Что такое промышленная система обратного осмоса и как она работает?

Классификация обратноосмотических систем

Все существующие системы классифицируются по таким параметрам, как габариты и производительность, на три категории. В свою очередь, каждая из них, подразделяется по ряду иных показателей.

1. Установки промышленного назначения.

 

Применяются на предприятиях:

• занимающихся розливом в бутылки питьевой воды и ароматизированных напитков, производимых на её основе;
• в микроэлектронике;
• в фармацевтике и т.п.

В странах, испытывающих проблемы с питьевой водой, обратноосмотические установки, комплектующиеся специальными мембранами с высокой селекцией, и могут применяться для опреснения морской воды.

Промышленная система обратного осмоса выпускается в заводской готовности к подключению и применению (смотри категории 2 и 3). Полноценно они реализуют одну ступень очистки, обратноосмотическую, для чего комплектуются:

• несколькими (2 – 96) мембранами промышленного типа;
• насосной станцией высокой производительности;
• комплектом автоматики управления.

Производительность рассматриваемых систем задаётся количеством и размерами мембран.

2. Системы коммерческого назначения.

 

Они востребованы:

• предприятиями общественного питания;
• медицинскими учреждениями;
• учебными заведениями;
• небольшими производственными предприятиями, которые используют технологии, предусматривающие использование гарантированно чистой воды.

В отличие от систем, упомянутых в третьем пункте (смотри ниже) в их конструкциях существует ряд изменений, основными из которых являются следующие:

• Изделия комплектуются не одной мембраной обратного осмоса, а двумя и более. Как правило, это модели Filmtec, характеризующиеся удвоенной производительностью (1000GPD);
• В комплект таких фильтров не входит, в стандартной комплектации, питьевой кран. Объясняется это тем. Что, чаще всего, подобные фильтры подключаются напрямую к различным устройствам, потребляющим воду:
  • Кофемашины;
  • Автоматы, разливающие питьевую воду;
  • Льдогенераторы и т.п.

Предусмотрена возможность их приобретения и установки (в случае необходимости);

• В данных системах в стандартную комплектацию обязательно входит насос, используемый для повышения давления подаваемой воды, что увеличивает производительность фильтра;
• Накопительная ёмкость не предусмотрена. По желанию владельца он может приобрести бак нужной ёмкости, и установить его;
• На вводном канале монтируется соединитель, предусматривающей подключение трубки большего диаметра (вместо стандартного размера в ¼” он составляет ⅜”), что позволяет обеспечить увеличенный поток воды.

3. Системы бытового назначения.

 

Фильтр для воды с краном (бытовые модели) устанавливаются под мойкой на кухне. Если места там недостаточно, бак выносится в соседнюю тумбу мебельного гарнитура. При необходимости, туда (либо в санузел) может быть перенесён  весь фильтр в сборе. При необходимости потребуется просто докупить трубки соединительные.

Установка изделий упомянуто назначения осуществляется по следующему алгоритму:

• На мойку устанавливается кран для питьевой воды из комплекта фильтра. По желанию, его форма, дизайн и цвет могут быть подобраны в ближайшем специализированном магазине. Это позволит органично вписать кран в имеющийся интерьер кухни;
• Возможен вариант покупки крана комбинированного, представляющего собой обычный кухонный смеситель с дополнительно встроенным каналом подачи отфильтрованной воды.

 

 

Данный вариант имеет важное преимущество. Установить его можно, не просверливая в мойке дополнительного отверстия

Краны подобных конструкций также можно подобрать по любым, интересующим покупателя, характеристикам.

Бытовые фильтры рассматриваемой категории подразделяются на 2 типа. Какой лучше, следует учитывать, исходя из решаемых задач:

• Классические. Изготавливаются на базе картриджей и колб, изготовленных по американскому стандарту Slim Line 10”, имеющему статус единого общемирового норматива. Такие модели выпускаются на территории многих государств;
• Компактные. Изготавливаются на основе картриджей корпусных, для которых колбы не нужны. Подобное техническое решение позволило уменьшить их геометрические размеры. Ряд ведущих изготовителей аналогичной продукции производят её с картриджами собственных размеров. О какой-либо совместимости комплектующих речи не идёт. Подобное решение продиктовано стремлением монополизировать рынок. Параллельно существуют общемировые стандарты (например, Inline). С учётом требований последнего норматива изготавливаются все модели минерализаторов и постфильтров (в первую очередь, для систем классических типов).

