Почему нужны фильтры?

В городах при водозаборе производится очистка и обеззараживание воды путем ее хлорирования или озонирования, а также фильтрация. Хлорирование – это самый простой, дешевый и эффективный способ обеззараживания, хотя и имеет побочные действия. Также можно использовать обеззараживающий эффект от ультрафиолетового излучения. При этом не используется вредный реагент – хлор, а микроорганизмы, содержащиеся в воде, обезвреживаются. Недостатком таких установок является то, что на вход должна подаваться вода определенного качества, что не всегда возможно из-за природных особенностей, поэтому данный метод используется редко.

Таким образом, на выходе из фильтров водозабора получается относительно безопасная вода, правда, с высоким содержанием соединений хлора. Эту проблему можно было бы решить отстаиванием воды: хлор – летуч и по прошествии времени выветривается. Но все не так просто, поскольку, дойдя до конечного потребителя, вода снова загрязняется, на этот раз уже в системе общего водоснабжения. В крупных городах водопроводы спроектированы и эксплуатируются давно, зачастую без подобающего ремонта и усовершенствования. Вот и встает перед нами, как перед потребителями вопрос, как получить безопасную питьевую воду, ведь то, что льется из крана, далеко не всегда представляет собой прозрачную жидкость без цвета и запаха. Кроме того,  в воде текущей из вашего крана могут содержаться и невидимые невооруженным глазом вредные химические элементы, микроорганизмы, бактерии. Про бутилированную воду однозначного решения нет, велика вероятность нарваться на подделку, либо просто еще раз очищенную воду «из-под крана». Вот в этом месте и рождается ответ – нужен фильтр для очистки воды.
Вообще, строго говоря, чтобы купить правильный фильтр, нужно сначала сделать анализ воды – химический и бактериологический. И уже, опираясь на результаты анализов, выбирать фильтр для очистки воды нужного типа и производительности.

Типы фильтров

Бытовые фильтры для очистки воды различаются и по устройству, и по принципу действия (механизму фильтрации). Выбор должен быть обусловлен в первую очередь качеством фильтруемой воды, и количеством, в котором ее используют. Иногда достаточно водоочистителя-кувшина, в иных случаях, потребуется приобретение и монтаж специальной очистительной системы. Ниже МирСоветов более подробно рассмотрит типы бытовых фильтров для очистки воды, принципы их работы, а также достоинства и недостатки, которыми они обладают.
Фильтр кувшинного (накопительного) типа. Принцип работы его прост: в верхнюю чашу наливается вода, которая под действием собственной тяжести просачивается через картридж в нижнюю часть. Ресурс кувшинов составляет 150-400 литров при производительности 0,1-0,5 литров в минуту. Несомненное достоинство «кувшина» в том, что его не нужно подключать к крану, шлангу, что актуально, например, в условиях дачи без водопровода, а еще для рассеянных людей, поскольку не придется следить, не перелилось ли уже через край, как в случае фильтра-насадки на кран.
Картридж является съемным фильтрующим элементом. Это делает фильтры кувшинного типа универсальными: в один и тот же кувшин можно ставить разные картриджи (в рамках одного производителя), для удаления разных загрязнений. В зависимости от того, что нужно сделать – умягчить, удалить железо – выбирается специальная кассета. Фильтр легко моется, а заменить картридж (кассету) может даже ребенок.
Недостатком водоочистителей данного типа является то, что они имеют ограниченный объем, т.е. за один раз можно будет нафильтровать не более 1,5-2,5 литра. И если требуется чистой воды больше, чем указанная номинальная емкость, то придется наполнять чашу еще раз. Еще один минус в том, что фильтрующая способность сменного картриджа в кувшинных фильтрах несколько ниже, чем у устройств проточного типа.
Насадка на кран. Водоочиститель такого типа имеет вид маленького бочонка (цилиндра) и перед использованием надевается на кран. 
Неоспоримое преимущество такого фильтра – это его малые габариты. Можно брать устройство с собой в путешествие – к нему есть различные переходники для любого типа кранов (гладкий, с резьбой). Главный минус такого фильтра является, к сожалению, прямым следствием основного достоинства. Фильтры-насадки малопроизводительны – от 1 стакана (0,2 литра) до полулитра воды в минуту. Средний ресурс их составляет 300-700 литров или 2-3 месяца, максимум 1000 литров (универсальный Аквафор В300). Также не очень удобно регулировать напор воды через фильтр. Для отфильтрованной воды потребуется отдельная емкость, причем установленная с таким расчетом, чтобы в случае перелива (ушли и забыли) не устроить маленькое локальное наводнение. 
Некоторые модели насадок имеют в комплекте переключатель, с помощью которого струя воды направляется через фильтр, либо мимо него. Наличие такого переключателя может быть и удобно, и неудобно одновременно. Если модель не снабжена переключателем, то насадку придется устанавливать на кран перед каждым использованием, а затем снимать. Если же переключатель имеется – то скорей всего, фильтр для очистки воды будет постоянно висеть на кране, при этом общий эстетический вид будет утерян. А вот оставленный на кране обычный переходник (типа «втулка» без возможности переключения), который необходим для установки цилиндра, наоборот, смотрится не слишком громоздко. 
Настольные фильтры («на мойку») – проточного типа, представляют собой небольшой корпус обычно цилиндрической формы с краном. Такие фильтры подключаются специальным шлангом к водопроводному крану. Фильтры для воды настольного типа более продуктивны (до 2 литров в минуту) и имеют высокую степень очистки. Ресурс фильтра составляет 3000-4000 литров в среднем, таким образом, по этому показателю системы «на мойку» превосходят фильтры для очистки воды двух вышеописанных типов. 
Среди недостатков настольных фильтров необходимость в дополнительном свободном месте под них и «привязанность» к крану, т.е. придется подключать и отключать его по мере необходимости. У некоторых моделей есть возможность крепления на стену – это может быть полезно в целях экономии места, да и вероятность уронить устройство по неосторожности исключается. В комплект обычно входят переходники: втулка для гладкого крана и для крана с резьбой; этот момент требует уточнения при покупке, возможно, придется приобрести их отдельно.
Стационарные фильтры для очистки воды. Они представляют собой одну или несколько цилиндрических емкостей с различными фильтрующими элементами (о них скажем чуть ниже), а также часто отдельную накопительную емкость для чистой воды (в среднем 10 л). Устанавливаются такие фильтры обычно под мойку, а наверх выводится отдельный кран, из которого поступает чистая вода. Это хорошее решение для большой семьи, хотя и достаточно дорогое. 
У стационарных фильтров большой ресурс, и лучшая степень очистки по сравнению со всеми остальными. Удобство пользования заключается в том, что после монтажа фильтра (выполняется однократно) получить чистую воду можно в ту же секунду, как Вы открыли кран. Недостатком стационарного решения является его высокая начальная стоимость, но поскольку ресурс (до 15000 литров) и производительность фильтра (1,5-5 литров воды в минуту) высоки, то стоимость все же окупается.
Отдельно хочется упомянуть про походные варианты фильтров, когда вода берется из близлежащих водоемов. Конечно, можно таскать с собой «кувшин», но это нецелесообразно, когда есть компактные решения (например, насадка на кран Аквафор Универсал имеет специальный переходник для стандартной пластиковой бутылки). Разумеется, перед употреблением необходимо кипячение.

