Природная вода, как известно, представляет собой сложную многокомпонентную динамическую систему, в состав которой входят различные соли, органические вещества (фульвокислоты, гуматы), газы, диспергированные примеси и взвешенные вещества (глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы), гидробионты (планктон, бентос, нейстон), бактерии, вирусы. В истинно растворенном состоянии в воде находятся минеральные соли, обогащающие воду ионами, их источниками являются природные залежи известняков, гипсов и доломитов.

Жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния, которые поступают в подземную воду из омываемых ею грунтов. Просачивание воды через почву приводит к изменению ее солевого состава. Жесткость природных вод не является вредной для здоровья, а скорее наоборот, т.к. кальций способствует выводу из организма кадмия, отрицательно влияющего на сердечно-сосудистую систему. Однако повышенная жесткость делает воду непригодной для хозяйственно-бытовых нужд, поэтому, согласно ГОСТ 2874-82, норма общей жесткости составляет 7 мг-экв/л, а допустимая величина - 10 мг-экв/л. Значительное количество магния также ухудшает органолептические свойства воды. Использование жесткой воды в хозяйственно-бытовых и промышленных нуждах приводит к весьма нежелательным последствиям:

1. Непроизводительный расход моющих средств при стирке. Это объясняется тем, что ионы кальция и магния, взаимодействуя с мылами, представляющими собой соли жирных кислот, образуют в воде нерастворимые осадки. Подсчитано, что на каждый литр воды с жесткостью 7,1 мг-экв/л перерасходуется 2,4 г мыла.
2. Преждевременный износ тканей при стирке в жесткой воде. Волокна тканей адсорбируют кальциевые и магниевые мыла, а это делает их хрупкими и ломкими.
3. В жесткой воде мясо и бобовые плохо развариваются, при этом понижается питательность продуктов. Вываренные из мяса белки переходят в нерастворимое состояние и плохо усваиваются организмом.
4. Усиление коррозии нагревательных элементов бытовых приборов и теплообменников вследствие гидролиза (взаимодействия с водой) магниевых солей и повышения рН воды.
5. Соли кальция и магния образуют твердые отложения (накипь, шлам, водный камень) на поверхности теплообменников и гидравлических бытовых приборов, что снижает экономичность их работы. Металл под нерастворимым осадком CaCO3 перегревается и размягчается, потому что накипь обладает малой теплопроводностью и ее наличие на нагревательных элементах обуславливает увеличение энергозатрат.

Все это приводит к необходимости проведения ремонтных работ, замены трубопроводов и оборудования и, конечно, требует значительных вложений денежных средств.
Для умягчения воды традиционно применяются химические методы (реагентный - связывание катионов Ca2+ и Mg2+ практически в нерастворимые соединения; ионный обмен - замена с помощью фильтрования через специальные материалы ионов Ca2+ и Mg2+ на ионы Na+ и Н+). Альтернативным способом умягчения или, правильнее назвать, способом борьбы с известковыми отложениями является электромагнитная обработка воды.
Процессы, протекающие при электромагнитной обработке воды, чрезвычайно разнообразны и сложны, поэтому нет еще единого мнения о механизме этих явлений.
Существует ряд гипотез воздействия электромагнитного поля на ионы солей, растворенных в воде. Первая состоит в том, что под влиянием магнитного поля происходит поляризация и деформация ионов, сопровождающаяся уменьшением их гидратации (степени ТрассеянностиУ в толще воды), повышающей вероятность их сближения и, в конечном счете, образования центров кристаллизации; вторая предполагает действие магнитного поля на коллоидные примеси воды; третья гипотеза объединяет представления о возможном влиянии магнитного поля на структуру воды. Это влияние, с одной стороны, может вызвать изменения в агрегации молекул воды, с другой - нарушить ориентацию ядерных спинов водорода в ее молекулах.
Обработка воды в магнитном поле в основном применяется для борьбы с накипеобразованием. Сущность метода состоит в том, что при пересечении водой магнитных силовых линий катионы солей жесткости выделяются не на поверхности нагрева, а в массе воды. Метод эффективен при обработке вод кальциевого-карбонатного класса, которые составляют около 80% вод всех водоемов нашей страны и охватывают примерно 85% ее территории.
Уменьшение образования накипи и других отложений солей остается наиболее широкой областью применения магнитной обработки.
Если в воде присутствуют диссоциирующие соли (реальная вода), при магнитной обработке происходит несколько процессов:

• смещение электромагнитными силами полей равновесия между структурными компонентами воды;
• физико-химический механизм увеличения центров кристаллизации в объеме жидкости после ее магнитной обработки, а также изменение скорости коагуляции (слипания и укрупнения) дисперсных частиц в потоке жидкости.

