Обратный осмос: вред и польза мембранной очистки водопроводной воды

Как работает обратноосмотическая мембрана

Несмотря на свою эффективность в очистке воды, обратноосмотические мембраны довольно чувствительны к окислителям (хлору) и осадкам, таким как коллоидное железо, которые могут «запачкать» поверхность мембраны. Поэтому в обратноосмотических фильтрах есть модули предварительной механической и сорбционной очистки, которые фильтруют хлор, песок, грязь и слизь. После предочистки, вода попадает в модуль с мембраной.

Чтобы объяснить принцип работы обратноосмотической мембраны, можно привести простой пример: соковыжималку. Предочищенная вода — фрукты, фильтр — соковыжималка, совершенно чистая вода — сок. Только в отличие от соковыжималки, мембрана может «отжать» не только «мякоть», которая является аналогом нерастворенных примесей, но и вещества, которые в воде растворены.

Вода с примесями под напором продавливается сквозь свернутую рулоном мембрану. Все примеси — абсолютно все! — остаются на самой мембране, насквозь проходит исключительно чистая вода. Ещё один поток неочищенной воды проходит вдоль мембраны, смывает с неё все примеси и отправляет их в канализацию. Чтобы получить 1 литр чистой воды, некоторые фильтры расходуют аж 10 литров дренажной воды для промывки мембраны.

Сама мембрана в раскрученном виде ничего интересного собой не представляет — тонкий полимерный материал, на ощупь похожий на малярный скотч. На фото ниже — кусок мембраны из разобранного модуля от фильтра в руках супруги, которая с интересом наблюдала за нашим экспериментом.

Как уже было сказано выше, чтобы людям не приходилось ждать, пока мембрана отфильтрует воду, в обратноосмотических фильтрах есть специальные баки, в которых накапливается очищенная вода. Баки бывают от 3 до 18 литров объёмом. Самые распространенные баки имеют объем 18 и 12 литров. А чистой воды в них набирается 12 и 9 литров соответственно — не менее трети бака занимает воздух, под давлением которого вода проходит постфильтрацию и подаётся на отдельный кран. Система так и называется — водо-воздушный бак.

Возможные поломки

Как и любая техника, обратноосмотическая помпа может сломаться. Если поломка небольшая, есть шанс починить ее самостоятельно.

Частые проблемы в подобных помпах и их устранение:

Обратноосмотический фильтр является самым эффективным. Он способен очищать жидкость от 99 процентов, делать воду вкусной и полезной. Производительность обратноосмотических установок напрямую зависит от качества диафрагмы и напора подаваемого на фильтрационное устройство водного потока. Если давление в водопроводной магистрали невысокое, о нормальном функционировании очистительного оборудования говорить не приходится. Чтобы вернуть производительность, необходима установка повышающей помпы.

Исследования

Население многих развитых стран используют воду очищенную осмофильтрами. По результатам многочисленных тестирований и наблюдений был признан факт благоприятного влияния этой воды на организм человека.

Исследования, проводимые в разных возрастных и социальных группах зарегистрировали более положительные результаты по всем анализам у тех групп людей, которые употребляли вместо обычной воды, воду, прошедшую обработку с помощью технологии осмоса.

На основании этих исследований ВОЗ сделала заявление о ее благоприятном воздействии на организм человека.

Несомненно то, что скептики, которые отвергают все достижения технологического прогресса,пытаются найти доказательства обратного, но на данный момент их не существует.

Именно поэтому способ обработки воды с использованием технологии обратного осмоса с каждым днем становится все востребованнее.

Как обслуживать установку

Необходимо примерно раз в квартал промывать фильтрующие мембраны специальными химическими реагентами. Замена полупроницаемых мембран проводится раз в 2–3 года.

Это необходимо для минимизации потерь воды – нормально настроенная установка сливает 20–40 % исходной жидкости в виде концентрата в канализацию.

• Если фильтры неправильно обслуживаются, то сброс может вырасти до 50–60 %.
• Если мембраны забились, то производительность установки падает на 15–20 % и более процентов.

Если в исходной воде повышенное содержание солей, то для снижения образования осадка используется специальный реагент – антискалант (например, марки «Аминат К», «Экотрит», «Ависта» и другие). Этот способ защищает мембраны и снижает их износ.

Как выбрать правильно обратный осмос

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

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

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

Таблица 1. Популярные модели

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

Особенности систем очистки

В реальности самая лучшая мембрана не может задержать все растворенные в воде посторонние вещества. В ничтожно малых количествах они проникают через препятствие. Качество очистки можно улучшить за счет повышения давления на входе.

