Из содержания этой статьи вы узнаете:
1. История появления технологии
2. Обратный осмос. Принцип работы
3. Область применения и назначение технологии обратного осмоса
4. Виды установок обратного осмоса
5. Основные компоненты технологии обратного осмоса
6. Достоинства и недостатки
Одним из важнейших условий для комфортной жизни человека является наличие качественной питьевой воды. Однако, даже предварительно очищенная на станции, вода, преодолевая водопроводные трубы, до потребителей доходит с огромным количеством вредных примесей и болезнетворных бактерий. Происходит это вследствие засорения и коррозии труб, использовании некачественных припоев в процессе сварки трубопроводов, попадания строительного мусора в систему при проведении ремонтных работ и прочих факторов. Чтобы очистить воду от таких загрязнений, как соли металлов, остатки органических соединений, взвеси и хлора, используют специальные установки, принцип действия которых основан на технологии обратного осмоса.
1. История появления технологии
Технология обратного осмоса основана на фильтрующей способности главного компонента установки – специальной мембране. Она имеет настолько малый размер отверстий, примерно 0,0001 микрон, что сквозь нее могут пройти исключительно молекулы воды и соразмерные ей молекулы.
Первые опыты в данной области выполнил еще Аристотель. Он опреснял морскую воду, пропуская жидкость через стенки воскового сосуда. Первые серьезные шаги в изучении технологии обратного осмоса были сделаны только в XVIII веке. Тогда Реомюр начал использовать в своих экспериментах природные полупроницаемые мембраны. В начале XX века были накоплены только теоретические знания по работе с обратно осмотическими системами, и только в 1927 году компания немецкого происхождения «Сарториус» презентовала первые образцы искусственно созданных мембран.
Опыт немецкой компании позволил наладить выпуск нитроцеллюлозных и ацетат целлюлозных видов мембран. Особенно эффективное развитие технологии очистки воды при помощи обратного осмоса началось в 1970-х годах и использовалось для получения из морской воды питьевой, а также для нужд медицины, промышленности и других областей, где наличие воды без примесей создает бесперебойную работу механизмов.
Технология обратного осмоса позволяет получать чистейшую воду, снижая концентрацию вредных примесей на 99% и полностью избавляя питьевую воду от болезнетворных микроорганизмов.
2. Обратный осмос. Принцип работы
Обратный осмос – фильтрация под давлением воды или любого другого рода жидкости сквозь мембрану с малым размером отверстий, через которые способны пройти только молекулы воды и соразмерные им молекулы (кислород, водород). Таким образом, все вредные примеси, болезнетворные бактерии, органика, радиоактивные изотопы, кальций, соли жесткости, пестициды, магний и нитраты задерживаются на поверхности мембраны.
Принцип работы установки обратного осмоса заключается в разделении потока воды разницей давления на части, где направление воды определяется от более концентрированной части к менее концентрированной. Происходит данный процесс под действием не осмотического, а гидростатического давления. Безопасная вода, прошедшая очистку через мембранный фильтр по технологии обратного осмоса, называется пермеат, а оставшийся после процесса очистки раствор, насыщенный различными примесями, загрязнениями и бактериями – концентрат.
Рис. 1 Принцип работы промышленного осмоса
Наличие обратно осмотической мембраны при очистке воды может иметь как положительные, так и отрицательные стороны. Вода после прохождения через фильтр обратного осмоса будет качественно очищена от большого количества загрязнений. Но такая жидкость может быть не слишком полезна, так как для полного функционирования организма и осуществления нормальной жизнедеятельности, человеку необходимы минеральные вещества, которые содержатся в природной талой неочищенной воде.
Для решения вопроса потери водой при очистке по технологии обратного осмоса своих природных свойств и уникальных вкусовых характеристик, в установке очистки предусматривается специальное устройство – минерализатор, включающий в себя биокерамический фильтр с турмалином.
При этом, если говорить о применении данной технологии для воды, добываемой из скважины, то это, пожалуй, самый безопасный, качественный, надежный и экономичный способ очистки. Ведь вода, добываемая из глубоких слоев почвы, как правило, содержит примеси железа, нитратов, ионы фтора. С таким количеством примесей отлично справится технология обратного осмоса.
3. Область применения и назначение технологии обратного осмоса
Спектр применения технологии обратного осмоса достаточно широк. Вследствие получения в процессе очистки безопасной воды высокого качества, а также наличия на рынке производителей большого числа моделей установок различных габаритов и модификаций, данная технология нашла отклик не только в быту – для применения малогабаритных моделей в квартире или коттедже, очищения воды из скважины на даче, но и других сферах жизни.
Так технологию обратного осмоса применяют в медицинской, фармацевтической и фармакологической отраслях, в текстильном производстве, металлургии, теплоэнергетике, при обессоливании морской воды, при производстве хим. промышленности и электроники, а также для изготовления парфюмерии и не только. Высоко очищенная вода используется в паровых котлах котельных, а также для очистки сточных вод. Именно данная технология способствует очищению воды от загрязнений, солей жесткости и болезнетворных бактерий и тем самым поддерживает хрупкое состояние экосистемы.
