Как работи обратната осмоза: принцип на действие на устройствата за фино пречистване на вода

Сред битовите системи за подготовка на питейна вода за консумация относително наскоро се появи нов вариант, който наричат обратна осмоза. Този набор от филтри и специална мембрана струва немалко, но е способен да даде преднина на почти всеки аналог.

Има ли смисъл да похарчите пари? За да получите отговор на този въпрос, трябва да научите как работи обратната осмоза, а след това да съпоставите разходите и резултата. С наша помощ процесът на запознаване с модерната пречиствателна система ще протече много по-бързо и по-ефективно.

Ние събрахме и систематизирахме за вас цялата полезна и достоверна информация за мембранната инсталация за пречистване на вода. За пълнота на възприятието допълнихме текстовия материал със схеми, илюстрации и видео с препоръки за бъдещите купувачи.

Работа на инсталацията за обратна осмоза

Процесът на осмоза се основава на свойството на водата да изравнява нивото на съдържание на примеси в разтвори, разделени от мембрана. Отворите в тази мембрана са толкова малки, че само водни молекули могат да преминават през тях.

Ако в една от частите на такъв хипотетичен съд се увеличи концентрацията на примеси, водата ще започне да потича натам, докато плътността на течността в двете части на съда не се изравни.

Обратната осмоза дава напълно противоположен резултат. В този случай мембраната се използва не за изравняване на плътността на течността, а за да се събере от едната ѝ страна чиста вода, а от другата – разтвор, максимално наситен с примеси. Именно поради това този процес се нарича обратна осмоза.

Всички тези химически особености са малко интересни за купувачите, особено за тези, които не разбират много от наука. Достатъчно е те да разберат, че центърът на системата за обратна осмоза е специална мембрана, чиито пори са толкова малки, че не пропускат нищо, което надвишава размерите на водната молекула, а това е значителна част от замърсителите, съдържащи се в чешмяната вода.

Уви, водната молекула – не е най-малката на Земята, например молекулите на хлора са значително по-малки, поради което те също могат да проникнат през мембраната. Освен това контактът с едри суспензии е противопоказен за тази мембрана. Нейните малки пори при такова въздействие бързо ще се запушат и този елемент ще трябва незабавно да бъде сменен.

На тази схема са изобразени визуално петте степени на пречистване на вода с помощта на системата за обратна осмоза: предварително пречистване през три филтъра, мембрана и допълнително пречистване

За да не се случи това, в системата за обратна осмоза се включват още три допълнителни филтъра, чрез които водата преминава предварителна подготовка. Мембраната разделя частично пречистената вода на две неравни части. Около една трета от постъпилия обем представлява чиста вода, която след това постъпва в акумулаторния резервоар.

Останалите две трети от обема вода – това е частта, в която са концентрирани замърсителите. Такъв концентрат се излива в канализацията. Между резервоара и крана обикновено има малък контейнер. Тук се поставя касета, която е предназначена за подобряване на качеството на вече пречистената вода, например за насищането ѝ с полезни минерали.

Схематично принципът на работа на обратната осмоза може да се опише така:

1. Водата постъпва от водопроводната система към филтрите за предварително пречистване.
2. След това течността преминава през процедурата за обратна осмоза.
3. Пречистената вода постъпва в акумулаторния резервоар.
4. Концентратът, който съдържа филтрираните замърсители, се отвежда в канализацията.
5. Чистата вода от акумулаторния резервоар постъпва към крана за чиста вода директно или чрез допълнителни устройства.

По този начин системата за обратна осмоза представлява набор от устройства, които осигуряват възможност за получаване на питейна вода с висока степен на пречистване. Доскоро такива системи се използваха главно в промишлеността, в заведенията за обществено хранене, в здравните заведения и т.н.

Тази схема демонстрира разделянето на водния поток, пречистен чрез система за обратна осмоза, на два потока: чиста вода и концентрат, който се отвежда в канализацията.

Но поради нарастващите изисквания към качеството на чешмяната вода през последните години системите за обратна осмоза, предназначени за битова употреба, набират популярност. Те се различават по комплектация, производителност, размер на акумулиращия съд и др. Филтрите и мембраната трябва периодично да се сменят.

