Обратный осмос схематично можно описать следующим образом:
Преимущества и недостатки обратного осмоса
Процесс обратного осмоса включает в себя понижение давления воды от 10 до 12 атмосфер через пористую мембрану с мелкими промежуточными ячейками, способными удерживать загрязнения размером от 0,001 до 0,0001 микрон. Активно используется для очистки воды от солей, сульфатов, нитратов, красителей, сахара, бактерий и вирусов. При очистке воды от газов, таких как хлор или CO2 установки обратного осмоса бессильны.
Термин "обратный осмос" относится к осмосу, когда в естественных условиях вода движется через полупроницаемую мембрану к более насыщенному раствору (процесс прямого осмоса). Обратный осмос возможен только при использовании устройств, повышающих давление.
Как работает обратный осмос
Установки для очистки воды и промышленных жидкостей построены по одному и тому же принципу. Они состоят из:
- фильтров тонкой очистки для удаления грубых механических примесей;
- системы химической очистки
- насосы высокого давления
- мембранных фильтрующих модулей;
- счетчики;
- блоки управления.
Вода, обработанная ингибитором осадка, прокачивается насосами высокого давления (центробежными или роторными) через мембраны. Очищенная вода с минимальным количеством примесей выводится с одной стороны, а оставшийся концентрат, не прошедший через мембрану, выводится с другой стороны. Мембраны периодически промываются специальными средствами для удаления отложений с их поверхности.
Работа установки обратного осмоса
Процесс осмоса основывается на свойстве воды выравнивать уровень примесей в растворах, разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что через них могут проходить только молекулы воды.
Если увеличить концентрацию примесей в одной части такого гипотетического сосуда, вода начнет перетекать туда, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не сравняется.
Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрана используется не для выравнивания плотности жидкости, а для сбора чистой воды с одной стороны мембраны и насыщенного примесями раствора с другой стороны. Именно поэтому процесс называется обратным осмосом.
Фотогалерея
Фото из
Система очистки питьевой воды на основе обратного осмоса использует несколько ступеней очистки
Модули станции очистки расположены в точном порядке, что обеспечивает повышение степени очистки по мере перехода воды из одной колбы в другую.
Из системы водоснабжения вода сначала поступает в фильтр грубой очистки, который задерживает частицы размером до 5 мкм, затем проходит через угольный модуль и снова очищается в фильтре тонкой очистки для удаления частиц размером до 1 мкм.
После предварительной очистки в первых трех фильтрах вода поступает в мембранный модуль, где очищается от частиц размером менее 1 микрона, а также микробов и вирусов.
После прохождения через мембранный фильтр вода попадает в последний фильтр, который заполнен активированным углем. Здесь она приобретает знакомый вкус и запах чистой воды.
В дополнение к фильтру с активированным углем система водоподготовки может включать минерализатор, который обогащает подготовленную для питья воду полезными микроэлементами.
При установке системы нельзя изменять расположение модулей, указанное производителем системы.
В районах, где умягчение и дежелатинизация воды осуществляется местным водоканалом, количество фильтров предварительной очистки в системе может быть уменьшено.
Отдельные компоненты системы
Самым дорогим и необходимым компонентом системы обратного осмоса является мембрана. Это микропористый материал, скрученный в один или несколько слоев вокруг перфорированного пластикового сердечника. Сверху мембрана покрыта пластиковым защитным кожухом, который фиксируется уплотнительными кольцами.
Вода попадает в корпус мембраны и проходит через пористый наполнитель. Это позволяет молекулам чистой воды проходить через пористый сердечник и затем перемещаться в накопительный бак.
Однако загрязняющие вещества с некоторым количеством воды не могут пройти через мембранный барьер. Они выходят из противоположного конца мембраны и удаляются.
На рисунке показан состав мембраны системы обратного осмоса: многослойный пористый материал, закрепленный в пластиковом корпусе вокруг перфорированного сердечника.
Как уже упоминалось ранее, прямой контакт мембраны с обычной водопроводной водой может быть губительным. Дело в том, что ее поры очень малы – всего 0,0001 микрон. Мембрану нельзя снять, промыть и установить заново, как в случае с некоторыми механическими фильтрами грубой очистки.
Этот дорогостоящий компонент необходимо полностью заменять каждые два-три года. Этот срок может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации мембраны: давления в системе водоснабжения, количества и характера загрязнений, температуры воды и т.д.
В некоторых случаях мембрана может прослужить пять лет и даже больше, в то время как в других случаях ее необходимо заменить после первого года эксплуатации.
Фотогалерея
Фото из
Основным очистительным элементом системы обратного осмоса является мембранный фильтр, который очищает воду на молекулярном уровне.
Размер пор мембраны в установках обратного осмоса составляет 0,0001 мкм. Эта "сетка" пропускает только молекулы воды.
Практический опыт
Честно говоря, я не сталкивался с водопроводной водой в постсоветских странах с проблемой тяжелых металлов. Я не комментирую хлорорганические соединения или микробиологию, но когда речь заходит об элементном составе воды, проблема чаще всего связана со следующими факторами:
- Жесткость. Традиционно почти везде вода очень жесткая. Мы видим это по накипи в чайниках. В некоторых органах в ней много песка и камней.
Рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды: кальций 20-80 мг/л; магний 10-30 мг/л. Для жесткости рекомендуемое значение не предлагается, но оно связано с содержанием этих элементов. Российские нормы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют: магний не более 50 мг/л; жесткость не более 7°Ж.
Норматив физиологической полноценности для бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02): кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж. - Железо. Из-за старых ржавых труб – получаем высокое содержание железа. Это не особенно вредно, но влияет на органолептику – вода приобретает "ржавый" вкус. Так, СанПиН регламентирует не более 0,3 мг/л железа, но этот показатель может повышаться до 1,0 мг/л в некоторых случаях.
- Алюминий. В технологии водоснабжения в качестве коагулянта используется оксихлорид алюминия. СанПиН допускает до 0,5 мг/л алюминия, но лично я сильно подозреваю, что эта цифра преувеличена технологами, например, в Европе, согласно 80/778/ЕС уровень не должен превышать 0,3 мг/л, при оптимальном уровне 0,05 мг/л. Алюминий – худший из всех видов мусора, и чем его меньше, тем лучше.
Каков результат?
Во многих городах и регионах вода очень мягкая, например, такой водой может похвастаться город Кузнецовск (ныне Вараш), где находится Ровенская атомная электростанция:
Кузнецовская вода
На первый взгляд может показаться, что это даже деионизированная вода, но это не так: обратите внимание на литий, железо и кремний. Имея довольно низкие показатели жесткости (даже слишком низкие, по мнению ВОЗ), вода не является деионизированной.
Выводы
Сначала немного печальной статистики:
- По разным оценкам, доля пресной воды в общем количестве воды на Земле составляет 2,5-3%.
- Распределение пресной воды по миру очень неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70% населения Земли, сосредоточено только 39% речной воды.
- В настоящее время можно с уверенностью сказать, что около 80 стран страдают от нехватки пресной воды для питья. Среди них выделяются Северная Азия, Ближний Восток, Китай, Мексика, Аргентина, Чили и даже западные штаты Америки. Нехватка воды серьезно угрожает территории Австралии.
- По данным Организации Объединенных Наций, в начале 21 века более 1,2 миллиарда человек живут в условиях хронической нехватки пресной воды, а около 2 миллиардов страдают от нее регулярно. К середине 21 века число людей, живущих в условиях постоянной нехватки воды, превысит 4 миллиарда.
Для улучшения качества воды наиболее технологичными и удобными являются системы обратного осмоса. Однако, как и в случае с любой технологией, набирающей популярность, существует множество спекуляций – как со стороны поставщиков и продавцов систем, так и со стороны компаний, использующих их.
Самая распространенная ошибка, которую совершают покупатели/пользователи систем, заключается в следующем:
- Приобретение ненужных плацебо-узлов, таких как "структуризаторы".
- Приобретение дорогостоящих реагентов, таких как pH-контроллеры.
- Отсутствие своевременного обслуживания важных узлов системы.
P.S.. Спасибо, что прочитали, по возможности постараюсь ответить на вопросы в комментариях.
Почему такая разница в размерах, емкости и скорости потока воды?
Аквафор смог добиться такой разницы в размерах, скорости и экономичности благодаря собственной разработке – накопительному баку для воды. Предлагаем вашему вниманию видео, в котором подробно объясняется и демонстрируется конструкция этой системы:
Кратко о сути: в обычном фильтре обратного осмоса, когда бак полностью заполняется водой, одна треть бака остается пустой – она заполнена воздухом. Именно поэтому эти резервуары такие большие. По мере накопления чистой воды давление в обычном баке увеличивается, поэтому скорость фильтрации снижается, а объем воды, сбрасываемой в канализацию, увеличивается. В случае с баком для воды Аквафор Морион вода вытекает из контрольной полости, не создавая сопротивления, и уровень заполнения бака остается постоянно высоким. Отсюда высокая эффективность и экономное использование воды в дренаже.
Кстати, еще одно преимущество разработки "Аквафор" актуально для жителей старых домов: согласно инструкции, фильтр "Морион" может работать при давлении 0,2 МПа (около 2 атмосфер), тогда как большинство систем обратного осмоса требуют 3 и более атмосфер. Например, Барьер сравнения указывает в своей инструкции рабочее давление от 3,5 до 7 атмосфер.
Срок службы картриджа
Вернемся к сравнению. Как долго служат картриджи в фильтрах "Аквафор" и "Барьер" и как часто их нужно менять?
"Аквафор" на сайте приводит следующие цифры (на семью из трех человек): Модуль предварительной фильтрации К5 (315 рублей), К2 (540 рублей) необходимо заменять два раза в год. Модуль постфильтрации К7М (540 рублей) – один раз в год. Мембранный модуль (K50S за 1 895 рублей) необходимо заменять раз в полтора года.
Общие расходы за год составят (540 рублей + 315 рублей) * 2 + 540 рублей + 1 895 рублей / 1,5 = 3 513 рублей.
На сайте Барьер указан ресурс фильтра в 5 000 литров и дополнительно указано, что семье из трех человек необходимо менять картриджи каждые 160 дней (365/160 = 2,3 раза в год).
Заключение
Вы можете попытаться отругать меня за предвзятость, но все факты передо мной. Да, оба участника сравнения дают одинаково чистую воду – в этом отношении конкуренты ни в чем не уступают. Но фильтр "Аквафор" лидирует по другим параметрам. "Барьер" выигрывает только в одном – в сравнении производительности: благодаря своей мембране на 100 галлонов. У "Аквафор Морион" мембрана только на 50 галлонов; мембрану на 100 галлонов можно купить отдельно примерно за 2 000 рублей.
Aquafor Morion почти в два раза компактнее Barrier Pro Osmo 100 благодаря встроенному в корпус баку для воды. Однако из-за использования бака для воды производительность варьируется – в нашем тесте "Морион" с мембраной на 50 галлонов очищал воду на 20% медленнее, чем "Барьер" с емкостью 100 галлонов в день. Для мембранного фильтра "Аквафор Морион" на 100 галлонов производитель утверждает, что производительность на 40-50% выше, чем у "Барьер Про Осмо 100". Однако мы не смогли проверить это, так как в тесте участвовал образец мембраны объемом 50 галлонов.
Разница в расходе дренажной воды также в пользу "Аквафор": 1,7 литра дренажа на литр чистой воды, в то время как у фильтра Барьер при прочих равных условиях – 3,3 литра.
Срок службы мембраны значительно различается: полтора года для Аквафора и один год для Барьера. Это может быть связано с использованием в модулях предварительной очистки воды другого решения Aquafor – блока волокон Aqualen-2. Мембрана получает на входе меньше окислителей и макрозагрязнителей (крупных загрязняющих частиц), чем Барьер, благодаря чему она работает в полтора раза дольше.
Вот такие выводы. Оба фильтра в рабочем состоянии все еще находятся в лаборатории. Мы можем провести дальнейшие испытания, если вы в этом заинтересованы. Опять же, я готов ответить на вопросы в комментариях – спрашивайте.