Системы обратного осмоса

"Системы обратного осмоса"




Обратный осмос - идеальная защита от любых загрязнений

Фильтр, работающий по принципу обратного осмоса, устроен достаточно просто: основной элемент, позволяющий получать воду высокой степени очистки – это тонкопленочная мембрана размер пор которой сравним с размером молекулы воды. Сквозь мембрану могут пройти молекулы воды и вещества, размер молекул которых меньше молекул воды– растворенный в воде кислород, водород и т.п. Очистка воды происходит на уровне молекул и ионов, заметно уменьшается общее солесодержание в воде. Процесс обратного осмоса осуществляется на мембранах, задерживающих растворенные в воде органические и минеральные примеси, бактерии и вирусы. Много домашних фильтров обратного осмоса использются в США и Европе для очистки муниципальной воды с содержанием солей от 500 до 1000 мг/л; обратноосмотические системы высокого давления очищают солоноватую и даже морскую воду (36000 мг/л) до качества нормальной питьевой воды.

В некоторых случаях применение обратного осмоса необходимо. Например, для умягчения воды. Обычно для этого применяют ионообменные смолы, которые заменяют в воде ионы кальция и магния, "ответственные" за жесткость, на ионы натрия. Соли натрия не образуют накипи и допустимые концентрации натрия в воде намного больше, чем кальция и магния. Поэтому обычно всё нормально. Но если жесткость очень большая, более 30 мг.экв/л, то при этом процессе происходит превышение и по натрию. Накипи не будет, но пить такую воду нельзя. Тут-то и нужен обратный осмос, чтобы убрать избыток натрия - произвести "умягчение" воды. (Сразу ставить установку обратного осмоса нельзя, т.к. соли Na и Mg образуют отложения на мембране и она быстро выходит из строя).

Фильтры на основе обратного осмоса удаляют из воды ионы Na, Са, Cl, Fe, тяжелых металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк и многие другие примеси. «Молекулярное сито», которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает практически все примесные элементы, содержащиеся в воде, независимо от их природы, что оберегает потребителя воды от неприятных сюрпризов, связанных с неточным или неполным анализом исходной воды, особенно из индивидуальных скважин.

Ни один из фильтров, работающих по другому принципу – механической очистки, адсорбции или ионного обмена – не может обеспечить подобной степени очистки. Очень важно понимать то, что даже лучшие из “простых” бытовых фильтров не удаляют или далеко не полностью удаляют из воды пестициды, бактерии, тригалометаны и другие канцерогенные хлорорганические соединения, а также тяжелые металлы и радионуклиды.

По сути, обратноосмотическая мембрана - это сердце и душа системы обратного осмоса. Разработка системы начинается с подбора мембраны, а другие компоненты выбираются исходя из свойств мембраны. Существует три типа обратноосмотических мембран, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. - Смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы (CTA); - Тонкослойная полупроницаемая мембрана(TLC); - Модифицированный полисульфон (SPSF). Наиболее оптимальной для бытовых целей по соотношению цена-производительность-ресурс-качество является тонкослойная полупроницаемая полиамидная мембрана. Эта мембрана имеет пористую структуру. Диаметр поры (0,0001 микрон) достаточен, чтобы пропускать молекулы воды, но мал для прохождения ионов и молекул растворенных веществ. Размеры некоторых растворенных веществ (например, ионы натрия, хлор-ионы и т.д.) незначительно отличаются по размеру от молекул воды. Однако следует иметь в виду не фактические размеры ионов, а диаметры их гидратных оболочек, которые равны (0,0004 - 0,001 микрон), что значительно больше диаметров молекул воды. Таким образом, молекулы воды беспрепятственно проходят через мембрану, а все другие растворённые субстанции остаются по ту сторону.



Молекулы воды, продавливаясь через поры мембраны, испытывают сопротивление со стороны мембраны - осмотическое давление. Поэтому для возникновения обратного осмоса необходимо приложить внешнее давление, превышающее осмотическое. Как правило, давление в обычной водопроводной магистрали (около 4-8 бар), вполне достаточно для этих целей. Для систем с пониженным давлением (ниже 2 бар) рекомендуется устанавливать дополнительный насос. Разделяемый поток водопроводной воды под давлением, превышающим осмотическое, подаётся в сосуд с мембраной, из которого выходят два потока: фильтрат, очищенный от растворенных веществ (практически дистиллированная вода), и концентрат с увеличенным по сравнению с исходной жидкостью содержанием растворенных веществ.

Представьте себе, как быстро должны забиться грязью такие маленькие поры мембраны, если на нее будет поступать обычная водопроводная вода! Для того чтоб этого не случилось, перед мембраной устанавливаются префильтры – несколько ступеней предварительной очистки. Среди них обязательно присутствует ступень очистки от механических загрязнений, задерживающая взвеси, песок и нерастворимые примеси с размером частиц более 5мкм.