Система предварительной очистки исходной воды для систем обратного осмоса

Состав системы предварительной подготовки исходной воды, подаваемой на мембранные установки обратного осмоса определяется количеством загрязнений и химическим составом этой воды. Вопрос этот очень не простой и решается в каждом конкретном случае индивидуально.

Система предварительной подготовки должна обеспечивать удаление твердых механических частиц и взвесей фильтрами грубой очистки, удаление железа, марганца, солей жесткости, органических соединений, в том и числе дехлорирование воды. В ряде случаев используются окислительные реагенты, коагулянты и флокулянты с последующим удалением продуктов окисления на фильтрах засыпного типа. Широко применяются ионообменные технологии и специальные ингибиторы отложения минеральных солей на поверхность мембран – антискалянты или ингибиторы солеотложений.

В целях противобактериологической обработки питающей, а также очищенной воды используется стерилизация ультрафиолетовым излучением.

В последнее время в мировой практике новым направлением в организации предварительной подготовки питательной воды, подаваемой на системы обратного осмоса, является технология ультрафильтрации воды. Технология ультрафильтрации предназначена для обработки сильно загрязненных поверхностных вод и муниципальных стоков. Системы ультрафильтрации строятся на основе мембран из капиллярных волокон, изготовленных из модифицированного гидрофильного полиэфирсульфона. Новейшая технология ультрафильтрации обеспечивает значительное снижение мутности, индекса плотности ила (SDI), содержания железа, 100-% удаление коллоидных частиц, уменьшение концентрации вирусов и улучшение потребительских свойств воды. Отличительной особенностью ультрафильтрационных мембран является их стойкость к воздействию оксидантов (окислителей), что незаменимо при обработке «сложных» вод.

Сильные окислители – активный хлор, озон и др. оказывают разрушающее действие на структуру разделительного и поддерживающих слоев обратноосмотической мембраны. Это приводит к необратимому снижению ее селективности и механической прочности. Удаление свободного хлора производится на фильтре засыпного типа с активированным углем. С этой же целью иногда применяется дозирование в воду сильного восстановителя, например, метабисульфита натрия.

Широко применяется подкисление питающей воды. Доза кислоты (HCL), подбирается с таким расчетом, чтобы индекс Ланжелье, характеризующий степень насыщенности раствора карбонатом кальция, был отрицательным даже в концентрате установки обратного осмоса. В зависимости от состава исходной воды количество дозируемой кислоты может меняться от 5 до 200 мг/л. Количество введенной кислоты не должно уменьшить рН исходной воды ниже допустимого предела для применяемых мембран. Подкисление приводит к понижению рН как исходной воды, так и пермеата. Для многих процессов высокая кислотность обессоленной воды является препятствием к ее использованию.

Принцип действия мембранной установки обратного осмоса: разделение поступающей воды на чистую воду и солевой концентрат. В условиях, когда солевой раствор пересыщен по малорастворимым солям кальция и магния, использование антискалянтов (ингибиторов солеотложений) позволяет стабилизировать соли жесткости в растворе, предотвратив их выпадение на поверхность мембран. При этом ингибитор через мембрану не проникает и сбрасывается в дренаж вместе с солевым концентратом. Применение реагентов- ингибиторов солеотложений не заменяет предварительной подготовки воды для установки обратного осмоса, но в некоторых случаях позволяет исключить из схемы предварительной подготовки установку умягчения, что значительно снижает стоимость проекта в целом.

Использование ингибитора в 2 – 4 раза увеличивает интервал между промывками мембранного контура. Дозирование препарата осуществляется автоматическим дозирующим устройством, обеспечивающим однородное смешение препарата с питающей водой и равномерную подачу ингибитора в зону фильтрации. При необходимости реагент можно разбавлять обессоленной водой (пермеатом). Применение ингибиторов не является панацеей. Они имеют ограниченную область применения по концентрации малорастворимых солей. Так, их не рекомендуется применять при содержании железа в воде более 1 мг/л, SiO2 – более 150 мг/л, CaSO4 – более 8 г/л и т. п.

 

Обратный осмос своими руками

Покупка и установка системы водоочистки на основе обратного осмоса всегда связана с чувствительными финансовыми расходами. Чем совершеннее система, тем дороже обойдется фильтровальная установка. Кроме того, фильтровальное полотно можно отнести к высокотехнологичным изделиям.

