Мембрана обратного осмоса: назначение, устройство, срок службы и цена

Основные причины неисправностей и способы их устранения

Срок службы накопительного бака колеблется в пределах 3-4 лет. При этом требуется регулярно производить дезинфекцию полости и соблюдать график технического обслуживания.

Стоит ознакомиться с наиболее распространенными неисправностями, с которыми приходится сталкиваться владельцам агрегата.

Снижение производительности фильтра

Проблема сопровождается слабым напором из крана. Затруднительно набрать необходимый объем чистой воды.

Для устранения неполадки нужно проверить, наполняется ли накопительный бак. Если емкость заполнена, а вода все равно не поступает, это свидетельствует о низком рабочем давлении в нижней камере со сжатым воздухом — его недостаточно для воздействия на мембрану.

Чтобы решить проблему, нужно откорректировать давление в воздушной камере, для этого на лицевой стороне бочонка имеется специальный ниппель. С его помощью можно насосом подкачать воздух до номинального показателя.

Из ниппеля поступает вода при попытке закачать воздух в нижний отсек

Если из нижней части бочонка начала поступать вода, это свидетельствует о нарушении целостности разделяющей мембраны. Для решения проблемы потребуется полная замена накопительного бака обратного осмоса. Нужно купить оборудование, которое по всем техническим параметрам подходит системе фильтрации.

После установки нового цилиндрического бочонка, нужно провести следующие манипуляции:

Открыть кран на баке, чтобы он начал заполняться чистой водой.
Дождаться полного его заполнения. Когда завершается очистка, останавливается слив воды в канализацию.
Открыть кран до полного опустошения емкости.

Эта простая процедура позволяет удалить частички загрязнений и химических напылений во внутренней части агрегата. После промывания оборудование используется в привычном режиме.

Работа установки обратного осмоса

Процесс осмоса основан на свойстве воды выравнивать уровень содержания примесей в растворах разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что проходить через них могут только молекулы воды.

Если в одной из частей такого гипотетического сосуда увеличить концентрацию примесей, вода начнет перетекать туда до тех пор, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не выровняется.

Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрану используют не для выравнивания плотности жидкости, а для того, чтобы с одной ее стороны собрать чистую воду, а с другой – раствор, максимально насыщенный примесями. Именно поэтому такой процесс называют обратным осмосом.

Все эти химические особенности мало интересны покупателям, особенно тем, кто не слишком хорошо разбирается в науке. Им достаточно понимать, что центром системы обратного осмоса является специальная мембрана, поры которой настолько малы, что не пропускают ничего, что превышает размеры молекулы воды, а это значительная часть загрязнений, содержащихся в водопроводной воде.

Увы, молекула воды – не самая маленькая на земле, например, молекулы хлора значительно меньше, поэтому они также могут просачиваться через мембрану. Кроме того, контакт с крупными взвесями этой мембране противопоказан. Ее мелкие поры при таком воздействии быстро засорятся, и этот элемент придется сразу же заменить.

На этой схеме наглядно изображены пять ступеней очистки воды с помощью системы обратного осмоса: предварительная очистка через три фильтра, мембрана и доочистка

Чтобы этого не произошло, в систему обратного осмоса включают еще три дополнительных фильтра, с помощью которых вода проходит предварительную подготовку. Мембрана разделяет частично очищенную воду на две неравные части. Примерно треть поступившего объема представляет собой чистую воду, которая затем поступает в накопительный бак.

Еще две треть объема воды – это часть, в которой сконцентрированы загрязнения. Такой концентрат сливается в канализацию. Между баком и краном обычно имеется небольшой контейнер. Здесь устанавливают картридж, который предназначен для повышения качества уже очищенной воды, например, для насыщения ее полезными минералами.

