Как выбрать фильтр обратного осмоса: рейтинг лучших производителей и их продукции. Что такое обратный осмос? Обратный осмос: надежный фильтр Что такое система обратного осмоса
1.1 Из чего состоит система обратного осмоса?
Современные промышленные установки обратного осмоса – это, в основном, многоступенчатые системы очистки воды, которые состоят из нескольких функциональных модулей для поэтапной очистки и обеззараживания.
В корпус фильтра под давлением поступает поток входящей воды, которая проходит через мембрану и подвергается очистке, после чего вода разделяется на два потока: очищенная жидкость и отходы с высокой концентрацией загрязняющих примесей.
Очищенную воду принято называть пермеатом, а загрязненную – концентратом. После прохождения угольного фильтра пермеат выводится к потребляющим воду устройствам, либо в накопительный бак, а концентрат сливается в канализационную систем у.
Основной принцип метода, который является залогом качественной очистки воды – это высокое давление потока воды при её прохождении через фильтр. За поддержание необходимого уровня давления отвечает роторный, либо центробежный насос, являющийся очень важной частью системы водоснабжения.
Без качественного насоса, который бы поддерживал давление в системе, вода попросту не проходила бы через мембраны с оптимальной скоростью.
Поскольку мембраны обратного осмоса являются очень нежными конструкциями, необходима их регулярная очистка от осадков и накоплений загрязняющих веществ. Эту очистку не нужно выполнять своими руками – весь процесс полностью автоматизирован.
Защита мембран выполняется в два этапа: первый – предварительная обработка, для этого используются специальные химические вещества, которые уменьшают образование осадка, второй – снятие загрязнений, за это отвечают специальные системы промывки фильтра.
Такой подход обеспечивает отсутствие потери продуктивности, и эффективную работу мембран на протяжении всего эксплуатационного ресурса.
2 Кто производит фильтры обратного осмоса?
Для того чтобы вы смогли лучше ориентироваться во всем разнообразии устройств обратного осмоса, мы решили составить рейтинг производителей, на продукцию которых стоит ориентироваться при выборе системы очистки воды.
Сразу отметим, что большинство специалистов сходятся в одном мнении: предпочтение стоит отдавать отечественным производителям, так как устройства иностранных фирм могу обладать лучшими техническими характеристиками и более красочным описанием.
Но в большинстве случаев все эти преимущества остаются исключительно на бумаге, а на деле же они ничем особенным не отличаются.
Отечественные компании, которые заботятся о своей репутации, выпускают на рынок устройства, спроектированные при учете наиболее распространенных в нашей воде загрязнителей и остальных нюансов. К тому же, немаловажным является вопрос ремонтопригодности, преимущество по этому показателю также за российскими производителями.
Фильтры из этой линейки обладают пятиступенчатой системой очистки воды, которая выполняет качественное , удаление механических загрязнений, обеззараживание, а также дополнительную минерализацию и насыщение воды полезными веществами.
К тому же в комплекте с ними идет полноценный накопительный бак. Обратный осмос Барьер – это оптимальный выбор среди устройств бытовой очистки воды.
Одним из лидеров рынка среди отечественных производителей является компания «Гейзер», которая вошла в наш рейтинг на вторую позицию. Системы обратного осмоса «Гейзер Престиж» являются очень востребованным на рынке.
По сути, это устройства, которые обладают исключительно положительной репутацией – их качество и эффективность подтверждают как высокие оценки специалистов, так и положительные отзывы пользователей.
Замыкает рейтинг компания «Аквафор» — это фирма, которая одной из первых начала осваивать технологию обратного осмоса на просторах России. Их устройства зарекомендовали себя как хорошие рабочие лошадки, которые отлично выполняют свои функции на протяжении всего срока эксплуатации.
В целом, кроме вошедших в рейтинг общепризнанных производителей, можно отметить также фирму «Atoll» — сравнительно нового игрока на рынке очистных устройств, который своими технологиями стремительно завоевывает всё большую популярность.
Если качество продукции данной компании не будет снижаться – скоро она сможет возглавить любой рейтинг производителей фильтров обратного осмоса.
В современной водопроводной воде содержится много минеральных веществ, с которыми обычные фильтры не справляются. Это не выгодно с экономической точки зрения, да и просто невозможно технически воплотить.
Оптимальным решением этой проблемы является установка фильтров обратного осмоса для .
Первый был изобретен в 1748 году, но только в XIX веке его свойства были оценены по достоинству.
Технология обратного осмоса основывается на естественном явлении осмоса, встречающемся в природе. Все растения впитывают влагу с минеральными компонентами из почвы, и с помощью процесса обратного осмоса очищают воду от всех примесей и компонентов благодаря своей клеточной мембране.
На простом примере обратный осмос можно увидеть следующим образом. Берем емкость и разделяем ее полупропускной мембраной. Одну часть заливаем соляным раствором с высокой концентрацией солей, а другую – с меньшей.
Начинается постепенное выравнивание концентрации – молекулы воды перетекают из одной части в другую, пока соленость не станет одинаковой. Это процесс простого осмоса.
Обратный осмос произойдет, если увеличить давление на концентрированный раствор, тогда уровень самого раствора упадет, а концентрация соли увеличится.
Фото: прямой осмос
Фото: обратный осмос
Эта технология, перенесенная на современное оборудование, позволяет удалять из любой воды все виды примесей, очищая ее от 95 до 99,8 %.
Фильтры обратного осмоса устраняют такие виды загрязнений:
- механические;
- органические примеси, бактерии и вирусы;
- химические загрязнения, нитраты и нитриты;
- тяжелые металлы.
Проверить эффективность осмотической системы очень просто – очищенная вода после кипячения не оставляет накипи. Это полезно как для людей, так и для бытовых приборов, использующих воду. Они не засоряются и служат гораздо дольше.
