аквафор», модель В300

АМЕТЁК?; CUNO %-«ИНПРОКОМ*2», (812)320-6969
Рис. 3.31. Фильтр «Аквафор», модель В150
Фильтр «Аквафор», модель В150 (рис. 3.31).
Корпус, выполненный из нержавеющей
стали, обеспечивает длительную эксплуатацию
водоочистителя, а сменный фильтрующий
модуль и специальные переходники —
подключение к городскому водопроводу. Фильтр
имеет отдельный кран для очищенной воды.
Модель предназначена для стационарной
установки, например, под раковиной. При
производительности 1,5 л/мин сменный
фильтрующий модуль обеспечивает
обработку 15 000л.
Фильтр «Аквафор-Модерн» (рис. 3.32)
представляет собой вытянутый усеченный
эллипсоид высотой 360 и диаметром 140 мм.
Фильтр выполнен в настольном варианте, подключается к
водопроводному крану при помощи специальных насадок. Отбор
очищенной воды производится через изогнутую водоотводную трубку.
Производительность фильтра 1,2 л/мин при ресурсе сменного картриджа
4000 л; масса 1,5 кг.
Фильтр «Аквафор-Комфорт» (рис. 3.33), представляет собой систему
механических и сорбционных фильтров. Его можно устанавливать под
Рис. 3.32. Фильтр
«Аквафор-Модерн»
Рис. 3.33. Фильтр
«Аквафор-Комфорт»

164
Глава 3
мойкой и подключать к водопроводной сети. Отбор очищенной воды
производится через изогнутую водоотводную трубку при помощи
специального крана. Производительность фильтра 2,4 л/мин при
ресурсе сменных картриджей 8000 л (черного цвета). В случае высокого
загрязнения водопроводной воды механическими примесями
рекомендуется более частая замена модулей механической очистки
(синего цвета). По своим техническим данным аналогичен фильтру В150,
но отличается материалом корпуса.
Фильтр «Тест-101» выпускается МПП «Спринт» (г. Санкт-Петербург).
В качестве сорбента используется активированный уголь в сочетании
со слоем активированного угля, импрегнированного серебром.
Производительность фильтра 1 л/мин; ресурс 6000 л. Водоочиститель
имеет размеры 350х 150 мм и весит 3,5 кг. Выпускается в двух вариантах —
настенном и настольном. Возможна замена сорбента.
Производственное объединение «Заря» (г. Дзержинск Нижегородской
области) выпускает фильтры «Родник-4М» и «Родник-8». В качестве
сорбента используется активированный уголь, производимый на
предприятии. Производительность фильтров 2 л/мин; ресурс 4000 л.
В фильтре «Родник-4М» в качестве сорбента используется
активированный уголь. Размеры фильтра 118x225x350 мм; масса 2 кг. В
фильтре «Родник-8» в качестве сорбента используется активированный
уголь в сочетании со слоем активированного угля,
импрегнированного серебром. Размеры фильтра 270x210 мм; масса 1,1 кг. В обоих
моделях возможна замена сорбента.
Фильтр «Мечта» (г. Электросталь Московской области) имеет форму
цилиндра высотой 100 и диаметром 200 мм. Масса устройства 600 г.
В качестве сорбента используется активированной уголь.
Фильтрующий элемент снабжен предфильтром. Производительность 1,5 л/мин;
ресурс 2000 л.
Фильтр «Элиника» (фирма «Элиника», г. Санкт-Петербург) выполнен
в виде насадки на кран (рис. 3.34). Материал корпуса —ударопрочная
пищевая пластмасса. Элемент фильтрации содержит специальный
сорбент из активированного угля и постоянный магнит, которые
помещают между двумя тканевыми сетками.

Бытовые фильтры
165
Фильтр обеспечивает:
□ задержку грубодисперсных примесей в суженной части
пластмассового корпуса, осаждение грубодисперсных частиц на верхней
сетке;
□ поглощение тяжелых металлов сорбентом, а также химических
веществ и бактерий на активном угле, осаждение магнитных
частиц в поле постоянного магнита, задержку на нижней сетке
немагнитных частиц, слипшихся в магнитном поле.
Ресурс фильтра составляет не менее 1500 л воды при расходе 0,5 л/ч.
Размеры 135x32 мм; масса 150 г. Фильтр обеспечивает индикацию
количества отфильтрованной воды путем изменения цвета
сорбента от оранжевого в начале фильтрования до буро-коричневого после
исчерпания фильтрующей способности. Замена фильтрующего
элемента не предусмотрена. В начале эксплуатации рекомендуется
пропустить через новый фильтр в течение 10 мин водопроводную воду с
расходом 0,5 л/мин для вымывания из него остатков угольной пыли.
Перед каждым использованием фильтра также рекомендуется
пропускать через него воду в течение 3—5 с. После использования
необходимо удалить из фильтра остатки воды путем продувания через
патрубок. Во избежание порчи фильтрующего слоя угля не
рекомендуется пропускать через фильтр воду с температурой выше 50 °С.
После каждого использования целесообразно помещать фильтр в
холодильник.
Фильтр «Спринт» выпускается совместным российско-американским
предприятием «Спринт» (г. Екатеринбург). Состоит из корпуса и
сорбционного патрона из активированного угля. Размеры устройства
400х 120 мм; масса3,3 кг. Производительность 1 л/мин; ресурс 12000 л.
Возможна замена фильтрующего патрона.
Бытовые фильтры ФБ-3 и ФБ-4 производства СКБ «Точрадиомаш»
(г. Майкоп) в качестве фильтрующего элемента содержат нитяной
цилиндр, заполненный активированным углем. Производительность
фильтров 0,17 л/мин; ресурс 2000 л. Размеры 402x140x140 мм; масса
4,5 кг. Возможна замена фильтрующего патрона.
Нижнетагильским Медико-инструментальным заводом выпускаются
бытовые фильтры «Исток» производительностью 0,3 л/мин (20 л/ч).
Фильтры снабжены легко заменяемыми фильтрующими элементами.
Модификация «Исток-ФБ» (рис. 3.35) выполнена в виде
фильтрующего элемента, устанавливаемого на емкость (банку). Он снабжен

166
Глава 3
& -'"■■"
t*^v
Шш®т%
~8т ч
Рис. 3.35. Фильтр «Исток-ФБ» Рис. 3.36. Фильтр «Исток-ФБ-С»
насадкой для присоединения к водопроводному крану. Ресурс
фильтра 5000 л; масса 300 г. После исчерпания ресурса фильтрующий
картридж подлежит замене.
Модификация «Исток-ФБ-С» предназначена для установки на
смесителе с нижней подводкой типа СМ-М-У («Елочка»). Фильтр
снабжен переключателем, в зависимости от положения которого
получают либо отфильтрованную, либо обычную водопроводную воду
(рис. 3.36). Ресурс данной модификации 10 000 л; масса 600 г.
Нижнетагильский завод выпускает также фильтры коллективного
пользования ФКП-05-150 (рис. 3.37). Ресурс фильтра 50 000 л;
производительность 2,5 л/мин (150 л/ч).
По данным завода-изготовителя, бытовые фильтры «Исток» при
исходном содержании загрязняющих элементов на уровне 2 ПДК
удаляет:
□ железо — 65%;
□ медь-70%;
□ марганец — 86%;
□ бериллий — 71%;
□ стронций — 95%.
Группа компаний «Национальные водные ресурсы»
(г. Москва) на основе различных фильтрующих
элементов выпускает фильтры «Аква-Соло», «Аква-
Дуэт» и «Аква-Трио». Материал корпуса — пище-
Рис. 3.37. Фильтр ФКП-05-150

Бытовые фильтры
167
вой пластик. Фильтры снабжены сменными картриджами трех типов: по-
лиэстерные для механической очистки (с размерами пор от 0,35-1,00 до
1—5 мкм), сорбционные на основе активированного угля и патроны
для удаления тяжелых металлов.
Фильтр «Аква-Соло» выполнен в
настольном варианте. Подсоединяется к
смесителю при помощи адаптера со встроен- /
ным аэратором, имеет встроенный кран
для питьевой воды (рис. 3.38).
Производительность 1-3 л/мин; ресурс 6 мес.
Фильтр снабжен элементом фильтрации
на основе активированного угля. По
сведениям изготовителя, удаляет следую- ^^ г ЩЩ
щие виды загрязнении:
□ механические частицы —99-100%;
□ привкусы И запахи - 98-100%; Рис- 3-38- Фильтр «Аква-Соло»
□ свободный хлор —98-100%;
□ тяжелые металлы (специальным картриджем) — 97-99%.
Фильтры «Аква-Дуэт» и «Аква-Tpuo» имеют, соответственно, две и
три ступени очистки (рис. 3.39). Первая ступень — это механическая
очистка на полиэстерном картридже с порами размером 1-5 мкм.
Вторая ступень — удаление запахов, привкусов и активного хлора
активированным углем. Третья ступень очистки («Аква-Трио») —
удаление тяжелых металлов и токсичных органических веществ
(специальные патронные элементы). Фильтры выпускаются в настенном
исполнении и легко устанавливаются под кухонной мойкой; они
снабжены краном и
кронштейном для крепления
на мойке.
Фильтры серии «Аква» мо-
"m % $ гут быть использованы при
I температуре воды 4-25 °С
и давлении 1-6 атм;
содержание свободного хлора не
4 jjijr—- - должно превышать 2 мг/л.
..*•?>»•: '* . V;' *' *bZs *** Рис. 3.39. Фильтры «Аква-
* ' Дуэт» (справа) и «Аква-Трио»

168
Глава 3
Таблица 3.6. Фильтрующие устройства с активированным углем
в качестве сорбента
Наименование
фильтра
«Колибри»
«Водолей»
«Родник-ЗМ»
«Родник-5М»
«Родник-7»
«Родник-9»
«Родник-мини»
«Аквафор»,
модель В300
«Аквафор»,
модель В150
«Аквафор-
Модерн»
«Аквафор-Ком-
форт»
«Тест-101»
«Родник-4М»
«Родник-8»
«Мечта»
«Элиника»
«Спринт»
ФБ-3, ФБ-4
«Исток-ФБ»
«Исток-ФБ-С»
ФКП-0,5-150
«Аква-Соло»
«Аква-Дуэт»,
«Аква-Трио»
Сорбент
АУ
АУ+ АУ-Ад
АУ+АУ-Ад + доп.
фильтр, прокладка
Активированное
углеродное волокно
АУ+ АУ-Ад
АУ
АУ+ АУ-Ад
Предфильтр; АУ
АУ+ пост, магнит
Сорбционный патрон
из угольного волокна
Нитяной фильтр +
АУ
АУ
Предфильтр; АУ
Технические характеристики
р д Ресурс, Размеры, Масса,
тельность, /r r '
, л мм кг
л/мин
0,25 1000 160x73 0,3
1,0-1,5 7000 700x150 2,5
1,5-2,0 4000 315x120 1,0
1,5-2,0 4000 315x120 1,0
1,5-2,0 5000 250x350x130 2,0
1,5-2,0 5000 300x200 1,0
0,5 1500 220x100 0,7
0,3 1000 130x70 0,3
1,5 15 000 240x240 3,0
1,2 4000 360x140 1,5
2,4 8000 240x240 3,0
1,0 6000 350x150 3,5
2,0 4000 118x225x350 2,0
2,0 4000 270x210 1,1
1,5 2000 100x200 0,6
0,5 1500 135x32 0,2
1,0 12 000 400x120 3,3
0,17 2000 420x140x140 4,5
0,3 5000 - 0,3
0,3 10 000 - 0,6
2,5 50 000
1,0-3,0 6 мес.
2,0-3,0 6-12
мес.

kG
■ИМ
EU5EP
СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ В
Т.(812)247-5654, 534-8351 I e-mail: geizer@atom.nw.ru
Т.(812)545-4132, 534-7467 I www.geizer.spb.ru
В случае высокого содержания в водопроводной воде механических
примесей рекомендуется использовать предварительный
механический фильтр грубой очистки. Эффективность удаления загрязнений
фильтрами «Аква-Дуэт» и «Аква-Трио»:
□ механические частицы — 99-100%;
□ одноклеточные организмы (патронный элемент 0,35— 1,0 мкм) —
99%;
□ свободный хлор —99%;
□ токсичные органические вещества (специальный патрон) — 95-
98%;
□ тяжелые металлы — 97-99%.
Фильтры с активированным углем
и синтетическими ионообменными материалами
Фильтр «Аквапор» производства МП «Аквапор» (г. Санкт-Петербург,
Стрельна) имеет достаточно сложную конструкцию. В фильтре
предусмотрено 6 зон очистки (рис. 3.40). Первая зона выполнена из
фильтрующего материала, вторая содержит сорбент — активированный уголь,
третья — ионообменную смолу, способную к обмену катионов — ИОС-К.
Четвертая зона выполнена из ионообменной смолы, выделяющей
йод, — ИОС-J. Пятая зона поглощает анионы и содержит
ионообменную смолу — анионит (ПОС-А). Шестая зона содержит
активированный уголь. Производительность фильтра 0,5—1,5 л/мин; ресурс 2000 л;
размеры 290x100 мм; масса 1,8 кг.
Для регенерации фильтра возможно промывание ионообменной смолы
или замена отработанного фильтрующего элемента (за часть стоимости).
Г )
Входс={>(Ш
i
ДТи
\VVV1
) *=$> Выход
Очистка от органических веществ (фенол, пестициды, диоксины),
удаление цвета, запаха
Очистка от анионов (сульфатов, нитратов и др.)
Бактерицидная зона (обеззараживание)
Очистка от ионов металлов
Очистка от хлора и окислов железа
Предочистка от микрочастиц > 5 мкм
Рис. 3.40. Фильтр «Аквапор»

170
Глава 3
'V
^
\jr'
Рис. 3.41. Фильтр «Гейзер»
№*rt
АОЗТ«ЭкоГЕЙЗЕР» (г. Санкт-Петербург)
выпускает ряд бытовых фильтров,
выполненных на основе различных
конструктивных решений.
Фильтр «Гейзер» — это насадка на кран
(рис. 3.41). Имеет размеры 150x30 мм,
массу 150 г. Ресурс 5000 л при скорости
фильтрации 0,5 л/мин. Различные виды
переходников позволяют устанавливать
данные устройства на водопроводные
краны различной конструкции.
Фильтр «Гейзер-1» (рис. 3.42)
выполнен в нескольких
модификациях. Настольный вариант фильтра
при помощи специального
переходника подключается к
водопроводному крану. Очищенная вода
поступает через поворотный
металлический носик. Переходник
может быть укомплектован дивер-
тером, который обеспечивает
потребление воды, минуя
фильтрующий элемент с целью экономии его
ресурса. Фильтрующий элемент
выполнен из активированного
угля; может быть дополнен
ионообменными блоками в анионито-
вой и катионитовой форме. Скорость фильтрации до 5 л/мин,
ресурс сменного фильтра-патрона 25 000 л.
Вариант фильтра с отдельным
(индивидуальным) краном для питьевой воды носит
название «Гейзер-1 И». Он устанавливается
под кухонной мойкой (рис. 3.43). Фильтр
укомплектован присоединительной
арматурой для подключения к водопроводу и
краном для чистой воды.
Рис. 3.42. Фильтр
Гейзер-1*
Рис. 3.43. Фильтр «Гейзер-1И»

к Гейзер
системы очистки коды
I Т.(812)247-5654, 534-8351
К т.(812)545-4132, 534-7467
e-mail: geizer@atom.nw.ru
www.geizer.spb.ru
Рис. 3.44 Фильтр «Гейзер-1 Г»
Фильтр «Гейзер-1Г» предназначен для
установки в магистраль горячей воды
(рис. 3.44).
На основе семейства фильтров «Гейзер»
возможно создание многоступенчатых
систем очистки, включающих
ионообменные фильтры и фильтры с
активированным углем (рис. 3.45.)
Фильтр «Ключ-]» производится ТОО
«Экология и технология» (г.
Санкт-Петербург). В фильтрующем блоке три
слоя сорбента: катионообменная
смола, активированный уголь и анионооб-
менная смола. Производительность
фильтра 0,2 л/мин; ресурс 1500 л;
размеры 350x150 мм; масса 1,7 кг. Фильтр
снабжен водосборником емкостью
2,5 л. Предусмотрена замена сорбента.
Фильтр «Бриз» производится УПП
«Бриз» (г. Луга Ленинградской области).
В фильтрующем блоке три слоя
сорбента: катионообменная смола,
активированный уголь и анионообменная
смола. Производительность фильтра 1 л/
мин; ресурс 3000 л; размеры 270x120
мм; масса 2 кг. Предусмотрена замена
фильтра (за часть стоимости). По
мнению изготовителя, фильтр эффективно удаляет:
Q холерный вибрион—100%;
□ кишечную палочку—100%;
Q патогенный стафилококк—100%;
□ кадмий — 100%;
□ нефтепродукты, алюминий, железо — 95%;
а хлор-85%.
К сожалению, изготовитель не сообщает исходную концентрацию
загрязнений на входе в фильтр.
АООТ «Северная заря» (г. Санкт-Петербург) производит семейство
фильтров «Эко» производительностью 1—2 л/мин. В фильтрующем
Рис. 3.45. Многоступенчатые
системы очистки на основе
фильтров «Гейзер»

172
Глава 3
блоке три слоя сорбента: катионообменная смола, анионообменная
смола и активированный уголь, импрегнированный серебром.
Фильтр «Эко-2 Северная заря» имеет размеры 265x128x300 мм, весит
2,6 кг. Выполняется в настольном и настенном вариантах. Ресурс
фильтра 5000 л.
Блок фильтров «Эко-2 Северная заря», составленный из трех
фильтров «Эко-2», имеет ресурс 15 000 л, весит 7,8 кг.
Фильтр «Эко-3 Северная заря» с размерами 265x128x345 мм выполнен
в настольном варианте; весит 3,2 кг, имеет ресурс 5000 л.
Фильтр «Эко-4 Северная заря» имеет размеры 265x128x300 мм и весит
2,6 кг. Выполняется в настольном варианте, без подключения к
водопроводному крану. Ресурс фильтра 5000 л.
Фильтры «Барьер» выпускаются АОЗТ «МЕТТЕМ-
Технология» (г. Балашиха Московской области)
совместно с Ракетно-космической корпорацией
«Энергия» (г. Калининград Московской области). ;•-.
внутрь сменной кассетой (блоком сорбентов) и
воронкой (рис. 3.46). Вместимость кувшина 1,5 л;
высота 240 мм; диаметр 160 мм; вместимость
воронки 0,75 л; масса 800 г; ресурс около 500 л; про- '^illlS
изводительность не менее 0,5 л/мин. ".-ьй^
Фильтр комплектуется сменными блоками не- р"с" 3-46- фильтр
л. « гл а «Барьер»
скольких модификации. Один блок предназначен
для фильтрования воды без обеззараживания (фильтр «Барьер-4»), при
этом блок сорбентов содержит анионо- и катионообменные смолы и
активированный уголь. Другой блок (фильтр «Барьер-3»)
дополнительно содержит активированный уголь, импрегнированный
серебром, что позволяет производить обеззараживание воды. По мнению
изготовителя, кассета с АУ-Ag позволяет производить 100%-ное
обеззараживание воды, а наличие сорбента и ионообменных смол
улучшает органолептические свойства воды (прозрачность, цвет, запах)
и удаляет следующие вредные вещества:
□ хлора и хлорорганических соединений — на 95%;
□ фенола и его производных — 90%;
□ тяжелых металлов — 85%;
□ ПАВ и пестицидов — 85% и др.

