Обратный осмос: устройство, применение, критерии выбора

Советы по выбору

Какой фильтр лучше купить, зависит от многих факторов. Критерии выбора у всех разные. Но существуют рекомендации специалистов, к которым стоит прислушаться. Обзор моделей показывает, что разнообразие выпускаемой продукции впечатляет. Чтобы принять правильное решение, необходимо разобраться в конструктивных особенностях и функционале покупки. Фильтры бывают:

1. С обратным осмосом, где основным фильтрующим клапаном выступает мембрана. Она задерживает плохие примеси, имеющиеся в воде, и отправляет их в канализационную систему.
2. Без обратного осмоса.
3. С капиллярной мембраной. Оснащаются конструкции под мойку. Мембрана состоит из капиллярных трубочек, позволяющих очистить механический мусор и бактерии, сохраняя при этом минеральный состав.

1. С минерализацией. Считается полезным и необходимым процессом. Достигается уникальный итог: вода становится вкусной и полезной. Устанавливается на фильтры с обратным осмосом.
2. С ультрафильтрацией. Предназначен не только для жилых домов, но и для скважин и колодцев. В состоянии справиться с бактериями и микробами. Вспомогательные реагенты не используются, физический и химический состав жидкости не изменяется.
3. С опцией нагрева и охлаждения. В большинстве случаем ней оснащаются кулеры, но можно встретить и в других многофункциональных устройствах.
4. С индикаторами замены картриджей. Специальный элемент, который подскажет, что наступило время вставить новый картридж. Пользователи редко отслеживают окончание эксплуатационного срока. Как только он заканчивается, фильтрация становится не такой качественной.
5. С поставкой отдельного крана. В основном данная система предназначена для фильтров с установкой под мойкой. Это существенно удешевляет продукцию и не требует дополнительного приобретения подходящих соединителей.
6. С насосом. Главная задача – повысить давление. Бывают случаи, что давления в обычной водопроводной сети недостаточно для нормального функционирования фильтров. Тогда на помощь приходят помпы.

Как работает промышленный обратный осмос

Системы промышленного 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.

Стадии очистки

Принцип действия метода обратного осмоса воплощается в трех этапах:

1. Предварительная очистка воды. Происходит в больших вертикальных колбах. На рисунке ниже они обозначены номерами 3, 4, 5.
2. Прохождение через мембрану. Корпус мембраны обратного осмоса (горизонтальная колба) обозначен номером 7.
3. Стадия посточистки. Колба обозначенная номером 12.

Схема подключения обратного осмоса – на рисунке ниже.

Вода, прошедшая стадию предварительной очистки, поступает на полупроницаемую мембрану, где разбивается на два потока: один проходит через мембрану и очищается, второй омывает её снаружи и со всеми загрязнениями, отторгнутыми мембраной, сливается в дренаж. Система очистки воды обратного осмоса работает не быстро, поэтому жидкость, прошедшая через мембрану, накапливается в специальном резервуаре (№ 11 на рисунке), откуда и поступает на посточистку. На этой стадии фильтрации воды происходит дополнительная очистка от запахов и/или минерализация.

Преимущества и недостатки

Качество очищенной воды, приближенное к дистиллированной, является самым главным достоинством процесса фильтрации. Пермеат можно употреблять для питья и приготовления еды.

Преимуществом можно считать возможность варьировать методы и степени водной очистки. Существует возможность доукомплектовать устройство ультрафиолетовой лампой, минерализаторами либо другими устройствами, требуемыми в производстве.

Недостатком является большой процент потери объема пермеата по отношению к поступаемому концентрату.

Обратный осмос не может удерживать некоторые виды ионов. В их число входят хлор и гербициды.

Химический состава пермеата обеднен. Отфильтрованная жидкость безвредна для человека, но и бесполезна. В ней отсутствуют все полезные вещества  и необходимые минералы.

Принцип работы фильтра обратного осмоса

Процесс обратного осмоса изобрели в 1970 годах для опреснения морской воды и очистки жидкости, непригодной для употребления человеком. Главный элемент устройств, которые работают на его основе – избирательно-проницаемая мембрана. Она представляет собой тонкий слой полимера, который пропускает через себя только часть химических соединений.

В случае с бытовыми фильтрами через мембрану может проходить вода и некоторые другие безопасные для здоровья человека элементы. Все, что может навредить, остается по ту сторону барьера и удаляется с частью жидкости.