После очистки воды в домашних условиях с помощью системы обратного осмоса, ее можно пить даже не кипятя, потому что фильтры задерживают все бактерии и вирусы. Вкус и запах воды после очистки становится другим благодаря специальному картриджу.
Преимуществами системы обратного осмоса есть:
- минимальный сброс воды в канализацию;
- высокий уровень очистки;
- небольшое рабочее давление;
- автоматизированная гидравлическая промывка;
- длительный срок службы мембраны.>
Принцип действия системы
Классическая система очистки воды в домашних условиях на основе обратного осмоса состоит из пяти этапов.
Ее принцип работы – пропускание через биологическую мембрану молекул воды и кислорода, предварительно очищенных от механических загрязнителей.
Поры мембраны настолько тоненькие, что задерживают все загрязнения на себе, которые потом смываются потоком воды в канализацию.
Фото: мембраны задерживают все загрязнения на себе
Для избегания попадания крупной грязи на стенки мембраны и ее забивания, первой ступенью в системе обратного осмоса идет механическая очистка воды.
Она проходит через фильтр, который представляет из себя набор картриджей, предназначенных для предварительной очистки:
- – задерживает крупные загрязнители (ржавчину, песок);
- угольный блок – очищает воду от фенола, нефтепродуктов, хлора и тяжелых металлов;
- фильтр тонкой очистки – конечная механическая доочистка воды, удаление примесей размером меньше 1 микрона.
Фото: фильтр тонкой очистки
Четвертым этапом очистки является непосредственная очистка обратноосмотической мембраной. Вода фильтруется через поры мембраны, которые настолько малы, что не пропускают другие примеси и бактерии.
После прохождения через фильтры и мембрану, вода накапливается в емкости. Она может быть пластиковой или металлической, но обязательно герметичной, разделенной резиновой мембраной.
С одной стороны от нее закачивается воздух, с другой – вода. При открытии крана вода выталкивается из бака и проходит через пятый этап очистки – угольный фильтр.
После него вода становится абсолютно чистой, с приятным вкусом и запахом, и готовой к использованию. Хорошая очистка занимает некоторое время, потому обратноосмотические фильтры имеют невысокую производительность.
Фото: ступени фильтрации воды
Фото: пятиступенчатая схема системы обратного осмоса
Так же в систему можно установить дополнительные картриджи:
- минерализатор. Насыщает воду полезными минералами и солями, необходимыми человеку, повышает значение рН;
- ионизатор. Ионизирует воду, удаляет негативные ионы. Эта вода лучше усваивается, регулирует уровень рН в организме и очищает его от токсинов;
- биокерамический картридж. Восстанавливает природную структуру воды. Употребление такой воды способствует очищению организма, выводу токсинов и свободных радикалов;
- умягчающий картридж. Придает воде приятную мягкость.
В системе с дополнительным картриджем устанавливается сдвоенный кран – для простой очищенной и дополненной воды.
Как сделать своими руками
Чтобы закупить все составляющие для очистки воды в домашних условиях, в первую очередь необходимо знать давление воды в трубе. Для его измерения можно воспользоваться манометром давления воды.
Если оно больше 2,5 бара, то повысительный насос можно не покупать, а если нет – он просто необходим для нормальной фильтрации.
Лучше провести анализ воды, чтобы точно подобрать нужные фильтры. Можно купить стандартную систему из трех фильтров первой очистки, а можно, если вода позволяет, уменьшить их количество.
Сейчас есть даже такие фильтры, которые соединяют в себе свойства двух, а то и трех стандартных.
Сама мембрана крепится в корпусе над фильтрами специальными фитингами или хомутами.
Фото: мембрана крепится в корпусе над фильтрами специальными фитингами
Над ней крепится дополнительный фильтр, если такой необходим. Для удобства размещения эту конструкцию лучше прикрепить к ДСП или другой поверхности.
Так же необходим ограничитель потока – трубка с калиброванным отверстием и пластиковой вставкой, предназначенная для выброса воды в канализацию.
Поток рассчитывается в зависимости от производительности мембраны:
- для мембраны 50 галлонов — ограничитель потока 300;
- для мембраны 75 г — 450;
- для мембраны 100 г — 550.
Если нужно увеличить производительность системы, перед первыми фильтрами устанавливайте редуктор.
Контролировать давление можно манометром, если поставить его после редуктора или перед мембраной. Так же можно установить счетчик воды, для контроля ее расхода.
Все компоненты соединяются между собой в правильной последовательности пластиковыми трубками.
Герметизируют соединения с помощью ФУМ-ленты или пакли с герметиком. Стоит тщательно продумать монтаж системы и все необходимые компоненты для этого.
Материалы, которые можно использовать для сборки системы обратного осмоса:
- механические фильтры;
- мембрана;
- корпус для мембраны;
- дополнительный фильтр;
- накопительный бак;
- кран;
- редуктор;
- манометр давления воды;
- два тройника;
- вентиль шаровый;
- муфта переходная;
- несколько колен;
- дроссель;
- соединения «цанга-резьба»;
- хомут дренажный на шланг в канализацию;
- ограничитель потока;
- ФУМ-лента или пакля;
- насос;
- два метра не очень толстой трубы;
- доска для крепления фильтров.
Установка
Есть несколько вариантов установки системы обратного осмоса. Потому необходимо самостоятельно выбрать, какой из них вам нужен и больше всего подходит для очистки воды в домашних условиях.
Чаще всего систему обратного осмоса размещают под раковиной.
Фото: систему обратного осмоса размещают под раковиной
Систему можно монтировать горизонтально или вертикально. Если места под раковиной не хватает, накопительный бак можно установить в кухонном шкафу или на боку, на работу системы это не влияет.
Конечный выход очищенной воды подключают к отдельному крану, который устанавливается вблизи с раковиной. Но его можно подключить сразу к кофеварке или другому устройству.
Важно! Скрепленные фильтры с мембраной необходимо располагать так, чтоб потом к ним было легко подобраться для замены картриджей.
