Из этой статьи вы узнаете:
1. Что такое понятие обратный осмос?
2. Область и применение обратного осмоса
3.1 Зачем нужна предочистка обратного осмоса?
3.2 Принцип работы обратного осмоса
3.3 Особенности и преимущества обратного осмоса
3.4 Комплектация обратного осмоса
4. Польза и качество воды после очистки обратного осмоса
5. Другие методы на основе обратного осмоса.
Благодаря большому технологическому шагу человечества вперёд, в мире существует много различных технологий для очистки воды. Некоторые из них используются во многих сферах и довольно продуктивно. Один из таких методов – система обратного осмоса.
1. Что такое понятие обратный осмос?
Так что же такое обратный осмос? Само это явление заимствовано человеком от природы. Осмос – клеточный обмен веществ. Обратный осмос – эффективная очистка воды на уровне молекул. То есть это процесс, в котором при помощи давления вода или любая другая жидкость фильтруется через мембранный фильтр. Направление воды идет от более насыщенного раствора в менее насыщенный. Говоря более просто суть в очищении жидкости с помощью давления и полупроницаемой мембраны. Метод довольно эффективный и применяется повсеместно. Когда –то таким способом опресняли морскую воду. Но установка фильтрующего элемента позволила гораздо расширить возможности и область применения методики. Очищение воды способом обратного осмоса позволяет получить высокоочищенную воду за короткий промежуток времени. Главную роль играют две составляющие: давление и мембрана. Благодаря давлению увеличивается производительность процесса, и оно не даёт перейти на уровень прямого осмоса. Мембрана, в данном случае, является фильтрующим элементом. Без неё происходило бы просто выравнивание воды в ёмкости без очищения от примесей. Наличие обоих составляющих позволяет прогонять воду сквозь фильтрующий элемент под давлением, и пористая поверхность мембраны задерживает все молекулы, кроме воды. Способ очистки методом обратного осмоса позволяет получить полностью очищенную воду. На сегодняшний день – это один из самых популярных методов очистки воды для домашнего использования и на промышленных предприятиях.
Рис. 1 Принцип действия мембраны
2. Область и применение обратного осмоса.
Такую уникальную технологию можно применять везде. Для бытовой очистки, для удаления загрязнений из скважинной воды на дачных участках, в промышленном производстве. Гибкость метода позволяет внедрять его в различные конструкции разные по габаритам. Что очень удобно. Для домашнего использования вряд ли подойдут большие установки, по банальной причине нехватки места. Поэтому существуют компактные конструкции, направленные на очистку воду путем обратного осмоса. Для больших предприятий система расширена. Еще одно свойство – это возможность совмещения технологий очистки. Для некоторых секторов промышленности необходимо использовать только самую качественную воду. Это касается медицины, пищевого производства, котельных. Наличие каких-либо примесей в воде в данном производстве недопустимо. Так же данную технологию применяют для очистки сточных вод. Если при сбросе воды в канализацию она не соответствует санитарным нормам, ввиду наличия разных элементов, её необходимо очищать. Систему обратного осмоса устанавливают, как дополнительную финишную очистку. Если на производстве уже установлена другая система или состав воды поменялся и нужны дополнительные способы очистки, устанавливают систему обратного осмоса. Для предприятий, находящихся на берегу моря, такая технология вообще незаменима. Во-первых, можно использовать только один способ очищения. Во-вторых, снижаются энергозатраты. Все финишные показатели соответствуют нормам. Благодаря свойствам мембраны кроме вредных соединений задерживаются бактерии и вирусы, что очень эффективно в пищевой промышленности. Там вода необходима не только для изготовления продукции, но и её обработке. В сфере электротехнического производства также необходима вода без посторонних примесей. Не все системы очистки способны дать ультрачистую воду, не теряя при этом производительность. Такие системы очистки воды используются в космосе для космонавтов. В разных странах мира на военном обеспечении числится оборудование, основанное на методе обратного осмоса. Так что такая методика применяется во всём мире и довольно успешно.
Процесс обратного осмоса не такой сложный, как может показаться сначала. Вода под давлением проходит сквозь фильтрующий элемент. И чем выше давление, тем больше производительность. Системы, основанные на работе обратного осмоса, задерживают все соединения. Будь то органические или неорганические загрязнения. Для такого ультраочищения вода должна пройти определенные этапы. Сначала обязательна нужна первичная обработка воды, для удаления механических загрязнений, химических и органических элементов. Мембранный фильтр очень чувствителен к такого рода загрязнениям. Нет, он конечно будет работать в любом случае, но его срок службы значительно сократится. Поэтому предварительная водоочистка является обязательным этапом очищения. После обработки воды от больших микроэлементов, наступает очередь работы мембраны. Находясь под принудительным давлением, вода проталкивается сквозь мельчайшие ячейки фильтра. Причём расположены они очень близко друг к другу и имеют в высоту форму конуса. Такая конструкция необходима для полного очищения от примесей. Поры рассчитаны на диаметр молекул водорода и углекислого газа. Далее очищенная вода поступает в накопительный бак, где с помощью насоса подаётся либо на кран, либо на следующий фильтр. Например, минерализации. Оставшаяся вода, насыщенная примесями, удаляется. Систему фильтрации можно сделать автоматической. Настроить контроль кислорода в воде, который негативно влияет на очищающий элемент. Настроить промывку мембраны от загрязнений.
