/ Фильтры для бассейнов: особенности конструкции и принципы работы
Ни один бассейн, даже небольшой гидромассажный не обходится без фильтровальной установки, которая очищает воду от механических загрязнений, но этим ее воздействие на качество воды не ограничивается. Работа другой системы бассейна – дезинфицирующей – в значительной степени зависит от того, насколько эффективно фильтр выполняет свою основную функцию.
От предочистки — к осветлению
Каким бы ни был объем бассейна, наполнять его чистой водой перед каждым купанием — непозволительная роскошь. Но при пользовании бассейном в воду попадают и накапливаются в ней органические вещества, пыль, мусор и тд. Со временем в воде размножаются микроорганизмы, в том числе — болезнетворные. С ними можно справиться с помощью обеззараживающих реагентов. Для удаления скоплений загрязнений и утонувшего мусора созданы донные пылесосы, но тем не менее необходима постоянная очистка воды от взвесей (или осветление). Для этого созданы фильтрующие установки.
Как правило, для поддержания качества воды бассейна организуется её протекание по контуру, включающему фильтр грубой или предварительной очистки, основной фильтр и циркуляционный насос. В цепочке бывают задействованы также аппараты обеззараживания (дозатор реагента, ультрафиолетовый облучатель и др.) и подогрева воды. Отделение от воды крупного мусора происходит еще в заборном устройстве — скиммере, переливном желобе и др.
Предварительным фильтром может служить отдельный модуль механической очистки или сетчатый элемент, включенный в конструкцию насоса. При использовании мелкой сетки на данном этапе удается задерживать загрязнения размером от 100 мкм. Однако, чтобы вода в бассейне оставалась чистой, из нее нужно удалять загрязнения размером в единицы - микрон. Это обеспечивает основной фильтр.
«Классический» бассейновый фильтр
Наиболее распространены фильтры для бассейнов засыпного типа. Каждый из них представляет собой емкость («бочку»), наполненную фильтрующей загрузкой, процеживаясь сквозь которую, вода очищается от взвесей. Основной наполнитель таких фильтров — кварцевый песок. Среди его достоинств — химическая инертность (не вступает в реакции), высокая прочность (а значит, устойчивость к измельчению и истиранию), отсутствие в составе вредных веществ, ну и, конечно, доступная цена.
В основном предпочтение отдается песку искусственного происхождения.
Его производят дроблением монолитного молочно-белого кварца. В этом случае проще получить загрузку нужной фракции. Кроме того, в искусственном песке изначально отсутствуют посторонние примеси — глина и прочие. А форма его зерен обеспечивает загрузке более высокую грязеёмкость и проницаемость для воды, чем, например, у речного песка.
Раздробленный кварц разделяют на фракции и прокаливают, Для заполнения фильтров индивидуальных бассейнов обычно используют песок с зернами размером 0,5-1,0 мм, в бассейнах общественного назначения могут применять более крупный. Выбор фракции загрузки зависит от размера задерживаемых загрязнений, наличия в цепочке водоочистки коагуляции (об этом — чуть ниже) и способа ее проведения.
Иногда в фильтрах устраивают многослойную загрузку из песка разных фракций. Но чаще всего песок комбинируют с кварцевым гравием и так называемым гидроантрацитом. Гравий играет роль поддерживающего слоя и обеспечивает равномерное распределение потока воды по всему объему загрузки.
Гидроантрацит — фильтрующий материал, вырабатываемый из антрацитов — ископаемых углей, которые отличаются малой зольностью, низким содержанием серы и высокой механической прочностью. После дробления и специальной обработки из сырья получают химически инертную, устойчивую к истиранию загрузку с зернами неправильной формы и развитой поверхностью. В отличие от многих других угольных фильтровальных материалов, гидроантрацит не осуществляет очистки воды сорбцией примесей, и для восстановления его свойств достаточно промывки.
Применение гидроантрацита в сочетании с кварцевым песком позволяет достичь большей скорости фильтрования и улучшения качества воды на выходе, более высокой степени грязеемкости загрузки, снижения расхода химических реагентов, воды для промывок и электроэнергии для насоса.