В результате очистки жидкости концентрация солей при входе растет, что ведет к загрязнению мембраны. При воздействии на мембрану крупных посторонних взвесей мелкие поры также засоряются. Чтобы предотвратить это нежелательное явление, вдоль мембраны создают принудительный поток воды, который смывает соли в дренажную систему.

Чтобы избежать выхода мембраны из строя, в систему включают несколько дополнительных фильтров, в которых жидкость проходит определенную подготовку к завершающей очистке.

На первом этапе вода из внешнего источника подается на фильтры предварительной очистки. После этого происходит процесс обратного осмоса. Очищенная жидкость поступает в специальный накопительный резервуар, а концентрат, в котором содержатся отфильтрованные частицы, уходит в канализацию. Очищенная вода через дополнительное приспособление подается на кран с чистой водой.

Практика: сравнение фильтров

Как я уже сказал ранее, в сравнении эффективности и экономичности обратноосмотических систем участвовали «Аквафор Морион» (8 490 руб.) и фильтр «Барьер Профи Осмо 100» (8 190 руб.).

Пока я готовил материал, и Аквафор и Барьер слегка подорожали. Спасибо читателю, который указал на этот недочет. Выше заменил ценники на актуальные.

Габариты

«Аквафор Морион» имеет размеры 37,1 х 42 х 19 см. Я сначала вообще подумал, что бак для чистой воды забыли положить в коробку, но, оказывается, пятилитровая ёмкость уже встроена в корпус. То есть такие габариты — уже с учетом бака. В то же время фильтр «Барьер» имеет габариты 38,5 x 44,5 x 13 см, и с ним в комплекте идёт 12-литровый бак диаметром 23 см и высотой 39 см. Оценить разницу в габаритах можно по фото ниже:

Слева направо: «Аквафор Морион» в профиль, «Аквафор Морион» анфас (это не один фильтр из двух частей, а отдельных два фильтра с разных ракурсов), и «Барьер Профи Осмо 100».

Скорость очистки

Мембраны в сравниваемых фильтрах отличаются по заявленной производительности. В фильтре «Аквафор» используется 50-галонная мембрана (50 галлонов = 189 литров в сутки). В фильтре «Барьер» — 100-галонная мембрана (378 литров воды в сутки). По логике, производительность фильтра «Барьер» должна быть в два раза выше.

Чтобы оценить реальную скорость фильтрации (а не скорость подачи воды из накопительных ёмкостей), мы начали испытание с пустым накопительным баком у обоих фильтров. Скорость очистки у фильтров «Аквафор» и «Барьер» отличается на 1,5 минуты/литр: «Аквафор» чистит литр воды за 7,5 минут (8 литров в час), «Барьер» — за 6 минут (10 литров в час). В принципе, эти цифры близки к заявленным на сайтах производителей 7,8 литрам в час у «Аквафора» и 12 литрам в час у Барьера. Но, как видите, разницы в производительности в два раза нет.

Расход воды

Преимущества и недостатки обратного осмоса

Высокая степень очистки и гарантированное качество питьевой воды — главное достоинство систем обратного осмоса. По оценкам, в очищенной этим способом воде содержание посторонних веществ в десять раз ниже, чем минимально допустимая норма. Особенности конструкции мембраны исключают случайное попадание загрязнений в поток очищенной воды.

Эта схема подробно демонстрирует устройство и принцип работы мембраны обратного осмоса, которая позволяет получить очищенную воду — пермиат — и удалить загрязненную часть — концентрат

Такую воду можно смело употреблять для питья и приготовления пищи, ее можно давать детям и домашним питомцам. Для здоровья вода, полученная по технологии обратного осмоса, значительно полезнее, чем кипяченая водопроводная вода. Аквариумисты используют такую воду для дополнения объема аквариумов без отстаивания.

Несмотря на более сложную конструкцию по сравнению с обычными бытовыми фильтрами, установка таких систем выполняется без особых проблем. Все необходимое для монтажа обычно поставляется в комплекте. Почти все элементы или их модификации можно приобрести отдельно.

Система занимает не слишком много места, чаще всего бак и набор фильтров с мембраной закрепляют прямо под мойкой. А компактный кран для питьевой воды, установленный на мойке, обычно прекрасно вписывается в интерьер.