AMETEK®, CUNO- «ИНПРОКОМ-2», (812) 320-6969
Температура очищаемой воды не должна превышать 35 °С. Перед
использованием рекомендуется выдержать сменную кассету в
холодной кипяченой воде в течение 15—20 мин.; затем, надев на нее
уплотнительное кольцо, установить в воронку до плотного
присоединения без перекосов; установить воронку со сменной кассетой в
кувшин и пролить через нее 3-5 л воды. Эту воду необходимо слить.
Помимо бытовых, АОЗТ «МЕТТЕМ-Технология» выпускает фильтры
коллективного пользования ФКП. Фильтр содержит сорбционный
блок с активированным углем, блок с катионо- и анионообменной
смолой. По исчерпании ресурса заменяют оба блока.
Производительность фильтра 2 л/мин; ресурс 4000 л; давление не более 6 атм;
размеры 590x370x200 мм; масса около 30 кг.
Фильтр БИП-1 выпускается этим же предприятием. Выполнен в виде
трубки, через которую ртом засасывают воду. В качестве сорбента
используются ионообменные смолы и активированный уголь, импрег-
нированный серебром. Производительность фильтра 0,1 л/мин;
ресурс 10 л; высота 150 и 240 мм, диаметр 14 и 17 мм соответственно;
масса 150 г.
Фильтр ФБ-2 выпускается СКВ «Точрадиомаш» (г. Майкоп).
Фильтрующий блок содержит анионо- и катионообменные смолы.
Производительность фильтра 0,3 л/мин; ресурс 1500 л; размеры 198x129x140 мм;
масса 4,5 кг. Фильтрующий элемент можно регенерировать в
домашних условиях.
Фильтр «Эдельвейс» выпускается совместным российско-американским
предприятием «САМ Лтд». Фильтрующий элемент содержит
ионообменные смолы и активированный уголь. Производительность фильтра
1 л/мин; ресурс 6000 л; размеры 350x140x140 мм; масса 3 кг.
Фильтр «Роса-2» выпускается ПО «Заря» (г. Дзержинск
Нижегородской области). В качестве фильтрующего элемента используется
синтетический неорганический катионообменный материал «Фежел» и
серебросодержащий активированный уголь. Производительность
фильтра 1,5 л/мин; ресурс 4000 л; высота 275 и диаметр 185 мм; масса
970 г. Возможна замена сорбента.
Фильтр «Лква» производится Инженерным центром «Улугбек»
(г. Ташкент). В качестве сорбента используются активированный
уголь и ионообменные смолы. Выполняется в настольном
варианте; подключается к водопроводному крану. Производительность

174
Глава 3
Рис. 3.47. Фильтр «Аква»
фильтра 0,2 л/мин; ресурс 2000 л;
высота 400 и диаметр 200 мм;
масса 3 кг (рис. 3.47).
Фильтр улучшает органолептиче-
ские свойства воды, снижает
мутность, жесткость, окисляемость,
улучшает вкус. По мнению
изготовителей, фильтр позволяет с
эффективностью до 99,0% очищать
воду от свинца, железа, цинка,
ртути, кадмия, кобальта, меди и их солей, а также от радионуклидов
стронция Sr90 и цезия Cs137. Скорее всего, под эффективностью здесь
понимается снижение концентрации катионов в исходной воде. Для
регенерации фильтра изготовитель предлагает 1 раз в месяц заливать
в фильтр 500 мл 3%-го водного раствора питьевой соды или 1%-го
раствора лимонной кислоты и выдерживать не менее 3 ч. После
регенерации фильтр рекомендуется обильно промыть водой. Изготовитель
предполагает возможность 100-кратной регенерации фильтра.
Фильтр «Tapyca-05» выпускается Экоцентром «Таруса» (Академия
функциональной медицины) и ГНЦ РФ «НПО «Орион» (г. Москва).
Предназначен для получения воды высокого качества в бытовых,
дорожных и походных условиях. Выполнен в виде перевернутого
усеченного конуса высотой 150 и диаметром основания 60 мм (рис. 3.48).
Производительность фильтра 0,2 л/мин; ресурс 1500 л; масса 200 г. Снабжен
Крышка корпуса
Резиновая уплотнительная прокладка
Сорбционный волокнистый материал для удаления тяжелых
металлов, глины, песка, ржавчины и т. д. (1-я ступень очистки)
Верхний механический фильтр из сетчатого материала
Корпус фильтра
Смесь трех высокоактивных сорбентов (2-, 3- и 4-я ступени очистки)
Нижний механический фильтр из сетчатого материала с
сорбционным волокнистым материалом (5-я ступень очистки)
Корпус насадки
Резиновое фиксирующее кольцо
Эластичный шланг
Рис. 3.48. Фильтр «Таруса-05»

Бытовые фильтры
175
двумя фильтрующими элементами (первая и последняя ступени
очистки), между которыми размещена смесь ионообменных смол и
активированного угля, импрегнированного серебром, что обеспечивает
очистку на 2-, 3- и 4-й ступенях. В соответствии с паспортом, фильтр
удаляет:
□ механические примеси—100%;
□ органические соединения — 95-100%;
□ активный хлор—100%;
□ нитраты, фосфаты — 97-100%;
□ тяжелые металлы — 97-100%;
□ микроорганизмы —95-100%;
□ цветность и мутность—100%.
Изготовитель предлагает регенерировать фильтр в домашних условиях
после фильтрации 1500 л воды, но не реже чем через 3-4 месяца
работы. Регенерацию проводят 1 л 5%-го раствора поваренной соли, в
который добавлено 100 мл 3%-ной перекиси водорода. Для регенерации
раствор пропускают через фильтр (заливая его в насадку) со скоростью
0,1 л/мин, выдерживают остатки раствора в фильтре в течение 20 мин
и после этого промывают 5 л водопроводной воды с расходом не более
0,5 л/мин.
При засорении первого фильтрующего элемента механическими
примесями необходимо снять верхнюю крышку, вынуть волокнистый
фильтрующий элемент и заменить новым (независимо от регенерации).
Таблица 3.7. Фильтрующие устройства с синтетическими ионообменными
материалами и активированным углем в качестве сорбента
Наименование
фильтра
Технические характеристики
Сорбент

Производительность,
л/мин
Ресурс,
л
Размеры,
мм
Масса,
кг
«Аквапор»
6 зон:
1 — фильтрующий
материал;
2-АУ;
3 - ИОС-К;
4 - ИОС-J;
5 - ИОС-А;
6-АУ
0,5-1,5
2000
290x100
1,8
«Гейзер»
«Ключ-1»
ИОС-К
ИОС-К; АУ; ИОС-А
5,0
0,2
25 000
1500
150x100
350x150
0,15
1,7
«Бриз»
ИОС-К; АУ; ИОС-А 1,0 3000 270x120 2,0

176
Глава 3
Окончание табл. 3.7
Наименование
фильтра
«Эко-2 Северная
заря»
«Эко-2 Северная
заря» (блок из 3
фильтров)
«Эко-3 Северная
заря»
«Эко-4 Северная
заря»
«Барьер-3»
ФКП-2
БИП-1
ФБ-2
«Эдельвейс»
«Роса-2»
«Аква»
«Таруса-05»
Сорбент
ИОС-К; ИОС-А;
АУ-Ад
ИОС-А; ИОС-К;
АУ+ АУ-Ад
ИОС-А; ИОС-К
ИОС-А; ИОС-К+АУ
ИОС; «Фежел» +
АУ-Ад
ИОС-А; ИОС-К; АУ
ИОС-А; ИОС-К;
АУ+ АУ-Ад
Технические характеристики
. л мм кг
л/мин
1,0-2,0 5000 265x128x300 2,6
1,0-2,0 15 000 265x128x300 7,8
1,0-2,0 5000 265x128x345 3,2
1,0-2,0 5000 265x128x300 2,6
0,5-1,0 500 240x160 0,8
2,0 4000 590x370x200 30
■» '° £Е? »»
0,3 1500 198x129x140 4,5
1,0 6000 350x140x140 3,0
1,5 4000 275x185 0,97
0,2 2000 400x200 3,0
0,2 1500 150x60 0,2
Фильтры с природными сорбентами и ионообменными материалами
Автономные устройства с природными сорбентами не получили
широкого распространения в силу следующих причин. Природные
сорбенты, по сравнению с активированным углем и синтетическими
ионообменными смолами, имеют меньшую обменную емкость и
худшие прочностные характеристики, содержат балластные вещества,
способные вызывать вторичное загрязнение воды. Поэтому фильтры,
в которых используются названные материалы, имеют ограниченное
применение.
Некоторые разработчики и производители систем очистки воды
используют в качестве сорбентов искусственные цеолиты (табл. 3.8).

Бытовые фильтры
177
Таблица 3.8. Фильтрующие устройства с природными сорбентами
и ионообменными материалами
Наименование
фильтра
Технические характеристики
Сорбент Производи- Размеры, Масса,
тельность, гг г '
, л мм кг
л/мин
«Родник-Весна»
ФИБ-1
«Роса»
Природный цеолит
Природный
цеолитклинопти-
лолит
Природный цеолит
и шунгит
0,25
0,4
0,5
2000
2000
5000
240x195
236x100
340x240x96
2,0
1/5
4,5
Мембранные и мембранно-сорбционные фильтры
Автономные устройства мембранного и мембранно-сорбционного
типов, как правило, применяются для получения очищенных и
обессоленных вод, используемых в специальных целях. В быту для
получения питьевой воды эти конструкции используются довольно
редко, поэтому ограничимся перечнем основных характеристик этих
устройств. На рис. 3.49 представлено устройство для очистки воды
серии «Нептун» (НПО НВР, г. Москва), сочетающее в себе сорбцион-
ные и мембранные технологии очистки воды.
Блок активированного угля ^лок обратноосмотической
фильтрации
Емкость очищенной
воды
Блоки
механической
и сорбционной
очистки
/"
л
Рис. 3. 49.
Устройство для очистки воды
серии «Нептун»

178
Глава 3

Наименование
фильтра
Таблица 3.9. Фильтрующие устройства мембранного
и мембранно-сорбционного типов
Технические характеристики
Тип мембраны Ресурс, Давление, Размеры, Мае-
_. ТбЛЬНОСТЬ,
и сорбента , лет атм мм са, кг
Ультрафильтраци-
«Наяда» онная мембрана + 50,0
модуль с АУ
«Ручеек-1»
6-30
1,5 (не
менее)
500x100x100 4,0
0,5-2,0 540x70 1,6
Нанофильтрацион-
«Ручеек-2» ная мембрана + 4-18
модуль с АУ
3,0-6,0
540x70 1,6
«Ручеек-3*
Обратноосмотиче-
ская мембрана +
модуль с АУ
6-10
8,0-10,0 540x70 1,6
«Родник
ПУФ-1»

Ультрафильтрационная мембрана + 10-40
модуль с АУ
0,5-2,0
540x70 1,6
«Родник
ПНФ-1»
Нанофильтрацион-
ная мембрана +
модуль с АУ
4-18
4,0-8,0 540x70 1,6
«Родник
ПОО-1»
Обратноосмотиче-
ская мембрана +
модуль с АУ
6-10
8,0-10,0 400x250x300 6,0
«Богатырь»
Предмембрана
(10 мкм) +
обратноосмотиче-
ская мембрана +
модуль с АУ
6-8
8,0-10,0 450x100 1,35
«Нептун»
АУ+ обратно-
осмотическая
мембрана + АУ
Не
1-2 менее 2,0-6,0
2
ЮООх
500x300
15
«Каскад»
НПП
Предмембрана
(10 мкм) +
обратноосмотиче-
ская мембрана +
модуль с АУ
6-8 1
0,2-0,7
МПа
Электрохимические установки
В данном разделе представлены электрохимические установки НПО
«Экран» (г. Москва), НТНЦ ЭХА (г. Санкт-Петербург) и других
производителей.

Бытовые фильтры
179
Внешний электрод
Внутренний электрод
Диафрагма
Рис. 3.50. Проточный
электрохимический модуль ПЭМ-3
Основой электрохимических установок
НПО «Экран» и НТНЦ ЭХА является
проточный электрохимический модуль
ПЭМ-3 (рис. 3.50). Это элементарная
электрохимическая ячейка
(электролизер) с диафрагмой. В случае отсутствия
последней ячейка превращается в без-
диафрагменный электролизер.
Установки типа «Изумруд»
предназначены для получения активированных
растворов. В зависимости от
гидравлической схемы присоединения анодной
и катодной камер возможно получение
дезинфицирующих растворов с
различными значениями водородного
показателя. Установка «Биоаква»
предназначена для производства анолита и католита.
Таблица 3.10. Электрохимические установки доочистки питьевой воды
Наименование
установки
Технические характеристики
Производи- Потребл. Ресурс, т
тельность, мощность, воды (часов
л/ч Вт работы)
Размеры,
мм
Масса,
кг
«Акватайм»
40
40
7000
150x40x90
1,8
«Биоаква»
0,2 л/мин
50
220x180
1,8
«Изумруд-К»
(«Кристалл»)
2000
40-1000 30-2000 (20000-
30000)
От 280x220x45
до 300x410x645
0,9-55
«Изумруд-КФ»
(«Аквамарин»)
2000
40-1000 30-2000 (20000-
30000)
От 280x220x45
до 300x410x645
0,9-55
2000
«Изумруд-М» 40-1000 30-2000 (20000-
30000)
От 280x220x45
до 300x410x645
0,9-55
«Изумруд-МФ»
(«Рубин»)
2000
40-1000 30-2000 (20000-
30000)
От 280x220x45
до 300x410x645
0,9-55
«Изумруд-С»
(«Сапфир»)
2000
40-1000 30-2000 (20000-
30000)
От 280x220x45
до 300x410x645
0,9-55
«Озонид» 1 л/мин 30
1,0

180
Глава 3
Системы очистки воды
отечественного производства
Устройства очистки воды коллективного пользования
характеризуются длительным сроком службы до замены или регенерации
очищающих блоков (ресурс более 10 000 л), большой
производительностью (более 10 л/с) и многомодульностью. Как правило, в них
используется одновременно несколько принципов обработки воды
для достижения более высокой степени очистки. Поэтому в этих
конструкциях используются более сложные и энергоемкие методы
очистки и обеззараживания, такие как ультрафиолетовая обработка воды,
электродиализ, электролиз растворов для получения нескольких
реагентов и т. д. Устройства коллективного пользования
предназначены для применения в больницах, детских учреждениях, ресторанах,
пищеблоках, бассейнах, для производства пищевых продуктов,
напитков, лекарственных препаратов. В населенных пунктах, где
отсутствует централизованная система водоснабжения, такие
устройства могут снабжать водой питьевого качества один или несколько
домов, коттеджей, дач. Поэтому их называют системами очистки воды.
Эти системы довольно сложны в эксплуатации, их обслуживание
должен выполнять квалифицированный персонал.
Комбинированные устройства
Предприятия страны выпускают устройства, в которых используются
различные принципы очистки воды.
Устройство доочистки питьевой воды «Родник-Супер» (АО «Сорбент»,
г. Пермь) включает в себя три блока: механической, сорбционной и
фоновой очистки. Устройство врезается в магистраль холодного
водоснабжения и управляется с помощью вентиля. Производительность
540 л/ч; ресурс 600 м3; размеры 1200x430x360 мм; масса 100 кг.
Устройства доочистки питьевой воды «Источник- 1Н» и «Источник-
1С» (АО «Заря», НПФ «Фильтр», г. Дзержинск) содержат блок
механической очистки и сорбционный блок с активированным
углем. Производительность 500 л/ч; ресурс 500 м ; давление не более
6 атм; размеры 1455x455 мм; масса 62 кг. Различаются материалом
корпуса: в первом случае это нержавеющая сталь, во втором —
стеклопластик.