Известно, что магнитная обработка водных систем приводит к следующим физико-химическим изменениям: скорость растворения неорганических солей увеличивается в десятки раз (для MgSO4- - в 120 раз!), в воде после магнитной обработки увеличивается концентрация растворенного кислорода. Также имеются данные, указывающие на бактерицидное действие магнитной обработки воды.
По сравнению с традиционным умягчением воды ее магнитная обработка более проста, безопасна и экономична. Обработанная магнитным способом вода не приобретает никаких побочных, вредных для здоровья человека свойств и не меняет солевой состав, сохраняя вкусовые качества питьевой воды.
В приборе MultiSafe - новейшей разработке немецкой фирмы SYR - реализован описанный выше метод электромагнитной обработки воды. Принцип работы MultiSafe заключается в предотвращении образования и выпадения осадков CaCO3 и Mg(OH)2 из обрабатываемой воды за счет изменения ее коллоидно-химического состояния под действием переменного магнитного поля. Электроды обработочной камеры являются источниками выделения из воды коллоидно-дисперсных частиц карбоната кальция, выполняющих роль центров кристаллизации-затравки. Это самопроизвольное выделение - один из эффективных способов предотвращения образования твердых отложений кальция и магния. Образование твердой фазы происходит на этой затравке благодаря электродинамической диссоциации молекул воды на катионы Н+ и анионы ОН- . ОН--ионы изменяют рН воды в сторону повышения ее щелочности, что приводит к смещению углекислотного равновесия воды от гидрокарбонат-иона (НСО3-) к карбонат-иону (СО32-), т.е. нарушается динамическое равновесие системы, которое может быть описано реакцией: 2НСО3- СО32- + СО2 + Н2О
Карбонат-ион СО32-, вступая в реакцию с растворенным в воде ионом кальция Ca2+, образует карбонат кальция CaCO3 - более мелкую и легкорастворимую фазу по сравнению с Са(НСО3)2 - образуется так называемая кайма затравочных кристаллов. Далее процесс интенсифицируется. На затравочных кристаллах образуются дополнительные места кристаллизации (сцепления) молекул солей кальция и магния. Образованные агрегатные структуры остаются во взвешенном мелкодисперсном состоянии и вымываются потоком воды. Рост кристаллов особенно наглядно проявляется при нагреве воды. При этом вода слегка мутнеет. Это обусловлено тем, что, медленно разрастаясь, кристаллы начинают рассеивать свет. Максимально их величина может достигать лишь тысячной доли миллиметра, что не дает им возможности образовывать твердые отложения в виде осадка и накипи.
Обработанная таким образом вода сохраняет антинакипный эффект в течение 28 суток в отличие от других подобных устройств магнитной обработки, представленных в данный момент на российском рынке, результат обработки которых сохраняется от двух до пяти дней. По истечении данного срока вода должна быть обработана повторно.
Имеются достоверные эмпирические данные (результаты анализа) о каталитическом действии магнитной обработки MultiSafe на закисную форму железа (Fe2+). Вода, прошедшая установку и дополнительно обработанная угольным фильтром, не содержит Fe2+, и концентрации на выходе с установки по окисному железу Fe3+ снижены более чем в 3 раза. Ведь при прочих равных условиях исходная вода не подвергалась процессу обезжелезивания. Наряду с этим магнитная обработка MultiSafe способствует активации процессов адсорбции различных примесей органического происхождения. Магнитная обработка также влияет на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость взвешенных частиц, благодаря чему ускоряет их осаждение, т.е. способствует извлечению из воды разного рода взвесей.
Прибор устанавливается на вводе холодной воды в дом для одной или даже нескольких семей, т.к. пропускная способность позволяет обрабатывать до 3 м3/ч. Устройство не требует специального обслуживания, процесс полностью автоматизирован. Все обслуживание прибора сводится к замене обработочной камеры через 1,5-2 года работы, что эквивалентно объему воды, потребляемой среднестатистической семьей за данный период.
Прибор MultiSafe находит применение в системах водоснабжения и отопления отдельного дома, коттеджа, для подготовки воды в водогрейных паровых котлах, оборотной воды котельных, для подготовки технологической воды в пищевой, целлюлозно-бумажной, текстильной и других отраслях промышленности и т.д. MultiSafe совмещает в себе функции и устройства защиты, наблюдения и регулировки системы водообеспечения, а именно:

• модуль электродинамической обработки воды;
• система защиты от несанкционированного расхода, например, прорыва труб и разного рода утечек;
• система диагностики и управления работой прибора, а также дополнительные устройства дальнейшей обработки воды, например, фильтры механической очистки DRUFI и угольный фильтр фирмы SYR
• индикация сбоев и неполадок в работе системы.

Перечисленные модули управляются при помощи центрального процессора. Благодаря жидкокристаллическому дисплею становится возможным отображение, программирование и изменение режимов работы. С помощью клавиатуры можно задать дополнительные пользовательские и рабочие установки.
Таким образом, при помощи прибора MultiSafe происходит обработка водного потока переменным магнитным полем. В результате чего изменяется структура и степень гидратации ионов растворенных солей, и тем самым создаются условия для образования ионных ассоциатов, количество которых зависит от напряженности электромагнитного поля, диамагнитной восприимчивости ионов и других факторов. Возникающие под влиянием магнитного поля ионные ассоциаты являются зародышами новой фазы - сублимикроскопической - и коллоидной стадии дисперсности и впоследствии выполняют роль дополнительных центров кристаллизации. Прямое воздействие магнитного поля на ионы примесей способствует активации процессов адсорбции и открывает широкие перспективы для водоподготовки в целом.

Технические данные MultiSafe:KLS 3000KS 3000LSПодключенияDN 20-32DN 20-32DN20-32Рабочая средапитьевая водапитьевая водапитьевая водаМаксимальный проток3,0 м3/ч3,0 м3/ч3,5 м3/чМинимальный проток0,1 м3/ч0,1 м3/ч0,1 м3/чПотери давления при номинальном протоке0,5 бар0,5 бар0,5 барМинимальное рабочее давление2,0 бар2,0 бар2,0 барМаксимальное рабочее давление10 бар10 бар10 барМаксимальная жесткость воды14,3 мэкв/л14,3 мэкв/л-Минимальная жесткость воды3,56 мэкв/л3,56 мэкв/л-Максимальная температура на входе300С300С300СМаксимальная температура помещения400С400С400СИнтервал эксплуатации обработочной камеры400 м3400 м3-Напряжение230В/50Гц230В/50Гц230В/50ГцЭлектрическая мощность55 Вт55 Вт12 ВтМощность в дежурном режиме5 Вт5 Вт5 ВтГабариты В/Ш/Г (мм)700/318345700/215/345560/318/355Класс защитыIP 21IP 21IP 21Номер заказа2400.00.0002402.00.0002401.00.000

Стремление экономить материалы и топливо понуждают конструкторов энергетического оборудования к интенсификации его использования и увеличению мощности тепловых потоков на единицу площади теплообменных поверхностей. В свою очередь, повышаются требования к качеству питательной воды промышленных и энергетических потребителей. Наряду с этим упрощаются технологии водоподготовки, позволяющие малыми средствами добиться больших результатов.