В трубу с холодной водой нужно врезать тройник для вывода воды в систему обратного осмоса.
Если есть необходимость в подкачивающей помпе, то ее нужно устанавливать перед мембраной обратного осмоса, но после фильтров предварительной очистки.
Это обеспечит долгую службу насоса, так как в него не попадает водопроводная грязь. Питается помпа от сети, потому необходимо тщательно изолировать все стыки, чтобы избежать протекания и дальнейшего замыкания.
Перепускной четырехвходовой клапан перекрывает подачу воды при заполнении бака. На один его вход подается вода после очистки механическими фильтрами, с другого эта вода поступает на осмос в мембрану.
Остальные разъемы подключаются в разрыв между мембраной и накопительным баком. При установке системы без накопительного бака, два разъема направлены в канализацию.
Чтобы установить кран питьевой воды на раковину, понадобятся фиксаторы труб и крепежные гайки. Если нет соответствующей дырки под кран, нужно ее вырезать с помощью сверла с алмазным напылением и дрели.
Важно! При установке фильтра необходимо смонтировать хомут на сточную трубу. Это лучше делать выше гидравлического затвора.
После установки промойте систему – спустите некоторую часть отфильтрованной воды. Для этого закройте вентиль в бак и держите кран открытым некоторое время. После этого закройте кран и откройте бак.
После его наполнения спустите всю воду в канализацию. Только теперь очищенная вода пригодна для питья. Примерные схемы подключения полной системы обратного осмоса:
Фото: примерные схемы подключения полной системы обратного осмоса
Видео: установка фильтра обратного осмоса своими руками
Замена фильтров и уход за системой
Очень важно в системе очистки воды в домашних условиях следить за загрязнением фильтров и вовремя их заменять.
В зависимости от количества израсходованной воды (ее поможет определить счетчик), механические и угольные фильтры нужно менять раз в 3–6 месяцев.
Мембрана может прослужить от 1 до 5 лет. На ее прочность влияет качество и количество расходуемой воды, ее температура, состояние фильтров и т.д.
Определить, что нужно заменять мембрану, можно по таким сигналам:
- осадок в мембране;
- ухудшение качества воды;
- понижение давления.
Если несколько недель не пользоваться системой очистки, мембрану нужно продезинфицировать.
Чтобы заменить картридж на очистительных фильтрах, необходимо для начала перекрыть подачу воды из водопровода и бака-накопителя и открыть кран для сброса давления.
Под колбы постелите половую тряпку и открутите их. Грязные картриджи вытяните, помойте колбу и установите новые. Главное не перепутать картриджи в фильтрах. Резиновую прокладку на колбе рекомендуется смазать, а только потому плотно закручивать колбу.
Откройте подачу воды с водопровода и некоторое время спускайте воду с крана, для промывки картриджей. Только потом можно открывать кран бака-накопителя и пить воду.
Можно сказать с уверенностью, что качественная очистка воды в домашних условиях возможна благодаря системе обратного осмоса, которую с легкостью можно сделать своими руками.
Тем более ни одна из существующих систем не очистит так качественно воду от химикатов, бактерий, вирусов, радионуклидов, твердых частиц и т.д. Чистая вода – гарантия здоровья всей семьи на долгие годы.
Качество водопроводной воды в большинстве случаев оставляет желать лучшего – в ней можно найти и минеральные вещества, и органические примеси, и вредные микроорганизмы, вызывающие развитие опасных инфекционных заболеваний. Именно поэтому в том виде, в котором есть, водопроводную воду употреблять нельзя. Среди всех специализированных фильтров, представленных на рынке, особого внимания заслуживает обратный осмос для очистки воды. Эти системы перспективные, надежные и обеспечивают высокое качество очистки. Подробнее об их функциях и характеристиках – далее.
Осмос – это явление, которое лежит в основе обмена веществ живых организмов. Осмос подразумевает поступление питательных веществ в клетки организма человека с последующим выведением метаболитов. Нормальное течение данных процессов возможно благодаря наличию полупроницаемой мембраны, пропускающей только молекулы воды. Движущая сила – осмотическое давление.
Об обратном осмосе говорят тогда, когда на концентрированный раствор оказывается воздействие внешним давлением. При этом величина этого давления должна превышать показатели осмотического. Молекулы воды перемещаются в обратном направлении – от более концентрированного состава к менее концентрированному. В итоге повышенное давление, показатель которого выше показателя осмотического, заставляет молекулы воды диффундировать уже в обратном направлении.
Обратный осмос для очистки воды – что это такое? Принцип работы
Очистка воды обратным осмосом состоит из ряда последовательных процессов:
- Предочистка.
- Прохождение жидкости через мембрану.
- Накопление уже отфильтрованной воды.
- Финишная очистка.
- Осуществление разлива воды через кран.
Фильтры обратного осмоса: особенности работы и нюансы выбора
Чтобы система обратного осмоса очищала максимально качественно, к ее выбору нужно подходить с умом. Ориентируйтесь на следующие факторы:
- Давление в системе – от него зависит и оптимальная комплектность фильтра. Если давление прыгает, дополнительно купите насос. При стабильных показателях применение нагнетателя не обязательно. В системе отмечаются амплитудные колебания? Установите регулятор давления для защиты от гидроударов. Учтите, что при низком давлении в системе ресурс мембраны снижается, фильтры предварительной очистки раньше времени выходят из строя, а бак заполняется водой не полностью, отмечается перерасход воды.
- Качество материалов – от типа и уровня первичного сырья, используемого для изготовления системы, зависит долговечность установки и степень очистки жидкости. Пластиковый корпус не должен иметь выраженный запах и/или пористые стенки. Если бактериальный состав материалов впитывается, поверхность начнет закисать. Некачественный пластик имеет низкую плотность, подвержен образованию трещин и сколов. Как понять, хорошая перед вами установка или нет? Самый верный способ – заказывать оборудование проверенных производителей, которые не позволяют себе применение некачественного пластика.