!?■«—э I Т.(812)247-5654, 534-8351 I e-mail: geizer@atom.nw.ru
МЭБГ | Т.(812)545-4132, 534-7467 I www.geizer.spb.ru
«ИСТКИ ВОЛЫ * ' ^ Г
Устройство «Источник-2» (этого же производителя) содержит
аналогичные блоки; корпус выполнен из нержавеющей стали.
Производительность 600 л/ч; ресурс 600 м~; размеры 1330x574; масса 95 кг.
Устройства доочистки питьевой воды НПО «Полимерсинтез» (г.
Владимир) с общим названием «Ручеек» содержат предфильтр,
мембранный блок и сорбционный блок с активированным углем. Размеры
2083x135 мм; масса 55 кг.
В устройстве «Ручеек-4» в мембранном блоке установлена
ультрафильтрационная мембрана. Производительность 90-360 л/ч; ресурс 1 год;
давление не менее 0,5-2,0 атм.
В устройстве «Ручеек-5» в мембранном блоке установлена нанофиль-
трационная мембрана. Производительность 90-100 л/ч; ресурс 1 год;
давление не менее 3-6 атм.
В устройстве «Ручеек-6» в мембранном блоке установлена обратноос-
мотическая мембрана. Производительность 50-100 л/ч; ресурс 1 год;
давление не менее 6-10 атм. Для создания напора в подающей линии
установлен подкачивающий насос.
Таблица 3.11. Устройства доочистки воды коллективного пользования,
основанные на различных принципах очистки
Наименование
устройства
«Родник-Супер»
«Источник-1Н»
«Источник-1С»
«Источник-2»
«Ручеек-4»
«Ручеек-5»
«Ручеек-6»
УМПВ-1
УМПВ-5
УМПВ-10
УМПВ-25
«Апироген -20»

Производительность,
л/ч
540
500
500
600
90-360
90-100
50-100
1000
5000
10 000
25 000
20
Технические

Напряжение, В
-
-
-
-
-
-
220
220
380
380
380
220
Потр.

мощность,
кВт
-
-
-
-
-
-
0,2
4,0
14,0
25,0
50,0
1,5
характеристики
Ресурс, т
воды/лет
работы
600
500
500
600
1 год
1 год
1 год
1 год
1 год
1 год
1 год
1 год
Размеры,
мм
1200x430x360
1455x455
1455x455
1330x574
2083x135
2083x135
2083x135
6 м2
22 м2
42 м2
80 м2
740x350x530
Масса,
кг
100
62
62
95
55
55
55
-
-
-
-
40
«Апироген-100» 100 220 7,5 1 год 700x600x1650 200
^П

182
Глава 3
Устройство УМПВ-1 (этого же производителя) содержит предфильтр,
микрофильтрационную мембрану и насос. Производительность
1000 л/ч; ресурс 1 год; рабочее давление 16 атм; мощность 4 кВт,
занимаемая площадь 6 м .
Устройства УМПВ-5, УМПВ-Юи УМПВ-25 имеют аналогичный состав
элементов; производительность 5, 10 и 25 т/ч; потребляемая мощность
14, 25 и 50 кВт; занимаемая площадь 22, 42 и 80 м2 соответственно.
НПО «Полимер» выпускает также установки «Апироген-20». Это об-
ратноосмотическая установка для получения апирогенной воды для
инъекций и других медицинских целей. Производительность 20 л/ч;
ресурс до замены мембран 1 год; давление не менее 15 атм;
потребляемая мощность 1 кВт; размеры 750x350x530 мм; масса 40 кг.
Установка «Апироген-100» является более мощной модификацией
«Апироген-20».
Мембранные микрофильтрационные фильтры и
фильтрационные установки
Мембранные микрофильтрационные фильтры и фильтрационные
установки предназначены для получения пресных вод высокой
степени очистки. Эти установки применяются для специальных целей и в
быту практически не используются. Однако авторы считают
необходимым представить основные характеристики данных фильтров.
Установки этого класса, предназначенные для осветления и
стерилизующей микрофильтрации водных растворов, применяются в
медицинской, микробиологической, химико-фармацевтической, пищевой
и других отраслях промышленности.
Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического
машиностроения (ОКБ ТБМ, г. Кириши Ленинградской области) выпускает
установки стерилизующей фильтрации УСФ-0,28/7 и УСФ-293-7.
Производительность установок от 20 до 2000 л/ч; рабочее давление
до 7 атм; масса до 116 кг.
ПО «Прогресс» (г. Бердичев Житомирской области) выпускает мем-
бранныефильтрыМ-142КиМ-293Ксдиаметроммембраны 142и293 мм,
производительностью 40 и 200 л/ч, массой 7 и 16 кг соответственно.
Тамбовский завод химического машиностроения «Комсомолец»
выпускает фильтры ФОЖ-7,5. Производительность 7500 л/ч; размеры
500х 1200 мм; масса 52 кг. Фильтр позволяет очищать воду от
взвешенных частиц размером более 5 мкм.

Бытовые фильтры
183
Таблица 3.12. Мембранные микрофильтрационные фильтры
и фильтрационные установки
Наименование
устройства
УСФ-0,28/7
УСФ-293-7
М-142К
М-293К
ФОЖ-7,5

Производительность,
л/ч
20-2000
200
40
200
7500
Технические характеристики
Рабочая
поверхность,
м2
0,28
0,055
0,01
0,06
-
Давление,
атм
5
7
5
5
5
Размеры,
мм
800x1600x800
2000x650
210x220x410
340x340x340
500x1200
Масса,
кг
116
51
7
16
52
Локальные электрохимические установки
Эти устройства не являются фильтрующими. Принцип их действия —
электрохимическая обработка водных растворов хлорида натрия
различных концентраций. В результате электродных реакций
происходит образование сильных окислителей, что ведет к обеззараживанию
воды. Устройства могут быть использованы вместо традиционных
технологий обеззараживания хлорированием с использованием
жидкого и газообразного хлора, а также для синтеза дезинфицирующих
растворов и др. Данные установки высокоэффективны ввиду
небольших размеров, невысоких удельных расходов электроэнергии на
получение обеззараживающих агентов в небольших объемах; могут быть
использованы на водоочистных станциях питьевого водоснабжения,
в плавательных бассейнах, на предприятиях питания, в
лечебно-профилактических учреждениях, домах отдыха, санаториях, для
обеззараживания бытовых, сельскохозяйственных и промышленных
сточных вод, а также для лечения некоторых заболеваний (установки
«Аквахлор» и «СТЭЛ»).
В настоящем издании представлены локальные электрохимические
установки ЗАО «Научно-технический центр технологий
электрохимической активации» (НТЦ ЭХА).
НТЦ ЭХА выпускает установки «Аквахлор-50», «Аквадез-50»,
«Жемчуг». Эти установки являются модификациями установки СТЭЛ-20К-
250-01. Увеличение производительности установок осуществляется
путем присоединения к общему коллектору дополнительных типовых
проточных электрохимических модулей (см. рис. 3.50).

184
Глава 3
Установка «Аквахлор-50» предназначена для электрохимического
синтеза газообразной смеси оксидантов из водного раствора хлорида
натрия. Основными компонентами смеси являются молекулярный хлор,
диоксид хлора, озон и кислород, которые синтезируются в
соотношении 70:20:5:5. Установка производит 50—100 л/ч биоцидного
раствора (анолита) с содержанием оксидантов 0,5—1,0 г/л.
Напряжение питания 220 В; потребляемая мощность 150 Вт; масса около 5 кг;
ресурс работы 10 000 ч.
Установка «Аквадез-50» предназначена для электрохимического
синтеза дезинфицирующего раствора из водного раствора без
предварительного добавления хлорида натрия. Установка производит 500-
1000 л биоцидного анолита с содержанием оксидантов 30-50 мг/л.
Напряжение питания 220 В; потребляемая мощность 600 Вт; масса
7 кг; размеры 350x250x400 мм; ресурс работы 10 000 ч.
Установка «Жемчуг» предназначена для электрохимического синтеза
нейтрального анолита, используемого в качестве добавки к
природной воде с целью ее обеззараживания, и католита, используемого для
приготовления раствора коагулянта. Установка производит 500 л
анолита. Напряжение питания 220 В; потребляемая мощность 1500 Вт;
масса 30 кг; размеры 500x500x500 мм; ресурс работы 10 000 ч.
Установки «Аквахлор» предназначены для выработки оксидантов
в анодном пространстве, при этом католит сливается в канализацию.
Принципиальная схема установок приведена на рис. 3.51.
Анодный
циркулярный
контур
А
/
К
Проточный
электрохимический
модуль ПЭМ
ш
к
Исходная
1
КК
<
1
На
слив
Катодный
/ циркулярк
контур
(
ый
вода
Раствор
NaCI
Эжекторы ый
насос
?^li Обработанная
^ вода
Рис. 3.51. Принципиальная схема установок «Аквахлор»

Бытовые фильтры
185
Таблица 3.13. Технические характеристики установок «Аквахлор»
Технические
Наименование установки
характеристики

Производительность по
газообразной смеси, г/ч

Производительность по био-
цидному раствору
(анолиту), л/ч
Концентрация
солевого раствора, г/л
Расход поваренной
соли, г/ч, не более
рН анолита
Напряжение при
частоте 50 Гц, В
Потребляемая
мощность, Вт
Вес установки, кг,
не более
Количество
электродных
блоков
Габариты, см
Ресурс работы, ч
Ресурс раствора, т
Аквахлор-50
30-50
50-100
200-300
100
2,4-7,0
220
200
16
2
65x19x40
40 000
2000
Аквахлор-100
70-100
100-150
200-300
150-200
2,4-7,0
220
300
25
2
65x19x40
40 000
2000
Аквахлор-1000
1000-1200
800-1000
200-300
2000
2,4-7,0
220
3000
30
20
1200x400 хбОО
40 000
2000
Блок обработки
анолита """т- t
Электролизер ПЭМ
Обработанная
Рис. 3.52. Принципиальная
схема установок «СТЭЛ»
Установки СТЭЛ предназначены
для электрохимического
преобразования
низкоминерализованного раствора хлорида натрия в ме-
тастабильный раствор с малой
концентрацией антимикробных и
моющих компонентов. Установки
предназначены для получения
таких растворов с рН 7,7+0,5.
Принципиальная схема установок
приведена на рис. 3.52.

186
Глава 3
120
7
17 000
500
250
8 ,
17 000
500
1000
100
17 000
2000
10 10 10
Таблиц 3.14. Технические характеристики установок СТЭЛ
,. Наименование установки
Технические _
характеристики сТЭЛ-40 СТЭЛ-80 СТЭЛ-120 СТЭЛ-250 СТЭЛ-1000
Производительность, л/ч 40 80
Вес установки ( } ( }
(источника тока), кг
Ресурс работы, ч 17 000 .17 000
Потребляемая мощность, Вт 150 150
Концентрация исходного 1Q .Q
раствора, %
Установки для обеззараживания воды УОПВ-G и УОСВ-С.
Предназначены для получения активного хлора (гипохлорита натрия) путем
электролиза раствора хлорида натрия и позволяют проводить
обеззараживание природных и сточных вод совместным воздействием
активного хлора и электрических импульсов на обрабатываемую среду.
Производительность установок, построенных на модульном принципе,
составляет от 500 до 50 000 л/сут; расход соли от 0,6 до 68 кг/сут;
напряжение питания 220 В; потребляемая мощность от 500 Вт до
18 кВт; масса от 70 до 600 кг; размеры от 1500x100x1000 до
2350x3600x3100 мм.
По желанию заказчика эти установки могут быть изготовлены
большей производительности.
Установки ультрафиолетового обеззараживания воды
Установки ультрафиолетового обеззараживания воды выпускаются
как отечественными, так и зарубежными производителями.
Установки состоят из следующих функциональных элементов:
□ источника ультрафиолетового излучения;
□ проточной емкости для обработки воды с встроенным
источником бактерицидного излучения;
□ устройства очистки поверхности лампы от механических
наслоений;
□ устройства электропитания и управления работой излучателя.
Основные технические характеристики некоторых установок
обеззараживания воды УФ-излучением см. в табл. 3.15.

Бытовые фильтры
187
Таблица 3.15. Технические характеристики установок
УФ-обеззараживания воды

Производитель
НПО ЛИТ
НПО ЭНТ
Наименование"
установки
УДВ-5/1
УДВ-10/2
УДВ-50/7
УДВ-500/72
УДВ-1000/144
УДВ-0,5
УДВ-5/1
УДВ-5/1
УДВ-5/1
Технические характеристики

Производительность,
м3/ч
5
10
50
500
1000
0,3-0,5
2-4
15-25
40-70
Размеры,
мм
1400x200x470
1400x200x470
1400x200x470
1400x200x470
1400x200x470
700x70
1000x160
1100x250
1200x500
Масса,
кг
-
-
-
-
-
5,0
10,0
45,0
110,0

Энергопотребление,
Вт
100
200
600
6 400
14 000
50
90
650
1 600
НПО НВР Блеск
"Наука Лтд" «Волна-3 АН»
PURA(USA) UV-20
2
0,3
0,2-0,3
570x160x110
1300x350x350
640x140
-
50
5,9
120
120
-
Практически каждый производитель установок ультрафиолетового
обеззараживания воды изготавливает их по собственным
конструктивным схемам, которые незначительно различаются для установок
разной производительности.
Особенности конструкций установок УФ-обеззараживания различных
производителей см. в табл. 3.16.
Таблица 3.16. Особенности конструкции установок
УФ-обеззараживания воды
Конструктивные Производитель
особенности НПО ЛИТ НПО ЭНТ НПО НВР ОЭП РАН PURA (USA^
Корпус:
стальной • • • • —
пластиковый — — — — ф
Устройство очистки лампы • — — — —
Устройства автоматики • — — • —
Предфильтры — — — • •
Возможность настенного — — • • •
крепления
Наличие кожуха из • • • • •
кварца на УФ-лампе

188
Глава 3
Установка УДВ-10/2 (НПО ЛИТ) предназначена для обеззараживания
воды питьевого качества ультрафиолетовым излучением.
Производительность 10 м3/ч. Может быть использована для обработки воды из
артезианских источников, а также воды в плавательных бассейнах и
системах оборотного водоснабжения. Корпус блока обеззараживания
выполнен из нержавеющей стали и снабжен системой очистки кварцевых
чехлов. В комплект установки входит блок автоматики и контроля.
Внешний вид и габаритные размеры приведены на рис. 3.53.
450
500
Пульт управления
и сигнализации
на
«Т
tZ\
h*;'^P^m]Vni..!V.W
ij" Отвод воды
Камера обеззараживания
1 i
ес=С
>
J
)
pJl
•ч
1
4
ггт' Блок ПРА \
400
—
;у h
Jo о[
1
600
1400
н
ш
^
—
]=h
320
ij* Подвод воды
Рис. 3.53. Внешний вид и габаритные размеры установки УДВ-10/2
Для создания станций обеззараживания большой
производительности рекомендуется параллельное соединение нескольких аналогичных
установок. Камера обеззараживания такой установки содержит 2
бактерицидные лампы. При объемах обеззараживания до 50 м /ч
возможно использование 5 параллельных станций УДВ-10/2, в составе кото-

Бытовые фильтры
189
рых будет 10 ламп ультрафиолетового излучения. Основные
технические характеристики установки см. в табл. 3.15.
При объемах обеззараживания 50 м /ч рекомендуется использовать
установку УДВ-50/7. Максимальная производительность 50 м3/ч. Камера
обеззараживания содержит7 бактерицидных ламп, устройство снабжено
блоком очистки кварцевых чехлов. Внешний вид и габаритные размеры
установки представлены на рис. 3.54 (основные технические
характеристики см. в табл. 3.15). При параллельном объединении двух или
трех камер обеззараживания установка будет иметь производительность
450
1 о А о 1
П ш 1
ТЗ 5
II зоо |
330
500
Пульт управления
и сигнализации
Блок ПРА Камера обеззараживания
0215
0120-
тг
Ш=
600
i
tf
Отвод воды
"Н"
тяг
1400
-о-
Подвод воды
Рис. 3.54. Внешний вид и габаритные размеры установки УДВ-50/7

190
Глава 3
100 или 150 муч (УДВ-100/14 и УДВ-150/21). При создании станций
обеззараживания производительностью свыше 150 м3/ч необходимо
параллельно соединить несколько установок.
В ЗАО «НПО Национальные
водные ресурсы» разработаны
установки ультрафиолетового
излучения с торговым названием «Блеск».
Установка снабжена лампой
бактерицидного излучения,
расположенной в проточной емкости
обеззараживания, и блоком
электропитания. Очистка ламп осу-
Рис. 3.55. Внешний вид установки ществляется обратным током
«Блеск-20» воды. Производительность
установки «Блеск-20» до 2 м /ч. По желанию заказчика в комплект
установки может быть дополнительно включено устройство для
автоматического управления включением лампы при наличии протока воды.
Внешний вид установки «Блеск-20» приведен на рис. 3.55 (основные
технические характеристики см. в табл. 3.15).
Установки УОВ-0,5, УОВ-3,0, УОВ-15, УОВ-50 (НПО ЭНТ)
предназначены для ультрафиолетового обеззараживания как питьевой, так
и сточной воды с расходом 0,3-70,0 м3/ч. Используемые материалы:
нержавеющая сталь, кварцевое стекло и фторопласт (основные
технические характеристики см. в табл. 3.15).
Предприятие «Наука Лтд» (Санкт-Петербург) выпускает установки
«Волна» с блоком предварительной очистки или без него. Например,
установка «Волна-3» включает блок очистки и блок обеззараживания с
ультрафиолетовым облучателем. Аппараты «Волна-УФО 60», «Волна-УФО
300» и «Волна-УФО 300x3» не имеют блоков предварительной
очистки. Все аппараты обеспечивают дозу бактерицидного облучения не
менее 16 мДж/см2, что гарантирует 99,9% инактивации основных
видов микроорганизмов.
Ультрафиолетовое излучение как средство обеззараживания воды
широко используется и в импортных системах очистки воды. Как
правило, перед УФ-излучателем располагаются механический и сорбцион-
ный (ионообменный) фильтры.
Характерным примером является система очистки воды UV-20
американской компании PURA, состоящая из трех фильтров (рис. 3.56.).