Подписаться на статьи можно на

Применение «нехимических» методов обработки воды в энергетике расширяется благодаря технологическим и экономическим преимуществам: их внедрение позволяет значительно сократить количество используемых реагентов (кислот, щелочей, хлорида натрия) и тем самым избавиться от проблем утилизации сточных вод с высоким содержанием химических веществ. Активно развиваются такие технологии водоподготовки как: магнитная, электромагнитная (радиочастотная), акустическая (ультразвуковая), мембранная. Также к этим методам условно отнесены электрохимический (электродиализный) метод и обработка воды комплексообразователями (комплексонами).

Магнитная обработка воды

Магнитные аппараты устанавливают для предотвращения (или уменьшения) осаждения накипеобразующих веществ на теплообменной поверхности. Наиболее часто встречающаяся накипь образуется карбонатом кальция.

Температура осаждения карбоната кальция из природной воды - 40-130 °С. Следует помнить о том, что температура нагретой воды в теплогенераторе или теплоиспользующем аппарате всегда ниже температуры стенки нагреваемой поверхности. Принято считать, что температура стенки трубы в топке водогрейного котла выше температуры нагретой воды на 30-40 °С, а в теплообменнике (бойлере) - на 15-20 °С. Но, конечно, эта разница температур уменьшается с уменьшением габаритов и теплопроизводительности котлов.

Эти и другие соображения обусловили следующие требования к технологии и аппаратам магнитной обработки воды (СНиП II-35-76**** «Котельные установки», СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» (ранее СНиП 2.04.07-86*), СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» (ранее «Руководство по проектированию тепловых пунктов»: М., Стройиздат, 1983);

Для чугунных и других паровых котлов с температурой нагрева воды до 110 °С допускается карбонатная жесткость исходной воды не более 7 ммоль/л (то есть практически до наибольшего значения карбонатной жесткости природной воды, определяемого в лаборатории), содержание железа (Fe) - не более 0,3 мг/л. При этом обязательна установка шламоотделителя на продувочном трубопроводе парового котла;

Для водогрейных котлов с температурой нагрева воды до 95 °С в закрытой системе теплоснабжения допускается карбонатная жесткость исходной воды не более 7 ммоль/л, содержание железа (Fe) - не более 0,3 мг/л. При этом исходную воду можно не деаэрировать, если в ней содержание растворенного кислорода не более 3 мг/л и/или сумма значений хлоридов (Сl -) и сульфатов (SO4 2-) не более 50 мг/л. Часть циркулирующей воды (не менее 10 %) должна проходить через дополнительный магнитный аппарат для предотвращения «затухания» магнитного воздействия.

Для системы горячего водоснабжения с t нагрева воды до 70 0С должны выполняться все указанные выше условия (ограничения по жесткости воды, содержанию железа, деаэрация или другая противокоррозионная обработка воды), но, кроме того, нужно обеспечить напряженность магнитного поля не более 159.103 А/м (2000 Э). Другие условия для этой системы указаны в СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и в СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов».

Отсутствие общепризнанной теории магнитной обработки воды и, следовательно, отсутствие методики расчета параметров, разрушенная система нормативной базы (перевод нормативов в разряд рекомендуемых и добровольно принимаемых), существование десятков (!) производителей - всё это склоняет пользователей к случайному выбору аппаратов и приводит к положению, при котором в одинаковых, казалось бы, условиях эффект магнитной обработки воды различается.

У «классических» физиков вызывает недоумение и неприятие притязания инженеров объяснять эффективность магнитной обработки воды действием магнита на внутриатомные силы. Конечно, для внутриатомных сил магнитный импульс применяемых аппаратов - то же самое, что пушечный выстрел в океан в надежде его «взволновать»,

Можно предположить, что противоречие разрешается простым напоминанием: обработке воды подвергается не Н 2 О, а природная вода - срéды очень и очень разные.

Кроме того, недоверие вызывает существование так называемой «памяти воды», то есть сохраняющейся в течение довольно длительного времени (по разным оценкам: 12-190 ч) после «омагничивания» способности воды предотвращать или хотя бы замедлять накипеобразование.

Из известных гипотез магнитной обработки воды представляется наиболее обоснованной гипотеза, выдвинутая сотрудниками кафедры водоподготовки МЭИ (Технический университет) и развитая далее в Институте проблем нефти и газа РАН.

Основное положение гипотезы: магнитная обработка воды может быть эффективной только при наличии в воде ферромагнитных частиц (хотя бы в количестве более 0,1-0,2 мг/л). Вода должна быть пересыщена по ионам кальция и карбоната. Магнитный поток способствует дроблению агрегатов ферромагнитных частиц на фрагменты и отдельные частицы, «освобождению» их от водной оболочки, образованию газовых микропузырьков.

Ферромагнитные микрочастицы в многократно увеличенном количестве создают центры кристаллизации, и накипеобразующие элементы меньше осаждаются на теплонапряженной поверхности и больше - внутри водного потока. Газовые микропузырьки действуют как флотоагенты.

Конструкции магнитных аппаратов разнообразны.

Лучшая эффективность - у аппаратов, полюсы которых выполнены не из углеродистой стали, а из редкоземельных металлов, сохраняющих «магнитную силу» до температуры воды 200 °С и имеющих длительный эксплуатационный ресурс (за 10 лет магнитные свойства ослабевают лишь на 0,2-3,0 %).