Размеры компонентов системы обратного осмоса невелики, обычно их можно без труда установить под мойкой. В комплект входит набор узких шлангов для соединения отдельных элементов системы

Основной недостаток систем обратного осмоса — высокая изначальная стоимость комплекта. Дальнейшее обслуживание системы также потребует затрат на замену картриджей фильтров, но они стоят значительно меньше.

Каждые несколько лет придется заменять мембрану, цена которой может составлять около 50 долл. Но расчеты показывают, что в результате затраты на чистую воду обойдутся семье все же дешевле, чем приобретение питьевой воды у сторонних поставщиков.

Эффективность мембраны в системе обратного осмоса постепенно уменьшается, ее необходимо заменять каждые несколько лет. Этот срок варьируется в зависимости от условий эксплуатации

Еще одна особенность системы обратного осмоса, которую с натяжкой можно счесть недостатком, это низкая производительность. Очищенная вода просачивается через мембрану очень медленно, стандартная производительность мембраны составляет около 150-300 литров в сутки.

При этом больше половины воды, поступившей из водопровода, уходит в канализацию, что в некоторой степени отражается на размере коммунальных платежей. Но если объем накопительного бака подобран правильно, то проблемы могут ненадолго возникнуть только при запуске системы непосредственно после установки или после ее длительного простоя с опустошенным накопительным баком.

Галерея изображений
Фото из
Все фильтры установки обратного осмоса подлежат периодической замене. Сроки ее выполнения обозначены производителем

Для смены картриджа нужно всего лишь открутить нижнюю часть фильтрующего модуля и установить новый картридж

Размер сменных элементов должен соответствовать размеру пластиковой колбы. В идеале лучше купить картриджи от производителя системы очистки

Отслужившие свой срок картриджи утилизируются, их фильтрационные свойства бессмысленно восстанавливать путем промывки и прочистки

Заменяемость фильтров обратного осмоса

Смена картриджа для грубой очистки

Модули-колбы для установки картриджей

Утилизация отработанных картриджей

Принцип работы, цель и задачи обратного осмоса

В установке обратного осмоса для очистки применяются полимерные полупроницаемые мембраны, через которые под давлением проходят молекулы воды. Этот процесс очистки воды от загрязнений и примесей убирает до 99% веществ.

Стандартный вариант установки обратного осмоса для котельной – это корпус на раме, обязательно с насосом высокого давления для прогонки жидкости через полупроницаемую мембрану. В зависимости от необходимой производительности применяются насосы вплоть до 80 атмосфер.

Вода под давлением подается на фильтрующую мембрану, где происходит разделение потока на две составляющие:

1. Концентрат. Жидкость с растворенными и отфильтрованными веществами, которая сливается в дренаж.
2. Пермеат. Очищенная и обессоленная вода

Цель обратного осмоса – получить жидкость заданных параметров. Задачи в зависимости от качества источника бывают следующие:

• Опреснение.
• Снижение содержания солей.
• Дезинфекция.

Обратный осмос – универсальный метод, который может применяться на любом предприятии, где необходима глубокая очистка. Установки обратного осмоса отличаются по уровню производительности – от 0,25 м3 и выше.

Промышленная установка обратного осмоса

Аргументы заядлых критиков

Вокруг осмотических систем ходит много слухов, якобы пить такую воду вредно, так как в ней отсутствуют полезные вещества. Минеральные вещества из загрязненной жидкости не несут для человека никакой пользы. Форма, в которой они представлены в воде, приводит их к мало усвояемости. Хорошее усвоение организмом происходит лишь в органическом виде. Для чувствительной кожи очищенная вода полезна и не вызывает аллергии. Вода, продаваемая в бутылках, проходит процесс обратноосмотической очистки. Малогабаритные фильтрующие системы удобны в использовании и ставятся прямо под мойку. Однажды купив такой прибор, вы становитесь владельцем мини-производства по выработке чистой H2O.

Остановить свое внимание на этом фильтре в настоящее время оптимальный вариант. Это самые эффективные устройства, они традиционны и отличаются от магистральных фильтров

В устройстве огромную роль играет содержание солей в растворе. Прогонять через фильтр можно не только воду из водопровода, но и из водозаборных источников. Главной особенностью оборудования стало отсутствие использования реагентов, это экологически чистое оборудование. Под воздействием некоторых примесей мембрана разрушается, тем самым  требует замены и доочистки H2O. Исходный материал для питья ориентирован на индивидуальные потребности организма. В обратноосмотической системе заложен природный процесс. Экономичное и эффективное использование позволяет очищать жидкость от примесей на 99.9%, лучший вариант для подержания здорового образа жизни.