Бытовые фильтры
• 191
Я5Й8 The Last Word
PURA In Water Purification
Вход—►Л| rg- ~5Ц г^^=5ПЩ1Ет^
Выход
Фильтр Угольный Камера ультрафиолетового
с размером фильтр обеззараживания
пор 5 мкм (10 мкм)
Рис. 3.56. Принцип работы (слева) и внешний вид системы UV-20
Первый фильтр обеспечивает очистку воды от механических
примесей диаметром более 5 мкм. Второй фильтр содержит сорбционный
блок с активированным углем. Завершающей стадией обработки воды
является УФ-обеззараживание.
Бытовые фильтры и системы очистки воды
зарубежного производства
В основу действия бытовых фильтров и систем очистки воды
зарубежного производства положены описанные выше физико-
химические процессы. Улучшаемыми показателями качества воды
являются:
□ мутность (прозрачность);
□ цветность;
□ привкус и запах;
□ минерализация (снижение концентрации какого-либо иона);
□ окисляемость;
□ вирусное загрязнение воды и общее число бактерий.

192
Глава 3
Методы обработки воды достаточно хорошо описаны выше и
заключаются, в основном, в фильтровании воды через фильтрующие загрузки,
адсорбенты, мембраны, микропористые и ионообменные материалы,
а также в обеззараживании ее окислением (хлором, кислородом и
озоном), олигодинамией и УФ-излучением.
При правильном выборе метода достигается требуемое осветление
воды, обесцвечивание, обессоливание, снижение окисляемости,
обеззараживание и снижение концентрации органических и минеральных
загрязнений в результате их адсорбции и окисления.
Зарубежные системы очистки воды небольшой и средней
производительности имеют две характерные особенности:
□ законченное конструктивное решение;
□ строгий санитарно-гигиенических отбор материалов,
используемых в конструкции.
Фильтры фирмы «Брита»
(Brita Wasser-Filter GmbH, Германия)
Бытовые фильтры фирмы «Брита» имеют простую изящную
конструкцию, унифицированную для различных моделей (Cool Fashion,
рис. 3.57), и фирменный фильтрующий картридж. Можно сказать,
что фильтрующий элемент составляет особенность всех моделей
этого производителя. Фильтр
представляет собой пластмассовый
цилиндр, заполненный гранулами
ионообменной смолы и
активированного угля. Активированный
уголь обработан серебром, что
повышает потребительские свойства
обработанной воды.
Материалы, используемые фирмой
«Брита» для изготовления
фильтрующего картриджа и самих
фильтров, соответствуют требованиям,
предъявляемым к материалам,
имеющим прямой контакт с
пищевыми продуктами. Наиболее широкое
распространение получили фильт-
Рис. 3.57. Фильтр Cool Fashion Ры в виДе кувшина емкостью 3 л из

Картриджи к фильтрам BRITA — «ИНПРОКОМ-2», т. (812) 350-5366
прозрачной пластмассы. В этот кувшин, сечение которого
представляет собой эллипс, вставлена приемная воронка из цветной
пластмассы. В воронку, закрывающуюся крышкой, помещен сменный
фильтрующий картридж из пластмассы белого цвета.
Фильтр работает следующим образом. При снятой крышке в
приемную воронку с установленным в ней фильтрующим элементом
заливается водопроводная вода. О низком качестве ее свидетельствуют
следующие признаки:
□ характерный запах хлора;
□ наличие взвеси или слегка желтоватый цвет;
□ металлический привкус;
□ наличие маслянистой пленки
на поверхности чая или чайной
посуды. \tf *'*--«
Вода низкого качества поступает в
фильтрующий картридж,
заполненный ионообменной смолой и
активированным углем. При
прохождении воды через фильтр на
ионообменной смоле
задерживаются ионы кальция, железа и тяжелых
металлов. Активированный уголь
устраняет остаточный хлор,
пестициды, вещества органического
происхождения.
Очищенная в фильтрующем
картридже вода поступает в объем
кувшина, откуда используется для
приготовления напитков и блюд. Схема
работы фильтров «Брита» приведена
на рис. 3.58.
На рис. 3.59 представлен фильтр, корпус которого выполнен из
нержавеющей стали. Фильтр снабжен также универсальным
фильтрующим элементом.
Известна также модель Ultramax, которая представляет собой
контейнер из прозрачной пластмассы, снабженный разборным краном,
приемной воронкой и фильтрующим элементом (рис. 3.60). Емкость
около 4,5 л.
Рис. 3.58. Схема работы
фильтров фирмы «Брита»

194
Глава 3
I)
Рис. 3.59. Фильтр фирмы Рис. 3.60. Фильтр Ultramax фирмы «Брита»
«Брита» с корпусом из
нержавеющей стали
Поданным изготовителя, фильтр удаляет:
□ хлор-85%;
□ свинец —90%;
□ медь-95%;
□ алюминий — 67%;
□ пестициды — 70%;
□ карбонатная (временная) жесткость — 75%.
Ресурс работы фильтра (фильтрующего элемента) зависит от
жесткости (100-150 л) и степени загрязненности (до 400 л) исходной воды.
Фильтры фирмы Teledyne Water Pik (США)
Фильтры этой фирмы известны под торговой маркой Instapure® пате-
нованным соединением Instalink. Эта известная американская фирмы
"выпускает:
□ фильтры механической очистки для всего дома или квартиры
(Instapure IF-20EC);
□ фильтры с отдельным краном для питьевой воды и двойной
системой фильтрации (Instapure IF-10F);
□ фильтры с отдельным краном для питьевой воды и тройной
системой фильтрации (Instapure IF-100E);
□ фильтры-насадки на кран (Instapure F-3CE).

Instapure® KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2», т. (812) 350-5366
Рис. 3.61. Фильтр механической
очистки Instapure IF-20EC
Фильтры механической очистки воды для дома или квартиры
Фильтр механической очистки для дома или квартиры Instapure
IF-20ECпредставлен на рис.3.61.
Фильтр имеет модификацию IF-10K, поставляемую без сменного
картриджа и крана питьевой воды. Он может быть снабжен сменными филь-
. ;^Ш£ШШ&& у&игзяяи.^ трами механической очистки различ-
f ^ ных типов. При использовании
картриджей модели IR-20E фильтр
удаляет до 98% механических примесей и
рассчитан на 6 мес. работы или
фильтрование 114 м3 воды. Он может быть
использован как фильтр механической
очистки воды для небольшого дома,
квартиры. Фильтр удаляет из воды
окисленное железо в виде ржавчины,
мельчайшие песчаные частицы или
другие взвешенные частицы. При
скорости фильтрации 19 л/мин фильтр
задерживает частицы размером более 5
мкм. Он достаточно легко устанавливается на магистраль холодной
воды, имеет специальные кронштейны для крепления на стене;
встроенная кнопка сброса давления значительно облегчает замену
картриджа.
Фильтры с отдельным краном для питьевой воды
и двойной системой фильтрации
По внешнему виду фильтр Instapure
IF-10F (рис. 3.62) незначительно
отличается от фильтра IF-1 ОК.
Укомплектован соединительными
элементами Instalink ™,
обеспечивающими удобное подключение
к водопроводной сети, и может
быть снабжен отдельным краном
для питьевой воды. Фильтр
содержит предварительный
механический фильтр и картридж модели
IR-10E.
Рис. 3.62. Фильтр Instapure IF-10F

196
Глава 3
Водопроводная вода проходит две стадии очистки.
Стадия 1. Предфильтр удаляет из воды механические примеси, такие
как ржавчина, песок, ил, осадок.
Стадия 2. Картридж модели IR-10E снижает содержание в
водопроводной воде пестицидов, хлора и хлорорганических соединений,
удаляет неприятные запахи и привкусы за счет использования
высококачественного гранулированного угля. Этот фильтрующий элемент
рассчитан на 1 год работы или фильтрацию 4,5 тыс. л воды. При
скорости потока воды 2,8 л/мин задерживается до 99% остаточного
хлора, а при скорости 12 л/мин — 90% пестицидов.
Фильтры с отдельным краном для питьевой воды
и тройной системой фильтрации
Фильтр Instapure IF-100 имеет модификацию IF-100В, которая
поставляется без картриджей. Комплектование различными видами
картриджей обеспечит оптимальную очистку воды. При комплектовании
различными картриджами фильтр может иметь модификацию
Instapure IF-ЮОЕили Instapure IF-100A.
Фильтр укомплектован соедини-
II1''*''
Ш
г
К*
•А
I
X
-} *#Л
тельными элементами Insta-
link™, обеспечивающими
удобное подключение к
водопроводной сети, и снабжен отдельным
краном для питьевой воды, а
также тройной системой
фильтрации (рис. 3.63).
Фильтр содержит
предварительный механический фильтр
и картриджи модели IR-10E
или IR-70E.
Водопроводная вода проходит
три стадии очистки.
Стадия 1. Предфильтр удаляет из воды механические примеси, такие
как ржавчина, песок, ил, осадок.
Стадия 2. Картридж модели IR-10E снижает содержание в
водопроводной воде пестицидов, хлора и хлорорганических соединений,
удаляет неприятные запахи и привкусы за счет использования
высококачественного гранулированного угля.
Рис. 3.63. Фильтр Instapure IF-100

Instapwe9 KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2», г. (812) 350-5366
Стадия 3. Картридж модели IR-70E удаляет из воды ионы тяжелых
металлов, а также спорообразующие цисты (Gifudia и Criptosporidium)
за счет использования ионообменного процесса. Оба картриджа
рассчитаны на I год работы или фильтрацию 4,5 тыс. л воды.
Фильтры-насадки на кран
Фильтры-насадки на кран Instapwe выполнены в трех модификациях:
модель F-2CE имеет полухромированный корпус (рис. 3.64), модель F-6E
имеет корпус пластмассы (рис. 3.65), a F-3C — хромированный корпус.
^•-w
Рис. 3.64. Модель F-2CE с корпусом
из нержавеющей стали
Рис. 3.65. Модель F-6E с корпусом
из пластмассы
Обе модели могут комплектоваться картриджами модели R-2CB или
R-5E.
Картридж R-2CB содержит гранулированный активированный уголь,
который удаляет из водопроводной воды (при скорости фильтрации
2,8 л/мин):
□ хлор-92%;
□ хлорорганические загрязнения (по тригалометану) — 85%;
□ пестициды — 74%;
□ промышленные отходы (по тригалоэтилену) — 76%.
Картридж модели R-5E содержит дополнительно ионообменные
смолы и позволяет снизить концентрацию кадмия, железа, свинца и цист
лямблий на 80-90%.
Ресурс фильтров R-2CB и R-5E составляет не более 3 мес. и не более
760 л воды.

198
Глава 3
1
Фильтры фирмы Kenwood Limited (Великобритания)
Семейство фильтров для воды серии Cristal Kenwood разработано на
основе типового картриджа (рис. 3.66).
Картридж является фильтрующим
элементом, при прохождении через который вода
подвергается фильтрации и очистке.
Предфильтр 7 задерживает крупные
частицы, содержащиеся в воде, — песок и
ржавчину.
Ионообменный слой 2можетбыть
выполнен в катионо- или анионообменной
форме. В первом случае (умягчающий
картридж — Hardwater Cartridge) в
результате ионного обмена в воде снижается
содержание катионов, таких как катионы
жесткости (Са, Mg), тяжелых металлов
(Си, Ni, Co, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg,
если они присутствуют), а также алюминия.
Во втором случае (нитратный картридж —
Nitrate Cartridge) вода дополнительно
содержит аниониты, что позволяет снизить
содержание в ней нитратов.
Слой активированного угля 3 сорбирует хлор и органические
вещества, промышленные загрязнения, а также улучшает вкусовые
качества воды. Постфильтр ^задерживает очень маленькие частицы.
Умягчающий картридж предназначен в основном для умягчения воды,
очистки ее от тяжелых металлов и остаточного хлора. Поданным
изготовителя, этот картридж удаляет:
□ алюминий — 80%;
□ кадмий — 95%;
□ хлор-90%;
□ медь-91%;
□ свинец —88%;
□ пестициды — 85%;
□ соли временной жесткости —79%;
□ цинк-86%.
Рис. 3.66. Строение
типового картриджа фирмы
Kenwood Limited

MStapure® KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2», т. (812)350-5366
Ресурс такого картриджа составляет 100-150 л в зависимости от
загрязненности фильтруемой водопроводной воды.
Нитратный картридж предназначен для дополнительного устранения
из обрабатываемой воды нитратов в виде анионов NO2" и NO3".
Поэтому ресурс данного фильтра несколько меньше — 60—100 л.
Данный картридж удаляет:
□ алюминий — 82%;
□ кадмий — 88%;
□ хлор-95%;
□ медь-87%;
□ свинец — 86%;
□ пестициды — 85%;
□ соли временной жесткости — 73%;
□ цинк-73%;
□ нитраты — 82%.
Картриджи фирмы Kenwood Limited подходят к другим моделям
фильтров-кувшинов (торговых марок Scandinavia Direct Ltd, Boots the
Chtmist и др.).
Все фильтры фирмы Kenwood Limited (рис. 3.67) представляют собой
фильтры-кувшины из прозрачной пластмассы, снабженные сливным
отверстием. Кувшин
фильтра закрывается крышкой,
в которой имеется наливное
отверстие с закрывающейся
створкой и индикатор
степени использования
фильтра. Под крышкой
находится приемная воронка, в
которую вставляется типовой
картридж. Модели
фильтров различаются в основном
формой и названием;
некоторые фильтры не имеют
створки наливного
отверстия и индикатора.
**;
Крышка
Отверстие
фильтра
Затвор
Индикатор
использования
фильтра
Ручка
Сбросовый механизм
индикатора
(под крышкой)
Приемная
Рис. 3.67. Фильтры фирмы
Kenwood Limited
Сосуд-емкость

200
Глава 3
Характеристики фильтров фирмы Kenwood Limited см. в табл. 3.17.
Таблица 3.17. Основные характеристики фильтров
фирмы Kenwood Limited
Модель
WF-70 Compact
WF-75 Cristal Discavery
WF-94 Cristal Cool
Automatic
WF-95 Cristal Elit Automatic
WF154 Cristal Clear
Automatic
WF155 Cristal Supreme
Automatic
WF194 Cristal Royale
Емкость,
1,4
1,5
1,9
2,0
2,0
3,0
2,0
л Особенности модели
Имеет градуировку (литры, пинты, см3)
Имеет индикатор годности картриджа
Имеет плоскую форму, индикатор
годности картриджа; помещается в отсек
на дверце холодильника
Имеет индикатор годности картриджа,
заполняется через крышку
Имеет индикатор годности картриджа,
заполняется через крышку
Имеет индикатор годности картриджа,;
заполняется через крышку
Имеет индикатор годности картриджа,
кувшин выполнен из жаростойкого
прочного стекла
Закрытое Акционерное Общество «Инпроком-2» АМЕТЕК®
БЫТОВЫЕ ФИЛЬТРЫ ШЯ
И СИСТЕМЫ ОЧИСКИ ВОДЫ KEJJjjjj°?D
и сменные модули к ним Instapure®
ЗАО «Инпроком-2» — крупнейший поставщик фильтров и систем очистки
воды на рынке Северо-Запада России. Компания работает на российском
рынке в области фильтрации воды более 8 лет, реализуя продукцию
известных зарубежных производителей бытовых и промышленМык фильтров
В книге вы найдете информацию об изделях следующих фирм:
Teledyne Water Pik (рис. 3.8, 3.61-3.65), CUNO (рис. 3.5. и 3.6),
АМЕТЕК (рис.3.4), KENWOOD (рис. 3.9, 3.66, 3.67)
Практически на все виды фильтров зарубежного производства
имеются в наличии сменные картриджи,
в том числе к фильтрам BRITA
199155, СПб, а/я 561 т. (812) 350-5366» секретарь 320-6969, факс. 323-8580,
пейджер т. (812) 053 абонент 24615, E-mail: sergey_s@inprocom-2.spb.ru