Обратно осмотическая мембрана препятствует проникновению в очищенную воду различных микроорганизмов, бактерий и вирусов, что позволяет успешно внедрять технологию обратного осмоса в пищевую промышленность и последующие стадии ее обработки. Благодаря высокой эффективности технологии, данную технологию применяют даже космонавты в своих полетах.
Рис. 2 Схема очистки воды на основе обратного осмоса "Вагнер" с предочисткой воды
4. Виды установок обратного осмоса
Кроме ежедневного использования бытовых установок различных моделей и комплектаций, применяющихся для квартирной очистки воды, а также в коттедже или скважинах на дачах, широкое применение этой технологии пришлось на промышленное производство, где особенно высоко ценятся качественное выполнение водоподготовки и водоочистки. Кроме того, важным фактором при выборе установки является не только высокие эффективность и производительность, но и экономическая целесообразность и выгода.
Рис. 3 Бытовая система обратного осмоса для квартиры, дачи
Часто на производствах о технологии обратного осмоса применяют именно низконапорные и средненапорные установки.
В низконапорных установках мембрана работает при давлении 0,7-1 МПа, а средненапорных – 1,2-1,5 МПа, вследствие чего в первом случае наблюдается меньший расход электроэнергии на одинаковое количество очищенной воды. Кроме того, меньшие значения давления позволяют применять на установках менее мощные насосы, что также сказывается на экономической выгоде.
Однако, по факту очистки воды в низконапорных установках удаляются лишь 96-98% примесей, в то время как в средненапорных – 99%.
Особое внимание также заслуживает и температура, при которой происходит очищение воды по технологии обратного осмоса. Важно отметить, что эффект обессоливания возрастает при уменьшении температуры, однако при этом наблюдается спад производительности установки и наоборот.
Рис. 4 Промышленная система обратного осмоса "Вагнер"
5. Основные компоненты технологии обратного осмоса
В настоящее время создано множество приборов для качественной очистки воды, но принцип действия всех одинаков. Чтобы придать процессу необходимое направление, вода продавливается через обратно осмотический фильтр под очень высоким давлением не менее 3 атмосфер. Чтобы механические примеси крупных размеров не оседали на мембране, снижая ее производительность, в устройствах обратного осмоса обязательно устанавливаются фильтры предварительной очистки. Их может быть несколько, в зависимости от качества воды и ее химического состава. В основном используют два фильтра с отверстиями соответственно в пять (удерживает механические примеси, ржавчину, песок, нерастворимые мелкие частицы) и один микрон (задерживает механические частицы до одного микрона). Между ними располагают еще один, содержащий угольный наполнитель, в основном используется прессованный брикетированный уголь. На нем задерживаются молекулы различных химических и органических веществ, растворенных в воде. Предварительно очищенная вода подается на мембрану. Она состоит из нескольких слоев, закрученных в рулон, синтетического материала. Полимерные мембраны высокого качества изготавливают из ароматических полиамидов или ацетилцеллюлозы.
Мембраны из этих материалов характеризуются высокой разделяющей способностью, достаточно стойкие при воздействии химических веществ и механических примесей. Кроме того, срок их службы составляет до пяти лет без ухудшения технологических показателей, а стоимость относительно небольшая. Через мембрану проходят не только молекулы воды, но и растворенные в ней газы. Они придают воде приятный вкус. Для удаления накопленных в пространстве перед мембраной примесей, в приборах предусматривают узлы, создающие поток жидкости вдоль нее.
Рис. 5 Схема мембраны обратного осмоса
Для того, чтобы обратно осмотические установки работали длительное время без поломок, необходимо производить очистку установки.
Процесс очищения воды по технологии обратного осмоса довольно длительная процедура. Скорость прохождения молекул воды невысока. Поэтому с целью бесперебойной подачи воды потребителю, очищенная вода попадает в специальный бак накопителя. Баки изготавливают из листовой стали, внутренняя поверхность покрыта эмалью. Вода поступает в него постепенно по мере расходования, таким образом, потребитель всегда имеет достаточный запас чистой питьевой воды.
|
Достоинства |
Недостатки |
|
Технология обратного осмоса является универсальной. Эффективно применяется как в бытовом пользовании, так и на крупных производствах |
К недостаткам относят тот факт, что при очистке из воды кроме вредных примесей, устраняются и полезные микроэлементы, что в свою очередь делает воду «пустой» и бесполезной. Однако эту проблему устраняют при помощи минерализатора |
|
Степень очищения от загрязнений и вредных микроорганизмов достаточно высока |
Мембрану нужно проверять и периодически менять, так как со временем она засоряется |
|
Проходя через минерализатор, вода сохраняет природный вкус и уникальные свойства, схожие с талой и родниковой водой |
При воздействии высокой температуры установка неэффективна и разрушается. |
|
Экономическая целесообразность. Существующие модели различных комплектаций доступны каждому и при желании могут модифицироваться |
|
Ниже предсталенно видео по демонстрации работы системы оббратного осмоса "Вагнер"
