Водоподготовка для многоквартирных домов. Особенности разработки и внедрения систем с учетом инженерной инфраструктуры

Содержание статьи:

Фото 1. Водоподготовительный комплекс серии «Байкал» на этапе выполнения монтажных и пуско-наладочных работ

В настоящее время в городах все более остро встает вопрос об обеспечении населения питьевой водой высокого качества. Для решения этой проблемы можно выделить несколько подходов, получивших наибольшее распространение:

• установка водоматов в жилых домах и районных насосных станций второго и третьего подъема;
• развитие сервисов по доставке бутилированной природной и доочищенной питьевой воды специализированными компаниями;
• самостоятельное приобретение и установка систем фильтрации жильцами многоквартирных домов;
• централизованные решения по установке систем очистки воды на вновь возводимые жилые комплексы реализуемые застройщиками.

Влияние муниципальных сетей на состав воды

Безусловно, каждый из перечисленных выше вариантов имеет право на жизнь, так как в зависимости от сложившейся жилой и инженерной инфраструктуры районов состояния муниципальных и внутридомовых сетей решения сильно дифференцированы. Проще говоря,  ветхие муниципальные сети, с одной стороны, являясь существенной проблемой и источником вторичного загрязнения воды после муниципальных очистных сооружений, легко могут быть компенсированы за счет установки комплексов доочистки воды на вводе в жилой дом, тем самым полностью решая проблему с ее качеством.

Но это касается лишь нового жилья, где внутридомовые сети, зачастую, либо полимерные, либо из оцинкованных из нержавеющих трубопроводов.

Если же сети из обычной, «черной» стали, то установка централизованной системы очистки воды на вводе в дом решает проблему чистоты воды в доме не в полном объеме, хотя и существенно повышает ее органолептические свойства. В этом случае, оптимально, на питьевые нужды использовать локальные многоступенчатые фильтры воды — они полностью обеспечат хорошее качество питьевой воды без необходимости пользоваться привозной водой.

Однако, в настоящее время, 90% вновь возводимых жилых комплексов полностью перешли на использование современных материалов и трубопроводных систем, что, в свою очередь, позволяет уже на начальном этапе полностью решить проблему некачественной городской воды для будущих жильцов раз и навсегда.

Принципы построения систем доочистки воды из муниципальных сетей

В целом, построение систем доочистки воды из муниципальной сетей водоснабжения, во многом перекликается с иными типами систем и принципы их построения те же.

При этом, важно просто понимать различия обрабатываемой воды — например, поверхностные источники неочищенные богаты органикой и применение окислителей показано в 90-95% процентах случаев, подземные, наоборот, более чисты и лояльны, но обладают своими особенностями.

Фото 2. Блок фильтрации высокой производительности серии «ПОТОК-TMD» в составе комплекса водоподготовки населенного пункта общей производительностью более 1500 кубометров воды в сутки

Важно понимать основной принцип — нельзя экономить на технологии. Любая система должна быть стабильной на протяжении всего срока ее эксплуатации. Это значит, что неважно прошел год или пять с момента ввода системы в работу — результат должен оставаться тем же, а оборудование не требовать капитального ремонта или замены каких-либо значимых узлов.

Национальным центром водных технологий за время работы реализовано более сорока проектов по доочистке муниципальной воды в жилых домах и многоквартирных комплексах. Каждый из них — по своему уникален, но объединяет их один общий знаменатель — надежность и стабильность работы. Средний срок эксплуатации таких комплексов на текущий момент составляет 4,5 года, при этом, стабильность результата очистки и работы оборудования остается и по сей день неизменными.

Решения по очистке воды для многоквартирных домов

Национальным центром водных технологий на основании накопленного опыта работы за последние десять лет с несколькими крупными Федеральными застройщиками разработан ряд эффективных технико-технологических решений по внедрению комплексов доочистки воды из муниципальных централизованных городских систем водоснабжения на стадии застройки.