Бытовые фильтры
201
Фильтры фирмы Rowenta (Германия)
Работа фильтров фирмы Rowenta основана на технологиях
микрофильтрации и ультрафильтрации.
Основу технологии микрофильтрации составляет фильтрование воды
через активированный уголь с размером пор около 1 мк. При этом на
фильтре задерживаются взвешенные вещества, остаточный хлор,
тяжелые металлы, пестициды. С использованием технологии
микрофильтрации изготовлены фильтр-графин AqvaTop 150, насадка на кран
AqvaTop 750 и фильтр AqvaTop 1500 (установка на раковину).
Фильтр-графин AqvaTop 150(рис. 3.68)
представляет собой кувшин из про-
| зрачной пластмассы, в которую встав-
* I лена приемная воронка с герметичной
\ .V крышкой. В воронке размещается кар-
i тридж с активированным угольным во-
Ijpt^' 1 локном. Картридж имеет подвижный
'¥" автоматический индикатор
использования ресурса. Фильтр удаляет:
Q остаточный хлор —88%;
□ взвешенные вещества —63%;
□ кадмий — 78%;
""*""' □ ртуть —91%;
Рис. 3.68. Фильтр-графин ^ свинец — 84%;
AqvaTop 150 □ ионы жесткости — 54%;
О пестициды — 83%.
Ресурс фильтра — 1 мес. работы или 150 л воды.
Насадка на кран AqvaTop 750 подключается к водопроводному
крану при помощи специального устройства.,Фильтр снабжен
индикатором, указывающим на необходимость замены картриджа; кроме
того, фильтр автоматически прерывает процесс фильтрации при
исчерпании ресурса фильтрующего элемента. Ресурс картриджа
AqvaTop 750 составляет 3 мес. работы или 750 л воды. Фильтр имеет
два режима работы: фильтрование воды и сквозной проток неот-
фильтрованной воды.
Картридж бытового фильтра AqvaTop 750 удаляет:
□ остаточный хлор —98%;
□ взвешенные вещества —95%;

202
Глава 3
□ ртуть-89%;
□ свинец —90%;
□ пестициды — 83%.
Фильтр AqvaTop 1500 устанавливается на раковину или крепится к стене
при помощи специального комплекта. Фильтр соединяется с
водопроводным краном специальным гибким шлангом с насадкой (рис. 3.69).
Насадка может быть установлена в двух положениях, что обеспечивает
фильтрацию воды через фильтр и сквозной проток неотфильтрован-
ной воды.
Фильтр имеет подвижный индикатор ресурса, который указывает
время замены картриджа.
Картридж фильтра AqvaTop 1500 удаляет:
□ остаточный хлор — 98%;
□ взвешенные вещества —95%;
□ ртуть-91%;
□ свинец —90%;
□ пестициды — 83%.
Основу технологии ультрафильтрации составляет фильтрование воды
через волокно с порами 0,04 мкм. При этом на фильтре задерживается
100% бактерий, устраняется остаточный хлор, снижается мутность
Рис. 3.69. Фильтр AqvaTop 1500 Рис. 3.70. Насадка на кран
(установка на раковину) AqvaTop 2000 Ultra

Бытовые фильтры
203
:ПН1
i
Рис. 3.71. Внешний
вид (слева) и
строение фильтра AqvaTop
8000 Ultra (установка
на раковину)
воды, концентрация свинца и пестицидов. Технология
ультрафильтрации применена в насадках на кран AqvaTop 2000 Ultra и в
установке на раковину AqvaTop 8000 Ultra.
Насадка на кран AqvaTop 2000 Ultra (рис. 3.70) выполнена в виде
сменного модуля с трехпозиционным переключателем, который
обеспечивает три режима работы насадки:
□ получение отфильтрованной воды;
□ получение неотфильтрованной воды;
□ работа в режиме рассекателя.
Ресурс фильтра до 6 месяцев. Изменение цвета картриджа
свидетельствует о необходимости его замены. AqvaTop 2000 Ultra задерживает:
□ остаточный хлор —98%;
□ взвешенные вещества —97%;
□ свинец- 31%;
□ пестициды — в среднем около 91 %;
□ бактерии — 100%.
Установка на раковину AqvaTop 8000 Ultra (рис. 3.71) снабжена
сменным картриджем, рассчитанным на 1 год работы. Фильтр
соединяется с водопроводным краном гибким шлангом с насадкой,
работающей в следующих режимах:
□ фильтрование воды;
□ сквозной проток воды;
□ рассекатель воды.

204
Глава 3
Поданным изготовителя,. AqvaTop 8000 Ultra задерживает:
□ остаточный хлор —98%;
□ взвешенные вещества — 97%;
□ свинец —69%;
□ пестициды—95%;
□ бактерии— 100%.
Портативные индивидуальные устройства
В отличие от бытовых фильтров, предназначенных для доочистки воды
питьевого качества, прошедшей трубопроводы распределительной
сети, существует целый класс портативных индивидуальных устройств
(ПИУ), предназначенных для получения питьевой воды из
природных водных объектов с водой неизвестного качества.
Одно из основных требований к устройствам подобного класса —
обеспечить осветление и обеззараживание воды.
Обеззараживание осуществляется:
□ фильтрацией через мембраны с размерами пор, менее размеров
микроорганизмов;
□ использованием растворимых серебряных анодов;
□ использованием серебро- и галогенсодержащихдезинфектантов;
На рис. 3.72 представлено ПИУ, основанное на методах сорбции и
фильтрации.
f ПИУ с растворимыми серебряными анодами
аналогичны устройствам для
электролитического серебрения воды. Они выполняются в
переносном варианте и подключаются к
автономным источникам электроэнергии.
ПИУ с серебросодержащими дезинфектанта-
ми аналогичны устройствам, основанным на
методах фильтрации и сорбции, и
дополнительно содержат активированный уголь, имп-
регнированный серебром (рис. 3.73).
Примером такого устройства может служить
индивидуальный фильтр «Универсал» фирмы
II
4
Рис. 3.74. Фильтр «Аквафор-Универсал»

-о
fif Сильноосновной Л/\
■JJr
Пластина
с отверстиями
Сепараторы
из полиуретана
Пластина
с отверстиями
Рис. 3.72. Схема портативного
индивидуального устройства
7Ш
Мундштук
Перфорированная диафрагма
Хлопчатобумажный фильтр
Слой активированного угля,
импрегнированного серебром
, Слой активированного угля
' Распределительный диск
_ Полиэтиленовый корпус
. Слой ионообменной смолы
' Перфорированная диафрагма
. Слой крупнозернистого
кварцевого песка
. Распределительный диск
. Хлопчатобумажный фильтр
. Перфорированная
крышка
Рис. 3.73. Схема индивидуального фильтра
с серебросодержащим дезинфектантом

206
Глава 3
«Аквафор» (рис. 3.74). Фильтр имеет ресурс 1000 л и
производительность 0,3 л/мин. Зеленый цвет корпуса означает повышенную бакте-
рицидность фильтрующего материала, в отличие от других
аналогичных изделий данного производителя.
В случае использования галогенсодержащих дезинфектантов
обеззараживание происходит в объеме фильтра. Наибольшее распространение
получили соединения хлора и йода, более ограниченное —
соединения брома. При этом соединения хлора используются только в
таблеточных формах, а соединения йода — в различных формах.
Фирма «Фонд прогресса» выпускает походный фильтр под названием
«Лидер». Устройство самого фильтра аналогично устройству бытовых
фильтров «Лидер». Основное отличие состоит в том, что походный
фильтр оборудован встроенным насосом и резервуаром для воды.
Размеры устройства 250x150x370 мм; масса до 3 кг; производительность
0,3 л/мин; ресурс 20 000 л.
£*<{'№*
геизЕР-вч
**точного гипа
до 12 губ.*/-
Фирма АКВАТОРИЯ с 1992 г. занимается производством
высокопроизводительных систем очистки воды на
основе регенерируемых фильтров ГЕЙЗЕР. Эти
фильтры сочетают в себе свойства механического,
ионообменного и сорбционного (угольного)
фильтра, а серебрение фильтрующего
материала придает фильтрам ГЕЙЗЕР фЬ
дополнительный бактериостатический эффект.
На основе фильтров ГЕЙЗЕР разработаны и успешно внедряются комплексные
системы водоочистки для различной по составу воды практически любого региона
России (мягкой, жесткой, сверхжесткой, железистой и т.п.)
Одной из областей применения таких систем является пищевая промышленность,
в т.ч. производство напитков, майонезов, пельменей и т.п.
Благодаря уникальной технологии, стоимость водоочистных систем значительно
ниже импортных аналогов. Все это резко снижает удельные затраты на получение
1 л очищенной воды.
Модульная конструкция фильтров позволяет в широких пределах варьировать
производительность систем водоочистки от 1,5 до 12 куб.м/час.
На основе анализа исходной воды и требуемой производительности, специалисты
фирмы АКВАТОРИЯ разработают и при необходимости смонтируют "под ключ"
в любом регионе России, оптимальную систему водоочистки.
Квалифицированную консультацию по любым вопросам водоочистки можно
получить в службе.информации фирмы АКВАТОРИЯ по тел. (812) 534-8351,

Глава 4
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
БЫТОВЫХ ФИЛЬТРОВ
В настоящем разделе представлены материалы, позволяющие оценить
возможность применения бытовых фильтров для очистки вод
различного качества.
Эти материалы включают в себя:
□ сведения о состоянии здоровья населения в зависимости от
загрязнения окружающей среды сточными водами
промышленности, сельского хозяйства и хозяйственно-бытовыми стоками;
О некоторые сведения об экологической ситуации в различных
регионах России и качестве вод поверхностных водных объектов;
□ рекомендации по использованию бытовых фильтров различных
конструкций для улучшения качества питьевой воды.
Как связаны качество природных вод
и здоровье населения России
Ухудшение экологической обстановки в различных регионах России
неразрывно связано с загрязнением атмосферы, почвы и водных
объектов продуктами сельскохозяйственной, промышленной и бытовой
деятельности человека. Поскольку забор воды для питьевых целей
производится из подземных и открытых водных источников, необходимо
отметить, что в связи с наличием атмосферной и почвенной влаги,

208
Глава 4
с высокой растворяющей способностью воды все загрязнения,
содержащиеся в сточных водах промышленных и сельскохозяйственных
предприятий, в большей или меньшей степени оказываются в
водных системах. Значительная часть загрязнений, сброшенных со
сточными водами или отходящими газами, возвращается к человеку при
заборе воды для хозяйственно-питьевых целей. Поэтому загрязнение
окружающей среды сточными водами оказывает непосредственное
влияние на здоровье человека.
Вся территория России может быть районирована по уровню
загрязненности окружающей среды, состоянию здоровья населения,
уровню развития промышленности, интенсивности ведения сельского
хозяйства, а также в зависимости от других факторов, в том числе
социального характера.
Экологическое районирование территории России необходимо для
выявления наиболее общих закономерностей в распространении
загрязнения, их влияния на окружающую среду, в частности, на
здоровье населения, а также для определения комплекса мер,
направленных на снижение этого негативного влияния.
Выявление этих закономерностей осуществляется различными
государственными и негосударственными учреждениями,
использующими как традиционные, так и нетрадиционные методы изучения
проблемы. В связи с этим различают административное, экономическое,
физико-географическое (ландшафтное), медико-географическое и
другие виды районирования.
Государственные программы изучения экологической ситуации, как
правило, исполняются в рамках административных районов. Изучение
экологической ситуации на территории России и выявление наиболее
общих экологических проблем в различных регионах связано с
исследованиями гидрографического, экономического и
ландшафтно-геофизического характера в части источников, путей распространения
природных и антропогенных загрязнений окружающей среды и их влияния
на состояние экологической обстановки и здоровье населения.
Медико-географическое районирование
В зависимости от уровня смертности населения от злокачественных
новообразований (ЗН), инфекционных и паразитарных заболеваний
(ИПЗ) территория страны подразделяется на 5 районов — так
называемое медико-географическое районирование (рис. 4.1, табл. 4.1).

AMETEK®, CUNO - МНПРОКОМ-2», (812) '£20-6969]
Рис. 4.1. Районирование территории России по уровню смертности населения
отЗН иИПЗ
Состояние здоровья населения, проживающего на различных
территориях, зависит не только от уровня загрязнения окружающей среды,
но и (почти на 80%) от образа жизни и наследственности. При этом
количество потребляемого алкоголя и табака выступает как один из
Таблица 4.1. Характеристика территории страны
по уровню смертности населения от ЗН и ИПЗ
Тип
территории
Характеристика
территории
Географическое положение
Повышенный показатель
смертности для мужчин,
независимо от возраста
Европейский север, Западная и
Восточная Сибирь (без Юга)
R,a
Недостаточно хорошее
состояние здоровья в
молодом возрасте
Ивановская, Владимирская,
Нижегородская, Амурская и Томская
области, Алтайский край, Якутия-Саха
Повышенная смертность
детей по отношению
к смертности взрослых
Юг европейской части, Белгородская,
Воронежская и Волгоградская
области, Калмыцкая, Дагестанская и
Кабардино-Балкарская республики
Повышенная смертность
с возрастом
Дальний Восток, Кемеровская,
Мурманская и Кировская области,
Республика Коми
Средний тип Средние показатели Нечерноземье, Юг Западной
Сибири

210
Глава 4
основных факторов, влияющих на состояние здоровья населения,
уровень смертности от злокачественных новообразований и среднюю
продолжительность жизни.
В то же время нельзя отрицать и влияние загрязнения окружающей среды
на эти показатели. По мнению специалистов, примерно 70%
онкологических заболеваний обусловлены загрязнением окружающей среды.
Характерным примером роста онкологических заболеваний является
такой промышленно развитый регион, как Нижний Новгород и
Нижегородская область. За период 1966-1990 гг. количество онкологических
заболеваний здесь выросло с 257 до 378 случаев на 100 тыс. жителей, что
почти в 1,5 раза
превышает средний показатель по
России (рис. 4.2). Рост
онкозаболеваний
коррелирует с ростом степени
загрязнения окружающей среды.
400
« 350 i
«ё зоо
Ф s
2 * 250
>о
5§ 200
|2 150
з- «
х 100
50
0
Россия
232
Н.Новгород
257
Н.Новгород
378
Россия
264
1966 •
1990
Рис.4.2. Рост числа
онкологических заболеваний за
период 1966-1990 гг.
Помимо роста общего уровня заболеваемости, в отдельных районах
наблюдается рост специфических заболеваний, вызванных
отдельными видами контаминантов в водных объектах — источниках
централизованного водоснабжения.
Заболевания, вызванные загрязнением
окружающей среды
В основу классификации заболеваний (болезней), вызванных
загрязнением окружающей среды, положены принципы,
разработанные на основе опыта, накопленного за время существования
медицины как науки.
Соответственно болезни классифицируются следующим образом:
□ внутренние (болезни внутренних органов);
□ инфекционные (вызванные микроорганизмами или их токсинами);
□ паразитарные (вызванные паразитами из числа простейших,
членистоногих и червей);
Q полиомиелитоподобные (болезни, вызванные вирусами Кокса-

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
211
ки и Echo-вирусами, а по клинической форме сходные с
некоторыми формами полиомиелита);
□ пищевые отравления.
Данная классификация не вполне отражает причинно-следственную
связь заболеваний с загрязнением окружающей среды, в частности,
источников водоснабжения.
Для установления такой связи необходимо проведение
дорогостоящих лабораторных исследований на биологических объектах, а
также сравнительного анализа уровня заболеваемости групп населения,
проживающих в условиях различного уровня воздействия
подозрительных факторов. Выявить среди них негативные факторы
методически крайне затруднительно.
В то же время доказано возникновение заболеваний, вызванных
избытком или недостатком в воде загрязнителей природного и
антропогенного характера.
В табл. 4.2 представлены виды загрязнений и вызываемые ими
заболевания, а также методы устранения из воды загрязнений, лежащие
в основе работы бытовых фильтров.
Таблица 4.2. Примеси в природных и питьевых водах
и вызываемые ими заболевания
Группа
примесей
Тяжелые металлы
(кадмий, ртуть,
хром, свинец,
никель, серебро
и др.)
Метилртуть
Кадмий
Молибден
Заболевание
(негативное влияние)
Снижение иммунитета
Мутагенное действие
Канцерогенное
действие
Врожденные пороки
развития, нарушение
слуха и
зрения(болезнь Минаматы)*
Поражение почек,
деформация скелета
Молибденовая подагра
Причина
возникновения
заболевания
Хроническое
воздействие на
организм малыми
дозами
Превышение
пороговой дозы
Наличие
соединений ртути
Наличие
соединений кадмия
Превышение
пороговой дозы
Примечание
Примеси
устраняются сорбцией
и/или ионным
обменом
* По названию залива Минамата, куда сбрасывались сточные воды,
содержащие метилртуть.

