Система обратного осмоса: что это такое, преимущества, установка

Вред и минусы установки системы

Способность осмоса очистить воду практически до дистиллированной, является положительным и отрицательным качеством одновременно. Обессоленная, бесщелочная водичка не принесет никакой пользы, остатки фтора, магния и кальция не способны перекрыть суточную норму.

С другой точки зрения, потребуется выпить за день до 8 литров неочищенной жидкости для покрытия дневной потребности в магнии, но всего в 200 граммах гречки содержится его суточная доза. Вывод: нужные для нормального функционирования организма вещества возможно добывать из продуктов. Чистую осмосную воду можно самостоятельно обогатить макро и микроэлементами, для этого достаточно выбрать устройство с минерализатором, биокерамическим постфильтром.

Второй аргумент против – это безвкусие, людям привыкшим употреблять жидкость из-под крана, бутилированную или родниковую водичку, покажется не вкусной, неприятной осмосная вода. И тут выручит минерализатор, его установка возможна даже на работающее оборудование. При этом повысится уровень pH, улучшится вкус и появится приятный еле уловимый запах.

Конструкция и характеристики фильтра

Устройство несложное, компактное и подходит для маленьких помещений.Осмотический фильтратор состоит:

• тройника и вентиля для подачи H2O;
• картриджа грубой механической очистки;
• абсорбирующего картриджа;
• вторичный механический очиститель с ячейками 1-3 мкм;
• колбы с осмотической мембраной;
• ограничителя потока для создания избыточного давления;
• дренажный хомут для сброса в канализацию концентрированной жидкости;
• распределитель потоков;
• гидроаккумулятор для накопления чистой осмотической воды;
• колба с угольным постфильтром;
• Бак;
• Помпа и блок питания.

Если в модели предусмотрен минерализатор, или биокерамический фильтратор, устанавливают двойной кран для фильтра. На работу устройства влияют: скорость фильтрации, материал для фитингов и запорной арматуры, селективность к загрязнению (размер ячеек), зависимость от давления в системе водопровода.

Установка дополнительных приспособлений

Работу даже такого серьезного оборудования, как обратноосмотический фильтр, можно сделать более эффективной, установив дополнительные элементы.

Такие, как например:

• Регулятор давления. Оборудование предназначено для защиты элементов водопровода от перепадов давления, превышения допустимых значений на входе в фильтрационную систему и компенсации гидроударов.
• Система защиты от протечек. Устанавливается перед фильтром и перекрывает воду в случае протечек и попадания на нее воды. Минимизирует риски и ограничивает размер нанесенного ущерба, но не исключает полностью возможность утечек.
• Нитратный префильтр. Используется для эффективного удаления нитратов, место монтажа согласовывается со специалистами.
• Ледогенератор. Подключается через тройник в разрыв соединительной трубки, ведущей к питьевому крану.

Перед установкой фильтра измеряют манометром давление в магистрали. При значениях больших, чем 6,6 атм., устанавливают редуктор, при меньших, чем 2,2 атм., устанавливают насос, который будет создавать больший напор.

Для устройств, которые чаще всего используются чтобы улучшить функциональность обратного осмоса, далее приведено более подробное описание.

Элемент #1 — насос повышения давления

Мембранный фильтр, который является основой обратноосмотической системы, может полноценно функционировать только при определенном напоре воды в частном доме или квартире.

Если максимальное давление не превышает 2,8 атм., то для нормальной работы фильтра необходимо дополнительно установить помпу.

Если приходится докупать оборудование, то лучше это делать у одного производителя и руководствоваться разработанными им схемами подключения.

Пример одной из возможных схем. Насос может размещаться в разрыв поводящей трубки перед первым префильтром, а также после второго или третьего

Устанавливают насос только в паре с датчиком регулировки давления, который отвечает за его включение при падении давления и выключение при его скачке до максимума.

Датчик монтируют перед накопительным резервуаром, в разрыв трубки. При плохом качестве водопроводной воды перед насосом устанавливают магистральный фильтр грубой очистки.

Закрепляют насос повышения давления на горизонтальной или вертикальной поверхности с помощью специального кронштейна и шурупов

Если существует опасность усиления напора воды в системе до 3—4 атм., то для предотвращения протечек перед насосом нужно установить специальный клапан понижения давления.

Элемент #2 — ультрафиолетовая лампа

Иногда в обратноосмотическом фильтре складываются благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов в следствии повышения температуры воды или  простоя системы в течение длительного времени.

Это приводит к обрастанию префильтров микроорганизмами, снижению напора и ухудшению производительности оборудования. И тогда для дезинфекции воды используют ультрафиолетовые фильтры.

