Принцип работы обратного осмоса

Обратный осмос – метод фильтрации, широко применяемый в пищевой промышленности во всём мире, и все больше популярный в бытовых целях. Разберемся, как работает обратный осмос и как его выбрать правильно.

Опасность водопроводной воды

Чистая вода – одна из важнейших потребностей нашего тела. Это печальный факт, ведь у современного человека доступ к ней практически отсутствует, особенно если речь идет о промышленно развитых регионах. Данная проблема возведена в разряд глобальных. Данные многочисленных исследований гласят, что ни водопроводная, ни колодезная вода ныне не пригодны для питья из-за их сильнейшего загрязнения, отравлены реки, озера, скважины.

opasnost-vodoprovodnoj-vody-610x396.jpg

Конечно, загрязняющие вещества находятся не на том уровне, который способен вызвать отравление или другие побочные эффекты мгновенно. Однако, накапливаясь, с течением времени они могут привести к развитию серьезных заболеваний. Даже химические соединения, используемые в городских водопроводных системах, такие как хлор и фтор, токсичны.

Единственный выход, позволяющий обезопасить себя и близких – очистка воды. Обратный осмос считается одним из наиболее эффективных и удобных на текущий момент способов это сделать. Фильтрация осуществляется за счет пропуска жидкости через полупроницаемую мембрану, толщина ячеек которой составляет 0,0001 микрон (примерно 0,00001 мм).

Используется данная технология при создании бутилированной и опреснения морской воды. А в последние десятилетия появились бытовые системы обратного осмоса, установить которые в свои квартиры решается все большее количество людей. В пользу данного метода фильтрации говорят компактные размеры, умеренная цена и отменное качество очистки. Все это делает такие приборы просто незаменимыми в условиях городских квартир. Предлагаем разобраться с тем, как работает система обратного осмоса.

bytovye-sistemy-obratnogo-osmosa-610x610.jpg

Прямой и обратный осмос

Понять, что такое системы обратного осмоса, можно лишь ознакомившись с принципом работы прямого осмоса.

Он лежит в основе жизнедеятельности всех без исключения живых организмов на нашей планете. Подобным образом происходит процесс снабжения клеток растений и животных микроэлементами и прочими полезными веществами, этот же природный процесс лежит в основе водно-солевого баланса.

В двух словах данный процесс можно описать так:

  • По одну сторону полупроницаемой мембраны располагается раствор неких веществ (например, соляной), а с другой – чистая вода.
  • В данной ситуации будет происходить процесс проникновения чистой воды сквозь мембрану, и разбавление ей раствора.
  • Происходит этот процесс диффузии до тех пор, пока осмотическое давление, под действием которого происходит перемещение молекул воды в раствор, не сравняется с гидростатическим. Тогда система приходит в равновесие.

При обратном осмосе весь процесс повторяется с точностью до наоборот. Он происходит под действием не осмотического, а гидростатического давления, которое заставляет раствор проходить сквозь мембрану, проникая в резервуар с чистой водой.

poryadok-ustaanovki-filtrov-dlya-vody.png
Схема циркуляции воды в установке обратного осмоса.

Мембрана исполняет роль фильтра, пропуская сквозь себя молекулы воды, и задерживая растворённые в ней примеси. Это свойство лежит в основе принципа действия обратного осмоса, использующегося в современных бытовых фильтровальных установках.

Мембранные фильтры обратного осмоса имеют такой размер отверстий, что может пропускать сквозь себя только молекулы воды, задерживая все растворённые примеси, в том числе и болезнетворные микроорганизмы. Процеженная и пригодная к употреблению вода подаётся в кран, а отфильтрованный осадок удаляется в канализацию.

Главным рабочий компонент фильтра на основе обратного осмоса – полупроницаемая мембрана, выступающая в качестве последнего, и основного барьера на пути различных загрязнителей. Сквозь неё, под давлением, пропускается вода, ранее уже прошедшая предварительную фильтрацию. Мембрана обратного осмоса имеет в среднем величину пор в 1:10000 мм, и не пропускают сквозь себя никаких растворителей, лишь молекулы воды способны просочиться сквозь них.