Как да определите, че мембраната се нуждае от смяна? С течение на експлоатацията порите ѝ се запушват и настъпва момент, когато водата просто не преминава в акумулиращия съд. Такава мембрана ще трябва да се смени във всеки случай. Но специалистите препоръчват смяната да се извършва значително по-рано.

Системата за обратна осмоза се състои от акумулиращ съд, комплект от три филтъра за предварително пречистване, мембрана и постфилтър за доочистване и обогатяване на водата.

За определяне качеството на водата, пречистена чрез система за обратна осмоза, се използва електронен уред – TDS-метър. С негова помощ се определя нивото на съдържание на соли във водата.

За чешмяна вода преди пречистване този показател може да бъде 150-250 мг/л, а след пречистване по технология на обратна осмоза за норма се счита съдържание на соли в границите 5-20 мг/л. Ако количеството на солите в пречистената вода е повече от 20 мг/л, се препоръчва мембраната да се смени.

Желаещите да изберат филтри за вода, използвани в различните степени на пречистване, ще намерят много полезна информация в следващата статия.

Отделни елементи на системата

Най-скъпият и основен елемент на системата за обратна осмоза е мембраната. Тя представлява микропорист материал, навит на един или няколко слоя около перфорирана пластмасова сърцевина. Отгоре мембраната е покрита с пластмасов защитен калъф, който е закрепен с уплътнителни пръстени.

Водата постъпва вътре в корпуса на мембраната и преминава през порестия пълнител. При това молекулите на чистата вода проникват през порестата сърцевина и след това се придвижват до акумулиращия съд.

Но замърсяванията с известно количество вода не могат да преодолеят мембранната бариера. Те излизат от противоположния край на мембранния блок и се изхвърлят.

На схемата може да се види съставът на мембраната за система за обратна осмоза: многослоен порест материал, закрепен в пластмасов корпус около перфорирана сърцевина.

Както вече беше споменато, директният контакт на мембраната с обикновена чешмяна вода може да бъде пагубен. Работата е там, че нейните пори са много фини – само 0,0001 микрона. Мембраната не може да се извади, измие и отново да се монтира, както се прави с някои механични филтри за грубо пречистване.

Скъпият елемент трябва да се сменя изцяло на всеки две до три години. Срокът може да варира в зависимост от условията на експлоатация на мембраната: налягане във водопроводната система, количество и вид на замърсителите, температура на водата и др.

В някои случаи мембраната може да издържи пет години и дори повече, а понякога трябва да се смени още след първата година на експлоатация.

Важен фактор при това е наличието на филтри за предварително пречистване: два механични и един въгленов. Първият механичен филтър отстранява всички неразтворими замърсители, чийто размер надвишава 0,5 микрона. Това могат да бъдат песъчинки, частици ръжда и други подобни "механични" примеси.

След това водата преминава през въгленовия филтър, който задържа молекулите на различни химични вещества: хлорни съединения, които винаги присъстват в чешмяната вода, както и тежки метали, пестициди, проникнали от почвата, разтворено желязо и други примеси от органичен или неорганичен произход.

Механичните и въгленовият филтри в системата за обратна осмоза изискват смяна на всеки четири до шест месеца. Необходимите касети могат да бъдат закупени като комплект.

След това още един механичен едномикронен филтър завършва предварителното пречистване на водата. В резултат на това в мембраната постъпва вода, която не съдържа замърсители, които могат да повредят мембранния филтър или да го преодолеят.

Тези филтри се нуждаят от редовна смяна на всеки няколко месеца. Но те струват няколко порядъка по-евтино от мембраната, а навременната смяна може значително да удължи срока на нейната експлоатация.

За събиране на пречистената вода се използва акумулаторен резервоар. Неговият капацитет може да варира между 4 и 12 литра, което зависи от производителността на системата. За производството на такива резервоари обикновено се използва висококачествена стомана. Отвън резервоарът е покрит със слой от здрав емайл. Отвътре се монтира силиконово уплътнение, което разделя резервоара на две части.

От едната страна на уплътнението се намира събраната чиста вода, а от другата – въздух. Количеството въздух в камерата може да се променя с помощта на нипел, разположен от въздушната страна на резервоара.

Въздухът създава допълнително налягане вътре в резервоара, което спомага за придвижването на водата към крана с необходимия напор. Разбира се, резервоарът има изход за свързване на маркуч, по който питейната вода се придвижва към крана.