212
Глава 4
Продолжение табл. 4.2
Группа
примесей
Заболевание
(негативное влияние)
Причина
возникновения
заболевания
Примечание
Микроэлементы
(недостаток,
избыток или
дисбаланс)
Патология
выделительной системы (уроли-
тиаз, нефроз)
Недостаток
кальция в воде
Сердечно-сосудистая
патология
Избыток кальция
в воде
Заболевания
желудочно-кишечного тракта
Кариес зубов
Недостаток фтора
в воде
Эндемический
флюороз
Эндемический
арсеноз
Избыток фтора
в воде
Рак легких и кожи
Эндемический зоб
Метгемоглобонемия
Поражение печени
и почек
Поражение почек
Наличие мышьяка
в воде
Недостаток йода
в воде
Повышенное
содержание
нитратов в воде
Повышенное
содержание меди
в воде
Повышенное
содержание цинка
в воде
Злокачественные
новообразования
Превышение ПДК
бериллия в воде
Примеси
устраняются сорбцией
и/или ионным
обменом.
Избыток и
недостаток кальция
регулируются
методами
стабилизации воды.
Недостаток
фтора
регулируется введением его
в питьевую воду
Микробы,
бактерии,
паразиты
Дизентерия
Холера
Недостаточное
обеззараживание
воды
Вирусные инфекции,
распространяемые
водным путем
Примеси
устраняются
фильтрацией и
обеззараживанием

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
213
Окончание табл. 4.2
Группа
примесей
Заболевание
(негативное влияние)
Причина
возникновения
заболевания
Примечание
Микробы,
бактерии,
паразиты
Паразитарные
заболевания (лямблиоз, аме-
биаз и др.)
Недостаточное
фильтрование
и
обеззараживание воды
Примеси
устраняются
фильтрацией и
обеззараживанием
Болезнь легионеров*
(легионеллез)
Отсутствие
обеззараживания воды
в оборотных
системах охлаждения
Минеральные и
органические
вещества
(вторичное
загрязнение питьевой
воды)
Онкологические
заболевания в результате
хлорирования воды
Хлорирование
(окисление)
содержащихся
в природных
водах органических
углеводородов до
тригалометанов
(хлороформ и др.)
Примеси
устраняются сорбцией
и/или ионным
обменом
Болезнь Альцгеймера
Повышенное
содержание
алюминия в в.оде
Синтетические
органические
вещества,
нефтепродукты
Онкологические
заболевания желудочно-
кишечного тракта и
молочной железы
(женщины)
Поражения
внутренних органов
Отравления
Наличие в
природных и
питьевых водах
органических
синтетических веществ
(полициклические
ароматические
углеводороды,
пестициды,
нефтепродукты,
фенолы
и т. д.)
Примеси
устраняются
окислением,
фильтрацией и/или
сорбцией
* Выявлена в 1976 г. во время слета ветеранов американского легиона. Вызвана
наличием патогенных микроорганизмов в охлаждающей воде систем
кондиционирования.
Заболевания, представленные в таблице, вызваны, в основном,
неочищенными и недостаточно очищенными стоками промышленности,
сельского хозяйства и хозяйственно-бытовыми, попадающими в
природные водные объекты, откуда осуществляется забор воды для
хозяйственно-питьевого водоснабжения.

214
Глава 4
В то же время необходимо отметить, что в некоторых географических
районах имеются природные очаги патогенных микроорганизмов
в атмосфере, почве, воде, растительном и животном мире. Есть
географические районы с повышенным природным радиоактивным
фоном, избыточным выделением из литосферы радиоактивного газа
радона. В отдельных регионах встречаются заболевания, вызванные
недостатком, избытком или дисбалансом микроэлементов в воде.
Высока вероятность и того, что часть заболеваний населения
вызвана недостатками технологического процесса приготовления воды
питьевого качества и вторичным загрязнением воды в процессе ее
обработки и транспортирования по распределительным сетям.
Однако основной причиной ухудшения экологической обстановки
в местах компактного проживания населения, увеличения числа
онкологических и других заболеваний, связанных с употреблением воды,
следует считать неочищенные и недостаточно очищенные сточные
воды промышленности, сельского хозяйства и коммунально-бытовой
сферы, сбрасываемые в природные водоемы. Эти стоки несут в
природные системы огромные количества минеральных и органических
веществ (контаминантов), влияние которых на экологические
системы, мягко сказать, негативно.
Заболевания, вызванные контаминантами
сточных вод промышленности
Сточные воды промышленности, недостаточно очищенные,
содержат тяжелые металлы, радиоактивные элементы, полициклические
ароматические углеводороды, фенолы, нефтепродукты и т. д.
К тяжелым металлам (исключая благородные и редкие) относятся
металлы, плотность которых превышает 8000 кг/м . Это свинец, медь,
цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьма, висмут, ртуть, олово,
ванадий, хром, железо, марганец и др., а также мышьяк. Многие из них
способны вызвать серьезные заболевания внутренних органов, а
также злокачественные новообразования.
В зависимости от степени опасности тяжелые металлы
подразделяются на классы. К первому (самому опасному) классу относятся
мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк; ко второму классу —
кобальт, никель, медь, молибден, сурьма, хром; к третьему — ванадий,
вольфрам, марганец, стронций. Чем выше класс опасности тяжелого
металла, тем меньшая его доза вызывает токсический, мутагенный или

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
215
канцерогенный эффект, тем меньше его предельно допустимая
концентрация в атмосфере, почве, воде, пище.
Перечень всех синтезированных органических веществ составил бы
многие миллионы наименований. Значительная часть этих веществ,
как уже точно известно, обладает канцерогенными и мутагенными
свойствами. Наиболее изученным из класса полиароматических
углеводородов (ПАУ) является бенз(а)пирен. Это вещество образуется
в процессе сгорания органических топлив. Поэтому его
концентрация вокруг предприятий топливно-энергетического комплекса,
котельных станций теплоснабжения, в местах скопления или движения
автомобильного транспорта особенно высока. Это вещество относится
к первому классу опасности и вызывает онкологические заболевания,
особенно при высоких концентрациях его в окружающей среде.
Заболевания, вызванные контамитантами
сточных вод сельского хозяйства
В сельскохозяйственном производстве широко используются
минеральные удобрения. Это способствует повышению урожая, но в то же
время приводит к увеличению концентрации нитратов, фосфатов и
калия в почвах и водных объектах. Нитраты попадают в организм
человека с водой, а также с фруктами и овощами. До 65% нитратов в
пищеварительном тракте человека превращаются в нитриты, которые
попадают в кровь и ткани организма. К нитритам особенно
чувствительны дети грудного возраста (в 100 раз более, чем взрослые), что
обусловлено их недостаточно развитой ферментной системой,
большей подверженностью гемоглобина окислению нитритами.
Специфическое действие нитритов проявляется в образовании метге-
моглобина, не способного переносить кислород к органам и тканям.
Это вызывает нарушение транспортной функции крови, угнетает
ферментные системы, регулирующие тканевое дыхание. Заболевание
проявляется в посинении губ, слизистых оболочек, иногда лица.
Поражаются органы пищеварения и нервная система. При концентрации
нитритов в воде 1,2-2,0 г/л (что соответствует 45%-му уровню
связывания гемоглобина крови) — исход летальный.
Неспецифическое действие нитратов — образование в организме нит-
розаминов, которые обладают канцерогенным действием и
вызывают злокачественные новообразования.
В сельском хозяйстве широко используются ядохимикаты. В настоящее
время в мире насчитывается более 1000 наименований ядохимикатов.

216
Глава 4
Многие из них не разрушаются в течение многих лет, накапливаются и
мигрируют в окружающей среде. Например, запрещенный к
использованию более 20 лет назад ядохимикат ДДТ до сих пор попадает в
Мировой океан в количестве до 20 тыс. т. Его находят в молоке кормящих
матерей и даже в тканях и органах пингвинов, обитающих в Антарктиде.
Действие на организм человека ядохимикатов (пестицидов) может
быть специфическим и неспецифическим. Специфическое действие
проявляется как действие того токсического вещества, которое
обусловливает применение пестицида. Так, хлорорганические пестициды
вызывают действие, аналогичное действию полихлорбифелинов. Ртуть-
содержащие пестициды вызывают заболевания, аналогичные болезни
Минамата. Неспецифическое действие пестицидов проявляется в их
способности при хроническом воздействии в малых дозах снижать
иммунитет организма, вызывать мутацию генного кода, а также
различные новообразования.
Заболевания, вызванные микроорганизмами,
вирусами и паразитами
Водный путь распространения патогенных (болезнетворных)
микроорганизмов и простейших изучен достаточно хорошо. Эти
микроорганизмы способны вызывать эпидемии инфекционных и
паразитарных заболеваний, таких как холера, брюшной тиф, сальмонеллезы,
дизентерия, амебиаз, лямблиоз, туляремия, лептоспирозы, вирусный
гепатит, полиомиелит, легионеллез (болезнь легионеров), дракунку-
лез, шистосомозы, заболевания, вызванные энтеровирусами.
Как правило, эпидемические вспышки многих из перечисленных
заболеваний (холера, брюшной тиф, вирусный гепатит, лямблиоз,
легионеллез и др.) возникают вследствие недостаточного фильтрования и
обеззараживания питьевой воды систем централизованного
водоснабжения. Значительная часть эпидемий приходится на развивающиеся
страны, но при наличии условий для развития патогенных организмов,
с одной стороны, и недостаточной фильтрации и обеззараживании, с
другой, такие вспышки могут возникать и в промышленно развитых
странах. Например, в 1979 г. в США (штат Колорадо) возникла
эпидемия лямблиоза, охватившая более 5000 человек.
В 1999 г. в России был обнаружен холерный эмбрион в водных
объектах Ростовской и Московской областей. В Приморском крае холерой
заболело несколько человек. В Ростовской области была зарегистри-

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
217
рована вспышка лихорадки, унесшей несколько десятков жизней.
Источником патогенных микроорганизмов явилась вода природных
водных объектов.
Экологическая ситуация
в различных регионах России
При медико-географическом районировании территории России
учитывается сложившаяся экологическая обстановка, наследственность,
образ жизни населения и т. д. В то же время изучение экологической
ситуации невозможно без изучения экономического развития регионов.
Экономическое районирование может быть положено в основу
изучения влияния экономики на загрязнение окружающей среды.
Общее количество сточных вод промышленности и сельского
хозяйства непосредственно связано с уровнем их развития. В 1992 г. оно
составило 28 км .
В табл. 4.3 представлено количество сточных вод (в % от годового
количества 28 км3) в основных регионам России (данные 1992 г.).
Таблица 4.3. Количество сточных вод промышленности
и сельского хозяйства в основных регионах
Экономический район Количество сточных вод, %
Центр европейской части России 29,0
Северо-западный 18,8
Североприуральский 5,9
Томско-забайкальский 14,2
Поволжский 9,0
Южноуральский 4,6
Западный 4,0
Южнообский 3,0
Дальневосточный 4^3
Критерии и методы оценки загрязненности
водных объектов
Оценка степени загрязнения окружающей среды вредными
веществами осуществляется Государственной службой наблюдения за
загрязнением окружающей среды. В качестве критериев загрязненности

218
Глава 4
используются предельно допустимые концентрации вредных веществ
для воды рыбохозяйственных водоемов и водных объектов питьевого
и культурно-бытового водопользования.
В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от
загрязнения сточными водами», нормируются общие и специальные (орга-
нолептические, санитарно-токсикологические и токсикологические)
показатели качества водных объектов.
Общие требования предполагают, что общая минерализация воды не
превышает 1000 мг/л, содержание растворенного кислорода зимой —
не менее 4 мг/л, летом — не менее 6 мг/л. Окисляемость воды
(БПК5) — не более 2 мг 02/л. К числу общих требований относится
концентрация лигнина, которая не должна превышать 2 мг/л.
Органолептическиетрсбования нормируют содержание железа, метил-
меркаптана и фурфурола. Для водоемов рыбохозяйственного
назначения нормируется содержание нефти, нефтепродуктов и фенолов.
Санитарно-токсикологические требования определяют ПДК таких
веществ, как нитрат-ион, хром (Cr +), марганец, свинец, ртуть, фтор,
калий, кальций, магний, натрий, сульфаты, хлориды, фосфаты, ро-
даниды, формальдегид.
Токсикологические требования устанавливают ПДК ионов аммония,
меди, цинка, хрома (Сг +), кадмия, мышьяка, олова, алюминия. В воде
должны отсутствовать цианиды, пестициды (ДДТ, ГХЦГ и др.).
Показатели качества поверхностных вод определяются практически
по всей номенклатуре требований к качеству воды. В том случае, если
за период наблюдений были превышены ПДК, то вода считается
загрязненной по данному показателю.
К числу изученных показателей качества воды относятся водородный
показатель, содержание кислорода, биологическое потребление
кислорода (ВПК), солесодержание, концентрация хлоридов, сульфатов,
нитритов, фосфатов, нефтепродуктов, СПАВ, меди, хрома, цинка,
свинца, никеля, железа, а также бактериальное загрязнение. К числу
эпизодически изучаемых загрязнителей относятся пестициды,
радионуклиды, кадмий, кобальт, фтор, мышьяк, стронций, серебро, алюминий.
Мало изучены бенз(а)пирен, тетраэтилсвинец, диоксин, ртуть, теллур,
бериллий, бор, литий, молибден, а также патогенные энтеровирусы.
Большинство этих веществ чрезвычайно опасно, и есть сведения об их
периодическом присутствии в водных объектах, снабжающих водой
Москву (Иваньковское водохранилище) и Петербург (р. Нева).

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
219
Поданным НИИВодгео, наиболее распространенными
загрязняющими веществами в основных водоемах всех гидрографических районов
России являются нефтепродукты, фенолы, соединения железа,
органические соединения. Уточненные данные по конкретным объектам
гидрографической сети дают чрезвычайно пеструю картину
интенсивности загрязнений этими веществами. В качестве примера можно
привести исследование загрязнения водоемов России пестицидами,
проведенное в 1994 г. Были обнаружены хлорорганические пестициды
(ГХЦГ, ДЦТ, ДДЭ, ДДА), в отдельных случаях гексахлорбензол и ди-
гидрогептахлор, а также в большом количестве пестициды в
бассейнах рек Волга (г. Чапаевск), Кубань (х. Фокин), Обь (с. Крутиха, оз. -
Ик), Дон (г. Воронеж, Воронежское водохранилище), Урал и Северная
Двина. Однако в связи с большим водорасходом этих рек
концентрация пестицидов в населенных пунктах ниже мест их обнаружения была
на уровне чувствительности приборов и меньше.
Эколого-гидрогеографическая характеристика
экономических регионов России
Центральный район
В состав высокоурбанизированного Центрального экономического
района входят Московская, Тверская, Ярославская, Ивановская,
Владимирская, Нижегородская и Тульская области (рис. 4.3). Этот район
размещается в бассейне самой большой в Европе реки Волги. Длина ее 3530 км,
перепад высот от истока до устья — 256 м, устье лежит на 28 м ниже
уровня океана. Бассейн Волги включает 151 тыс. водотоков общей
протяженностью 574 тыс. км. Питание реки — в основном снеговое (60% годового
стока), а также грунтовыми (30%) и дождевыми (10%) водами.
В табл. 4.4 представлен среднегодовой расход воды в некоторых
городах Центрального экономического района.
Таблица 4.4. Среднегодовой расход воды в некоторых городах
Центрального района
Город Среднегодовой расход воды, м3/с
Тверь 182
Ярославль 1110
Нижний Новгород 2970
Самара 7720
Волгоград 8020

220
Глава 4
Московская область
Московская область (площадь 47 тыс. км2) расположена в
центральной части Восточноевропейской равнины, в междуречье Волги и Оки.
Поверхностные воды Московской области (реки, озера,
водохранилища) целиком принадлежат бассейну Волги.
Территория области характеризуется высокой плотностью населения
(с учетом жителей Москвы — около 300 чел. на 1 км ), а это означает
большое удельное количество хозяйственно-бытовых стоков — до
10 м3/сут на 1 км2. Помимо бытовых стоков, в водоемы области
попадают сточные воды промышленных и сельскохозяйственных
предприятий, расположенных на ее территории. Это предприятия
теплоэнергетические, машиностроительные и металлообрабатывающие, а также
химической, текстильной, пищевой и многих других отраслей
промышленности. Сельскохозяйственное производство представлено
молочно-мясным животноводством, картофелеводством и
овощеводством, а также посевами льна и зерновых культур (рис. 4.3).
Источниками водоснабжения являются:
□ Москва-река с водохранилищами Можайским, Рузским, Озер-
ницким, Истринским;
□ Иваньковское водохранилище на Волге (соединено с Москва-
рекой каналом имени Москвы и обеспечивает до 60%
потребности Москвы в воде хозяйственно-питьевого назначения);
□ гидротехнические сооружения на р. Вазуза.
Москва-река в среднем дает 109 м3/с, Вазузские гидротехнические
сооружения — 22 м3/с, канал имени Москвы — около 100м3/с
Высокоразвитые промышленные и сельскохозяйственные
производства сбрасывают огромные количества органических веществ,
биогенных элементов, тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов и т. п.
Все эти загрязнения в конечном итоге оказываются в почве, в
поверхностных и подземных водах.
На диаграммах рис. 4.3 показано количество проб (в %), в которых
были превышены ПДК различных загрязнителей в 2-10 раз. В
значительном количестве проб воды Иваньковского водохранилища
(рис. 4.3, а) зафиксировано превышение ПДК нефтепродуктов,
фенолов, меди, железа, цинка, формальдегида. Содержится также
значительное количество легкоокисляемых веществ (превышено
значение ВПК).

