Способы кондиционирования воды
Понятие кондиционирования воды – это технологический процесс, связанный с доведением состава воды до необходимых параметров, в которых учитываются концентрация полезных веществ и токсичных (первые по максимуму, вторые по минимуму), щелочность, значение pH. Сам процесс в себя включается несколько операций, связанных с очищением воды, в которую впоследствии вносятся специальные реагенты. Кондиционирование проводятся и для получения питьевой воды, и для пищевых производств, и даже для объектов энергетики.
Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов
Требования к воде, которая используется в качестве теплоносителя, обозначаются двумя ее параметрами:
Если вода соответствует этим двум требованием, то ее называют стабильной. При этом принят такой параметр, как коэффициент стабильности, обозначаемый буквой «J». Если данный коэффициент меньше «0», то у жидкости появляется коррозионная активность, но она не является сильно активной. При «J» больше «1» активность резко возрастает, что приводит к отложению солей на металлических поверхностях оборудования и трубопроводов. Если J=0, то это считается идеальным состоянием воды.
При этом расчетная формула коэффициента такова: J = pHn – pHs, где «pHs» – это водородный показатель (кислотность) жидкостного раствора. Он определяется или с помощью расчетов, или принимается значение по номограммам.
Из формулы становится понятным, что стабильность воды падает, если в нее внести кислоту или провести процессы умягчения. Если в воду добавить соли натрия или кальция, то произойдет увеличение стабильности. При этом необходимо понимать, что в разных энергетических установках используется вода с разными показателями концентрации в ней солей. Поэтому и способы их уменьшения применяются разные. К примеру, в установках, где используется теплоноситель с небольшой температурой, лучше всего использовать физические способы, в основе которых лежит способ связывания солей в кристаллы, для дальнейшего их вывода. В установках, в которых теплоноситель имеет высокую температуру, в основном применяются химические способы.
Кондиционирование воды физическими способами – это радиоволновая обработка или магнитная.
Технологии и методы
Магнитный способ сегодня используется практически по всех тепловых установках небольшой мощности. Метод прост и дешев. В основе его лежит воздействие магнитом на воду, которая движется со скоростью не более 3 м/с. В ней образуются кристаллические взвеси, которые появляются внутри водяного потока под действием магнитного поля, расположенного перпендикулярно направленному движению воды. Взвеси всплывают на поверхность водной глади, которые очень легко удалить.
Необходимо отметить, что магнитное поле легко растворяет накипь, которая образуется на поверхностях теплообменников и трубопроводов. Но интересен тот факт, что действие магнита со временем исчезает. Как уверяют ученые, вода просто привыкает к магнитному полю. Поэтому в тепловых сетях магнитному воздействию подвергают не только воду из подпитывающей магистрали, но и весь теплоноситель в системе.
Радиочастотная обработка воды – это воздействие на поток высокочастотного излучения, которое вырабатывает специальный генератор. В качестве излучателей используется провод, наматываемый на трубопровод с теплоносителем. По сути, получается так, что растворенные в воде соли под действием излучения превращаются в нерастворимые кристаллы. Как это происходит и под действием магнита.
Химический способ кондиционирования – это добавление в воду так называемых стабилизирующих реагентов. Именно они связывают соли в кристаллы. То есть, последние остаются в теплоносителе и не оседают на металлических поверхностях оборудования и труб. В качестве таких реагентов используют фосфаты.
Есть еще один вариант технологии кондиционирования воды, который основан на стабилизации самого теплоносителя. Для этого в воду добавляется кислота или специальные реагенты комплексоны. Их добавление переводит жесткость карбонатную в некарбонатную. При этом очень важно соблюдать пропорции вносимой кислоты. Если ее не доложить, то внутри теплоносителя будет выпадать осадок, что снизит качества используемой воды. Переизбыток вносимого реагента – быстрая коррозия металлических деталей. Поэтому в установках монтируется специальный насос в виде дозатора, который точно порционально может внести в систему необходимое количество кислоты.