Обикновено този кран се монтира на мивката. Дори ако подаването на вода чрез водопровода бъде спряно по някаква причина, в резервоара ще остане известно количество от нея, което ще направи проблема по-малко остър. В тази ситуация, за пълното изпразване на резервоара, има смисъл да се повиши налягането чрез изпомпване на въздух през нипелната връзка.

Степента на пречистване на водата чрез система за обратна осмоза я доближава до дестилирана вода. В същото време мембраната пропуска молекулите на разтворения във водата кислород, което повишава нейното качество.

За подобряване на вкуса водата може да се прекара през минерализатор или други модули. Но тя е подходяща за пиене и непосредствено след преминаване през мембранно пречистване. Няма нужда да се вари за пиене.

Като допълнителен модул, който подобрява качеството на питейната вода, системите за обратна осмоза могат да бъдат допълнени с минерализатор или биокерамичен патрон. Минерализаторът се използва за обогатяване на водата с полезни вещества като калций, натрий, магнезий и др.

Всички тези минерали оказват положително въздействие върху нервната и сърдечно-съдовата система на човека, предотвратяват възникването на множество опасни заболявания, стимулират нормалното ниво на киселинност на кръвта и т.н.

Минерализаторът в системите за обратна осмоза се използва, за да обогати пречистената вода с минерални вещества и да я направи по-полезна за здравето.

Биокерамичният патрон действа по различен начин. В състава на неговия пълнеж има топчета, състоящи се от печена глина и парчета турмалин. Този минерал е способен да оказва изключително полезно въздействие върху водата. Той допринася за промяна на структурата на водата, което в крайна сметка се отразява благотворно на ендокринната система и укрепването на имунитета.

С течение на времето ресурсът на такива допълнителни модули се изчерпва и те изискват периодична подмяна. Затова тук е по-удобно да се използва кран с два вентила.

На единия вентил се подава вода директно от резервоара, а на втория – преминалата през минерализатора. Обогатената с полезни вещества вода се използва само за пиене, а се готви с вода без минерали.

За правилата за избор на система за пречистване на вода за автономен водопровод на частна къща ще ви запознае една от популярните статии на нашия сайт.

Предимства и недостатъци на обратната осмоза

Високата степен на пречистване и гарантираното качество на питейната вода са основното предимство на системите за обратна осмоза. Според оценките, в пречистената по този начин вода съдържанието на чужди вещества е десет пъти по-ниско от минимално допустимата норма. Особеностите на конструкцията на мембраната изключват случайното попадане на замърсявания в потока на пречистената вода.

Тази схема подробно демонстрира устройството и принципа на работа на мембраната за обратна осмоза, която позволява да се получи пречистена вода – пермеат – и да се отстрани замърсената част – концентрат

Такава вода може спокойно да се използва за пиене и приготвяне на храна, може да се дава на деца и домашни любимци. За здравето водата, получена чрез технологията на обратна осмоза, е значително по-полезна от преварената чешмяна вода. Акваристите използват такава вода за допълване на обема на аквариумите без утаяване.

Въпреки по-сложната конструкция в сравнение с обикновените битови филтри, инсталирането на такива системи се извършва без особени проблеми. Всичко необходимо за монтажа обикновено се доставя в комплекта. Почти всички елементи или техни модификации могат да се закупят отделно.

Системата заема не прекалено много място, най-често резервоарът и комплектът филтри с мембрана се закрепват точно под мивката. А компактният кран за питейна вода, монтиран на мивката, обикновено се вписва прекрасно в интериора.

Размерите на компонентите на системата за обратна осмоза не са големи, обикновено те могат без труд да се монтират под мивката. В комплекта влиза комплект тесни маркучи за свързване на отделните елементи на системата

Основният недостатък на системите за обратна осмоза – високата първоначална цена на комплекта. По-нататъшното обслужване на системата също ще изисква разходи за смяна на филтърните касети, но те струват значително по-малко.

На всеки няколко години ще трябва да се сменя мембраната, чиято цена може да бъде около 50 долара. Но изчисленията показват, че в крайна сметка разходите за чиста вода ще излязат на семейството все пак по-евтино, отколкото закупуването на питейна вода от външни доставчици.

Ефективността на мембраната в системата за обратна осмоза постепенно намалява, тя трябва да се сменя на всеки няколко години. Този срок варира в зависимост от условията на експлоатация.

Още една особеност на системата за обратна осмоза, която с известна уговорка може да се счита за недостатък, е ниската производителност. Пречистената вода преминава през мембраната много бавно, стандартната производителност на мембраната е около 150-300 литра на ден.

При това повече от половината вода, постъпила от водопровода, отива в канализацията, което до известна степен се отразява на размера на комуналните плащания.

Но ако обемът на акумулаторния резервоар е избран правилно, то проблеми могат да възникнат за кратко само при стартиране на системата непосредствено след инсталирането или след продължителен престой с изпразнен акумулаторен резервоар.

Препоръчваме статия по темата: Обратна осмоза: вреда и полза от мембранното пречистване на чешмяна вода.

Как да изберете подходящ модел?

Размерите на елементите на системите за обратна осмоза обикновено отговарят на определен стандарт, но не винаги. Използването на система със стандартни параметри дава по-широк избор на сменяеми елементи. Практиката показва, че изделията от местно производство, които са по-евтини от чуждестранните аналози, по качество почти не се различават от последните.

Касетите на предварителните филтри на системата за обратна осмоза, както и мембраната и постфилтърът, изискват периодична подмяна. Не е трудно да се извърши самостоятелно в съответствие с инструкциите на производителя.

Разбира се, покупката е най-добре да се извърши директно от производителя, от оторизиран дилър или от надежден магазин. Добрите системи за обратна осмоза имат технически паспорт, официална гаранция, подробни инструкции за монтаж и експлоатация, както и сертификати за качество.

Размерите на накопителния резервоар зависят от нуждите на семейството, както и от размерите на пространството, в което ще бъде монтиран уредът. Капацитет с максимални размери ще бъде подходящ за дом, в който живее голямо семейство; най-търсени се считат резервоарите с обем около 8-10 литра.

Важен показател е работното налягане във водопроводната система. Оптимална се счита стойност от 2,8 бара. Ако налягането е твърде ниско, има смисъл да закупите система за обратна осмоза с вградена помпа, която ще осигури достатъчен напор на питейната вода. Ако налягането във водопровода е значително по-високо, ще е необходимо да инсталирате редуктор за понижаване на налягането.

Ако отделните елементи на системата за обратна осмоза имат стандартни размери, ще бъде по-лесно да намерите подходящи касети за подмяна. Този момент трябва да се уточни преди покупката.

Най-голямо внимание изисква мембраната на системата за обратна осмоза. Този елемент трябва да бъде неизменно високо качество и с подходяща производителност. За малко семейство оптимален се счита показател около 7 литра на час.

Няма смисъл да се надплаща за по-производителна мембрана, ако няма нужда от нея. За сравнение: устройство с производителност 15 литра на час без проблем задоволява нуждите от чиста вода на малко предприятие за обществено хранене.

Стандартен се счита комплект, включващ пет основни степени на пречистване: три предварителни филтъра, мембрана и постфилтър. Пълнежът на този последен елемент може да варира.

По-рано вече беше споменат минерализаторът и биокерамичният касет. Популярно решение е и инсталирането на касета, съдържаща кокосови черупки, активен въглен и сребърни йони.

Тези вещества обеззаразяват водата, допълнително я пречистват и ѝ придават приятен вкус. Друг интересен вариант за последваща обработка на водата е ултравиолетовият обеззаразител. Някои модели системи за обратна осмоза позволяват използването на няколко различни касети едновременно.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Общ преглед на принципите на функциониране на системите за обратна осмоза можете да видите тук:

Видео #2. В този видеоклип подробно е разгледана работата на такава система на примера на модела “Гейзер Престиж М”:

Видео #3. Това видео ви позволява да сравните особеностите на работа на проточните филтри и системите за обратна осмоза:

Системите за обратна осмоза – надежден и удобен начин да осигурите дома си с достатъчно количество чиста питейна вода. Да, цените на такива устройства остават високи, но те се изплащат повече от добре, тъй като чистата питейна вода намалява риска от множество заболявания и повишава качеството на живот.

Искате ли да разкажете за личен опит в инсталирането и експлоатацията на система за обратна осмоза? Имате информация, която искате да споделите с нас и посетителите на сайта? Възникнали са въпроси? Моля, оставете коментари в блока, разположен под текста на статията.