Типы систем обратного осмоса
Модули обратного осмоса дают возможность проводить деминерализацию воды посредством пропускания ее через пленочную мембрану под определенным давлением. При этом через поры мембраны проходят молекулы чистой жидкости, а гидратированные солеобразующие ионы и ряд микроэлементов задерживаются.
Системы очистки воды, работающие на принципе обратного осмоса, отличаются по своей производительности, комплектации, размерам и другим характеристикам.
Конструкция установки обратного осмоса обычно зависит от:
- состава исходной воды;
- уровня содержания солей;
- состава мембранной группы.
Компоновочное решение определяется способом организации мембранных элементов.
Установки малой производительности выдают до 5 куб.м. очищенной воды в час. В устройствах такого типа мембранные элементы устанавливают в единый корпус. Это дает возможность сделать систему дешевой и простой в эксплуатации. Применяют вертикальную и горизонтальную компоновку мембранных элементов.
Установки средней производительности состоят из двух корпусов, которые подключают параллельно. Такая конструкция позволяет повысить выход очищенной воды. Устройства средней производительности вполне могут работать с морской водой. Чаще всего здесь применяется горизонтальная компоновка элементов.
Системы высокой производительности имеют более сложное устройство. В них концентрат подают на дополнительную мембранную группу, что позволяет обеспечить максимальный выход чистой воды, снижает общее потребление энергии. Однако высокая нагрузка на дополнительные мембраны вынуждает принимать меры по их дополнительной промывке. Аппаратная часть подобных систем отличается сложностью.
Устройство установки обратного осмоса
Система обратного осмоса обычно включает в себя:
- опорную конструкцию;
- фильтр тонкой очистки;
- насос высокого давления;
- мембранные элементы;
- систему промывки мембран;
- пульт управления.
Установка обратного осмоса собирается на несущей раме, которая во многом определяет внешний вид приспособления. От типа опорной конструкции зависит также жесткость системы, ее прочность и надежность. Рациональная компоновка дает возможность сделать установку удобной в эксплуатации, ремонте и обслуживании.
Наилучшими характеристиками обладают рамы из алюминиевого профиля и нержавеющей стали. Реже применяются окрашенные металлические конструкции. Наиболее совершенные установки оборудуют колесными опорами, которые можно регулировать по высоте.
На такой металлической основе монтируют насос, группу мембран, фильтр, запорный клапан, реле давления и обратный клапан, необходимый для промывки мембран. Приборы контроля и управления устройством ставят на передней панели рамы.
Модуль установки обратного осмоса выполнен из отдельных агрегатов и приспособлен для подключения его к трубопроводу и слива в канализационную систему. Система управления установкой рассчитана на использование в линиях трехфазного переменного тока.
Принцип действия установки обратного осмоса
Осмос является основой обмена веществ живых организмов. Он служит для введения в клетку питательных элементов и выведения шлаков. Если разделить два соляных раствора полупроницаемой мембраной, она станет пропускать молекулы одного размера, но превратится в барьер для веществ, молекулы которых имеют больший размер. По этой причине молекулы растворенных в воде солей не могут проникнуть через такую мембрану.
Представьте, что по обе стороны от мембраны имеются растворы, содержащие соли разной концентрации. Молекулы воды при этом будут перемещаться из раствора со слабой концентрацией в более концентрированный раствор. Проникновение воды через полупроницаемую стенку идет даже тогда, когда внешнее давление одинаково действует на оба раствора. Сила, под действием которой жидкость проникает сквозь мембрану, называется осмотическим давлением.
Когда на более концентрированный раствор действует внешнее давление, которое выше осмотического, молекулы жидкости станут двигаться через мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в раствор с меньшей концентрацией солей. Вот этот процесс и именуют обратным осмосом.
При обратном осмосе вода и растворенные в ней микроэлементы разделяются на уровне молекул. С одной стороны от полупроницаемой мембраны концентрируется очень чистая вода, а загрязняющие жидкость вещества остаются с другой стороны. Отверстия в мембране очень малы, поэтому сквозь них могут пройти лишь молекулы воды. Обратный осмос гарантирует такую высокую степень очистки, которой невозможно достичь методами фильтрации механических частиц и адсорбции посредством активированного угля.
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.
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.
Эксплуатация систем очистки воды
Систему фильтров и мембрану приходится время от времени заменять. Определить, что эти элементы системы очистки нуждаются в замене, можно при помощи специального электронного прибора, замеряющего уровень солей в жидкости. Если количество примесей в воде превышает 20 мг/л, рекомендуется заменить мембрану.
Мембрана – самый дорогостоящий элемент системы очистки. По своей конструкции она представляет собой материал с очень мелкими порами, который скручен в несколько слоев вокруг пластикового элемента, имеющего перфорацию. При помощи уплотнительных колец к мембране крепится защитный чехол. Поступая внутрь мембраны, вода проходит через наполнитель, а вот загрязнения этот барьер преодолеть не могут. Соли и другие посторонние включения выводятся с противоположного конца мембранного блока и передаются на утилизацию.
Обычно мембрану меняют раз в два-три года. Этот срок определяется следующими факторами:
- давлением в водопроводной системе;
- количеством загрязнений;
- температурой очищаемой воды.
Бывают случаи, когда мембрана служит до пяти лет; иногда же ее приходится менять уже через год усиленной эксплуатации. Использование механических и угольных фильтров предварительной очистки дает возможность повысить срок службы мембраны. Угольный и механический фильтры в системе обратного осмоса требуют замены примерно через полгода.
В целом уровень очистки посредством системы обратного осмоса приближает воду к дистиллированной. Чтобы улучшить вкус очищенной воды, ее иногда дополнительно пропускают через минерализатор или биокерамический картридж, полезным образом меняющий структуру воды. Однако вода полностью пригодна для употребления в пищу и после прохождения через мембрану. Кипятить ее для питья нет необходимости.
До некоторых пор системы обратного осмоса применялись только в промышленности, в оздоровительных учреждениях, на предприятиях общественного питания. Растущие требования к качеству питьевой воды сделали обратный осмос популярным способом очистки воды и в быту.