Что касается комплексонов, то это соединение некоторых органических веществ. Они в водном растворе могут соединяться с ионами металлов, образуя комплексы. Единственное, что необходимо отметить, это разнообразие предложений. На рынке присутствуют дорогие комплексоны и дешевые. Поэтому их выбирают по значимости воздействия на воду. В небольших теплосетях с маломощными нагревательными установками, где требуется недорогой процесс кондиционирования, используют фосфорорганические комплексы. Их добавляют в теплоноситель в пропорции 1-3 мг на 1 литр.
Понятно, что для кондиционирования природных вод, которые используются для питья, совершенно другие технологии. Поэтому разберемся и с ними.
Кондиционирование питьевой воды
Водоснабжение питьевой водой сталкивается с двумя противоположными условиями кондиционирования:
Очищать воду надо обязательно. Но что делать с пониженным содержанием необходимых для человека солей и других веществ. Выход один – добавлять их в воду. К примеру, низкая концентрация фтора – явление обычное, особенно после очистки. Чтобы повысить этот показатель, необходимо пропустить водный поток через известковые минералы.
Но тут есть один момент, который касается норм концентрации. Оптимальный диапазон – 0,7-1,2 мг/л. Если анализ воды показал концентрацию из этого диапазона, то кондиционирование проводить не надо. Если величина меньше, то производится внесение фтористых солей, таких как фтористый кальций, фтористый натрий, кремнефтористый аммоний и так далее. Надо признаться, что все вышеперечисленные вещества – яды. Поэтому в системах водоочистки устанавливаются дозаторы. Сегодня все чаще от этого отходят, используя вместо этих веществ ионообменные смолы. Во всяком случае, в домашних системах водоочистки используют именно их.
Кондиционирование питьевой воды – это не только очищение и доведения концентрации всех химических веществ до необходимой нормы. Это стабилизация самой жидкости.
Кондиционирование воды для пищевой промышленности
Чаще всего кондиционирование для напитков – это контроль жесткости и щелочности. При этом последний показатель играет более важную роль. А так как в сырьевой воде для напитков он всегда завышен, поэтому приходится бороться со щелочностью разными способами. Самый распространенный – добавить в жидкость кислоту.
Контролировать данный показатель в процессе добавления реагента невозможно. Поэтому используют два варианта:
Чаще используют первый способ, как самый точный.
Кондиционирование воды позволяет значительно улучшить ее основные свойства
Вода, используемая для питья и приготовления пищи, должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Часто недостаточно просто избавить воду от токсичных веществ, бактерий и микроорганизмов, нужно обеспечить присутствие в составе воды полезных веществ в заданном количестве, поддержать необходимый уровень pH и щелочности. Такое требование справедливо не только для питьевой воды, но и для воды, применяемой в различных областях. Например, в энергетической промышленности нужно обеспечить такой состав примесей в воде, которые будут препятствовать образованию накипи и не будут вызывать коррозию металлов. Процесс доведения параметров состава воды до заданных величин называют кондиционированием воды. Кондиционирование воды обычно включает в себя ряд операций, позволяющих очистить воду от загрязнений и ввести необходимые реагенты.
Вода отличается в разных регионах по своим химическим и органолептическим свойствам. Основными показателями при проведении химического анализа считают показатели жесткости, кислотности, содержания примесей.
Железо в воде способствует образованию желтых пятен на одежде и сантехнических приборах. Оно отрицательно влияет на вкус приготовляемой пищи. Для решения данной проблемы обычно используют умягчители воды, если же концентрация железа в воде высока, то применяют фильтры-обезжелезиватели.
Кислотность воды играет также немаловажную роль. Кислая вода способна вызвать коррозию труб, сантехнического оборудования, водонагревателей и других водопотребляющих устройств. для определения уровня кислотности воды проводят специальных химический анализ. Чем выше уровень полученного pH, тем кислее вода. Установка фильтра-нейтрализатора или дозирующего насоса позволит поддерживать в норме уровень кислотности воды.
Кондиционирование воды помогает справиться с четырьмя основными проблемами:
Поиск источника
Что нужно знать о качестве питьевой воды для детей: выбираем детскую питьевую воду, разбираем состав воды на этикетке.