Рис. 2 Процесс обратного осмоса
3.1 Зачем нужна предочистка обратного осмоса?
Перед установкой системы необходима обязательное очищение от крупных загрязнений. Дело в том, что в воде находятся механические соединения. Они могут быть как в проточной, так и в воде из водоемов. Поэтому перед применением основного метода проводят первичную водоочистку. Обычно используется фильтр для механического очищения. Такая процедура необходима для любого вида фильтрации. Дело в том, что крупные загрязнения застревают в элементах фильтрации и портят их. Происходит забивание ячеек мембраны и ухудшается качество водоочищения. Так же для предочистки используют угольный фильтр. Он способен задерживать органические и химические соединения. Например, хлор. Любые химические примеси губительно действуют на мембрану и разрушают её. Наличие молекул кислорода в воде также сокращает срок службы мембранного фильтра. Дело в то, что он окисляет среду и оседает на поверхности, тем самым засоряя ячейки. Для правильной эксплуатации и продолжительной работы мембранного фильтра первичная водоочистка является обязательным этапом. В противном случае ухудшится производительность и придётся производить замену. А мембрана, даже самая простая, стоит недешево.
Рис. 3 Обратный осмос "Вагнер" с предочисткой умягчение воды
3.2 Принцип работы обратного осмоса.
В технологии обратного осмоса существуют определенные этапы очистки: первичная обработка, мембранное очищение, сбор очищенной воды, заключительная фильтрация и финишная подача. Производительность системы может быть разной, в зависимости от нескольких факторов. На скорость очистки влияет температура исходной воды, наличия в ней загрязнений, уровень давления и качество и срок годности мембранного фильтра. Подключение системы происходит непосредственно к водопроводу, если установка проходит дома. Если в промышленном масштабе – к скважине или место подачи воды. Далее вода проходит первичную обработку, для избавления от химических веществ и механических загрязнений. Потом вода под давлением проходит через мембрану, оставляя в её порах оставшиеся соединения примесей. Фильтр сделан так, что происходит разделение потока воды на очищенную и плотный раствор, с высокой концентрацией примесей, который утилизируется в дренаж. Очищенная вода проходит в специальную ёмкость, где накапливается. Ёмкость может быть разного объёма, в зависимости от применения системы. С помощью насоса вода подается либо на кран, либо на дополнительную фильтрацию. Дополнительные фильтры устанавливаются если необходимо добавление в воду полезных микроэлементов. Дело в том, что вода после очищения обратным осмосом совершенно пустая и не имеет никаких лишних молекул в составе. Для промышленности такой состав является универсальным, позволяя использовать воду для всего. Но для домашнего использования, например, для питья, такая вода не совсем пригодна. В питьевой воде должны содержать некоторые вещества, которые необходимы для поддержания жизнедеятельности организма. Поэтому для бытовых нужд, после очищения устанавливают постфильтры. Это может быть минерализация или дозатор.
3.3 Особенности и преимущества обратного осмоса.
У метода обратного осмоса множество преимуществ, благодаря гибкости и универсальности системы. Основная особенность в очищении любого вида воды из любого источника. Такая функциональность позволяет применять системы на основе обратного осмоса во всех сферах производства и в любых масштабах. Исходное качество воды не влияет на конечные показатели очистки. Данный способ – безреагентный. То есть он не предполагает в использовании каких-либо химических средств. Для промывки мембраны используется та же вода. Следовательно, не надо устанавливать специальное оборудование для очистки сточных вод. Это экологически чистое очищение. Замена фильтрующего элемента производится редко. Конечно, всё зависит от правильной эксплуатации, объёмов потребления и производителя самой мембраны. Естественно, в промышленном масштабе замена мембран проводится чаще, чем при бытовом использовании. Наличие накопительной ёмкости очень удобно при отсутствии воды. Тем более, что её объём может варьироваться. Очищенная вода не имеет никаких примесей и вредных микроэлементов. Не имеет вкуса и запаха, что подтверждает качественное полное очищение. Еще одно преимущество в автоматизации системы, а именно промывочного процесса. Не обязательно контролировать степень загрязнения мембраны. Датчики самостоятельно пошлют сигнал о промывке фильтра. Особенность системы состоит в возможности модернизации для разных нужд. Минимальная комплектация подойдет для бытового использования. При увеличении производительности могут понадобиться дополнения. Система обратного осмоса можно сочетать с другими методами очистки. Гибкость системы позволяет установку в необходимом месте сохраняя все запросы потребителей.
3.4 Комплектация обратного осмоса.