Устройство состоит из таких частей: нержавеющего корпуса с УФ лампой, находящейся внутри и блока питания, который преобразует напряжение в сети в значения, необходимые для работы лампы и предохраняет ее от скачков напряжения.

Вода, проходя внутри корпуса, просвечивается ультрафиолетовыми лучами и обеззараживается.

УФ лампа может устанавливаться после фильтра или перед ним. При монтаже лампы перед фильтрационным блоком ее часто используют в комплекте с префильтром

Место установки ультрафиолетовой лампы может зависеть от тех целей, которых необходимо добиться:

• на входе в фильтр – для устранения сильных биологических загрязнений водопроводной воды;
• между краном и емкостью – для защиты от попадания в бак микроорганизмов из питьевого крана.

На лампе для удобства монтажа предусмотрены две клипсы, которые помогают закрепить ее на блоке фильтрации или на любой другой поверхности.

Элемент #3 — минерализатор для воды

Вода, прошедшая через мембранный фильтр, на 90—99% очищается и избавляется от любых примесей, в том числе полезных и необходимых организму минеральных элементов. Такая вода кисловата на вкус.

Минерализаторы восполняют недостаток необходимых минералов, корректируют уровень PH. Картриджи-минерализаторы разных торговых марок могут отличаться по своему составу и ресурсу и обогащать воду кальцием, цинком, магнием, другими элементами.

Установку минерализатора проводят после мембранного фильтра и подключают преимущественно к двойному крану. Таким образом, у пользователя появляется возможность выбора между простой очищенной и минерализованной водой

В некоторых моделях фильтров обратного осмоса минерализатор играет также роль фильтра и устанавливается как последняя ступень очистки.

Преимущества и недостатки

Принцип работы обратноосмотических установок основан на полном удалении из воды всевозможных примесей. С помощью таких фильтров можно очистить жидкость от следующих загрязнений:

• инсектициды;
• тяжёлые металлы;
• железо;
• ионы хлора;
• мышьяк.

Дополнительные фильтры удаляют из воды плотные твердые включения, а угольный картридж выполняет обеззараживание, уничтожая всевозможные микробы и болезнетворные грибки. К сожалению, одновременно с такими тяжелыми металлами и вредными ионами из воды удаляется кальций, калий, магний и другие необходимые для организма макро и микроэлементы.

К преимуществам фильтров на обратноосмотических мембранах можно отнести их полную автономность и простоту обслуживания системы. Домовладельцу необходимо будет раз в 6−8 месяцев заменять картриджи, что выполняется без использования какого-либо сложного инструмента. Вся работа от силы займёт пять-десять минут. Нужно лишь помнить о том, что раз в два года меняют мембрану. Её стоимость, в особенности у качественных европейских и американских производителей, может составить 3−4 тысячи рублей.

Фильтры обратного двойного осмоса, в сравнении с обычными проточными установками, считаются более дорогими в использовании. При очистке воды около 75% жидкости бесцельно сливается в канализацию. Соответственно, могут увеличиваться расходы на оплату коммунальных услуг. Вся система крайне критична к показателю давления в водопроводной сети. Его показатель должен быть не ниже 3 атмосфер. Поэтому на верхних этажах, где отмечаются проблемы с напором, могут потребоваться дополнительные насосы.

Как работает промышленный обратный осмос

Системы промышленного обратного осмоса получают воду для очистки из водопровода, выделенные примеси отправляются в канализацию. Технологический процесс очистки воды включает в себя несколько этапов:

• Предварительная подготовка воды.

• Фильтрация жидкости через мембрану обратного осмоса.

• Сбор очищенной воды в накопителе.

• Итоговая очистка.

• Раздача очищенной воды через специальный кран.

Начинается процесс промышленного обратного осмоса с предварительной подготовки воды. Мы уже говорили, для чего это делается. Различные взвеси и крупные частицы быстро засорят обратноосмотическую мембрану и выведут ее из строя, а это самая дорогая деталь системы. Чтобы этого не допустить, на этапе предочистки вода проходит три фильтра, прежде чем дойти до мембраны. Каждый следующий фильтр улавливает все более мелкие загрязнители.

Первый механический полипропиленовый фильтр улавливает песок, мельчайшие фрагменты ржавчины и другие подобные примеси размером 0,5 микрон и более. Далее вода проходит через угольный фильтр, который очищает ее от химических и органических примесей: хлора, нефтепродуктов, пестицидов, соединений железа, тяжелых металлов и т. д. Последним в этом цикле стоит механический фильтр, удаляющий примеси размером один микрон и меньше. Подготовленная таким образом вода теперь содержит частицы, доступные только мембране.