Качество воды, которой мы поим малышей, имеет для них особенное значение, ведь детский организм очень чувствителен к любому «недружелюбному» влиянию извне. Что нужно знать, чтобы не ошибиться с выбором?
Водопроводная вода
Питьевая вода, которая льется из наших кранов, в 93% случаев берется из открытых водохранилищ. Поэтому, прежде чем поступить в дома, она проходит несколько этапов обработки.
Вода из подземных (артезианских) источников
Некоторые города и районы (например, Подмосковья) снабжаются водой, выкачанной из подземных источников. В большинстве случаев она не нуждается даже в хлорировании, поскольку очищается под толщей земли естественным образом. В то же время вода из подземных источников оказывается жестче. Это значит, что в ее составе много минеральных веществ, и в первую очередь — кальция и железа.
Родниковая вода
Ее качество зависит от состава почвы той местности, в которой протекает родник. Оно может страдать из-за утечек промышленных отходов и сбросов токсических загрязнений, в том числе в атмосферу.
Минеральные воды
К питьевым отношения не имеют.
В их состав входит много минеральных солей — они-то и придают этим продуктам лечебные свойства. Назначить малышу такое питье может только доктор.
Детская бутилированная вода
Информация на сайте имеет справочный характер и не является рекомендацией для самостоятельной постановки диагноза и назначения лечения. По медицинским вопросам обязательно проконсультируйтесь с врачом.
DRINKHACKER.RU
Вода — что может быть проще, да? Э… Ну, да. Наверное.
Вроде бы, все просто с этой водой. Все ведь понятно, нужно пить воду, чистую, по сколько-то там литров в день и все будет хорошо. И кто вообще этой теме уделяет внимание? Мы знаем, есть вода «обычная» и есть «минеральная», первая подходит для повседневных нужд, а вторая — полезная.
Обычный человек воспринимает воду как должное (и это правильно), большенство думает так — пить водопроводную воду “не айс”, там хлорка и ржавчина, поэтому лучше покупать воду в больших бутылях и заваривать свой любимый чай в ней.
Но, вода не проста и скучна как кажется.
Если же мы говорим о наших любимых бартендерах и миксологистах, то некоторые из них знают, что для того чтобы, допустим, сделать (скрафтить, лол) хороший (крафтовый, лол) лед — понадобится чистая вода, тоже, желательно не водопроводная.
Естественно, те же самые бартендеры и микологи знают, что, допустим, виски или ром, или даже коньяк, принято (приятно) употреблять либо разбавляя напиток водой (тут нам и нужен неимоверно крутой суперкрафтовый чистый лед) либо запивая водой. Поэтому, как ни крути, дома или в баре, пьешь ты алкоголь или не пьешь — а вода тебе все равно понадобится. И вода — “чистая” и “хорошая”, а не та, что течет из крана.
Вот поэтому сегодня мы погрузимся (лол) в тему питьевой воды. Что, как и почему?
Виды питьевой воды
Натуральная питьевая вода.
Натуральная она потому и натуральная, потому что ни коим образом не обработана, то есть она забирается из высококачественных (или соответсвующих стандартам) источников, при этом ее состав не подвергается изменению. Такая вода может быть получена из надземных или подземных источников.
Натуральная питьевая вода делится на следующие типы:
Самый годный тип натуральной питьевой воды это, естественно, артезианская. А почему? Да потому что, воды из артезианских скважин залегают глубоко в земле, между двумя водоупорными солями, и то, что сливается на землю прямо рядом со скважиной, допустим токсичные отходы, не может повлиять качество воды.
Артезианские водоносные горизонты залегают между двумя водоупорными слоями и надежно защищены от поверхностного загрязнения. В отличие от грунтовых вод они часто имеют отдаленную область питания — за несколько километров и даже за десятки и сотни километров.
Грунтовые и родниковые воды — это воды из источников верхних слоев грунта, они могут быть чистыми, а могут и не быть чистыми, потому что на качество воды, находящейся в верхних слоях грунта многое может повлиять, да хоть сброс стоков какого-нибудь свечного заводика неподалеку.