- Качество фитингов – от этого показателя, а также правильности соединения рабочих элементов, зависит бесперебойное функционирование системы.
- Мембрана – хорошая, она является гарантией глубокой очистки воды. В продаже есть устройства как с очень дорогими мембранами, так и доступными по цене элементами. Самые дешевые мембраны китайские, но ресурс они имеют ниже среднего (их хватит максимум на 2 года, и то при стабильном давлении в водопроводной системе).
- Число ступеней фильтрации – стандартно их пять (три предфильтра, обратный осмос, постфильтр). Возможна дополнительная комплектация картриджами – чем их больше, тем выше качество очистки и дороже сама система.
Эффективная очистка воды: преимущества системы обратного осмоса
Системы обратного осмоса позволяют получать воду высокой степени очистки, но на этом их преимущества не заканчиваются:
- Универсальность – обратный осмос подходит как для водопроводной, так и для скважинной воды.
- Неприхотливость в эксплуатации – ухаживать за мембраной просто, химические реагенты при этом использовать не требуется.
- Экологичность – системы обратного осмоса безопасны для среды и здоровья человека.
- Долговечность – стандартного фильтра для семьи из четырех человек хватит на год.
- Удобство – накопительный бак при отключении водоснабжения приходится как нельзя кстати.
Трубопроводная обвязка, арматура изготавливается из материалов, стойких коррозии. Работа систем полностью автоматизирована, устанавливать их можно горизонтально и вертикально. Чтобы продлить срок службы оборудования, своевременно заменяйте картриджи.
Есть ли у рассматриваемых систем недостатки? Да, так они быстро засоряются сульфатами, карбонатами, диоксидами, что негативным образом влияет на работу системы в целом. Без предварительной очистки система обратного осмоса работать не будет, а если будет, то недолго. Процесс очистки получается не быстрым и зависит от температуры воды, причем для горячей обратный осмос не подходит. Время заполнения бака водой достаточно продолжительное, при том ресурсы расходуются довольно расточительно – в канализацию попадает около 75% жидкости (которая не проходит через фильтр или не очищается). То есть потребитель получает очень хорошо очищенную воду, но сам процесс ее фильтрации занимает много времени, кроме того, около 75% жидкости сливается в канализацию. Летучие органические соединения осмос не улавливает, может пропускать гербициды и инсектициды. Некоторые противники данного способа фильтрации утверждают, что очищенная вода получается мертвой, но это вопрос спорный, тем более, вы всегда можете использовать минерализатор (он насытит жидкость питательными веществами и полезными для здоровья микроэлементами).
Как работает фильтры обратного осмоса и показатели его неисправности
Фильтр имеет ограниченный срок службы и при неблагоприятных условиях эксплуатации выходит из строя раньше времени. Принимать меры следует, если:
- есть перерасход воды;
- фильтры предочистки загрязняются быстрее, чем нужно;
- накопительный бак воду не выдает;
- некорректно работает насос.
Куда обратиться за помощью? Или в специализированный сервис, или в магазин, где вы совершали покупку. Системы являются ремонтопригодными – устранить можно практически любую неисправность.
Обратный осмос с точки зрения официальной науки
В последние годы ученые стали все чаще говорить о том, что человеку в принципе без разницы, какую воду пить – с высоким или, наоборот, низким содержанием солей. Почему? Потому что организм человека может поддерживать нормальный водно-солевой баланс самостоятельно. Если в воде мало кальция, это еще не повод отказываться от ее употребления. Ведь вы можете купить минерализатор или включить в рацион продукты, богатые данным микроэлементом.
Системы обратного осмоса для очистки воды в частном доме
Обустройство системы обратного осмоса в частном доме – дорогое удовольствие. Она состоит из:
- Фильтров предварительной очистки воды.
- Фильтра с обратноосмотической мембраной, колбами.
- Накопительной емкости минимум на три кубометра.
Очистка воды на потоке не производится, поэтому емкость нужна, причем довольно большая. Одновременно подавать и очищать воду нельзя из-за высокого мембранного сопротивления.
Фильтры обратного осмоса в частных домах устанавливают редко, именно потому, что это очень дорого. Чаще всего систему используют для подготовки питьевой воды, а для бытовых нужд берут неочищенную воду из скважины либо фильтруют ее другими способами.
Вода после обратного осмоса: пить нельзя вылить
Обратный осмос – отличный выбор для тех людей, которые хотят употреблять в пищу идеально чистую воду. Стоят устройства дорого, но при условии выбора качественных систем вложения всегда окупаются. Однозначного мнения о качестве полученной путем обратного осмоса воды нет – одни исследователи говорят, что она живая, другие, что мертвая, третьи, что идеально очищенная, а четвертые, что такая жидкость содержит опасные для здоровья соединения. И все-таки, вода, полученная в результате данного способа очистки, является максимально качественной и пригодна для питья.
2. Назначение
3. Решаемые проблемы
4. Области применения
5. Принцип работы
6. Типы обратного осмоса
7. Устройство. Схемы
8. Автоматизация
9. Госты. Нормативы
10. Рекуперация энергии
11. Справочник
1. Описание явления обратного осмоса
Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.
Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.
Мембрана работающая на основе обратного осмоса пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.
Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.
Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".
В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану обратного осмоса в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный.
Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.
Вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.
Установки обратного осмоса в наличии на складе:
|
Модель |
Произв-ность,
|
Мощность,
|
Вес, кг |
Габариты, мм |
Скачать.pdf |
2. Назначение
Система обратного осмоса предназначена для глубокой очистки и обессоливания воды, удаления органических соединений, микроорганизмов, взвесей, для подготовки воды хозяйственно-бытового, промышленного и питьевого назначения.