Промышленный обратный осмос воды на молекулярном уровне не может проходить быстро, поэтому производительность установок обратного осмоса сравнительно невелика. Например, бытовые установки такого типа могут в сутки очистить от 150 до 300 литров воды. Скорость работы мембраны может несколько изменяться, в зависимости от температуры и степени загрязнения воды. Однако главным фактором будет давление жидкости. Чем оно сильнее, тем быстрее идет процесс.

Очищенная вода собирается в накопительном баке, объем которого у бытовых фильтров составляет от 4 до 12 литров, в зависимости от производительности и модели. Накопительные баки изготавливают из высококачественной стали и сверху покрывают эмалью. Бак внутри имеет две камеры, разделенные силиконовой мембраной. Верхняя постепенно наполняется очищенной водой, а в нижней находится воздух под давлением.

При сливе воды из верхней камеры мембрана поднимается, поддерживая сверху давление, необходимое для слива воды из бака. Бак имеет ниппель со стороны нижней камеры, чтобы в случае необходимости можно было отрегулировать давление воздуха в накопительном баке. Сверху на накопительном баке имеется резьба для накручивания крана для забора воды.

Итоговая очистка воды из бака происходит через последний фильтр, который позволяет получать из крана гарантированно безопасную питьевую воду.

Отдельный кран для подачи очищенной способом обратного осмоса питьевой воды выводится возле кухонной мойки или на столешницу. Водопроводная вода для хозяйственных нужд идет через обычный кран.

Если потребитель заботится о своем здоровье и хочет использовать в пищевых целях воду высшего качества, к системе очистки воды способом обратного осмоса можно добавить картриджи с минералами для восстановления природной структуры воды.

Минерализатор насытит воду правильным количеством натрия, магния, кальция. Натрий важен для поддержания нужной кислотности в организме. Магний способствует поддержанию здоровья, участвуя в огромном количестве обменных процессов организма, препятствует образованию онкологических заболеваний, склероза, камней в почках

Кальций является важной составляющей костей, зубов. Он необходим для нормальной работы сердца, мышц, нервной системы.

Значительно улучшит качество воды и приблизит к ее идеальной природной структуре установка биокерамического картриджа. Картридж наполнен запеченными глиняными шариками, внутри которых находится турмалин – минерал, излучающий волны из длинноволнового инфракрасного диапазона.

Инфракрасное излучение непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра солнечного излучения и обладает способностью передавать энергию окружающей среде. Молекулы воды под воздействием энергии длинноволнового инфракрасного излучения приобретают правильную природную структуру.

Глубокое излучение инфракрасного цвета (Far Infrared Radiation) специалисты называют «лучом жизни». Вода, прошедшая через биокерамический картридж, оказывает благоприятное воздействие на людей, растения и животных, активизируя обмен веществ, улучшая состояние клеток и работу сердечно-сосудистой системы.

Читайте материал по теме: Вредные примеси в воде: виды и способы очистки

Виды установки систем

Для начала достаточно простейшего осмотического фильтра, а затем доукомплектовать его, чтобы постоянно не добавлять в воду соду для приведения pH к нормальному показателю.

С минерализацией и без минерализации

Если с пищей не получается поддерживать кислотно-щелочной баланс организма, лучше сразу установить фильтр обогащающий жидкость минералами.

Классические с накопительным и прямоточные без накопительного бака

Первые, которые отличаются крупными размерами. Перед покупкой учитывайте давление воды в кране с холодной H2O, производительность 136 л/сутки – низкий, 380 – высокий показатель. Вторые имеют преимущество – очищенная вода в неограниченных количествах, при выборе учитывается только производительность.

Принцип работы и назначение системы

Обратным осмосом называют процесс, в котором поток воды разделяется на две неравные части с различной плотностью. Одна часть представляет собой чистую воду, а вторая – воду с большим количеством загрязнений.

Для такого разделения используется специальная мембрана с очень мелкими отверстиями. Их размер составляет 0,0001 микрон.

Вода, проходя через картриджи предварительной очистки, освобождается от взвешенных частиц, остатков хлора, органических соединений.

Попадая в обратноосмотическую мембрану, вода проходит через ее полупроницаемые слои и разделяется дальше на два потока.

Один из них, концентрат, сбрасывается в канализацию, а второй, пермеат, попадает в накопительный резервуар, который компенсирует неспособность мембраны обеспечить в проточном режиме достаточную для пользователя продуктивность.