Преимущества и недостатки обратного осмоса

Высокая степень очистки и гарантированное качество питьевой воды – главное достоинство систем обратного осмоса. По оценкам, в очищенной этим способом воде содержание посторонних веществ в десять раз ниже, чем минимально допустимая норма. Особенности конструкции мембраны исключают случайное попадание загрязнений в поток очищенной воды.

osmoticheskaya-membrana.jpg
Эта схема подробно демонстрирует устройство и принцип работы мембраны обратного осмоса, которая позволяет получить очищенную воду – пермиат – и удалить загрязненную часть – концентрат

Такую воду можно смело употреблять для питья и приготовления пищи, ее можно давать детям и домашним питомцам. Для здоровья вода, полученная по технологии обратного осмоса, значительно полезнее, чем кипяченая водопроводная вода. Аквариумисты используют такую воду для дополнения объема аквариумов без отстаивания.

Несмотря на более сложную конструкцию по сравнению с обычными бытовыми фильтрами, установка таких систем выполняется без особых проблем. Все необходимое для монтажа обычно поставляется в комплекте. Почти все элементы или их модификации можно приобрести отдельно.

Система занимает не слишком много места, чаще всего бак и набор фильтров с мембраной закрепляют прямо под мойкой. А компактный кран для питьевой воды, установленный на мойке, обычно прекрасно вписывается в интерьер.

osmos4-430x323.jpg
Размеры компонентов системы обратного осмоса невелики, обычно их можно без труда установить под мойкой. В комплект входит набор узких шлангов для соединения отдельных элементов системы

Основной недостаток систем обратного осмоса – высокая изначальная стоимость комплекта. Дальнейшее обслуживание системы также потребует затрат на замену картриджей фильтров, но они стоят значительно меньше.

Каждые несколько лет придется заменять мембрану, цена которой может составлять около 50 долл. Но расчеты показывают, что в результате затраты на чистую воду обойдутся семье все же дешевле, чем приобретение питьевой воды у сторонних поставщиков.

osmos5-430x330.jpg
Эффективность мембраны в системе обратного осмоса постепенно уменьшается, ее необходимо заменять каждые несколько лет. Этот срок варьируется в зависимости от условий эксплуатации

Еще одна особенность системы обратного осмоса, которую с натяжкой можно счесть недостатком, это низкая производительность. Очищенная вода просачивается через мембрану очень медленно, стандартная производительность мембраны составляет около 150-300 литров в сутки.

При этом больше половины воды, поступившей из водопровода, уходит в канализацию, что в некоторой степени отражается на размере коммунальных платежей.

Но если объем накопительного бака подобран правильно, то проблемы могут ненадолго возникнуть только при запуске системы непосредственно после установки или после ее длительного простоя с опустошенным накопительным баком.

Все фильтры установки обратного осмоса подлежат периодической замене. Сроки ее выполнения обозначены производителем. Для смены картриджа нужно всего лишь открутить нижнюю часть фильтрующего модуля и установить новый картридж. Размер сменных элементов должен соответствовать размеру пластиковой колбы. В идеале лучше купить картриджи от производителя системы очистки. Отслужившие свой срок картриджи утилизируются, их фильтрационные свойства бессмысленно восстанавливать путем промывки и прочистки.

Как работает обратноосмотическая мембрана

Несмотря на свою эффективность в очистке воды, обратноосмотические мембраны довольно чувствительны к окислителям (хлору) и осадкам, таким как коллоидное железо, которые могут «запачкать» поверхность мембраны. Поэтому в обратноосмотических фильтрах есть модули предварительной механической и сорбционной очистки, которые фильтруют хлор, песок, грязь и слизь. После предочистки, вода попадает в модуль с мембраной.

mm8pf95zypyihzgotinp2ukzpba.jpeg

Чтобы объяснить принцип работы обратноосмотической мембраны, можно привести простой пример: соковыжималку. Предочищенная вода — фрукты, фильтр — соковыжималка, совершенно чистая вода — сок. Только в отличие от соковыжималки, мембрана может «отжать» не только «мякоть», которая является аналогом нерастворенных примесей, но и вещества, которые в воде растворены.