А также применяется на объектах:
- АЭС (комплексы водоснабжения)
- ТЭЦ, ГЭС (системы технологической очистки воды)
- ГАЗОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА (блочных комплексы водоподготовки)
- ЖКХ (водоснабжение объектов I категории)
- Научно-исследовательских комплексов (очистка воды для лабораторий по разработке бактериологического оружия)
3. Решаевые проблемы
Обратноосмотическая мембрана очень хорошо отделяет неорганические вещества. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.
Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.
В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.
Ниже приведены ориентировочные показатели, которым должна соответствовать исходная вода, подаваемая на обратноосмотические мембраны (наличие некоторого диапазона обусловливается требованиями разных производителей мембран):
| мутность | до 1-5 ЕМФ |
| окисляемость перманганатная | до 3 мгО/л |
| водородный показатель (рН) | 3-10, (иногда 2-11) |
| нефтепродукты | 0,0-0,5 мг/л |
| сильные окислители (хлор свободный, озон) | до 0,1 г/л |
| марганец общий (Mn) | до 0,05 мг/л |
| железо общее (Fe) | до 0,1-0,3 мг/л |
| кремниесоединения (Si) | до 0,5-1,0 мг/л |
| сероводород | 0,0 мг/л |
| индекс SDI | до 3-5 ед. |
| минерализация общая | до 3,0-20 г/л |
| температура воды | 5-35 (иногда до 45) °С |
| давление | 0,3-6,0 МПа |
| температура воздуха в помещении | 5-35°С |
| влажность воздуха в помещении | ≤ 70% |
4. Области применения
Наиболее актуальными на сегодняшний день применениями фильтров обратного осмоса считаются:
Обессоливание, снижение минерализации (опреснение) подземных вод;
Опреснение морской воды;
Приготовление технологических растворов специального применения в промышленности;
Отделение ценных компонентов из растворов (концентрирование);
Концентрирование растворенного вещества.
Основным направлением использования обратного осмоса является очистка воды, главным образом, обессоливание солоноватых вод и особенно морской воды с целью получения питьевой воды. Другой важной областью применения обратноосмотических установок является использование обратного осмоса как стадии предварительного обессоливания воды при производстве ультрачистой воды для полупроводниковой, медицинской и теплоэнергетической отраслей промышленности.
На стадии концентрирования обратный осмос широко используется в пищевой промышленности (концентрирование фруктовых соков, сахара, кофе) и в молочной промышленности (для концентрирования молока на начальной стадии сыроделия), а также при очистке сточных вод (в гальванике для концентрирования гальваностоков).
Сравнение методов обессоливания (ионный обмен и обратный осмос)
Обратный осмос
Преимущества:
Очень высокое качество получаемой воды, которое обусловлено весьма «мягкими» с физико-химической точки зрения условиями проведения процесса;
Неограниченная производительность (путем набора стандартных модулей и блоков) и одновременно - небольшие габариты;
отношение: производительность/габариты - лучшее по сравнению с другими методами обессоливания - дистилляцией, ионообменом, электродиализом;
Относительно низкие эксплуатационные расходы;
Малый расход ингибиторов отложений и реагентов для отмывки отложений на мембранах;
Низкая энергоемкость (процесс осуществляется без фазовых переходов, и, следовательно, энергия требуется лишь для создания градиента давления и рециркуляции раствора);
Возможность почти во всех случаях сброса концентрата в канализацию (в окружающую среду) без обработки.
Недостатки обратного осмоса:
Необходима тщательная предподготовка воды для обеспечения большой производительности мембран и длительного срока их службы;
Большой объем сбрасываемого концентрата (с учетом компоновочных решений расход пермеата может составить 75-80% исходной воды, концентрат - 20-25%) и, следовательно, значительный расход исходной воды;
Большие капитальные затраты;
Желательный непрерывный режим работы установок.
Ионообмен
Преимущества:
Возможность получения воды очень высокого качества (многоступенчатые установки), в том числе для котлов любого давления и промывки печатных плат электронного оборудования;
Способность работать при резко меняющихся параметрах питающей воды;
Небольшие капитальные и энергозатраты;
Небольшой объем воды на собственные нужды, особенно у противоточных фильтров;
Недостатки:
Относительно большой расход реагентов, особенно у натрий-катионитных фильтров;
Эксплуатационные расходы увеличиваются пропорционально солесодержанию исходной воды и при необходимости уменьшать предел обессоливания обработанной воды;
В зависимости от качества исходной воды требуется предподготовка - иногда весьма сложная;
Необходима обработка сточных вод и сложности с их сбросом.
5. Принцип работы
В обратноосмотической технологии используется полупроницаемая мембрана, которая пропускает только молекулы воды и задерживает молекулы загрязняющих веществ. Наиболее часто в технологии обратного осмоса используется процесс, известный как перекресное течение, что позволяет мембране самоочищаться. В то время, как часть жидкости проходит через мембрану, другая ее часть двигается в обратном направлении, вымывая из мембраны обратного осмоса задержанные частички.
В процессе обратного осмоса требуется движущая сила, которая будет проталкивать жидкость через мембрану, наилучшим вариантом является давление, создаваемое помпой. Чем выше давление, тем больше движущая сила.
Установки обратного осмоса способны задерживать бактерии, соли, сахара, протеины, частицы, красители и другие загрязняющие вещества, молекулярная масса которых больше 150-250 далтонов.
Разделение ионов обратным осмосом происходит с участием заряженных частиц. Это значит, что расстворенные ионы, которые несут заряд, равный зараряду солей, более вероятно будут отброшены мембраной, чем те, которые не заряжены, например органика. Чем больше заряд частицы и ее размер, тем выше вероятность того, что она будет отброшена мембраной.