v / l п/ б) ВПК Формальдегид
Рис. 4.3. Центральный район России
го
го

222
Глава 4
С учетом того, что Иваньковское водохранилище в основном
обеспечивает потребности Москвы в питьевой воде, можно полагать, что
существующие технологии получения воды питьевого качества не
позволяют устранять истинно растворенные вещества (ионы, небольшие
органические молекулы), к числу которых относятся ионы металлов.
При окислении органических веществ хлорированием возможно
также образование хлорорганических соединений, обладающих
канцерогенным действием. Подтверждением может служить тот факт, что даже
мощный водоочистительный комплекс Восточной водопроводной
станции Москвы, как установлено, не обеспечивает допустимые
уровни содержания хлороформа в питьевой воде.
Тверская область
Исследование поверхностных водоемов и подземных вод Тверской
области показало высокое загрязнение их сточными водами
промышленности, сельского хозяйства и хозяйственно-бытовыми. В 1995 г.
были опубликованы материалы исследований качества воды р. Волга
в районе г. Тверь. Было выявлено, что поверхностных водоемов с
чистой водой на территории города и его окрестностей практически нет.
Лимитирующие показатели превысили ПДК в 2,4-416 раз (табл. 4.5).
Таблица 4.5. Качество поверхностных вод р. Волга в районе г. Тверь
Лимитирующий показатель вредности
Место отбора пробы токсико- санитарно- рыбо-
логический токсикологический хозяйственный
р. Волга, выше ГВС* 265 2 20
р. Волга, ниже ГВС* 416 6 7
р. Волга, ниже г. Тверь 46 13 4
р. Орма, у дер. Аркатово 2,4 16,5 8
* Городская водопроводная станция.
Ярославская область
На территории Ярославской области располагается Рыбинское
водохранилище. Его воды используются для рыбохозяйственных целей,
транспорта и, конечно же, для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Исследования показали высокую степень загрязнения воды
Рыбинского водохранилища. Количество проб, в которых концентрации
вредных веществ превышают ПДК в 2-10 раз, представлено на диаграмме

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
223
рис 4.3, б. Необходимо отметить, что в 6% проб содержание
нефтепродуктов превышало ПДК более чем в 10 раз.
Высокая степень загрязнения воды нефтепродуктами, фенолами,
органическими веществами и тяжелыми металлами предполагает их
наличие и в питьевой воде, получаемой по традиционной технологии.
Ивановская область
На территории Ивановской области.располагается Горьковское
водохранилище. Сведения о концентрации вредных веществ в его
водах представлены на диаграмме рис. 4.3, е.
При использовании этой воды для приготовления воды питьевого
качества возникают проблемы, аналогичные проблемам всего
Центрального района.
Владимирская область
По территории области протекают реки Клязьма и Нерль, которые
приносят загрязнения из соседних Московской и Ивановской областей.
Воды рек Клязьма и Нерль по своим физико-химическим и
бактериологическим показателям являются загрязненными, не
соответствующими требованиям, предъявляемым к источникам
централизованного водоснабжения. Превышение предельно-допустимых
концентраций загрязнителей в этих реках (выше водозаборных
сооружений) представлено в табл. 4.6.
Таблица 4.6. Превышение ПДК (в разах) некоторых вредных веществ
в реках Владимирской области
Загрязнитель (показатель качества) р. Клязьма р. Нерль
Железо
Нефтепродукты
Фенол
Марганец
Ион аммония
БПК
Коли-индекс
Существующие технологии очистки воды не позволяют получить
питьевую воду требуемого качества из рек Клязьма и Нерль.
Водоснабжение г. Владимира осуществляется из различных
источников. Клязьминская очистительная водопроводная станция (ОВС)-
4,7-7,0
1,4-3,0
0,5-3,8
1,8-3,7
-
До 1,6
До 8,5
0,8-2,5
1,8-3,6
-
-
0,5-3,5
До 2,3
До 10,5

224
Глава 4
обеспечивает 18% населения, Нерлинская станция — 62% и Сухогод-
ские водозаборные сооружения (ВЗС) — 20%. В значительном
количестве проб вода не соответствует требованиям нормативов качества
питьевой воды по физико-химическим и бактериологическим
показателям (табл. 4.7 и 4.8).
Таблица 4.7. Сравнительный анализ качества воды
Источник
водоснабжения
Нерлинская ОВС
(1994 г.)
Клязьминская ОВС
(1994 г.)
Сухогодские ВЗС
(1995 г.)
Физико-химические
показатели
Количество
проб
482
469
16
Не соответствует
нормам, %
63
86
—
Бактериологические
показатели
Количество
проб
1648
1592
16
Не соответствует
нормам, %
6,8
10
-
Вода, подаваемая из Сухогодских водозаборных сооружений,
соответствует нормам. Вода, подаваемая Клязьминской и Нерлинской
водопроводными станциями, характеризуется высокой степенью
загрязнения (см. табл. 4.8).
Таблица 4.8. Основные показатели качества воды, подаваемой Клязьминской ОВС
Показатель
Цветность, град.
Мутность, мг/л
Железо, мг/л
Остаточный хлор, мг/л
Остаточный аммоний, мг/л
Норма
20
1,5
0,3
0,8-1,2
0,5
Нерлинская ОВС
средн.
31
1,46
0,54
1,46
макс.
45
4,06
1,05
3,79
0,24
Клязьминская ОВС
средн.
27
3,03
0,99
1,76
0,66
макс.
50
6,67
3,06
3,12
1,3
При таком качестве водопроводной воды необходимо проведение
специальных мероприятий по его улучшению.
Нижегородская область
Нижегородская область и г. Нижний Новгород относятся к объектам
с высокоразвитой промышленностью и сельским хозяйством. На
территории области расположены Чебоксарское (частично) и Горь-
ковское водохранилища. Сведения о содержании в них вредных
химических веществ представлены на диаграммах рис. 4.3, ей г.
Нефтеперерабатывающая, химическая, машиностроительная и другие

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
225
отрасли промышленности, сельскохозяйственное производство
негативно воздействуют на окружающую среду В'Нижнем Новгороде
ее загрязнение таково, что способности организма человека
противостоять этому загрязнению практически исчерпаны. Уровень
онкологических заболеваний здесь в 1,5 раза превышает средний уровень
по России. В воде, воздухе и почвах города зафиксировано около 20
химических элементов, способных вызывать мутагенный и
канцерогенный эффекты (это тяжелые металлы, фенол, формальдегид, бенз-
(а)пирен, бензол и т. д.).
Источниками водоснабжения города являются реки Ока и Волга (рис. 4.4).
Рис.4.4. Водопроводные станции г. Нижний Новгород

226
Глава 4
Жители нагорной части получают питьевую воду с фильтростанций
«Малиновая фяда» (170 тыс. м /сут) и «Слуда» (125 тыс. м /сут),
расположенных на правом берегу Оки. Жители Автозаводского района
обеспечиваются водой с водопроводной станции АО «ГАЗ» (250 тыс. м3/сут),
расположенной на левом берегу Оки. Там же расположены станции
«Автозаводская», «Первомайская» и МП «Водоканал», подающие
воду в Ленинский и Канавинский районы. На Волге расположена
водопроводная станция «Новосормовская» (230 тыс. м3/сут),
обеспечивающая водой Сормовский, Московский и частично
Канавинский районы.
Принципиальная схема обработки речной воды традиционна:
отстаивание, фильтрация и обеззараживание хлором. На водопроводной
станции АО «ГАЗ» для обеззараживания наряду с хлором используют
озон. Согласно результатам исследований, выполненных
Госсанэпиднадзором, ПО «Водоканал» и ОА «ГАЗ», водопроводная вода после
очистных сооружений соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 по
микробиологическим, органолептическим и физико-химическим
показателям. В то же время отсутствуют сведения о соответствии
питьевой воды требованиям СанПиШ. 1.4.559-96, а также о ее качестве
после транспортирования по распределительным сетям.
Анализ воды источников водоснабжения показывает, что в питьевой
воде возможно присутствие загрязнений в концентрациях,
превышающих ПДК, поскольку существующие технологии очистки воды не
позволяют полностью устранить из нее гомогенные примеси
(электролиты, тяжелые металлы и т. д.), которые вызывают онкологические
заболевания.
Северо-западный район
Почти 19% сточных вод, сбрасываемых промышленными,
сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми предприятиями России,
приходится на Северо-западный регион, в состав которого входят
Петербург, Ленинградская, Псковская, Новгородская, Мурманская и
Архангельская области, Карелия.
Северо-западный экономический район размещается на территории
Балтийского и Карского гидрографических районов.
Балтийский гидрографический район включает бассейны
Ладожского и Онежского озер. Бассейн Ладожского озера характеризуется
невысокой степенью загрязненности и минерализации. В основном

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
227
превышены ПДК по аммонийному азоту, соединениям меди и
железа, нефтепродуктов, легкоокисляемых органических веществ. Бассейн
Онежского озера загрязнен в еще меньшей степени. Реки,
впадающие в Онежское озеро, загрязнены легкоокисляемыми
органическими веществами (БПК5 не превышает 1,8-2,6 мг 02/л),
нефтепродуктами (ПДК не превышает 2), ионами меди и железа (2-6 ПДК).
В то же время необходимо отметить высокий уровень смертности от
злокачественных новообразований в Петербурге и Ленинградской
области. Мурманская и Архангельская области относятся к
территориям типа А, для которых характерны высокая смертность среди
мужчин, а также повышенная смертность с возрастом.
Помимо относительно невысокой загрязненности поверхностных
источников, существует опасность загрязнения подземных
источников водоснабжения. Так, в Новгородской области отмечено
превышение железа в подземных водах от 2 до 100 ПДК.
Характерной особенностью региона является (при относительно
невысокой загрязнености гидрографических районов) достаточно
высокое загрязнение атмосферы и почв в районах размещения
промышленных предприятий. Относительно невысокая загрязненность
водных объектов связана с большими расходами рек. Для
Северозападного района характерна проблема природной радоноопаснос-
ти, в том числе загрязнения радоном подземных вод (рис. 4.5).
Североприуральский район
В состав данного экономического района входят республика Коми и
Удмуртия, Пермская и Свердловская области. Годовой объем
сбрасываемых сточных вод составляет 6% от общего объема по стране. Это
значительно меньше, чем в Центральном и Северо-западном
районах. Загрязненность поверхностных и подземных водных объектов
оценивается как средняя. Однако загрязненность почв, атмосферы
и воды в местах концентрации промышленных предприятий
значительно превышает средние значения. По уровню заболеваемости
населения Североприуральский район относится к среднему типу.
Поволжский район
В состав этого экономического района входят Пензенская,
Волгоградская, Саратовская, Ульяновская и Самарская области,
Марийская, Мордовская и Чувашская республики, Татарстан. На район
приходится 9% годового объема сточных вод страны. Развитые

П
_ А.
Выборг!
■^7-
Ладожское
озеро
^
0}
£? • Финский
залив
СКингисепп!
Санкт-Петврбур1
^Ломоносов
Гатчина
'с
•fT
гТосноо V»
}
"* Сланцы "^^Ут^чЧ*»«»»♦'
/ -ч Ч \-г'■■■■■•<
'/ ,..,\:= \ ■■:•=•.«,
А^"/ s \
Волхрв \ \ у
у, ; ' ТИХВИН О v^ У^РТ ^ ^ ^
/ s •-... Ч А' У t n~*
f i ,.• #а пБокситогорск «*■»
/> '?"<-
*•♦,,.•* ;/ *"\4 *' Природные объекты с повышенным содержанием радона-222
/ //) ^^
Ns ' У/** I I от3.5 ДО5,0 г/т ^^ Урансодержащие месторождения
■-> _ S / *» ,. ^IW полезных ископаемых
Концентрации ^-ч ^</^J B^S,.*
пяппни и rm/нтпнпм •* Nf а ИСТОЧНИКИ ВОД С П0ВЫШ6ННЫМ
радона в грунтовом ^ ,Л Выходящие •
воздухе (повышенные) v, /^ V Q )
\
"****.
А от 20 до 200 кБк/м3
А более 200 кБк/м3
•_<Я...
на поверхность
содержанием радона (более 200 Бк/л)
(
Территории с наиболее высокой
г N s—уг—1гч 1врритории с наиоолее вые
, / Залегающие на глубине U А ) стеПенью радоноопасности
^у Тектонические нарушения
Повышенная концентрация радона в помещениях: Ц от 200 до 500 Бк/м3
более 500 Бк/м
Рис. 4.5. Карта потенциальной радоноопасности Ленинградской области

Рекомендации по использованию бытовых фильтров
229
промышленность и сельское хозяйство размещены в бассейне
среднего течения Волги. Увеличение общего количества загрязнений,
сбрасываемых в бассейн реки, компенсируется увеличением общего
расхода, обусловленного на 60% снеговым таянием. В табл. 4.9
представлена характеристика водохранилищ Поволжского региона.
Таблица 4.9. Количество проб воды, %, в которых превышены
ПДК вредных веществ

Водохранилище
Чебоксарское
Куйбышевское
Саратовское
Волгоградское

Нефтепродукты
78
88
88
200
Фенолы
15
58
62
44
Си
89
95
100
73
Fe
56
24
30
60
Zn
56
57
51
3
БПК Ф°РМ"
альдегид
52 76
72
44
42
Общее загрязнение воды в водохранилищах таково, что
существующие технологии приготовления питьевой воды не обеспечивают
абсолютного устранения вредных примесей. Анализ качества воды
коммунальных водопроводов показывает, что в 9% проб превышены
физико-химические и микробиологические нормативы качества.
Южные районы
Воды источников централизованного водоснабжения на юге России
(рис. 4.6) характеризуются повышенным содержанием множества
примесей. Это примеси природного и антропогенного характера.
Природными загрязнениями вод обусловлена их повышенная
минерализация, высокая жесткость, повышенное содержание сульфатов и
хлоридов. Антропогенные загрязнители представлены нефтепродуктами,
тяжелыми металлами, аммонийным азотом, минеральным фосфором.
Воды Цимлянского водохранилища содержат:
□ меди — до 6 ПДК;
□ нефтепродуктов — до 5 ПДК;
□ минерального фосфора — до 3 ПДК.
Северный Донец загрязнен:
□ нитратным азотом — до 3 ПДК;
□ железом и медью — до 5 и 10 ПДК соответственно;
□ нефтепродуктами — до 4 ПДК.
В реке Дон превышены ПДК вредных веществ в следующем
количестве проб:

230
Глава 4
□ БПК-72%;
□ фенолы — 28%;
□ нефтепродукты— 48%;
□ азот аммонийный и нитратный — 25 и 48% соответственно;
□ железо и медь — 58 и 55% соответственно;
□ сульфаты — 28%.
Река Кубань загрязнена в более значительной степени:
□ БПК-50%;
Q фенолы —44%;
□ нефтепродукты — 100% (в том числе в 20% проб — 10 ПДК
и выше);
□ азот аммонийный — 58%;
□ железо и медь — по 98% (в том числе в 20% проб — 10 ПДК
и выше);
□ сульфаты — 98%.
Качество воды источников централизованного водоснабжения
настолько низкое, что при существующих технологиях ее обработки зна-
Рис. 4.6. Водные объекты юга России

InStapwe9, KENWOOD - «ИНПРОКОМ-2», т. (812) 350-5366 \
чительная часть воды коммунального водопровода не соответствует
требованиям нормативов по микробиологическим и
физико-химическим показателям.
Рекомендации по выбору
бытового фильтра
Итак, поступающая к потребителю вода не соответствует требованиям
по всем основным показателям. Наиболее неблагоприятными в этом
отношении являются следующие российские регионы (табл. 4.10).
Таблица 4.10. Количество проб, %, в которых питьевая вода
не соответствует требуемым нормам
Регион
Дагестан
Приморский край
Амурская область
Вологодская область
Калмыкия
физико
Показатели
-химические
61
37
31
47
69
бактериологические
18
18
22
14
48
Для улучшения качества воды коммунального водоснабжения можно
использовать бытовые фильтры. При выборе конструкции и типа
фильтра целесообразно руководствоваться табл. 4.11. В таблице
представлены показатели качества питьевой воды, а также типы бытовых
фильтров, позволяющие улучшить эти показатели.
Рассмотрим, как надо пользоваться таблицей, для того чтобы
правильно выбрать фильтр.
Улучшаемые показатели качества питьевой воды
Напомним, что показатели качества воды подразделяются на органо-
лептические, физико-химические и бактериологические
(микробиологические) — буквы БЛ в табл. 4.11.
К числу органолептических показателей относятся мутность,
цветность, привкус и запах.
Мутность (буква М) обусловлена присутствием в воде механических
примесей — коллоидных частиц, песка, глины, ржавчины, а также
водорослей, бактерий и т. д.