Схематически принцип действия обратного осмоса можно описать так:

Вода поступает из водопроводной системы на фильтры предварительной очистки.
Затем жидкость проходит процедуру обратного осмоса.
Очищенная вода поступает в накопительный бак.
Концентрат, содержащий отфильтрованные загрязнения, перемещается в канализацию.
Чистая вода из накопительного бака поступает на кран для чистой воды непосредственно или через дополнительные устройства.

Таким образом, система обратного осмоса представляет собой набор устройств, которые обеспечивают возможность получить питьевую воду с высокой степенью очистки. До недавнего времени такие системы использовались, главным образом, в промышленности, на предприятиях общественного питания в оздоровительных учреждениях и т.п.

Эта схема демонстрирует разделение потока воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, на два потока: чистую воду и концентрат, который перемещается в канализацию

Но из-за растущих требований к качеству водопроводной воды в последние годы популярность приобретают системы обратного осмоса, предназначенные для использования в быту. Они различаются по комплектации, производительности, размерам накопительной емкости и т.п. Фильтры и мембрану нужно периодически заменять.

Как определить, что мембрана нуждается в замене? По мере эксплуатации ее поры забиваются, и наступает момент, когда вода просто не проходит в накопительный бак. Такую мембрану придется заменить в любом случае. Но специалисты рекомендуют выполнять замену значительно раньше.

Система обратного осмоса состоит из накопительного бака, комплекта из трех фильтров предварительной очистки, мембраны и постфильтра для доочистки и обогащения воды

Для определения качества воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, используют электронный прибор – TDS-metr. С его помощью определяют уровень содержания солей в воде.

Для водопроводной воды до очистки этот показатель может составлять 150-250 мг/л, а после очистки по технологии обратного осмоса нормой считается солесодержание в пределах 5-20 мг/л. Если количество солей в очищенной воде составляет более 20 мг/л, мембрану рекомендуется заменить.

Желающие подобрать фильтры для воды, применяемые в различных ступенях очистки, много полезной информации найдут в следующей статье.

Накопительный бак для системы обратного осмоса

Накопительный бак предназначен для хранения очищенной воды

Прибегая к бытовому очищению питьевой воды очищающим фильтром, важно в любое время иметь доступ к чистой жидкости для отбора ее в требуемом объеме без дополнительных хлопот и ожидания. Однако тонкая фильтрация – процесс не из быстрых, и на выходе виден лишь слабый напор. В результате возникает потребность в регулярном восполнении запаса очищенной воды

В результате возникает потребность в регулярном восполнении запаса очищенной воды.

Чтобы предупредить эту проблему, был изобретен накопительный бак, который монтируется вместе с конструкцией очищающего фильтра. Бак предназначен для отбора и хранения уже очищенной жидкости. Внешний корпус изготавливают из качественного металла или экологически чистого пластика, внутренняя часть идентична у всех моделей – установлен гидроаккумулятор.

На какие характеристики обратноосмотической мембраны следует обращать внимание

К ключевым характеристикам обратноосмотических мембран относятся:

Удельная производительность, то есть объем обработанной жидкости, проходящей за единицу времени через единицу площади мембраны. То есть это количество пермеата (жидкости), которое может произвести 1 м2 мембраны за сутки или за час. Обозначение: G, J. Единицы измерения: м3/м2×день, м3/м2×час (метрическая система); галлон/кв. фут×день (GFD), галлон/кв. фут×час (GFH) (англо-американская система).
Селективность обратноосмотических мембран, иначе говоря, доля растворенного вещества, которую задерживает мембрана. При очистке обратноосмотической системой это описывается в терминах отражения NaCl в определенных рабочих условиях (давление, температура, pH, степень отбора концентрата, солесодержание).
Солепроницаемость – это процентное отношение доли солей, не задержанных мембраной и попавших при обработке в готовую жидкость, к доле солей в воде, пришедшей из водопровода.
Солезадержание, то есть процентное отношение объема растворенных солей, которые мембрана удержала, к объему солей в жидкости до обработки. Иными словами, это солепроницаемость (%), вычтенная из 100 %. Если мы говорим об однокомпонентном растворе, солезадержание соответствует селективности.
Степень отбора пермеата (выход пермеата) выражается в процентах, это отношение объемов прошедшей обработку и исходной воды. В некоторых ситуациях применяется величина степени отбора концентрата – отношение количества концентрата к объему попадающий в фильтр жидкости.