Полимерную мембрану невозможно сделать кустарным способом, что называется, «на коленке», но никто и не ставит подобных целей, так как самодельная пленка может быть небезопасной для здоровья, поскольку речь идет об очистке питьевой воды.

Если внимательно приглядеться к устройству типичного фильтра на обратном осмосе, то можно сделать простой вывод, примерно ¾ деталей и узлов – это обычные пластиковые детали, которые используются практически в любых водяных фильтровальных системах.

Самая дорогая и ответственная часть фильтра представляет собой пластиковую колбу с небольшим картриджем внутри. То есть, покупая новый фильтр, будущий владелец на 90% приобретает пластиковую арматуру, и только на 10 % – саму фильтровальную мембрану.

Если в доме уже имеется водяной фильтр, например, трехблочный фильтр проточного типа, то вполне возможно собрать своими руками упрощенный вариант фильтровального устройства.

Для переоборудования имеющегося фильтровального блока в более совершенный аппарат потребуется всего три детали:

1. картридж обратного осмоса с сепаратором и посадочной крышкой;
2. корпус фильтра под установку картриджа;
3. комплект пластиковых уголков для подключения дополнительного фильтра к старому трехбоксовому корпусу.

На новом корпусе имеется один штуцер под вход воды, расположенный как правило в верхней части, и два вывода под очищенную воду и сток. Штуцер чистой воды располагается в центре донной части корпуса, стоковый вывод оказывается сдвинутым к стенке.

Неочищенная вода заполняет полость, прилежащую к стенкам, проходит через трубчатую мембрану и выдавливается через центральную часть по патрубку с обратным клапаном и далее по трубе к потребителю.

В данной схеме нет аккумуляторного бака и допфильтров, их заменяет старый трехблочный фильтр. В его задачу входит предварительная очистка воды из водопровода до того момента, как поток попадет в корпус с картриджем обратного осмоса.

Самодельный фильтр обратного осмоса работает не хуже промышленного варианта. Так как в системе нет компенсирующего бака, обращаться с фильтрующим блоком нужно будет аккуратно, регулярно чистить трехкамерный блок от ржавчины и грязи.

Существенным преимуществом самодельной системы фильтрования является тот факт, что переоборудование обойдется примерно в половину стоимости нового полного комплекта, при этом ресурс мембраны уменьшается всего лишь на 5-7 %.

Заключение

Бытовые фильтры обратного осмоса – это самый простой и самый дешевый способ очистить воду до нужного качества. Лучше всего такую воду использовать для приготовления пищи и напитков. Для прямого употребления рекомендуется воду после мембраны дополнительно пропускать через картридж минерализатор, который увеличивает общее солесодержание воды в 2 раза.

Для маленьких детей вода должна быть улучшенного качества. Однозначных рекомендаций какую же воду пить малышам нет. В воду, которая продаётся на полках магазинов, обязательно добавляют консерванты, чтобы она не меняла свой состав долгое время.

Бутилированная вода проходит такой же обратный осмос, а также должна обрабатываться дополнительно ультрафиолетовыми лампами для обеззараживания. Однако можно ли полностью довериться производителям?

Мы не знаем, как часто установки фильтрации воды проходят сервисное обслуживание, как часто меняются сменные элементы.

Лучше всего использовать воду, полученную бытовым обратным осмосом, для приготовления чая, компотов или других напитков с добавлением соков фруктов и овощей.

Фильтры для воды не сделают вашу воду «талой», «родниковой», обогащенной разными благородными элементами. Их задача – максимально очистить воду от всего лишнего, что находится в ней. Фильтр обратного осмоса идеально справляется с этой задачей.

 

Аргументы за!

Некоторые скандальные источники распускают слухи, что пить такую очищенную обессоленную воду вредно для организма, поскольку в ней практически отсутствуют полезные минеральные вещества.

Во-первых, растворенные минеральные вещества в тех количествах, в которых они содержатся в обычной воде, не обеспечивают потребности в них человеческого организма при нормальном водопотреблении.

Во-вторых, та форма, в которой они присутствуют в воде, плохо способствует их усвоению. Человеческий организм привык усваивать ионы и микроэлементы в том виде, в котором они присутствуют в растительной и животной пище, т.е. в виде органических комплексов.

