Временная и постоянная жёсткость воды: в чём разница и как с ней бороться

Когда чайник покрывается белым налётом, а стиральная машина через пару лет начинает хуже стирать, причина почти всегда одна – жёсткость воды. Но мало кто задумывается, что этот показатель неоднороден: вода бывает жёсткой по-разному, и от типа жёсткости зависит, получится ли справиться с проблемой обычным кипячением или понадобится специальное оборудование. В этой статье разберём, чем временная жёсткость отличается от постоянной, откуда берутся оба вида и какие способы умягчения работают в каждом случае.

Жёсткостью воды называют её свойство, которое определяется концентрацией растворённых в ней солей кальция и магния. Чем больше этих ионов содержится в жидкости, тем выше показатель жёсткости и тем заметнее становятся сопутствующие проблемы – накипь на нагревательных элементах, разводы на посуде, плохое пенообразование мыла и стирального порошка. Источник этих солей – горные породы и минералы, через которые проходит вода на пути к скважине или водозабору: известняк, гипс, доломит, каменная соль. Поэтому показатель жёсткости сильно зависит от геологии конкретной местности и глубины залегания водоносного слоя.

Общая жёсткость воды складывается из двух составляющих, которые ведут себя по-разному при нагревании.

• Первая часть – это соли, которые разрушаются при кипячении и выпадают в осадок в виде накипи.
• Вторая часть остаётся в растворённом состоянии независимо от температуры воды.

Именно поэтому специалисты по водоподготовке разделяют общую жёсткость на временную и постоянную, хотя на бытовом уровне человек сталкивается лишь с суммарным эффектом обоих типов. Разобраться в этом делении полезно каждому, кто хочет подобрать правильный способ очистки воды для дома, дачи или производства.

Важно: согласно действующему СанПиН 1.2.3685-21, общая жёсткость питьевой воды при централизованном водоснабжении не должна превышать 7 мг-экв/л, а для воды из скважин и колодцев допустимый предел повышен до 10 мг-экв/л. Один градус жёсткости в российской системе измерения численно равен одному миллиграмм-эквиваленту солей кальция и магния на литр воды. Для сравнения с зарубежными нормативами существуют другие единицы – немецкие градусы dH и французские fH, но в документах российских водоканалов и лабораторий используется именно мг-экв/л.

Статья по теме: Признаки жёсткой воды в доме: как проверить жесткость и умягчить

Временную жёсткость создают гидрокарбонаты кальция и магния – растворимые соли угольной кислоты, которые попадают в воду при её контакте с известняковыми породами. Такую жёсткость нередко называют карбонатной, поскольку в её основе лежат соединения углекислоты. Особенность этих солей в том, что при нагревании воды они разлагаются на нерастворимые карбонаты, углекислый газ и воду, а карбонаты кальция и магния выпадают в осадок. Именно этот осадок мы видим на стенках чайника, в баке водонагревателя и на нагревательных элементах бытовой техники.

Механизм разрушения гидрокарбонатов объясняет, почему временную жёсткость можно снизить простым кипячением воды. Если вскипятить жёсткую воду, а затем аккуратно перелить её в другую ёмкость, оставив осадок на дне, полученная жидкость станет заметно мягче исходной. Этим способом пользовались ещё до появления промышленных систем водоподготовки, и он до сих пор актуален для небольших бытовых нужд. Однако полностью устранить жёсткость кипячением не получится – часть солей кальция и магния всегда остаётся в растворённом виде, формируя так называемую остаточную жёсткость.

Проявления временной жёсткости хорошо знакомы каждому, кто пользуется водопроводной водой или водой из скважины:

• Белый или серый налёт на стенках чайника и кастрюль после нескольких циклов кипячения;
• Накипь внутри бойлеров и стиральных машин, которая со временем снижает эффективность нагрева;
• Мутный осадок в чашке при заваривании чая или кофе горячей водой;
• Постепенное засорение труб и смесителей минеральными отложениями;
• Снижение теплоотдачи водонагревательных приборов из-за слоя накипи на тэнах.

Доля временной жёсткости в общем показателе воды зависит от геологии водоносного горизонта. В районах, где грунтовые воды проходят через известняковые толщи, гидрокарбонаты кальция и магния преобладают, и временная составляющая может достигать 60–70% от общей жёсткости. Такая ситуация типична для многих регионов средней полосы России, где известняк залегает на небольшой глубине и активно взаимодействует с подземными водами.

Постоянную жёсткость формируют сульфаты и хлориды кальция и магния – соли сильных кислот, серной и соляной. В отличие от гидрокарбонатов, эти соединения химически устойчивы и не разлагаются при нагревании воды, поэтому остаются в растворённом виде вне зависимости от температуры. По этой причине постоянную жёсткость также называют некарбонатной: в её составе нет соединений угольной кислоты, а значит, кипячение никак не влияет на концентрацию этих солей в жидкости.