Механизмы фильтрации

В каждом фильтре могут использоваться несколько степеней очистки воды, т.е. определенная комбинация нескольких из нижеследующих механизмов фильтрации: 
• механическая фильтрация (удаление механических примесей);
• сорбция (поглощение запахов и растворенных в воде веществ, в том числе хлора);
• ионный обмен (удаление ионов тяжелых металлов, солей жесткости, другими словами, умягчение воды);
• окисление (этим способом осуществляется обезжелезивание);
• мембранная фильтрация (обратный осмос).

Механическая фильтрация в зависимости от минимального размера задерживаемых частиц подразделяется на грубую очистку (5-500 мкм), тонкую (0,5-5 мкм) и ультратонкую (меньше 0,5 мкм). Основное назначение механических фильтров – удаление нерастворимых в воде примесей таких, как ржавчина и песок и вплоть до присутствующих в воде микроорганизмов. 
Механизм сорбции основан на принципе поглощения вредных примесей особым веществом – сорбентом (как правило, это активированный уголь).

Сорбционные фильтры применяются во всех типах систем очистки воды. Недостаток фильтров такого вида заключается в том, что сорбент забирает из воды все примеси и накапливает их в себе, тем самым способствуя развитию болезнетворных бактерий. Чтобы избежать этого негативного момента добавляют серебро, которое активно препятствует увеличению количества микроорганизмов в сорбенте и на его поверхности. Иногда, говоря об очистке ионами серебра, подразумевают именно такую бактерицидную защиту.

Предыдущие два вида фильтрации неспособны задержать ионы металлов, здесь на помощь приходят ионообменные фильтры, именно они обеспечивают их задержку. Подробно на принципе действия этих фильтров МирСоветов останавливаться не будет, отметим лишь, что если вы встретите в описании водоочистителей такой параметр как умягчение воды, речь идет об ионообменной фильтрации.Процесс окисления позволяет превратить содержащиеся в воде неокисленное железо в нерастворимые примеси. Окислительные фильтры участвуют в предварительной очистке воды. Вода, прошедшая через окислительный фильтр, должна допольнительно проходить через фильтр тонкой очистки.

Основным элементом в мембранных фильтрах, позволяющим получать воду высокой степени очистки, является тонкопленочная мембрана, на которую подается вода давлением 3-4 атмосферы (обычно сети городского водопровода удовлетворяют этому условию). Мембрана представляет собой настолько мелкопористый материал, что пропускает исключительно молекулы воды, всё остальное, в том числе полезные микроэлементы, задерживаются по другую ее сторону, таким образом обеспечивается практически 100% очистка. Часть воды со скапливающимися перед мембраной загрязнениями уходит в дренажную систему. Это продлевает срок службы, как самой мембраны, так и фильтра в целом, но при этом увеличивается расход воды. К относительным минусам мембранных фильтров, как уже было сказано, можно отнести задержка полезных для организма микроэлементов. Но эта проблема вполне решаема установкой дополнительного фильтра-минерализатора, а в некоторых системах очистки воды дополнительная минерализация уже внедрена изначально.
Мембранная фильтрация в основном используется в стационарных фильтрах. Здесь наряду с ними используются и другие механизмы фильтрации. Для примера, одна из возможных систем очистки воды может представлять цепочку из таких фильтров: механический, сорбционный, мембранный и снова сорбционный. При необходимости в эту цепочку может включаться окислительный и ионообменный фильтр. Мембранная фильтрация встречается и в фильтрах настольного исполнения, например, фильтры «Эльф-mini»(«ЭКО»).
Как вы уже поняли, производители идут навстречу нам, и покупатель может не ломать голову, разбираясь в способах очистки, вспоминая, что такое осмос, сорбция и т.д. Достаточно определить, какая именно проблема с водой (жесткость, железистость, минеральный или бактериальный состав), и, исходя из этого, выбрать фильтр. Очевидно, что чем хуже исходная вода, тем более высокого качества должно быть очистка.

Стационарные фильтры без обратного осмоса (без мембранной фильтрации) сравнимы по эффективности работы с насадками. Самыми лучшими же по части очистки воды считаются многоступенчатые стационарные фильтры обратного осмоса – практически стопроцентные показатели по всем параметрам.

Сравнение эффективности различных фильтров

В качестве исходной воды была отобрана проба из водопровода г. Таганрога по адресу: ул. Александровская, 71, магазин «Фильтры для воды».

Проба воды из водопровода г. Таганрога прошла очистку в фильтрах 3-х марок:

1. Кувшин «Премиум» с картриджем «В100-5» производства ООО «Аквафор», г. Санкт-Петербург

2. Кувшин «Aluna XL» c картриджем «Brita Сlassic» производства «Brita» (Германия)

3. Система обратного осмоса «Эльф-mini»(«ЭКО») производства ООО «Аргентум-ЭКО» г. Таганрог

Отбор проб воды был произведен 6 октября 2011 г.

Исследования воды проводились в аккредитованной лаборатории г. Ростова-на-Дону 6-10 октября 2011 г.

Сухой остаток – общее количество растворенных в воде солей и металлов. Величина сухого остатка в питьевой воде не должна превышать 1500 мг/л. Как видно из анализа, в пробе водопроводной воды сухой остаток превышает максимально допустимый уровень в 2 раза.
Общая жесткость – содержание в воде растворенных солей кальция и магния. Жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л (в особых случаях 10 мг-экв/л). Длительное употребление воды с высокой жесткостью может привести к мочекаменным заболеваниям. Жесткость водопроводной воды превышает максимально допустимый уровень в 2 раза.
Содержание натрия в пробе водопроводной воды превышает максимум в 2,5 раза. Избыток натрия в питьевой воде может привести к заболеваниям сердца.
Нитраты – показатель, характеризующий загрязненность питьевой воды промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками. Употребление воды с высоким содержанием нитратов может привести к метагемоглобинемии.

По результатам исследований установлено, что нитраты, поступающие в организм человека с водой и соками, более токсичны, чем нитраты, попадающие в организм с продуктами питания. Содержание нитратов в пробе водопроводной воды превышает допустимый уровень в 4 (!) раза. Окисляемость перманганатная - величина, характеризующая содержание в воде органических веществ.

Как видно из сравнительного анализа, кувшины «Brita» и «Аквафор» в незначительной степени (на 10 %) снизили минерализацию воды, содержание нитратов и окисляемость. Жесткость воды была снижена на 25-40 %. Содержание натрия в воде, прошедшей очистку в кувшинах «Brita» и «Аквафор» возросло на 10-15 %, что указывает на применение в данных типах фильтров (кувшинах) технологий ионного обмена, при которых соли жесткости (кальция и магния) заменяются на натрий.* С задачей очистки воды из водопроводной сети г. Таганрога, исходя из анализа, в полной мере справился только мембранный комплекс «Эльф-mini», который существенно снизил содержание избыточных и опасных веществ в воде, включая нитраты и жесткость.

* Исследования проводились только с вышеуказанными моделями кувшинов и не относятся к фильтрам «Brita» и «Аквафор» других моделей.

Какой именно тип фильтра выбрать – решать Вам, в зависимости от ваших потребностей. Кому-то достаточно насадки на кран, поскольку это дешево и сердито, т.е. эффективно. Другие предпочтут стационарное решение, потому что семья большая, и чистой питьевой воды требуется много и постоянно. С точки зрения качества очистки воды важно, подобрать систему, рассчитанную как раз на решение проблем с водой из вашего крана (для этого и рекомендуется сделать предварительный анализ состава воды).