Система, которая собрана по такой схеме, работает следующим образом:

• вода под давлением поступает в емкость, разделенную на две части мембраной;
• в силу особенностей строения мембраны жидкость перетекает в ту половину емкости, где больше посторонних примесей, пока плотность обеих частей воды не станет одинаковой;
• в результате в одной половине емкости остается максимально чистая жидкость, в другой – насыщенная различными посторонними химическими соединениями.

После очистки часть воды с примесями утилизируют, а очищенную жидкость пьют. У нее нейтральный Ph и низкая жесткость. Благодаря этому она безопасна для здоровья человека.

Важно. Помимо мембраны большинство устройств имеют стандартные средства очистки, как на традиционных конструкциях

Они применяются для финальной фильтрации.

Природа осмоса – в природе!

По принципу работы мембранные системы являются обратноосмотическими. Явление осмоса (выравнивание концентраций растворов, разделенных полупроницаемой мембраной) лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Например, подкладка скорлупы куриного яйца является естественной мембраной, через нее проходят молекулы кислорода, но задерживаются загрязнители. Стенки клеток растений, животных и человека представляют собой естественную мембрану, которая является частично проницаемой, поскольку она свободно пропускает молекулы воды, но не молекулы других веществ. Когда корни растений впитывают воду, стены их клеток формируют натуральную осмотическую мембрану, которая пропускает молекулы воды и отторгает большинство примесей. Травы и цветы стоят вертикально только за счет так называемого осмотического давления. Поэтому при недостатке воды они выглядят пожухлыми и вялыми. Фильтрующая способность природной мембраны уникальна, она отделяет вещества от воды на молекулярном уровне и именно это позволяет любому живому организму существовать.

Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю, восходящую еще к Аристотелю, впервые обнаружившему, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. Изучение этого явления и других мембранных процессов началось гораздо позже, в начале XVIII века, когда Реомюр использовал для научных целей полупроницаемые мембраны природного происхождения. Но до середины 20-х годов уходящего века все эти процессы имели сугубо теоретический интерес, не выходя за пределы лабораторий. В 1927 году немецкая фирма “Сарториус” получила первые образцы искусственных мембран. После Второй мировой войны американцы, используя немецкие наработки, наладили производство ацетат целлюлозных и нитроцеллюлозных мембран. Лишь в конце 50-х – начале 60-х годов с началом широкого производства синтетических полимерных материалов появились первые научные работы, которые легли с основу промышленного применения обратного осмоса. Первые промышленные обратно осмотические системы появились только в начале 70-х годов, поэтому это сравнительно молодая технология по сравнению с тем же ионным обменом или адсорбцией на активированных углях. Тем не менее, в Западных странах обратный осмос стал одним из самых экономичных, универсальных и надежных методов очистки воды, который позволяет снизить концентрацию находящихся в воде компонентов на 96-99% и практически на 100% избавиться от микроорганизмов и вирусов.

Обратный осмос своими руками

Покупка и установка системы водоочистки на основе обратного осмоса всегда связана с чувствительными финансовыми расходами. Чем совершеннее система, тем дороже обойдется фильтровальная установка. Кроме того, фильтровальное полотно можно отнести к высокотехнологичным изделиям.

Полимерную мембрану невозможно сделать кустарным способом, что называется, «на коленке», но никто и не ставит подобных целей, так как самодельная пленка может быть небезопасной для здоровья, поскольку речь идет об очистке питьевой воды.

Если внимательно приглядеться к устройству типичного фильтра на обратном осмосе, то можно сделать простой вывод, примерно ¾ деталей и узлов – это обычные пластиковые детали, которые используются практически в любых водяных фильтровальных системах.

Самая дорогая и ответственная часть фильтра представляет собой пластиковую колбу с небольшим картриджем внутри. То есть, покупая новый фильтр, будущий владелец на 90% приобретает пластиковую арматуру, и только на 10 % – саму фильтровальную мембрану.

Если в доме уже имеется водяной фильтр, например, трехблочный фильтр проточного типа, то вполне возможно собрать своими руками упрощенный вариант фильтровального устройства.

Для переоборудования имеющегося фильтровального блока в более совершенный аппарат потребуется всего три детали:

1. картридж обратного осмоса с сепаратором и посадочной крышкой;
2. корпус фильтра под установку картриджа;
3. комплект пластиковых уголков для подключения дополнительного фильтра к старому трехбоксовому корпусу.

На новом корпусе имеется один штуцер под вход воды, расположенный как правило в верхней части, и два вывода под очищенную воду и сток. Штуцер чистой воды располагается в центре донной части корпуса, стоковый вывод оказывается сдвинутым к стенке.

Неочищенная вода заполняет полость, прилежащую к стенкам, проходит через трубчатую мембрану и выдавливается через центральную часть по патрубку с обратным клапаном и далее по трубе к потребителю.