Еще одна ступень обеспечивает химическую очистку от хлора, хлорсодержащих соединений, пестицидов, органики и т.п. с помощью сорбции на активированном угле. В зависимости от качества исходной воды количество ступеней в префильтре может быть увеличено В процессе работы постепенно перед мембраной накапливаются отфильтрованные соли и различные примеси, из-за чего она может засориться и перестать работать. Для постоянного слива этих «отходов» вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий сконцентрированные загрязнения в дренаж. Тем самым увеличивается производительность и срок службы мембраны.

Для достижения нормальной производительности мембраны, на нее должна поступать вода под давлением 3,5–4 атмосферы. Такое давление – обычное дело для большинства муниципальных водопроводов в крупных городах. При давлении воды менее 2–2,5 атмосфер (в том числе и при заборе воды из емкости без давления) необходим насос повышения давления. Если очищенная вода потребляется неравномерно, и периодически ее расход может возрастать, то система очистки обычно дополняется емкостью для хранения чистой воды. Иногда применяется более дорогой способ - системы оснащаются существенно более мощным насосом и более производительной мембраной. Фильтрующая способность системы Обратного Осмоса является поистине уникальной.

Процесс обратного осмоса, как способ промышленной очистки воды, используется с начала 60-х годов. Изначально системы очистки, использующие принцип обратного осмоса, были разработаны по заказу военных для опреснения морской воды. Этот метод оказался эффективней и экономичней любого другого метода очистки! Именно такие системы применяются при водоподготовке в фармакологии и при производстве бутилированной питьевой воды многими брэндами. Производители алкогольной продукции, желающие добиться безупречного качества своих напитков, используют воду, очищенную именно методом обратного осмоса. Это явление лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря чему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде древних ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.

Для того, чтобы загрязняющие вещества не скапливались на поверхности мембраны, в технологии обратного осмоса широко используется метод перекрёстного течения. В то время как часть жидкости проходит через мембрану, другая её часть движется вдоль неё, вымывая из мембраны задержанные частички. Таким образом, мембрана самоочищается. Ключевым звеном метода перекрёстного течения является ограничитель давления. Он контролирует регенерацию системы (т.е. количество очищенной воды в сравнении с водой, сброшенной в канализацию). Для предотвращения выпадения на поверхности мембраны загрязняющих веществ (гидроокись железа, солей жесткости, сульфата кальция и т.д.) скорость протока воды над поверхностью мембраны должна быть выше определенных значений. Ограничитель течения выставляется заводом-изготовителем либо сервисным инженером таким образом, чтобы он контролировал перекрестное течение вокруг рабочей поверхности мембраны так, чтобы она оставалась всегда чистой. Самостоятельное изменение параметров ограничителя может привести к скорому выходу из строя самого дорогостоящего элемента системы - обратноосмотической мембраны.

Бытовые фильтры для очистки воды невелики по габаритам – умещаются под кухонную мойку, как правило, комплектуются небольшим (на 8-12 литров) бачком для хранения очищенной воды и отдельным питьевым краником для установки на мойку рядом с основным смесителем. Приобретая такой фильтр, семья, по сути, становится обладателем мини-заводика по производству кристально чистой питьевой воды. И тогда в Вашем доме всегда, в любое время суток будет идеально чистая, вкусная вода, за которой не надо ежедневно бегать в магазин. Производительности стандартной модели такой системы хватает и на семью из 6 человек, и на любимых домашних животных, включая даже большие аквариумы, и на любителей комнатного цветоводства

Системы обратного осмоса устанавливаются под мойкой для очистки питьевой воды уже долгие годы. Однако во многих случаях, особенно когда источники водоснабжения - скважины или колодцы, необходимо очищать всю водопроводную воду. Современный человек все больше обращает внимание на свое здоровье и в этой связи -на качество не только питьевой воды, но и воды хозяйственного назначения. Состав воды для душа и умывания, для стиральной и посудомоечной машин в той или иной степени может влиять на наше самочувствие. Эти соображения, в конечном счете, и определяют выбор системы общей очистки воды в доме на основе обратного осмоса.

Выбор компонентов для установок обратного осмоса

В общем случае система очистки на основе обратного осмоса включает пять стадий:

ту или иную предочистку воды,
установку обратного осмоса,
накопитель очищенной воды после обратного осмоса (пермеата),
систему повышения и поддержания давления для домашнего водопровода,
финишную очистку воды, если необходимо.

Все питьевые системы обратного осмоса поставляются в сборе и комплектуются:
системой колб (4 или 5 в зависимости от модели фильтра), закрепленными на кронштейне
сертифицированными сменными фильтрующими элементами (картриджами и мембраной)
ключом для снятия колб
баком для накопления очищенной воды
питьевым хромированным краном
комплектом соединительных трубок и клапанов
комплектом для подключения (врезки) в водопровод
комплектом для врезки в сливную магистраль.