Через поры мембраны могут проникать только частицы, размер которых соответствует размеру молекулы воды или меньше.

Крупные частички через мембранный барьер не проникнут, но они способны засорить эти мелкие поры, поэтому перед тем, как подвергать воду процедуре обратного осмоса, ее необходимо подготовить.

Поры мембраны в 200 раз меньше за вирусы и в 4 тыс. раз меньше чем бактерии. Она пропускает через себя только молекулы воды и кислорода

Для механического удаления загрязнений используют два фильтра с отверстиями соответственно в пять и в один микрон. Между этими двумя фильтрами устанавливают еще один – с угольным наполнителем. Он задерживает молекулы различных химических веществ, растворенных в воде: железа, соединений хлора, тяжелых металлов и т.п.

Молекулы некоторых веществ по размеру меньше, чем молекулы воды. Если предварительная очистка отсутствует, они могут проникнуть сквозь мембрану и загрязнить воду.

Продукты, полученные в результате обратного осмоса, называют пермеат и концентрат. Последний – это та часть воды, в которой сконцентрированы загрязнения. Эта часть составляет обычно около 60-65% воды, она утилизируется в канализацию.

Обратный осмос используется для очистки воды на молекулярном уровне.

Пермеат – это очень чистая воды, степень очистки достигает 98%. Вместе с вредными загрязнениями мембрана и фильтры отсекают также многие полезные вещества, которые придают природной питьевой воде уникальный привкус и свойства. Чтобы устранить этот небольшой недостаток, пермеат пропускают через еще один фильтр.

Для обогащения воды полезными минералами, используют минерализатор. Биокерамический фильтр с турмалином позволяет приблизить структуру пермеата к естественному состоянию. Существуют также постфильтры со способностью подвергать воду ультрафиолетовому излучению.

Самый простой постфильтр содержит активированный уголь и кокосовую скорлупу. С его помощью пермеат подвергают дополнительной очистке и придают ему приятный природный вкус. При желании, от таких модулей можно отказаться, но тогда вода, полученная из системы обратного осмоса, будет не такой вкусной и полезной.

На этой схеме подробно отражен порядок подключения и функционирования системы обратного осмоса и обозначены все ее основные элементы

В базовой комплектацию входят необходимые элементы, которые могут обеспечить эффективную работу обратного осмоса.

Если же загрязненность воды превышает норму или система водоснабжения не способна обеспечить нормальную работу устройства, то его усовершенствуют с помощью дополнительного оборудования.

Как проводить замену фильтрационных элементов

Устройство требует периодической замены очистных элементов. О том, как часто это нужно делать, можно узнать из технического паспорта фильтра.

Чтобы заменить очистные блоки, потребуется выполнить следующие действия:

• перекрыть доступ воды к прибору;
• включить питьевой кран и максимально слить жидкость из накопительного бака;
• открутить крышки, расположенные на колбах;
• извлечь старые фильтрационные элементы;
• установить на их место новые;
• закрутить обратно крышки на колбах;
• возобновить подачу воды.

Поскольку полностью удалить воду из резервуара не получится, а включать помпу при перекрытом кране нельзя, под емкость надо постелить тряпки. Это поможет не залить соседей.

Важно. Некоторые модели фильтров не позволяют отсоединить очистные блоки, не отсоединив перед этим трубки, по которым в устройство поступает вода

Об этом нужно помнить перед началом работ.

Предфильтр перед установкой следует тщательно промыть водой. Если этого не сделать, то микроскопические частицы из него попадут в осмотический блок и нарушат работу мембраны. После этого качество фильтрации значительно ухудшится. В некоторых случаях может потребоваться даже замена мембранного блока.

Во время обратной сборки фильтра особое внимание нужно уделить положению резиновых прокладок на крышках колб. Если оно будет нарушено, велика вероятность возникновения протечки во время функционирования прибора

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.

Принцип работы мембраны обратного осмоса

1.    В зависимости от способа изготовления различают следующие мембраны для фильтров обратного осмоса:

• Полимерные сплавы сухой, мокрой и сухо-мокрой формовки.

• Полиэлектролитные комплексы.

• Изготовленные по принципу выщелачивания полимеров.

• Мембраны, поры которых образованы с использованием ядерных частиц.

2.    В зависимости от принципа действия и особенностей материала мембраны бывают:

• монолитными;

• пористыми.