На этапе проработки технического решения по комплексу доочистки воды в многоквартирных домах необходимо учитывать следующие вопросы:

• общий план системы водоснабжения дома, возможные гидравлические потери на этапе фильтрации, их реальное влияние на потребителя;
• реальное качество воды на вводе в дом, а не декларируемое муниципальными службами — это важный вопрос, зависящий от реального состояния муниципальных сетей в районе размещения дома, который окажет существенное влияние на конечное технологическое решение;
• возможность установки промежуточных накопительных резервуаров для компенсации пиковых расходов с целью экономии на технологическом оборудованиифильтрования и/или стабилизации давления на верхних этажах домов высотой более 9-10 этажей;
• наличие повышающих насосных станций на вводе в дом и их характеристики;
• интенсивность заселения дома при первичном строительстве и, как следствие рост динамики потребления воды

Фото 3. Технологический фильтрационный осветлительно-сорбционный комплекс доочистки питьевой муниципальной воды в сборе на базе фильтров «ПОТОК-TMD-370.1440» 

Ответы на эти вопросы позволят с максимальной точностью проработать не только технологию очистки воды, но и подобрать наиболее эффективно непосредственно сами элементы технологического оборудования, используемого в системе.

Анализ исходной воды

Безусловно, любое решение задачи начинается со сбора исходных данных. На первом этапе мы не только выясняем реальное качество воды на входе в дом, но и полностью анализируем существующую проектную документацию по инженерным системам.

При анализе качества исходной воды мы особое внимание уделяем следующим показателям:

• перманганатная окисляемость;
• цветность;
• мутность;
• запах;
• привкус;
• водородный баланс воды;
• железо;
• марганец;
• объем взвешенных веществ;
• остаточный хлор и хлорорганика.

Дополнительно, в зависимости от общей типичной для региона картины по составу воды исследуются такие показатели:

• жесткость;
• щелочность;
• сульфаты;
• кремний;
• бор.

Подбор эффективного технологического решения

После получения объективной картины о составе исходной воды, инженерами-технологами Центра осуществляется подбор наиболее эффективного технологического решения, учитывающего объем потребления воды суточный, среднемесячный и пиковые расходы воды, особенности состава воды и особенности инженерной инфраструктуры. Выбор технологических решений также всегда учитывает транспортную доступность объекта строительства, потенциальные затраты на логистику и хранение расходных материалов и реагентов, наличие и квалификацию потенциального эксплуатанта, а также иные существенные вопросы, касающиеся последующей работы станции.

Подбор технологического оборудования водоподготовки

Далее, после выбора оптимального технологического решения, осуществляется подбор и комплектация технологического оборудования. Национальным центром водных технологий выработан ряд принципов, на основе которых подбирается типоразмер и объемы фильтрующих установок, типы используемых фильтрующих сред и насосного оборудования.

Мы глубоко убеждены, что использование каталитических фильтрующих материалов, в 90% случаев путь неэффективный, ведущих к существенной зависимости от целого ряда факторов.

Например, каталитические материалы типа BIRM, MGS подвержены истощению и имеют относительно короткий срок службы, а инертные среды, типа алюмосиликатов, при корректном технологическом проектировании показывают многократно большую эффективность и имеют реальные сроки службы на уровне 5-7 лет, при этом крайне важно уделить внимание используемой марке таких материалов.

Начиная с 2020 года мы полностью отказались от использования таких материалов как Сорбенты АС и МС, МЖФ, продукции компании АТЭК.

Причиной тому явилось нестабильное качество самих материалов, их плотность, устойчивость к истиранию в процессе эксплуатации.

Отлично показали себя материалы  торговых марок ОДМ (2Ф и 5) компании ОКПУР, Диамикс Аква (А и Z), которые даже по истечении 3-5 лет эксплуатации полностью сохраняют свои свойства и продолжают эффективно выполнять свои функции.

Первичная обработка воды

В случае, если исходная вода требует первичной обработки в виде окисления и коагуляции, крайне важно осуществлять корректный выбор метода и материалов. Для этих целей могут использоваться подходы с использованием товарного раствора гипохлорита натрия и полиоксихлорида алюминия, при этом. зачастую, не учитывается и водородный баланс обрабатываемой воды и ее «буферность». При использовании гипохлорита натрия, как окислителя, крайне важно учитывать рН обрабатываемой воды, так как наиболее эффективный диапазон, в котором хлорноватистая кислота, являющаяся основным действующим веществом гипохлорита натрия, имеет максимальную концентрацию в диапазоне рН от 5,0 до 7,0 единиц, а при рН свыше 7,5 и до 8,0 единиц ее концентрация вообще, снижается в 4 раза, что ведет к существенному перерасходу реагента и резко снижает ресурс сорбционных угольных фильтров в составе системы очистки воды. Таким образом, при использовании этого типа окислителя и при неоптимальном рН обрабатываемой воды необходимо либо предусматривать коррекцию рН, либо применить иные типы окислителя — например, озон. Использование Озона в качестве окислителя полностью решает проблему связанную с эффективностью работы окислителя при неоптимальных уровнях рН обрабатываемой воды, но. при этом, требует осторожности при эксплуатации, так как сам по себе Озон достаточно агрессивен, небезопасен для человека и требует квалифицированного подхода к установке и контроля во время эксплуатации. При использовании Озона в качестве окислителя важно обеспечить достаточную вентиляцию помещения водоподготовки и специальных диструкторов озона, устанавливаемых на дыхательные клапаны емкостей и воздухоотводчики реакторов. Еще одним важным преимуществом использования озона можно выделить отсутствие необходимости в реагентном хозяйстве и низкие эксплуатационные затраты на его генерирование.