Речные и озерные воды — это воды из открытых пресных водоемов, они редко бывают пригодны для питья без предварительной подготовки, в основном из-за того, что пресные водоемы обычно богаты органикой. Открытые пресные водоемы обычно используются для первичного забора воды и последующей подготовки этой воды. В общем — в водопровод.
Ледниковые воды — тает ледник, течет вода. Ее собирают и используют для питья. Чаще всего требуется фильтрация от грязи, не более.
Подготовленная питьевая вода.
Это та вода, которая проходит определенные степени очистки и подготовки, перед тем как она сможет соотвествовать нормам.
Подготовленная питьевая вода делится на следующие типы:
Очищенная вода — это то, что течет из водопроводного крана. Это вода из общедоступных источников (реки, озера), которая проходит несколько систем фильтрации и затем подается в краны. Можно ее пить или нет, зависит от качества транспортировки воды, то есть от качества труб. Даже если качество это удовлетворительное, то вкуса такая вода иметь практически не будет — при фильтрации не запариваются и фильтруют по максимуму, что нужно и что нет.
Доочищенная вода — это та же самая очищенная вода, только, доочищенная (КО). Зачем это делается? Чтобы улучшить органолептические показатели воды, ведь не везде водопровод находится в хорошем состоянии. Пример: наливаем воду из под крана в водяной фильтр и на выходе получаем доочищенную воду. Большинство компаний занимающихся доставкой воды привозят именно доочищенную воду, то есть фильтруют обычную воду, купленную у водоканала. Как, например и бон аква и аква минерале, продающиеся в бутылках — это вода из общедоступных источников просто “более лучше” очищенная, поэтому и цена доступная.
Смешанная вода — это вода, полученная с помощью комбинирования перечисленных выше методов.
Кондиционированная вода — это очищенная вода, с добавлением солей, минералов и прочих “биомакронаноэлементов”, дабы достичь определенных органолептических показателей. То есть, это вода искуственно минерализированная.
Теперь, когда мы разобрались в том какая вода бывает — поговорим о ее вкусе, и о том, как ли это важно.
Вкусовые профили воды
Что влияет на вкус воды и из чего он складывается? Больше всего на вкус воды влияют два элемента это газация и общая минерализация.
Все мы знаем что вода бывает “обычная” и “минеральная”, обычная, это та, которая не газированная и без вкуса, вода как вода, а минеральная — это та, которую лучше пить с похмелья, которая солененькая, типа боржома. Примерно на такие вкусовые профили делит воду большинство ее потребителей.
Наконец-то мы приближаемся к тому, что может быть потенциально интересно бартендерам и миксологам с большой буквы, ведь вкус — вот что важно, оказывается, вода может выступать не только как “разбавитель” и “уравнитель” в коктейлях, но и как полноправный ингредиент.
Дальше мы поговорим о том, что же влияет на вкус воды, а именно — газированность воды и ее минерализация.
Газация или карбонизация
Газация — это насыщение жидкости газом.
Относительно воды можно сказать что вода может быть природной газации и, соотвественно, искусственной — то, что мы назывем газированная вода.
Вода естественной газации чаще всего еще и минеральная, то есть насыщенная минеральными солями, и, более того, газированная природой вода может быть газированной не только углекислым газом (CO2), но и другими газами, как полезными так и не очень. Но, обо всем по порядку.
Важно отметить, что природные минеральные воды насыщенные газом в большинстве случаев насыщенны им не так сильно как хотелось бы. То есть, для того чтобы пить — ок, но для использования в коктейлях такой газации не достаточно. Именно поэтому мы сразу можем ответить на вопрос:
«А почему это бармены используют какую-то там обычную “газировку” и какую-то там буржуйскую “содовую” в коктейльях а не годную, да еще и полезную минералочку?»
Теперь понятно почему — потому что газиков не хватает. Именно поэтому в большинстве баров используется так называемая “содовая”.
Газираванная вода — прохладительный напиток из минеральной или обычной ароматизированной воды, насыщенной углекислым газом.
Содовая насыщенна углекислым газом больше чем натуральные газированные минеральные воды и в этом главная особенность и отличие от минеральных вод. Для производства содовой используется обычная очищенная, не минеральная вода и это важно, ведь минеральные воды обладают ярко выраженными вкусами, а вода высокой степени очистки — нет. Это во-первых.
Во-вторых, углекислый газ. Почему именно углекислый газ? Потому что он достаточно прост в производстве, не токсичен и обладает “консервирующими” свойствами (поэтому обозначается как E290 на упаковках) и имеет кислый вкус. Именно из-за кисловатого привкуса — газированную воду приятнее пить, особенно в жару. Именно это и стало причиной популярности содовой на заре ее появления. Кисленькая вода, которая неплохо освежает — почему бы не разбавить ей виски?
Интересно, что сам процесс насыщения воды газом был открыт случайно и был связан с производство пива. Позже, некто Якоб Швепп создал первую промышленную установку для производства газированной воды, что позже переросло в империю газированных напитков “Schweppes”.
Чертеж первой промышленной установки по производству содовой воды
Основной отличительной чертой содовой является то, что уровень газации содовой может быть практически любым, что очень важно для коктейлей. Ведь коктейль с газированной водой должен долго оставаться “газированным”, ведь именно в этом (от части) и скрыта его привлекательность и “освежающий эффект”.
Поэтому, многие бары имеют свою содовую, газируя воду в специальных сифонах (особенно популярных в прошлом в СССР).
Что важно знать, если хочется сделать содовую самому? Несколько быстрых советов для обладателей сифонов:
Общая минерализация воды
Общая минерализация — показатель количества содержащихся в воде растворённых веществ (неорганические соли, органические вещества). Также этот показатель называют содержанием твёрдых веществ или общим солесодержанием. Растворённые газы при вычислении общей минерализации не учитываются.
Наличие солей и микроэлементов в воде влияет не только на ее вкусовой профиль но и может сделать из обычной воды — лечебную. Есть несколько типов минеральных вод, в зависимости от концентрации и наличия элементов в составе, но, для начала — какая вода может называться минеральной?
В зависимости от общей минерализации воды делятся на несколько типов:
Что важно знать о степенях минерализации? Слабоминерализованные воды можно употреблять каждый день без ограничений, как и воды малой минерализации, но, воды средней минерализации, то есть с минерализацией до 10 г/л здоровым людям можно употреблять не регулярно, примерно несколько раз в неделю, не больше, либо консультироваться с врачом. Воды с минерализацией выше 10 г/л относятся к лечебным и применяются только в качестве лекарства определенных болезней, и не рекомендуются к регулярному употреблению.
Если вкратце, то минеральные воды можно разделить на:
Вкусовая палитра минеральных вод
Вкус минеральной воды зависит от соотношения элементов, входящих в ее состав (КО), поэтому, вкусовая палитра минеральных вод складывается из нескольких основных вкусов: соленый, кислый, горький, мыльный (щелочные) и железистый.
Далее рассмотрим некоторые вкусовые профили и марки бутилированных минеральных вод, которые (в теории) можно найти в продаже в магазинах.
Горько-соленые, соленые
Воды с таким вкусовым профилем относятся к следующим типам минеральных вод: хлоридные, хлоридно-натриевые, хлоридно-кальцивые и подобные. Ниже перечислены марки минеральных вод с соленым, щелочно-соленым и горько-соленым вкусом:
Щелочные (мыльные), щелочно-соленые
Воды с таким вкусовым профилем относятся к слеющим типам минеральных вод: гидрокабонатные, гидрокарбонатно-натриевые и подобные. Ниже перечисленные марки минеральных вод с выраженным щелочным и щелочно-соленым вкусовым профилем:
Железистые
Воды с таким вкусовым профилем относятся к слеющим типам минеральных вод: сульфатно-гидрокарбонатный натриево-магниевые и подобные. Ниже перечисленные марки минеральных вод с выраженным железистным вкусовым профилем:
Вода как самостоятельный напиток в карте напитков
А теперь немного пофантазируем. Мало кто из барменов, если честно я видел только однажды, уделяет внимание воде и ее сочетаемости с алкоголем либо ее “коктейлепригодности”, как я уже говорил, для большинства барменов вода должна быть либо чистой либо газированной, больше, в принципе не нужно. Но, давайте представим (или попробуем), что, допустим, к островному виски можно подать не обычную деминерализованную воду как это обычно делается, а наоборот минеральную, да еще и с мыльно-солено-йодистым вкусовым профилем, как Ессентуки, например. Вполне вероятно что виски это будет как минимум “необычный” опыт. Ну а про использование разных типов воды в коктейлях я уже и говорить не буду — тут возможности почти не ограничены.
В большинстве случаев в меню мы видим зарубежные бренды, и это не плохо, это “стандартно”. Все привыкли к перье и эвиан, все любят аква пану и сан пилигрино, в этом нет ничего плохого, но и мало хорошего. Мз карт напитков напрочь исчез один пункт — эксперимент, возможность попробовать что-то новое, и сейчас, воду, не важно отечественную, из стран СНГ или импортную, но, интересую — можно встретить либо в хипстерских барах, либо в ресторанах восточной кухни, где владельцы любят и чтят свои традиции и своих родных произвордителей.
Я смог найти только один ресторан, в меню которого выделен отдельный блок с водой, это ресторан Вино&Вода в Санкт-Петербурге. А между тем, в США уже появился первый водный сомелье (eng), в чьи обязанности входит посоветовать правильную воду к вину и ужину в ресторане, и курсы водных сомелье уже действуют в Германии. Видимо, тема воды как полноценного самостоятельного напитка в баре и ресторане не так уж мифична, а очень даже актуальна.
Кондиционирование воды
Конечная цель любой водоподготовки (для питьевых нужд, энергетики, технологических нужд) – получение воды со строго определенными, ограниченными жесткими рамками свойствами и химическим составом.
Исходная вода, доступная разным потребителям, существенно отличается по химическому составу и концентрация одних веществ в ней может быть выше максимально допустимой, а других – ниже минимально допустимой для того или иного применения. Поэтому, часто требуется обеспечить не только снижение концентраций целого ряда веществ, но и присутствие в заданных количествах веществ, полезных для данного потребителя.
Любая из существующих технологий водоочистки при удалении из воды избыточного количества одних веществ удаляет и некоторое количество других веществ, в том числе и полезных для потребителя. Кроме того, часто требования потребителя к составу очищенной воды таковы, что их нельзя обеспечить ни одной из существующих технологий очистки. Например, в очищенной воде для производства пива необходимо полное отсутствие солей магния, но необходимо обеспечить определенную концентрацию солей кальция (которые по любой технологии извлекаются вместе с солями магния).
Таким образом, водоочистка (удаление из воды ненужных потребителю веществ) часто не позволяет подготовить воду с требуемыми химическим составом и свойствами, поскольку ряд полезных для потребителя веществ в очищенной воде содержатся в недостаточном количестве. Чтобы восполнить этот недостаток в очищенную воду искусственно добавляют расчетное количество недостающих веществ.
В академическом смысле, кондиционированием воды является весь процесс доведения состава исходной воды до заданных потребителем параметров (кондиций), а именно: удаление из воды ненужных потребителю веществ и добавление в воду недостающих веществ.
На практике под кондиционированием воды обычно подразумевают не весь процесс водоподготовки, а технологические операции дегазации, изменения рН, щелочности или/и химического состава очищенной воды с целью её стабилизации или/и корректировки минерального баланса.
Стабилизация (стабилизационная обработка) очищенной воды – это дегазация, корректировка рН или/и введение реагентов (фосфатов, аминов, комплексонов и т.п.) для предотвращения коррозии металлических поверхностей или/и связывающих соли жесткости для предотвращения образования отложений.
Корректировка минерального баланса очищенной (как правило, деминерализованной) воды – обеспечение в ней необходимой потребителю концентрации минеральных веществ, то есть добавление в деминерализованную воду минеральных солей, нормируемых потребителем.
Например, для создания физиологически полноценного минерального баланса питьевой воды в деминерализованную воду вводят растворимые соединения кальция, магния, фтора и йода.