В-третьих, пища обеспечивает поступление в организм более 90% всех минеральных веществ. Например, в молоке содержание кальция (иона, отвечающего за жесткость воды) в 40 раз превышает его содержание в воде московского водопровода. При этом молоко пить полезно, а вода с такой жесткостью неминуемо приведет к образованию камней в почках и отложению солей в суставах. Вишневый нектар (разбавленный сок) содержит железо в концентрации 4 мг/л, что более чем в 10 раз превышает допустимую норму для воды. Регулярное употребление воды с таким содержанием железа для печени вреднее алкоголя. Лучше съесть одно яблоко, чем выпить 5 литров жесткой и железистой воды. Для обеспечения необходимой потребности в минеральных веществах человек должен, прежде всего, иметь полноценное питание.

И в-четвертых: много ли Вы пьете воды? – Литр кофе в день. – То-то и оно, что кофе. За счет своих высоких экстрактивных (извлекающих) свойств такая вода хорошо подходит для приготовления пищи, а также разнообразных напитков – кофе, чая, коктейлей. Супы и борщи получаются наваристыми и вкусными, чай и кофе – более ароматными и насыщенными.

При умывании такой водой исключается аллергическая реакция со стороны чувствительной кожи. И, разумеется, такие заболевания, как отложение солей или мочекаменная болезнь, никак не могут быть вызваны обессоленной водой. Эта вода часто используется в пищевой промышленности. Например, те же фруктовые соки в пакетах. Эти соки на Лианозовском или Останкинском заводе только разбавляются из концентрата. Или нормализованное молоко и молокопродукты, приготовленные из порошкового молока. Другие потребители чистой воды – производство пива, прохладительных напитков, ликероводочных изделий, бутилированной питьевой воды и многое другое. Интересно, что абсолютное большинство марок питьевой воды в бутылках производится на промышленных установках, работающих по тому же принципу, что и бытовые питьевые системы – то есть по технологии обратного осмоса. Правда это касается только известных, имеющих многолетнюю незапятнанную репутацию производителей.

Природа осмоса – в природе!

По принципу работы мембранные системы являются обратноосмотическими. Явление осмоса (выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной) лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Например, подкладка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через нее проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители. Стенки клеток растений, животных и человека представляют собой естественную мембрану, которая является частично проницаемой, поскольку она свободно пропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ. Когда корни растений впитывают воду, стены их клеток формируют натуральную осмотическую мембрану, которая пропускает молекулы воды и отторгает большинство примесей. Травы и цветы стоят вертикально только за счет так называемого осмотического давления. Поэтому при недостатке воды они выглядят пожухлыми и вялыми. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.

Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения. Но до середины 20-х годов уходящего века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. В 1927 году немецкая фирма “Сарториус” получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетат целлюлозных и нитроцеллюлозных мембран. Лишь в конце 50-х – начале 60-х годов с началом широкого производства синтетических полимерных материалов появились первые научные работы, которые легли с основу промышленного применения обратного осмоса. Первые промышленные обратно осмотические системы появились только в начале 70-х годов, поэтому это сравнительно молодая технология по сравнению с тем же ионным обменом или адсорбцией на активированных углях. Тем не менее, в Западных странах обратный осмос стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию находящихся в воде компонентов на 96-99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов.

Как выбрать правильно обратный осмос

 

Итак, мы с вами понемногу подобрались к выбору правильного фильтра для своего дома

Что стоит при этом учитывать, и на что нужно обращать пристальное внимание?

 

1. Обязательно смотрите, чтобы в системе присутствовал минерализатор, иначе воду после очистки будет пить неприятно, да и пользы от нее никакой не будет совершенно.
2. Стандартный набор обратного осмоса предполагает наличие 5-ти ступеней очистки: сначала механическая, затем угольная, потом тонкая (удаление мельчайших примесей), мембранная и финишная. Структуризатор устанавливается шестым по счету. О его возможностях мы уже говорили, поэтому не поскупитесь и дополните оборудование. Тем более что служить он будет не менее 2-х лет.
3. Обязательно почитайте инструкцию к покупаемому оборудованию, убедитесь, что проведение всех необходимых степеней очисти ему доступна.

К обратному осмосу на выходе подключается отдельный кран.

Конечно, моделей очень много и все они отличаются по своим рабочим характеристикам, поэтому ищите лучший вариант и обязательно сравнивайте цены – на разных сайтах они могут существенно отличаться.