В первую очередь необходимо определить состав воды источника водоснабжения. Анализ воды покажет, какая нужна предочистка воды перед обратным осмосом. Она может быть ограничена простым фильтром механической очистки, либо представлять собой достаточно сложную и дорогую систему водоподготовки – всё зависит от исходной воды.

Сама установка обратного осмоса комплектуется фильтром механической очистки, насосом, мембранным рулонным элементом и датчиком солесодержания в очищенной воде. Компоненты предочистки должны быть большей производительности, чем обратноосмотический фильтр по пермеату, на 20…40 %, т.к. из мембранного элемента выходят два потока - пермеат и обогащенный примесями концентрат.

Большинство фильтров на основе обратного осмоса, используемых в жилых помещениях, комплектуются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать от 95 до 99% всех растворенных веществ. Эти мембраны могут работать в широком диапазоне рН и температуры, а также при высоких концентрациях растворенных в воде примесей.

Атмосферный танк для хранения очищенной воды обеспечивает бесперебойную подачу воды пользователю даже в случаях, когда производительность обратноосмотической системы заметно ниже водозабора. Например, система обратного осмоса, производящая 5760 литров очищенной воды в сутки (4 л/мин), не обеспечит в потоке необходимый расход даже на один душ или стиральную машину. Для сбора и хранения очищенной воды используется атмосферный танк-накопитель. Обычно используются накопители объемом от 400 до 2400 литров. Датчик в танке включает обратноосмотическую установку при падении уровня очищенной воды и выключает его при наполнении.

Система повышения давления устанавливается после танка-накопителя и включает в себя центробежный насос, бак-гидроаккумулятор и автоматический блок управления насосом. Насос необходимо подбирать так, чтобы он обеспечивал давление в трубопроводах не менее 2 атм при расходе 30…120 л/мин. Гидроаккумулятоор должен иметь обьем заполнения водой, достаточный для обеспечения, как минимум, одноминутного расхода до включения насоса. При этом частота включения насоса будет оптимальной и безаварийная эксплуатация долгой. Для улучшения органолептических характеристик очищенную воду после хранения пропускают через колонку с активированным углем.

Выбор производительности установок обратного осмоса

Система обратного осмоса должна обеспечить пользователя достаточным количеством воды. Расход воды на одного человека в доме составляет от 240 до 400 литров в сутки. Отклонения от этих величин могут быть в больших домах, где много смесителей и возможны утечки воды, связанные с ее использованием детьми. В общем случае фильтр на основе обратного осмоса для дома имеет производительность от 1500 до 12000 литров в сутки.

Если Вы определили, что потребность в воде составляет 1500 литров в день и устанавливаете обратносомотическую систему с такой производительностью, она должна работать круглосуточно. Увеличивая производительность системы, Вы продлеваете жизнь мембран, снижая суточную нагрузку. Запас производительности установки обратного осмоса также продлевает интервалы между ее техобслуживаниями.

Предочистка. Располагая анализом исходной воды, можно определить, нужна ли предочистка перед обратным осмосом и, если да, подобрать ее компоненты.
Производительность фильтров предочистки должна быть выше производительности системы обратного осмоса на 20–50%.
Состав исходной воды необходимо проанализировать как минимум на общую минерализацию, жесткость, рН, активный хлор и температуру.

Основная характеристика систем обратного осмоса – задерживающая способность по растворенным веществам. Обычно этот показатель составляет не менее 96%. Муниципальные источники водоснабжения имеют общую минерализацию в пределах 300…500 мг/л. Вода из колодцев и скважин содержит до 1500 мг/л растворенных веществ. Стандартная система обратного осмоса может очищать воду с высоким содержанием растворенных веществ, она эффективно задерживает ионы жесткости, однако при достижении предела насыщения ионами в концентрате, происходит их кристаллизация на поверхности мембран. Загрязненные кристаллическими осадками мембраны могут быть регенерированы, но лучшим решением является установка умягчителя или дозатора-ингибитора перед обратноосмотической системой. Обычно умягчитель воды устанавливается при жесткости более 3 мг.экв/л.

Любые окислители, например хлор, присутствующие в водопроводной муниципальной воде, могут повредить обратноосмотическую мембрану и должны быть удалены на стадии предочистки перед фильтрацией обратным осмосом. В домашних системах водоочистки хлор удаляется в фильтрах с активированным углем.

Железо также необходимо удалять из воды до обратного осмоса. Растворенное железо в малых концентрациях (менее 0,5 мг/л) эффективно удаляется на ионообменной смоле в фильтрах-умягчителях или блокируется ингибитором и сливается с концентратом из обратноосмотической системы. При высоких концентрациях железо необходимо удалять в специальных фильтрах с каталитическими фильтроматериалами.

http://www.tehno.com/product.phtml?uid=B00120039750