Вода с примесями под напором продавливается сквозь свернутую рулоном мембрану. Все примеси — абсолютно все! — остаются на самой мембране, насквозь проходит исключительно чистая вода. Ещё один поток неочищенной воды проходит вдоль мембраны, смывает с неё все примеси и отправляет их в канализацию. Чтобы получить 1 литр чистой воды, некоторые фильтры расходуют аж 10 литров дренажной воды для промывки мембраны.

Сама мембрана в раскрученном виде ничего интересного собой не представляет — тонкий полимерный материал, на ощупь похожий на малярный скотч. На фото ниже — кусок мембраны из разобранного модуля от фильтра в руках супруги, которая с интересом наблюдала за нашим экспериментом.

d59viufq08s5izcr8w7xltyppyq.jpeg

Как уже было сказано выше, чтобы людям не приходилось ждать, пока мембрана отфильтрует воду, в обратноосмотических фильтрах есть специальные баки, в которых накапливается очищенная вода. Баки бывают от 3 до 18 литров объёмом. Самые распространенные баки имеют объем 18 и 12 литров. А чистой воды в них набирается 12 и 9 литров соответственно — не менее трети бака занимает воздух, под давлением которого вода проходит постфильтрацию и подаётся на отдельный кран. Система так и называется — водо-воздушный бак.

Принцип обратного осмоса с помпой

Для очистки воды с высоким содержанием вредных солей или в условиях, когда ее давление на входе менее 2,5 атм, необходима комплектация системы помпой.

Принцип работы фильтра обратного осмоса с помпой состоит в увеличении напора воды, что приводит к повышению производительности фильтрационной станции. Это оборудование актуально для домов старой постройки, квартир на верхних этажах и так далее.

Насосы, используемые для комплектации таких фильтров, работают совершенно бесшумно и потребляют минимум электроэнергии. В комплектацию фильтра c помпой входит монтажный набор, автоматическая защита от работы без воды, блок питания 24В, датчик давления, крепежная пластина. Самым эффективным вариантом фильтра обратного осмоса является пятиступенчатая модель с помпой. Назначение ступеней таких моделей:

  • 1-я ступень производит удаление механических частиц размером от 15 до 30 мк с помощью картриджа предварительной очистки из полипропилена;
  • 2-я ступень удаляет из воды хлористые соединения и другие органические примеси с помощью картриджа GAC (активированный уголь в гранулах), улучшающего вкус воды;
  • 3-я ступень выполняет доочистку от механических частиц, размер которых находится в пределах 1-5 мк, и хлористых соединений с помощью CBC-CarbonBlock картриджа (спрессованный активированный уголь);
  • 4-я ступень выполняет очистку воды по принципу обратного осмоса;
  • 5-я ступень осуществляет завершающий этап очистки с помощью угольного картриджа in line, в котором содержится активированный уголь в гранулах.

В комплект поставки 5-тиступенчатого фильтра обратного осмоса входит мембрана, картриджи, накопительный бак, кран для подачи очищенной воды, крепежная арматура и помпа. Управляется помпа с помощью датчиков включения/выключения при изменении давления в системе. Кроме того, в комплекте идет датчик аварийного отключения насоса без воды, а также датчик контроля наполнения емкости.

a8bafbac4ead5060fd4b17422cd0216b.jpg

Как выбрать правильно обратный осмос

Итак, мы с вами понемногу подобрались к выбору правильного фильтра для своего дома. Что стоит при этом учитывать, и на что нужно обращать пристальное внимание?