232
Глава 4
Цветность (буква Ц), как правило, обусловлена присутствием в воде
крупных органических молекул, комплексных соединений железа и
других металлов, а также ионов меди, кобальта и т. д.
Привкус и запах (буквы ПЗ) обусловлены присутствием в воде
крупных органических молекулярных соединений природного и
искусственного происхождения, таких как фенолы, ароматические
углеводороды, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и др.*
Улучшаемые бытовыми фильтрами физико-химические показатели
качества питьевой воды представлены в таблице концентрациями
примесей (буква С) и окисляемостью воды (буква О). Концентрацию
ионов в воде подразделяют на концентрацию водородных ионов (рН-
водородный показатель), концентрацию катионов (в том числе
тяжелых металлов и радионуклидов), концентрацию ионов кальция и
магния (жесткость воды) и концентрацию анионов (нитратов, нитритов,
фосфатов и др.).
К числу улучшаемых бактериологических (буквы БЛ) показателей
относятся содержание в воде микробов (бактерий — буква Б и вирусов —
буква В), а также бактерицидность материала (бактериостатичность).
В таблице перечислены основные примеси (загрязнители) и
обусловленные ими свойства воды.
Основные характеристики бытовых фильтров
Как было сказано выше, в табл. 4.11 представлены основные
характеристики бытовых фильтров, которые влияют на показатели качества
питьевой воды. Это механические, мембранные, сорбционные и
ионообменные фильтры.
Механические фильтры подразделены на засыпные (буква 3) и с
синтетическими (буква С) фильтрующими материалами, в частности,
пропиленом (буквы Пр)**. Засыпные фильтры представлены
моделями с песчаными (буква П) и мраморными (буква М) засыпками.
Мембранные фильтры подразделены на микрофильтрационные
(буква М), ультрафильтрационные (буква У), нанофильтрационные
(буква Н) и обратноосмотические (буква О).
* С перечнем этих веществ можно ознакомиться в Приложении 2 к СанПиН2.1.4.559-
96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных
источников водоснабжения».
** Аналогичными свойствами обладают и многие другие синтетические материалы.

Таблица 4.11. Возможность улучшения показателей качества воды бытовыми фильтрами

Улучшаемый
показатель
Органолептические
Физико-химические
БЛ
М
м
м
ц
ц
Ц
пз
к
к
к
к
О
Б
в
-
Основные примеси (свойства)
Механические примеси
Водоросли
Бактерии
Крупные органические молекулы
Комплексные соединения железа
и других металлов
Ионы меди и кобальта
Крупные органические молекулы
природного и искусственного
происхождения, остаточный хлор и т. д.
рН-водородный показатель
Концентрация катионов (в том числе
тяжелых металлов и радионуклидов)
Жесткость воды
Концентрация анионов (в том числе
нитратов, нитритов, фосфатов)
Органические и минеральные
вещества, способные к окислению
Бактерии
Вирусы
Бактерицидность материала
ФИЛЬТРЫ
механические
3
П
-
-
-
-
-
-
М
-
-
-
-
-
-
С
(Пр)
-
-
-
-
•
-
-
мембранные
М
•
-
•
-
•
•
У
•
•
•
•
•
•
н
•
•
•
•
•
•
•
•
О
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
сор(
АУ
•
•
•
•
•
•
•
•
•
АУ+Ад
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ионообменные
КОС
Na
•
•
•
•
-
-
-
Н
•
•
•
•
•
-
-
-
Ад
•
•
•
-
•
•
•
АОС
CI
-
-
-
-
•
•
•
•
J
-
-
-
-
•
•
•
•
ОН
-
-
• I
-
-
•
- I
- I
- I

234
Глава 4
Сорбционные фильтры представлены моделями с активированным
углем или волокном (буквы АУ), а также с активированным углем или
волокном, импрегнированным серебром (буквы АУ+Ag) в качестве
фильтрующих материалов.
Ионообменные фильтры представлены катионообменными фильтрами
в Na-, Н- и Ag-формах и анионообменными — С1-, J- и в ОН-формах.
Если на пересечении показателя качества воды и конструкции
фильтра стоит знак «•» — значит, эта конструкция фильтра позволяет
существенно улучшить показатель качества воды; если стоит знак «-» —
влияние конструкции фильтра незначительное.
Задача потребителя при выборе фильтра — выявить показатели
качества воды, которые необходимо улучшить.
Пример выбора бытового фильтра
Перед тем как приступить к выбору бытового фильтра, необходимо
ознакомиться с результатами анализа питьевой воды после ее
транспортирования по распределительным сетям.
Сведения о технологии приготовления питьевой воды, состоянии
распределительных сетей и их протяженности дополняют наши знания
о качестве употребляемой воды. В этой связи представленные ранее
материалы о качестве воды в различных регионах могут быть
использованы для предварительного выбора типа бытового фильтра.
Для примера (табл. 4.12) рассмотрим качество питьевой воды
Клязьминской ОВС (г. Владимир).
Таблица 4.12. Основные показатели качества водопроводной воды
Клязьминской ОВС
Показатель Норма Максимальное значение
Цветность, град. 20 50,00
Мутность, мг/л 1,5 6,67
Остаточный хлор, мг/л 0,8—1,2 3,12
Остаточный аммоний, мг/л 0,5 1,30
Железо, мг/л О^з ЗД)6
Из таблицы следует, что превышены все перечисленные показатели.
Необходимо определить, какую конструкцию бытового фильтра
выбрать, чтобы довести показатели качества до требований нормативов
(или даже улучшить их).

Instapure9, KENWOOD- «ИНПРОКОМ-2», т. (812) 350-5366
Цветность водопроводной воды в 2,5 раза превышает норматив. По
табл. 4.11 определяем, что цветность может быть вызвана наличием в
воде крупных органических молекул, комплексных соединений
железа и других металлов или ионов меди и кобальта. Предположим, что
цветность вызвана комплексными соединениями железа
(концентрация железа превышена почти в 10 раз). Следовательно, она может
быть устранена с помощью мембранных, сорбционных или катионо-
обменных фильтров.
Мутность воды, обусловленная механическими примесями и
водорослями, может быть устранена фильтрами любого типа;
бактериальные загрязнения могут быть удалены с помощью мембранных или
сорбционных фильтров.
Концентрация остаточного хлора, изменяющая органолептические
свойства воды (запах), может быть удалена с помощью мембранных
(кроме микрофильтрационных) или сорбционных фильтров.
Концентрация остаточного аммония (иона аммония) может быть
снижена, как и концентрация любого другого иона, путем фильтрации
воды через обратноосмотическую мембрану, методами сорбции и
ионного обмена.
Концентрация железа — не всегда достаточно информативный
показатель. Потребителю важно знать, в какой форме оно присутствует в
воде — двух- или трехвалентной (Fe + или Fe3+). Трехвалентное
железо—в виде крупных молекул (коллоидов) — устраняется
фильтрованием через механический, мембранный или сорбционный фильтр,
двухвалентное — методами сорбции, ионного обмена или.путем
окисления его в трехвалентное железо и последующего фильтрования
через механический фильтр.
Таким образом, для доведения показателей качества водопроводной
воды г. Владимира до требований нормативов необходимо
использовать бытовой фильтр, в конструкции которого есть механический блок
для снижения мутности воды, сорбционный или мембранный блок
для снижения цветности и остаточного хлора (запаха) и катионооб-
менный блок для снижения концентрации остаточного аммония.
Поскольку железо присутствует, скорее всего, в виде комплексных
соединений, то при снижении мутности на механическом фильтре будет
происходить и снижение содержания железа, поэтому следует выбрать
фильтр с минимальным размером пор (около 10 мк).

236
Глава 4
Из перечня бытовых фильтров отечественного и импортного
производства выбираем наиболее приемлемый по конструкции, объему и
стоимости — в данном случае подойдет «Гейзер-1» (см. рис. 3.42).
Для получения более полных рекомендаций по выбору системы
очистки воды (фильтра) потребителю необходимо:
□ определить свои требования к качеству воды;
□ определить качество воды, взятой из источника водоснабжения,
городских водоочистных сооружений и квартиры;
□ определить объем потребления воды.
На основании этих сведений в специализированной организации
будут разработаны рекомендации, включая технологическую схему
очистки воды, оборудование и подходящую модель фильтра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблема использования бытовых фильтров как финишной стадии
доочистки питьевой воды не так очевидна и проста, как может
показаться на первый взгляд. Глобальное загрязнение окружающей среды
продуктами жизнедеятельности человека, сточными водами
промышленности и сельского хозяйства приводит к изменению
мировоззрения миллионов людей. Проблемы экологического благополучия
волнуют не только ученых, чьи научные интересы непосредственно
связаны с экологией. Многие политические партии и движения
(«зеленые», «Greenpeace», «Кедр») получают поддержку избирателей
в своей деятельности, направленной на снижение негативного
влияния на природу антропогенных факторов. Крупнейшие мировые
промышленные корпорации приступили к реализации многочисленных
экологических проектов. Миллионы потребителей начинают
предпочитать «экологически чистую» продукцию.
Необходимо отметить некоторую двойственность термина
«экологически чистотая продукция». С одной стороны, это продукция, при
производстве которой минимизировано загрязнение окружающей
среды и утилизация которой после использования не приводит к
возникновению экологических проблем. С другой стороны, это
продукция, безопасная для потребителя в санитарно-гигиеническом и
токсикологическом отношении. В этой связи бытовые фильтры являются
необходимой стадией очистки питьевой воды, обеспечивающей ее
«экологическую чистоту».
Приведенные в данном издании сведения о способах очистки
природной воды познакомили читателя с техникой и практикой
подготовки воды для хозяйственно-бытовых целей. В тех случаях, когда

238
Заключение
природные воды содержат гетерогенные примеси, традиционные
технологии очистки воды, к числу которых относятся осветление и
обеззараживание, позволяют получить на городских водопроводных
сооружениях очищенную питьевую воду с хорошими органолептичес-
кими свойствами. Гомогенные примеси полностью устранить из воды
традиционными методами, к сожалению, невозможно. Это первая
причина, по которой питьевая вода, поступающая потребителю, не
всегда соответствует требованиям нормативов. Второй причиной,
снижающей качество водопроводной питьевой воды, является
низкое качество водопроводной сети. Это проявляется в ее
негерметичности, наличии процессов электрохимической или биологической
коррозии, а также в биологическом обрастании трубопроводов. При
образовании тупиковых зон или застойных участков в
водопроводной сети возможно развитие гидробионтов или микроорганизмов,
питанием для которых являются органические и неорганические
вещества, содержащиеся в природных водах. Как правило, низкое
качество водопроводной сети компенсируется избыточным введением
в обрабатываемую воду активного хлора, что, наряду с продуктами
жизнедеятельности и гибели гидробионтов и микроорганизмов,
ухудшает качество питьевой воды. Следовательно, доочистка питьевой
воды при помощи бытовых фильтров выступает как необходимый
завершающий технологический процесс.
Авторы считают, что популяризация сведений о процессах
формирования природных вод, способах их очистки, описание принципов
действия бытовых фильтров и их конструкций позволят широкому кругу
читателей не только расширить объем своих знаний о воде, но и
сделать шаг по направлению к экологическому мировосприятию.
Все замечания и предложения читателей по данному изданию будут с
благодарностью приняты.

AMETEK®, CUNO- «ИНПРОКОМ-2», (812) 320-6969
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бахир В. М. Медико-технические системы и технологии для синтеза
электрохимически активированных растворов. Учебное пособие. — М.:
АМТНРФ, 1998.-66 с.
2. Велишский Ф. Ф. Быт греков и римлян. Пер. с чешского. — Прага, 1878.
3. Вода известная и неизвестная. — М.: Знание, 1987. — 176 с.
4. Военно-морская радиационная гигиена/Под ред. Б. И. Жолуса и
С. В. Гребенькова. — СПб: ВМедА, 1998. - 319 с.
5. Всеобщая история архитектуры: В 12 т. — М.: Стройиздат, 1973.
6. Довгуша В. В., Кудрин И. Д., Тихонов М. Н. Введение в военную
экологию. - М.: МО РФ, 1995.— 496 с.
7. Ильницкий А. П. и др. Канцерогенные вещества в водной среде. — М.:
Наука, 1993.-222 с.
8. История Москвы: В 5 т./ М.: Изд-во АН СССР, 1955.
9. Келлер А. А., Кувакин В. И. Медицинская экология. — СПб: PETROC,
1998.-225 с.
10. Королькова С. В. Автономные устройства для доочистки питьевой воды
отечественного производства. Каталог-справочник. — СПб: МАПО, 1997.
-32 с.
11. Косариков А. Н. Экологическая обстановка в Нижнем Новгороде. —
Н. Новгород: Нижкомприрода, 1993.
12. Кульский Л. Мембранная микрофильтрация в водообработке. — Киев:
УкрНИИНТИ, 1987.-45 с.
13. Лукашев Е. А. Теоретические и экспериментальные исследования
процессов электромембранной технологии. Автореф. докт. дис. — М.: МГУ
Природоустройства, 1996. — 33 с.
14. Медриш Г. Л., Тейшева А. А., Басин Д. Л. Обеззараживание природных
и сточных вод с использованием электролиза. — М.: Стройиздат, 1982. — 80 с.
15. Мембранные и ионообменные технологии. Науч. тр. ВНИПИЭИлес-
пром, 1987. Вып. 6. — 27 с.

240
Список литературы
16. Мембраны и мембранная техника. Каталог. НИО Полимерсинтез.
Черкассы: НИИТЭХИМ, 1988. - 33 с.
17. Миклашевский Н. В., Королькова С. В., Кулагин А. А. Обеззараживание и
очистка воды при полевом водоснабжении войск. — В сб.:
Военно-медицинские аспекты экологического обеспечения деятельности
Вооруженных Сил РФ. — СПб, Жизнь и безопасность, 1998, с. 17-19.
18. Общая и военная гигиена/Под ред. Б. И. Жолуса. — СПб, 1997. —472 с.
19. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных пунктов/
Э. С. Разумовский, Г. Л. Медриш и др. — М.: Стройиздат, 1986. — 173 с.
20. Пат. 2136604 (Россия). Способ получения обессоленной воды/ Н. В.
Миклашевский и др. Опубл. в БИ № 25, 1999.
21. Региональные проблемы здоровья населения России/ Под ред. В. Д.
Белякова. - М.: ВИНИТИ, 1993. - 334 с.
22. Рогов В. М., Филипчук В. Л. Электрохимическая технология изменения
свойств воды. — Львов: Выща школа, 1989. — 128 с.
23. Тарасевич Ю. Н. Природные сорбенты в процессах очистки воды. —
Киев.: Наукова Думка, 1981. — 207 с.
24. Фейзиев Г. К. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и
обессоливания воды. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 192 с.
25. Хоникевич А. А. Очистка радиоактивно загрязненных вод. — М.: Атом-
издат, 1974.— 312 с.
26. Экологическая обстановка во Владимире в 1994 году. Ежегодный доклад/
Под ред. М. В. Ольшевского. — Владимир: Владимирский ГТУ, 1985. —
67 с.
27. Экологическое состояние природной среды Верхневолжья. Сб. науч.
трудов. - Тверь: ТГУ, 1995. - 87 с.

УДК 628.18
Миклашевский Н. В.г Королькова С. В.
Чистая вода. Системы очистки и бытовый фильтры. — СПб.:
БХВ — Санкт-Петербург, «Издательская группа «Арлит». 2000. —
240 с: ил.
Книга посвящена бытовым фильтрам и системам очистки воды.
Изложены сведения об основных свойствах воды, условиях
формирования химического состава природных вод, источниках
загрязнения водных объектов, требования к качеству питьевой воды.
Вы узнаете о технологиях приготовления воды питьевого качества
от античного Рима до наших дней. Найдете описание методов
обработки воды и конструкции более чем 100 моделей фильтров.
В книге представлены сведения о качестве воды в водных
объектах различных регионов России и о возможных, нежелательных для
человека последствиях употребления неочищенной воды, а также
рекомендации по выбору бытового фильтра.
Для широкого круга читателей
Авторы и руководители проекта:
Золотарев С. Л., Колесниченко О. В., Шишигин И. В.
Группа подготовки издания
Редактор Нина Васильева
Корректор Татьяна Казакова
Художник Николай Ионов
Производство Николай Тверских
ISBN 5-8206-0114-0 © Миклашевский Н. В., Королькова С. В., 2000
© «Издательская группа «Арлит», 2000
© Издательство «БХВ —Санкт-Петербург», 2000
Лицензия ЛР № 090141 от 12.0 2.96. Подписано в печать 25.02.2000 г.
Формат 60x90ifo. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 15,0. Тираж 5000 экз. Заказ №108.
БХВ-Санкт-Петербург, 198005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., д. 29.
Гигиеническое заключение на продукцию, товар, № 77.99.1.953.П.950.3.99
от 01.03.1999 г. выдано Департаментом ГСЭН Минздрава России
Отпечатано с готовых диапозитивов в Академической типографии «Наука» РАН.
199034, Санкт-Петербург, 9-я линия, д. 12.