6. Типы обратного осмоса
В современной водоподготовке используются три основных типа мембран обратного осмоса: целлюлозные (CA) и из смеси триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы (CTA), полностью из ароматического полиамида и тонкопленочные композитные (TFC) мембраны. Основные исходные требования, предъявляемые к мембранам следующие:
Свободная проницаемость для воды
Высокая селективность
Работоспособность при высоких давлениях
Стойкость в широком диапазоне pH и температуры
Устойчивость к воздействию химических веществ, в том числе окислителей (таких, как
свободный хлор)
Биологическая стойкость к бактериям
Низкая адгезия поверхностного слоя к осаждаемым веществам
Целлюлозные мембраны появились первыми, и именно на них в конце 1950-х годов был продемонстрирован принцип обратного осмоса. Эти мембраны асимметричны и состоят из тонкого плотного поверхностного слоя (от 0,2 до 0,5 мкм) и толстой пористой подложки. Задержка растворенных веществ осуществляется тонким плотным слоем и пористой подложкой, обеспечивающей прочность конструкции.
Ацетат целлюлозы может использоваться в листах или в виде полых волокон. Мембраны из ацетата целлюлозы недороги и просты в изготовлении, но имеют ряд ограничений. Асимметричная структура делает их восприимчивыми к уплотнению при высоких давлениях и, особенно при повышении температуры. Уплотнение происходит, когда тонкий плотный слой мембраны утолщается за счет слияния с толстой пористой подложкой, что приводит к сокращению потока продукта.
Мембраны из ацетата целлюлозы подвержены гидролизу и могут использоваться только в ограниченном диапазоне pH (самые низкие значен ия рН от 3 до 5, а самые высокие рН от 6 до 8, в зависимости от производителя). При температуре выше 35°C они начинают разрушаться, а также они уязвимы для атак бактерий.
Мембраны из ацетата целлюлозы имеют высокую проницаемость для воды, но плохо задерживают загрязнения с низким молекулярным весом.
В последствии были разработаны мембраны из триацетата целлюлозы с улучшенными характеристиками селективности по соли, сниженной чувствительностью к рН, высокой температуре и микробным атакам. Тем не менее, мембраны из триацетата целлюлозы имеют более низкую водопроницаемость, чем мембраны из ацетата целлюлозы. Чтобы получить желаемые характеристики обеих мембран, были разработаны смеси триацетата целлюлозы и ацетата целлюлозы.
Мембраны из армированного полиамида (е полиамидные мембраны) с полой конфигурацией волокна были впервые разработаны компанией Дюпон. Как и целлюлозные мембраны, они имеют асимметричную структуру с тонкой (от 0,1 до 1,0 мкм), плотной пленкой и пористой подложкой.
Полиамидные мембраны, в отличие от целлюлозных, имеют лучшую биологическую стойкость и менее восприимчивы к воздействию гидролиза. Они могут работать даже выше диапазона рН от 4 до 11, но постоянное использование на краях этого диапазона может привести к началу необратимого разрушения мембраны.
Оболочка этих мембран может выдерживать более высокие температуры, чем у целлюлозных. Однако, как и целлюлозные, они уплотняются при высоких давлениях и температурах. У них лучше селективность по NaCl и органическим веществам.
Основным недостатком полиамидных мембран является то, что они подвержены разрушению под воздействием окислителей, таких как свободный хлор.
Тонкопленочные композитные мембраны изготавливаются путем формирования тонкой и плотной поверхностной пленки (с большим сопротивлением по потоку для растворенных веществ) поверх пористой подложки.
Конструкционные материалы и технологические процессы для изготовления этих двух слоев могут быть различными и оптимизируются с целью получения лучшего сочетания большого потока воды и низкой проницаемости для растворенных в ней веществ.
Характеристики потока пропускаемой воды и сопротивляемости растворенным в ней веществам в основном определяются тонким поверхностным слоем, толщина которого колеблется в пределах от 0,01 до 0,1 мкм.
7. Устройство обратного осмоса.
Первой стадией процесса обратного осмоса является тонкая очистка исходной воды от механических примесей. Обычно для этого используются фильтры патронного типа, размещаемые в однопатронных или мультипатроных фильтродержателях, в зависимости от производительности ОО-установки. Данный фильтр относится к фильтрам периодического действия, работающим под давлением. Механизм работы патронных фильтрующих элементов относится к глубинной и/или поверхностной фильтрации, т.е. механические примеси, задерживаемые фильтрующим элементом, накапливаются внутри слоя фильтрующей перегородки.
Вода, очищенная на патронных фильтрах, подается на насос высокого давления, назначением которого является достижение давления исходной среды расчетного давления для осуществления массообменных процессов, протекающих на полупроницаемых обратноосмотических мембранах. Подбор высоконапорного насоса производится исходя из его рабочей характеристики. При этом рабочая точка насоса должна находится в диапазоне от 0,6 - 0,7 максимальной его производительности.
При невозможности установить «паритет» между давлением и производительностью насоса высокого давления (а это бывает чаще всего) между всасывающим и нагнетающим патрубками насоса устанавливается байпассный вентиль, с помощью которого и осуществляется данная операция (по показаниям ротаметра и манометра исходной воды, поступающей на установку обратного осмоса). Регулировка процесса повышения давления исходной воды производится один раз в процессе пуско-наладочных работ. В процессе эксплуатации ОО-установки осуществляется только контроль указанных параметров исходной воды.
После того как давление исходной воды повышено, она поступает на модули, в которых размещены обратноосмотические мембраны, где собственно и происходит разделение исходной воды на пермеат и концентрат. Концентрат, выходящий из установки обратного осмоса, имеет достаточно высокое давление и его транспортировка к месту сброса или утилизации не вызывает особых трудностей. Давление пермеата после обратноосмотической установки редко превышает 1 атм. Поэтому, чаще всего его приходиться подавать в накопительную емкость, откуда с помощью повышающего насоса он транспортируется на дальнейшие стадии очистки.
8. Автоматизация.
Компания ООО «НПЦ ПромВодОчистка» реализует установки обратного осмоса в различных комплектациях, в зависимости требования Заказчика и все установки без исключения разрабатываются индивидуально.
Установки обратного осмоса могут комплектоваться различным оборудованием. В стандартную комплектацию входит:
- Рама
- Насосы высокого давления
- Трубная обвязка и арматура
- Блок мембранных модулей
- Фильтр тонкой очистки, 5 мкм
- Блок CIP-мойка
- КИП и автоматика
Трубная обвязка и арматура изготовлена из ПВХ. Фильтр тонкой очистки предохраняет мембраны от засорения механическими частицами. Насос повышения давления - создает необходимое давление на входе в блок мембранных модулей. Блок мембранных модулей состоит из корпусов из стекловолокна, в которых установлены мембраны. Блок CIP-мойки предназначен для проведения периодических химических промывок мембран. КИП - обеспечивает автоматическое управление установкой.
Степень автоматизации установки обратного осмоса может быть различна. От самой простой - контролирование основных режимов работы, и заканчивая - сложным комплексом с контролированием более 50 различных параметров и вывода данных на ПК или диспетчерский пульт
9. Нормативы. Госты.
Питьевая вода. Требования по СанПин 2.1.4.1074-01
Дистиллированная вода. Требования по ГОСТ 6709-72
Дистиллированная вода широко используется в различных отраслях промышленности (для изготовления косметики, тосолов), в химических лабораториях, на химических производствах и т.д.
Физико-химические показатели дистиллированной воды по ГОСТ 6709-72
|
Наименование показателя |
Норма |
|
1. Массовая концентрация остатка после выпаривания, мг/дм 3 |
не более 5 |
|
2. Массовая концентрация аммиака и аммонийных солей (NH 4), мг/дм 3 |
не более 0,02 |
|
3. Массовая концентрация нитратов (КО 3), мг/дм 3 |
не более 0,2 |
|
4. Массовая концентрация сульфатов (SO 4), мг/дм 3 |
не более 0,5 |
|
5. Массовая концентрация хлоридов (Сl), мг/дм 3 |
не более 0,02 |
|
6. Массовая концентрация алюминия (Аl), мг/дм 3 |
не более 0,05 |
|
7. Массовая концентрация железа (Fe), мг/дм 3 |
не более 0,05 |
|
8. Массовая концентрация кальция (Сa), мг/дм 3 |
не более 0,8 |
|
9. Массовая концентрация меди (Сu), мг/дм 3 |
не более 0,02 |
|
10. Массовая концентрация свинца (Рb), % |
не более 0,05 |
|
11. Массовая концентрация цинка (Zn), мг/дм 3 |
не более 0,2 |
|
12. Массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМnО 4 (O), мг/дм 3 |
не более 0,08 |
|
13. рН воды |
|
|
14. Удельная электрическая проводимость при 20°С, См/м |
не более 5·10 -4 |
Основным показателем, контролируемым при использовании дистиллированной воды, является электрическая проводимость, которая не должна превышать 5 мкСм/см.
Требования по микросименсам
деминерализованная вода—от 0,1 до 10 мкСм/см;
питьевая вода — от 100 до 1300 мкСм/см;
поверхностные воды — от 100 до 8000 мкСм/см;
сточные воды — от 1000 до 8000 мкСм/см;
солоноватая и морская вода — от 1000 до 80000 мкСм/см;
концентрированные кислоты — от 80000 до 2 млн. мкСм/см.
10. Рекуперация энергии.
При смешении даже самой простой системы: высоконапорного насоса и мембранной одноуровневой установки с выходом фильтрата 40% - удельное потребление энергии остается очень высоким (около 6-7 кВт*ч на 1 м 3 произведенной воды), при этом задвижка на сбросе концентрата должна пропускать 60% потока исходной воды, входящего с давлением, равным входному, минус потери напора в модулях (от 1 до 2 бар).
Таким образом, идея использования концентрата для работы турбины в целях рекуперации его энергии возникла очень быстро и в настоящее время такая методика является экономически целесообразной для любых размеров установки.
Многочисленные системы рекуперации энергии, существующие в настоящее время, можно объединить в две большие группы.
1. Турбина типа “ Pelton ” рекуперирует энергию концентрата и используете повторно на валу высоконапорного насоса, что позволяет разгрузить двигатель с момента производства концентрата.
Примечание. Процедуры запуска и автоматического останова должны прорабатываться вместе с проектировщиком.
При работе этой системы потребление энергии в рассмотренном случае снизится на 3 кВт*ч на 1 м 3 , если выбранный высоконапорный насос имеет КПД выше 85%, а система - только одну ступень обработки.
Примечание: Другие, менее совершенные типы турбин не используются для работы на больших установках.
В этом случае весь комплекс установок данной системы (предварительная обработка, перекачивание насосами из моря, нагнетание полученной воды) будет потреблять около 4,0-4,5 кВт*ч на 1 м 3 .
2. Система, называемая системой обмена энергии рекуперирует энергию концентрата , чтобы воздействовать непосредственно на такой же объем предварительно обработанной воды с помощью давления на нескольки бар ниже давления подачи (из-за потерь давления в модулях и обменнике энергии).
В этом случае высоконапорный насос с точностью 1 или 2% (учитывая внутренние утечки в системе обмена) будет перекачивать только расход, равный расходу пермеата, т.е. в данном случае 41 м 3 /час, что показано в примере на рисунке.
Насос-бустер будет компенсировать потерю напора, о которой говорилось выше (3 бар). Такие системы (ротационные или линейные со свободным поршнемимеют более высокий КПД (94-97%) по сравнению с центробежными насосами. Удалось показать, что установка, работающая точно с проектнымипараметрами на морской воде с солесодержанием 36 г/л, может потреблять не более 2 кВт*ч на 1 м 3 полученной воды.
В целом выигрыш энергии по сравнению с турбиной “Pelton ” составляет 0,5 - 0,8 кВт*ч на 1 м 3 и таким образом, общее потребление энергии этими системами составляет от 3,2 до 4 кВт*ч на 1 м 3 получаемой воды.
Примечание: При включении второй ступени обработки (100%) к вышеуказанным цифрам необходимо добавить 0,5 кВт*ч/м 3 (энергопотребление второй ступени)
11. Справочник.
Соотношение единиц измерения объема
|
Соотношение единиц измерения давления
|
Обдумывая выбор системы фильтрации воды для питья, хозяйственных нужд, пользователи часто задаются вопросом, что такое обратный осмос, т.к. основанные на нем фильтры являются очень популярными.
Под этим термином понимается процесс, при котором под воздействием давления растворитель (роль которого обычно играет вода), проходит частично проницаемую мембрану из раствора большей концентрации в раствор меньшей концентрации. Эта технология не является придумкой человека, она существует в живых организмах, обеспечивая обмен различными веществами между клетками. Человеком применяется обратный осмос с целью опреснения или очистки воды.
Требуемое давление может сильно варьироваться в зависимости от характеристик исходной жидкости. Так для опреснения соленых морских вод требуется около 70-80 атмосфер, для очистки пресной воды из скважин, систем централизованного водоснабжения от примесей и загрязнений – 3-4 атмосферы. Повышение давления лишь улучшает качество фильтрации.
Суть фильтрации обратным осмосом
Такой метод позволяет гораздо эффективней очищать воду, чем более традиционные, основанные только на механическом отделении крупных загрязнений, адсорбции ряда веществ. При обратном осмосе фильтрация идет на куда более мелком уровне – молекулярном. Даже такая система не может обеспечить 100% очистки, но посторонние примеси проходят в ничтожно малых количествах. По большинству неорганических соединений/элементов фильтрация составляет 85% — 98%. Органические вещества большого молекулярного веса удаляются практически полностью. Основные содержащиеся в воде газы – кислород, водород – почти не изменяют своей концентрации, т.е. вкус воды не меняется.
Особо важен следующий факт: бактерии и вирусы как раз являются крупными по размеру, т.е. отфильтровываются, вода получается обеззараженной. Дополнительно фильтры часто оснащаются ультрафиолетовыми излучателями, окончательно уничтожающими всех потенциальных возбудителей болезней.
Получаемая на выходе вода очень чистая и может использоваться для питья и готовки даже без дополнительного кипячения. Минимальное содержание солей приводит к почти полному отсутствию накипи в чайниках, посудомоечных, стиральных машинах. Свойства отфильтрованной воды близки к воде талой. Не приготовляемой дома, получаемой от таяния выпавшего снега, а от древних ледников, замерзших еще тогда, когда экология планеты была несравнимо лучше.
Эффективность осмотической фильтрации
Естественно, система обратного осмоса не может работать одинаково хорошо в любых условиях. Качество фильтрации зависит от:
- Давления;
- Температурного режима;
- Кислотности среды;
- Материала мембраны;
- Химического состава фильтруемой воды.
Размер ячеек мембраны таков, что через нее свободно проходят молекулы воды и то, что имеет еще меньший диаметр. Более крупные элементы задерживаются. А чтобы они не скапливались у фильтрующей поверхности, замедляя процесс очистки, в фильтре предусматривается дополнительный небольшой поток воды, смывающий их в дренаж.
Но к крупногабаритным загрязнениям такие мембраны очень чувствительны. Поэтому с целью их защиты от быстрого изнашивания необходим фильтр или целая система фильтров предварительной очистки, отделяющих элементы вроде ржавчины, песка, кусочков органики и т.д., адсорбирующих некоторые примеси вроде хлора. Иначе в лучшем случае качество фильтрации ухудшится, ее скорость замедлится, в худшем – фильтр вовсе выйдет из строя.
Так ли идеальна отфильтрованная вода
При всех достоинствах есть у таких систем и недостаток. Высокая степень очистки воды означает почти полную деминерализацию. Питье такой воды приводит к вымыванию из организма многих необходимых веществ (к примеру, кальция, магния), что негативно сказывается на здоровье — в первую очередь, состоянии костей.
Проблема решается:
- установкой минерализаторов для той воды, которая будет использована для питья (а не для готовки, мытья посуды, стирки), добавляющих только необходимые человеку элементы;
- дополнительным приемом витаминно-минеральных комплексов;
- питьем не только воды, но и других напитков.
Строение мембран фильтра
Мембраны по сути представляют собой очень мелкое сито, размер ячеек которого настолько мал, что невооруженным глазом их не разглядеть. Для большей прочности и устойчивости мембраны могут крепиться к пластиковым сеткам, которые дополнительно предохраняют их от крупного мусора, все же прошедшего все предыдущие ступени очистки.
Изготавливаются мембраны из композитных полимерных материалов. Их пропускная способность недостаточно высока, чтобы при малой площади обеспечить потребности потребителей. Поэтому производители фильтров стремятся максимально эту площадь увеличить, сворачивая рулонами.
Основные характеристики мембран:
- Производительность (т.е. какой объем воды за единицу времени очищается);
- Степень фильтрации (какой процент поступившей воды очищается). Неочищенная вода может просто сливаться в канализацию, а может использоваться для полива растений, смыва и прочих хозяйственных дел, где идеальная чистота жидкости не особо важна.
Выбор фильтра
Подбирая систему обратного осмоса, следует обратить внимание не только на их качество и производительность, но и требуемое им давление поступающей жидкости. Возможно, напора водопроводной воды будет недостаточно, тогда лучше выбрать другой фильтр, работающий при меньшем давлении или имеющий встроенный насос, либо установить насос отдельно.
Фильтры обратного осмоса, применяемые в домашних условиях, способны очистить за сутки пару-тройку сотен литров воды, чего для нужд среднестатистической семьи более чем достаточно. Для промышленных предприятий применяются куда более мощные установки, отфильтровывающие в сотни раз большие объемы.
Подводя итоги
В общем, обратный осмос, несмотря на свою простоту, обеспечивает высокую степень очистки и обеззараживания воды. Поэтому фильтры с применением этой технологии полностью оправдывают затраты на их приобретение, обслуживание и ремонт.