  1. Обязательно смотрите, чтобы в системе присутствовал минерализатор, иначе воду после очистки будет пить неприятно, да и пользы от нее никакой не будет совершенно.
  2. Стандартный набор обратного осмоса предполагает наличие 5-ти ступеней очистки: сначала механическая, затем угольная, потом тонкая (удаление мельчайших примесей), мембранная и финишная. Структуризатор устанавливается шестым по счету. О его возможностях мы уже говорили, поэтому не поскупитесь и дополните оборудование. Тем более что служить он будет не менее 2-х лет.
  3. Обязательно почитайте инструкцию к покупаемому оборудованию, убедитесь, что проведение всех необходимых степеней очисти ему доступна.

В остальном внимание нужно обращать на производителя – читайте отзывы пользователей в сети, сравнивайте возможности и цены. Мы тоже попытаемся вам помочь и сделаем краткий обзор самых часто продаваемых систем.

Таблица 1. Популярные модели

11-1-300x300.jpg
Praktic Osmos модель OU400
Средняя стоимость этого прибора на сегодня составляет 6500 руб. Он зарекомендовал себя при работе даже от водопровода с низким давлением, однако общее качество исполнения оставляет желать лучшего. Изделие очень компактное, поэтому легко разместится в мойке. Рабочее давление на выходе 2 атмосферы и выше. Объем накопительного бака – 3,8 л. Общий вес – около 5 кг. Производительность 125 л/с.
12-1-300x300.jpg
Атолл А-550
Такой осмос обойдется дороже в среднем на 2000 руб. Это более серьезное и качественное изделие. Производство Россия. Вес изделия равен 12 кг, 120 л/с чистой воды, качественный корпус и металлический бак на 5 л. Удаление из воды хлора. Как ни странно, но найти на это оборудование сменные картриджи не так-то и просто.
13-1-300x225.jpg
Престиж М
Этот осмос стоит уже 9500 рублей. Он способен выдавать более высокое давление, так как оборудован нагнетательной помпой. 6-ти ступенчатая очистка, прекрасный вкус воды благодаря наличию в системе минерализатора. Металлический бак на 12 л, средняя производительность в сутки составляет около 200 л. На сегодня в России этот прибор пользуется наибольшим спросом.
14-1-e1556105564984-300x248.jpg
Осмос Эксперт МО530
Очень компактный и красивый корпус, который позволяет установить систему открыто. Высокая производительность около 250 л/с. Высокопрочный бак объемом 7,5 л. Высшая степень очистки, бесшумная работа помпы и средняя стоимость в районе 14000 руб.

Конечно, моделей очень много и все они отличаются по своим рабочим характеристикам, поэтому ищите лучший вариант и обязательно сравнивайте цены – на разных сайтах они могут существенно отличаться.

Полезна ли очищенная таким способом вода

В обществе и научных кругах бытуют две точки зрения о том, насколько полезна вода, очищенная с использованием обратного осмоса, для человеческого организма.

  1. Сторонники первой, утверждают, что вода в человеческом организме выполнят только роль растворителя, и, соответственно, чем она чище, тем лучше.
  2. Их оппоненты придерживаются мнения, что поступающая в организм человека вода несет вред от обратного осмоса.
    Жидкость должна, в обязательном порядке, содержать различные микроэлементы, обеспечивающие здоровье человека.

water-34_0.jpg
И те и другие, используют множество аргументов, однако, доказательств абсолютной правоты одной из сторон специалистами, пока не найдено.

В качестве же доводов в пользу использования очищенной способом обратного осмоса воды можно привести следующие:

  • содержание минеральных веществ в воде далеко от тех норм, которые необходимы для жизнедеятельности человека, львиную их долю он получает с пищей;
  • далеко не всегда минеральные вещества в воде находятся в форме, которая усваивается организмом;
  • очищенная таким образом вода обладает отличными экстрагирующими свойствами, что позволяет при ее использовании получать полезную и вкусную пищу;
  • чистая вода не вызывает аллергических реакций;
  • в результате употребления чистой воды, невозможно накопление в организме вредных веществ.

