В последние годы в бытовых системах очистки питьевой воды появился новый метод, известный как обратный осмос. Этот комплект фильтров, состоящий из специальных мембран, имеет высокую стоимость, но при этом превосходит большинство других вариантов по эффективности.
Стоит ли инвестировать в такую систему? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в принципе работы обратного осмоса и проанализировать соотношение затрат и получаемого результата. Мы сделаем этот процесс более быстрым и эффективным для вас.
Мы собрали и систематизировали информацию, касающуюся мембранных установок очистки. Для более полного восприятия мы дополнили текст иллюстрациями, диаграммами и видеороликами с рекомендациями для потенциальных покупателей.
Работа установки обратного осмоса
Принцип осмоса основывается на стремлении воды сбалансировать концентрацию примесей в растворах, разделённых мембраной. Поры в мембране столь крошечные, что только молекулы воды могут их проходить.
Если в одном из отсеков такого условного сосуда повысить концентрацию примесей, вода начнет стекать в него, пока плотности не уравновесится.
Обратный осмос работает наоборот. Мембрану здесь применяют не для уравнивания плотности, а для того, чтобы с одной стороны собирать чистую воду, а с другой — концентрат примесей. Поэтому этот процесс и назван обратным осмосом.
В системе очистки питьевой воды методом обратного осмоса предусмотрено несколько этапов обработки.
Модули очистки располагаются в строго определённом порядке, обеспечивающем увеличение эффективности очистки при перемещении воды из одной колбы в другую.
Вода из водопровода сначала попадает в фильтр грубой очистки, который задерживает загрязнения размером до 5 мкм, затем проходит через угольный модуль и в итоге очищается в фильтре тонкой очистки, который удаляет частицы размером до 1 мкм.
После этого, вода поступает в мембранный модуль, где происходит фильтрация, позволяющая избавиться от частиц меньше 1 мкм и микроорганизмов.
Очищенная вода достигает постфильтра, который наполняется активированным углем. На этом этапе воде возвращается привычный вкус и запах.
Дополнительно система может быть укомплектована минерализатором, который насыщает готовую к употреблению воду полезными микроэлементами.
Во время установки нельзя менять последовательность расположения фильтров, указанную производителем на модулях.
В районах, где местные водоканалы проводят умягчение и удаление железа, можно сократить количество предварительных фильтров в системе.
Для большинства покупателей высокотехнологичные аспекты работы системы могут показаться сложными и неинтересными. Им важно знать, что основой системы обратного осмоса является мембрана с настолько мелкими порами, что она не пропускает вещества, превышающие размеры молекулы воды, а это большинство загрязнителей из водопроводной воды.
Однако молекула воды не является самой маленькой на свете: молекулы хлора намного меньше и могут пройти через мембрану. Кроме того, мембрана не должна контактировать с крупными частицами, так как их присутствие приведет к быстрому забиванию пор и необходимости немедленной замены элемента.
На представленной схеме показаны пять этапов очистки с использованием системы обратного осмоса: предварительная фильтрация, мембрана и доочистка.
Чтобы избежать забивания, в систему включают дополнительные три фильтра для предварительной обработки. Мембрана разделяет частично очищенную воду на две части. Примерно одна треть представляется чистой водой, поступающей в накопительный бак.
Остальные две трети содержат концентрат загрязнений, который выводится в канализацию. Обычно между баком и краном находится небольшой контейнер, где монтируют картридж для улучшения качества очищенной воды, например, для насыщения её полезными минералами.
Принцип действия обратного осмоса можно наглядно представить следующим образом:
- Вода поступает из водопроводной системы в фильтры предварительной очистки.
- Затем она проходит процедуру обратного осмоса.
- Очищенная вода поступает в накопительный бак.
- Концентрат с отфильтрованными загрязнениями удаляется в канализацию.
- Чистая вода из накопительного бака подается к крану или через дополнительные устройства.
Таким образом, система обратного осмоса представляет собой комплекс оборудования, позволяющий получать воду с высокой степенью очистки. Ранее такие системы использовались в основном в промышленных целях, на предприятиях общественного питания и в медицинских учреждениях.
Эта схема иллюстрирует разделение потока очищенной воды на две части: чистую воду и концентрат, который выбрасывается в канализацию.
Однако из-за повышенных требований к качеству водопроводной воды, системы обратного осмоса для домашнего использования становятся все более популярными. Они различаются по комплектации, производительности и размерам накопительных резервуаров. Также необходимо периодически заменять фильтры и мембраны.
Как же понять, что мембрану пора менять? Постепенно её поры забиваются, что в какой-то момент приводит к тому, что вода перестает поступать в накопительный бак. Замену мембраны следует производить в любом случае, но лучше сделать это заранее.
Система обратного осмоса состоит из накопительного бака, трех фильтров для предварительной очистки, мембраны и постфильтра для доочистки и обогащения воды.
Для оценки качества воды, очищенной системой обратного осмоса, используется электронный прибор — TDS-метр, который определяет уровень содержания солей.
Перед очисткой водопроводная вода может содержать 150-250 мг/л солей, а после обработки методом обратного осмоса оптимальный показатель составляет 5-20 мг/л. Если содержание солей в очищенной воде превышает 20 мг/л, рекомендуют заменить мембрану.
Тем, кто ищет информацию о выборе фильтров для воды на различных этапах очистки, стоит ознакомиться с нашей следующей статьей.
Отдельные элементы системы
Наиболее ценным и основным компонентом системы обратного осмоса является мембрана. Она изготовлена из микропористого материала, который скручен в один или несколько слоев вокруг перфорированного пластикового сердечника. Сверху мембрана защищена пластиковым кожухом, который закреплен уплотнительными кольцами.
Вода заходит внутрь корпуса мембраны и проходит через пористую структуру. При этом молекулы чистой воды проникают через пористый сердечник и затем направляются в накопительный бак.
Однако загрязнения не могут пройти через мембранный барьер и выходят из другого конца блока, где утилизируются.
На диаграмме представлена структура мембраны для обратного осмоса: многослойный пористый материал, фиксированный в пластиковом корпусе вокруг перфорированного сердечника.
Как уже упоминалось, прямой контакт мембраны с обычной водопроводной водой может быть разрушительным. Дело в том, что её поры очень маленькие — всего 0.0001 микрон. Мембрану нельзя просто вынуть, промыть и установить обратно, как это делается с механическими фильтрами грубой очистки.
Дорогой элемент требует полной замены каждые два-три года. Срок службы может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации мембраны: давления в водопроводной системе, состава загрязнений, температуры воды и других факторов.
В некоторых случаях мембрана может прослужить до пяти лет, а иногда замена потребуется уже после первого года использования.
Главный очищающий элемент системы — мембранный фильтр, обеспечивающий молекулярную очистку воды.
Размер пор мембраны установок обратного осмоса составляет 0.0001 мк. Эта «сетка» пропускает исключительно молекулы воды.
Мембранный фильтр устанавливается в корпус, который имеет соединения для подключения к общей системе фильтрации и канализации.
На дне корпуса мембранного фильтра имеется отверстие и фланец для подключения шланга, через который неочищенная вода сбрасывается в канализацию.
Ключевое значение при этом имеет наличие предварительных фильтров: двух механических и одного угольного. Первый механический фильтр удаляет все нерастворимые загрязнители размером более 0.5 микрон. Это могут быть песчинки, частицы коррозии и другие подобные механические загрязнители.
Затем вода проходит через угольный фильтр, который захватывает молекулы различных химических веществ, включая соединения хлора, обычно присутствующие в водопроводной воде, а также тяжелые металлы, пестициды, растворенное железо и прочие органические или неорганические загрязнения.
Механические и угольные фильтры в системе обратного осмоса необходимо менять каждые четыре-шесть месяцев. Соответствующие картриджи можно приобрести в комплекте.
После этого вода очищается еще одним механическим фильтром с одним микроном, который завершают предварительное очищение. Таким образом, на мембрану поступает вода, свободная от загрязняющих частиц, которые могут повредить фильтры мембраны.
Эти фильтры также требуют регулярной замены каждые несколько месяцев, но их стоимость значительно ниже, чем у мембраны, и своевременная замена может заметно продлить срок ее службы.
Очищенная вода собирается в накопительном баке. Его емкость может составлять от 4 до 12 литров, в зависимости от производительности системы. Бак обычно изготавливается из высококачественной стали и покрывается прочной эмалью снаружи. Внутри располагается силиконовая прокладка, которая делит бак на две камеры.
Одна сторона прокладки содержит очищенную воду, а другая — воздух. Количество воздуха в камере можно регулировать с помощью ниппеля, расположенного на стороне с воздухом.
Воздушное давление в накопительном баке помогает воде поступать к крану под нужным напором. К баку также подключается шланг для подачи питьевой воды к крану.
Чаще всего такой кран устанавливается на кухонной мойке. Если водоснабжение будет временно прекращено, в баке останется запас воды, что поможет решить проблему. В таком случае, если нужно полностью опорожнить бак, имеет смысл увеличить давление воздуха с помощью ниппеля.
Система обратного осмоса обеспечивает очистку воды, близкую к дистиллированной.При этом мембрана пропускает молекулы растворенного кислорода, что улучшает качество воды.
Для улучшения вкусовых качеств воду можно подводить через минерализатор или другие модули. Однако она уже пригодна для питья непосредственно после мембранной обработки, и кипятить ее не требуется.
В качестве дополнительного элемента, улучшающего качество питьевой воды, системы обратного осмоса могут быть оснащены минерализатором или биокерамическим картриджем. Минерализатор необходим для обогащения воды полезными минералами, такими как кальций, натрий и магний.
Эти минералы положительно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы человека, помогают предотвратить множество заболеваний и поддерживать нормальный уровень кислотности крови.
Минерализатор в системах обратного осмоса добавляет минеральные вещества в очищенную воду, делая ее более полезной для здоровья.
Биокерамический картридж работает иначе. Он состоит из гранул, сделанных из запеченной глины и кусочков турмалина. Этот минерал улучшает качество воды, изменяя ее структуру, что в свою очередь позитивно сказывается на эндокринной системе и укрепляет иммунитет.
Со временем ресурс этих дополнительных модулей истощается, поэтому они требуют периодической замены. Здесь удобнее использовать кран с двумя вентилями.
На один вентиль подается вода непосредственно из накопительного бака, а на второй — прошедшая обработку через минерализатор. Обогащенную полезными веществами воду используют только для питья, в то время как для готовки применяется вода, не содержащая минералы.
Выбор системы очистки воды для автономного водоснабжения частного дома можно изучить в одном из популярных материалов на нашем сайте.
Преимущества и недостатки обратного осмоса
Основное преимущество систем обратного осмоса заключается в высокой степени очистки и гарантированном качестве питьевой воды. По оценкам, в очищенной данным способом воде количество загрязняющих веществ в десять раз ниже минимально допустимых норм. Особая конструкция мембраны исключает возможность случайного попадания загрязнителей в поток очищенной воды.
На данной схеме подробно показано устройство и принцип работы мембраны обратного осмоса, позволяющей получать очищенную воду (пермиат) и отделять загрязненные отсеки (концентрат).
Эту воду можно с уверенностью употреблять для питья и приготовления пищи, также ее безопасно давать детям и домашним животным. Для здоровья вода, полученная с помощью обратного осмоса, значительно полезнее, чем кипяченая из крана. Аквариумисты используют такую воду для поддержания объема в аквариумах без необходимости отстаивания.
Несмотря на более сложную конструкцию по сравнению с обычными бытовыми фильтрами, установка таких систем не представляет особых трудностей. Все необходимые компоненты, как правило, входят в комплект. Большинство деталей или их модификации можно легко приобрести отдельно.
Система занимает немного пространства, чаще всего бак и набор фильтров с мембраной монтируют под мойкой. Компактный кран для питьевой воды, установленный на мойке, отлично вписывается в общий интерьер.
Размеры элементов системы обратного осмоса небольшие, подавляющее большинство из них можно установить без особых усилий под мойкой. В комплект входит набор узких шлангов для соединения различных составляющих системы.
Основной недостаток систем обратного осмоса — высокая первоначальная цена комплекта. Следующее обслуживание будет связано с расходами на замену фильтров, но они значительно дешевле.
Каждые несколько лет необходимо заменять мембрану, стоимость которой может составлять около 50 долларов. Однако расчеты показывают, что в итоге затраты на чистую воду окажутся дешевле, чем покупка питьевой воды у внешних поставщиков.
Эффективность мембраны системы обратного осмоса постепенно снижается, и ее нужно заменять каждые несколько лет. Этот срок может варьироваться в зависимости от условий эксплуатации.
Однако еще одной характеристикой системы обратного осмоса, которую можно считать некоторым недостатком, является низкая производительность. Очищенная вода проходит через мембрану медленно, и стандартная производительность составляет порядка 150-300 литров в сутки.
При этом больше половины поступающей из водопровода воды уходит в канализацию, что может сказываться на размере коммунальных платежей.
Тем не менее, если объем накопительного бака правильно подобран, проблемы могут возникнуть лишь в начале работы системы после установки или после длительного простоя с практически пустым баком.
Все фильтры системы обратного осмоса подлежат периодической замене. Сроки для данной процедуры указываются производителем.
Для замены картриджа достаточно открутить нижнюю часть фильтрующего модуля и вставить новый картридж.
Размер сменных элементов должен соответствовать размеру пластиковой оболочки. В идеале рекомендуется приобретать картриджи от производителя системы очистки.
Использованные картриджи утилизируются, их фильтрационные свойства не восстановить путем промывки или чистки.