Источником постоянной жёсткости чаще всего служат гипсовые и ангидритовые породы, а также пласты каменной соли, через которые проходит вода на пути к водоносному горизонту. Если в местной геологии преобладают такие отложения, вода получает высокую долю сульфатов и хлоридов кальция и магния ещё до попадания в скважину или колодец. Например, в регионах с выраженными соленосными пластами постоянная составляющая жёсткости может превышать временную в несколько раз, тогда как в известняковых районах ситуация обратная.

Коварство постоянной жёсткости в том, что она менее заметна в быту – на стенках чайника не образуется характерный белый налёт, который сигнализирует о проблеме. Тем не менее вред от такой воды ничуть не меньше, чем от временной жёсткости:

• Сульфаты и хлориды кальция откладываются на внутренних поверхностях труб, постепенно сужая их просвет;
• Соли постоянной жёсткости ухудшают работу мембран систем водоподготовки и сокращают ресурс фильтров;
• Повышенное содержание сульфатов придаёт воде горьковатый привкус;
• Хлориды кальция и магния усиливают коррозионную активность воды по отношению к металлическим трубам;
• Устойчивость этих солей к температуре означает, что бытовое кипячение не снижает их концентрацию ни на процент.

Факт: вода из одной и той же скважины может иметь совершенно разное соотношение временной и постоянной жёсткости даже в соседних населённых пунктах – всё зависит от того, через какие именно породы проходит водоносный горизонт на конкретном участке. По этой причине точный состав воды можно узнать только после лабораторного анализа, а не по общим данным для региона.

Для снижения временной жёсткости воды подходят термические методы – кипячение эффективно устраняет гидрокарбонаты кальция и магния уже в домашних условиях, без специального оборудования. В промышленных масштабах применяют термохимическую обработку, когда воду нагревают в присутствии специальных реагентов, ускоряющих осаждение карбонатов. Такой подход экономически оправдан там, где есть доступный источник тепла, например на предприятиях с избыточной тепловой энергией от технологических процессов.

Постоянная жёсткость требует принципиально иных подходов, поскольку простое нагревание на неё не действует. Наиболее распространённый бытовой метод – ионный обмен: вода пропускается через колонну с ионообменной смолой, которая задерживает ионы кальция и магния, замещая их ионами натрия. Этот способ эффективно устраняет обе разновидности жёсткости одновременно, поскольку смола не различает происхождение солей и одинаково связывает как карбонатные, так и некарбонатные ионы.

Для работы такой системы необходима регенерация смолы солевым раствором, для чего используют таблетированную соль – она растворяется равномерно, не образует осадка и не забивает клапаны управляющего блока в отличие от обычной поваренной соли.

Для более глубокой очистки воды от солей обеих типов жёсткости применяют:

• Обратный осмос – мембранная фильтрация, задерживающая практически все растворённые соли и примеси;
• Реагентный метод – добавление химических веществ, переводящих ионы кальция и магния в нерастворимые соединения;
• Электродиализ – удаление солей под воздействием электрического тока через специальные мембраны;
• Катионирование – замена ионов кальция и магния на ионы натрия или водорода при пропускании через ионит;
• Комплексонатный метод – связывание ионов жёсткости специальными веществами без их полного удаления из воды.

Выбор конкретного метода зависит от исходного соотношения временной и постоянной жёсткости, объёма воды, который нужно обрабатывать, и целей использования – для питья, хозяйственных нужд или технологических процессов на производстве. Если в воде преобладает временная жёсткость, экономичнее может оказаться термическая обработка в сочетании с последующей фильтрацией осадка. Когда же в воде присутствует постоянная жесткость, без ионообменных установок или мембранных технологий обойтись сложнее, поскольку кипячение в этом случае бесполезно.

Эффективность работы ионообменного умягчителя напрямую зависит не только от оборудования, но и от качества соли, используемой для регенерации смолы. Некачественная соль может содержать нерастворимые примеси, которые со временем ухудшают работу системы и требуют более частого обслуживания. Поэтому важно выбирать продукцию у надежного производителя.

Компания «ОПТ6» — прямой производитель таблетированной соли. Это позволяет поддерживать стабильное качество продукции и предлагать конкурентные цены без дополнительных наценок посредников.

В ассортименте «ОПТ6»:

• Таблетированная соль для регенерации ионообменных смол; 
• Продукция для бытовых, коммерческих и промышленных систем умягчения воды; 
• Фасовка, подходящая как для небольших объектов, так и для предприятий. 

Если вы не уверены, какая таблетированная соль подойдет именно для вашей системы водоочистки, специалисты «ОПТ6» помогут подобрать оптимальный вариант с учетом типа оборудования и условий эксплуатации.