В данной схеме нет аккумуляторного бака и допфильтров, их заменяет старый трехблочный фильтр. В его задачу входит предварительная очистка воды из водопровода до того момента, как поток попадет в корпус с картриджем обратного осмоса.

Самодельный фильтр обратного осмоса работает не хуже промышленного варианта. Так как в системе нет компенсирующего бака, обращаться с фильтрующим блоком нужно будет аккуратно, регулярно чистить трехкамерный блок от ржавчины и грязи.

Существенным преимуществом самодельной системы фильтрования является тот факт, что переоборудование обойдется примерно в половину стоимости нового полного комплекта, при этом ресурс мембраны уменьшается всего лишь на 5-7 %.

Как подойти к проблеме выбора?

Чтобы выбираемый фильтр обратного осмоса наиболее эффективно справлялся со своей задачей, необходимо позаботиться о поддержании давление на уровне не менее 2,8 бар.

Довольно часто в водопроводных сетях имеется возможность обеспечить подобный уровень. Но если речь идет об объектах многоэтажного типа или же муниципальные водопроводные магистрали уже практически исчерпали свой ресурс, то высока вероятность того, что необходимый напор будет поддерживаться лишь кратковременно или вообще не будет достигнут.

В подобных ситуациях наилучшим решением будет установка насоса, повышающего давление воды. Другим решение может стать и покупка фильтрующей станции, оснащенной электрической помпой.

Одним из ключевых параметров, которые должны учитываться при выборе модели, является производительность системы.

Следует тщательно задуматься о покупке мощной установки, если вырабатываемый ею объем чистой воды будет использоваться лишь частично.

В то же самое время нецелесообразно покупать модель, которая не сможет в полной мере удовлетворить потребности семьи в чистой воде. При таком варианте владелец будет вынужден экономить очищенную воду.

Для принятия правильного решения необходимо еще до посещения магазина определить, какой производительностью должна обладать осмотическая система очистки.

К примеру, если исходить из потребностей лишь в питьевой воде, то на одного человека должно быть обеспечена норма объемом около 2-3 литра.

Чтобы иметь запас чистой воды на случай экстренной ситуации, этот показатель можно увеличить втрое. Определив оптимальную норму для одного человека, необходимо только умножить рассчитанный объем на количество членов семьи. Полученный результат и будет соответствовать тому объему, который в полной мере удовлетворит потребности семьи в очищенной воде.

Особенностью использования метода обратного осмоса является то, что порядка 2-3 литров необработанной воды уходит в дренаж. По этой причине необходимо разумно подходить к использованию отфильтрованной воды, не допуская ее расход в хозяйственных целях.

Если выбираемая модель имеет производительность на уровне 100 литров в сутки, то этого количества должно хватить для обеспечения очищенной водой каждого члена семьи.

Среди доступных для выбора осмотических систем очистки представлены установки двух типов:

• проточного действия;
• накопительного действия.

Особенностью первых является то, что очистка осуществляется в непрерывном режиме при условии открытого водоразборного крана. В подобных системах применяются более производительные мембраны.

Что же касается накопительных систем, ты здесь на очистку уходит некоторое время, а отфильтрованная вода в конечном итоге скапливается в специальной емкости, представленной мембранным баком объемом 8 – 12 литров.

Заключение

Бытовые фильтры обратного осмоса – это самый простой и самый дешевый способ очистить воду до нужного качества. Лучше всего такую воду использовать для приготовления пищи и напитков. Для прямого употребления рекомендуется воду после мембраны дополнительно пропускать через картридж минерализатор, который увеличивает общее солесодержание воды в 2 раза.

Для маленьких детей вода должна быть улучшенного качества. Однозначных рекомендаций какую же воду пить малышам нет. В воду, которая продаётся на полках магазинов, обязательно добавляют консерванты, чтобы она не меняла свой состав долгое время.

Бутилированная вода проходит такой же обратный осмос, а также должна обрабатываться дополнительно ультрафиолетовыми лампами для обеззараживания. Однако можно ли полностью довериться производителям?

Мы не знаем, как часто установки фильтрации воды проходят сервисное обслуживание, как часто меняются сменные элементы.

Лучше всего использовать воду, полученную бытовым обратным осмосом, для приготовления чая, компотов или других напитков с добавлением соков фруктов и овощей.

Фильтры для воды не сделают вашу воду «талой», «родниковой», обогащенной разными благородными элементами. Их задача – максимально очистить воду от всего лишнего, что находится в ней. Фильтр обратного осмоса идеально справляется с этой задачей.