Для разных потребностей существуют различные модификации системы. Но в стандартном виде система обратного осмоса состоит из нескольких комплектующих. Как правило это несколько фильтров первичной очистки, сама система фильтрации на основе мембранного фильтра и финишный фильтр. Все комплектующие и крепёжные элементы также есть в наборе. Сама комплектация может отличаться в зависимости от назначения и производителя. Любую модификацию можно модернизировать путем установки дополнительных элементов. Мембраны могут быть различными. Их существует три основных вида: целлюлозные, из полиамида и композитные. Первый вид мембран состоит из подложки и верхнего слоя. Подложка пористая и толстая, а верхний слой тонкий и плотный. Такие мембраны стали производится одними из первых. Довольно недорогие, но имеют некоторые недостатки. Могут применяться только при определенной кислотности воды и зависят от температуры. Конечно, со временем их немного модернизировали, но все же такие фильтры имеют маленькую пропускаемость и не могут быстро фильтровать большой объём воды. Второй вид мембран из полиамида более современный. Конструкция у них такая же, как и у целлюлозных, но с более высокими характеристиками. Не так чувствительны к температуре воды и органическим загрязнениям. Для работы при большом давлении устанавливаются уплотнители на мембраны. Боится такой вид только химических элементов. И третья мембрана – композитная. На пористую подложку, основу мембранного фильтра, наносится тонкий и толстый слой пленки. Технология нанесения может быть разная, в зависимости от применения. На данный момент — это более универсальная мембрана, которая может противостоять химическим и органическим загрязнениям воды.
Рис. 4 Комплектация обратного осмоса "Вагнер"
4. Польза и качество воды после очистки обратного осмоса.
Данная технология водоочистки существует уже довольно давно. И за время её внедрения не было негативных последствий после использования. Система обратного осмоса выдает самую чистую воду, независимо от её начального состава. Использование возможно для любых целей. Вода подходит для питья, приготовления пищи, использования в бытовых целях. При этом отсутствие микроэлементов не портит оборудование и бытовые приборы. Трубы не подвергаются коррозии и не забиваются отложениями. Отсутствует накипь в электрических приборах. На здоровье человека ничего не влияет. Отсутствие примесей даёт возможность применения в промышленности. Кристально чистая вода позволяет обрабатывать любую продукцию. Подходит как для технического применения, так и для обработки оборудования. Если рассматривать каждый сектор, где применяется данный метод водоочистки, то везде есть польза. Допустим, при установке системы в быту, можно пить воду из-под крана не кипятив. При этом здоровью человека ничего не будет угрожать. Можно стирать в такой воде и использовать для любых хозяйственных нужд. Бытовые приборы не испортятся, ввиду отсутствия примесей. Не будет никаких налетов на сантехнике. Следовательно, не предвидится никаких трат как на покупку новой техники, так и на чистящие средства. В промышленности всё примерно также. Использовать можно везде и оборудование остаётся в целости. Нет надобности его замены или ремонта. Увеличивается срок эксплуатации. Качество изготавливаемой продукции соответствует стандартам качества. В теплоэнергетике применение метода обратного осмоса позволяет экономить на электричестве и выбросе стоковых вод. Так как в очищении не применяются реагенты нет необходимости дополнительной очистки при сбросе в канализацию. При таких многочисленных преимуществах вода остаётся кристально чистой и самого высокого качества. В промышленности выделяется еще одно значительное преимущество – возможность использования воды несколько и более раз. Это помогает экономить водные ресурсы, учитывая какое количество расходуется ежедневно это большая экономия. Способность очищать воду любых температур позволяет расширить площадь применения в промышленном секторе. Далеко не все способы водоочистки могут похвастаться такими возможностями. На некоторых видах производств вообще для качественной обработке используется вода только низких температур.
5. Другие методы на основе обратного осмоса.
Технологию очистки путём обратного осмоса применяют не только при очищении воды. При производстве вина очень популярен обратный осмос. При обработке состава, в который входит вода, спирт, винная кислота и микроэлементы калия, вода и спирт проходят сквозь мембрану. А калий и винная кислота задерживаются на фильтре. В результате в концентрате образуется винный камень. При концентрации яичного белка тоже применяют метод обратного осмоса. В обычном состоянии протеинов в белке не более 10 процентов. После обработки концентрация протеинов достигает 30 процентов, увеличиваясь примерно в три раза. Системы ультрафильтрации работают на принципе обратного осмоса. Часто такие установки применяют в молочном производстве. С помощью данного метода проводят концентрацию соков. Причем температуру понижают, чтобы сохранить вкусовые качества напитка. По большей части эта методика нашла свое применение в пищевом производстве. При изготовлении тростникового сахара необходимо убрать красящий элемент. И тут на помощь приходит обратный осмос. И даже при производстве алкогольных продуктов, например, пива, тоже требуется система мембранной фильтрации. При этом удаляются лишние соединения, вредные вирусы. Удобство совмещения технологии с дополнительными методами гораздо расширило её использование.
Из вышеперечисленного моно понять, что метод обратного осмоса очень высокоэффективен и уже давно и прочно обосновался в повседневной жизни. Благодаря гибкости и универсальности систем возможно повсеместное применение. Главное правильно настроить и подключить систему и следить за её производительностью, чтобы в случае необходимости оперативно произвести замену элементов.
Ниже представленно видео демонстрации работы системы обратного осмоса "Вагнер"