Именно, эти достоинства обусловили широкое применение установок обратного осмоса для некоторых отраслей промышленности.

Системы обратного осмоса для очистки воды в частном доме

Обустройство системы обратного осмоса в частном доме – дорогое удовольствие. Она состоит из:

  • Фильтров предварительной очистки воды.
  • Фильтра с обратноосмотической мембраной, колбами.
  • Накопительной емкости минимум на три кубометра.

Очистка воды на потоке не производится, поэтому емкость нужна, причем довольно большая. Одновременно подавать и очищать воду нельзя из-за высокого мембранного сопротивления.

osmos-.jpg

Фильтры обратного осмоса в частных домах устанавливают редко, именно потому, что это очень дорого. Чаще всего систему используют для подготовки питьевой воды, а для бытовых нужд берут неочищенную воду из скважины либо фильтруют ее другими способами.

Практика: сравнение фильтров

Как я уже сказал ранее, в сравнении эффективности и экономичности обратноосмотических систем участвовали «Аквафор Морион» (8 490 руб.) и фильтр «Барьер Профи Осмо 100» (8 190 руб.).

Пока я готовил материал, и Аквафор и Барьер слегка подорожали. Спасибо читателю, который указал на этот недочет. Выше заменил ценники на актуальные.

Габариты

«Аквафор Морион» имеет размеры 37,1 х 42 х 19 см. Я сначала вообще подумал, что бак для чистой воды забыли положить в коробку, но, оказывается, пятилитровая ёмкость уже встроена в корпус. То есть такие габариты — уже с учетом бака. В то же время фильтр «Барьер» имеет габариты 38,5 x 44,5 x 13 см, и с ним в комплекте идёт 12-литровый бак диаметром 23 см и высотой 39 см. Оценить разницу в габаритах можно по фото ниже:

h_carb_rumxb0d6rcw-463xcczi.jpeg
Слева направо: «Аквафор Морион» в профиль, «Аквафор Морион» анфас (это не один фильтр из двух частей, а отдельных два фильтра с разных ракурсов), и «Барьер Профи Осмо 100».

Скорость очистки

Мембраны в сравниваемых фильтрах отличаются по заявленной производительности. В фильтре «Аквафор» используется 50-галонная мембрана (50 галлонов = 189 литров в сутки). В фильтре «Барьер» — 100-галонная мембрана (378 литров воды в сутки). По логике, производительность фильтра «Барьер» должна быть в два раза выше.

Чтобы оценить реальную скорость фильтрации (а не скорость подачи воды из накопительных ёмкостей), мы начали испытание с пустым накопительным баком у обоих фильтров. Скорость очистки у фильтров «Аквафор» и «Барьер» отличается на 1,5 минуты/литр: «Аквафор» чистит литр воды за 7,5 минут (8 литров в час), «Барьер» — за 6 минут (10 литров в час). В принципе, эти цифры близки к заявленным на сайтах производителей 7,8 литрам в час у «Аквафора» и 12 литрам в час у Барьера. Но, как видите, разницы в производительности в два раза нет.

Справедливости ради стоит отметить, что для модели «Аквафор Морион» продают отдельно и 100-галонную мембрану, которая должна обеспечить производительность 15,6 литров в час. Производительнее, чем у Барьера, и почти на 200 рублей дешевле.

q5oqef4qyrq2avud7xaujts6daw.jpeg
Расход воды

n52tgu9bvjjp090wgqobpphp9ng.jpeg

Разница в объемах дренажа оказалась значительной — можете оценить по фото сверху. «Аквафор» для получения 0,75 литра чистой воды расходует 1,3 литра дренажа, «Барьер» — около 2,5 литра. При другом напоре воды и при другом качестве воды значения могут быть иными, но соотношение расхода воды на дренаж между Аквафором и Барьером должно сохраниться — 1 к 2 в пользу Аквафора.

Видео

Добавьте свой комментарий: