Что такое система обратного осмоса

Обратный осмос (очистка воды). Основные недостатки системы обратного осмоса

December 11, 2014

Сегодня наиболее совершенная система очистки воды — это обратный осмос. Как и все подобные системы, она имеет и некоторые слабые стороны. Как фильтруется жидкость в такой системе? Что представляет собой обратный осмос?

Система очистки воды

Осмос — это свойство перетекания воды от слабого солевого раствора к концентрированному. А обратный осмос — это прогрессивная система, работающая наоборот, с ее помощью концентрация соли в жидкости уменьшается.

Поэтому сначала такой тип фильтрации использовали для создания из соленой морской воды пресной.

Как работает система очистки воды обратного осмоса?

Жидкость проходит через специальную мембрану, которая носит название полупроницаемой. Через ее структуру могут проходить лишь молекулы воды, кислорода или молекулы меньшего размера. Мембрана не выводит из жидкости органические соединения хлора и гербициды, т.к. их молекула имеет меньший размер, чем осмотическая мембрана. В системе осмос очистка воды производится в несколько этапов, давайте их рассмотрим подробнее.

Первый этап — предварительная очистка

Эта ступень является очень важной. Самый дорогой сменный элемент ее — это мембрана обратного осмоса. На длительность ее службы влияет качество подаваемой жидкости. На данном этапе применяются 3 элемента имеющие сменные фильтры очистки воды обратного осмоса, которые подготавливают воду еще до подачи на мембрану.

В первом элементе имеется полипропиленовый пятимикронный картридж механической очистки, выполняющий важную функцию, он производит фильтрацию воды от нерастворенных частиц, имеющих размер больше 5 микрон (помогает избавиться от ржавчины, песка и прочих примесей).

Во втором фильтрующем элементе находится картридж, содержащий гранулированный активированный уголь, он позволяет очистить воду от хлора, хлорорганических соединений, пестицидов и гербицидов, неприятного привкуса и запаха.

В третьем фильтрующем элементе есть картридж, в котором содержится прессованный брикетированный уголь. Он должен удалять из воды органические соединения, летучие органические вещества (тетрахлорид, бензол, углерод) и мелкие частицы угольной пыли, оказывающие пагубное воздействие на мембрану, они вымываются на 2-ой ступени фильтрации.

Второй этап

На этом этапе вода, пройдя предварительную очистку, направляется на мембрану, которая является главным фильтрующим элементом системы осмос, очистка жидкости при этом производится на глубоком уровне, позволяя получить питьевую воду самого высокого качества. Другими словами, она является своего рода сеткой, а размер ее ячеек можно сравнить с размером молекул воды.

Конечно, через эту «сетку» могут проходить или частицы жидкости, или вещества, имеющие меньший размер молекул, – растворенный в воде водород, кислород и т.д.

Недостатки системы очистки

Так как для корректного функционирования (система осмос) очистка воды должна производиться под некоторым давление, а оно не всегда может обеспечиваться нашим водопроводом, то возможно будет нужен специальный насос (помпа), который повысит давление. Кроме насоса также понадобится подключить систему к электричеству – это тоже ее недостаток.

Очистка воды обратный осмос имеет преимущества перед другими фильтрующими системами, которое состоит в возможности удаления 99% загрязнений. Но это не означает возможность мембраны системы задерживать все минералы и соли, которые содержатся в воде. А значит, получаемая после такой очистки вода будет являться деминерализированной и поэтому не может считаться полезной для здоровья людей. Скорее напротив, вода, в которой полностью отсутствуют соли и минералы, вымывает из человеческого организма нужные ему полезные элементы, что может провоцировать серьезные заболевания. Поэтому, лучшим вариантом является осмос — очистка воды. Отзывы потребителей тоже говорят в пользу этой системы очистки, но есть и такие, кто предпочитает покупать воду в бутылках.

Фильтрованная или бутилированная?

При выборе между водой в бутылках и системой обратного осмоса, второй вариант оказывается лучше. Бутылированная вода, как правило, фильтруется как раз при помощи осмотического метода, однако на бутылках не всегда говорится об источнике или способе очистки. Даже при проведении детальных испытаний бывает, что производитель не дает каких-либо разумных объяснений о качестве содержащейся в бутылке жидкости.

К тому же часто встречаются рекомендации пропускать воду через осмос, очистка воды производится по системе, приведенной выше, это позволяет улучшить вкусовые качества и повысить полезные свойства жидкости. Получается большая минерализация, а отсюда и лучшее регулирование питательного рациона, дающее возможность минералам и полезным веществам в организме восполняться в полной мере.

Есть мнение, что человеческий организм самостоятельно не может регулировать уровень содержания соли и воды, очищение при помощи метода обратного осмоса не оказывает на этот процесс особого влияния.

Далее мы расскажем об отзывах пользователей об отрицательных сторонах данной системы и сделаем анализ, который поможет нам увидеть, правда ли фильтры для очистки воды осмос имеют приведенные недостатки, или же они возникают в процессе неправильного их использования.

Застой воды

Некоторые люди говорили о плохом вкусе воды, который появлялся после того, как были заменены дополнительные верхние картриджи биокерамического основного или минерализатора. Но это связано не с самими фильтрами и их возможностью портить воду, а с тем, что человек неправильно использовал фильтр. Картриджы водоподготовки содержат до 3 стаканов жидкости. Эта вода, как и та, которая находится в баке, не может застаиваться. Чтобы избавиться от постороннего запаха и вкуса нужно или использовать минерализатор (биокерамический картридж) ежедневно, или сливать несколько стаканов жидкости.

Если у всей воды после фильтрации имеется странный запах или привкус, жидкость застаивается не в картриджах, а в баке для хранения воды. Здесь, как правило, причиной неполадки является то, что вовремя не был заменен постугольный картридж (а делать это нужно 1 раз в год), или это происходит из-за неполного использования ресурса бака (гидроакумулятора). Если вам не удается использовать объем фильтра целиком (баки имеют емкость 15-12л. 11-8л. 8-6л.) нужно проводить искусственное обновление воды в баке один раз в месяц.

Вы можете перекрыть кран перед фильтром и постепенно тратить лишнюю очищенную воду, а можете набрать ее в большую емкость или слить из бака в канализацию. Если фильтр используют 3-4 чел. то лучше выбирать бак наименьшего размера (8 л.).

Очищенной воде свойственно застаиваться, так как при использовании системы осмос очистка воды производится до качества дестиллированной. В ней способны размножаться бактерии, и при отсутствии протока может появиться привкус или посторонний запах. Долго хранить жидкость можно, только если в нее будут добавлены антибиотики, такие как добавляются в бассейны. Они являются вредными, и это является главным недостатком бутилированной воды, которую также очищают способом обратного осмоса, но она может храниться дольше.

Недостаток минералов

Нам часто говорят, что жидкость, прошедшая очистку обратноосмотической системой фильтрации является слабоминерализированной. И это так, выходя из обратного осмоса вода имеет 1/3 минералов в сравнении с входной, водопроводной, но это не говорит о том, что она может нанести вред здоровью человека.

Если вы желаете насытить минералами очищенную воду, то рекомендуется использовать минерализатор.

Низкая скорость очисти воды

Система очистки воды обратного осмоса имеет низкую скорость работы, она накапливает уже очищенную воду – это минус фильтров обратного осмоса. Здесь и серебро не поможет, так как обеззараживающее действие, которое оказывают ионы этого металла, является недостаточно эффективным и возникает опасность проникновения серебра в очищенную воду. Вообще его частицы очень вредны для человека. Например, в Соединенных Штатах запрещается упоминать дезинфицирующие свойства в рекламе пищевых детских продуктов, в нашей стране таких запретов нет.

Взвесив все «за» и «против», нужно просто определиться с выбором, возможно, это будет балансировка между разными методами фильтрации. Одно несомненно — очистка воды необходима и жизненно важна в современных условиях.

Как выглядеть моложе: лучшие стрижки для тех, кому за 30, 40, 50, 60 Девушки в 20 лет не волнуются о форме и длине прически. Кажется, молодость создана для экспериментов над внешностью и дерзких локонов. Однако уже посл.

Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.

Что форма носа может сказать о вашей личности? Многие эксперты считают, что, посмотрев на нос, можно многое сказать о личности человека. Поэтому при первой встрече обратите внимание на нос незнаком.

Непростительные ошибки в фильмах, которых вы, вероятно, никогда не замечали Наверное, найдется очень мало людей, которые бы не любили смотреть фильмы. Однако даже в лучшем кино встречаются ошибки, которые могут заметить зрител.

9 знаменитых женщин, которые влюблялись в женщин Проявление интереса не к противоположному полу не является чем-то необычным. Вы вряд ли сможете удивить или потрясти кого-то, если признаетесь в том.

Почему некоторые дети рождаются с «поцелуем ангела»? Ангелы, как всем нам известно, относятся доброжелательно к людям и их здоровью. Если у вашего ребенка есть так называемый поцелуй ангела, то вам нечег.

Обратный осмос

Схема установки опреснения на основе обратного осмоса.
1. Приток морской воды,
2. Поток пресной воды (40 %),
3. Поток солёного концентрата (60 %),
4. Поток морской воды (60 %),
5. Концентрат (слив),
A: Насос высокого давления,
B: Циркуляционный насос ,
C: Осмотический модуль с мембраной,
D: Устройство обмена давлением

Для получения пресной воды из морской требуется давление. превышающее создаваемое морской водой осмотическое давление [1]. Эта величина достаточно высока — существующие установки развивают давление в 20 раз превышающее давление обычного бытового водопровода [2] .

Мембраны, используемые для обратного осмоса, очень чувствительны к загрязнению, для чего механический фильтр для защиты мембраны обязателен. Многие растворённые в воде вещества задерживаются и не проходят через мембрану. Для преодоления осмотического давления на мембране воду подают под давлением около 2…17 атм для фильтрации и опреснения питьевой и солоноватой воды, и 24…70 атм для морской воды [3] .

В системах очистки воды обычно используются синтетические полупроницаемые мембраны. Мембрана задерживает высокомолекулярные загрязнители, но пропускает низкомолекулярные вещества, например такие газы, как кислород, хлор. углекислый газ и пр. Некоторые газы могут определять вкус воды. Очищенная вода может иметь слабокислую реакцию (pH<7) из-за наличия растворенного углекислого газа.

Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей лишает её важных микроэлементов (если они в ней были до опреснения). Поэтому добавление необходимых солей в опреснённую воду — следующий шаг в производстве качественной питьевой воды. Вода же для технических нужд, например для полива и мойки, может быть сразу получена на более простых и дешевых мембранах удалением лишь 95 % солей.

В отличие от перегонки. в процессе обратного осмоса вода практически не нагревается, затраты энергии только на работу насоса, однако насос при работе не только перекачивает воду (малая доля энергозатрат), но и преодолевает высокое осмотическое давление (основные энергозатраты). По оценке норвежских специалистов объединение опреснительных установок обратного осмоса и электростанций, использующих осмос, выглядит многообещающе [3] .

Очистка сточных вод

Технология очистки сточных вод с применением обратного осмоса принципиально изменилась — на последней стадии просто «отжимают» чистую воду от солей. Лидером технологий является на 2012 Сингапур. там запущена система NEWater. Сточные воды города после очистки возвращаются в оборот как питьевая вода, которая получила более высокую оценку от ВОЗ и USEPA. чем другие источники воды в Сингапуре [4] .

Практически все современные морские суда, нуждающиеся в больших объёмах пресной воды, которые нерационально и просто невозможно брать на борт, имеют опреснительные установки. Например, круизные лайнеры имеют на борту тысячи пассажиров, несколько бассейнов и производят огромное количество сточных вод. Установки на основе обратного осмоса на борту и опресняют воду, и очищают стоки. Например, на Allure of the Seas и Oasis of the Seas сточные воды и вовсе направляются на вторичное использование [5] .

Обратный осмос — более экономичный процесс для повышения концентраций пищевых жидкостей, например фруктовых соков, чем термические процессы. Преимущество заключаются в низкой стоимости эксплуатации и возможности избежать термической обработки, что делает процесс пригодным для термочувствительных веществ, таких как белки и ферменты, в большинстве пищевых продуктов. Обратный осмос широко используется в молочной промышленности для производства порошков сывороточного белка и для концентрации молока — уменьшаются транспортные расходы.

Главной особенностью фильтров, в которых используется технология обратного осмоса, является практически полная стерилизация воды. Через фильтр проходит молекула воды (размер 0,3 нм), но не проходит большая часть химических примесей и включений биологического происхождения, в частности микроорганизмов и вирусов (размеры от 20 до 500 нм). Например, фильтр может задержать бактерии холеры или вирусы гепатита .

По мнению специалистов ВОЗ. потенциальные последствия микробного заражения питьевой воды для здоровья таковы, что борьба с ним должна всегда иметь первостепенное значение и никогда не должна ставиться под угрозу [6] .

Влияние на здоровье человека воды, подготовленной с использованием технологии обратного осмоса

Достоинства и недостатки результата подготовки питьевой воды при помощи технологии обратного осмоса определяются особенностями технологии и целями фильтрации, которые зависят в первую очередь от изначального качества воды.

Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей трактуется и как достоинство, и как недостаток. Единого мнения на этот счет нет. Сторонники первого подхода считают, что вода выполняет в организме только функцию растворителя, поэтому должна быть максимально чистой. Другие же полагают, что в воде в обязательном порядке должны быть микроэлементы. [7] .

ВОЗ не установила рекомендуемого уровня минерализации питьевой воды, но по органолептическим показаниям рекомендует предел общей минерализации питьевой воды в 1000 мг/л, а вода с содержанием солей менее 200 миллиграмм на один литр уже считается слабоминерализированной [8] .

Бытовая система обратного осмоса

Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает обычно следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, система реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления [9] .

Основной элемент установки обратного осмоса — полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводится два потока — очищенная и обессоленная, которая называется пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и рН — проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата — проточные расходомеры. Управление системой обратного осмоса можно осуществлять в полуавтоматическом и автоматическом режиме. Проверить качество работы обратноосмотической мембраны можно TDS метром .

Примером бытовой очистки воды мембраной обратного осмоса может служить фильтр, имеющий 3 картриджа грубой (механической) очистки, мембрану обратного осмоса, фильтр угольный. Такие фильтры получили широкое применение в Америке, Европе и Азии. Интересны также последние модели компактных фильтров обратного осмоса, имеющих ряд нововведений, а именно. автоматический клапан отключения воды при обнаружении утечек, насос повышающий давление, сменные фильтры с быстроразъёмными фитингами [10] .

В среднем мембрана обратного осмоса очищает воду на молекулярном уровне 10 −9 м (1 нм). [11]

Как работает система обратного осмоса

Осмос пришел из «живой природы». Это неотъемлемая часть жизнедеятельности живых организмов и растений, обеспечивающая обмен веществ на уровне клеток. В статье рассматриваются системы обратного осмоса – далее ОО, принцип работы, применение, достоинства и недостатки.

Основные понятия

Существует два вида осмоса:

1. прямой осмос;
2. система обратного осмоса.

Прямой осмос – это односторонняя диффузия молекул растворителя через специальную мембрану в сторону меньшей его концентрации. Без мембраны происходило бы просто выравнивание концентрации в сосуде. Перенос вызывается осмотическим давлением, величина которого зависит от вида растворителя, состава и концентрации растворенных примесей. Больший интерес для практических целей представляет процесс ОО.

Обратный осмос требует для работы внешнего давления на растворитель, обычно это вода. При этом чистая вода проходит сквозь мембрану в сторону меньшей концентрации раствора и таким образом, очищается. Растворенные вещества остаются в растворе, концентрация их увеличивается. Давление в этом процессе выполняет две задачи:

• останавливает прямой осмос, при отсутствии давления неизбежно начинается процесс прямого осмоса;
• увеличивает производительность установки.

Величина внешнего давления зависит от условий и целей применения, чем оно выше, тем больше скорость фильтрации. Для очистки воды в водопроводе необходимо давление более 3-3,5 атм. При обессоливании морской воды давление находится в пределах 70-80 атм. На практике для получения необходимого давления используются специальные насосы (помпы).

Системы обратного осмоса — применение

Благодаря высокой эффективности система обратного осмоса нашла широкое применение в различных областях:

• опреснение воды;
• очистка воды от примесей в промышленности и быту;
• получение сверхчистой воды в медицине;
• для различных целей в промышленности, например, можно изготавливать концентраты соков без нагревания;
• опреснительные устройства ОО применяются на большинстве крупных кораблей и подводных лодках;
• в теплоэнергетике – системы водоподготовки;
• и др.

ОО получил промышленное применение в 70-х годах 20 века. Наиболее распространенная область применения – это очистка воды обратным осмосом. Такие системы делятся на два вида:

1. бытовые приборы;
2. промышленные системы.

Обе группы имеют много общего, здесь осмос и очистка воды связаны неразрывно. Все они выполнены в виде нескольких модулей, каждый выполняет свои функции. Это объясняется несколькими причинами:

1. различный срок службы модулей, каждый меняется независимо от других;
2. механические примеси засоряют мембрану, поэтому фильтр от них стоит первым в цепочке.

Обратный осмос удаляет не все примеси. Особенно неприятен и опасен хлор, который, кроме того разрушает мембраны. Хлор удаляют установкой 1-2 угольных фильтров после механического фильтра. Плюс, в них удаляются органические соединения и железо, которое также опасно для мембран.
После фильтра ОО часто имеется минерализатор для добавления необходимых, но удаленных фильтром минералов и солей.
Наконец, очищенную воду обрабатывают ультрафиолетом (УФ), что на 100% избавляет ее от микроорганизмов. Они, например, могут попасть в воду после замены блоков.
Таким образом, примерная схема установки ОО следующая: механический фильтр – угольный фильтр 1 – угольный фильтр 2 – фильтр ОО – минерализатор – стерилизатор УФ. Число ступеней очистки может достигать 6-7.
В результате очистки вода разделяется на два канала:

1. очищенная вода поступает потребителю или в емкость (бытовые системы);
2. вода (рассол) с повышенным солее содержанием солей сбрасывается в канализацию. В промышленных установках она может частично возвращаться на повторную обработку. Количество рассола обычно 30-40%.

Установки ОО, особенно промышленные, имеют автоматическую систему управления. Устройства выпускаются многими фирмами. В Москве и области известна система «Гейзер-Престиж», в пределах России и стран СНГ большой популярностью пользуется компания ООО «Нова».

Основа обратного осмоса – обратноосмотическая мембрана – фильтрующий элемент

Мембраны имеют древнюю историю, первые образцы были естественного происхождения. Еще Аристотель испытывал восковые сосуды для опреснения воды. Современные мембраны выполнены на основе синтетических полимерных композитных материалов. Механизм работы мембран недостаточно изучен. Считается, что у поверхности мембраны создается особый слой воды, который не растворяет имеющиеся в ней соли, препятствуя их прохождению через нее.
В зависимости то назначения мембрана может быть выполнена в виде пластины или рулонного материала (большинство бытовых и промышленных установок). По конструкции мембрана обратного осмоса представляет пористую структуру из композитного материала. Главное требование – поры мембраны должны пропускать только воду и задерживать растворенные примеси. Для воды диаметр пор равен приблизительно 0,0001 мкм, что, впрочем, не является препятствием для некоторых веществ (хлора, кислорода, фтора). Обратноосмотическая мембрана имеет два основных параметра:

1. степень очистки (достигает 99% для многих веществ);
2. производительность (зависит от давления).

Заключение

Первое, вода после ОО близка по составу к дистиллированной.
Второе, обратный осмос очищает на 96-99% от растворенных веществ и на 100% от микроорганизмов.
Третье, несмотря на высокую эффективность, процесс осмоса имеет и некоторые недостатки.
Сначала преимущества:

• высокая степень очистки.
• большой диапазон вариантов применения.
• высокая производительность.

В теплоэнергетике. Низкие расходы при эксплуатации по сравнению с ионообменными аппаратами, не нужна регенерация и запас реагентов.
Недостатки:

• очень высокая степень очистки (как ни странно) – в некоторых случаях требуется минерализация очищенной воды, особенно, питьевой. Правда, с этим согласны не все специалисты;
• чувствительность к некоторым примесям, разрушающим мембрану обратного осмоса. Это хлор, фтор, железо, марганец, соли жесткости. Нужна предочистка исходного раствора.

Видеообзор одной из типичных бытовых систем обратного осмоса.

Video of eZBFYy3og_w

Источники: http://fb.ru/article/160711/obratnyiy-osmos-ochistka-vodyi-osnovnyie-nedostatki-sistemyi-obratnogo-osmosa, http://ru-wiki.org/wiki/Обратный_осмос, http://ofiltrah.ru/kak_rabotaet_sistema_obratnogo_osmosa