Магнитное поле должно быть переменным. Поэтому магнитные аппараты состоят из четырех и более магнитов - так, чтобы положительные и отрицательные полюсы чередовались.

Магниты могут располагаться как внутри, так и снаружи трубы. При внутреннем расположении полюсов происходит накапливание частиц железа на полюсах (что вызывает необходимость разборки аппарата для очистки). При наружном расположении магнитов нужно учитывать зависимость магнитной проницаемости материала трубы.

При большом количестве железа в исходной воде (5-10 мг/л) и небольшом расходе воды, когда экономически нецелесообразно организовывать специальное обезжелезивание воды, можно предусматривать перед магнитным аппаратом намагниченную фильтр-сетку: будут задерживаться и ферромагнитные, и другие взвешенные частицы.

С учетом положений описанной выше «ферромагнитной» гипотезы «омагничивания» воды требуется в каждом случае внимательно рассматривать условия установки аппаратов. Требуется также критически относиться к приведенному выше нормативу по железу: не более 0,3 мг/л. Нужно установить нижний предел содержания железа в исходной воде и, может быть, повысить верхний предел.

Во время магнитной обработки образуется углекислота. Получающийся углекислый газ в системе горячего водоснабжения и в промышленных оборотных системах выводится через водопроводную арматуру и градирни. В закрытой системе с большим расходом воды необходимо устанавливать дегазаторы.

Получающиеся хлопья необходимо выводить из системы - через шламоотделители. При этом нужно учитывать, что центробежный циркуляционный насос должен устанавливаться после магнитного аппарата, чтобы хлопья не разрушались.

Электромагнитная (радиочастотная) обработка воды

Достоинством электромагнитной обработки является легкий монтаж: электрокабель просто наматывается на трубу (как правило, не менее шести витков). При подаче электротока в кабель образующиеся электромагнитные волны в природной воде изменяют структуру находящихся там веществ (прежде всего, как описано выше, ферромагнитных частиц). В результате накипеобразующие примеси кальция (в основном - карбонаты) меньше осаждаются на теплонапряженной поверхности.

Удобство такого способа обработки воды - возможность изменения воздействия на воду путём изменения подачи электроэнергии (мощности и силы тока).

Радиочастоты - один из классов электромагнитных волн - разделены в зависимости от частоты и длины волны на 12 диапазонов. Диапазон частот, используемых при описываемой обработке воды, - 1-10 кГц, то есть часть диапазонов инфранизких частот (0,3-3 кГц) и очень низких частот (3-30 кГц).

Как и магнитная обработка воды (на постоянных магнитах), электромагнитная применима только для воды сравнительно низких температур нагрева - не более 110-120 °С и там, где нет пристенного кипения воды. Следовательно, такая обработка не может применяться для паровых котлов, где температура нагрева воды более 110 °С. Возможно, потому, что мощность тепловых потоков через нагреваемые поверхности паровых и больших водогрейных котлов несопоставимо велика по сравнению с мощностью электромагнитного сигнала, препятствующего накипеобразованию.

Показательны во много раз отличающиеся оценки тепловых нагрузок поверхностей нагрева, при которых эффективна электромагнитная обработка воды. Разные фирмы указывают для своих аппаратов допустимые значения мощности тепловых потоков: от 25-50 до 175 кВт/м 2 . Но большинство фирм вообще не указывают это значение.

Физико-химические процессы радиочастотной обработки воды пока исследованы недостаточно, а добытые в исследованиях факты не получили удовлетворительной интерпретации. Как бы там ни было, претензии изготовителей аппаратов на возможность применения этого метода в широком диапазоне значений жесткости, минерализации и температуры воды, для разных котлов и теплообменников - не обоснованы.

Акустическая (ультразвуковая) обработка воды

Выше указывалось, что из-за отсутствия общепризнанных обоснованных расчетных методик выбора параметров магнитных и электромагнитных аппаратов воспроизводимость результатов обработки воды плохая. В этом отношении ультразвуковая обработка воды имеет преимущество: результаты всегда однозначные и воспроизводимые.

Ультразвуковая технология предотвращения образования отложений на теплообменной поверхности оборудования основана на ультразвуковом возбуждении механических колебаний в толще водного потока и/или в теплообменных стенках оборудования.

Пределы применения этой технологии, сообщаемые разными фирмами-изготовителями, очень различаются:

Жесткость исходной воды (преимущественно - карбонатной) - до 5-8 и более ммоль/л (верхний предел не найден);

Температура нагреваемой воды - до 80-190 °С (теплообменники и паровые котлы низкого давления - до 1,3 МПа).

Другие параметры работы, условия применения акустических аппаратов - см. «Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ», 2009, № 1.

Известны сотни объектов, где успешно действуют ультразвуковые противонакипные аппараты. Но сложность определения места установки аппаратов на оборудовании требует руководства работами специалистов фирмы-производителя.

Электрохимические методы обработки воды

Есть несколько электрохимических методов и конструкций, позволяющих предотвращать образование отложений в оборудовании (в том числе - накипь в теплогенераторах и теплообменниках), улучшать, интенсифицировать процессы флотации, коагуляции, седиментации и др.

Конструкции разные, но суть заключается в том, что под влиянием электрического поля в воде инициируются процессы электролиза: соли жесткости, соединения железа, других металлов осаждаются на катодах, а на анодах образуются углекислый газ и углекислота. Образующиеся ионы также разрушающе действуют на бактерии и другие биологические примеси воды.

Расход электроэнергии зависит прежде всего от минерализации исходной воды и расстояния между электродами.

Подробно технология электрохимической обработки воды разных производителей описана: «Аква-Терм», 2003, № 2 и «Аква-Magazine», 2008, № 3.

Разработана и уже применяется электроплазменная технология очистки воды, но ее применение требует еще дополнительных исследований в реальных условиях объектов.

Другие методы обработки

Многочисленными исследованиями и уже большим опытом работы теплообменного оборудования установлено, что введение в воду некоторых веществ-комплексообразователей даёт возможность предотвращать накипеобразование.

Принципиально важно отметить, что количество вводимых комплексонов несравнимо меньше стехиометрического количества. Это обстоятельство позволяет нам характеризовать такой метод в качестве «не совсем химического» - здесь нет обмена электронами между атомами, как в «классической» химической реакции.

В этой технологии гарантированный успех достижим только при обязательном учете тепловых и гидродинамических условий работы оборудования. Необходим комплекс исследований на каждом объекте и непременный надзор квалифицированных специалистов за эксплуатацией оборудования.

Сообщения, публикации о реагентах и технологии, пределах применения этого способа обработки воды столь многочисленны, что описание его находится вне пределов данной статьи. Особенности этого способа необходимо осветить в отдельной статье.

Последнее замечание, безусловно, должно быть отнесено и к мембранному методу.

Все рассмотренные технологии водоподготовки, несмотря на различие в принципах и особенностях, обладают общими признаками: их энергетические мощности невелики. А мощности тепловых потоков очень сильно различаются. Может оказаться, что действие магнитных, электромагнитных, ультразвуковых импульсов, комплексонов будет недостаточно, и накипеобразующие вещества будут «успевать» осаждаться на теплообменной поверхности.

Также весьма различны скорости движения водных потоков.

Участившиеся в последние годы сообщения об авариях жаротрубных котлов - подтверждение, в частности, прямой зависимости накипеобразования от скорости водных и мощности тепловых потоков.

Современные жаротрубные котлы, в отличие от котлов производства 30-40-х гг. прошлого века, обладают хорошими показателями соотношения теплопроизводительности и габаритов, но сохранили конструктивные недостатки жаротрубных котлов: малые скорости потоков воды и наличие застойных зон.

Очищать воду современные технологии сегодня позволяют по-разному. Можно и химические средства использовать, можно использовать АкваЩит или работать и с помощью магнитного воздействия. Такое многообразие обуславливается разной покупательной способностью населения и разными потребностями в качестве воды для промышленного производства.

Жесткость, как стимул к применению

Нет ничего хуже известкового осадка. Из всех вредных примесей, жестковатость самая опасная. И опасна она именно тем, что действует медленно, но очень метко. От нее невозможно отравиться, как от вредной вирусной воды. Она не обладает цветом и вкусом, как железистая вода. В этом и состоит ее негатив. Проследить ее влияние можно, но это процесс длительный. Зато результат – накипь – видит каждый.

Она постоянно меняющаяся система, состоящая из многих компонентов. Для примера в таблице представлен упрощенный состав воды. И это многообразие нужно обработать, оставив при этом все полезное.

Полностью растворенными в воде являются только минеральные соли, но они же являются и полезными примесями. Но если их в воде слишком много, то образуется известковый осадок. Помочь устранить его может электромагнитная обработка воды , как одна из более эффективных.

Согласно ГОСТу, общая жесткость в воде не должна превышать показание 9. Жесткость ведь не только накипью плоха, она ухудшает состояние воды, не говоря уже о последствиях при работе с бытовыми приборами -

• Увеличенный расход моющих средств;
• Ухудшение состояния тканей;
• Снижение питательности еды;
• Стимулирование коррозии;
• Падение КПД бытовых приборов

Моющие средства при контакте с жесткой водой образуют малорастворимый осадок, куда излишек мыла и уходит. На нормальную с показателем 9, расход мыла составляет примерно 2,5 грамма. При мягкой воде такой расход составит 1,75 грамма примерно. При стирке в такой воде, которая теперь обладает не только жесткостью, но еще и малорастворимым осадком, ткани начинают впитывать эти примеси. От этого они становятся ломкими, износ работает быстрее.

Если же говорить о пользе продуктов, то белки из мяса, при варке в некачественной воде, становятся практически нерастворимыми и очень плохо усваиваются человеком. В результате нужно и на ремонт тратиться и на промывку, да и здоровье тоже страдает от такой воды.

Накипь же работает внутри приборов и оборудования, как отличный теплоизоляционный материал. Расход топлива при этом увеличивается в десятки раз, а качество нагрева очень сильно падает. Все это сказывается на нормальной работе приборов и оборудования, причем до такой степени, что оно может ломаться и без возможности восстановления. Чистить поверхности или промывать их постоянно химическими растворами можно, но, сколько будет все это стоить, и на сколько потребители готовы пойти на такие минусы, как вечно поцарапанные поверхности, в остатках накипного налета, ясно будет только по мере.

В связи с таким количеством вреда от накипи и самой жесткости, человечество вынуждено было искать способы обработать воду так, чтобы получить мягкую и не знать больше таких проблем. Кроме электромагнитной обработки воды большой популярностью сегодня пользуются ионообменные приборы, умягчение воды путем впрыскивания в воду умягчающих средств.

При умягчении главной задачей остается связывание или устранение катионов кальция и магния. При работе с химическими веществами эти катионы превращаются в нерастворимые соединения, которые проще вымыть или отфильтровать. Есть вариант замены одних катионов на другие. Так работают ионообменные установки. Для этого используют специальные картриджи с определенной фильтрующей смолой. В обмен на соли жесткости она может отдавать ионы натрия или водорода. Но возня с постоянными заменами картриджей, забившихся после обменов, требует и денег, и усилий. Все это и привело к экспериментам над безреагентным умягчением.

Как обработать воду электромагнитными волнами без химических реакций?

Еще в середине двадцатого века, когда не отгремел еще костер великой отечественной войны, ученые занимались изучением работы магнитного воздействия на жесткость. Так и была открыта особенность поведения солей жесткости при обработке воды электромагнитными волнами и магнитном облучении. Хотя до сих пор так и нет одинакового мнения о том, как работает магнитное поле. Достоверно известно одно, что под таким влиянием вода становится более мягкой, а главное воздействие способствует очищению стенок оборудования.

Обычно загрязнение стенок является большой проблемой для оборудования. Осадок накапливается на резиновых прокладках в узких трубках, приходится сменные прокладки постоянно менять, а для очистки узких мест разбирать оборудование и останавливать производство. От простоев соответственно предприятие получает убытки.

По разным вариантам работы магнитного поля, в воде образуются либо центры кристаллизации, либо соли меняют форму и становятся острыми и неудобными для прилипания. При любом варианте облучения соли не могут прилипать к поверхностям, зато могут своими острыми концами качественно счищать старые залежи. Причем делают они это качественно, хоть и медленно, и при этом не нужно ничего раскручивать и очищать. Эта особенность и делает устройства электромагнитной обработки воды крайне выгодными для сфер, работающих с водой постоянно.

Кроме очистных особенностей, приводит к резкому увеличению растворения неорганических солей, растворенный кислород в большей степени концентрируется в воде. Не доказано, но есть версия о том, что электромагнитная волна поможет решить и некоторые бактерицидные проблемы.

Магнитное воздействие не оказывает влияния на здоровье человека. Это экологически безопасный способ получить мягкую воду довольно быстро, без обслуживания и лишних затрат. При этом все солевые качества остаются в норме, вода не меняет критически свой состав. Но при всех этих достоинствах одного магнитного действия было недостаточно и появились первые варианты электромагнитной обработки воды.

Магнитная или электромагнитная обработка, что выбрать?

Тем не менее, все еще используют, особенно в тех домах, где есть колонка, и нет горячей воды. Магнитный приборчик хоть и маленький, но обработать небольшую квартирку ему вполне под силам. Главное, чтобы скорость потока не превышала предельно допустимую, а вода не была горячей. У такого прибора перед электрическим братом есть всего один небольшой плюсик – это отсутствие расходов на электричество. По сути, магнитной обработкой сегодня мало кто пользуется, только в случае обработки исключительно холодной воды с определенной скоростью потока он все еще применяется.

Электромагнитная обработка воды намного выгоднее других безреагентных. нужно приварить к котлу, магнитный прибор врезать в трубу. Электромагнит же достаточно накрутить на трубу. Это значительно облегчает жизнь. Прибор легко и снять, и одеть. Только концы обмотки нужно изолировать и обязательно смотреть, чтобы вода на проводку не попадала. Собственно это и все обслуживание. Не работает такой прибор только в двух случаях – отключение электроэнергии и вода в системе стоит. При использовании магистрального устройства подобного толка, защита от образования накипи гарантирована практически для всех бытовых приборов. Только вот питьевого качества такой прибор не даст. Именно поэтому, выбирать электромагнитную обработку имеет смысл только от накипи и . Его задача больше относится к очищению поверхностей и защите их от новых отложений. Потому в квартиру лучше дополнительно еще купить питьевой фильтр под мойку.

Напряжение питания, В —— 220/12

Ток потребления, А —— 0,5..2

Частота импульсной обработки воды, Гц —— 20…2000

Форма сигнала — треугольник или прямоугольный импульс

Научные исследования подтверждают изменение свойств воды при внешнем электромагнитном воздействии. Дождевая вода или полученная в результате таяния снега, по свойствам значительно отличается от воды из подземных источников артезианских скважин и естественных выходов на поверхность земли в виде ключей.

В подземной воде отсутствуют электромагнитные свойства. Вода в виде дождевых осадков заряжена грозовыми разрядами, отличительная способность такой воды — легкое усвоение растениями, при этом ускоряется их рост при почти полном отсутствии микроэлементов.

Во многих районах возможность использования дождевой или снеговой воды для полива растений ограничено из-за малого количества природных осадков, приходится пользоваться водой, взятой из водопровода, в которую также добавлено ядовитое вещество — хлор, который снижает качественные показатели воды.

В садоводствах хлор в воду не добавляют, вода используется из артезианских скважин с больших глубин. Ускорить рост растений позволяет использование артезианской воды после обработки электромагнитным полем, что приводит к повышению урожайности, снижению заболеваемости растений.

Ранее, в торговле, можно было купить металлическую вставку в водопровод, обладающую электромагнитными свойствами, но в данном устройстве не было возможности варьировать изменения свойств воды с целью подбора оптимального варианта — мощности излучения, его частоты, изменения формы электромагнитного поля.

Простой переносной прибор для электромагнитной обработки воды легко выполнить, используя катушку из медного провода, подключенную к источнику постоянного тока. Катушка крепится на неметаллический поливочный шланг водопровода. На время разбора воды через катушку подается постоянный электрический ток от сетевого блока питания или от небольшого аккумулятора. Простота такого схемного решения не позволяет провести исследования с целью получения оптимального варианта, для этого разработана электронная схема, которая позволяет проводить изменение частоты, мощности и формы электромагнитного поля с целью качественной поляризации атомов воды, солей и минералов, растворимых в воде.

Принципиальная схема (рис. 1) состоит из генератора частоты на аналоговом таймере DA1, усилителе мощности на биполярных транзисторах VT2-VT3 и блоке питания на силовом трансформаторе Т2.

Для установки оптимального режима обработки воды в схему введены: регулятор частоты на переменном резисторе R3, регулятор мощности на резисторе R6, переключатель SA1 формы сигнала — прямоугольного или треугольного.

Мультивибратор на микросхеме аналогового таймера работает в режиме генератора прямоугольных импульсов, в первом случае импульс используется без изменений, во втором случае с помощью зарядного конденсатора СЗ импульс переводится в форму пилы.

Внутренняя структура микросхемы таймера состоит из верхнего и нижнего компараторов, в виде операционных усилителей; RS-триггера; выходного усилителя и ключевого транзистора, используемого для разрядки внешнего конденсатора.

Питание на выводы 8 и1 микросхемы подается от стабилизированного источника тока на транзисторе VT1, это снижает влияние мощных импульсных токов при электромагнитной обработке воды на работу таймера.

Вывод 4 — сброс в работе не используется и подключен к плюсу источника питания, для устранения влияния ложных срабатываний таймера.

Вывод 7 таймера — вывод коллектора внутреннего транзистора сброса, эмиттер которого подключен к общему проводу. Состояние этого транзистора идентично с состоянием выхода 3, открыт — когда на выходе таймера нулевой потенциал и заперт, когда присутствует напряжение. В данной схеме электромагнитной обработки воды он используется как вспомогательный выход с повышенной нагрузочной способностью для индикации состояния микросхемы таймера. Светодиод HL1 горит, когда внутренний транзистор заперт, указывая, что на выходе 3 таймера высокое напряжение. Вход 2 таймера -управление переключением выходного напряжения, вход 6 — переключение выхода 3 в нулевое состояние при напряжении на конденсаторе С1 выше 2/3Un.

Зарядка конденсатора С1 происходит при высоком уровне на выходе 3 через резисторы R2 и R3 "Частота". По окончании зарядного цикла при 2/3Un внутренний триггер микросхемы переключит выход 3 на нулевой уровень, конденсатор С1 разрядится через цепи R2, R3, R4, R6, на выходе появится прямоугольный импульс высокого уровня, триггер вернется в исходное состояние и повторится процесс заряда конденсатора С1.

Вывод 5 в микросхеме позволяет получить прямой доступ к точке делителя с уровнем 2/3Un. Данный вывод в схеме не используется и соединен с общим проводом через конденсатор С2.

Стабилизация напряжения питания микросхемы DA1 выполнена на транзисторе VT1 с цепями стабилизации напряжения базы, резистором R5 и стабилитроном VD2.

Частота следования импульсов зависит от сопротивления резистора R3 "Частота".

Усилитель мощности выполнен на транзисторах с большим коэффициентом усиления для увеличения быстродействия схемы и раскачки выходного каскада на транзисторе VT3, при высоком уровне импульса тока в катушке L1.

Конденсатор СЗ в базовой цепи транзистора VT2 позволяет сформировать из прямоугольного импульса таймера треугольную форму. Тумблером SA1 определяется режим обработки сигнала таймера. Резистор R7 позволяет создать небольшое смещение на базе входного транзистора усилителя мощности.

Импульсный диод VD3 в цепи коллектора транзистора VT2 позволяет защитить схему при обратной полярности напряжения источника питания.

Электромагнитная катушка L1 защищена от пробоя обратным напряжением импульса тока диодом VD4. Конденсатор СЗ создает на катушке резонанс напряжения, увеличивая амплитуду импульса тока.

Блок питания прост по исполнению и выдает 14… 16 В напряжения при токе 1 …2 А, возможно использовать любой сетевой адаптер с близкими характеристиками.

Работа устройства электромагнитной обработки воды основана на формировании импульсного тока в электромагнитной катушке с целью поляризации воды и содержащихся в ней примесей. Полив растений обработанной водой повышает урожай на 25…30%. При использовании прибора в бытовых условиях электромагнитная обработка воды предотвращает образование накипи и отложений в трубах горячей и холодной воды, смягчает воду, что снижается расход стиральных порошков, электроэнергии и времени при стирке.

В приборе установлены заводские радиодетали: таймер типа 555 или КР1006ВИ1, резисторы — МЛТ-0,125, переменные СП-3-4АМ. Конденсаторы типа КМ и К53.

Транзисторы с высоким коэффициентом усиления, более 100. Катушка L1 имеет 200 витков провода диаметром 0,23 мм, намотанным на картонный патрон диаметром 28 мм. Патрон одевается на поливочный шланг, на схему подается напряжение, регуляторы частоты и мощности предварительно выставляются в среднее положение. При работе индикатор HL1 должен заметно мигать на нижней частоте генератора, катушка и выходной транзистор при работе немного греются, что является нормальным состоянием.

На выходной транзистор типа КТ-82ЭА (аналог D333) крепится радиатор.

Диодный мост VD5 применен на большой ток, до 30 А, используется без радиатора и может заменен на два диода КД213Б.

В лабораторных условиях работоспособность схемы по магнитным свойствам проверить несложно: при подаче напряжения катушка L1 втягивает в себя стальную отвертку средних размеров, ток потребления при этом достигает в амплитуде до 6 А, средний — 1 …1,5 А.

При отсутствии на даче напряжения электросети схему прибора можно питать от старого аккумулятора, предварительно зарядив его от блока питания. Аккумулятор следует подключить к плюсу диодного моста VD5 или вместо катушки L1 в соответствующей полярности. Окончание зарядки — по началу обильного кипения электролита. Перезаряда не произойдет, так как вторичные обмотки трансформатора Т2 соединены в выходное напряжение 12 В.

Электронную схему прибора можно использовать и для питания электродвигателей постоянного тока в сверлильных станках и по другим назначениям, обороты можно регулировать регулятором мощности R6, а двигатель подключить к точкам подключения катушки L1.

Печатный монтаж выполнен на одностороннем стеклотекстолите. Размер платы (рис. 2) — 75×36 мм.

Регулятор частоты, мощности, индикатор работы и тумблер формы сигнала установлены на передней панели прибора, блок питания выполнен в отдельном корпусе и соединен с электронной схемой двухжильным проводом сечением 2,5 мм2.



" статьёй . Ранее, в статье "Экстрасенсорные и физические способы умягчения воды " мы уже столкнулись с похожей темой — магнитной обработкой воды. И определили, что магнитная обработка воды (если используется постоянное магнитное поле) рассчитана на определённый постоянный физико-химический состав воды, скорость её потока а также множество других показателей. И пришли к выводу, что постоянное магнитное поле не в состоянии компенсировать изменения данных параметров, и следовательно, постоянные магниты — не очень эффективное средство в большинстве случаев. Такие выводы пришли в голову не только нам, и примерно лет 20 назад стали развиваться альтернативные способы умягчения воды физическими способами.

Борьба с накипью ультразвуком и электромагнитными импульсами — это борьба с помощью физической обработки воды. В отличие от химических реагентных способов умягчения воды , описанных ранее, физические способы не предполагают использование каких бы то ни было реагентов. Мало того, введённые при обработке воды связывающие вещества (типа полифосфатов) наоборот, блокируют результаты работы приборов физической обработки воды. Итак, поговорим подробнее про современные способы физической обработки воды.

Основной принцип физической обработки воды

В том числе ультразвуком и электромагнитными импульсами состоит в том, что при обработке проявляется эффект кавитации.

Кавита́ция (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом ударную волну.

В результате этой самой кавитации в воде повышается вероятность столкновения ионов кальция и магния, за счёт чего образуются зародышевые центры кристаллизации. Данные центры являются энергетически более выгодными по сравнению с обычными местами образования накипи (стенками труб, нагревательными поверхностями), следовательно накипь начинает образовываться не где попало, а на созданных центрах кристаллизации — в обЪёме воды.

В результате накипь не образуется на стенках труб и нагревательных элементах. Чего и требовалось достичь. Подробнее про физическую обработку воды можно прочесть в статье "Физическая обработка воды. Как она работает? ". А пока что переходим к типам физической обработки воды.

Обработка воды ультразвуком.

Ультразвуковая технология выделяется в этом ряду тем, что обеспечивает одновременное воздействие на образование накипи несколькими различными механизмами. Так, при озвучивании воды ультразвуком достаточной интенсивности происходит разрушение, раскалывание образующихся в нагреваемой воде кристаллов солей жесткости. Это приводит к уменьшению размеров кристаллов и к увеличению центров кристаллизации в нагреваемой воде. В результате значительная часть кристаллов не достигает размеров, требуемых для осаждения, и процесс формирования накипи на теплообменной поверхности замедляется.

Следующим механизмом воздействия ультразвуковой технологии на образование накипи служит возбуждение высокочастотных колебаний на поверхности теплообмена. Распространяясь по всей поверхности теплообменного оборудования, ультразвуковые колебания препятствуют формированию на нем накипных отложений, отталкивают от теплообменной поверхности кристаллы солей и замедляют их осаждение. На рис. 2 приведен анимационный видеоролик, демонстрирующий этот процесс.

Изгибные колебания теплообменной поверхности разрушают так же уже сформированный слой накипи. Это разрушение сопровождается отслоением и откалыванием кусочков накипи. При значительной толщине слоя образованной ранее накипи относительно диаметра водопроводящих каналов существует опасность их засорения и закупорки. Поэтому одним из основных требований успешного применения ультразвуковой технологии является предварительная очистка теплообменных поверхностей от сформированного до установки ультразвуковых устройств слоя накипных отложений.

То есть, наблюдаются два эффекта от ультразвуковой обработки воды:

• препятствование образованию накипи и
• разрушение уже сформированного слоя накипи.

Электромагнитные импульсы против образования накипи.

Что делает безреагентный смягчитель воды с помощью электромагнитных импульсов? Всё очень просто. Он воздействует на воду следующим образом. В необработанной воде при нагревании обычно образуются кристаллы карбоната кальция (мела, известняка), форма которых похожа на репейник (лучи с колючками, расходящиеся в разные стороны).

Благодаря этой форме кристаллы соединяются между собой как крючки с застёжками и, соответственно, образуют сложно удаляемые известковые отложения - то есть накипь, в виде очень плотной, твёрдой корки.

Безреагентный cмягчитель воды Calmat естественным путём изменяет процесс кристаллизации солей жёсткости. Блок управления производит динамические электрические импульсы различных характеристик, которые передаются через провод-обмотку на трубе в воду. После обработки прибором известь (кристаллы карбоната кальция) образуются в форме палочек.

В форме палочек кристаллы карбоната больше не обладают способностью к образованию известковых отложений. Безвредные изветсковые палочки будут смываться водой в виде известковой пыли.

В процессе обработки воды с помощью электромагнитных импульсов выделяется небольшое количество углекислого газа, в воде образующего углекислоту. Углекислота - это естественное средство, встречающееся в природе и растворяющее известковые отложения. Освобождённая углекислота постепенно устраняет уже имеющиеся в трубопроводе известковые отложения, при этом бережно относясь к материалу труб. Также под воздействием углекислоты в очищенной трубе создаётся защищающий её тонкий слой-плёнка. Он препятствует возникновению обычной и язвенной коррозии в металлических трубах.

Итак, в отличие от обработки воды ультразвуком, мы имеем три эффекта от электромагнитных импульсов:

• препятствование образованию накипи,
• разрушение уже сформированного слоя накипи и
• образование защитного противокоррозионного слоя.

Конечно, помимо описанных теорий эффективности физических способов обработки воды существует множество других. Равно как существует и множество теорий неэффективности этих способов. Тем не менее, практика показывает, что ряд устройств таки справляется с поставленными задачами — препятствовать накипеобразованию.

Как их выявить? Как не купить фигню? Очень просто: требуйте у продавцов признаки, по которым вы в короткое время сможете определить, есть результат или нет. А также требуйте условий возврата, если эти признаки не проявятся.