Выбор линейной скорости фильтрования, используемой при расчетах

Все чаще производители материалов в целях получения конкурентных преимуществ искусственно  завышают рекомендуемые линейные скорости, предлагая использовать в расчетах линейные скорости 12,15 и даже 20 метров в час при стандартной насыпной высоте материала в фильтре. На практике, это приводит к ошибочному или умышленному (с целью получения конкурентного преимущества по конечной стоимости системы) уменьшению размеров самих фильтров и существенному завышению линейных скоростей фильтрования большинством инженерных компаний, занимающихся проблемами водоподготовки. При этом, очень часто упускается вопрос и общей грязеемкости фильтров, и проскока загрязнений через межзерновое пространство с последующим загрязнением сорбционных фильтров и фильтров тонкой очистки что ведет с существенно снижению их ресурса и резкому росту эксплуатационных затрат.

Поэтому, при проектировании комплекса мы всегда берем в расчет рабочую линейную скорость не выше 5м/час с кратковременным допуском ее роста до 7-8 метров в час, особое внимание уделяем фракции материалов, используя только мелкофракционные фильтрующие материалы с размером зерна 0,3-0,8мм, что существенно увеличивает эффективность фильтрования. Не менее важно уделять внимание такому параметру как общая насыпная высота фильтрующего материала. Существующие типовые размеры напорных фильтров, как правило, имеют рабочую насыпную высоту 0,8-0,9 метра, что, в совокупности с высокими линейными скоростями еще более снижают общую эффективность комплекса.

Исходя из этого, согласно стандартам технологического проектирования Национального центра водных технологий, в большинстве случаев, технологические решения подразумевают построение комплексов фильтрования не менее, чем в две ступени, а если требуется установка дополнительно сорбционной ступени фильтрации — то трех.

Дополнительно, учитываются возможные потери по напору при фильтровании при выборе типоразмера и количества фильтров, дальнейшая инфраструктура может дополняться буферными емкостями, насосным установками третьего подъема в каскадном исполнении с частотными регулированием.

Для примера: производимые нами насосные станции серии ТАЙФУН-3НС.10-30.60.АПЧ-АСУН могут успешно покрывать диапазон подачи воды от 3-4 до 30 кубометров в час, поддерживая напор на уровне 60 метров. Это достигается как за счет подбора насосов с широкими рабочими диапазонами, так и работы интеллектуальной системы управления на базе ПЛК Siemens со специально разработанной эталонной картой процессов, учитывающей и кавитационные запасы насосов, и риски их «старения». Безусловно, важную роль мы отводим и подбору производителя насосного оборудования. Для нас это LOWARA и GRUNDFOS. Именно эти насосы наилучшим образом зарекомендовали себя по стабильности качества, рабочим характеристикам и реальному сроку безаварийной эксплуатации, однако, с учетом текущих сложностей с импортными поставками из Европы, мы также успешно внедряем использование насосного оборудования турецких и китайских производителей.

Итог поэтапной проработки решений по очистке воды

В итоге, мы получаем очень стабильную двух-трех ступенчатую систему фильтрации, с большой насыпной фильтрующего материала, работающую на низких линейных скоростях, обладающую большой грязеемкости и независящую от возможных колебаний по качеству исходной воды. При этом, распределение размеров фильтров, режимов и периодичности их промывки, не только позволяют максимально эффективно использовать промывные воды, но и обеспечивать их существенную экономию за счет учитывая и интенсивности заселения, и реального потребления воды потребителями.