Поскольку плотность гидроантрацита значительно меньше плотности кварцевого песка, из него формируют верхний фильтрующий слой.
Фильтр с чисто песчаной загрузкой обеспечивает задержание частиц размером 20-30 мкм при скорости фильтрации 20-50 м3/ч на каждый квадратный метр фильтрующей поверхности. При той же скорости фильтр с трехслойной загрузкой (кварцевый гравий/песок/гидроантрацит) гарантирует тонкость очистки до 15-20 мкм.
Как правило, фильтры с многослойной загрузкой применяют в бассейнах достаточно большого объема — общественных. В индивидуальных обходятся обычными песчаными.
Упомянутые показатели очистки песочными и многослойными фильтрами недостаточны, чтобы прошедшая через них вода освободилась от присутствующих в ней мелких загрязнений. Поэтому механическую фильтрацию дополняют применением химических реагентов — коагулянтов. Они действуют таким образом, что мельчайшие примеси притягиваются друг к другу и образуют частицы, которые могут быть задержаны фильтром. Как правило, в общественных бассейнах реагент поступает в воду от автоматического устройства — насоса-дозатора, а в индивидуальных — его подмешивают вручную, непосредственно в чащу.
Песок стеклянный и серебренный
Как современная альтернатива кварцевому песку предлагается засыпка на основе вторичного стекла. Она обеспечивает высокую (до 5 мкм) степень фильтрации при большей пропускной способности фильтра. Кроме того, особенности материала, среди которых — его способность к самоочистке. Позволяет экономить до 50% процентов воды на промывку фильтра. Слабая электрическая отрицательность поверхности зерен засьпки позволяет удалять из воды положительно заряженные ионы железа и марганца. Также при значительной (не менее 1 мг/л) концентрации в воде кислорода материал играет роль катализатора в процессе диссоциации его молекул. Образующиеся при этом свободные радикалы кислорода в определенной степени обеззараживают поверхность гранул, расщепляют осевшие на них органические соединения. Наряду с гладкостью поверхности зерен (она обусловлена аморфной структурой стекла) это обеспечивает большую устойчивость загрузки к загрязнению и биологическому обрастанию. А прочность материала гарантирует ему низкий износ от трения гранул. Такая загрузка значительно дороже песка, но и служит она дольше — до пяти лет и более (при круглогодичной эксплуатации бассейна песок приходится менять в среднем раз в два года). Следует учитывать также экономию воды для промывок и электроэнергии на работу насоса.
Среди материалов, предлагаемых для очистки воды в бассейнах, есть и серебросодержащие добавки в песок для фильтрации. Это гранулят на основе силиката алюминия, который подмешивают к кварцевому песку в пропорции 1:4. Серебро относится к тяжелым металлам и обладает бактерицидным действием. Его присутствие в фильтрующей загрузке в определенной степени подавляет размножение микроорганизмов. Но допустимая нормативами для питьевого водоснабжения концентрация ионов серебра в воде не обеспечивает бактериологической безопасности. То есть серебросодержащая засыпка может только поддерживать действие аппаратов или реагентов для обеззараживания.
Диатомитовые и картриджные фильтры
В качестве фильтрующего материала применяется также измельченный в муку диатомит (другие названия — кизельгур, диатомовая земля). Это осадочная горная порода, состоящая, главным образом, из створок мельчайших диатомовых водорослей, являющихся основой морского и озерного планктона. Соответственно, месторождения диатомита располагаются на территориях, когда-то покрытых водами Мирового океана (один из регионов его добычи в нашей стране — Ульяновская область). В зависимости от происхождения диатомит на 70-98% состоит из аморфного кремнезема (диоксида кремния, SiО2,) с высокой пористостью и отличными абсорбирующими свойствами/
По принципу работы диатомовые, или диатомитовые, фильтры отличаются от засыпных. Фильтрующая загрузка наносится в них тончайшим слоем на опорный материал — картон, ткань или основу из полимеров. Обычно это производится намывкой (такие фильтры и называют соответственно — намывными).
После того как абсорбирующая способность диатомитового слоя будет исчерпана (Об этом, как и в случае с песочными фильтрами, узнают по показаниям манометра), его вместе с накопившимися загрязнениями смывают обратным потоком воды в канализацию, а затем вновь подают в фильтр диатомит (его можно просто засыпать в скиммер бассейна). Чаще всего промывка современного диатомитового фильтра для бассейна производится без разборки — нужно лишь переключить управляющий клапан. Но время от времени для полной очистки фильтра от накопившихся загрязнений его промывают вручную.
В зависимости от конструкции и производительности фильтра расход диатомовой муки составляет 0,3-0,8 кг на каждый — квадратный метр опорной поверхности. Как правило, одной загрузки хватает на один-два месяца работы аппарата.
Диатомитовые фильтры способны обеспечить очистку воды от мельчайших — вплоть до 2-5 мкм — взвешенных частиц и даже микроорганизмов (это используют во многих областях человеческой деятельности — в пищевой промышленности, фармацевтике и так далее). Их применение устраняет необходимость добавлять в воду бассейна реагенты для коагуляции взвесей. Скорость фильтрации воды через диатомитовые фильтры — порядка 5 м3/ч/м2.
Кроме засыпных и намывных фильтров для очистки воды бассейнов используют фильтры со сменными картриджами. Это компактные аппараты, обеспечивающие тонкую — до 15-20 мкм — очистку воды, которые не нуждаются в промывках, Скорость фильтрации на таких фильтрах невелика — 2-3 м3/ч/м2. Поэтому область их применения — небольшие бассейны.
Оснащение фильтра
По мере накопления загрязнений в фильтре его пропускная способность снижается, а давление на входе повышается. Чтобы контролировать этот процесс, фильтр оснащают манометром. По его показаниям и определяют, не пора ли промыть фильтрующий материал или заменить картридж.
Промывку загрузки осуществляют обратным потоком воды со сливом ее в канализацию или дренаж. Чтобы пользователь имел возможность перенаправить воду в нужном направлении, фильтр оснащают управляющим клапаном, который заменяет собой целую систему переключающих клапанов и трубопроводов.
Шестипозиционный — управляющий клапан переключает засыпной фильтр на следующие режимы работы: фильтрация; обратная промывка; продувка (уплотнение фильтрующего материала после промывки); проток воды в обход фильтра (необходимо в режиме шокового хлорирования и при необходимости перемешивания воды с реагентом); слив воды из бассейна; полное отключение фильтра.
Конструкция некоторых — клапанов обеспечивает автоматическое переключение режимов: клапан обратной промывки, открывается под действием давления воды, а закрывается при помощи встроенной пружины.
Чтобы поток воды равномерно распределялся по объему фильтра, и в очистке участвовал весь фильтровальный материал, в конструкцию аппарата включают дренажное устройство. Это может быть лучевая система из полимерных трубок с прорезями (на языке специалистов — «звездочка» или «ромашка»). Другой вариант — двойное дно с распределенными по его верхней поверхности колпачками, через отверстия в которых очищенная вода сначала поступает в междонное пространство, а оттуда — в обратный трубопровод контура циркуляции. Эта конструкция обеспечивает наилучшее распределение потока.
Со временем песок и другой загрузочный материал измельчается и уносится с промывочной водой в канализацию. Чтобы его убыль не отражалась на качестве воды в бассейне, уровень засыпки нужно контролировать. Для этого в корпусе баков предусматривают смотровое окно. Кроме того, необходим доступ внутрь фильтра для загрузки и выгрузки фильтрующего материала, сервиса дренажного устройства. Его обеспечивают с помощью специальных люков. Еще один элемент оснастки фильтров для бассейнов — воздухоотводчик, устанавливаемый на корпусе сверху.
Материал корпуса фильтра должен быть прочным, устойчивым к воздействию воды и растворенных в ней реагентов, абразивному износу зернами фильтрующей загрузки, ультрафиолету (если аппарат будет находиться вне помещений). Еще одно важное условие — гигиеничность: для материала необходим допуск к контакту с питьевой водой. Для фильтров небольшой производительности обычно используют баки из полипропилена, в других случаях — из композита на основе стекловолокна и полиэстеровой смолы.
Камышин С. Высокие стандарты чистоты. // Бассейны и сауны. №5. 2014