Особенности установки

Схема установки обратноосмотической системы

Существует большое разнообразие обратноосмотических систем, каждая обладает своими особенностями при установке. Пример монтажа пятиступенчатого очистного фильтра с накопительным баком:

Открыть упаковку и проверить наличие деталей, ознакомиться с функциональностью.
Выбрать наиболее подходящее место для монтажа. Как правило, бак и фильтры устанавливают под мойкой.
Монтаж дополнительного крана для очищенной воды из накопительного бака.
Подключение устройства к трубопроводу и врезание в канализационную систему.
Установка вентиля на накопитель.
Монтаж фильтрационного блока.
Проверка работоспособности системы.

Установка дополнительных приспособлений

Работу даже такого серьезного оборудования, как обратноосмотический фильтр, можно сделать более эффективной, установив дополнительные элементы.

Такие, как например:

Регулятор давления. Оборудование предназначено для защиты элементов водопровода от перепадов давления, превышения допустимых значений на входе в фильтрационную систему и компенсации гидроударов.
Система защиты от протечек. Устанавливается перед фильтром и перекрывает воду в случае протечек и попадания на нее воды. Минимизирует риски и ограничивает размер нанесенного ущерба, но не исключает полностью возможность утечек.
Нитратный префильтр. Используется для эффективного удаления нитратов, место монтажа согласовывается со специалистами.
Ледогенератор. Подключается через тройник в разрыв соединительной трубки, ведущей к питьевому крану.

Перед установкой фильтра измеряют манометром давление в магистрали. При значениях больших, чем 6,6 атм., устанавливают редуктор, при меньших, чем 2,2 атм., устанавливают насос, который будет создавать больший напор.

Для устройств, которые чаще всего используются чтобы улучшить функциональность обратного осмоса, далее приведено более подробное описание.

Элемент #1 — насос повышения давления

Мембранный фильтр, который является основой обратноосмотической системы, может полноценно функционировать только при определенном напоре воды в частном доме или квартире.

Если максимальное давление не превышает 2,8 атм., то для нормальной работы фильтра необходимо дополнительно установить помпу.

Если приходится докупать оборудование, то лучше это делать у одного производителя и руководствоваться разработанными им схемами подключения.

Пример одной из возможных схем. Насос может размещаться в разрыв поводящей трубки перед первым префильтром, а также после второго или третьего

Устанавливают насос только в паре с датчиком регулировки давления, который отвечает за его включение при падении давления и выключение при его скачке до максимума.

Датчик монтируют перед накопительным резервуаром, в разрыв трубки. При плохом качестве водопроводной воды перед насосом устанавливают магистральный фильтр грубой очистки.

Закрепляют насос повышения давления на горизонтальной или вертикальной поверхности с помощью специального кронштейна и шурупов

Если существует опасность усиления напора воды в системе до 3—4 атм., то для предотвращения протечек перед насосом нужно установить специальный клапан понижения давления.

Элемент #2 — ультрафиолетовая лампа

Иногда в обратноосмотическом фильтре складываются благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов в следствии повышения температуры воды или простоя системы в течение длительного времени.

Это приводит к обрастанию префильтров микроорганизмами, снижению напора и ухудшению производительности оборудования. И тогда для дезинфекции воды используют ультрафиолетовые фильтры.

Устройство состоит из таких частей: нержавеющего корпуса с УФ лампой, находящейся внутри и блока питания, который преобразует напряжение в сети в значения, необходимые для работы лампы и предохраняет ее от скачков напряжения.

Вода, проходя внутри корпуса, просвечивается ультрафиолетовыми лучами и обеззараживается.

УФ лампа может устанавливаться после фильтра или перед ним. При монтаже лампы перед фильтрационным блоком ее часто используют в комплекте с префильтром

Место установки ультрафиолетовой лампы может зависеть от тех целей, которых необходимо добиться:

на входе в фильтр – для устранения сильных биологических загрязнений водопроводной воды;
между краном и емкостью – для защиты от попадания в бак микроорганизмов из питьевого крана.

На лампе для удобства монтажа предусмотрены две клипсы, которые помогают закрепить ее на блоке фильтрации или на любой другой поверхности.

Элемент #3 — минерализатор для воды

Вода, прошедшая через мембранный фильтр, на 90—99% очищается и избавляется от любых примесей, в том числе полезных и необходимых организму минеральных элементов. Такая вода кисловата на вкус.

Минерализаторы восполняют недостаток необходимых минералов, корректируют уровень PH. Картриджи-минерализаторы разных торговых марок могут отличаться по своему составу и ресурсу и обогащать воду кальцием, цинком, магнием, другими элементами.

Установку минерализатора проводят после мембранного фильтра и подключают преимущественно к двойному крану. Таким образом, у пользователя появляется возможность выбора между простой очищенной и минерализованной водой

В некоторых моделях фильтров обратного осмоса минерализатор играет также роль фильтра и устанавливается как последняя ступень очистки.

Теория

Под осмосом понимается технологическая операция, сутью которой является склонность воды выравнивать степень концентрации добавок в растворах, разделенных мембраной. Эти перегородки оснащаются настолько микроскопическими отверстиями, что просочится через них в состоянии только молекулы воды.

При увеличении процентного содержания примесей в любом отделении такого сосуда начнется процесс перетекания в него воды, до полного выравнивания плотности жидкости в обоих отделениях. Обратный осмос приводит к противоположному эффекту: здесь мембрана не выравнивает плотность воды, а разделяется ее на две порции – чистую и грязную. По этой причине процесс и получил приставку «обратный».

Сравнение фильтрационных технологий

Если сравнить обратный осмос с другими мембранными процессами, то можно говорить о том, что он является самой эффективной технологией очистки воды.

Почему же?

На рисунке ниже показано сравнение обратного осмоса с другими методами фильтрации.

Для начала рассмотрим остальные методы разделения сред, или фильтрации.

Обычная фильтрация — предусматривает удаление крупных частиц загрязнений (условно тех, что мы можем ощущать и видеть невооруженным взглядом) — песок, ржавчина, ил.

Размер этих частиц от 1000 мкм (1 мм) до 1 мкм.

Процессы выделения таких частиц из жидкой фазы проходят на засыпных, картриджных, дисковых, мешковых, промывных и других типах фильтров. Такие процессы обычно используются в ходе предварительной очистки воды.

Преимуществом простой механической фильтрации является то, что она может происходить при низком давлении, например, фильтрование на засыпных фильтрах зачастую проходит без нагнетания давления, а картриджные фильтры в быту функционируют при давлении создаваемым трубопроводом.

Микрофильтрация — представляет собой процесс удаления из воды частиц размером от 1 до 0,1 мкм. Они включают в себя бактерии, большие молекулы красителей, пестициды, желатин, латексную эмульсию.

Процессы микрофильтрации не имеют широкого распространения в технологии подготовки питьевой воды, но широко применяются для очистки сточных вод и технической воды для промышленных процессов.

Ультрафильтрация позволяет удалять маленькие частицы размером от 0,005 до 0,1 микрон (вирусы, частицы некоторых белков, частицы медицинских препаратов и тд.). Процессы широко используются для подготовки питьевой воды в странах Европы. Ультрафильтрацию можно считать лучшим методом для подготовки относительно чистой питьевой воды. Также эти процессы широко используются в фармацевтической и пищевой промышленности.

Использование ультрафильтрации в быту ограничено из-за того что в этом процессе не происходит удаление примесей ионного размера (соли жесткости, тяжелые металлы, нитраты), а они составляют немалую опасность для человека, а также высокое приложенное давление.

Обратный осмос способен удалять частицы размером менее 0,001 микрон, что обеспечивает удаление даже загрязнений ионного размера (ионы жесткости, тяжелых металлов, нитраты, сульфаты и др.).

Технологии обратного осмоса часто используются в подготовке питьевой воды, в процессах подготовки дистиллята для паровых котлов, в пищевой промышленности.

Теперь рассмотрим типы установок обратного осмоса и их применение начиная от бытовых устройств заканчивая большими промышленными процессами.

Замена в проточных фильтрах

Не буду томить. В 2-, 3- или 4-ступенчатых проточных фильтрах, которые выглядят как-то так:

картриджи нужно менять не реже 1 раза в 6 месяцев. Об этом
твердит большинство производителей. На самом деле, никакого заговора нет. Эти
значения выведены из неких средних показателей, просто для удобства. Но бывает
и так, что нужно менять чаще, а бывает, что реже – исходная вода у всех разная,
поэтому и ресурс фильтроэлементов отличается.

Как понять, что пора что-то менять в фильтре? Это заметно по
ухудшению вкуса воды, цвета, прозрачности, появлению накипи в чайнике и другим
признакам. Но дело в том, что вовсе необязательно менять сразу весь комплект
картриджей, иногда достаточно разобраться с 1-2 из них:

появилась накипь в чайнике – установите новый картридж умягчения или восстановите старый раствором поваренной соли. ;
появился запах хлора или другой посторонний привкус – купите новый угольный картридж или замените начинку, если это возможно;
снизилась производительность фильтра, ощутимо упал напор – открутите первую колбу и посмотрите, что с состоянием ступени механической очистки. Либо под замену, либо, если это Арагон или сетка – очистите и снова в бой.

Для чего менять мембрану?

Сперва обозначим, что же собой представляет обратноосмотическая мембрана. Она имеет вид тонкой полимерной пленки, свернутой в аккуратный рулон и помещенной в прочный пластиковый короб. У мембраны пористая структура, но ее поры настолько крошечные, что заметить их невооруженным глазом сложно. И именно благодаря этим порам пленка выполняет свою важнейшую функцию – фильтрование воды: под давлением молекулы воды подаются на мембрану и проходят сквозь ее поры, а вот все загрязнения за счет своего увеличенного размера остаются на поверхности пленки.

Обновлять мембрану крайне важно по трем причинам:

со временем поры пленки загрязняются частицами железа и жесткими солями;
по мере эксплуатации на мембране поселяются бактерии и начинают ее медленно поедать;
частички хлора, просачивающиеся сквозь слои предочистки, активно разрушают полимерную пленку.

Устройство мембраны

Последствия у всех трех явлений более чем плачевные: в первом случае полимерная мембрана совсем перестает пропускать воду, а во втором и в третьем – обзаводится множеством дырочек, через которые вместе с водой начинают проходить чужеродные примеси и загрязнения. Поэтому, если своевременно не менять пленку, не стоит и ожидать качественной очистки жидкости.

Заключение

Система очистки воды обратного осмоса довольно эффективно решает свою задачу. Однако, как и в любом другом случае, выбирать ее необходимо осознанно, ориентируясь на собственные потребности в очищенной воде

Важно помнить о том, что в основе работы осмотических установок лежит несколько иной принцип, чем для большинства прочих очистных приспособлений

Поэтому необходимо перед выбором ознакомиться с особенностями действия, а также сравнить все предлагаемые на рынке модели, чтобы в конечном итоге подобрать наиболее подходящий вариант с учетом своих потребностей.