Замена фильтрационных элементов

Чтобы своими руками заменить наполнители картриджей перекрывают вентили отключения водопровода и устройства. Затем открывают кран очищенной воды и сливают остатки жидкости.

Далее, отсоединяют пластиковые трубки и извлекают оборудование из шкафа. Запомнить расположение трубок можно, проведя их маркировку или с помощью фотоаппарата (если трубки цветные).

Откручивают крышки корпусов и извлекают исчерпавшие свой ресурс картриджи, фильтрационную мембрану. Пластиковые колбы и крышки моют средством для мытья посуды.

При установке новых фильтрующих элементов внимательно соблюдают порядок установки, проверяют наличие резиновой прокладки на крышке.

Уплотнительные резиновые кольца перед монтажом вытирают насухо. Собирают и промывают систему также, как и при монтаже нового устройства.

Замену сменных элементов фильтра проводят с такой частотой:

• обратноосмотическая мембрана — каждые 24—30 месяцев;
• угольный постфильтр — один раз в 12 месяцев;
• префильтры — один раз в 6 месяцев.

Периодичность замены во многом зависит и от качества воды. Новые сменные элементы заменяют на те же, сверяясь с их маркировкой.

Использование картриджей, которые исчерпали свой ресурс, может принести еще больший вред здоровью, чем неочищенная вода

Эксплуатация и обслуживание

Биозагрязнение обратноосмотической мембраны

Обратноосмотические колонны устроены довольно просто. Главным элементом является мембрана, напоминающая сеть из многих ступеней. Каждая мембранная ячея по размеру схожая с молекулой воды. Столь низкая пропускаемость позволяет эффективно фильтровать жидкость от опасных веществ и примесей. Через мембранную прослойку способна пройти лишь вода, а также растворенный кислород и водород.

Фильтрующее устройство очищает жидкость от микроэлементов, фрагментов органики, металлических соединений.

Чтобы крошечные ячейки мембраны не забивались, что может заставить насос работать на износ, перед диафрагмой монтируют фильтры предочистки. Их необходимо регулярно очищать. Жидкость до того как попасть в мембрану, проходит несколько этапов фильтрации: от механических взвесей, пестицидов, органических веществ, хлора.

Сам фильтр требует замены картриджей каждые 6 месяцев, мембраны раз в 3 года, и периодической промывки его внутри и снаружи. Резиновые уплотнения в корпусе мембраны и колбах префильтров, а так же манжеты на мембране при этом смазывают тонким слоем силикона.

Обращайте внимание на состояние накопительного резервуара. При полностью выпущенной жидкости из крана бак должен быть легким, без воды

В противном случае следует поднять давление в воздушной полости бака.

Принцип действия обратного осмоса

Изучая особенности обмена веществ, ученые обнаружили, что в структуре материалов клеток у многоклеточных организмов существует следующий процесс: одни пропускают воду, а другие задерживают. Клетки окружены мембранами, которые пропускают воду, задерживая полурастворенные и твердые частицы. Разобравшись в схеме работы, можно понять, что такое осмос.

Принцип действия обратного осмоса

Таким способом происходит проникновение полезных веществ внутрь клетки, а шлаки и токсины выходят наружу. Когда мембрана пропускает только Н2О и удерживает растворенные вещества, то вода движется к концентрированному раствору, пока не наступает равновесие. Давление при равновесии называют осмотическим. Собственно осмотическое давление в клетках у живых существ и растений служит основой прочности тканей. Когда сила осмотического давления превышает гидравлическое, тогда совершается прямой осмос.

Существует расхождение в размерах пор мембраны и степени очистки воды. Основные особенности использования мембран:

1. Мембраны, используемые в ультрафильтрации, способны удалять бактерии и вирусы, коллоидные частицы без задержки растворенных солей. Такие мембраны применяются в промышленном виде и быту. Ультрафильтрация не изменяет минеральный состав воды.
2. Принцип работ мембран в нанофильтрационной технологии отличается тем, что останавливает органические соединения.
3. Обратноосмотические мембраны располагают самыми узкими порами, по этой причине относятся к самым селективным показателям в фильтрации.

Обратноосмотическая мембрана

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.

Факторы, влияющие на работу системы обратного осмоса

Условия, от которых зависит эффективность обратного осмоса:

• давление;
• температура;
• уровень кислотности;
• материал, из которого выполнена мембрана;
• химический состав исходной воды.

Эффективнее всего отделяются в процессе обратного осмоса неорганические вещества. Для лучших типов мембран степень очистки от таких веществ составляет 90-98%. Однако мембраны неплохо справляются и с органическими веществами. Поскольку вирусы и бактерии имеют значительные размеры, их проникновение через мембранные элементы исключено. А вот растворенный в воде кислород и некоторые газы, определяющие вкус воды, мембрана пропускает.

Принцип обратного осмоса с помпой

Для очистки воды с высоким содержанием вредных солей или в условиях, когда ее давление на входе менее 2,5 атм, необходима комплектация системы помпой.

Насосы, используемые для комплектации таких фильтров, работают совершенно бесшумно и потребляют минимум электроэнергии. В комплектацию фильтра c помпой входит монтажный набор, автоматическая защита от работы без воды, блок питания 24В, датчик давления, крепежная пластина. Самым эффективным вариантом фильтра обратного осмоса является пятиступенчатая модель с помпой. Назначение ступеней таких моделей:

• 1-я ступень производит удаление механических частиц размером от 15 до 30 мк с помощью картриджа предварительной очистки из полипропилена;
• 2-я ступень удаляет из воды хлористые соединения и другие органические примеси с помощью картриджа GAC (активированный уголь в гранулах), улучшающего вкус воды;
• 3-я ступень выполняет доочистку от механических частиц, размер которых находится в пределах 1-5 мк, и хлористых соединений с помощью CBC-CarbonBlock картриджа (спрессованный активированный уголь);
• 4-я ступень выполняет очистку воды по принципу обратного осмоса;
• 5-я ступень осуществляет завершающий этап очистки с помощью угольного картриджа in line, в котором содержится активированный уголь в гранулах.

В комплект поставки 5-тиступенчатого фильтра обратного осмоса входит мембрана, картриджи, накопительный бак, кран для подачи очищенной воды, крепежная арматура и помпа. Управляется помпа с помощью датчиков включения/выключения при изменении давления в системе. Кроме того, в комплекте идет датчик аварийного отключения насоса без воды, а также датчик контроля наполнения емкости.

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).

Назначение насоса и преимущества его монтажа в системах обратного осмоса

При напоре в трубопроводе менее 2,9 атмосферы фильтрационный прибор обратного осмоса перестает нормально работать. При приближении к трем атмосферам устройство начинает сбрасывать в дренажную систему больше воды, чем указано в технической документации. В данной ситуации есть только один выход – устанавливать напорное оборудование для повышения давления.

Модели, представленные на рынке, подходят для фильтрационных устройств с разными типами мембран и предназначены для стабилизации недостаточного напора в сети. Они реагируют на низкие показатели – от 1 до 3,2 атмосфер.

К достоинствам фильтров, оборудованных напорными установками, можно отнести:

• Наличие насоса обеспечивает систему постоянным давлением жидкости на входе.
• Помпа гарантирует стабильный поток, заданную производительность для прямоточных систем и быстрое наполнение резервуара для устройств с накопительным баком.
• Фильтрующее оборудование с насосом не зависит от числа потребителей в сети.

Что говорит наука об обратном осмосе?

Разочарованием для поклонников теории вреда образного осмоса станет следующий факт, который ученые выдвинули уже давно. Дело в том, что употребление в пищу воды без минералов и с ними никоим образом не влияет на общий уровень солей в организме человека. Уровень содержания солей в человеческом организме примерно равен уровню солей в Балтийском море. То ест он примерно в 150 раз ниже, чем уровень солей в очищенной методом обратного осмоса воде. Если учитывать, что человеческий организм не усваивает минералы из воды и то, что все необходимые минералы можно получить в избыточном количестве из пищи, то можно сделать вывод, что употребление воды очищенной методом обратного осмоса никак не вредит здоровью.

Также врачи рекомендуют очищать питьевую воду, поскольку употребление загрязненной воды приводит к нарушению работы организма и никак не способствует пополнению уровня минералов.  Намного правильнее будет получать минералы в необходимом количестве из пищи. Не стоит забывать о том, что продукты, которые каждый из нас употребляет практически каждый день, содержат очень много полезных элементов. Достаточно есть фрукты, овощи, пить молоко и все у вас с минералами будет в порядке. К тому же ученые подсчитали, что для того чтобы получить из воды все необходимые минералы, человек должен выпивать в сутки не менее тысячи литров такой воды, что в принципе нереально.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin