Как работает обратный осмос

Фильтры обратного осмоса: типы и принцип действия

На отечественном рынке предлагается большое количество систем очистки воды, которые обладают достаточно высокими эксплуатационными характеристиками. Однако все же наилучшие результаты по обеспечению чистоты воды демонстрируют установки, в основу работы которых положен принцип обратного осмоса.

Впервые идея о создании и использовании такого типа фильтрующих станций появилась около полувека назад. В нашей жизни подобные системы получили широкое распространение в таких сферах, как промышленность, медицина, жилищно-коммунальная сфера. В то же время многие потребители все чаще прибегают к подобным устройствам, что позволяет им пользоваться менее вредной водой.

Как работает фильтр обратного осмоса?

Для получения представления о принципе работы системы очистки воды этого типа, в первую очередь следует познакомиться с ключевыми понятиями.

Для начала узнаем, что же собой представляет осмос.

Если взять сосуд и поместить в него полупроницаемую мембрану, а затем налить в каждую из камер воду, причем в каждом случае доля содержания примесей в этих отсеках будет различной, то в этом случае мы не добьемся стабильности от подобной системы.

Если вспомнить о законах физики, то воде присуще свойство выравнивать суммарный уровень содержания подобных примесей, и в конечном итоге она сможет проникать сквозь поры мембраны в направлении более концентрированного раствора при условии, что в каждой из частей будет обеспечено одинаковое давление, что будет достигнуто без внешнего воздействия. Для большего понимания подобное явление именуют осмосом.

Если же на одну из частей сосуда, где наблюдается более высокая доля содержания примесей, будет оказано внешнее воздействие, то это приведет к началу обратного тока жидкости. В то же самое время поры мембраны, отличающиеся микроскопическими размерами, будут беспрепятственно давать проходить сквозь себя молекулам воды. При этом они будут фильтровать все прочие включения, размеры которых заметно больше частиц воды.

В рассматриваемом случае имеет место процесс, противоположный осмосу. Именно его и принято называть обратным осмосом. В результате можно добиться того, что в емкости с одной стороны мембраны будет наблюдаться увеличение доли содержания примесей. Причем подобный концентрированный раствор будет время от времени уходить в дренаж. Раствор же, располагающийся по другую сторону мембраны, будет накапливать очищенную воду, которая в дальнейшем будет направляться в накопительную емкость, используемую для конечного потребления.

Теоретически, метод обратноосмотической очистки может использоваться применительно к любой воде вне зависимости от степени ее загрязнённости. При использовании подобных технологий очистки можно удалить из нее подавляющее большинство растворенных минеральных солей и форм биологической жизни, включая бактерии и вирусы. На выходе получаемая жидкость будет обладать почти таким же качеством, как и дистиллированная вода.

Но на практике все происходит немного иначе. Причина этого заключается в том, что мембранам не под силу фильтровать свободные атомы хлора, которые, как правило, присутствуют в центральных системах водоподготовки. Подобное можно отметить и в отношении отдельных видов летучих органических соединений.

В дополнение к этому мембрана демонстрирует низкую эффективность при взаимодействии с крупными взвесями, что чревато быстрым закрыванием ее пор.

Таким образом, для качественного решения проблемы эффективной очистки воды обязательно должны использоваться несколько предварительных фильтров механического и химического принципа действия. Все это реализовано в современных обратноосмотических установках.

Чаще всего мембрана заключена в картридж цилиндрической формы, сквозь который поступает вода под давлением, в результате она делится на чистую и концентрат, который сразу же уходит в дренаж.

Обязательным является использование напорного насоса, который дополняют механическим фильтром тонкой очистки воды, также фильтром, где в качестве наполнителя используется активированный гранулированный уголь, впитывающий химические соединения. Все эти компоненты должны быть размещены до обратноосмотического блока. В некоторых случаях допускается размещение третьего уровня очистки, в качестве которого выступает угольный фильтр, который предназначен для борьбы со сложной органикой.

На сегодняшний день по-прежнему нет ясности относительно того, насколько полезна и вредна вода, которая проходит через подобные ступени очистки. Вроде бы, потребляя такую воду, человек ничем не рискует в плане здоровья. В то же самое время необходимо помнить о том, что в такой жидкости практически отсутствуют минералы, что объясняет, почему такая вода лишена характерного вкуса и запаха. Если человек будет пить или использовать ее для приготовления пищи, то он столкнется с определенным дискомфортом, поскольку не привык к ней. При этом некоторые специалисты выступают с заявлением, что польза такой воды гораздо меньше обычной.

Выходом в подобной ситуации является использование фильтра обратного осмоса, которые оснащены дополнительными элементами:

• минерализатор, основное назначение которого заключается в добавлении в воду безвредных минералов, в которых нуждается организм.
• угольный пост-фильтр, который доводит до логического завершения процесс очистки.

В некоторых случаях допускается применение биотермического картриджа, польза которого заключается в привидении к балансу структуры воды на выходе. Также это устройство может дополняться и специальной ультрафиолетовой лампой, которая позволит добиться максимально полной стерилизации в том случае, если возникает подобная потребность.

Сфера применения фильтров обратного осмоса

Чаще всего к фильтрам для воды обратного осмоса прибегают на тех объектах, где важно обеспечить наивысший уровень чистоты и обеззараживания питьевой воды. В качестве таковых можно привести технологические линии на предприятиях пищевой промышленности.

Эти изделия большое распространение получили на различных объектах:

• в организациях общественного питания;
• в лечебно-оздоровительных центрах;
• в санаторно-курортных и гостиничных комплексах;
• в иных учреждениях.

На отечественном рынке в достаточно большом количестве предлагаются и фильтры обратного осмоса. предназначенные для использования в бытовых условиях. Среди доступных фильтров для очистки воды пресной воды, в которых нуждаются суда морского флота, чаще всего применяются установки обратного осмоса.

В продаже можно встретить и установки большой мощности, которые рассчитаны на очистку дренажных, ливневых и сточных вод. Особенность использования фильтров обратного осмоса заключается в том, что с их помощью можно увеличить количество циклов потребления отфильтрованных стоков.

Довольно часто они используются в целях подготовки воды, которая должна поступать в отопительные системы. Другой популярной сферой применения фильтров обратного осмоса является и подготовка на ТЭЦ либо производственных линиях, где для соблюдения всех требований технологического процесса необходимо обеспечить удаление из состава воды минералов.

Разновидности обратноосмотических систем очистки

Доступные сегодня на рынке фильтры обратного осмоса отличаются различными параметрами, в том числе исполнением и назначением.

Установки промышленного и коммерческого класса

По своему исполнению они представляют станции достаточной мощности, имеющие моноблочную или модульную конструкцию, где предусмотрены цилиндрические напорные мембранные корпусы, обладающие достаточной емкостью и имеющие вертикальное или горизонтальное размещение.

Для обеспечения нормальной работы системы обязательно должна присутствовать отдельная насосная станция, которая будет поддерживать необходимый уровень давления. Среди обязательных элементов следует выделить блоки предварительной фильтрации воды, а также автоматические системы очистки мембран, которые встраиваются в конструкцию системы. Для контроля потоков, включая выходной, пермеатный и конденсатный, не требует участия пользователя, поскольку этот процесс осуществляется в автоматическом режиме.

На сегодняшний день на рынке предлагаются различные модели подобных очистных систем, отличающиеся своей производительностью. Подобное их разнообразие позволяет подобрать оптимальный вариант для предприятия, цеха, объекта жилищно-коммунальной сферы, где ключевым параметром должны выступать потребности в очищенной воде.

Большим разнообразием отличаются и предлагаемые модели, среди которых представлены как довольно компактные моноблочные системы, демонстрирующие производительность 400-500 л/час стоимостью 200-250 тыс. руб. так и модульные станции достаточно большой мощности, производительность которых может достигать 100 тонн/час при их стоимости 10-12 миллионов рублей.

Системы бытового класса

Если в приобретении рассматриваемых систем заинтересован владелец квартиры или частного дома, то ему следует обратить внимание на компактные бытовые фильтры обратного осмоса, чьи возможности позволяют удовлетворить потребности в чистой воде среднестатистической семьи.

Особенностью таких установок является модульная компоновка. В то же время у каждого покупателя есть возможность приобрести и моноблочный аппарат. Причем все эти системы отличаются довольно небольшими размерами, что дает возможность сделать подобную мини-станцию незаметной путем размещения ее в свободной нише под кухонной мойкой. Признаком же ее наличия будет выступать лишь выведенный наружу водоразборный кран.

Как подойти к проблеме выбора?

Чтобы выбираемый фильтр обратного осмоса наиболее эффективно справлялся со своей задачей, необходимо позаботиться о поддержании давление на уровне не менее 2,8 бар.

Довольно часто в водопроводных сетях имеется возможность обеспечить подобный уровень. Но если речь идет об объектах многоэтажного типа или же муниципальные водопроводные магистрали уже практически исчерпали свой ресурс, то высока вероятность того, что необходимый напор будет поддерживаться лишь кратковременно или вообще не будет достигнут.

В подобных ситуациях наилучшим решением будет установка насоса, повышающего давление воды. Другим решение может стать и покупка фильтрующей станции, оснащенной электрической помпой.

Одним из ключевых параметров, которые должны учитываться при выборе модели, является производительность системы.

Следует тщательно задуматься о покупке мощной установки, если вырабатываемый ею объем чистой воды будет использоваться лишь частично.

В то же самое время нецелесообразно покупать модель, которая не сможет в полной мере удовлетворить потребности семьи в чистой воде. При таком варианте владелец будет вынужден экономить очищенную воду.

Для принятия правильного решения необходимо еще до посещения магазина определить, какой производительностью должна обладать осмотическая система очистки.

К примеру, если исходить из потребностей лишь в питьевой воде, то на одного человека должно быть обеспечена норма объемом около 2-3 литра.

Чтобы иметь запас чистой воды на случай экстренной ситуации, этот показатель можно увеличить втрое. Определив оптимальную норму для одного человека, необходимо только умножить рассчитанный объем на количество членов семьи. Полученный результат и будет соответствовать тому объему, который в полной мере удовлетворит потребности семьи в очищенной воде.

Особенностью использования метода обратного осмоса является то, что порядка 2-3 литров необработанной воды уходит в дренаж. По этой причине необходимо разумно подходить к использованию отфильтрованной воды, не допуская ее расход в хозяйственных целях.

Если выбираемая модель имеет производительность на уровне 100 литров в сутки, то этого количества должно хватить для обеспечения очищенной водой каждого члена семьи.

Среди доступных для выбора осмотических систем очистки представлены установки двух типов:

• проточного действия;
• накопительного действия.

Особенностью первых является то, что очистка осуществляется в непрерывном режиме при условии открытого водоразборного крана. В подобных системах применяются более производительные мембраны.

Что же касается накопительных систем, ты здесь на очистку уходит некоторое время, а отфильтрованная вода в конечном итоге скапливается в специальной емкости, представленной мембранным баком объемом 8 — 12 литров.

Заключение

Система очистки воды обратного осмоса довольно эффективно решает свою задачу. Однако, как и в любом другом случае, выбирать ее необходимо осознанно, ориентируясь на собственные потребности в очищенной воде. Важно помнить о том, что в основе работы осмотических установок лежит несколько иной принцип, чем для большинства прочих очистных приспособлений.

Поэтому необходимо перед выбором ознакомиться с особенностями действия, а также сравнить все предлагаемые на рынке модели, чтобы в конечном итоге подобрать наиболее подходящий вариант с учетом своих потребностей.

Соболев Юрий Алексеевич

Что такое обратный осмос и как он применяется

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.

Понятие обратного осмоса

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 мембраны в фильтрах 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.

• 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.

Похожие статьи по данной теме:

Очистка воды с помощью систем обратного осмоса

Выбор сменных картриджей фильтров для воды

Способы очистки воды из скважины

Все о воде

Системы обратного осмоса для очистки воды

Идеальным методом очистки питьевой воды является система обратного осмоса. Она основана на работе обратноосмотической мембраны, удаляющей почти все нерастворенные и растворенные вещества в воде.

Используется мембрана в очистке воды с древних времен. В Древней Греции соленую воду пропускали через восковые сосуды. В результате вода полностью опреснялась. Во второй половине прошлого века человек начал использовать обратноосмотическую систему на основе мембраны для обессоливания воды.

Сегодня технологии сильно видоизменили обратный осмос. Появилась возможность использовать его для получения чистой воды не только для промышленных нужд, но и домашних. Во всем мире установлены тысячи систем, дающих на выходе питьевую воду высокого качества. Такая вода получила признание экологически чистой. Ее сравнивают с талой водой от древних ледников.

Принцип работы системы обратного осмоса

Обратноосмотические системы монтируются в водопровод, в котором подается вода с центрального водопровода. Собранные примеси сбрасываются в канализацию. Можно выделить следующие этапы работы системы обратного осмоса:

1. предварительная очистка воды;
2. фильтрация воды через специальную мембрану;
3. сбор очищенной воды (существует обратный осмос без накопительного бака);
4. окончательная очистка воды;
5. подача воды в отдельный кран и ее забор для пищевых нужд.

Принцип работы систем обратного осмоса

Каждый этап играет важную роль. Предварительной очистки уделяют большое внимание. Дело в том, что обратноосмотическая мембрана во всей системе является самым дорогостоящим компонентом. Период ее работы прямо пропорционален качеству подаваемой на нее воды.

Что бы максимально продлить срок эксплуатации мембраны, предусматривают предварительную очистку воды в трех фильтрах.

Они должны подготовить воду перед пропусканием ее через мембрану. Первый фильтр осуществляет механическую очистку. Фракция фильтрующей массы 5 микрон. Его делают из полипропилена. Работает на удаление крупнодисперсных примесей: песок, ржавчина, глина и т.д. Вторым фильтром предварительной очистки является угольный. Он удаляет органику и химические вещества: хлор, нефтепродукты, тяжелые металлы и т.п. Перед мембраной стоит механический фильтр, который очищает воду от загрязнений меньших 1 микрона.

После предварительной обработке вода поступает непосредственно на обратноосмотическую мембрану, где производится основная очистка воды. Работа мембраны основана на разности давления. Вода проходит через одну или ряд мембран. Она представляет собой искусственно созданное синтетическое полотно с множеством пор и собранное в рулон. Отверстия в мембране подобраны таким образом, что бы через них проходили только молекулы воды – 0,0001 микрон. Таким образом, вода разделяется на 2 потока:

• чистая вода – почти дистиллят;
• вода с повышенным содержанием примесей.

Соответственно, первая пригодна для дальнейшего использования, а вторая – сливается в канализацию. Кроме молекул воды через мембрану проходят растворенные газы, влияющие на ее вкус. Потребитель получает свежую и вкусную воду.

Единственным минусом системы обратного осмоса является низкая производительность. Молекулы очень медленно просачиваются через мембрану. Конечно, можно увеличить скорость работы систем за счет повышения давления, снижения примесей в воде, температуру воды. Но все это оказывает не значительное влияние и требует дополнительных затрат, что не целесообразно. Обратноосмотические фильтры для домашнего использования выдают до 300 литров воды в сутки.

Очищенная вода поступает в накопительный бак. Разные модели имеют свой объем бака. Периодически фильтр добавляет в емкость воду. Бак представляет собой стальную эмалированную емкость с двумя камерами, разделенными силиконовой мембраной. В одной из камер закачен воздух. При исчерпании воды в верхней камере, мембрана раздувается и обеспечивает необходимое давление для подачи воды. В воздушной камере предусмотрен ниппель, которым регулируют давление. Существует обратный осмос без накопительного бака. Его устанавливают при ограниченном пространстве под фильтр и малом потреблении воды.

Система обратного осмоса

Фильтры финишной очистки установлены для соблюдения гарантии подачи чистой питьевой воды. Он стоит перед краном подачи воды. Кран необходим для выделения отфильтрованной воды от общего потока канализационной.

Дополнительно систему могут укомплектовать фильтрами для минерализации воды. Минерализатор обогащает воду кальцием, магнием и натрием, которые важны для организма человека. Кальций нужен для костной и нервно-мышечной системы, правильной работы сердца. Магний принимает участие во многих химических реакциях в организме. Натрий регулирует кислотность организма.

Так же практикуют дополнительную установку биокерамических картриджей. Они восстанавливают естественную структуру воды. Фильтрующей массой являются глиняные шарики с турмалином. Турмалин обладает инфракрасным излучением, которое подобно солнечной энергии. Вода наделяется целебными свойствами и является профилактикой многих заболеваний.

Особенности обратноосмотической системы

Схема подключения обратного осмоса

Система обратного осмоса имеет ряд особенностей, которые следует знать:

• 2/3 часть подаваемой в фильтр воды сливается в канализационную сеть;
• вода сливается до полного заполнения бака, после фильтр перестает работать и клапан закрывается;
• мембрана служит около 5 лет, фильтры предварительной очистки – до полугода;
• обслуживание системы должно включать: установку системы, доставка и замена фильтров, ревизия узлов, контроль работы мембраны;
• мембрана контролируется ТДС-метром, определяющий содержание солей после очистки – 5-20 мг/л;
• система должна обслуживаться раз в полгода;
• обратноосмотическая система работоспособна при давлении 2-6 бар; при большем значении устанавливают редуктор, а меньшем – специальный насос;
• если у воды появился непривычный запах или вкус, то следует проверить чистоту накопительной емкости и мембраны, возможно, следует заменить угольный фильтр.

Цена 1 литра очищенной воды

Человек должен употреблять около 2 литров воды в сутки. Соответственно семья из 4 человек нуждается в 8 литрах воды в сутки или 2920 литров в год. Системы обратного осмоса работают около 10 лет. Оборудование стоит в среднем около 300 долларов. Ежегодно следует тратить на амортизацию 30 долларов. На расходные материалы:

• картриджи предварительной очистки меняют 2 раза в год: 11 долларов х 2 = 22 доллара;
• постугольный фильтр – 13 долларов;
• мембрана меняется раз в 3 года: 38 долларов/3 = 12,7 долларов.

Если все сложить, то выходит чуть меньше 70 долларов. Один литр обойдется в 0,0023 доллара: 70/2920. Как видно, это намного дешевле, чем заказывать доставку питьевой воды на дом: 18 литров отфильтрованной воды стоит 0,414 доллара.

Вся правда про обратный ОСМОС

Навигация по записям

Источники: http://stoki.guru/vodoprovod/filtry-dlya-vody/filtry-obratnogo-osmosa-tipy-i-princip-deystviya.html, http://oburenie.ru/ochistka/obratnyi-osmos-chto-eto-takoe.html, http://vse-o-vode.ru/technology/sistemy-obratnogo-osmosa-dlya-ochistki-vody/