В отдельную группу выделяют мембраны, изготовленные по принципу асимметрии. У таких изделий поверхностные слои имеют более высокую плотность по сравнению с общей массой. Качественные параметры мембран обратного осмоса классифицируются по следующим критериям:

• показатель проницаемости – объем водного раствора, который пропускает мембрана в определенный промежуток времени;

• разделяющие характеристики;

• удельный показатель производительности;

• устойчивость к воздействию кислот и щелочей (определяет срок службы при опреснении воды по принципу обратного осмоса).

В разрезе устойчивости мембраны к кислой и щелочной средам следует отметить, что к работе в таких условиях совершенно не пригодны образцы из ацетатной целлюлозы. Наиболее надежными являются изделия, выполненные на основе полисульфата и полиамида.

При выборе мембран для фильтров, работающих по принципу обратного осмоса, особое внимание уделяется стабильности их характеристик, которая и определяет надежность работы фильтрационного оборудования.

Изменение характеристик мембран может происходить в результате скачков давления, температурных перепадов либо при критичной закупорке пор компонентами очищаемой воды. Засорение мембраны сопровождается образованием солевого слоя, замедляющего прохождение водного раствора. Кроме того, закупорка мембран может быть вызвана коррозионными процессами. Снижение качественных характеристик мембраны в конечном итоге приводит к выходу из строя фильтра обратного осмоса.

На ионообменные характеристики мембран полупроницаемого вида влияет показатель pH. Он меняет размерные параметры коллоидных частиц, из которых состоит мембрана, путем их растворения или коагуляции. В конечном итоге это замедляет прохождение воды через фильтр, так как высокий уровень pH провоцирует формирование отложений (сульфатно-карбонатных) на поверхности мембраны. По этой причине оборудование, работающее на основе принципа обратного осмоса, редко используется для опреснения морской воды. Оно эффективно для растворов с меньшим содержанием солей. Оборудование обратного осмоса используется только для начальной обработки морской воды, а ее окончательная очистка выполняется фильтрами другого типа.

Читайте материал по теме: Мембранный фильтр – область применения и советы по выбору

Полезна ли очищенная таким способом вода

В обществе и научных кругах бытуют две точки зрения о том, насколько полезна вода, очищенная с использованием обратного осмоса, для человеческого организма.

1. Сторонники первой, утверждают, что вода в человеческом организме выполнят только роль растворителя, и, соответственно, чем она чище, тем лучше.
2. Их оппоненты придерживаются мнения, что поступающая в организм человека вода несет вред от обратного осмоса.
   Жидкость должна, в обязательном порядке, содержать различные микроэлементы, обеспечивающие здоровье человека.

И те и другие, используют множество аргументов, однако, доказательств абсолютной правоты одной из сторон специалистами, пока не найдено.

В качестве же доводов в пользу использования очищенной способом обратного осмоса воды можно привести следующие:

• содержание минеральных веществ в воде далеко от тех норм, которые необходимы для жизнедеятельности человека, львиную их долю он получает с пищей;
• далеко не всегда минеральные вещества в воде находятся в форме, которая усваивается организмом;
• очищенная таким образом вода обладает отличными экстрагирующими свойствами, что позволяет при ее использовании получать полезную и вкусную пищу;
• чистая вода не вызывает аллергических реакций;
• в результате употребления чистой воды, невозможно накопление в организме вредных веществ.

 
Именно, эти достоинства обусловили широкое применение установок обратного осмоса для некоторых отраслей промышленности.

Обратный осмос схема подключение насоса. В каких случаях необходимо использовать помпу (насос)?

Схема обратного осмоса с помпой используется в случаях, когда давление в водопроводе ниже необходимого для нормальной работы установки (менее 2,8 атмосфер). Если в водопроводной магистрали давление менее 2,8 атмосфер, то установка обратного осмоса прекращает свою работу, поэтому следует перед тем, как выбрать систему очистки проверить давление в водопроводе чтобы понять, нужен насос или нет. В большинстве случаев такая помпа работает от напряжения 24В. Схема сборки обратного осмоса с насосом будет указана в инструкции по эксплуатации, поэтому возможно вы даже сможете собрать установку самостоятельно. Но чтобы не наделать фатальных ошибок, лучше все же доверить это дело специалистам.

Сама схема обратного осмоса с насосом практически ничем не отличается от схемы без насоса. Основным отличием является присутствие в схеме помпы. Комплектуется насос датчиком низкого и высокого давления, которые будут отключать насос по мере необходимости. Насос также защищен от так называемого сухого хода – если в водопроводе отключена вода или предфильтр забился. Когда накопительный бак для воды наполнен, то датчик высокого давления отключает насос, а когда вода начинает расходоваться – снова включает его. Такая схема работы обратного осмоса позволяет круглосуточно получать из крана идеально чистую воду.